JPH1149885A - ポリスチレン系樹脂発泡体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾン層を破壊しない発泡剤を使用してポリ
スチレン系樹脂発泡体を得ることを課題とする。 【解決手段】 ポリスチレン系樹脂に、プロパン、ブタ
ン又はそれらの混合物と１，１−ジフルオロエタンとか
らなる発泡剤を使用して押出発泡させることにより得ら
れるポリスチレン系樹脂発泡体からなることを特徴とす
るポリスチレン系樹脂発泡体及びその製造方法により上
記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリスチレン系樹
脂発泡体及びその製造方法に関する。更に詳しくは、本
発明は、オゾン層を破壊しない、地球温暖化係数の低い
環境に優しい発泡剤を使用し、押出発泡によって製造さ
れる厚い低密度のポリスチレン系樹脂発泡体及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、板状のポリスチレン系樹脂発泡体
に使用されている発泡剤は、例えばブタン、プロパン等
の炭化水素と１，１−モノクロロ−１，１−ジフルオロ
エタン（Ｆ−１４２ｂ）との混合系が知られている。Ｆ
−１４２ｂは熱伝導率が低く、燃焼性が低く、発泡体中
に長期間残存するため、板状のスチレン系樹脂発泡体に
好んで使用されている。

【０００３】しかし、Ｆ−１４２ｂはオゾン層を破壊す
ることから、国連環境会議における先のモントリオール
決議において１９９６年から総量が規制され、２０２０
年にはその使用を全廃することが決定された。従って、
Ｆ−１４２ｂに変わる発泡剤の開発が必要となってい
る。そこで、Ｆ−１４２ｂの代替として１，１，１，２
−テトラフルオロエタン（Ｆ−１３４ａ）が検討されて
いる。Ｆ−１３４ａは、発泡性、経時による気泡内への
残存率及びコスト等の観点から、特に低熱伝導率の発泡
体用として有望視されている。しかし、Ｆ−１３４ａ
は、オゾン破壊係数が低いものの、温暖化係数が４２０
（炭酸ガスを１とした場合）と非常に高いため、環境問
題上使用することは好ましくない。将来規制の対象にな
る恐れがあった。そのため更なる発泡剤の検討が必要で
あった。そこで、オゾン破壊係数が０で、温暖化係数が
低い発泡剤として、１，１−ジフルオロエタン（Ｆ−１
５２ａ）が考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このＦ−１５２ａの温
暖化係数は４７であり、Ｆ−１３４ａの１／１０程度で
あり、温暖化のみを考慮すると有効な発泡剤であると考
えられる。ところが、Ｆ−１５２ａ単独の発泡剤は、発
泡を行った場合、ポリスチレン系樹脂と相溶性が悪いた
め、低密度の発泡体を得ることが困難であった。また、
フッ素化炭化水素以外にも、プロパン、ブタン等の炭化
水素を発泡剤として使用することも考えられる。しかし
ながら、これらの炭化水素のみで発泡を行った場合、低
熱伝導率の発泡体を得るためには、気泡内の残ガスを多
くしなければならない。そうすると、プロパン、ブタン
の含量が多くなるので、着火の危険性があり困難視され
ていた。

【０００５】更に、特開平７−１６５９７０号公報に
は、Ｆ−１５２ａと塩化メチルからなる発泡剤が記載さ
れているが、この塩化メチルは、作業衛生的及び安全性
に悪影響を与えるという問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、蒸気圧の高いプ
ロパン、ブタン又はそれらの混合物と１，１−ジフルオ
ロエタン（以下Ｆ−１５２ａとする）とを混合すること
により、安定して低密度のポリスチレン系樹脂発泡体を
製造できることを本発明の発明者等は意外にも見出し
た。

【０００７】かくして本発明によれば、ポリスチレン系
樹脂に、プロパン、ブタン又はそれらの混合物と１，１
−ジフルオロエタンとからなる発泡剤を使用して押出発
泡させることにより得られるポリスチレン系樹脂発泡体
からなることを特徴とするポリスチレン系樹脂発泡体が
提供される。

【０００８】更に、本発明によれば、ポリスチレン系樹
脂に、プロパン、ブタン又はそれらの混合物と１，１−
ジフルオロエタンとからなる発泡剤を混合し、押出発泡
させることによりポリスチレン系樹脂発泡体を製造する
ことを特徴とするポリスチレン系樹脂発泡体の製造方法
が提供される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明では、発泡剤として、プロ
パン、ブタン又はそれらの混合物とＦ−１５２ａを含む
ことを特徴の１つとしている。というのは、Ｆ−１５２
ａについて研究した結果、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）が
ゼロであり、温暖化係数と熱伝導率が低いＦ−１５２ａ
と、プロパン、ブタン又はそれらの混合物とを組み合わ
せることによって、熱伝導率が低く、低密度及びＪＩＳ
Ａ９５１１に規定する燃焼性を満足させることできる
発泡体が得られることを見いだしたからである。

【００１０】本発明に使用できるポリスチレン系樹脂と
しては、スチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、
イソプロピルスチレン、ジメチルスチレン、クロルスチ
レン、ブロモスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレ
ン等のスチレン単量体の単独重合体、又はアクリロニト
リル、メタクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル
酸、アクリル酸エステル（例えば、メチル、エチル等と
のエステル）、メタクリル酸エステル（例えば、メチ
ル、エチル等とのエステル）、無水マレイン酸、ブタジ
エン等のビニル単量体との共重合体が挙げられる。具体
的には、ポリスチレン樹脂、スチレン−無水マレイン酸
共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−
アクリル酸エステル共重合体、耐衝撃性スチレン樹脂
（ＨＩＰＳ）、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−スチレン三元共重合体
等が挙げられる。

【００１１】上記発泡剤は、低密度にするため、通常ポ
リスチレン系樹脂１００重量部に対して、５〜１２重量
部混合される。更に、プロパン、ブタン又はそれらの混
合物が９５〜２０重量％、Ｆ−１５２ａが５〜８０重量
％の割合で混合されていることが好ましい。この割合の
プロパン、ブタン又はそれらの混合物を使用すれば、低
密度、低い熱伝導率、ＪＩＳＡ９５１１に規定する燃焼
性を満たす発泡体を得ることができる。なお、ブタン
は、ｎ−ブタン、イソブタン又はそれらの混合物でもよ
い。この混合物において、プロパンまたはブタンが９５
重量％を越えると、熱伝導率の小さい発泡体が得られ
ず、またＦ−１５２ａが８０重量％を越えると低密度の
発泡体が得られない。プロパン、ブタン又はそれらの混
合物とＦ−１５２ａとの混合割合は、７０〜３０重量％
と３０〜７０重量％がより好ましい。ここでプロパンと
ブタンの混合物を使用する場合は、両者の合計量が上記
範囲内であれば、どのような割合で混合されていてもよ
い。

【００１２】なお、本発明による発泡剤の効果を妨げな
い範囲で、他の有機ガスからなる発泡剤を添加してもよ
い。他の有機ガスからなる発泡剤としては、メタン、エ
タン、ヘプタン等が挙げられる。また、例えば、炭酸ガ
ス、窒素ガス、酸素ガス、水蒸気等の無機ガスを、本発
明による発泡剤の効果を妨げない範囲で、少量含んでい
てもよい。

【００１３】また更に、可塑剤として、ジメチルエーテ
ル、エチルメチルエーテル、エチルエーテル等のエーテ
ルを樹脂に対して５重量％以内で混合してもよい。これ
ら可塑剤は、発泡剤としての機能も有する。更に、ＳＭ
Ｇ（ステアリン酸モノグリセライド）等の帯電防止剤を
添加してもよい。

【００１４】次に、ポリスチレン系樹脂と発泡剤を混合
する。混合方法としては、特に限定されず、公知のスク
リュー押出機等をいずれも使用することができる。更
に、例えば、１８０〜３００℃の温度で、樹脂通路に備
えられたピンミキサー、ダルメージ、キャビティ・トラ
ンスファー・ミキサー等により混合する方法が挙げられ
る。なお、混合は十分行うことが好ましい。混合が十分
でないと、発泡剤が内部発泡を起こしボイドが生じる恐
れがある。

【００１５】混合された樹脂と発泡剤は、押出機先端に
備えられた口金から押し出されることによりポリスチレ
ン系樹脂発泡体が形成される。ここで押し出し時の口金
先端の時間当たりの圧力（ダイ圧）は３０〜７０ｋｇ／
ｃｍ² であることが好ましい。上記の方法で得られたポ
リスチレン系樹脂発泡体は、０．０２０〜０．０４０ｇ
／ｃｍ³ の密度を有することが好ましい。密度が０．０
２０ｇ／ｃｍ³ より小さいものは製造困難である。

【００１６】更に、本発明のポリスチレン系樹脂発泡体
は、０．１〜１．０ｍｍ（より好ましくは０．２〜０．
６ｍｍ）の平均気泡径を有すること好ましい。平均気泡
径が０．１ｍｍより小さいと、熱伝導率が増加すること
と密度が低くならないので好ましくない。平均気泡径が
１．０ｍｍより大きいと、熱伝導率が増加するので好ま
しくない。

【００１７】また、本発明のポリスチレン系樹脂発泡体
は、製造の経時２か月後の熱伝導率を０．０２０〜０．
０２９ｋｃａｌ／ｍ・時・℃とすることができる。熱伝
導率が０．０２９ｋｃａｌ／ｍ・時・℃より大きいと、
断熱材の用途としては好ましくない。ここで、製造経時
２か月後の熱伝導率は、ＪＩＳ Ａ１４１２に準じて測
定している。即ち、製造経時２か月後の発泡体を厚さ２
５ｍｍ、長さ×幅＝２００ｍｍ×２００ｍｍの試験片と
し、この試験片を通過する熱流量を、二枚平板熱流計を
用いて測定し、そのときの試験片の温度差を測定する。
得られた熱流量と温度差から求めた値を本発明に規定す
る熱伝導率としている。なお、本発明の発明者等は、２
か月経過後の熱伝導率は、略一定になるという知見を得
ている。

【００１８】更に、ポリスチレン系樹脂発泡体が、ＪＩ
Ｓ Ａ９５１１に規定する燃焼性を満たすことが好まし
い。この燃焼性は、そのままで達成できない場合は、難
燃剤を添加することにより達成してもよい。具体的に
は、ヘキサブロモシクロドデカン、テトラブロモビスフ
ェノールＡ等の難燃剤を１〜３重量％と比較的少量添加
して、プロパンとブタンの製造経時２か月後の残ガス量
を、それぞれ３．５重量％以下、２．０重量％以下に調
整することにより達成することができる。なお、Ｆ−１
５２ａの製造経時２か月後の残ガス量は、２〜６重量％
であることが好ましい。

【００１９】ＪＩＳ Ａ９５１１に規定する燃焼性の測
定法を以下に略記する。まず、厚さ約１０ｍｍ、長さ約
２００ｍｍ、幅約２５ｍｍの試験片を５個用意する。個
々の試験片を固定し、炎を等速で試験片の一端から任意
の点まで当てる。任意の点まで達した後、炎を取り除
き、その瞬間から炎が消えるまでの時間を測定し、５個
の試料片の時間の平均値をとる。この平均値が燃焼性を
意味する。なお、ＪＩＳＡ９５１１に規定する燃焼性を
満たすとは、上記平均値が３秒以内であることを意味す
る。

【００２０】また、ポリスチレン系樹脂発泡体が、１０
〜１５０ｍｍ（より好ましくは２５〜１００ｍｍ）の厚
さを有する板状の発泡体として製造できる。厚さが１０
ｍｍより薄いと、低密度にすることができない。厚さが
１５０ｍｍより厚いと、製造が困難となる。本発明によ
り得られるポリスチレン系樹脂発泡体は、低密度、燃焼
性及び断熱性に優れているという特性を生かして、屋上
外断熱用、畳用、壁用、土間用、屋根用、基礎用の建物
を建築する際の断熱材として好適に使用することができ
る。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。なお、実施例において「部」は重量部を意味す
る。

【００２２】実施例１ ポリスチレン系樹脂としてポリスチレン（旭化成製スタ
イロン６８０）を１００部使用し、発泡核剤としてタル
ク粉末を０．５部加え、帯電防止剤としてステアリン酸
モノグリセライド（ＳＭＧ）０．０６部、難燃剤として
ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）を３．０部加
え、この混合物を押出機に供給した。押出機はタンデム
型を使用した。押出機内でこの混合物を溶融混練すると
ともに、発泡剤としてブタン（ノルマル７０％、イソ３
０％）／Ｆ−１５２ａ＝７０／３０（重量％）で７．０
部圧入した。ガス注入後スクリューで混練し、さらに溶
融樹脂通路となる円筒内で図１〔図１（ａ）は切り欠き
部の概略側面図、図１（ｂ）は概略断面図を示す〕に示
すような円周方向に８つのピン２が長手方向に５２列設
けられたピンミキサー１で、温度２００℃、回転数６０
ｒｐｍ、混合圧力１８０ｋｇ／ｃｍ² で、発泡剤とポリ
スチレン系樹脂とをよく混練し、その後二台目の押出機
で発泡適性樹脂温度１３５℃まで冷却した。これらの混
合物を押出機先端に装着したスリット状の口金（リッ
プ：Ｗ＝５０ｍｍ、ｔ＝１．２ｍｍ）より時間当たり４
０ｋｇで押出した。押し出された発泡体を、口金先端に
密接に取り付けられた２枚の板を向き合わせた成形具を
通過させ、賦形と同時に冷却することにより成形した。

【００２３】これにより幅１９１ｍｍ、厚み２９．５ｍ
ｍの板状発泡体が得られた。得られた発泡体は、密度が
０．０３１１ｇ／ｃｍ³ であり、ＪＩＳ Ａ９５１１に
規定する燃焼性の測定結果が２．９秒であり、平均気泡
径が０．３０ｍｍであった。また、経時２か月の発泡体
内の残ガス量は、ブタン１．９重量％、Ｆ−１５２ａ
１．２重量％であった。更に、経時２か月の熱伝導率は
０．０２３６ｋｃａｌ／ｍ・時・℃であった。

【００２４】実施例２ 実施例１と同様の配合、押出機、口金で、発泡剤として
ブタン／Ｆ−１５２ａ＝５０／５０（重量％）を７．２
部圧入して発泡させた。これにより幅１８７ｍｍ、厚み
３０ｍｍの板状発泡体が得られた。得られた発泡体は、
密度が０．０３０７ｇ／ｃｍ³ であり、ＪＩＳ Ａ９５
１１に規定する燃焼性の測定結果が２．３秒であり、平
均気泡径が０．３２ｍｍであった。また、経時２か月の
発泡体内の残ガス量は、ブタン１．６重量％、Ｆ−１５
２ａ１．８重量％であった。更に、経時２か月の熱伝導
率は０．０２２３ｋｃａｌ／ｍ・時・℃であった。

【００２５】実施例３ 実施例１と同様の配合、押出機、口金で、発泡剤として
ブタン／Ｆ−１５２ａ＝３０／７０（重量％）を７．４
部圧入して発泡させた。これにより幅１８６ｍｍ、厚み
３３ｍｍの板状発泡体が得られた。得られた発泡体は、
密度が０．０２９１ｇ／ｃｍ³ であり、ＪＩＳ Ａ９５
１１に規定する燃焼性の測定結果が１．９秒であり、平
均気泡径が０．３３ｍｍであった。また、経時２か月の
発泡体内の残ガス量は、ブタン１．３重量％、Ｆ−１５
２ａ２．６重量％であった。更に、経時２か月の熱伝導
率は０．０２２８ｋｃａｌ／ｍ・時・℃であった。

【００２６】実施例４ 実施例１と同様の配合、押出機、口金で、発泡剤として
プロパン／Ｆ−１５２ａ＝５０／５０（重量％）を６．
４部圧入して発泡させた。これにより幅１９４ｍｍ、厚
み２８ｍｍの板状発泡体が得られた。得られた発泡体
は、密度が０．０３２０ｇ／ｃｍ³ であり、ＪＩＳ Ａ
９５１１に規定する燃焼性の測定結果が１．１秒であ
り、平均気泡径が０．２３ｍｍであった。また、経時２
か月の発泡体内の残ガス量は、ブタン１．２重量％、Ｆ
−１５２ａ１．７重量％であった。更に、経時２か月の
熱伝導率は０．０２４５ｋｃａｌ／ｍ・時・℃であっ
た。

【００２７】比較例１ 実施例１と同様の配合、押出機、口金で、発泡剤として
Ｆ−１５２ａのみを４．０部圧入して発泡させた。得ら
れた発泡体の密度は、０．０４５ｇ／ｃｍ³ であり、低
密度の発泡体を得ることはできなかった。

【００２８】

【発明の効果】本発明のポリスチレン系樹脂発泡体は、
ポリスチレン系樹脂に、プロパン、ブタン又はそれらの
混合物とＦ−１５２ａとからなる発泡剤を使用して押出
発泡させることにより得られるポリスチレン系樹脂発泡
体からなることを特徴とする。

【００２９】従って、従来のオゾン層を破壊するフッ素
化炭化水素を含む発泡剤を使用することなく、それら発
泡剤と同等品質のポリスチレン系樹脂発泡体を形成する
ことができる。また、本発明は、プロパン、ブタン又は
それらの混合物とＦ−１５２ａとからなる発泡剤を使用
し、この発泡剤はポリスチレン系樹脂に対して相溶性が
比較的良く、押出機を使用することにより、高倍に発泡
した低密度かつ厚い、ポリスチレン系樹脂発泡体を製造
することができる。

【００３０】更に、本発明のポリスチレン系樹脂発泡体
は、燃焼性試験について、プロパン及び／又はブタンの
残ガス量を少なくすることと少量の難燃剤の添加だけ
で、建材等の用途に適した燃焼性を付与することができ
る。また、本発明のポリスチレン系樹脂発泡体は、気泡
径を小さくすることと、Ｆ−１５２ａの残ガス量を多く
することにより、経時２か月後の熱伝導率を０．０２９
ｋｃａｌ／ｍ・時以下とすることができるので、断熱性
が必要とされる用途にも使用することができる。

【００３１】また、Ｆ−１５２ａは、地球温暖化係数の
低い、環境に優しい発泡剤である。更にまた、本発明
は、従来使用されているメチルクロライド、エチルクロ
ライドを混合しなくともよいので、衛生的及び安全性に
優れた発泡体及びその製造方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に使用したピンミキサーの概略断面図及
び切り欠き部の概略側面図である。

【符号の説明】

１ ピンミキサー ２ ピン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリスチレン系樹脂に、プロパン、ブタ
   ン又はそれらの混合物と１，１−ジフルオロエタンとか
   らなる発泡剤を使用して押出発泡させることにより得ら
   れるポリスチレン系樹脂発泡体からなることを特徴とす
   るポリスチレン系樹脂発泡体。
2. 【請求項２】 ポリスチレン系樹脂発泡体が、０．０２
   ０〜０．０４０ｇ／ｃｍ³ の密度である請求項１の発泡
   体。
3. 【請求項３】 発泡剤が、プロパン、ブタン又はそれら
   の混合物９５〜２０重量％、１，１−ジフルオロエタン
   ５〜８０重量％含む請求項１又は２の発泡体。
4. 【請求項４】 ポリスチレン系樹脂発泡体が、１０〜１
   ５０ｍｍの厚さを有する板状の発泡体である請求項１〜
   ３いずれか１つの発泡体。
5. 【請求項５】 ポリスチレン系樹脂発泡体が、０．０２
   ０〜０．０２９ｋｃａｌ／ｍ・時の経時２か月後の熱伝
   導率を有し、難燃剤の存在下でＪＩＳ Ａ９５１１に規
   定する燃焼性を満たす請求項１〜４いずれか１つの発泡
   体。
6. 【請求項６】 ポリスチレン系樹脂に、プロパン、ブタ
   ン又はそれらの混合物と１，１−ジフルオロエタンとか
   らなる発泡剤を混合し、押出発泡させることによりポリ
   スチレン系樹脂発泡体を製造することを特徴とするポリ
   スチレン系樹脂発泡体の製造方法。