特許 6309007 粒子状発泡性ポリマー、その生産方法、及びその応用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6309007

(24)【登録日】2018年3月23日

(45)【発行日】2018年4月11日

(54)【発明の名称】粒子状発泡性ポリマー、その生産方法、及びその応用

(51)【国際特許分類】

   C08J 9/16 20060101AFI20180402BHJP

   C08F 2/44 20060101ALI20180402BHJP

   C08L 101/16 20060101ALI20180402BHJP

   C08L 67/04 20060101ALI20180402BHJP

   C08L 53/02 20060101ALI20180402BHJP

   C08K 3/04 20060101ALI20180402BHJP

   C08K 5/01 20060101ALI20180402BHJP

   C08K 5/49 20060101ALI20180402BHJP

   C08K 3/00 20180101ALI20180402BHJP

【ＦＩ】

   C08J9/16CFD

   C08F2/44 C

   C08L101/16

   C08L67/04

   C08L53/02

   C08K3/04

   C08K5/01

   C08K5/49

   C08K3/00

【請求項の数】23

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-527417(P2015-527417)

(86)(22)【出願日】2013年8月14日

(65)【公表番号】特表2015-524874(P2015-524874A)

(43)【公表日】2015年8月27日

(86)【国際出願番号】NL2013050598

(87)【国際公開番号】WO2014027888

(87)【国際公開日】20140220

【審査請求日】2016年6月16日

(31)【優先権主張番号】2009320

(32)【優先日】2012年8月14日

(33)【優先権主張国】NL

(73)【特許権者】

【識別番号】509287913

【氏名又は名称】シンブラ・テクノロジー・ベスローテン・フエンノートシヤツプ

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】ノーデグラーフ、ジャン

(72)【発明者】

【氏名】クイスターマンズ、フランシスカス ペトラス アントニウス

(72)【発明者】

【氏名】ゲブラード、マティース

【審査官】 横島 隆裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２５４８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０７３１４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／０８２３３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１３３０３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０５５１９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１３−５１４３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５４５８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５２５５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１００６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１３３０３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１３−５２５５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５１６０１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｊ ９／００−９／４２

Ｃ０８Ｆ ２／００−２／６０

Ｃ０８Ｋ ３／００−１３／０８

Ｃ０８Ｌ １／００−１０１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

断熱性能を向上させるために炭素系断熱性能向上材を含む、微細多孔質構造及び低密度を有する難燃性発泡体に加工可能な粒子状発泡性ポリマーであって、
前記粒子状発泡性ポリマーは、前記断熱性能向上材として粒径が１μｍ未満の炭素系断熱性能向上材を含み、難燃剤として臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）を含むポリ乳酸である
ことを特徴とする粒子状発泡性ポリマー。

【請求項2】

炭素系断熱性能向上材のＤ５０粒径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項3】

炭素系断熱性能向上材のＤ５０粒径が０．８μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項4】

粒径が０．１〜０．８μｍで、アスペクト比が１０：１以上で、平板状の炭素の構造を有する膨張黒鉛が炭素系断熱性能向上材として使用されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項5】

膨張黒鉛のアスペクト比が１００：１以上であることを特徴とする請求項４に記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項6】

炭素系断熱性能向上材の量が、粒子状発泡性ポリマーの量を基準として、１〜１５重量％であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項7】

炭素系断熱性能向上材の量が２〜８重量％であることを特徴とする請求項６に記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項8】

粒径が０．１〜０．８μｍの膨張黒鉛は、炭素源の機械的せん断により得られることを特徴とする請求項４又は５に記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項9】

炭素系断熱性能向上材の粒径の下限値は０．１μｍより大きいことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項10】

前記臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）は、ポリスチレン及び臭素化ポリブタジエンのブロック共重合体であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項11】

臭素の重量百分率が、臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）を基準として、６０〜７０重量％であることを特徴とする請求項１０に記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項12】

スチレンの重量百分率が、臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）を基準として、３０〜５０重量％であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項13】

前記臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）の分子量が、６００００〜１５００００であることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項14】

臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）の量が、前記粒子状発泡性ポリマーの総重量を基準として、０．７〜２．２重量％であることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項15】

ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）の量が、前記粒子状発泡性ポリマーの総重量を基準として、１．０重量％未満であることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の粒子状発泡性ポリマー。

【請求項16】

ポリマーが押出機に供給され、少なくとも発泡剤、臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、粒径が１μｍ未満の炭素、及び１以上の他の所望の助剤と混合された後、押出され、冷却され、更に粒子に縮小されることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の粒子状発泡性ポリマーの生産方法。

【請求項17】

モノマー、発泡剤、臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、及び粒径が１μｍ未満の炭素、及び１以上の他の所望の助剤が反応器内で重合され、後続のステップにおいてオプションで冷却され、更に粒子に縮小されることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の粒子状発泡性ポリマーの生産方法。

【請求項18】

グラファイト、カーボンブラック、粉末アルミニウム、Ａｌ（ＯＨ）_３、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ａｌ_２Ｏ_３、鉄、亜鉛、銅、及びこれらの合金を含む群から選択された１以上の断熱性能向上材が前記助剤として更に添加されることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の粒子状発泡性ポリマーの生産方法。

【請求項19】

ポリホスホネート、ジフェニルホスホネート、ビスフェノールＡ−ビス（ジフェニルホスフェート）、及びレゾルシノール芳香族ポリホスフェート化合物、又はこれらの組合せを含む群から選択されたリン化合物が前記助剤として添加されることを特徴とする請求項１６から１８のいずれかに記載の粒子状発泡性ポリマーの生産方法。

【請求項20】

請求項１から１５のいずれかに記載の粒子状発泡性ポリマー系のポリマー発泡材。

【請求項21】

難燃剤として臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）を含む、ポリ乳酸の粒子状発泡性ポリマー系の難燃性発泡材の断熱性能向上のために、その中への、粒径が１μｍ未満の炭素系断熱性能向上材の利用。

【請求項22】

建設業における請求項２１に記載の利用。

【請求項23】

包装業における請求項２１に記載の利用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、断熱性を向上させるために断熱性を向上させる炭素系材料を含む、微細多孔質構造及び低密度を有する難燃性発泡材に加工可能な粒子状発泡性ポリマーに関する。本発明は、さらに、粒子状発泡性ポリマーの生産方法と、その方法で得られる発泡材に関する。

【背景技術】

【0002】

乾燥重量を基準とした百分率で、それぞれ８０〜９９％、３．０〜１２％、０．０５〜５．０％の範囲の濃度の発泡性ポリマー材料、唯一の望ましい発泡剤としての１，１，２，２−テトラフルオロエタン、及びナノグラファイトを含む熱可塑性ポリマー発泡体を生成するための組成物が、国際公開第２００８／１１９０５９号により知られている。用いられるナノグラファイトは、少なくとも一つの次元が１００ｎｍ未満の厚さを有し、好ましくはキャリア、すなわちポリエチレン−アクリル酸メチル共重合体に含まれる多層ナノグラファイトとされる。ナノグラファイトの添加は、最終的な発泡生成物の熱的特性、機械的特性、及び難燃性を改善すると主張されている。

【0003】

国際公開第２００７／０５８７３６号は、熱的に安定な臭素化共重合体に関する。ここで重合される共重合体は、ブタジエン部分と芳香族ビニル部分を含む。このような共重合体は、燃焼を抑制する量でポリスチレンに添加され、最終的に、混合物の重量で０．１〜２５％の範囲の臭素含有量を有する混合物が得られる。

【0004】

米国特許出願公開第２００２／０１１７７６９号明細書は、熱伝導性を低下させるために、カーボンブラック、酸化チタン、アルミニウム、及びグラファイトなどの添加剤を添加可能な発泡多孔質ポリマー粒子に関する。

【0005】

米国特許出願公開第２０１２／０１２３００７号明細書は、臭素化難燃剤が添加されたスチレンポリマー組成物に関する。

【0006】

ポリスチレン粒子内に断熱性を向上させる材質として活性炭を含む発泡性ポリスチレン（ＥＰＳ）が、本出願人による欧州特許第１４８６５３０号明細書（ＮＬ第１０２３６３８号に対応）により知られている。適切な活性炭は、１２μｍ以下の粒度を有する。このような断熱性を向上させる材質の使用により得られる発泡体は、Ｂ２試験、すなわちＤＩＮ ４１０２ ｐａｒｔ２に準じた耐火性要件に適合する。

【0007】

断熱性を向上させる手段として、特定の粒度分布を示す活性炭を使用した発泡性ポリスチレン（ＥＰＳ）が、本出願人による国際公開第２０１０／０４１９３６号により知られている。

【0008】

スチレンポリマーに対して０．０５〜２５重量％のグラファイトが添加されたグラファイト含有ＥＰＳの生産方法が、米国特許第６１３０２６５号明細書により知られている。

【0009】

スチレンポリマーが平均粒径１〜５０μｍの均質に分散されたグラファイト粒子を０．０５〜８重量％含む発泡性ポリスチレンが、米国特許第６３４０７１３号明細書により知られている。

【0010】

ＥＰＳの断熱性能を向上させる方法自体も、国際公開第００／４３４４２号により知られている。この方法では、スチレンポリマーが押出機内で融解され、少なくとも発泡剤、及び、主にプレートの形態をした６重量％以下のアルミニウム粒子と混合されて共に押し出され、押出物が冷却されて粒子に縮小される。このようなポリマーは、断熱特性を向上させるために、均一に分散され赤外線を反射する材料として組み込まれた粒子の形態のアルミニウムを少なくとも含む。アルミニウム粒子は、大きさが１〜１５μｍのプレート状の形状を有する。

【0011】

発泡性ポリスチレン（ＥＰＳ）の製造に使用される出発原料は、前述の国際特許出願により知られている押出プロセスだけでなく、懸濁重合によっても得られる。こうして得られたＥＰＳ顆粒は、包装業及び建設業において出発原料として広く使用される。更なる加工のための方法は、膨張容器内で、ある量の蒸気をＥＰＳ顆粒層に通すことにより、ＥＰＳ顆粒に含まれる通常はペンタンである発泡剤を蒸発させて、顆粒を発泡させる予備発泡処理を含む。硬化とも呼ばれる約４〜４８時間の保管期間の後、このように予備発泡された顆粒が金型に導入され、蒸気の影響下で更に膨張される。使用される金型は、顆粒が所望の形状に融解する間、まだ存在している発泡剤を膨張の間に逃がすことができるようにする小さな開口を有する。この形状の大きさには原理的には制限がなく、建設業のためのブロックや、食品及び非食品産業のための包装材を得ることが可能である。上述した方法は、国際公開第２００８／１１９０５９号により知られている、連続的な押出機における単一のステップの処理において連続的に発泡された発泡体に関する方法とは本質的に異なる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

多くの場合、発泡体の製品には難燃剤が添加される。このような発泡材は、更に製品及び物体に加工されるが、それらの難燃性能は国家当局により規定された要件を満たす必要がある。このような難燃剤は、人間及び環境に対する容認できない化学的影響を有すると推測される。したがって、特定の難燃剤は廃止されている。

【0013】

本発明の一つの目的は、更なる加工後に、所期の断熱特性のための使用に適した、実用的に望まれる十分に低い熱伝導率を有する発泡体が得られるような、粒子状発泡性ポリマー顆粒を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の別の態様は、スチレンポリマーを、１以上の更なる成分の存在下で、発泡及び成形後に高い断熱性能を有する材料に変換することが可能な発泡性ポリマー顆粒の製造方法を提供することである。

【0015】

本発明の別の態様は、人間及び動物に対して安全で、建設業における現行の安全基準を満たす、低い生体毒性を示す難燃剤が使用される発泡性ポリマー顆粒の製造方法を提供することである。

【0016】

プリアンブルにおいて言及される本発明は、ポリマー粒子が、粒径が１μｍ未満の炭素を、断熱性能を向上させる材料として含み、難燃剤として臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）を含むことを特徴とする。

【0017】

断熱性能を向上させる材料として、このような種類の炭素を使用することにより、本発明の１以上の態様が満たされる。上述の難燃剤は、建設業における現行の安全基準を満たすための手段とされる上、人間及び環境に対してほとんど影響を与えない。

【0018】

粒径の下限値として好適な値は０．１μｍである。本発明は、とくに、炭素源としてのカーボンブラックの使用を除外する。

【0019】

Ｄ５０粒径は、１μｍ以下、より具体的には０．８μｍ以下であることが特に望ましい。

【0020】

Ｄ９０値及びＤ５０値は、それぞれ、全体のそれぞれ９０％及び５０％の粒度がこの値より小さいような、９０番目及び５０番目の百分位数であると理解される。Ｄ１０（全体の１０％がこの粒径よりも小さい）、Ｄ５０（全体の半分がこの粒径よりも小さい）、及びＤ９０（全体の９０％がこの粒径よりも小さい）は、マルバーン社（Malvern Instruments）の製品であるマスターサイザー（登録商標）（Mastersizer）及びLazersizerの使用によって得られる累積分布曲線から容易に推測でき、これらの３つの値（Ｄ１０、Ｄ５０、及びＤ９０）は、粉末の粒径分布を特徴付けるために使用されうる。とくに、（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０（これも粒径分布と呼ばれる）は、粉末に含まれる粒径の広がりについて良好な指標を提供する。

【0021】

言い換えれば、１０パーセント点は、１０％の粒子の粒径がこの値以下であり、したがって、９０％の粒径がこの値より大きいような粒径である。

【0022】

言い換えれば、５０パーセント点は、５０％の粒子の粒径がこの値以下であり、したがって、５０％の粒径がこの値より大きいような粒径である。Ｄ５０は、好ましくは１．０μｍ以下であり、とくに好ましくは０．８μｍ以下である。

【0023】

言い換えれば、９０パーセント点は、９０％の粒子の粒径がこの値以下であり、したがって、１０％の粒径がこの値より大きいような粒径である。

【0024】

ポリスチレン及び臭素化ポリブタジエンのブロック共重合体が、本発明の粒子状発泡性ポリマーにおいて臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）として用いられることが好ましい。

【0025】

臭素の重量パーセントは、臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）を基準として、６０〜７０重量％の範囲であることが好ましい。臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）を基準とした３０〜５０重量％の好ましい範囲が、スチレンの重量パーセントとして規定される。

【0026】

特別の実施の形態において、臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）の分子量は、６００００〜１５００００の範囲であることが好ましい。

【0027】

臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）の量は、粒子状発泡性ポリマーの総重量を基準として、０．７〜２．２重量％の範囲であることが好ましい。

【0028】

特別の実施の形態において、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）の量は、粒子状発泡性ポリマーの総重量を基準に計算して１．０重量％未満であり、とくに０．６重量％未満であり、より具体的には０．２重量％未満であり、好ましくは０．０５重量％未満である。

【0029】

上述した値は、ポリマーの互換性、要求される難燃特性、生体毒性、熱安定性、及び持続可能性の観点から、とくに好適であると判明した。

【0030】

本発明において使用されるポリマーは、ポリスチレン、発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）、発泡多孔性ポリエチレン（ＥＰＥ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリプロピレンオキシド、及びポリ乳酸、又はこれらの組合せを含む群から選択される。

【0031】

ポリ乳酸（ＰＬＡ）は、乳酸モノマー系ポリマーの集合名であり、その構造は、その組成に依存して、完全なアモルファスから半結晶性又は結晶性まで変化する。ポリ乳酸は、例えば、乳製品、デンプン、小麦粉、及びトウモロコシから製造可能である。乳酸は、ポリ乳酸を構成するモノマーであり、このモノマーには、Ｌ−乳酸およびＤ−乳酸の２つの立体異性体が存在する。そのために、ポリ乳酸には、ある比率のＬ−乳酸モノマーと、ある比率のＤ−乳酸モノマーとが含まれる。ポリ乳酸中のＬ−乳酸モノマーとＤ−乳酸モノマーの比率によって、ポリ乳酸の特性が決定される。この文脈では、「Ｄ値」及び「Ｄ含量」（Ｄ−乳酸モノマーの百分率）という語も使用される。現在市販で入手可能なポリ乳酸のＬ：Ｄ比は１００：０〜７５：２５であり、言い換えれば、Ｄ含量は０〜２５％又は０〜０．２５である。

【0032】

ＰＬＡ顆粒の更なる加工の例は以下の通りである。ＰＬＡ顆粒を、例えば６〜８％の二酸化炭素で含浸後、例えば２０ｂａｒの圧力で発泡させる。その後、ＰＬＡを発泡体として再度、例えば６％の二酸化炭素で含浸し、金型内で０．２〜０．５ｂａｒの圧力の蒸気中で成形する。ＥＰＳ顆粒に関連して上述した方法と同様に、この方法で成形品が得られる。

【0033】

ＰＬＡ顆粒は、押出機のダイプレートを使用して製造される。この目的のために、固体のＰＬＡが押出機に導入され、融解される。つづいて、融解されたＰＬＡは、例えば、いわゆる水中造粒機などの金型でプレスされ、ＰＬＡ顆粒がダイプレートによりカットされる。インライン重合プロセスで、液体のＰＬＡを押出機に直接供給することも可能であり、この場合には、最初に融解させる必要はない。押出機として二軸押出機を用いることが好ましい。押出機中で、ポリ乳酸、又は、ポリ乳酸と、１以上の鎖延長剤、成核剤、及び潤滑剤を選択的に有する選択的な１以上の他の生分解性ポリマーとの混合物を顆粒に加工することができる。こうした粒子状ポリ乳酸も、本発明者らによる国際出願ＰＣＴ／ＮＬ２００８／０００１０９号明細書に記載されている。

【0034】

ポリ乳酸の押出後、ＰＬＡ顆粒を含浸させて発泡剤を添加し、発泡性ＰＬＡ（ＥＰＬＡ）を得る。使用可能な発泡剤の例として、二酸化炭素、ＭＴＢＥ、窒素、空気、（イソ）ペンタン、プロパン、ブタンなど、又はこれらの１以上の組合せがある。第１の方法は、例えば押出によってポリ乳酸を粒子に成形し、次に、その粒子を発泡剤に含浸させて発泡性とするものである。第２の方法は、ポリ乳酸を発泡剤と混合し、次に、例えば押出によって直接発泡性粒子に成形するものである。

【0035】

本発明者らは、とくに、特定の断熱性能を得るために、ハニカム状の平坦な結晶格子状に配列されたｓｐ２結合炭素原子の一原子厚の平坦な層と考えられるグラフェン又は膨張黒鉛を、通常の最新技術の断熱性能向上材、特にグラファイトや活性炭などの他の炭素源より少ない量で使用することができると考える。追試験によって、本明細書において「グラフェン」と呼ぶ材料は、粒径が０．１〜０．８μｍの膨張黒鉛とみなしてもよいことが示された。したがって、本明細書において、「グラフェン」は、粒径が０．１〜０．８μｍの膨張黒鉛と理解されるものである。このような断熱性能向上材の添加量の低減によって、元々白色であるＥＰＳの最終的な色に好ましい効果がもたらされる。前述の添加物によって、元々白色のＥＰＳは、多少グレーに「変色」する。

【0036】

したがって、本発明は、とくに、断熱要件及び耐火要件の双方を満たすために、特別な難燃剤と組み合わせられた特別な炭素源、とくに膨張黒鉛の使用に着目する。膨張黒鉛は、少ない量で目立った効果を発揮することができる。この驚くべき結果は、膨張黒鉛の特別な幾何学的デザインのためであると考えられる。特別な炭素源と特定の難燃剤との上述の組み合わせが本発明の本質であると考えられるべきである。

【0037】

本明細書において使用される「膨張黒鉛」という語は、次元及び次元構造に関する限り、国際公開第２００８／１１９０５９号により知られている「ナノグラファイト」という語と混同しないようにされるべきである。

【0038】

特別の実施形態において、アスペクト比が１０：１以上、とくに１００：１以上の膨張黒鉛を使用することがとくに望ましい。このような層状構造は、断熱性能の向上にとくに良好な影響を与える。

【0039】

ポリマーを基準として、炭素量が１〜１５重量％であることがとくに望ましく、好ましくはポリマーを基準として２〜８重量％である。

【0040】

ある実施形態において、グラファイト、カーボンブラック、粉末アルミニウム、Ａｌ（ＯＨ）_３、Ｍｇ（ＯＨ）_２、及び、Ａｌ_２Ｏ_３、鉄、亜鉛、銅、及びこれらの合金を含む群から選択された１以上の断熱性能向上材が粒子状発泡性ポリマー中に更に存在することが望ましいことは明らかであろう。

【0041】

かつては、良好な難燃効果を得るために、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）が難燃剤として用いられた。本発明は、とくに火災の要件に関して、ＨＢＣＤを含むポリマー生成物に匹敵する最終生成物をもたらす、ＨＢＣＤの代替物の使用にとくに着目する。とくに、本発明の目的は、ＨＢＣＤの量を最小限にすることであり、より具体的には、ＨＢＣＤの量をゼロに減らすことである。

【0042】

得られた生成物が厳格な防火要件を満たす必要がある場合、ジクミルパーオキシド、臭素化ポリマー化合物、とくにポリスチレン化合物、及び２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタンを含む群から選択された１以上の難燃剤を、ポリマー量を基準として、１．０〜８重量％の範囲で更に補充することが望ましい。また、ポリホスホネート、ジフェニルホスホネート、ビスフェノールＡ−ビス（ジフェニルホスフェート）、レゾルシノール芳香族ポリホスフェート化合物、及びこれらの組合せを含む群から選択されたリン化合物を助剤として添加することも可能である。

【0043】

本出願で言及される膨張黒鉛は、炭素源に機械的せん断力をかけることによって、とくに、グラファイトにそのような処理を行うことによって得られる。このような処理の一例として押出法があり、この方法によって、グラファイトは、押出機内で大きなせん断力を受け、平坦な炭素プレート、とくに膨張黒鉛に変換される。本発明者らは、上述の平坦な炭素プレートについて、このようなプレートがミラー効果により熱輻射を反射する原因となっていると考える。このため、所期のミラー効果を実現するために、使用される炭素は、やや平坦な次元又は幾何学的形状を有することが望まれる。ある実施形態では、炭素源はマスターバッチとして添加されてもよいし、特許請求の範囲で特定されているような所望の粒径を得るために前処理された粉末材として直接添加されてもよい。

【0044】

本発明は、ポリマーが押出機に供給され、少なくとも発泡剤、臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、炭素源、及びサブクレームにおいて言及される１以上の他の助剤と混合された後、押出され、冷却され、更に粒子に縮小される、粒子状発泡性ポリマーの製造方法にも関する。

【0045】

特別な実施の形態において、本発明は、モノマー、臭素化ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、発泡剤、断熱性能向上剤、及びサブクレームにおいて言及される１以上の他の助剤が反応器内で重合される、粒子状発泡性ポリマーの製造方法にも関する。とくに、好適なポリマーとしてのＥＰＳの密度は、８５０〜１０５０ｋｇ／ｍ^３であることが望ましい。好適な発泡剤は、（イソ）ペンタンである。発泡剤としては、フッ素を含む炭化水素化合物を除外することが望ましい。したがって、フッ素を含む炭化水素化合物の量が最小化され、好ましくは、粒子状発泡性ポリマーの量を基準として２．０重量％未満、とくに１．０重量％未満、より具体的には０．５重量％未満である粒子状発泡性ポリマーを製造することが好ましい。粒子状発泡性ポリマー内の上述のフッ素含有炭化水素化合物を最小限にすることにより、最終的に得られる発泡体製品が基本的にはフッ素含有炭化水素化合物を含まないようにされる。

【0046】

本発明は、さらに、例えば建設業界において、さらには食品及び非食品業界での包装材としても、断熱目的で好適に使用される、上述したような粒子状発泡性ポリマーをベースとしたポリマー発泡材に関する。

【図面の簡単な説明】

【0047】

以下、いくつかの実施例を参照して本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されないことに留意されなければならない。

【図1】図１は、様々な炭素源の測定結果を示す。

【図2】図２は、様々なＥＰＳ材料の密度とλ値の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0048】

様々な製品の粒径分布を測定した。結果を以下の表に示す。

【表1】

【0049】

Ｄ５０値が１μｍ以下、より具体的には０．８μｍ以下であることがとくに望ましい。

【0050】

多数の市販品について多数の機械的特性を測定し、燃焼試験を行った。測定結果から、グラフェン又は膨張黒鉛を添加することによって、最終的なＥＰＳ系発泡成形品の熱伝導率に好ましい影響がもたらされることが明らかに推測できる。

【0051】

以下に含まれる表中の数字は、以下の意味を有する。
１＝難燃剤としてＨＢＣＤ
２＝難燃剤なし
３＝難燃剤としてレゾルシノール
４＝難燃剤としてエメラルド３０００（ケムチュラ社により市販）
５＝難燃剤としてＦＲ１２２Ｐ（ＩＣＩ社により市販）
６＝難燃剤としてＸＰ−７７２０ ＦＲ１２２Ｐ（アルベマール社により市販）

【0052】

表の列は、順に、原材料の種類、難燃剤の重量％、ジクミルパーオキシドの重量％、密度（ｇ／ｌ）、λ（Ｗ／ｍＫ）、密度（ｇ／ｌ）、圧縮強度（ｋＰａ）、密度（ｇ／ｌ）、破断時の引張強さ（ｋＰａ）、及び、燃焼試験ＤＩＮ ４１０２−１ Ｂ２を示す。表中、「ｎｔ」は未測定を示し、「Ｐａｓｓ」は合格したことを示す。

【表2】

【0053】

５．５％のペンタンを含む、粒径が０．７〜１．０ｍｍの、シンブラ・テクノロジー社の材料ＥＰＳ ７１０Ｆを、０．１％のＰ１０００ポリエチレン（ベーカー・ヒューズ社）と、グラフェンマスターバッチ及びグラフェン濃縮物と共に、処理能力が１２５ｋｇ／時の二軸押出機で溶融した。このグラフェンマスターバッチ及びグラフェン濃縮物により、４％のグラフェンがポリスチレン中に効果的に導入される。押出機の温度は１５０℃〜２３０℃が好ましく、この実施形態では、発泡剤として、更なるペンタンを０．８％追加した。この混合物を温度が６０℃〜１５０℃の冷却押出機に通して、グレーのＸＰＳプレートを製造した。

【0054】

得られた発泡体は、３５ｋｇ／ｍ^３の密度を有していた。発泡体の断熱値はマスターバッチでは３１．１ｍＷ／ｍＫ、濃縮物では３０．９ｍＷ／ｍＫであり、両生成物とも、燃焼試験ＤＩＮ ４１０２ Ｂ２に合格した。

【0055】

図２は、多数の測定値を示すグラフであり、横軸は密度を、縦軸はλ値（Ｗ／ｍＫ）を示す。このグラフから、ある重量％の膨張黒鉛（粒径０．１〜０．８μｍ）を添加したＥＰＳよりも、４重量％のグラファイト（粒径は主に１μｍ超、とくに１〜５０μｍ）を含み、同じ密度の市販のネオポールの方が高いλ値が得られることが明らかに推測できる。

【0056】

膨張黒鉛の粒径測定
グレーの発泡ＥＰＳ１０ｇをトルエン２８ｍｌに溶解し、そのスラリーを分析した。残渣は更にトルエンを追加して超音波で分散させ、ＡＬＶ測定装置で分析した。マルバーン（Malvern）社のゼータサイザー（Zetasizer）を使用して粒径を測定した。必要な場合は、更にトルエンで希釈した。ゼータサイザーＧＭＡは、以下の仕様を有する、いわゆる動的光散乱装置である。相関器：ＡＬＶ５０００／６０Ｘ０、外部ゴニオメータ相関器：ＡＬＶ−１２５、検知器：静的／動的エンハンサーＡＬＶレーザーファイバーオプティクス（Ｃｏｂｏｌｔ Ｓａｍｂａ ３００ ＤＰＳＳ Ｌａｓｅｒ）を備えたＡＬＶ／ＳＯ ＳＩＰＤ単光子検知器、波長：５３２ｎｍ、３００ｍＷ出力温度調節：静的熱浴：Ｈａａｋｅ Ｆ８−Ｃ３５。特別の基準は使用しなかった。この装置は粒子のブラウン運動を測定するものであり、溶媒は水、粒子は概ね球形であるとの仮定のもとで、アインシュタイン−ストークスの式を用いて測定値を粒径に変換した。半径を測定した。

【表3】

【0057】

グラファイトの参照物質は、粒径が大きく、凝集していることが明らかであり、これは視覚的にも観察できた。ＥＰＳに含まれる膨張黒鉛は、はるかに微粒子であり、グラファイトの粒径より平均で３〜５倍小さい。いくつかの小さな粒子の凝集が存在していたが、凝集はグラファイトの場合ほど顕著ではなかった。その結果を図１のグラフに示す。