JPH0649794B2

JPH0649794B2 - スチレン及びエチレンポリマーのイオン的に会合した配合物の発泡体

Info

Publication number: JPH0649794B2
Application number: JP60206756A
Authority: JP
Inventors: プーパークチヤン
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1984-09-24
Filing date: 1985-09-20
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: EP0176042B1; EP0176042A3; GR852321B; KR910005566B1; ES8704526A1; AU4653785A; DE3574599D1; EP0176042A2; JPS6185449A; AU593217B2; CA1233299A; US4567209A; KR860002547A; ES547208A0

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕発泡スチレンポリマーは、比較的低価格で且つ低密度で
あるため、絶縁材料及び包装材料として多量用いられて
いる。そのような発泡体が広く用いられているが、それ
らは、ある用途においてそれらの使用を制限する欠点を
持っているということが認められている。そのような発
泡体は、特に低密度で、ほとんど物理的強度を持たずそ
してまったくもろいという傾向がある。

〔従来の技術〕

高い軟化点及び低い溶融粘度を持つ発泡スチレンポリマ
ーが、発泡剤として機能する炭酸水素ナトリウムとの混
合されているスチレン−アクリル酸を押出すことによっ
て製造され得るということが１９８５年，７月３０日に
発行されたアメリカ特許第４,５３２,２６５号に開示さ
れている。この押出法は、スチレン−アクリル酸ポリマ
ーをそのナトリウム塩に変える。この発泡スチレンポリ
マーは、ある目的のためには発泡スチレンホモポリマー
よりすぐれているが、好ましくないことにはこの新規発
泡体はもろい。この理由のために、インフレートフィル
ム押出法によって、シート形の発泡スチレンポリマーを
絶え間なく製造することは困難である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記理由のために、改良された発泡スチレンポリマー及
びインフレートフィルム押出法によってそれらから発泡
シートを製造するための経済的に魅力的な方法が当業界
において必要である。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、(a)少なくとも６０重量％のイオン性スチ
レンポリマー及び(b)少なくとも１重量％のイオン性エ
チレンポリマーを含んで成るスチレンポリマーとエチレ
ンポリマーとのイオン的に会合した配合物の発泡体ポリ
マーに向けられ、前記イオン性スチレンポリマーが７０
〜９９重量％のスチレン又は環アルキル−置換されたス
チレンとこれと重合することができる１〜３０重量％の
エチレン性不飽和酸モノマーとをその中に重合している
ポリマーの金属塩又はアンモニウム塩であり；そして前
記イオン性エチレンポリマーが６０〜９９重量％のエチ
レンとこれと重合することができる１〜４０重量％のエ
チレン性不飽和酸モノマーとをその中に重合しているポ
リマーの金属塩又はアンモニウム塩である発泡体ポリマ
ー。

この発明の最とも広い態様において、この発泡体は、少
なくとも６０重量％のイオン性スチレンポリマー及び少
なくとも１重量％のイオン性エチレンポリマーを含有す
る。この発泡体は、通常上に示されている２つのポリマ
ー成分だけを含む。そのような２成分組成物に関して、
イオン性スチレンポリマーは６０〜９９、好ましくは８
０〜９７、そして最とも好ましくは約９０〜９６重量％
の発泡体を構成し、そして対応してイオン性エチレンポ
リマーは１〜４０、好ましくは３〜２０、及びより好ま
しくは４〜１０重量％の発泡体を構成する。特定の目的
のために望ましいなら、少量の第３ポリマー種を、発泡
体中に含めることができる。そのような第３ポリマー種
は、発泡体がそれらの物質性及び好ましい物理的性質を
保持するために、注意深く選択されそして十分な少濃度
で用いられるべきである。発泡体中に含まれ得る第３ポ
リマー種の例は、ポリスチレン、重合されたビニルトル
エン類、スチレン−ブタジィエンブロックコポリマー
類、水素化したスチレン−ブタジィエンブロックコポリ
マー類、及びスチレン−エチレンブロックコポリマー類
である。

この発明の発泡体中に含まれるイオン性スチレンポリマ
ーは、７０〜９９重量％のスチレン又はアルキル置換さ
れたスチレンと１〜３０重量％エチレン性不飽和酸モノ
マー（スチレンモノマーと重合可能な）とをその中に重
合しているポリマーの金属塩又はアンモニウム塩であ
る。スチレンポリマー中に含まれるスチレンモノマー
は、好ましくはスチレン自身、たとえばビニルベンゼン
であるがしかし種々の環アルキル−置換されたスチレン
をスチレンのための一部又は全代替物として用いること
ができ、このタイプの適切なモノマーの例は、異性体ビ
ニルトルエン類、異性体ビニルエチルベンゼン類、及び
異性体ビニルジメチルベンゼン類である。スチレンポリ
マーに使用されるべきエチレン性不飽和酸は、好ましく
はアクリル酸又はメタアクリル酸である。使用され得る
他の酸は、エタアクリル酸、イタコン酸、フマル酸及び
マレイン酸の半エステルを含む。好ましい二成分スチレ
ンポリマーは、７０〜９９、好ましくは８０〜９７、そ
してより好ましくは８５〜９５重量％のスチレンモノマ
ー及び対応して１〜３０、好ましくは３〜２０、及びよ
り好ましくは５〜１５重量％の酸モノマーを含むであろ
う。第３モノマーは、スチレンポリマーのスチレンモノ
マーのための一部代替物として使用され得、そのような
第３モノマーは、好ましくは、α−メチルスチレン又は
極性モノマー、たとえばアクリロニトリル、種々のアク
リレート及びメタアクリレートエステル類である。

スチレンポリマーは、当業用で良く知られている技法に
よって製造され得る。スチレンポリマーは、好ましくは
５０,０００よりも大きな、そしてより好ましくは１５
０,０００よりも大きな平均分子量を持つであろう。こ
のスチレンポリマーは、適切な金属塩類、酸化物類及び
塩基類との反応によって、それらの金属塩に転換され得
る。イオン性スチレンポリマーに含まれるべき好ましい
陽イオンは、アルカリ金属イオンである。いくらかの二
価及び三価金属イオン、特にマグネシウム、亜鉛及びア
ルミニウムイオンがこの目的のために使用され得る。い
くらかの用途においては、アンモニウムイオンが金属イ
オンの代りに用いられ得る。最とも便利には、スチレン
ポリマーが、前記で議論された押出発泡法によってそれ
らのアルカリ金属塩に転化される。

イオン性エチレンポリマーは、６０〜９９重量％のエチ
レンと１〜４０重量％のエチレン性不飽和酸モノマー
（エチレンと重合可能な）をその中に重合しているポリ
マーの金属塩又はアンモニウム塩である。エチレンポリ
マーに含まれるエチレン性不飽和酸モノマーは、好まし
くはアクリル酸又はメタアクリル酸である。エチレンポ
リマーに含まれ得る他の酸は、エタアクリル酸、イタコ
ン酸、フマル酸の半エステル及びマレイン酸の半エステ
ルを含む。エチレンポリマーが二成分ポリマーである場
合、それは、６０〜９９、好ましくは８０〜９７、そし
れより好ましくは８５〜９５重量％の重合したエチレン
及び対応して、１〜４０、好ましくは３〜２０３、そし
てより好ましくは５〜１５重量％の重合した酸モノマー
を含む。第３モノマーは、エチレンのための一部代替物
としてエチレンポリマー中に含まれ得る。使用する場
合、そのような第３モノマーは、好ましくは極性モノマ
ー、たとえば酢酸ビニル、種々のアクリレート及びメタ
アクリレートエステル、並びにアクリロニトリルであ
る。このエチレンポリマーは、当業界で良く知られてい
る技法によって調製され得る。このエチレンポリマー
は、２,０００よりも少ない、好ましくは５００よりも
少ない、そして特に５０よりも少ない標準負荷メルトイ
ンデックス(ASTMＤ−１２３８−７９コンディションＥ)
を好ましく持つであろう。エチレンポリマーは、アメリ
カ特許３,４０４,１３４に開示されている方法より、あ
る金属塩類の酸化物類及び塩基類との反応によってそれ
らの金属塩に転化され得る。イオン性エチレンポリマー
に含まれるべき好ましい陽イオンは、アルカリ金属イオ
ンである。ある二価及び三価金属イオン、特に亜鉛もま
た使用され得る。イオン性エチレンポリマーは、またア
メリカ特許３,９７０,６２６に開示されているようにし
て、水性媒体においてエチレンアクリレート及びメタア
クリレートのエステルコポリマーの鹸化によって製造さ
れ得る。

この発明の発泡ポリマーは、好ましくは、スチレンポリ
マー、エチレンポリマー及び金属炭酸水素塩（たとえば
アルカリ金属の炭酸水素塩、炭酸水素マグネシウム又は
炭酸水素亜鉛）三成分混合物である発泡性組成物を押出
すことによって製造される。発泡性樹脂組成物は、１０
０重量部のおのおののポリマー成分に対して、１〜２
０、好ましくは３〜１２、そしてより好ましくは５〜１
０重量部の金属炭酸水素塩を含むであろう。１００重量
部の合計量のポリマー成分は、上記に示されたスチレン
ポリマー及びエチレンポリマーの比率で含まれるであろ
う。発泡性組成物の３成分は、細かい粒子に微粉砕さ
れ、そしてドライブレンドし、この３成分の物理的な均
質混合物を形成させるであろう。スチレンポリマー及び
エチレンポリマーの金属塩を形成するための発泡過程
中、スチレンポリマー及びエチレンポリマーの酸基と炭
酸水素塩及びその分解生成物との間に起こる反応の促進
を助けるために、必須ではないけれども、発泡性組成物
中に１重量％までの水を含むことが好ましい。

発泡性組成物の押出は、改良されていない通常の押出機
で実施され、発泡体のロッグ又は厚板を成形することが
でき、又は通常のインフレーション装置及び技法を使用
して発泡体の比較的薄いシートを成形することができ
る。金属炭酸水素塩の含有量及び押出条件、特に温度の
適切な調節によって、広範囲な密度、たとえば約１〜３
０Lbs.／ft^３（１６〜４８０kg／m³）の発泡体を製造す
ることが可能である。

前記に記載されている押出法は、揮発性有機液体、たと
えばクロロフルオロアルカン類及び／又はアルカン類、
たとえばペンタンを、直接ポリマー溶融体に注入するた
めの手段を備えている押出機から、発泡低樹脂組成物を
押出すことによって補われ得る。そのような押出法を実
施するための一般的方法は、１９８５年７月３０日に発
行されたアメリカ特許４,５３２,２６５に示されてい
る。所望により、スチレン及びエチレンポリマーの塩の
ブレンドは、揮発性発泡剤、たとえばクロロフルオロア
ルカン類及びアルカン類の単独使用によって発泡され得
る。

次の仮りは、熟練した当業者に対してこの発明の原理及
び実施を例示的に示している。部又はパーセントが言及
される場合、それらは、特にことわらない限り、重量基
準の部又はパーセントである。

例１パートＡ９５重量部のスチレン−アクリル酸コポリマー、５重量
部のエチレン−メタアクリル酸−イソブチルアクリレー
トターポリマー及び５重量部の炭酸水素ナトリウムをド
ライブレンドすることによって、発泡性樹脂組成物を調
製した。両ポリマーを微粉砕し、３mmメッシュサイズに
しそして０．４５重量部の湿潤剤溶液を添加し、物理的
な均質混合物を調製するのを促進せしめた。スチレン−
アクリル酸コポリマーは、８重量％のアクリル酸、９２
重量％のスチレンを含みそして２１０,０００の平均分
子量を有していた。エチレン−メタアクリル酸−イソブ
チルアクリレートターポリマーは、３５メルトインデッ
クス及び０．９３９ｇ／mlの密度を有する商業的に入手
可能なポリマーであった。１０重量％のメタアクリル
酸、１０重量％のイソブチルアクリレート及び残除エチ
レンを含むように見積られた。

パートＢバートＡの組成物を、１８ミルの厚さ（45.72×１０^-5
ｍ）の発泡されたインフレートフィルムに押出した。使
用される装置は、１インチ（2.54cm）のスクリュー直
径、上方に面している環状サーキュラーダイ、ピンチロ
ーラーのセット、ガイドローラー及び巻きローラーから
なる通常のインフレート法系列であった。この押出機
は、供給部、溶融部、及び計量部から成る通常の湿度−
制御された逐次部を有した。押出部は、それぞれ１８０
及び２００℃の温度で維持された。ダイ温度は２００℃
に維持された。

発泡体を定常速で製造しそしてピンチローラーなどは粉
砕しなかった。ガイドローラを通して、発泡体を容易に
導きそして巻取機上に巻き取った。この発泡体は、１
１．３Lbs./ft^３（１８０．８kg／m³）の密度を有し、A
STMＤ−３５７６によって測定した場合、直径１．０８m
mの平均気泡サイズを有した。縦方向における発泡体の
靭性は、１６８psi（１１５８．１９kPa）であった。横
方向における発泡体の靭性は、１０３psi（７１０．０
８kPa）であった。この出願の目的のために報告された
靭性は、発泡体の引張強さと伸びを乗じることによって
生ぜしめられた半分の値である。

例２パートＡ例１に使用した１００部のスチレン−アクリル酸コポリ
マーと例１に使用した５部の同じ炭酸水素ナトリウムを
ドライブレンドすることによって、発泡性樹脂組成物を
第１の従来技術の対照として製造した。例１に使用した
およそ０．４５重量％の同じ湿潤剤溶液を含むことによ
って、ポリマー及び炭酸水素ナトリウムのドライブレン
ディングもまた促進せしめた。

パートＢ例１のパートＢに記載された同じ装置及び技法を使用し
て、上記パートＡの発泡性樹脂組成物を、発泡インフレ
ートフィルムとして押出した。すばらしい発泡体が製造
されたがしかし、ピンチローラーでピンチされた時、こ
の発泡チューブは、縁で割れ、従って、空気が失われ
た。従って、このインフレートフィルム系列で連続的に
発泡体シートを製造することは不可能であった。製造さ
れた発泡体は、２７ミル（６８．５８×１０^-5ｍ）の厚
さを有しそして７．５６Lbs./ft_３（120.96kg/m³）の密
度を有した。ASTMD−３５７６によって測定した場合、
気泡サイズは、０．９０ミリメーターであった。縦方向
におけるフィルムの靭性は、131psi（９０３．１１kP
a）であり、そして横方向におけるフィルムの靭性は、
７１psi（４８９．４７kPa）であった。この靭性値は、
例１のパートＢにおいて報告されたような発明による発
泡体により得られた靭性値よりも相当低くかった。

例３第２の従来技術の対照として、発泡性樹脂組成物を、例
２のパートＡのようにして製造したが、ただし例１のパ
ートＢにおいて報告された発明の生成物により得られた
密度に一層匹敵する高い密度の発泡体を製造するため
に、炭酸水素ナトリウムレベルを１００部のポリマー成
分あたり２部に減じた。この発泡性組成物を、例２のパ
ートＢに示されているのと同じ方法において押出した。
発泡された樹脂は、頻繁にピンチロールを介して通過す
る場合に割れ、その結果空気が気泡から失なわれたとい
うことが再び注目された。この得られる発泡体は、１
２．２Lbs./ft^３（１９５．２kg/m³）の密度を有しそし
てASTM Ｄ−３５７６によって測定された場合、１．１
６mmの気泡サイズを有した。この靭性値は、例１及び２
の両者から得た。縦方向における靭性値は、６２psi
（４２７．４３kPa）であり、そして横方向における靭
性値は３４psi（２３４．４kPa）であった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）少なくとも60重量％のイオン性スチ
レンポリマー及び（ｂ）少なくとも１重量％のイオン性
エチレンポリマーを含んで成るスチレンポリマーとエチ
レンポリマーとのイオン的に会合した配合物から得られ
た発泡体であって、前記イオン性スチレンポリマーが70
〜99重量％のスチレン又は環アルキル−置換されたスチ
レンとこれと重合することができる１〜30重量％のエチ
レン性不飽和酸モノマーとをその中に重合しているポリ
マーの金属塩又はアンモニウム塩であり；そして前記イ
オン性エチレンポリマーが60〜99重量％のエチレンとこ
れと重合することができる１〜40重量％のエチレン性不
飽和酸モノマーとをその中に重合しているポリマーの金
属塩又はアンモニウム塩である発泡体。
【請求項２】前記イオン性スチレンポリマー及び前記イ
オン性エチレンポリマーの両者が３〜20重量％のエチレ
ン性不飽和酸モノマーをその中に重合していることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の発泡体。
【請求項３】前記イオン性スチレンポリマー及び前記イ
オン性エチレンポリマーの両者が、５〜15重量％のエチ
レン性不飽和酸モノマーをその中に重合していることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の発泡体。
【請求項４】スチレンモノマー及びエチレンモノマーの
両者を重合されているエチレン性不飽和酸モノマーがア
クリル酸又はメタクリル酸であることを特徴とする特許
請求の範囲第２項又は第３項に記載の発泡体。
【請求項５】前記配合物が80〜97重量％のイオン性スチ
レンポリマー及び３〜20重量％のイオン性エチレンポリ
マーを含み、そして前記スチレンポリマーに含まれるモ
ノマーがスチレンである特許請求の範囲第２項又は第３
項に記載の発泡体。
【請求項６】前記イオン性スチレンポリマー及び前記イ
オン性エチレンポリマーの両者に含まれる金属イオンが
アルカリ金属イオンであることを特徴とする特許請求の
範囲第２項又は第３項に記載の発泡体。