JP5454548B2 - スチレン系樹脂押出発泡体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱安定性及び難燃性を両立するスチレン系樹脂発泡体、およびその製造方法に関する。

スチレン系樹脂を押出機等にて加熱溶融し、次いで発泡剤を添加し、冷却させ、これを低圧域に押出すことにより、スチレン系樹脂発泡体を連続的に製造する方法は、既に知られている。

スチレン系樹脂発泡体には、ＪＩＳ Ａ９５１１記載の押出スチレンフォーム保温板の燃焼性規格を満たすために、難燃剤が添加される。

スチレン系樹脂押出発泡体に適した難燃剤の主な必要特性としては、一般的なスチレン系樹脂の押出加工条件である２３０℃付近の温度では、難燃剤は分解しないことが求められる。押出加工条件下で難燃剤が分解すると、樹脂の劣化が引き起こされる為、得られる発泡体に対して、成形性の悪化、発泡体セル径が制御し難い、等の悪影響を及ぼす。
スチレン系樹脂押出発泡体に適した難燃剤のもう一つの必要特性としては、スチレン系樹脂の分解前に、効率良く難燃剤が分解することである。ポリスチレンは３００℃付近から分解することが知られている。そのため、３００℃付近よりも低い温度において難燃剤が効率よく分解しないと、ＪＩＳ Ａ９５１１記載の燃焼性規格を満たさない恐れがある。若しくは、必要な難燃性能を得るために、結果として難燃剤の添加部数を多くしなければならず、製品コストアップや、得られる発泡体の成形性悪化等の悪影響を及ぼす傾向にある。

以上のような背景から、スチレン系樹脂押出発泡体の難燃剤としては、ヘキサブロモシクロドデカン（以下、ＨＢＣＤと略する）が広く用いられてきた。ＨＢＣＤは、押出条件下では比較的安定であり、且つ、ポリスチレンの分解時には効率良く分解することが知られており、少ない添加部数で高度な難燃性能を発現することができる。
一方、ＨＢＣＤは難分解性で生態に対して高蓄積性の化合物であることから、環境衛生上好ましいものではなく、ＨＢＣＤ使用量の削減、およびＨＢＣＤに代わる難燃剤の開発が望まれている。

そこで、ＨＢＣＤ以外の臭素系難燃剤を用いたスチレン系樹脂押出発泡体の検討がなされている。

近年、ＨＢＣＤに代わる難燃剤として、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）が提案されている。
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）は、ＨＢＣＤとほぼ同等レベルの難燃性能を有するものの、熱安定性に問題があり、安定剤の添加が必要となる。これに対して、特許文献１に示されるように、高級脂肪酸の金属塩を安定剤として使用することにより、熱安定性が改善される技術が開示されている。しかしながら、該技術では、難燃性が低下し、本来、該難燃剤が有する高度な難燃性能が発揮できていないという問題がある。また、スチレン系樹脂への適応例として、特許文献２では、有機溶媒溶液で添加する技術が提案されているが、使用された溶媒は製品中に残らずに系外に気散しており、環境上良い方法とはいえない。

一方、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）、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートなどの難燃剤も、特許文献３に記載されるように、近年ＨＢＣＤに変わる難燃剤として提案されている。ただし、これらの難燃剤は、単独使用にて難燃性能を得るには不十分であり、テトラブロモビスフェノール・アリルエーテルやトリブロモフェノール・アリルエーテル等のアリルエーテル化合物との併用が提案されている。しかしながら、アリルエーテル化合物を併用した場合、求める難燃性を発現するのに必要な量のアリルエーテル化合物を配合した際には、熱安定性が極端に悪くなり、種々の安定剤を添加しても十分には改良されない。

このように、スチレン系押出発泡体の熱安定性および難燃性を両立させる技術においては、未だ改善の余地を残すものである。

特公昭５１−２５０６１号公報 特公平０５−６７６５４号公報 特開２００３−３０１０６４号公報

本発明は、難燃性スチレン系樹脂押出発泡体が有する前記課題を解決するためになされたものであって、熱安定性および難燃性に優れるスチレン系樹脂押出発泡体および、その製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記課題の解決のために鋭意研究した結果、スチレン系樹脂および発泡剤を、押出機内にて溶融混練して低圧域下に押出発泡してなるスチレン系樹脂発泡体に、ポリスチレン系樹脂１００重量部に対して、難燃剤として、
（Ａ）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）およ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）からなる混合臭素系難燃剤、または、
（Ｂ）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）およびトリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートからなる混合臭素系難燃剤を、１〜６重量部含有し、かつ
該混合臭素系難燃剤中の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）の含有率が、が該混合臭素系難燃剤全体を１００重量％とした場合、２５重量％〜７５重量％含有せしめることにより、スチレン系樹脂の難燃性、熱安定性、断熱性などの発泡体としての諸特性を満たし得ることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、
[１] スチレン系樹脂および発泡剤を用いて押出発泡して得られるスチレン系樹脂押出発泡体であって、
スチレン系樹脂１００重量部に対して、難燃剤として、
（Ａ）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）およ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）からなる混合臭素系難燃剤、または、
（Ｂ）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）およびトリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートからなる混合臭素系難燃剤を１〜６重量部含有し、かつ
該混合臭素系難燃剤中の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）の含有率が、該混合臭素系難燃剤全体を１００重量％とした場合、２５重量％〜７５重量％であり、
さらに、ヒンダードアミン系安定剤を含み、
スチレン系樹脂押出発泡体の密度が、１５〜５０ｋｇ／ｍ ³ であることを特徴とする、スチレン系樹脂押出発泡体、
[２] ヒンダードアミン系安定剤が、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）、デカン二酸ビス（１,２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１（オクチルオキシ−４−ピペリジニル）またはテトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシラートであることを特徴とする、[１]に記載のスチレン系樹脂押出発泡体、
[３] 混合臭素系難燃剤中の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）の含有率が、該混合臭素系難燃剤全体を１００重量とした場合、３５重量％〜６５重量部％であることを特徴とする、[１]または[２]に記載のスチレン系樹脂押出発泡体、
[４] さらに、リン系安定剤を含むことを特徴とする、[１] 〜[３]のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体、
[５] リン系安定剤が、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイトまたはビス（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であることを特徴とする、[４]に記載のスチレン系樹脂押出発泡体、
[６] 発泡剤が、炭素数が３〜５である飽和炭化水素から選ばれる少なくとも１種、および、他の発泡剤からなることを特徴とする、[１]〜[５]のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体、
[７] 他の発泡剤が、水、二酸化炭素、窒素、炭素数が２〜５のアルコール類、ジメチルエーテル、塩化メチルおよび塩化エチルよりなる群から選ばれる少なくとも一種以上含むことを特徴とする、[６]に記載のスチレン系樹脂押出発泡体、
[８] 他の発泡剤が、水を含むことを特徴とする、[６]または[７]に記載のスチレン系樹脂押出発泡体、
[９] 発泡体を形成する気泡径が、気泡径０．２ｍｍ以下の気泡と気泡径気泡径０．２ｍｍ超１ｍｍ以下の気泡より構成されることを特徴とする、[８]に記載のスチレン系樹脂押出発泡体、
[１０] 発泡体を形成する気泡の内、気泡径０．２ｍｍ以下の気泡が、発泡体断面積あたり５〜９５％の占有面積率を有することを特徴とする、[９]に記載のスチレン系樹脂押出発泡体、
[１１] 発泡剤の使用量が、スチレン系樹脂１００重量部に対して、２〜２０重量部であることを特徴とする、[１]〜[１０]のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体、
[１２] スチレン系樹脂押出発泡体の厚さが、１０〜１５０ｍｍであることを特徴とする、[１]〜[１１]のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体、および、
[１３] スチレン系樹脂押出発泡体が、ＪＩＳ Ａ９５１１に準じた厚さ１０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×幅２５ｍｍの試験片を５本測定した時に、燃焼時間の評価として、消炎時間が５本すべて３秒以内となり、且つ、燃焼距離の評価として、５本すべてで境界線以内に停止することを特徴とする、[１]〜[１２]のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体、
に関する。

本発明のスチレン系樹脂押出発泡体は、スチレン系樹脂１００重量部に対して、難燃剤として、
（Ａ）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）およ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）からなる混合臭素系難燃剤、または、
（Ｂ）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）およびトリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートからなる混合臭素系難燃剤を１〜６重量部含有し、かつ
該混合臭素系難燃剤中の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）の含有率が、該混合臭素系難燃剤全体を１００重量％とした場合、２５重量％〜７５重量％であることによって、難燃性および熱安定性が改善されたスチレン系樹脂押出発泡体である。

図１は、本願発明に係るスチレン系樹脂押出発泡体の縦断面での走査式電子顕微鏡観察写真（倍率：３０倍）の一例です。気泡径が概ね０．２ｍｍ以下の比較的気泡径の小さい気泡（以下、「小気泡」という）と、気泡径が概ね気泡径０．２ｍｍ超１ｍｍ以下の比較的気泡径の大きな気泡（以下、「大気泡」という）が海島状に混在しています。

本発明で用いられるスチレン系樹脂は、特に限定されるものではなく、例えば、スチレン単量体のみから得られるスチレンホモポリマー；スチレン単量体とスチレンと共重合可能な単量体あるいはその誘導体から得られるランダム、ブロックあるいはグラフト共重合体；後臭素化ポリスチレン、ゴム強化ポリスチレンなどの変性ポリスチレンなどが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

スチレンと共重合可能な単量体としては、例えば、メチルスチレン、ジメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、トリブロモスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、トリクロロスチレンなどのスチレン誘導体；ジビニルベンゼンなどの多官能性ビニル化合物；アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリロニトリルなどの（メタ）アクリル酸系化合物；ブダジエンなどのジエン系化合物あるいはその誘導体；無水マレイン酸、無水イタコン酸などの不飽和カルボン酸無水物などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

スチレン系樹脂では、押出発泡成形性などの面から、スチレンホモポリマー、スチレンアクリロニトリル共重合体、（メタ）アクリル酸共重合ポリスチレン、無水マレイン酸変性ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレンなどが好ましい。特に好ましくは、コスト面から、スチレンホモポリマーである。

また、本発明で用いられるスチレン系樹脂はバージン樹脂に限定されず、リサイクルされたスチレン系樹脂も使用できる。具体例としては、魚箱ＥＰＳ、家電緩衝材、食品発泡ポリスチレントレーなどのスチレン系樹脂発泡体、または冷蔵庫内装材としてのポリスチレントレーなどである。また、これとは別に、製品の仕上げカット工程で発生したカット屑をリサイクルしたスチレン系樹脂も使用することができる。これらのスチレン系樹脂はそのまま、押出機へ投入しても良いし、押出機に投入しやすいように、減容化・ペレット化を行なっても良い。

本発明では、難燃剤として、（Ａ）：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）およ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）からなる混合臭素系難燃剤、または、（Ｂ）：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）およびトリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートからなる混合臭素系難燃剤を含有することにより、得られるスチレン系樹脂発泡体に難燃性を付与することができる。

本発明のスチレン系樹脂押出発泡体における混合臭素系難燃剤（Ａ）または（Ｂ）に含まれる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の含有率は、混合臭素系難燃剤全体を１００重量％とした場合、２５重量％〜７５重量％であることが好ましい。
理由は定かではないが、該混合臭素系難燃剤に含まれる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が２５〜７５重量％の範囲であると、得られる押出発泡体の難燃性能に関しては、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の高い難燃性能が影響するためか、混合相手である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）または（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートのデメリットであった低い難燃性能を打ち消し、あたかも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単独であるかのような高い難燃性能を発現することができる。一方、得られる押出発泡体の熱安定性に関しては、熱安定性能が低い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の含有量を減少させられ、代わりに熱安定性の高い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）または（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートを含有することができるので、熱安定性は、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を単独で用いるよりも高くすることができる。

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の含有率が、該混合臭素系難燃剤全体を１００重量％とした場合に、２５重量％未満では、得られる難燃性が低い傾向にあり、７５重量％を超えると、熱安定性が悪化する傾向にある。
なお、スチレン系樹脂内での難燃剤の分散・バラツキを考慮して、安定的により高い難燃性およびより高い熱安定性を得ようとする際には、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の含有率は３５〜６５重量％の範囲であることが好ましい。

本発明のスチレン系樹脂押出発泡体における混合臭素系難燃剤の含有量は、ＪＩＳ Ａ９５１１に規定される燃焼性を得られると共に、発泡体製造時の押出機中でスチレン系樹脂の熱安定性を維持できるように、発泡剤添加量、発泡体密度、さらに場合によっては他添加剤の種類あるいは添加量などにあわせて適宜調整されるものであるが、概ね、スチレン系樹脂１００重量部に対して、１〜６重量部が好ましい。
混合臭素系難燃剤の含有量が１重量部未満では、難燃性などの発泡体としての良好な諸特性が得られがたい傾向があり、６重量部を超えると、発泡体製造時の安定性、表面性などを損なう場合がある。

本発明で用いられる発泡剤としては、特に限定するものではないが、炭素数３〜５の飽和炭化水素を使用することにより、優れた環境適合性を付与することができる。
本発明で用いられる炭素数３〜５の飽和炭化水素としては、例えば、プロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、ネオペンタンなどが挙げられる。これらの炭素数３〜５の飽和炭化水素のなかでは、発泡性の点から、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、特に好ましくはｉ−ブタンである。 これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

本発明では、さらに、他の発泡剤を用いることにより、発泡体製造時の可塑化効果や助発泡効果が得られ、押出圧力を低減し、安定的に発泡体の製造が可能となる。ただし、目的とする発泡倍率、難燃性等の発泡体の諸特性いかんによっては、その使用量などが制限される場合があり、押出発泡成形性などが充分でない場合がある。

他の発泡剤としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ｎ−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、フラン、フルフラール、２−メチルフラン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランなどのエーテル類；ジメチルケトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルｎ−プロピルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、メチル−ｉ−ブチルケトン、メチル−ｎ−アミルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、エチル−ｎ−プロピルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトンなどのケトン類；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炭素数１〜４の飽和アルコール類；蟻酸メチルエステル、蟻酸エチルエステル、蟻酸プロピルエステル、蟻酸ブチルエステル、蟻酸アミルエステル、プロピオン酸メチルエステル、プロピオン酸エチルエステルなどのカルボン酸エステル類；塩化メチル、塩化エチルなどのハロゲン化アルキル、などの有機発泡剤、水、二酸化炭素などの無機発泡剤、アゾ化合物、テトラゾールなどの化学発泡剤などを用いることができる。これら他の発泡剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

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、炭素数１〜４の飽和アルコール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、塩化メチル、塩化エチルなどが好ましく、発泡剤の燃焼性、発泡体の難燃性あるいは後述する断熱性等の点からは、水、二酸化炭素が好ましい。これらの中では、可塑化効果の点からジメチルエーテルが、コスト、気泡径の制御による断熱性向上効果の点から水が特に好ましい。
発泡剤を添加または注入する際の圧力は、特に制限するものではなく、押出機などの内圧力よりも高い圧力であればよい。

本発明における発泡剤の使用量は、スチレン系樹脂１００重量部に対して、２〜２０重量部が好ましく、２〜１０重量部がより好ましい。発泡剤の添加量が２重量部より少ないと、発泡倍率が低く、樹脂発泡体としての軽量、断熱などの特性が発揮されにくい場合があり、２０重量部より多いと、過剰な発泡剤量の為、発泡体中にボイドなどの不良を生じる場合がある。

本発明においては、他の発泡剤として水を用いることにより、図１に示すように、スチレン系樹脂押出発泡体中に、気泡径が概ね０．２ｍｍ以下の比較的気泡径の小さい気泡（以下、小気泡という）と、気泡径が概ね０．２ｍｍ超１ｍｍ以下の比較的気泡径の大きな気泡（以下、大気泡という）が海島状に混在してなる特徴的な気泡構造を有する発泡体が得られ、得られる発泡体の断熱性能が向上させることができる。

気泡径０．２ｍｍ以下の小気泡および気泡径０．２ｍｍ超１ｍｍ以下の大気泡が混在してなる特定の気泡構造の発泡体においては、発泡体断面積あたりに占める小気泡の面積の割合（小気泡の単位断面積あたりの占有面積率）（以下、「小気泡占有面積率」という）は、５〜９５％が好ましく、１０〜９０％がより好ましく、２０〜８０％がさらに好ましく、２５〜７０％が特に好ましい。

本発明において、他の発泡剤として水を用いる場合には、安定して押出発泡成形を行うために、吸水性物質を添加することが好ましい。

本発明に用いられる吸水性物質の具体例としては、ポリアクリル酸塩系重合体、澱粉−アクリル酸グラフト共重合体、ポリビニルアルコール系重合体、ビニルアルコール−アクリル酸塩系共重合体、エチレン−ビニルアルコール系共重合体、アクリロニトリル−メタクリル酸メチル−ブタジエン系共重合体、ポリエチレンオキサイド系共重合体およびこれらの誘導体などの吸水性高分子の他、表面にシラノール基を有する無水シリカ（酸化ケイ素）［例えば、日本アエロジル（株）製ＡＥＲＯＳＩＬなどが市販されている］などのように表面に水酸基を有する粒子径１０００ｎｍ以下の微粉末；スメクタイト、膨潤性フッ素雲母などの吸水性あるいは水膨潤性の層状珪酸塩並びにこれらの有機化処理品；ゼオライト、活性炭、アルミナ、シリカゲル、多孔質ガラス、活性白土、けい藻土などの多孔性物質等があげられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

本発明における吸水性物質の添加量は、水の添加量などによって、適宜調整されるものであるが、スチレン系樹脂１００重量部に対して、０．０１〜５重量部が好ましく、０．１〜３重量部がより好ましい。

本発明においては、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で、脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド、脂肪酸エステル、流動パラフィン、オレフィン系ワックスなどの加工助剤、前記以外の難燃剤、帯電防止剤、顔料などの着色剤などの添加剤を含有させることができる。

本発明においては、必要に応じて、さらに、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，ラクトン系安定剤、ベンゾトリアゾール類・ヒンダートアミン系などの安定剤を含有することができる。

具体的な安定剤としては、トリス(２,４−ジ−ｔ−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス（２,６−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などのリン系安定剤、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）、デカン二酸ビス（１,２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１（オクチルオキシ−４−ピペリジニル）、テトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）―１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシラートなどのヒンダートアミン系安定剤、エチレンビス（オキシエチレン）ビス[３−（５−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ｍ−トリル）プロピオネート]、ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］などのフェノール系安定剤、などが挙げられる。これらは、単独で使用しても良く、或いは併用しても良い。

特に、トリス(２,４−ジ−ｔ−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス（２,６−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などのリン系安定剤、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）、デカン二酸ビス（１,２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１（オクチルオキシ−４−ピペリジニル）、テトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）―１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシラートなどのヒンダートアミン系安定剤が、発泡体の難燃性能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。

本発明における安定剤の添加量は、スチレン系樹脂１００重量部に対して、０．０１〜０．５重量部が好ましく、０．０２〜０．３重量部がより好ましい。

本発明のスチレン系樹脂押出発泡体の製造方法としては、スチレン系樹脂、臭素系難燃剤、他の添加剤等を押出機等の加熱溶融手段に供給し、任意の段階で高圧条件下にて発泡剤をスチレン系樹脂に添加し、流動ゲルとなし、押出発泡に適する温度に冷却した後、ダイを通して該流動ゲルを低圧領域に押出発泡して、発泡体を形成することにより製造される。

スチレン系樹脂、臭素系難燃剤、および他の添加剤等の加熱溶融の形態としては、スチレン系樹脂に臭素系難燃剤、及び他の添加剤を混合した後、加熱溶融する；スチレン系樹脂を加熱溶融した後に臭素系難燃剤、及び他の添加剤を添加混合する；予めスチレン系樹脂に臭素系難燃剤、安定剤、及び他の添加剤を混合した後、加熱溶融した組成物を準備し、改めて押出機に供給し加熱溶融する；などが挙げられる。

スチレン系樹脂と発泡剤などの添加剤を加熱溶融混練する際の加熱温度、溶融混練時間および溶融混練手段については特に制限するものではない。加熱温度は、使用するスチレン系樹脂が溶融する温度以上であればよいが、難燃剤などの影響も含め、樹脂の分子劣化ができる限り抑制される温度、例えば１５０〜２５０℃程度が好ましい。溶融混練時間は、単位時間当たりの押出量、溶融混練手段などによって異なるので一概には決定することができないが、スチレン系樹脂と発泡剤が均一に分散混合するのに要する時間が適宜選ばれる。また、溶融混練手段としては、例えばスクリュー型の押出機などが挙げられるが、通常の押出発泡に用いられているものであれば特に限定はない。ただし、樹脂の分子劣化をできる限り抑えるため、スクリュー形状については、低剪断タイプのスクリューを用いる方が好ましい。

発泡成形方法も特に制限されないが、例えば、スリットダイより圧力開放して得られた発泡体をスリットダイと密着または接して設置した成形金型および成形ロールなどを用いて、断面積の大きい板状発泡体を成形する一般的な方法を用いることができる。

本発明のスチレン系樹脂押出発泡体の厚さは特に制限されず、用途に応じて適宜選択される。例えば、建材などの用途に使用される断熱材の場合、好ましい断熱性、曲げ強度および圧縮強度を付与せしめるためには、通常の板状物のように厚さのあるものが好ましく、通常１０〜１５０ｍｍ、好ましくは２０〜１００ｍｍである。

本発明のスチレン系樹脂押出発泡体の密度については、軽量でかつ優れた断熱性および曲げ強度、圧縮強度を付与せしめるためには、１５〜５０ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、２５〜４０ｋｇ／ｍ^３であるのがさらに好ましい。

本発明のスチレン系樹脂押出発泡体は、優れた熱安定性、難燃性能および断熱性能の点から、建材用途の断熱材として好適に用いられる。

次に、本発明の熱可塑性樹脂押出発泡体の製造方法を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに制限されるものではない。なお、特に断らない限り、「部」は重量部を、「％」は重量％を表す。

実施例および比較例において使用した原料は、次の通りである。
（Ａ）スチレン系樹脂［ＰＳジャパン（株）製、Ｇ９４０１］
（Ｂ）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［第一工業製薬（株）製、ピロガードＳＲ−１３０］
・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［第一工業製薬（株）製、ピロガードＳＲ−７２０］
・トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレート［日本化成（株）製、ＴＡＩＣ−６Ｂ］
（Ｃ）発泡剤
・イソブタン［三井化学株式会社製］
・ノルマルブタン［岩谷産業株式会社製］
・水［水道水］
・ジメチルエーテル［三井化学株式会社製］
・二酸化炭素［岩谷産業株式会社製］
（Ｄ）その他添加剤
・タルク［林化成（株）製、タルカンパウダーＰＫ−Ｚ］
・ベントナイト［ウィルバーエリス（株）製、ゲルホワイトＨ］
・アエロジル［日本アエロジル（株）製、ＡＥＲＯＳＩＬ］
・ゼオライト[日東粉化工業（株）製、ゼオライトｓｐ２３００]
（Ｅ）リン系安定剤
・ビス（２,６−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[（株）ＡＤＥＫＡ製、アデカスタブＰＥＰ−３６]
（Ｆ）ヒンダートアミン系安定剤
・テトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシラート[（株）ＡＤＥＫＡ製、アデカスタブＬＡ−５７]

実施例および比較例にて実施した評価方法は、次の通りである。

（１）発泡体密度
発泡体密度は、発泡体密度（ｇ／ｃｍ^３）＝発泡体重量（ｇ）／発泡体体積（ｃｍ^３）に基づいて求め、単位を（ｋｇ／ｍ^３）に換算して示した。

（２）小気泡の占有面積率
押出発泡体について、気泡径０．２ｍｍ以下の気泡の発泡体断面積あたりの占有面積比を、以下のようにして求めた。ここで、気泡径０．２ｍｍ以下の気泡とは、円相当直径が０．２ｍｍ以下の気泡とする。
ａ）走査型電子顕微鏡［ （株）日立製作所製、品番：Ｓ−４５０ ］ にて３０倍に拡大して発泡体の縦断面を写真撮影する。
ｂ）撮影した写真の上にＯＨＰシートを置き、その上に厚さ方向の径が６．０ｍｍよりも大きい気泡（実寸法が０．２ｍｍより大きい気泡に相当する）に対応する部分を黒インキで塗りつぶして写しとる（ 一次処理） 。
ｃ）画像処理装置［（株）ピアス製、品番： ＰＩＡＳ−ＩＩ］ に一次処理画像を取り込み、濃色部分と淡色部分を、即ち黒インキで塗られた部分か否かを識別する。
ｄ）濃色部分のうち、直径６．０ｍｍ以下の円の面積に相当する部分、即ち、厚さ方向の径は長いが、面積的には直径６．０ｍｍ以下の円の面積にしかならない部分を淡色化して、濃色部分の補正を行う。
ｅ）画像解析計算機能中の「ＦＲＡＣＴＡＲＥＡ（面積率）」を用い、画像全体に占める気泡径６．０ｍｍ以下（濃淡で分割した淡色部分）の面積比を次式により求める。
小気泡占有面積比（％）＝ （１−濃色部分の面積／ 画像全体の面積）×１００

（３）大気泡および小気泡の占有面積率
押出発泡体について、気泡径１．０ｍｍ以下の気泡の発泡体断面積あたりの占有面積比を、以下のようにして求めた。ここで、気泡径１．０ｍｍ以下の気泡とは、円相当直径が１．０ｍｍ以下の気泡とする。
ａ）走査型電子顕微鏡［ （株）日立製作所製、品番：Ｓ−４５０ ］ にて３０倍に拡大して発泡体の縦断面を写真撮影する。
ｂ）撮影した写真の上に、別のＯＨＰシートを置き、その上に厚さ方向の径が３０ｍｍよりも大きい気泡（実寸法が１ｍｍより大きい気泡に相当する）に対応する部分を黒インキで塗りつぶして写しとる（ 一次処理） 。
ｆ）画像処理装置［（株）ピアス製、品番： ＰＩＡＳ−ＩＩ］ に一次処理画像を取り込み、濃色部分と淡色部分を、即ち黒インキで塗られた部分か否かを識別する。なお、補正に関しては、（２）と同様の操作を行った。
ｇ）画像解析計算機能中の「ＦＲＡＣＴＡＲＥＡ（面積率）」を用い、画像全体に占める気泡径３０ｍｍ以下（濃淡で分割した淡色部分）の面積比を次式により求める。
大気泡および小気泡の占有面積比（％）＝ （１−濃色部分の面積／ 画像全体の面積）×１００

（４）燃焼性
ＪＩＳ Ａ９５１１に準じて、厚さ１０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×幅２５ｍｍの試験片を用い、以下の基準で評価した。測定は、製造後、前記寸法に切削した後、７日経過した発泡体について行った。
燃焼時間
◎：消炎時間が５本すべて３秒以内となる。
○：消炎時間が５本の内、少なくとも１本が３秒を越えるが、残りの３本以上は３秒以内となる。
△：消炎時間が５本の内、少なくとも３本が３秒を越えるが、残りの１本以上は３秒以内となる。
×：消炎時間が５本すべて３秒を超える。
燃焼距離
◎：５本全てで、限界線以内に停止する。
○：５本の内、少なくとも１本は燃焼が限界線を越えるが、残りの３本以上は限界線以内で燃焼が停止する。
△：５本の内、少なくとも３本は燃焼が限界線を越えるが、残りの１本以上は限界線以内で燃焼が停止する。
×：５本全てで燃焼が限界線を越える。
燃焼状況
◎：発泡剤の燃焼が全く見られない。
○：発泡剤の燃焼が若干見られる。
△：発泡剤の燃焼が見られるが、全焼には至らない。
×：発泡剤の燃焼も見られ、全焼する 。

（５）発泡体の比粘度低下率
押出機内での熱履歴に伴う樹脂劣化の程度を評価する為に、発泡体の比粘度低下率を、以下の手順により求めた。
ａ）共栓付き試験管内で押出発泡体約１ｇを約３０ｍＬのメチルエチルケトンに溶解させ、試験管に栓をして６時間以上静置する。静置後、試験管中の上澄み液をビーカーに取り出し、エタノールを添加して樹脂分を再沈させ、７０℃雰囲気のオーブン中にて溶剤を完全に揮発させる。
ｂ）得られた樹脂分２５０ｍｇをトルエン２５ｍＬに溶解させ、得られたトルエン溶液１０ｍＬに対して、ウベローデ粘度管を用いて、３０℃におけるトルエンに対する比粘度を測定する。比粘度は以下の式にて算出する。
発泡体の比粘度（η_ｓｐ−ｆｏａｍ）＝（試料トルエン溶液の通過時間）／（トルエンの通過時間）−１
ｃ）使用樹脂比粘度（η_ｓｐ−ｒｅｓｉｎ）に対する発泡体の比粘度（η_ｓｐ−ｆｏａｍ）の低下率を、以下の式にて算出する。
発泡体の比粘度低下率＝発泡体の比粘度（η_ｓｐ-ｆｏａｍ）／使用樹脂比粘度（η_ｓｐ-ｒｅｓｉｎ）
得られた値に対し、以下の基準で判断した。
◎：発泡体の比粘度低下率が０．９以上である。
○：発泡体の比粘度低下率が０．８以上、０．９未満である。
△：発泡体の比粘度低下率が０．７以上、０．８未満である。
×：発泡体の比粘度低下率が０．７未満である。

（実施例１）
スチレン系樹脂（Ｇ９４０１）１００部に対して、難燃剤として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）１．５部、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）２．５部、タルク０．５部、ベントナイト１．０部およびアエロジル０．１部からなる樹脂混合物をドライブレンドした。
得られた樹脂混合物を口径６５ｍｍの単軸押出機（第一押出機）と口径９０ｍｍの単軸押出機（第一押出機）を直列に連結したタンデム型二段押出機へ、約５０ｋｇ／ｈｒの割合で供給した。
第一押出機に供給した樹脂混合物を、樹脂温度２００℃に加熱して溶融ないし可塑化、混練し、以下に示す発泡剤を第一押出機の先端付近で樹脂中に圧入した。その後、第一押出機に連結された第二押出機中にて、樹脂温度を１２０℃に冷却し、第二押出機の先端に設けた厚さ２ｍｍ×幅５０ｍｍの長方形断面の口金より大気中へ押出発泡させた後、口金に密着させて設置した成形金型とその下流側に設置した成形ロールにより、厚さ５０ｍｍ×幅１５０ｍｍである断面形状の押出発泡板を得た。
なお、発泡剤としては、スチレン系樹脂１００重量部に対して、水（水道水）０．７重量部、イソブタン４重量部およびジメチルエーテル２重量部を用いた。
得られた発泡体の特性を、表１に示す。

（実施例２〜９、比較例１〜８）
表１に示すように、発泡剤の種類・使用量、難燃剤の種類・使用量、他の配合剤の種類・添加量を変更した以外は、実施例１と同様の操作により、発泡体を得た。
得られた発泡体の特性を、表１に示す。

（実施例１０〜１４、比較例９〜１３）
表２に示すように、発泡剤の種類・使用量、難燃剤の種類・使用量、他の配合剤の種類・添加量を変更した以外は、実施例１と同様の操作により、発泡体を得た。
得られた発泡体の特性を、表２に示す。

実施例１〜１４および比較例１〜１３を比較して明らかなように、スチレン系樹脂１００重量部に対して、難燃剤として、
（Ａ）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）からなる混合臭素系難燃剤、又は、
（Ｂ）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）及びトリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートからなる混合臭素系難燃剤を１〜６重量部含有し、かつ、
該混合臭素系難燃剤中の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）の含有率が該混合臭素系難燃剤全体を１００重量％とした場合、２５重量％〜７５重量％であることによって、難燃性および熱安定性が改善された押出発泡体を安定して得られることが判る。

Claims (13)

1. スチレン系樹脂および発泡剤を用いて押出発泡して得られるスチレン系樹脂押出発泡体であって、
   スチレン系樹脂１００重量部に対して、難燃剤として、
   （Ａ）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）およ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）からなる混合臭素系難燃剤、または、
   （Ｂ）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）およびトリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートからなる混合臭素系難燃剤を１〜６重量部含有し、かつ
   該混合臭素系難燃剤中の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）の含有率が、該混合臭素系難燃剤全体を１００重量％とした場合、２５重量％〜７５重量％であり、
   さらに、ヒンダードアミン系安定剤を含み、
   スチレン系樹脂押出発泡体の密度が、１５〜５０ｋｇ／ｍ ³ であることを特徴とする、スチレン系樹脂押出発泡体。
2. ヒンダードアミン系安定剤が、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）、デカン二酸ビス（１,２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１（オクチルオキシ−４−ピペリジニル）またはテトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシラートであることを特徴とする、請求項１に記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
3. 混合臭素系難燃剤中の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）の含有率が、該混合臭素系難燃剤全体を１００重量％とした場合、３５重量％〜６５重量部％であることを特徴とする、請求項１または２に記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
4. さらに、リン系安定剤を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
5. リン系化合物が、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイトまたはビス（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であることを特徴とする、請求項４に記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
6. 発泡剤が、炭素数が３〜５である飽和炭化水素から選ばれる少なくとも１種、および、他の発泡剤からなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
7. 他の発泡剤が、水、二酸化炭素、窒素、炭素数が２〜５のアルコール類、ジメチルエーテル、塩化メチルおよび塩化エチルよりなる群から選ばれる少なくとも一種以上含むことを特徴とする、請求項６に記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
8. 他の発泡剤が、水を含むことを特徴とする、請求項６または７に記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
9. 発泡体を形成する気泡径が、気泡径０．２ｍｍ以下の気泡と気泡径０．２ｍｍ超１ｍｍ以下の気泡より構成されることを特徴とする、請求項８に記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
10. 発泡体を形成する気泡の内、気泡径０．２ｍｍ以下の気泡が、発泡体断面積あたり５〜９５％の占有面積率を有することを特徴とする、請求項９に記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
11. 発泡剤の使用量が、スチレン系樹脂１００重量部に対して、２〜２０重量部であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
12. スチレン系樹脂押出発泡体の厚さが、１０〜１５０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
13. スチレン系樹脂押出発泡体が、ＪＩＳ Ａ９５１１に準じた厚さ１０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×幅２５ｍｍの試験片を５本測定した時に、燃焼時間の評価として、消炎時間が５本すべて３秒以内となり、且つ、燃焼距離の評価として、５本すべてで境界線以内に停止することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。

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