JP4878120B2 - ポリカーボネート系樹脂押出発泡体の製造方法 - Google Patents
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即ち本発明は、以下に示すポリカーボネート系樹脂押出発泡体の製造方法を提供するものである。
〔1〕 ポリカーボネート系樹脂を主成分とする基材樹脂を押出機に供給し、加熱、混練して溶融樹脂混練物とし、更に物理発泡剤を押出機中に圧入して発泡性溶融樹脂混練物とし、該発泡性溶融樹脂混練物を押出機の出口に取り付けられたダイから低圧域に押出して押出発泡体を製造する方法において、該基材樹脂の250℃、剪断速度100sec−1の条件下における溶融粘度η(Pa・s)と、250℃の条件下における溶融張力MT(cN)が下記(1)式で定められる関係を満足満足し、かつ該溶融粘度ηが2000〜4500Pa・sであると共に、該溶融張力MTが30cN以下であることを特徴とするポリカーボネート系樹脂押出発泡体の製造方法。
1.7log10(η)−5.15<log10(MT)
<1.7log10(η)−4.50・・・(1)
〔2〕 該物理発泡剤中の(a)シクロペンタンと(b)シクロペンタンを除く炭素数3〜6の炭化水素系発泡剤とのモル比(a/b)が10/90〜95/5であり、該発泡剤(a)と(b)との合計モル量が、物理発泡剤全モル量に対して80モル%以上であることを特徴とする前記〔1〕に記載のポリカーボネート系樹脂押出発泡体の製造方法。
本発明請求項1に係わる発明のポリカーボネート系樹脂押出発泡体の製造方法によれば、上記請求項1の要件に加え、その基材樹脂が、特定の溶融粘度η(Pa・s)と溶融張力MT(cN)を有することから、より大きな断面積で、より見掛け密度が低いものを得ることができる。
本発明請求項2に係わる発明のポリカーボネート系樹脂押出発泡体の製造方法によれば、上記請求項1の要件に加え、特定量のシクロペンタンとシクロペンタンを除く炭化水素系発泡剤からなる物理発泡剤を用いることにより、大きい断面積、高い独立気泡率、低い見掛け密度の押出発泡体を容易に得ることができる。
本発明の製造方法により得られるポリカーボネート系樹脂押出発泡体(以下、単に「本発明のポリカーボネート系樹脂押出発泡体」又は「本発明の押出発泡体」とも言う。)は、溶融粘度と溶融張力によって定まる特定の関係を満足する新規なもので、優れた断熱性、機械的強度、軽量性等を兼備するものである。
本発明のポリカーボネート系樹脂押出発泡体は、従来安定して得ることの難しかった、大きな断面積で見掛け密度が低いものであり、多種多様の用途における基礎材料として使用できる。
本発明のポリカーボネート系樹脂押出発泡体は、独立気泡率が高いものであることから、吸水、吸湿性が低く、断熱性及び機械的強度に特に優れたものであり、基礎型枠などの建築、土木用途の材料として好適なものである。
1.7log10(η)−5.15<log10(MT)
<1.7log10(η)−4.50・・・(1)
主たる繰り返し単位が下記式(A)で表されるポリカーボネート樹脂であって、重クロロホルムを溶媒として測定される1H−NMRスペクトル中のδ=7.96〜8.02ppmに検出されるシグナル(a)、δ=8.11〜8.17ppmに検出されるシグナル(b)及びδ=10.35〜10.50ppmに検出されるシグナル(c)の各々の積分値から算出されるポリカーボネート樹脂1g中のプロトンモル数(Pa)、(Pb)及び(Pc)が、下記(3)〜(7)式を満たし、且つ粘度平均分子量Mvが18,000〜50,000であるポリカーボネート樹脂。但し、下記数式中、Mvは粘度平均分子量であり、ウベローデ粘度計を用いて、溶媒として塩化メチレンを用い、温度20℃の極限粘度[η]を測定し、[η]=1.23×10−4×(Mv)0.83の式より求められる値である。また、下記数式中、(Pa)、(Pb)及び(Pc)の単位はμモル/gである。
<−0.0060×Mv+200・・・(3)
2<{(Pa)+(Pb)}<40 ・・・(4)
(Pc)/(Pa)≦0.4 ・・・(5)
0.7≦(Pa)/(Pb) ・・・(6)
0.7<(Pb)/{(Pb)+(Pc)} ・・・(7)
尚、(6)式において(Pa)/(Pb)の上限は概ね3.0であり、(7)式において(Pb)/{(Pb)+(Pc)}の上限は概ね0.98である。
即ち、シグナル(a)には未分岐のサリチル酸フェニル構造由来の構造と、未知構造が含まれていることが示されている。また、前記シグナル(b)及び(c)については、それぞれサリチル酸フェニル構造の分岐骨格とサリチル酸フェニル構造の未分岐骨格由来のシグナルであることが示されている。
例えば、メタキシレンスルホン酸ナトリウム塩、ナフタレンスルホン酸ナトリウムジクロロベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、パーフルオロブタンスルホン酸ナトリウム塩、パーフルオロブタンスルホン酸カリウム塩などの有機アルカリ金属塩、オルガノポリシロキサン、リン系難燃剤、ポリテトラフルオロエチレン、フィブリル化ポリテトラフルオロエチレンなどの難燃性向上剤を適時、適量添加することができる。特に、有機アルカリ金属塩は少量で難燃性を向上させることができるため好ましい。
ただし、本発明の押出発泡体としては、前記シート状押出発泡体及び板状押出発泡体の中から厚さ25〜120mmの板状押出発泡体が選択される。
ただし、本発明の押出発泡体としては、前記板状押出発泡体の中から幅300〜1000mmの発泡体が選択される。
溶融張力MTは、株式会社東洋精機製作所製のメルトテンションテスターII型によって測定することができる。具体的には、オリフィス内径2.095mm、長さ8mmのオリフィスを有するメルトテンションテスターを用い、シリンダー及びオリフィスの設定温度を250℃とし、該シリンダー中に測定試料を入れ、5分間放置してから、ピストン速度を10mm/分として250℃の溶融樹脂をオリフィスから紐状に押出して、この紐状物を直径45mmの張力検出用プーリーに掛けた後、約5rpm/秒(紐状物の捲取り加速度:1.3×10−2m/秒2)の割合で捲取り速度を徐々に増加させていきながら直径50mmの捲取りローラーで捲取る。尚、溶融樹脂をオリフィスから紐状に押出す際には該紐状物に、できるだけ気泡が混入しないようにする。
本明細書における溶融張力としては、図2において振幅の安定した部分の振幅の中央値(X)を採用する。但し、捲取り速度が500rpmに達しても紐状物が切れない場合には、捲取り速度を500rpmとして紐状物を巻き取って求めたグラフより紐状物の溶融張力を求める。尚、溶融張力の経時的測定の際に、まれに特異な振幅値が検出されることがあるが、このような特異な振幅値は無視するものとする。
250℃、剪断速度100sec−1の条件下における溶融粘度ηは、例えば島津フローテスタCFT−500Aによって測定することができる。島津フローテスタCFT−500Aを使用する場合には、温度を250℃一定にし、荷重(N)を変化させ、100sec−1の時の溶融粘度(Pa・s)を求める。なお、測定の際にオリフィスから押出されるストランドには気泡ができるだけ混入しないようにする。
発泡体の独立気泡率Fc(%)の値は、エアピクノメーター法(空気比較式比重計を使用する方法)により、発泡体試験片の樹脂の容積と独立気泡部分の容積との和である発泡体試験片の実容積Vxを求め、下記(8)式に基づいて算出される値である。
Fc
={[Vx−Va(ρf/ρs)]/[Va−Va(ρf/ρs)]}×100
・・・(8)
Fc:独立気泡率(%)
Vx:発泡体試験片の実容積(cm3)
Va:発泡体試験片の見掛けの容積(外形寸法から算出される見掛けの容積)(cm3)
ρf:発泡体試験片の見掛け密度(g/cm3)
ρs:発泡体試験片の基材樹脂の密度(g/cm3)
押出発泡体の厚み方向の平均気泡径は押出発泡体の幅方向垂直断面(押出発泡体の押出方向と直交する垂直断面)を、顕微鏡等を用いてスクリーンまたはモニター等に拡大投影し、投影画像上において厚み方向に直線を引き、その直線と交差する気泡の数を計数し、直線の長さ(但し、この長さは拡大投影した投影画像上の直線の長さではなく、投影画像の拡大率を考慮した真の直線の長さを指す。)を計数された気泡の数で割ることによって、平均気泡径を求める。
但し、平均気泡径の測定は幅方向垂直断面の中央部及び両端部の計3箇所に厚み方向に全厚みに亘る直線を引き各々の直線の長さと該直線と交差する気泡の数から各直線上に存在する気泡の平均径(直線の長さ/該直線と交差する気泡の数)を求め、求められた3箇所の平均径の算術平均値を厚み方向の平均気泡径とする。
押出発泡体中のシクロペンタンの含有量(発泡体1kg当たりの含有量)の測定は、ガスクロマトグラフ分析により、以下の測定条件により測定される。
株式会社島津製作所製、島津ガスクロマトグラフGC−14B
カラム:信和化工株式会社製、Silicone DC550 20%,カラム長さ4.1m、カラム内径3.2mm、サポート:Chromosorb AW−DMCS、メッシュ60〜80
カラム温度:40℃
注入口温度:200℃
キャリヤーガス:窒素
キャリヤーガス速度:3.5ml/min
検出器:FID
検出器温度:200℃
定量:内部標準法(内部標準:シクロペンタン)
押出発泡体から縦20cm、横20cm、表層部を削り取った押出発泡体厚みに試験片を切り出して、JIS A 9511(1995)4.7の記載により、英弘精機株式会社製の熱伝導率測定装置「オートΛ HC−73型」を使用して、JIS A 1412(1994)記載の平板熱流計法(熱流計2枚方式、熱板温度高温側35℃、熱板温度低温側5℃、平均温度20℃)に基づいて測定する。
[見掛け密度]
JIS K7222(1999)に基づいて測定される値である。なお、押出発泡体の見掛け密度とは、スキン層が取り除かれていないものの場合は見掛け全体密度、スキン層が取り除かれているものの場合は見掛けコア密度のことを言う。
[押出発泡体の厚み]
押出発泡体の幅方向垂直断面(押出発泡体の押出方向に対する垂直断面)の幅方向端部から他方の幅方向端部までを11等分し両端部を除く10箇所の測定点を定める。続いて、10箇所の各測定点における押出発泡体の厚みを測定し、測定値の相加平均値を押出発泡体の厚みとする。
押出機として、口径65mmの押出機(以下「第一押出機」という。)と口径90mmの押出機(以下、「第二押出機」という。)と口径150mm押出機(「第三押出機」という)とを直列に連結したものを使用した。ダイとして、先端に幅115mm、間隙3mmの長方形断面の開口部を備えたものを使用した。
得られた押出発泡体の見掛け密度、厚さ及び幅、独立気泡率、厚み方向の平均気泡径等を表2に示す。
ポリカーボネート樹脂の種類、発泡剤の配合比と注入量、押出発泡時の樹脂温度を表2に示す通りにした以外は、実施例1と同様にして板状ポリカーボネート樹脂押出発泡体を得た。
得られた押出発泡体の見掛け密度、厚さ及び幅、独立気泡率、厚み方向の平均気泡径等を表2に示す。なお、実施例1〜4は、本発明の製造方法に係る実施例である。
押出機として、口径115mmの第一押出機と口径150mmの第二押出機とを直列に連結したものを使用し、先端に幅240mm、間隙3mmの長方形断面の開口部を備えたダイを第二押出機に取り付けた装置を使用して、樹脂温度を表3に示す通りにした以外は、実施例1と同様にして板状ポリカーボネート樹脂押出発泡体を得た。
得られた押出発泡体の密度、厚さ及び幅、独立気泡率、厚み方向の平均気泡径等を表3に示す。
ポリカーボネート樹脂の種類、発泡剤の配合比と注入量、押出発泡時の樹脂温度を表2に示す通りにした以外は、実施例5と同様にして板状ポリカーボネート樹脂押出発泡体を得た。
得られた押出発泡体の見掛け密度、厚さ及び幅、独立気泡率、厚み方向の平均気泡径等を表3に示す。
押出機として、口径115mmの第一押出機と口径150mmの第二押出機とを直列に連結したものを使用し、先端に幅480mm、間隙3mmの長方形断面の開口部を備えたダイを第二押出機に取り付けた装置を使用して、樹脂温度を表3に示す通りにした以外は、実施例8と同様にして板状ポリカーボネート樹脂押出発泡体を得た。
得られた押出発泡体の見掛け密度、厚さ及び幅、独立気泡率、厚み方向の平均気泡径等を表3に示す。
[5%圧縮強さ]
押出発泡体から縦5cm、横5cm、押出発泡体厚みに試験片を切り出して、圧縮速度を10mm/分とした以外は、JIS K 7220(1999)に基づいて5%圧縮時の荷重を求め、押出発泡体の5%圧縮強さを算出した。
Claims (2)
- ポリカーボネート系樹脂を主成分とする基材樹脂を押出機に供給し、加熱、混練して溶融樹脂混練物とし、更に物理発泡剤を押出機中に圧入して発泡性溶融樹脂混練物とし、該発泡性溶融樹脂混練物を押出機の出口に取り付けられたダイから低圧域に押出して押出発泡体を製造する方法において、
該基材樹脂の250℃、剪断速度100sec−1の条件下における溶融粘度η(Pa・s)と、250℃の条件下における溶融張力MT(cN)が下記(1)式で定められる関係を満足し、かつ該溶融粘度ηが2000〜4500Pa・sであると共に、該溶融張力MTが30cN以下であることを特徴とするポリカーボネート系樹脂押出発泡体の製造方法。
1.7log10(η)−5.15<log10(MT)
<1.7log10(η)−4.50・・・(1)
- 該物理発泡剤中の(a)シクロペンタンと(b)シクロペンタンを除く炭素数3〜6の炭化水素系発泡剤とのモル比(a/b)が10/90〜95/5であり、該発泡剤(a)と(b)との合計モル量が、物理発泡剤全モル量に対して80モル%以上であることを特徴とする請求項1に記載のポリカーボネート系樹脂押出発泡体の製造方法。
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