JP2020164733A - スチレン系樹脂押出発泡体及びその製造方法 - Google Patents
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
Description
本発明の一実施形態に係るスチレン系樹脂押出発泡体は、スチレン系樹脂と、多価アルコール脂肪酸エステルとを含む、スチレン系樹脂押出発泡体であって、上記スチレン系樹脂は、スチレン−アクリロニトリル共重合体を含むものであり、上記スチレン系樹脂は、JIS K7210−1(2014年)のA法の試験温度200℃、荷重5.00kgの条件下にて測定したメルトマスフローレートが4.0g/10分以上、15.0g/10分未満のものであり、上記スチレン系樹脂押出発泡体は、上記スチレン系樹脂100重量部に対して、上記多価アルコール脂肪酸エステルを1.5重量部以上、5.0重量部以下含有するものである。
以下に、本発明の一実施形態に係るスチレン系樹脂押出発泡体の形状、及び物性等を説明する。これらの形状、及び物性等に関する値は、特に説明しない限り、後述の実施例に記載の測定方法によって測定される値を意図する。
本実施の形態のスチレン系樹脂押出発泡体は、スチレン系樹脂を含み、当該スチレン系樹脂は、スチレン−アクリロニトリル共重合体を含む。当該構成であれば、スチレン系樹脂押出発泡体の断熱性を向上させることができる。
本実施の形態のスチレン系樹脂押出発泡体は、多価アルコール脂肪酸エステルを含む。当該構成であれば、スチレン系樹脂押出発泡体の薄皮比率を低下させることができるのみならず、発泡剤としてハイドロフルオロオレフィンを使用した場合であってもスチレン系樹脂押出発泡体に十分な厚みを出すことができる。
本実施の形態のスチレン系樹脂押出発泡体は、断熱性向上のため、熱線輻射抑制剤を含んでいてもよい。本明細書において、熱線輻射抑制剤とは、近赤外又は赤外領域(例えば、800〜3000nm程度の波長域)の光を反射、散乱、又は吸収する特性を有する物質をいう。熱線輻射抑制剤としては、例えば、グラファイト、グラフェン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、活性炭、膨張黒鉛等の炭素;酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化アンチモン等の白色系粒子が挙げられる。これらを単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本実施の形態のスチレン系樹脂押出発泡体は、難燃剤を含んでいてもよい。難燃剤の含有量は、特に限定されず、例えば、スチレン系樹脂100重量部に対して0.5重量部以上8.0重量部以下であることが好ましく、1.0重量部以上5.0重量部以下がより好ましく、1.5重量部以上5.0重量部以下がさらに好ましい。難燃剤の含有量が0.5重量部以上であれば、難燃性等の発泡体としての良好な諸特性が得られる。また、難燃剤の含有量が8.0重量部以下であれば、発泡体製造時の安定性等を損なわずに、十分な難燃性が得られる。
本実施の形態のスチレン系樹脂押出発泡体は、難燃剤の分解、及び/又は樹脂の劣化を抑制するために、安定剤を含んでいてもよい。安定剤の具体的な例としては、エポキシ化合物、多価アルコールエステル混合物、フェノール系安定剤、ホスファイト系安定剤等が挙げられる。これらの安定剤は、発泡体の難燃性を低下させることなく、かつ、発泡体の熱安定性を向上させることから、好適に用いられる。
本実施の形態のスチレン系樹脂押出発泡体は、必要に応じて、タルク等の気泡径調整剤;ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、流動パラフィン、オレフィン系ワックス、ステアリルアミド系化合物等の滑剤;フェノール系抗酸化剤、リン系安定剤、窒素系安定剤、イオウ系安定剤、ベンゾトリアゾール類、ヒンダードアミン類等の耐光性安定剤;シリカ、ケイ酸カルシウム、ワラストナイト、カオリン、クレイ、マイカ、炭酸カルシウム等の無機化合物;顔料等の着色剤;防蟻剤等の防虫剤;可塑剤;防炎剤;帯電防止剤;結着剤;湿度調整剤:抗菌剤;吸水媒体(例えば、ベントナイト、シリカ);ラジカル発生剤(例えば、ポリ−1,4−ジイソプロピルベンゼン)等を含んでいてもよい。また、後述のスチレン系樹脂押出押出発泡体を得る際に添加した発泡剤がスチレン系樹脂押出発泡体中に残存している場合もある。
本発明の一実施形態に係るスチレン系樹脂押出発泡体の製造方法は、ダイスリット部を備える押出機にて、スチレン系樹脂と、多価アルコール脂肪酸エステルとを含む樹脂組成物を加熱溶融し発泡剤を配合して発泡性溶融物を調製する溶融工程と、上記溶融工程にて得られた発泡性溶融物を、上記ダイスリット部から低圧域に押し出して発泡させる発泡工程と、を有し、上記スチレン系樹脂は、スチレン−アクリロニトリル共重合体を含むものであり、上記スチレン系樹脂は、JIS K7210−1(2014年)のA法の試験温度200℃、荷重5.00kgの条件下にて測定したメルトマスフローレートが4.0g/10分以上、15.0g/10分未満のものであり、上記樹脂組成物は、上記スチレン系樹脂100重量部に対して、上記多価アルコール脂肪酸エステルを1.5重量部以上、5.0重量部以下含有するものである。〔1.スチレン系樹脂押出発泡体〕にて既に説明した構成については援用し、ここではその説明を省略する。
スチレン系樹脂押出発泡体の製造方法としては、一例として、以下の方法が挙げられる。まず、スチレン系樹脂と、多価アルコール脂肪酸エステルと、必要に応じて上述の各種添加剤とを、ダイスリット部を有する押出機の加熱溶融部に供給する(換言すれば、樹脂組成物を押出機の加熱溶融部に供給する)。このとき、任意の段階(例えば、樹脂組成物を加熱融解する前、樹脂組成物を加熱融解している途中、又は、樹脂組成物を加熱融解した後)で高圧条件下にて発泡剤を樹脂組成物に配合することができる。そして、樹脂組成物を流動ゲルとなす。以上が溶融工程となる。その後、溶融工程にて得られた発泡性溶融物を、押出発泡に適する温度に冷却した後、ダイスリット部を通して該流動ゲルを低圧領域(例えば、大気圧の領域)に押出発泡することにより、スチレン系樹脂押出発泡体を形成する。以上が発泡工程となる。
発泡剤としては、ハイドロフルオロオレフィン、炭素数3〜5の飽和炭化水素、他の発泡剤が挙げられる。スチレン系樹脂押出発泡体の断熱性を向上させる観点からは、発泡剤としてハイドロフルオロオレフィンを使用することが好ましい。これらの発泡剤は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。例えば、炭素数3〜5の飽和炭化水素とハイドロフルオロオレフィンとを併用してもよい。
スチレン系樹脂押出発泡体は、例えば、断熱材;吸音材;真空断熱材の芯材;緩衝材;クッション、枕、防寒着等の充填材として好適に用いることができる。尚、スチレン系樹脂押出発泡体を、対象となる空間に吹き込むこともでき、壁等に吹き付けることもできる。あるいは、スチレン系樹脂押出発泡体を再度、塊化して用いることもできる。また、スチレン系樹脂押出発泡体をパッケージング、例えば伸縮素材で構成された袋に詰めて用いることもできる。
実施例及び比較例において使用した原料は、次の通りである。
・スチレン−アクリロニトリル共重合体A [デンカ(株)製、デンカAS GR−AT−5S;アクリロニトリル成分量25重量%、MFR8.0g/10分]
・スチレン−アクリロニトリル共重合体B [デンカ(株)製、デンカAS AS−EXS;アクリロニトリル成分量25重量%、MFR2.1g/10分]
・ポリスチレンC [PSジャパン(株)製、680;MFR7.0g/10分]
・ポリスチレンD [PSジャパン(株)製、G9401;MFR2.2g/10分]
○熱線輻射抑制剤
・グラファイト [(株)丸豊鋳材製作所製、M−885;鱗片状黒鉛、平均粒径5.5μm、固定炭素分89%]
○難燃剤
・テトラブロモビスフェノールA−ビス(2,3−ジブロモ−2−メチルプロピル)エーテル、及びテトラブロモビスフェノールA−ビス(2,3−ジブロモプロピル)エーテルの混合臭素系難燃剤[第一工業製薬(株)製、GR−125P]
・テトラブロモビスフェノールA−ビス(2,3−ジブロモ−2−メチルプロピル)エーテル(臭素系難燃剤)[第一工業製薬(株)製、SR−130]
○難燃助剤
・トリフェニルホスフィンオキシド [住友商事ケミカル]
○安定剤
・ビスフェノール−A−グリシジルエーテル [(株)ADEKA製、EP−13]
・ジペンタエリスリトール−アジピン酸反応混合物 [味の素ファインテクノ(株)製、プレンライザーST210]
・トリエチレングリコール−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート [Songwon Japan(株)製、ソンノックス2450FF]
○その他添加剤
・タルク [林化成(株)製、タルカンパウダーPK−Z]
・ステアリン酸カルシウム [堺化学工業(株)製、SC−P]
・ベントナイト [(株)ホージュン製、ベンゲルブライト11K]
・シリカ [エボニックデグサジャパン(株)製、カープレックスBS−304F]
・エチレンビスステアリン酸アミド [日油(株)製、アルフローH−50S]
・ステアリン酸モノグリセリド [理研ビタミン(株)製、リケマールS−100P]
○発泡剤
・HFO−1234ze [ハネウェルジャパン(株)製]
・ジメチルエーテル [岩谷産業(株)製]
・イソブタン [三井化学(株)製]
・塩化エチル [日本特殊化学工業(株)製]
・水 [大阪府摂津市水道水]。
実施例及び比較例では、下記の測定方法にしたがって、各種パラメータを、測定及び評価した。
ノギス[(株)ミツトヨ製、M型標準ノギスN30]を用いて、幅方向中央部、及び幅方向の一端から逆端方向に150mmの場所(幅方向両端について同じ場所)の厚み、計3点を測定した。3点の平均値をスチレン系樹脂押出発泡体の厚みとした。
得られたスチレン系樹脂押出発泡体の重量を測定すると共に、長さ寸法、幅寸法、厚み寸法を測定した。
見掛け密度(g/cm3)=発泡体重量(g)/発泡体体積(cm3)。
得られたスチレン系樹脂押出発泡体の幅方向中央部、幅方向の一端から逆端方向に150mmの場所、及び、幅方向の他端から逆端方向に150mmの場所の計3箇所から、厚さ40mm×長さ(押出方向)25mm×幅25mmの試験片を切り出した。当該試験片を用い、ASTM−D2856−70の手順Cに従って測定し、以下の式にて各試験片の独立気泡率を求め、3箇所における独立気泡率の平均値を、スチレン系樹脂押出発泡体の独立気泡率とした。
独立気泡率(%)=(V1−W/ρ)×100/(V2−W/ρ)
ここで、V1(cm3)は、空気比較式比重計[東京サイエンス(株)製、空気比較式比重計、型式1000型]を用いて測定した試験片の真の体積(独立気泡でない部分の容積が除かれる。)である。V2(cm3)は、ノギス[(株)ミツトヨ製、M型標準ノギスN30]を用いて測定した試験片の外側寸法より算出した、見掛けの体積である。W(g)は、試験片の全重量である。また、ρ(g/cm3)は、押出し発泡体を構成するスチレン系樹脂の密度であり、1.05(g/cm3)とした。
平均気泡径、及び気泡変形率は、マイクロスコープ[(株)KEYENCE製、DIGITAL MICROSCOPE VHX−900]を用いて、下記の通りに測定した。
観察箇所毎の厚み方向の平均気泡径A(mm)=2×3/気泡の個数a ・・・(1)。
観察箇所毎の押出方向の平均気泡径B(mm)=2×3/気泡の個数b ・・・(2)。
気泡変形率(単位なし)=A(平均値)/{〔B(平均値)+C(平均値)〕/2}・・・(4)。
JIS A 9521に準じて、厚さ50mm×長さ(押出方向)300mm×幅300mmにてスチレン系樹脂押出発泡体から切り出した試験片を用い、熱伝導率測定装置[英弘精機(株)、HC−074]を用いて、平均温度23℃での熱伝導率を測定した。具体的に、スチレン系樹脂押出発泡体の製造後、上記寸法の試験片を切り出し、当該試験片をJIS K 7100に規定された標準温度状態3級(23℃±5℃)、及び標準湿度状態3級(50+20、−10%R.H.)の条件下に静置した後、スチレン系樹脂押出発泡体の製造から1週間後に、熱伝導率の測定を行った。
JIS A 9521に準じて、厚さ10mm×長さ200mm×幅25mmの試験片を用い、以下の基準で燃焼性を評価した。製造されたスチレン系樹脂押出発泡体を、前記寸法の試験片に切削し、当該試験片を、JIS K 7100に規定された標準温度状態3級(23℃±5℃)、及び標準湿度状態3級(50+20、−10%R.H.)の条件下に静置した。スチレン系樹脂押出発泡体を製造してから1週間後に、試験片を用いて燃焼性を評価した。
○:3秒以内に炎が消えて、残じんがなく、燃焼限界指示線を超えて燃焼しないとの基準を満たす。
×:上記基準を満たさない。
スチレン−アクリロニトリル共重合体A、スチレン−アクリロニトリル共重合体B、ポリスチレンC、及びポリスチレンDによって形成されている基材樹脂のMFRは、スチレン−アクリロニトリル共重合体AのMFRを「MFRA」、スチレン−アクリロニトリル共重合体Aの配合部数を「XA」、スチレン−アクリロニトリル共重合体BのMFRを「MFRA」、スチレン−アクリロニトリル共重合体Bの配合部数を「XB」、ポリスチレンCのMFRを「MFRC」、ポリスチレンCの配合部数を「XC」、ポリスチレンDのMFRを「MFRD」、ポリスチレンDの配合部数を「XD」として、下記式にしたがって算出した:
基材樹脂のMFR=MFRA×XA/100+MFRB×XB/100+MFRC×XC/100+MFRD×XD/100。
スチレン系樹脂押出発泡体の表面上に、50mm幅、100mm長さのテープ(日東電工製、床養生用テープNo.395N、対養生ボード粘着力:4.1N/25mm)を配置し、当該テープに0.54N/cm2の荷重(底面積181cm2、10kg重の錘)を5分間かけることによって、スチレン系樹脂押出発泡体の表面上にテープを圧着させた。テープを圧着した面を下側にし、テープ端部に1kg重の錘を取り付けて自由落下させることで(9.8N/50mmの引っ張り強さで)、テープを剥がした。薄皮が付着したテープ面をスキャナーで取り込み、薄皮付着画像を得た。当該画像を画像処理装置(例えば、ナノシステム株式会社製の画像処理ソフトNS2K−pro)を用いて自動二値化処理(例えば、判別分析法)し、薄皮が付着した領域と、薄皮が付着しなかった領域との2つの領域に区分けした。薄皮が付着した領域の面積を「A」、薄皮が付着しなかった領域の面積を「B」とし、下記の式にしたがって、薄皮比率を算出した:
薄皮比率(%)=A÷(A+B)×100。
実施例及び比較例について、グラファイトは、以下の手法に従って作製したマスターバッチにより添加した。
バンバリーミキサーに、基材樹脂であるポリスチレンA[PSジャパン(株)製、680;MFR7.0g/10分]100重量部、並びに、基材樹脂100重量部に対して、グラファイト[(株)丸豊鋳材製作所製、M−885]102重量部、及びエチレンビスステアリン酸アミド[日油(株)製、アルフローH−50S]2.0重量部を投入して、5kgf/cm2の荷重をかけた状態で加熱冷却を行わずに20分間溶融混練した。この際、樹脂温度を測定したところ190℃であった。ルーダーに供給して先端に取り付けられた***を有するダイスを通して吐出量250kg/hrで押し出されたストランド状の樹脂を30℃の水槽で冷却固化させた後、切断してマスターバッチを得た。
[樹脂混合物の作製]
表1に示す材料(発泡剤以外の材料)を、表1に示す配合にてドライブレンドして、樹脂混合物を得た。
得られた樹脂組成物を、口径150mmの単軸押出機(第一押出機)、口径200mmの単軸押出機(第二押出機)、及び冷却機を直列に連結した押出機へ、800kg/hrで供給した。
表1に示す製造条件を変更した以外は、実施例1と同様の操作により、押出発泡体を得た。得られた押出発泡体の物性を表1に示す。
表2に示す製造条件を変更した以外は、実施例1と同様の操作により、押出発泡体を得た。得られた押出発泡体の物性を表2に示す。
Claims (6)
- スチレン系樹脂と、多価アルコール脂肪酸エステルとを含む、スチレン系樹脂押出発泡体であって、
上記スチレン系樹脂は、スチレン−アクリロニトリル共重合体を含むものであり、
上記スチレン系樹脂は、JIS K7210−1(2014年)のA法の試験温度200℃、荷重5.00kgの条件下にて測定したメルトマスフローレートが4.0g/10分以上、15.0g/10分未満のものであり、
上記スチレン系樹脂押出発泡体は、上記スチレン系樹脂100重量部に対して、上記多価アルコール脂肪酸エステルを1.5重量部以上、5.0重量部以下含有するものである、スチレン系樹脂押出発泡体。 - 上記スチレン系樹脂押出発泡体は、表皮の薄皮の比率が30%以下である、請求項1に記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- 上記スチレン系樹脂は、上記スチレン−アクリロニトリル共重合体を10重量%以上、100重量%以下含有するものである、請求項1または2に記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- ダイスリット部を備える押出機にて、スチレン系樹脂と、多価アルコール脂肪酸エステルとを含む樹脂組成物を加熱溶融し、発泡剤を配合して発泡性溶融物を調製する溶融工程と、
上記溶融工程にて得られた発泡性溶融物を、上記ダイスリット部から低圧域に押し出して発泡させる発泡工程と、を有し、
上記スチレン系樹脂は、スチレン−アクリロニトリル共重合体を含むものであり、
上記スチレン系樹脂は、JIS K7210−1(2014年)のA法の試験温度200℃、荷重5.00kgの条件下にて測定したメルトマスフローレートが4.0g/10分以上、15.0g/10分未満のものであり、
上記樹脂組成物は、上記スチレン系樹脂100重量部に対して、上記多価アルコール脂肪酸エステルを1.5重量部以上、5.0重量部以下含有するものである、スチレン系樹脂押出発泡体の製造方法。 - 上記発泡工程は、上記ダイスリット部から押し出される前の上記発泡性溶融物を、3.5MPa以上、10.0MPa以下に加圧する工程を有する、請求項4に記載のスチレン系樹脂押出発泡体の製造方法。
- 上記スチレン系樹脂は、上記スチレン−アクリロニトリル共重合体を10重量%以上、100重量%以下含有するものである、請求項4又は5に記載のスチレン系樹脂押出発泡体の製造方法。
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