(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記フェノール系熱安定剤が、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナートであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のポリスチレン系樹脂発泡体の製造方法。
前記ホスファイト系熱安定剤が、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジホスファイト及び/又は3、9−ビス[2,4−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノキシ]−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカンであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のポリスチレン系樹脂発泡体の製造方法。
前記熱安定剤の総配合量が、前記難燃剤の合計配合量100重量部に対して、5重量部〜25重量部であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のポリスチレン系樹脂発泡体の製造方法。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡体の製造方法においては、ポリスチレン系樹脂、臭素化ブタジエン−スチレン共重合体を含む臭素系難燃剤(以下、単に難燃剤ともいう。)と発泡剤を押出機にて混練してなる発泡性樹脂溶融物を、ダイを通して高圧の押出機内より低圧域に押出して発泡させることにより、ポリスチレン系樹脂押出発泡体(以下、単に押出発泡体、又は発泡体ともいう)が製造される。この際、該ダイの出口に、平行あるいは入口から出口に向かって緩やかに拡大するよう設置された上下2枚のポリテトラフルオロエチレン樹脂等からなる板で構成される装置(以下、ガイダーとも言う)や成形ロール等の成形具を配置し、押出された発泡体を該成形具を通過させることによって、板状に賦形することができる。
【0012】
本発明の特徴は、この製造方法において、特定の融点を有するフェノール系熱安定剤とホスファイト系熱安定剤とを組み合わせた熱安定剤を用いることにより、難燃剤として臭素化ブタジエン−スチレン共重合体を使用して発泡体を製造する際に発生する、発泡体に発生する黒点、黄変色現象や、リペレット時に再生原料に発生する黒点や黄変色現象を抑えることができることにある。以下、本発明のポリスチレン系樹脂発泡体の製造方法について詳細に説明する。
【0013】
本発明により得られるポリスチレン系樹脂発泡体を構成するポリスチレン系樹脂としては、例えばポリスチレンや、ゴム変性ポリスチレン(HIPS)、スチレンを主成分とするスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ポリフェニレンエーテル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−メチルスチレン共重合体、スチレン−ジメチルスチレン共重合体、スチレン−エチルスチレン共重合体、スチレン−ジエチルスチレン共重合体等やこれら2種以上の混合物が挙げられる。該スチレン系共重合体におけるスチレン単位成分含有量は50モル%以上が好ましく、特に好ましくは80モル%以上である。なお、ポリスチレン系樹脂には、ジビニルベンゼンや多分岐状マクロモノマーなどの多官能性モノマー単位成分が含まれていてもよい。これらのポリスチレン系樹脂の中でも、発泡性の観点からポリスチレンが好ましい。
【0014】
本発明では、発泡体の熱伝導率を低減する目的や、発泡体からの発泡剤の散逸を抑制する目的で、ポリスチレン系樹脂と、非晶性ポリエステル樹脂や、前記したスチレン−メタクリル酸メチル共重合体及び/又はポリメタクリル酸メチルとの混合物を使用することができる。その場合、これらの配合量は、ポリスチレン系樹脂100重量部(非晶性ポリエステル樹脂等を含む)に対して、好ましくは50重量%以下、より好ましくは40重量%以下、さらに好ましくは30重量%以下である。
なお、非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、シクロヘキサンジメタノール変性ポリエチレンテレフタレート、ネオペンチルグリコール変性ポリエチレンテレフタレート、スピログリコール変性ポリエチレンテレフタレート等を挙げることができる。
【0015】
また、本発明の目的、作用効果を損なわない範囲において、前記ポリスチレン系樹脂以外のその他の樹脂やエラストマーを1種以上含んだポリスチレン系樹脂でも良い。
その他の樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系樹脂等が挙げられる。また、エラストマーとしては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体や、それらの水添物などのスチレン系エラストマーが挙げられる。
その他の樹脂やエラストマーの配合量は、ポリスチレン系樹脂100重量部(その他の樹脂やエラストマーを含む)に対して、概ね30重量%以下、より好ましくは20重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下である。
【0016】
次に、本発明のポリスチレン系樹脂発泡体が含有する難燃剤について説明する。
本発明で用いられる難燃剤は臭素系難燃剤である。該臭素系難燃剤としては、臭素化ブタジエン−スチレン共重合体、臭素化ビスフェノール系難燃剤、臭素化イソシアヌレート系難燃剤等が挙げられる。本発明で用いられる臭素系難燃剤は、これらの内の臭素化ブタジエン−スチレン共重合体を含むものである。但し、臭素化ブタジエン−スチレン共重合体に、他の臭素系難燃剤を組み合わせて使用することができる。
【0017】
臭素系難燃剤の総配合量は、JIS A9511:2006R記載の押出ポリスチレンフォーム保温板の燃焼性規格を満足するポリスチレン系樹脂押出発泡体を得る観点から、ポリスチレン100重量部に対して0.5〜10重量部配合することが好ましく、より好ましくは1〜8重量部である。この範囲内であれば、難燃剤が発泡性を阻害することなく、良好な表面状態の押出発泡体を得ることができる。
【0018】
前記臭素化ブタジエン−スチレン共重合体は従来公知のものであり、例えば、特表2009−516019号公報や特表2012−512942号公報で開示されたものがそのまま使用できる。
【0019】
臭素化ブタジエン−スチレン共重合体は特に限定されるものではなく、スチレン系単量体成分単位を含むブロック共重合体、ランダム共重合体又はグラフト共重合体等を用いることができる。臭素化ブタジエン−スチレン共重合体は、ブタジエンとスチレン系単量体を構成単位とする共重合体を臭素化することにより製造される。
なお、スチレン系単量体としては、スチレン、臭素化スチレン、塩素化スチレン、2−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、α−メチルスチレンなどが例示できる。
【0020】
難燃性付与効果の観点から、臭素化ブタジエン−スチレン共重合体中の臭素含有率は、60重量%以上であることが好ましく、より好ましくは63重量%以上である。なお、該臭素含有率は、JIS K7392:2009に基づき求めることができる。
【0021】
臭素化ブタジエン−スチレン共重合体の重量平均分子量は、ポリスチレン換算で、好ましくは1.0×10
5〜2.0×10
5程度であり、その200℃、剪断速度100sec
−1における溶融粘度は、4000〜8000Pa・s程度である。
【0022】
代表的な臭素化ブタジエン−スチレン共重合体である臭素化ブタジエン−スチレンブロック共重合体は下記一般式で表すことができる。
【0023】
【化1】
(式中、X、Y及びZは、正の整数である。)
【0024】
本発明で好ましく用いられる臭素化ブタジエン−スチレンブロック共重合体としては、Chemtura社のEmerald3000、ICL社のFR122Pなどの市販品が挙げられる。
【0025】
前記臭素化ビスフェノール系難燃剤の具体例としては、テトラブロモビスフェノールA、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)、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)、テトラブロモビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールS−ビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールS−ビス(2,3−ジブロモ−2−メチルプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールF、テトラブロモビスフェノールF−ビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールF−ビス(2,3−ジブロモ−2−メチルプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールA−ビス(アリルエーテル)、テトラブロモビスフェノールA−ポリカーボネートオリゴマー、テトラブロモビスフェノールA−オリゴマーのエポキシ基付加物等が挙げられる。
【0026】
また、前記臭素化イソシアヌレート系難燃剤の具体例としては、モノ(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート、ジ(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート、モノ(2,3,4−トリブロモブチル)イソシアヌレート、ジ(2,3,4−トリブロモブチル)イソシアヌレート、トリス(2,3,4−トリブロモブチル)イソシアヌレート等が挙げられる。
【0027】
これらの臭素系難燃剤を用いる場合、難燃性付与の観点から、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)、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)、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートが好ましく、より好ましくはトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートである。
【0028】
臭素系難燃剤中における臭素化ブタジエン−スチレン共重合体の難燃剤の配合割合は、30重量%以上であり、好ましくは50重量%以上、より好ましくは60重量%以上、さらに好ましくは80重量%以上である。一方、その上限は100重量%である。
また、臭素系難燃剤中における臭素化ブタジエン−スチレン共重合体以外の難燃剤の配合割合は、70重量%以下であり、好ましくは50重量%以下、より好ましくは40重量%以下、さらに好ましくは20重量%以下である。ただし、臭素化ブタジエン−スチレン共重合体とそれ以外の難燃剤の合計は100重量%である。
【0029】
本発明で用いられる難燃剤は、所期の目的を達成する限りにおいて、臭素化ブタジエン−スチレン共重合体、臭素化ビスフェノール系難燃剤、及び臭素化イソシアヌレート系難燃剤以外の、その他の難燃剤を含むことができる。臭素系難燃剤中における、前記その他の難燃剤の配合割合は、難燃剤全体の20重量%以下が好ましく、10重量%以下がより好ましい。
【0030】
なお、前記臭素系難燃剤の使用時において、発泡体の気泡径をより均一化する目的で、エポキシ樹脂と脂肪族ポリエステル系樹脂とを併用して配合することができる。
【0031】
本発明においては、難燃助剤として、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジエチル−2,3−ジフェニルブタンなどのジフェニルアルカンや、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン、2,4−ジフェニル−4−エチル−1−ペンテンなどのジフェニルアルケン、ポリ−1,4−ジイソプロピルベンゼンなどのポリアルキルベンゼンを添加することができる。
該難燃助剤の配合量は、難燃剤100重量部に対して、その配合量の下限は1重量部が好ましく、より好ましくは3重量部であり、その上限は20重量部が好ましく、より好ましくは15重量部、更に好ましくは10重量部である。
【0032】
本発明においては、前記臭素化ブタジエン−スチレン共重合体などの難燃剤の分解により、ポリスチレン系樹脂が分解し、劣化することによる黄変や黒点の発生を防止するために、熱安定剤が用いられる。該熱安定剤としては、融点が60℃未満のフェノール系熱安定剤とホスファイト系熱安定剤が挙げられ、これらを組み合わせることにより、樹脂劣化や難燃剤の分解が抑制され、押出発泡時に発泡体に発生する黒点、黄変色現象や、リペレット時に再生原料に発生する黒点や黄変色を防ぐことができる。なお、融点の下限としては、概ね0℃であり、好ましくは40℃以上である。
フェノール系熱安定剤の融点は、例えば、JIS K 7122(1987年)に記載されている熱流束示差走査熱量測定法に準拠して得られるDSC曲線に基づいて求めることができる。
【0033】
融点60℃未満のフェノール系熱安定剤としては4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、4,6−ビス(ドデシルチオメチル)−o−クレゾール、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナート等が挙げられる。このフェノール系熱安定剤は、ホスファイト系熱安定剤と組み合わせることにより、押出発泡時に発泡体に発生する黒点、黄変色現象や、リペレット時に再生原料に発生する黒点や黄変色を防ぐことができるものである。また、後述するように、このフェノール系熱安定剤を用いると、ホスファイト系熱安定剤の配合量を少なくすることができる。
なお、特許文献1に記載されているように、従来、融点が60℃未満のフェノール系熱安定剤を臭素系難燃剤と共に用いて発泡体を製造しようとした場合、押出機内での送り不良等の問題が生じるおそれがあった。しかし、本発明においては、そのような問題が生じることはなく、ホスファイト系熱安定剤と組合わせて使用することにより、発泡体の黒点や黄変の発生を抑制する効果を得ることができる。
【0034】
前記ホスファイト系熱安定剤としては、例えば、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジホスファイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、テトラ(トリデシル)−4,4’−ブチリデン−ビス(2−t−ブチル−5−メチルフェニル)ジホスファイト、ビス[2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェニル]エチルエステル亜リン酸、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビスステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、モノ(ジノニルフェニル)モノ−p−ノニルフェニルホスファイト、トリス(モノノニルフェニル)ホスファイト、テトラアルキル(C=12〜16)−4,4’−イソプロピリデン−(ビスフェニル)ジホスファイト、ヘキサトリデシル−1,1,3−トリス(3−t−ブチル−6−メチル−4−オキシフェニル)−3−メチルプロパントリホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、トリデシルホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジホスファイト、3、9−ビス[2,4−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノキシ]−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカンなどがあげられる。これらは、単独または2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中では、60℃未満のフェノール系熱安定剤と併用した際の黒点、黄変発生抑制の観点から、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジホスファイト、3、9−ビス[2,4−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノキシ]−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカンが好ましい。
【0035】
熱安定剤の総配合量は、前記難燃剤の合計配合量100重量部に対して、その配合量の下限は1重量部が好ましく、より好ましくは5重量部であり、その上限は30重量部が好ましく、より好ましくは25重量部である。
前記フェノール系熱安定剤の配合量は、前記難燃剤の総配合量100重量部に対して、その下限は0.5重量部が好ましく、より好ましくは1重量部であり、その上限は15重量部が好ましく、より好ましくは10重量部である。
前記ホスファイト系熱安定剤の配合量は、前記難燃剤の合計配合量100重量部に対して、その配合量の下限は0.5重量部が好ましく、より好ましくは1重量部であり、その上限は15重量部が好ましく、より好ましくは10重量部である。
【0036】
本発明においては、特定のフェノール系熱安定剤とホスファイト系熱安定剤とが組み合わせて用いられる。その重量比は、2:8〜8:2であることが好ましい。フェノール系熱安定剤の重量比をこの範囲とすることで、発泡体の黒点や黄変色の発生を効果的に抑制することができる。また、ホスファイト系熱安定剤に起因する発泡体の黄変の抑制と、高価なホスファイト系熱安定剤の使用量を低減する観点から、該配合比は4:6〜8:2であることが好ましく、より好ましくは5:5〜8:2である。
本発明においては、特定のフェノール系熱安定剤を用いることにより、ホスファイト系熱安定剤の重量比を従来技術よりも低く、その下限をフェノール系熱安定剤:ホスファイト系熱安定剤=8:2まで下げることができる。
【0037】
また、発泡性樹脂溶融物には、所期の目的を達成する限りにおいて、前記した以外の他の熱安定剤を、1種以上添加することができる。
他の熱安定剤としては、例えばエポキシ樹脂系熱安定剤、ヒンダードアミン系化合物が挙げられる。
【0038】
エポキシ樹脂系熱安定剤としては、ノボラック型またはビスフェノール型が好ましい。ビスフェノール型エポキシ系化合物としては、特に臭素化ビスフェノールA型エポキシ化合物が好ましい。ビスフェノール型エポキシ系化合物やノボラック型エポキシ系化合物としては、たとえばICL−IP製F2200HM、DIC製EPICLONシリーズ、HUNTUMAN製Araldaite ECN1280等を挙げることができる。
【0039】
前記ヒンダードアミン系化合物としては、例えば、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ヒドロキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、または4−ヒドロキシ−1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンの脂肪族または芳香族カルボン酸エステル、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)−2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−n−ブチルマロネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレートなどがあげられる。これらは、単独または2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでも、難燃性に関して消炎を早める効果、および発泡体の耐熱性を低下させない点から、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、又はビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケートが好ましい。
【0040】
また、前記以外の他の熱安定剤としては、金属石鹸、有機スズ化合物、鉛化合物、ハイドロタルサイト、多価アルコール、β−ケトン、イオウ系化合物などが挙げられる。
【0041】
他の熱安定剤の配合量は、前記難燃剤の合計配合量100重量部に対して、その配合量の下限は1重量部が好ましく、より好ましくは5重量部であり、その上限は20重量部が好ましく、より好ましくは15重量部である。
【0042】
本発明においては、前記臭素化ブタジエン−スチレン共重合体、フェノール系熱安定剤、及びホスファイト系熱安定剤を、これらを溶融混練し、固形化された難燃剤組成物として押出機に供給することが好ましい。本発明で用いられる、融点60℃未満のフェノール系熱安定剤を難燃剤組成物として押出機に供給することで、良好な発泡体をより安定して製造できる。また、融点が60℃未満のフェノール系熱安定剤を用いることで、難燃剤組成物を作製する際に、融点が60℃以上のフェノール系熱安定剤を用いた場合よりも難燃剤等を溶融混練しやすくなるため、発泡体製造時の生産性を向上させることができる。
【0043】
該難燃剤組成物は、融点が60℃未満のフェノール系熱安定剤とともに難燃剤、他の熱安定剤などを押出機やミキサー等に投入し、これらを溶融混練することにより作製できる。
溶融混練時の温度は、臭素化ブタジエン−スチレン共重合体からの臭素の遊離を効果的に抑制するために低いほど好ましく、概ね190℃以下、好ましくは185℃以下である。
また、難燃剤組成物は、計量性、取扱の容易性等からカットするなどしてペレット状にしておくことが好ましい。
【0044】
本発明で用いられる発泡剤は特に限定されないが、炭素数3〜5の飽和炭化水素と以下に示す他の発泡剤とを含有する複合発泡剤を用いることが、地球温暖化防止の観点から好ましい。
炭素数3〜5の飽和炭化水素としては、プロパン、n−ブタン、i−ブタン、n−ペンタン、i−ペンタン、シクロペンタン、ネオペンタンなどが挙げられる。これらの飽和炭化水素は、単独又は2種以上混合して使用することができる。これらの飽和炭化水素の中では、発泡性の観点からプロパン、n−ブタン、i−ブタンあるいはこれらの混合物が好ましい。また、発泡体の断熱性能の観点からn−ブタン、i−ブタンあるいはこれらの混合物が好ましく、特に、長期にわたる断熱性能の観点からi−ブタンが好ましい。
【0045】
他の発泡剤としては、前記飽和炭化水素以外の有機物理発泡剤、及び無機物理発泡剤を用いることができる。
飽和炭化水素以外の有機物理発泡剤としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、ブチルアルコール、i−ブチルアルコール、t−ブチルアルコールなどのアルコール類、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ブチルなどの蟻酸エステル類、塩化メチル、塩化エチルなどの塩化アルキル類などが挙げられる。また、オゾン破壊係数が0、かつ地球温暖化係数の小さいトランス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、シス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンなどのフッ化不飽和炭化水素、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンなどの塩化フッ化不飽和炭化水素を用いることもできる。
【0046】
前記無機物理発泡剤としては、例えば水、二酸化炭素、窒素などが挙げられる。
前記他の発泡剤の中では、発泡性、発泡体成形性などの点からは、塩化メチル、塩化エチル、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、メタノール、エタノール、トランス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、水、二酸化炭素が好ましい。
これらの他の発泡剤は、単独又は2種以上混合して使用することができる。
【0047】
前記複合発泡剤においては、飽和炭化水素の配合割合が10〜80モル%であり、他の発泡剤の配合割合が90〜20モル%(但し、前記飽和炭化水素と他の発泡剤との合計量は100モル%)であることが好ましい。配合割合がこの範囲内の複合発泡剤を使用することにより、安全かつ安定的に低見かけ密度の押出発泡体の製造することができると共に断熱性、難燃性に優れた押出発泡体を製造することができる。かかる観点から、飽和炭化水素30〜70モル%と他の発泡剤70〜30モル%(但し、前記飽和炭化水素と他の発泡剤との合計量は100モル%)とを含有する複合発泡剤がより好ましい。
【0048】
該複合発泡剤の配合量は、発泡性樹脂溶融物1kg中に、0.5〜2.5モルとなるように配合することが好ましく、0.8〜2.0モルがより好ましい。
【0049】
前記発泡性樹脂溶融物には、発泡体の平均気泡径を調整するために気泡調整剤を添加することができる。気泡調整剤としては、タルク、カオリン、マイカ、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、クレー、酸化アルミニウム、ベントナイト、ケイソウ土等の無機物が例示される。また、本発明において該気泡調整剤は2種以上組合せて用いることもできる。
【0050】
これらの気泡調整剤の中で、得られる発泡体の気泡径の調整が容易で気泡径を小さくし易い等の理由でタルクが好適に用いられ、特に、粒子径の細かい平均粒径(光透過遠心沈降法による50%粒径)が0.5〜75μmのタルクが好ましい。
【0051】
該気泡調整剤の添加量は、ポリスチレン系樹脂100重量部に対して0.01〜7.5重量部、更に0.1〜5重量部の割合で添加されることが好ましい。
【0052】
また、前記気泡調整剤、難燃剤以外にも、グラファイト、ハイドロタルサイト、カーボンブラックやアルミニウム等の断熱性向上剤、着色剤、充填剤、滑剤等の各種添加剤を適宜添加することができる。尚、前記気泡調整剤等の各種添加剤は、ポリスチレン系樹脂などの熱可塑性樹脂を基材とするマスターバッチとして添加しても良い。
【0053】
本発明の発泡体は、難燃性に優れる臭素化ブタジエン−スチレン共重合体を含む臭素系難燃剤を含有しているにも関わらず、熱安定剤として特定のフェノール系熱安定剤を含有していることから、押出時加工時の熱安定性に優れ、その再生ポリスチレン系樹脂は回収時における分子量低下、黄変の程度、黒点の発生が少ないものである。従って、該再生ポリスチレン系樹脂を用いることにより、新たなポリスチレン系樹脂の配合量及び新たな難燃剤の配合量を少なくすることができるので、本発明の発泡体は低コストで製造することができる。再生ポリスチレン系樹脂の添加量は、バージンのポリスチレン系樹脂100重量部に対して300重量部以下とすることが好ましく、より好ましくは100重量部以下である。
【0054】
本発明の発泡体、たとえば板状のポリスチレン系樹脂発泡体は、その高度な難燃性を活かし、建築物の壁、床、屋根等の断熱材や畳芯材等に好適に使用することができるものである。
【実施例1】
【0055】
次に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。
【0056】
実施例及び比較例の板状の発泡体を得るために、以下に示す装置及び原料を用いた。
【0057】
内径65mmの第1押出機と内径90mmの第2押出機が直列に連結されており、発泡剤注入口が第1押出機の終端付近に設けられており、横断面が長方形の縦1mm、横115mmの樹脂排出口(ダイリップ)を備えたフラットダイが第2押出機の出口に取付けられ、第2押出機の樹脂出口にはダイからの発泡性溶融樹脂組成物の押出方向と平行するように設置された上下一対のポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる板により構成された賦形装置(ガイダー)が付設された装置を用いた。
【0058】
ポリスチレン系樹脂としてポリスチレン(重量平均分子量27.3万)を用いた。
なお、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析法によりポリスチレン系樹脂の重量平均分子量を求めた。その測定条件を以下に示す。
<GPC分析の測定条件>
使用機器:株式会社ジーエルサイエンス製GPC仕様高速液体クロマトグラフ
カラム:昭和電工株式会社製カラム、商品名ShodexGPC KF−806、同KF−805、同KF−803をこの順に直列に連結して使用
カラム温度:40℃
溶媒:THF
流速:1.0mL/分
濃度:0.15w/v%
注入量:0.2ml
検出器:株式会社ジーエルサイエンス製紫外可視検出器、商品名UV702型(測定波長254nm)
分子量分布の計算に用いた較正曲線の分子量範囲:1.2×10
7〜5.2×10
3
【0059】
難燃剤として、次に示すものを用いた。なお、臭素含有量は、JIS K7392:2009に準じて測定された値である。
(1)臭素化スチレン−ブタジエン共重合体、ケムチュラ製、商品名「Emerald3000」(臭素含有率65重量%)、略称「Emerald3000」
(2)トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート、鈴裕化学製、商品名「FCP660」(臭素含有率66重量%)、略称「FCP660」
【0060】
熱安定剤としては、以下の(1)〜(3)を、表1に示す割合で混合したものを用いた。
(1)ノボラック型エポキシ系熱安定剤:DIC製、商品名「EPICLON N680」、略称「N680」
(2)ヒンダードフェノール系熱安定剤:オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナート、BASF製、商品名「Irganox1076」、略称「Irganox1076」
(融点:52℃)
(3)ヒンダードフェノール系熱安定剤:ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]BASF製、商品名「Irganox1010」、略称「Irganox1010」
(融点:115℃)
(4)リン系熱安定剤:ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジホスファイト、ADEKA製、商品名「PEP36」、略称「PEP36」
(5)リン系熱安定剤:3,9−ビス[2,4−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノキシ]−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン、商品名「Doverphos S9228」」(Dover Chemical製 )略称「Doverphos S9228」
なお、フェノール系熱安定剤の融点は、フェノール系熱安定剤から採取した測定試料1〜4mgをJIS K 7122(1987年) に記載されている熱流束示差走査熱量測定法に準拠して、加熱速度10℃/minにて30℃から200℃まで加熱溶融させることで得られたDSC曲線から、最も高い融解ピークの頂点温度をフェノール系熱安定剤の融点として求めた。
【0061】
難燃助剤として、次に示すものを用いた。
ポリ−1,4−ジイソプロピルベンゼン、United Initiators社製、商品名「CCPIB」、略称「CCPIB」
【0062】
気泡調整剤として、タルク(松村産業製、ハイフィラー#12)を用いた。
【0063】
実施例、比較例で用いる難燃剤組成物を次のように作製した。
表1に示す種類、量の臭素化ブタジエン-スチレン共重合体等の難燃剤、難燃助剤、熱安定剤を二軸押出機(内径20mm、L/D=48)に供給し、溶融混練部の最高温度190℃、押出時の樹脂温度175℃となるように温度を調整して、吐出10kg/hrでストランド状に押出し、ペレット状にカットすることにより難燃剤組成物を作製した。
【0064】
【表1】
【0065】
実施例1〜4、参考例1、比較例1〜2
第1押出機に、表2に示す配合量となるように、ポリスチレン系樹脂、難燃剤組成物及び気泡調整剤(タルク)を供給し、第1押出機内で200℃まで加熱して、これらを混練し、第1押出機の先端付近に設けられた物理発泡剤注入口から、表1に示す配合組成、量の物理発泡剤を圧入した。
次に、第1押出機内でさらに混練して発泡性溶融樹脂組成物とし、続く第2押出機に移送して樹脂温度を、発泡適性温度(121℃:この発泡樹脂温度は押出機とダイとの接合部の位置で測定された発泡性溶融樹脂組成物の温度である)に調整した後、吐出量70kg/hrでダイリップから25mmの間隙で平行に配置されたガイダー内に押出し、発泡させながらガイダー内を通過させることにより板状に成形(賦形)し、板状の発泡体を製造した。
また、各発泡体の再生樹脂は、得られた発泡体を押出機に供給可能な大きさに破砕し、その破砕物を内径90mm、L/D=50の単軸押出機に供給して最高温度220℃で溶融混練し、その溶融樹脂を吐出量250kg/hrでストランド状に押出し、ペレット状にカットすることで製造した。
【0066】
実施例1〜4、参考例1、比較例1〜2で得られた発泡体の、見掛け密度、厚み、独立気泡率、難燃性評価(酸素指数、JIS A9511:2006R)、重量平均分子量、黒点の発生状況、および再生樹脂の重量平均分子量、YI値を表1に示す。
【0067】
【表2】
【0068】
実施例1〜4で得られたポリスチレン系樹脂発泡体は、製造時における黒点の発生が少なく、再生原料に黄変が見られないものであった。また、該発泡体は、JIS A9511:2006Rの規格による燃焼試験において短時間で消炎し、かつ、十分な酸素指数を有するものであった。
【0069】
実施例1、2に対し、実施例3は、異なるホスファイト系熱安定剤を用いた例である。融点60℃未満のフェノール系熱安定剤を用いると、特定のホスファイト系熱安定剤に限定されることなく、黒点、黄変の発生を防止できることが判る。実施例1、3(フェノール系熱安定剤/ホスファイト系熱安定剤の配合重量比=5/5)に対し、実施例2(フェノール系熱安定剤/ホスファイト系熱安定剤の配合重量比=8/2)は、ホスファイト系熱安定剤の配合量を少なくした例である。融点60℃未満のフェノール系熱安定剤を用いると、フェノール系熱安定剤/ホスファイト系熱安定剤の配合重量比を8/2まで低減できることが判る。
実施例4は、臭素系難燃剤として、臭素化スチレン−ブタジエン共重合体と臭素化イソシアヌレート系難燃剤を組み合わせて使用したものである。このような臭素系難燃剤を使用した場合でも、黒点、黄変の発生を防止できることが判る。
【0070】
参考例1は、実施例1でフェノール系熱安定剤として融点52℃のIrganox1076(ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)を用いたのに対し、フェノール系熱安定剤を融点115℃のIrganox1010(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)に代えた例である。参考例1においては、製造時の黒点の発生、再生樹脂の黄変を抑えることができることが判る。
【0071】
比較例1は、実施例3でフェノール系熱安定剤として融点52℃のIrganox1076を用いたのに対し、フェノール系熱安定剤を融点115℃のIrganox1010に代えた例である。比較例1においては、製造時の黒点の発生、再生樹脂の黄変共に悪化している。比較例1と実施例3、参考例1との対比から、フェノール系熱安定剤として融点115℃のIrganox1010を用いた場合、使用可能なホスファイト系熱安定剤が限定されることが判る。
【0072】
比較例2は、実施例2でフェノール系熱安定剤として融点52℃のIrganox1076を用いたのに対し、フェノール系熱安定剤を融点115℃のIrganox1010に代えた例である。比較例2においては、製造時の黒点の発生、再生樹脂の黄変共に悪化している。比較例2と実施例2、参考例1との対比から、フェノール系熱安定剤として融点115℃のIrganox1010を用いた場合、ホスファイト系熱安定剤の配合量を実施例2ほど少なくすることができないことが判る。
【0073】
表1に示す発泡体の各種物性の測定方法及び評価方法は以下のとおりである。
【0074】
(見掛け密度)
発泡体の見掛け密度は、次のようにして求めた。得られた発泡体の幅方向の中央部、両端部付近から50×50×20mmの直方体の試料を各々切り出して重量を測定し、該重量を体積で割算することにより各々の試料の見掛け密度を求め、それらの算術平均値を当該見掛け密度とした。
【0075】
(厚み)
発泡体の幅方向中央部付近において、等間隔に5点の厚みを測定し、それらの測定値の算術平均値を発泡体の厚み(mm)とした。
【0076】
(独立気泡率)
発泡体の独立気泡率は、次のようにして求めた。まず、発泡体を幅方向に5等分し、それらの中央部付近から25mm×25mm×20mmのサイズに成形表皮を持たないカットサンプル(計5個)を切り出した。次に、ASTM−D2856−70の手順Cに従って、各カットサンプルの真の体積Vxを測定し、下記(1)式により独立気泡率S(%)を計算し、それら計算値の算術平均値を発泡体の独立気泡率とした。なお、測定装置として東芝ベックマン株式会社の空気比較式比重計930型を使用した。
【0077】
S(%)=(Vx−W/ρ)×100/(Va−W/ρ) (1)
ただし、Vx:上記空気比較式比重計による測定により求められるカットサンプルの真の体積(cm
3)(発泡体のカットサンプルを構成する樹脂組成物の容積と、カットサンプル内の独立気泡部分の気泡全容積との和に相当する。)
Va:測定に使用されたカットサンプルの外形寸法から算出されたカットサンプルの見掛け上の体積(cm
3)
W:測定に使用されたカットサンプル全重量(g)
ρ:発泡体を構成する樹脂組成物の密度(g/cm
3)
【0078】
(難燃性評価:LOI(酸素指数))
製造直後の発泡体を気温23℃、相対湿度50%の部屋に移し、その部屋で4週間放置した後、発泡体から試験片を切り出し、JIS K7201−2:2007に準拠して測定し、難燃性を評価した。点火器の熱源の種類は、液化石油ガス(LPG)を使用し、点火手順はA法を使用し、試験片を試験機内の所定の位置に自立させて行った。試験場所の温度は23℃、湿度50%で行った。
【0079】
(難燃性評価:ろうそく試験)
製造直後の発泡体を気温23℃、相対湿度50%の部屋に移し、その部屋で4週間放置した後、発泡体から試験片を無作為に5個切り出して(N=5)、JIS A9511:2006Rの5.13.1「測定方法A」に基づいて燃焼性を測定し、5個の試験片の平均燃焼時間により、発泡体の難燃性を評価した。
【0080】
(発泡体の黒点)
発泡体を押出方向に対して垂直に切断した断面5箇所において目視にて観察した。
○:0〜5個
×:6個以上
【0081】
(押出発泡体の重量平均分子量、再生樹脂の重量平均分子量)
それぞれの実施例にて得られた発泡体、及び発泡体をリサイクル用の押出機にて溶融しリペレット化した再生樹脂の重量平均分子量を、段落[0058〕に記載の測定方法を用いてGPC分析法により測定した。
【0082】
(再生樹脂の黄変度合い)
再生樹脂の黄変度合い(YI:イエローインデックス)は、次のように評価した。
まず、180℃に加熱したヒートプレス機を用いて、再生樹脂をプレス加工して、縦×横×厚み=40×40×2mmの板状の試験片を作製した。分光式色差計(日本電色工業株式会社製SE−2000)を用いてASTM D1925に基づき反射法にて該試験片のYI値を測定した(n=5)。