【実施例】
【0039】
次に、実施例、比較例、参考例、及び、参考比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【0040】
(評価)
アクリル系樹脂発泡体について各種の評価を行った事例を示す。
まず、発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体に対する評価方法について説明する。
【0041】
(発泡性重合体の密度)
発泡性重合体に割れが生じないように発泡性重合体を切断することにより、10cm
3 以上の試験片を得、該試験片の質量を測定し、次式により発泡性重合体の密度を算出した。
発泡性重合体の密度(g/cm
3 )=試験片の質量(g)/試験片の体積(cm
3 )
【0042】
(発泡性重合体の硬化の有無)
発泡性重合体が硬化しているか否かの判断については、以下のようにして判断した。すなわち、得られた発泡性重合体から50mm(縦)×50mm(横)×20(厚み)の板状の試験片を作製した。次に、アスカーゴム・プラスチック硬度計C型(高分子計器(株)製)を用いて、この硬度計の加圧面でこの試験片を厚み方向に加圧した。そして、加圧面で試験片を加圧した時から30秒後の測定値を80ポイント以上であった場合には、発泡性重合体が硬化していると判断した。
【0043】
(アクリル系樹脂発泡体のCa(カルシウム)の濃度、及び、Na(ナトリウム)の濃度)
アクリル系樹脂発泡体のカルシウムの濃度(Ca濃度)、及び、ナトリウムの濃度(Na濃度)は、上述した方法で測定した。具体的には、以下のようにして測定した。
まず、前処理として、アクリル系樹脂発泡体を細かく裁断し、裁断試料約0.5〜2.0gを坩堝に入れて精秤し、該坩堝内の裁断試料を下記の灰化条件で灰化させ、灰化物と濃塩酸2mLとを混合して混合液を得た。そして、この混合液をろ紙(東洋濾紙製、ADVANTEC No.7)で濾過して不溶分を除去した。次に、不溶分を除去した混合液を蒸留水で希釈し50mLに定容して、ICP測定用試験液を作製した。
次に、該測定液を下記のICP測定条件でICP発光分光分析に供し、検量線より、測定液中のCa濃度及びNa濃度を算出した。試験液中のカルシウムの濃度およびナトリウムの濃度の何れか一方でも検量線の上限を超えた場合は、検量線の範囲内になるように試験液を更に蒸留水で希釈したものを測定に供した。
そして、下記式より、アクリル系樹脂発泡体中のカルシウムの濃度、及び、ナトリウムの濃度を算出した。
アクリル系樹脂発泡体中のカルシウムの濃度(μg/g) = 測定液中のカルシウムの濃度(μg/mL)×50(mL)÷試料の質量(g)
アクリル系樹脂発泡体中のナトリウムの濃度(μg/g) = 測定液中のナトリウムの濃度(μg/mL)×50(mL)÷試料の質量(g)
<灰化条件>
測定装置:電気炉 マッフル炉STR−15K((株)いすず製)
灰化条件:450℃×3hr(試料量=約0.5〜2.0g)
<ICP測定条件>
測定装置:島津製作所(株)製 マルチタイプICP発光分光分析装置 ICPE−9000
測定元素:Ca(317.933nm)、Na(589.592nm)
観測方向=軸方向,高周波出力=1.20kw,キャリアー流量=0.7L/min,プラズマ流量=10.0L/min,補助流量=0.6L/min,露光時間=30秒、検量線用標準液:米国SPEX社 XSTC−13(汎用混合標準溶液) 31元素混合(ベース5質量%HNO
3 )−各約10mg/L
検量線作成方法:上記検量線用標準液を蒸留水で段階的に希釈調製して0ppm(ブランク)、0.2ppm、1.0ppm、2.5ppm、5ppmの標準液を作製した。各濃度の標準液を上記条件にて測定し、各元素の波長のピーク強度を得た。濃度とピーク強度をプロットして最小二乗法により近似曲線(直線あるいは二次曲線)を求め、これを定量用の検量線とした。
【0044】
(アクリル系樹脂発泡体の見かけ密度)
アクリル系樹脂発泡体の見かけ密度は、上述した方法で測定した。
【0045】
(アクリル系樹脂発泡体の連続気泡率)
アクリル系樹脂発泡体の連続気泡率は、以下の方法で測定した。すなわち、アクリル系樹脂発泡体を成形体6面とも成形面表皮を有しないように切り出し、さらに切断面表面をパンスライサーにて仕上げ、25mm×25mm×25mmの立方体状の試験片を3つ作製した。各試験片は、JIS K7100−1999 記号23/50、2級の環境下で16時間態調節した後、JIS K7100−1999 記号23/50、2級の環境下で測定を行った。各試験片の連続気泡率の測定は、次の様に行った。まず、測定試料の外寸をMitutoyo Corporation製 「DIGIMATIC」CD−15タイプを使用して1/100mmまで測定し見掛けの体積(cm
3)を求めた。次に空気比較式比重計1000型(東京サイエンス(株)製)を使用して、1−1/2−1気圧法により測定試料の体積(cm
3)を求めた。前述で求めた値と下記式により連続気泡率(%)を計算し、試験数3個の相加平均値を求めた。なお、空気比較式比重計は、標準球(大28.9cc 小8.5cc)にて補正を行った。
連続気泡率(%)=100×(見掛け体積−空気比較式比重計での測定体積)/見掛け体積
【0046】
(アクリル系樹脂発泡体の平均気泡径)
アクリル系樹脂発泡体の平均気泡径は、上述した方法で測定した。
【0047】
(190℃で1時間加熱した場合におけるアクリル系樹脂発泡体の体積変化率)
190℃で1時間加熱した場合におけるアクリル系樹脂発泡体の体積変化率は、以下のようにして求めた。すなわち、まず、加熱前の常温常圧(25℃、1気圧)における発泡体の体積(加熱前の体積)を求めた。そして、加熱前の体積が求められた発泡体をオーブン(佐竹化学機械工業製「N50−S4H」)を用いて190℃で1時間加熱した。次に、加熱した発泡体を常温まで冷ました。そして、常温常圧下において、常温まで冷ました発泡体の体積(加熱後の体積)を求めた。次に、下記式により、体積変化率を算出した。
体積変化率(%) = 100×(加熱後の体積−加熱前の体積)/加熱前の体積
また、発泡体の体積は、以下のようにして求めた。すなわち、まず、メスシリンダーに水を加え、メスシリンダーの水面の目盛り(第1の目盛り)を読み取った。そして、発泡体をメスシリンダーの水面下に位置するように入れ、その際のメスシリンダーの水面の目盛り(第2の目盛り)を読み取った。次に、第2の目盛りから第1の目盛りを引き、この値を発泡体の体積とした。
なお、実施例及び比較例で得られた発泡体は、ほぼ金型どおりに形成されていたので、金型内の体積を「加熱前の体積」とした。
【0048】
(アクリル系樹脂発泡体の耐熱性試験)
アクリル系樹脂発泡体の耐熱性を調べるため、アクリル系樹脂発泡体のTMA(熱機械分析)における耐熱温度を上述した方法で測定した。
なお、熱機械分析装置としては、熱・応力・歪み測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製、商品名「EXSTRAR TMA/SS6100」)を用いた。
【0049】
(参考例1:重合性溶液の作製)
メタクリル酸メチル47質量%、メタクリル酸25質量%、スチレン16質量%、無水マレイン酸8.0質量%、メタクリルアミド4.0質量%からなる重合性モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてのt−ブチルヒドロパーオキサイド(日油社製「パーブチルH−69」)0.5質量部、塩化物イオン添加用物質としてのセチルトリメチルアンモニウムクロライド(日油社製「ニッサンカチオンPB−40R」)0.1質量部、重合抑制剤としてのギ酸カルシウム0.2質量部、脱水剤としての硫酸ナトリウム2.0質量部、可塑剤としてのフタル酸ジオクチル(DOP)2.0質量部、発泡剤としての尿素5.0質量部を混合して35℃で加熱撹拌し、濾過して残渣の無機塩を除去し、重合性溶液を作製した。
【0050】
(参考例1:発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製(条件1))
参考例1の重合性溶液1500gを25mm×200mm×360mmの内法を有するテフロン(登録商標)製の直方体状の型枠に入れた。
そして、重合性溶液を型枠ごと43.5℃で21時間加熱することにより発泡性重合体(密度:1.16g/cm
3 )を得た。この時、発泡性重合体が硬化していることが確認された。
その後、得られた発泡性重合体を25mm×200mm×150mmに切り出し、70mm×400mm×300mmの内法を有する金型に入れ、発泡性重合体を金型ごと180℃で2時間加熱することによりアクリル系樹脂発泡体(見かけ密度:0.116g/cm
3 )を得た。
【0051】
(参考例1:発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製(条件2))
重合性溶液を型枠ごと50℃で7時間加熱したこと以外は、条件1と同様にして、発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体を作製した。発泡性重合体(密度:1.16g/cm
3 )が硬化していることが確認された。アクリル系樹脂発泡体の見かけ密度は、0.116g/cm
3 であった。
【0052】
(参考例2:重合性溶液の作製)
可塑剤としてフタル酸ジオクチル(DOP)の代わりにアジピン酸ジイソブチル(DIBA)を用い、重合性モノマー100質量部に対して、アジピン酸ジイソブチル(DIBA)1.7質量部を混合したこと以外は、参考例1と同様にして重合性溶液を作製した。
【0053】
(参考例2:発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製(条件1))
参考例1の重合性溶液の代わりに参考例2の重合性溶液を用いたこと以外は、参考例1の条件1と同様にして、発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体を作製した。発泡性重合体(密度:1.16g/cm
3 )が硬化していることが確認された。アクリル系樹脂発泡体の見かけ密度は、0.116g/cm
3 であった。
【0054】
(参考例2:発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製(条件2))
参考例1の重合性溶液の代わりに参考例2の重合性溶液を用いたこと以外は、参考例1の条件2と同様にして、発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体を作製した。発泡性重合体(密度:1.16g/cm
3 )が硬化していることが確認された。アクリル系樹脂発泡体の見かけ密度は、0.116g/cm
3 であった。
【0055】
(参考例3:重合性溶液の作製)
可塑剤としてフタル酸ジオクチル(DOP)の代わりにアセチルクエン酸トリブチル(ATBC)を用い、重合性モノマー100質量部に対して、アセチルクエン酸トリブチル(ATBC)2.1質量部を混合したこと以外は、参考例1と同様にして重合性溶液を作製した。
【0056】
(参考例3:発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製(条件1))
参考例1の重合性溶液の代わりに参考例3の重合性溶液を用いたこと以外は、参考例1の条件1と同様にして、発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体を作製した。発泡性重合体(密度:1.16g/cm
3 )が硬化していることが確認された。アクリル系樹脂発泡体の見かけ密度は、0.116g/cm
3 であった。
【0057】
(参考例3:発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製(条件2))
参考例1の重合性溶液の代わりに参考例3の重合性溶液を用いたこと以外は、参考例1の条件2と同様にして、発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体を作製した。発泡性重合体(密度:1.16g/cm
3 )が硬化していることが確認された。アクリル系樹脂発泡体の見かけ密度は、0.116g/cm
3 であった。
【0058】
(参考比較例1:重合性溶液の作製)
可塑剤としてフタル酸ジオクチル(DOP)の代わりに、連鎖移動剤であるα−メチルスチレンダイマーを用い、重合性モノマー100質量部に対して、α−メチルスチレンダイマー0.1質量部を混合したこと以外は、参考例1と同様にして重合性溶液を作製した。
【0059】
(参考比較例1:発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製(条件1))
参考例1の重合性溶液の代わりに参考比較例1の重合性溶液を用いたこと以外は、参考例1の条件1と同様にして、発泡性重合体を作製しようとしたところ、重合性モノマーが十分に重合せず、重合性溶液が十分に硬化しなかった。
【0060】
(参考比較例1:発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製(条件2’))
参考例1の重合性溶液の代わりに参考比較例1の重合性溶液を用いたこと以外は、参考例1の条件2と同様にして、発泡性重合体を作製しようとしたところ、重合性モノマーが十分に重合せず、重合性溶液が十分に硬化しなかった。
そこで、さらに、型枠ごと50.0℃で2.5時間追加加熱して、発泡性重合体を作製しようとしたが、それでも、重合性モノマーが重合せず、重合性溶液が硬化しなかった。
【0061】
(参考比較例1:発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製(条件3))
参考比較例1の重合性溶液を条件2’で加熱し重合性溶液を、さらに、型枠ごと80.0℃で3時間加熱して、発泡性重合体(密度:1.16g/cm
3 )を得た。発泡性重合体が硬化していることが確認された。
その後、得られた発泡性重合体を25mm×200mm×150mmに切り出し、70mm×400mm×300mmの金型に入れ、発泡性重合体を金型ごと180℃で2時間加熱することによりアクリル系樹脂発泡体(見かけ密度:0.116g/cm
3 )を得た。
【0062】
(参考比較例2:重合性溶液の作製)
可塑剤としてのフタル酸ジオクチル(DOP)を添加しないこと以外は、参考例1と同様にして重合性溶液を作製した。
【0063】
(参考比較例2:発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製(条件1))
参考例1の重合性溶液の代わりに参考比較例2の重合性溶液を用いたこと以外は、参考例1の条件1と同様にして、発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製を試みた。発泡性重合体(密度:1.16g/cm
3 )を得ることはできたが、アクリル系樹脂発泡体には全長1cm以上の割れが多数発生し、良好なアクリル系樹脂発泡体を得ることができなかった。アクリル系樹脂発泡体の見かけ密度は、0.130g/cm
3 であった。
【0064】
(参考比較例2:発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製(条件2))
参考例1の重合性溶液の代わりに参考比較例2の重合性溶液を用いたこと以外は、参考例1の条件2と同様にして、発泡性重合体、及び、アクリル系樹脂発泡体の作製を試みた。発泡性重合体(密度:1.16g/cm
3 )を得ることはできたが、アクリル系樹脂発泡体には全長1cm以上の割れが多数発生し、良好な発泡体を得ることができなかった。アクリル系樹脂発泡体の見かけ密度は、0.130g/cm
3 であった。
【0065】
参考例及び参考比較例の試験結果を表1に示す。
【0066】
【表1】
【0067】
表1に示すように、参考例1〜3の方法では、連鎖移動剤を用いた参考比較例1に比して、重合性溶液を加熱して硬化するまでの時間が短かった。また、得られたアクリル系樹脂発泡体の耐熱性がやや高く、発泡性重合体は同程度の見かけ密度を有していた。従って、参考例1〜3の方法では、参考比較例1に比して、優れた耐熱性を有するアクリル系樹脂発泡体を効率的に製造できた。
また、参考例1〜3の方法では、連鎖移動剤及び可塑剤を用いなかった参考比較例2に比して、外観が良好で且つ見かけ密度が低いアクリル系樹脂発泡体を得ることができた。
従って、本発明によれば、従来に比べて、耐熱性及び軽量性に優れたアクリル系樹脂発泡体を効率的に製造できることがわかる。
【0068】
(実施例1)
メタクリル酸メチル47質量%、メタクリル酸25質量%、スチレン16質量%、無水マレイン酸8.0質量%、メタクリルアミド4.0質量%からなる重合性モノマー100質量部に対して、重合開始剤としてのt−ブチルヒドロパーオキサイド(日油社製「パーブチルH−69」)0.5質量部、塩化物イオン添加用物質としてのセチルトリメチルアンモニウムクロライド(日油社製「ニッサンカチオンPB−40R」)0.1質量部、カルシウムイオン添加用物質としてのギ酸カルシウム0.004質量部(重合性モノマー100モル部に対して3.0×10
-3モル部)、硫酸ナトリウム8.0×10
-4質量部、可塑剤としてのスルホン酸エステル(LANXESS社製、「メザモール(Mesamoll)」)1.7質量部、発泡剤としての尿素5.0質量部を混合して35℃で加熱撹拌し、重合性溶液を作製した。
次に、得られた重合性溶液1500gを25mm×200mm×360mmの内法を有するテフロン(登録商標)製の直方体状の型枠に入れた。
そして、重合性溶液を型枠ごと40℃で25時間加熱することにより発泡性重合体(密度:1.16g/cm
3 )を得た。この時、発泡性重合体が硬化していることが確認できた。
その後、得られた発泡性重合体を116gに切り出し、100mm×100mm×100mmの内法を有する金型に入れ、発泡性重合体を金型ごと180℃で2時間加熱することによりアクリル系樹脂発泡体(見かけ密度:0.116g/cm
3 )を得た。
また、得られた発泡性重合体を78gに切り出し、100mm×100mm×100mmの内法を有する金型に入れ、発泡性重合体を金型ごと180℃で2時間加熱することによりアクリル系樹脂発泡体(見かけ密度:0.078g/cm
3 )を得た。
【0069】
(実施例2)
重合性モノマー100質量部に対する、ギ酸カルシウムの量を0.01質量部(重合性モノマー100モル部に対して7.4×10
-3モル部)にし、無水硫酸ナトリウムの量を5.0×10
-3質量部にしたこと以外は、実施例1と同様にして、見かけ密度が0.116g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体、及び、見かけ密度が0.078g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体を得た。
【0070】
(実施例3)
重合性モノマー100質量部に対する、ギ酸カルシウムの量を0.03質量部(重合性モノマー100モル部に対して2.2×10
-2モル部)にし、無水硫酸ナトリウムの量を5.0×10
-3質量部にしたこと以外は、実施例1と同様にして、見かけ密度が0.116g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体、及び、見かけ密度が0.078g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体を得た。
【0071】
(実施例4)
重合性モノマー100質量部に対する、ギ酸カルシウムの量を0.01質量部(重合性モノマー100モル部に対して7.4×10
-3モル部)にし、無水硫酸ナトリウムの量を1.2×10
-2質量部にしたこと以外は、実施例1と同様にして、見かけ密度が0.116g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体、及び、見かけ密度が0.078g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体を得た。
【0072】
(実施例5)
ギ酸カルシウムの代わりに酢酸カルシウムを用い、重合性モノマー100質量部に対する、酢酸カルシウムの量を1.2×10
-2質量部(重合性モノマー100モル部に対して7.3×10
-3モル部)にしたこと以外は、実施例2と同様にして、見かけ密度が0.116g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体、及び、見かけ密度が0.078g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体を得た。
【0073】
(実施例6)
ギ酸カルシウムの代わりに珪酸カルシウムを用い、重合性モノマー100質量部に対する、珪酸カルシウムの量を9.0×10
-3質量部(重合性モノマー100モル部に対して7.4×10
-3モル部)にしたこと以外は、実施例2と同様にして、見かけ密度が0.116g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体、及び、見かけ密度が0.078g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体を得た。
【0074】
(比較例1)
重合性モノマー100質量部に対する、ギ酸カルシウムの量を2.0×10
-3質量部(重合性モノマー100モル部に対して1.5×10
-3モル部)にしたこと以外は、実施例2と同様にして、見かけ密度が0.116g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体、及び、見かけ密度が0.078g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体を得た。
【0075】
(比較例2)
重合性モノマー100質量部に対する、ギ酸カルシウムの量を5.0×10
-2質量部(重合性モノマー100モル部に対して3.7×10
-2モル部)にしたこと以外は、実施例2と同様にして、見かけ密度が0.116g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体、及び、見かけ密度が0.078g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体を得た。
【0076】
(比較例3)
重合性モノマー100質量部に対する、無水硫酸ナトリウムの量を4.0×10
-4質量部にしたこと以外は、実施例2と同様にして、見かけ密度が0.116g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体、及び、見かけ密度が0.078g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体を得た。
【0077】
(比較例4)
重合性モノマー100質量部に対する、無水硫酸ナトリウムの量を2.0×10
-2質量部にしたこと以外は、実施例2と同様にして、見かけ密度が0.116g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体、及び、見かけ密度が0.078g/cm
3 であるアクリル系樹脂発泡体を得た。
【0078】
実施例及び比較例の試験結果を表2に示す。
【0079】
【表2】
【0080】
表2に示すように、本発明の範囲内である実施例1〜6のアクリル系樹脂発泡体は、連続気泡率が20%以上であり、且つ、平均気泡径が0.8mm以上である比較例1〜4のアクリル系樹脂発泡体に比べて、熱による体積変化率の絶対値が小さかった。
従って、本発明によれば、従来に比べて、加熱による体積変化が生じ難いアクリル系樹脂発泡体を提供できることがわかる。