(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出ポリマー発泡体であって、前記発泡体がポリマーマトリックスの中にある気泡を画定する前記ポリマーマトリックスを含み、前記発泡体が、
（ａ）前記ポリマーマトリックスが、スチレンアクリロニトリルコポリマー、及び前記ポリマーマトリックス中に分散された、発泡体の重量に基づいて０．１〜１０重量パーセントの赤外線減衰剤を含むことと、
（ｂ）前記気泡が、
ｉ．１５０マイクロメートル以下の、前記発泡体の垂直方向の平均サイズ、
ｉｉ．１を超える、垂直方向の平均気泡サイズの、押出方向の平均気泡サイズに対する比率、
ｉｉｉ．１．１を超える、気泡異方性比、となるようなＡＳＴＭ  Ｄ−３５７６によって測定される、前記発泡体の垂直、水平、及び押出方向の平均サイズを有することと、
（ｃ）ＡＳＴＭ  Ｄ１６２１に準拠して測定される圧縮強度値と共に、０．７以下のＰ比を有することと、
（ｄ）ガスクロマトグラフィーによって測定される、前記気泡中の、発泡体１キログラム当たり０．２モル未満の炭化水素発泡剤を有することと、
（ｅ）ＡＳＴＭ  Ｄ１６２２によって測定される、１立方メートル当たり２０〜４８キログラムの密度を有することと、
（ｆ）ＥＮ１３１６４の切断技術によって測定される２５年熱伝導率に関して、フッ素化発泡剤を使用しない場合、０．０３０ワット／メートルケルビン以下、フッ素化発泡剤を含有する場合、０．０２９ワット／メートルケルビン未満の平均２５年熱伝導率を有することと、を特徴とする押出ポリマー発泡体。
【請求項２】
ＡＳＴＭ  Ｄ６２２６−０５によって測定される、３０パーセント未満の連続気泡含有率を有することをさらに特徴とする、請求項１に記載の押出ポリマー発泡体。
【請求項３】
圧縮強度が、ＡＳＴＭ  Ｄ１６２１によって測定される場合、２００キロパスカルを超える垂直の圧縮強度を有し、０．４５未満の、前記垂直方向の圧縮強度の、前記垂直、水平、及び押出方向の圧縮強度の合計に対する比率を有することをさらに特徴とする、請求項１または２に記載の押出ポリマー発泡体。
【請求項４】
前記気泡中に、フッ素化発泡剤を含有することをさらに特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の押出ポリマー発泡体。
【請求項５】
前記ポリマーマトリックスが、前記ポリマーマトリックス中のポリマーの総重量に基づいて、９０重量パーセントを超えるスチレンアクリロニトリルコポリマーを含むことをさらに特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の押出ポリマー発泡体。
【請求項６】
ポリマー発泡体が、１００ナノメートル以下の寸法を有する針状粒子を含まない、請求項１〜５のいずれか一項に記載の押出ポリマー発泡体。
【請求項７】
前記ポリマーマトリックスが、前記ポリマーマトリックス中のポリマーの総重量に基づいて、９０重量パーセントを超えるスチレンアクリロニトリルコポリマーを含み、前記赤外線減衰剤がカーボンブラック及びグラファイトからなる群から選択され、前記発泡体の前記Ｐ比が０．６０以下であり、前記気泡がフッ素化発泡剤を含み、前記発泡体の前記２５年熱伝導率が０．０２７ワット／メートルケルビン以下であることをさらに特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の押出ポリマー発泡体。
【請求項８】
請求項１に記載の押出ポリマー発泡体を調製する方法であって、
（ａ）スチレンアクリロニトリルコポリマー、発泡性ポリマー混合物重量に基づいて０．１〜１０重量パーセントの赤外線減衰剤、及び発泡剤の総モル数に基づいて２０モルパーセント未満の炭化水素を含む発泡剤、を含む発泡性ポリマー混合物を提供すること、及び前記発泡剤の膨張を防止する初期圧力で前記発泡性ポリマー混合物を提供することと、
（ｂ）前記発泡性ポリマー混合物を、６メガパスカルを超えるダイ圧力、及び摂氏１１０〜１３５度の範囲の発泡温度で、ダイを通して、前記初期圧力未満の圧力領域に押出することと、
（ｃ）膨張が４〜１２の範囲の垂直ブローアップ比、及び１〜２の範囲の押出ブローアップ比を達成するように、前記発泡性ポリマー混合物の前記膨張を制御しながら、前記発泡性ポリマー混合物をポリマー発泡体に膨張させることを含む、方法。
【請求項９】
前記発泡剤が、フッ素化発泡剤、発泡剤の総モル数に基づくモルパーセントで、２０モルパーセント未満の炭化水素、及び１５モルパーセントを超える水を含むことをさらに特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記発泡性ポリマー混合物が、前記発泡性ポリマー混合物中のポリマーの総重量に基づいて、９０重量パーセントを超えるスチレンアクリロニトリルコポリマーを含むことをさらに特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱押出熱可塑性ポリマー発泡体及びそのような発泡体を調製する方法に関する。
【０００２】
導入
押出ポリスチレン（ＸＰＳ）発泡体は、断熱材として有用である。ＸＰＳ発泡体は、建築構造物及び容器の断熱材として長く使われてきた。エネルギー効率に対する常に増大する欲動と共に、ＸＰＳ発泡体などの断熱製品の断熱特性を向上させることに対する常に増大する欲動が存在する。したがって、ＸＳＰを通る熱伝導率をどのように低下させるかを特定することが望ましい。
【０００３】
カーボンブラック及びグラファイトなどの赤外線減衰剤をポリマー発泡体に組み込むことは、ポリマー発泡体を通る熱伝導率を低下させるための１つのアプローチであった。例えば、米国特許第７，９１９，５３８Ｂ２号を参照されたい。概念上、赤外線減衰剤は、発泡体の気泡壁内に分散され、発泡体を通過しようとする赤外線放射を吸収する。しかしながら、米国特許第７，９１９，５３８号に報告されているように、ポリマー発泡体中に赤外線減衰剤を単に含めることによって実現するよりも、ポリマー発泡体を通る熱伝導率のさらに大きな低下を実現することが望ましい。
【０００４】
気泡のサイズ異方性の導入はまた、ポリマー発泡体を通る熱伝導率を最小化するアプローチでもある。下記の参照に示されているように、一般的なコンセンサスは、その押出方向に発泡体を延伸して、発泡体の垂直方向に垂直な寸法に対して、垂直方向の気泡の寸法を短くすることで、発泡体を通る断熱特性を向上させる（熱伝導特性を低下させる）。
【０００５】
米国特許第６，８４１，５８１号（Ｈａｙａｓｈｉ）は、気泡異方性比ｋに言及し、ｋが１．１を超えると発泡体の断熱特性が低下し、０．０２８ワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍ＊Ｋ）の短期間（製造後３０日）の熱伝導率を得ることが困難であると述べている。気泡異方性比は、
ｋ＝ａ／（ａ＊ｂ＊ｃ）１／３
で定義され、ａは垂直方向の平均気泡サイズであり、ｂは横（水平）方向の平均気泡サイズであり、ｃは縦（押出）方向の平均気泡サイズである。
【０００６】
欧州特許第１５１１７９５Ｂ１号及び米国特許出願第２００７／０１４２４８７号の両方は、発泡体の気泡異方性比低下が、発泡体の断熱（熱伝導率の低下）特性を強化することを教示している。欧州特許第１５１１７９５Ｂ１号及び米国特許出願第２００７／０１４２４８７号の両方は、増大した断熱性が、１．０３〜２．０のｘ／ｚ値（上記ｃ／ａに相当）を有する発泡体よって得られることを教示している。米国特許第６８４１５８１号に関して、これは、１未満の「ａ／ｃ」と同じ「ｚ／ｘ］に相当する。これらの参考文献は、発泡体の厚さを通るより低い熱伝導率を実現するために、発泡体の垂直方向に気泡を平坦化することを促進している。
【０００７】
米国特許第６，３１５，９３２号は、ｚ／ｘ（上記表記法でａ／ｃ）が１以下の場合、増大した断熱特性が実現され、それにより、発泡体の垂直方向への気泡サイズの平坦化を誘導し、断熱特性の強化を実現することをさらに教示している。
【０００８】
欧州特許第５６１２１６Ｂ２号は、発泡体を垂直方向に平坦化することで、断熱特性の強化が得られることをさらに述べている。
【０００９】
これは、熱伝導率、特に０．０３０Ｗ／ｍ＊Ｋ以下、好ましくは０．０２８Ｗ／ｍ＊Ｋ以下の長期（２５年）熱伝導率を有し、同時にまた、特に２００キロパスカル以上の圧縮強度も有する、ＸＰＳ発泡体を得るための、新しい方法を発見するために、断熱性ＸＰＳ発泡体の技術を進歩させることである。長期熱伝導率は、短期熱伝導率の場合のように、製造後わずか３０日ではなく、製造後２５年間の熱伝導率に相当する。「長期」の低熱伝導率を実現することは、「短期」の低熱伝導率を実現することよりも、気泡内の断熱発泡剤ガスが発泡体からしみ出るにつれて、熱伝導率が時間と共に増加する傾向があるため、困難である。
【発明の概要】
【００１０】
上記の背景の項で引用した参考文献から、当該技術分野で知られているものとは対照的に、本発明は、驚くべきことに予想外にも、垂直方向に通る０．０３０Ｗ／ｍ＊Ｋ以下、さらに０．０２８Ｗ／ｍ＊Ｋ以下の長期熱伝導率を有する断熱性ＸＰＳ発泡体を提供し、同時に発泡体の垂直方向に伸長された気泡配向を有する。これは、垂直方向の気泡の配向を平坦化することにより、発泡体を通る熱伝導率がより低くなるという従来技術の教示とは正反対である。このような熱伝導率の値は、本発明の発泡体で達成可能であると同時に、垂直方向に２００キロパスカル以上の圧縮強度を実現する。
【００１１】
本発明は、驚くべきことに垂直方向に伸長した気泡サイズの配向を有するポリマー発泡体を調製することによって、赤外線減衰剤を単に添加することによって実現されるよりも、ポリマー発泡体の厚さを通る熱伝導率を減少させ、同時に発泡体の垂直方向の壁の厚さに対して発泡体の押出（縦）方向及び水平（横）方向を含む平面内において優先的に厚い気泡壁の厚さを実現する。図１は、このような発泡体を概念的に例示する。
【００１２】
理論に束縛されるものではないが、赤外線減衰剤を含むこと、及び発泡体の水平及び押出方向を含む平面内よりも、垂直方向の気泡壁が薄くなるように膨張することの、両組み合わせは、垂直方向に発泡体を通る熱伝導率を低下させるために作用する可能性がある。垂直方向のより薄い壁は、泡の垂直方向におけるポリマーを通る導熱管がより少なくなり、それによって、発泡体の垂直方向に沿ったポリマー壁を通る熱伝導率が低下する。また、垂直方向の気泡壁を薄化することは、発泡体厚さに垂直である平面内での壁がより厚化することももたらす。赤外線減衰剤はポリマー壁に存在するので、発泡体厚さに垂直である平面内での壁がより厚くなることは、発泡体厚さに垂直な経路における赤外線減衰剤の優先的な位置決めをもたらす。したがって、発泡体の厚さを通る赤外線放射の浸透は、気泡壁が等方性の厚さを有するか、または垂直方向に厚い場合よりも多くの赤外線減衰剤と相互作用する。さらに、発泡体の厚さに垂直な平面内のより厚い壁は、発泡体からの断熱気泡ガス（発泡剤）の拡散速度を低下させることが予想される。発泡体からの最短経路は発泡体の厚さ寸法を通じてなる。その気泡の壁をその方向に厚くすることによって、気泡のガスは、より厚い壁を通ってよりゆっくりと、または発泡体の幅及び長さの平面内でまがりくねった経路を通ってよりゆっくりと流出しなければならない。発泡体内に断熱性気泡ガスを保持することで、より長い期間での発泡体を通る熱伝導率をより低くすることをもたらす。
【００１３】
この概念は、図１の略画図面で視覚的に提示されている。特に、図１の略画は、特に正確な相対的な尺度を提示することを意味するのではなく、むしろ一般的な例示目的のためのものである。図１は、垂直方向Ｖ、水平方向Ｈ及び押出方向Ｅを有する発泡体１０の一部を示す。図１は、Ｖ及びＨによって定義された平面ならびにＶ及びＥによって定義された平面の断面図を示している。気泡２０は、Ｈ方向及びＥ方向の両方に対してＶ方向に伸長されている。気泡２０間の間隔は、Ｖ方向に対するＨ方向及びＥ方向の気泡間のより薄い壁に対応する、Ｅ方向に対するＨ方向及びＥ方向の方が小さい。その結果、赤外線減衰剤３０は、Ｈ方向及びＥ方向、すなわちＶ方向に垂直な壁によって定義された平面内の気泡壁に優先的に配置される。
【００１４】
本発明は、本発明の発泡体で実現される熱伝導率を低下させるという予期せぬ利点を発見するだけでなく、本発明の発泡体の調製方法を発見することを必要とした。本発明の発泡体を実現するために、垂直方向における気泡の伸長と、垂直方向における気泡壁の薄化の両方を確実にするために、特定のプロセスパラメータが使用される。例えば、発泡体は、赤外線減衰剤を含有する発泡性ポリマー混合物から作られなければならない、そしてそれは、４〜１２の範囲の垂直ブローアップ比を実現しながらポリマー発泡体で膨張し、同時に１〜２の範囲の押出ブローアップ比をも実現する。
【００１５】
第１の態様では、本発明は、押出ポリマー発泡体であって、発泡体が気泡を画定するポリマーマトリックスを含み、発泡体が（ａ）ポリマーマトリックスが、スチレンアクリロニトリルコポリマー、及びポリマーマトリックス中に分散された、発泡体の重量に基づいて０．１〜１０重量パーセントの赤外線減衰剤を含むことと、（ｂ）気泡が、（ｉ）１５０マイクロメートル以下の、発泡体の垂直方向の平均サイズ、（ｉｉ）１を超える垂直方向の気泡サイズの押出方法の気泡サイズに対する比率、（ｉｉｉ）１．１を超える気泡異方性比、となるようなＡＳＴＭ  Ｄ−３５７６によって測定される、垂直、水平、及び押出方向の平均サイズを有することと、（ｃ）ＡＳＴＭ  Ｄ１６２１に準拠して測定された圧縮強度値と共に、０．７以下のＰ比を有することと、（ｄ）ガスクロマトグラフィーによって測定される、気泡中の発泡体１キログラム当たりの０．２モル未満の炭化水素発泡剤を有することと、（ｅ）ＡＳＴＭ  Ｄ１６２２によって測定される、１立方メートル当たり２０〜４８キログラムの密度を有することと、（ｆ）ＥＮ１３１６４の切断技術によって測定される２５年熱伝導率に関して、フッ素化発泡剤を使用しない場合、０．０３０ワット／メートルケルビン以下、フッ素化発泡剤を含む場合、０．０２９ワット／メートルケルビン未満の平均２５年熱伝導率を有することと、を特徴とする。
【００１６】
第２の態様にでは、本発明は、第１の態様の押出ポリマー発泡体の調製方法であって、方法は（ａ）スチレンアクリロニトリルコポリマー、発泡性ポリマー混合物重量に基づいて０．１〜１０重量パーセントの赤外線減衰剤、及び発泡剤の総モル数に基づいて２０モルパーセント未満の炭化水素を含む発泡剤を含む発泡性ポリマー混合物を提供すること、及び発泡剤の膨張を防止する初期圧力で発泡性ポリマー混合物を提供することと、（ｂ）発泡性ポリマー混合物を、６メガパスカルを超えるダイ圧力で、及び摂氏１１０〜１３５度の範囲の温度で、ダイを通して、初期圧力未満の圧力の領域に押し出すことと、（ｃ）発泡性ポリマー混合物の膨張を制御しながら、発泡性ポリマー混合物をポリマー発泡体に膨張させて、膨張が４〜１２の範囲の垂直ブローアップ比、及び１〜２の押出ブローアップ比を実現することと、を含む。
【００１７】
本発明の方法は、断熱材として有用な本発明の発泡体の調製に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一般的な相対的な気泡壁厚さ及び気泡方向を例示する、本発明の発泡体の例示的な断面を例示する略画である。
【図２】ポリマー発泡体の気泡異方性比の関数としてのＧｉｂｓｏｎ−Ａｓｈｂｙ圧縮バランス（ＣＦ）値のプロットしたグラフであり、Ｇｉｂｓｏｎ−Ａｓｈｂｙ  ＣＦ値及びこのようなプロット上で本発明の発泡体が存在するところを例示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
試験方法は、試験方法番号と共に日付が示されていない限り、このドキュメントの優先日現在で最新の試験方法を指す。試験方法の参照は、試験協会及び試験方法番号の両方の参照が含まれる。試験方法の組織は、下記の略号の１つで参照される、ＡＳＴＭはＡｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓを指し、ＥＮはＥｕｒｏｐｅａｎ  Ｎｏｒｍを指し、ＤＩＮはＤｅｕｔｓｃｈｅｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔ  ｆｕｒ  Ｎｏｒｍｕｎｇを指し、ＩＳＯはＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓを指す。
【００２０】
すべての範囲は、特に明記しない限りエンドポイントを含む。「及び／または」は「及び」または「二者択一」と意味する。
【００２１】
発泡体の物品は、互いに垂直な３つの寸法（長さ、幅、及び厚さ）を有する。長さ寸法は、発泡体物品の最長寸法に沿って存在し、通常は、押出発泡体物品の押出方向に沿っている。厚さ寸法は、最小の大きさを有する寸法であるが、例えば、立方体の場合のように、長さに等しくすることができる。幅は、長さ及び厚さに対して相互に垂直であり、長さに等しいかまたはそれより小さく、厚さに等しいかまたはそれより大きい大きさを有することができる。
【００２２】
押し出された発泡体物品はまた、垂直方向、水平方向、及び押出（縦）方向として確認される、それらと関連した３つの互いに垂直な方向も有する。押出発泡体の厚さ寸法は、一般に押出中の発泡体の垂直方向に沿って存在する。押出発泡体の幅寸法は、一般に押出中の発泡体の水平方向に沿って存在する。押出または長手方向の寸法は押出方向に対応し、押出発泡体の長さ寸法は押出中の押出方向に沿って存在する。
【００２３】
ポリマー発泡体は、その中に気泡を画定するポリマーマトリックスを有する。本発明のポリマー発泡体は、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）コポリマーを含むポリマーマトリックスを有する。望ましくは、ＳＡＮコポリマーは５０重量％以上、好ましくは６０重量％以上、より好ましくは７０重量％以上、または８０重量％以上、９０重量％以上、９５重量％以上、さらに本発明の発泡体のポリマーマトリックス中のポリマーの１００重量％である。一般に、ＳＡＮコポリマーは、１重量％以上、好ましくは５重量％以上、さらに好ましくは１０重量％以上含み、全ＳＡＮコポリマー重量に基づいて１２重量％以上の共重合アクリロニトリルを含有することができ、同時に、通常は５０重量％以下、好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２０重量％以下であり、全ＳＡＮコポリマー重量に基づいて共重合アクリロニトリルを１５重量％以下含むことができる。望ましくは、ＳＡＮコポリマーは、その上、１０分当たり０．５デシグラム（ｄｇ／１０分）以上、好ましくは１ｄｇ／１０分以上、より好ましくは３ｄｇ／１０分以上のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有し、同時に、望ましくは、５０ｄｇ／分以下、好ましくは３０ｄｇ／１０分以下、より好ましくは２０ｄｇ／１０分以下であり、ＭＦＲはＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に準拠して、摂氏２００度（℃）で、５キログラムを使用し（２００℃／５ｋｇ）測定される。
【００２４】
ポリマーマトリックスは、２つ以上のＳＡＮコポリマーを含むことができる。例えば、ポリマーマトリックスは、ＭＦＲ、及び／または共重合アクリロニトリルレベル、及び／または任意の他のＳＡＮコポリマー特性が異なる２つ以上のＳＡＮコポリマーを含むことができる。
【００２５】
ポリマーマトリックスのポリマーは、ポリスチレンとＳＡＮコポリマーとのブレンドを含むことができる。例えば、ポリマーマトリックスのポリマーは、ポリスチレンとＳＡＮコポリマーとのブレンドからなることができる。しかし、一般に、例えばポリマー難燃剤のようなさらに別のポリマー、及び／またはポリマーマトリックスに含めるための添加剤を配合するために使用されるポリマーの最大５パーセント、さらには１０パーセントが存在し得る。
【００２６】
ポリマーマトリックスは、ポリマーマトリックス中に分散された赤外線減衰剤をさらに含む。望ましくは、赤外線減衰剤は、カーボンブラック（ファーネスブラック、ランプブラック及びサーマルブラックを含む）、グラファイト（天然、合成、表面処理、機能化、膨張及び膨張性グラファイトを含む）及び二酸化チタンからなる群から選択される。赤外線減衰剤は、望ましくは、平均粒子サイズが１５マイクロメートル以下、好ましくは５マイクロメートル以下、より好ましくは３５０ナノメートル以下を有し、３００ナノメートル以下、１００ナノメートル以下、５０ナノメートル以下、１０ナノメートル以下、さらに１ナノメートル以下であってもよいが、同時に、一般的には１ナノメートル以上、好ましくは１０ナノメートル以上、より好ましくは３０ナノメートル以上である。ＡＳＴＭ  Ｂ８２２−１０に準拠したレーザー回折法によって、赤外線減衰剤の平均粒子サイズを測定する。適切な赤外線減衰剤の例には、表１に列挙されたものが含まれる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
赤外線減衰剤は、一般に０．１重量％以上、好ましくは０．２重量％以上、より好ましくは０．５重量％以上、さらに好ましくは１重量％以上の濃度で存在し、２重量％以上、３重量％以上、４重量％以上、さらには５重量％以上であってもよく、同時に、通常は、１０重量％以下、好ましくは９重量％以下、８重量％以下、または７重量％以下、さらには６重量％以下の濃度で存在する。全ポリマー発泡体の重量に基づいて赤外線減衰剤濃度を測定する。
【００２９】
本発明の発泡体は、特定の気泡サイズ特性を有する。ＡＳＴＭ  Ｄ−３５７６に準拠して、垂直方向、水平方向及び押出方向の平均気泡サイズを測定する。
【００３０】
ポリマー発泡体の気泡は、発泡体の垂直方向の平均サイズが１５０マイクロメートル（μｍ）以下であり、１２５μｍ以下、さらには１００μｍ以下であってもよく、同時に発泡体の垂直方向の平均気泡サイズは一般的には１μｍ以上である。
【００３１】
ポリマー発泡体の気泡はまた、１より大きい、平均垂直気泡サイズの平均押出方向気泡サイズに対する比率（ｚ／ｘまたはａ／ｃ値）を有し、１．０５以上、さらに１．１以上であってもよい。
【００３２】
ポリマー発泡体の気泡はさらに、１．１を超える、好ましくは１．１５以上であり、１．２０以上、さらには１．３０以上であってもよい、気泡異方性比（ｋ）を有する。これは、発泡体の水平方向及び押出方向に対して発泡体の垂直方向に沿って気泡が伸長することを意味する。驚くべきことに、そのような気泡異方性は、１つ以上の１００ナノメートル以下の寸法を有する針状粒子状添加剤のような粒子を使用することなく本発明で達成することができ、したがって、本発明の発泡体は、１つ以上の１００ナノメートル以下の寸法を有するものを含む特定の針状粒子状添加剤を含まない。
【００３３】
気泡を画定するポリマーマトリックスは、垂直方向に垂直な平面よりも垂直方向に薄い壁を有することを更に特徴とする。気泡の壁の厚さを直接測定することは非常に困難である。それにもかかわらず、相対的な壁の厚さは、発泡体の圧縮強度値から容易に決定することができる。気泡の壁の厚さは発泡体の圧縮強度に寄与する。気泡が一定の発泡体方向に薄くなるにつれて、気泡の壁がそれほど大きな力を支持することができないので、その方向における発泡体の圧縮強度はより小さくなると予期される。
【００３４】
圧縮バランス（ＣＦ）は、発泡体の垂直方向の圧縮強度（σＶ）を、発泡体の押出方向（σＥ）及び水平方向（σＨ）における圧縮強度の平均で割った比として定義される。
圧縮バランス＝ＣＦ＝σＶ／［（σＥ＋σＨ）／２］
気泡の周りに等方性ポリマーマトリックス構造及び所与の気泡異方性比を有する発泡体についてのＣＦを計算するための理論モデルは、Ｇｉｂｓｏｎ及びＡｓｈｂｙ、Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｓｏｌｉｄｓ、Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ＆Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ、ｃｈａｐｔｅｒ６．３、Ｐｅｒｇａｍｏｎ  Ｐｒｅｓｓ、Ｆｉｒｓｔ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、  （１９８８）、ｐａｇｅｓ１８２−１９７によって展開され、公表された。そのモデルは、気泡異方性比が与えられた場合の発泡体の理論ＣＦを計算するために使用できる。発泡体がＧｉｂｓｏｎ及びＡｓｈｂｙによって予測されたＣＦ値よりも小さいＣＦ値を有する場合、垂直方向の気泡壁は、等方性の気泡構造において予想されるよりも薄くなければならないこと、すなわち、気泡構造は等方性気泡構造において予期されるよりも垂直方向の方で薄いことを意味する。垂直方向の壁が薄くなると、垂直方向のストラットが弱くなることをもたらし、垂直方向の圧縮強度値が低くなると予期される。壁が垂直方向に薄くされている場合、圧縮強度がより大きい垂直方向に垂直な平面内で壁がより厚いことになる。
【００３５】
Ｇｉｂｓｏｎ及びＡｓｈｂｙの理論モデルは、「ストラット比」値（ＦＳ）を定義することによって細胞壁構造を考慮する。ストラット比の値は０から１までの範囲であり、発泡体構造が気泡を画定するストラット支柱で高度に網目状化されているか（ストラット比１）、または気泡を画定する気泡壁を有する独立気泡構造（ストラット比ゼロ）かを考慮する。図２は、ゼロ及び１を含む異なるストラット比の値についての気泡異方性比（ｋ）の関数としてのＧｉｂｓｏｎ−Ａｓｈｂｙ  ＣＦ値のプロットを示す。
【００３６】
発泡体の「Ｐ比」は、発泡体の実際に測定されたＣＦ値の発泡体の理論的なＧｉｂｓｏｎ−Ａｓｈｂｙ  ＣＦ値に対する比である、
Ｐ比＝ＣＦ／Ｇｉｂｓｏｎ−Ａｓｈｂｙ  ＣＦ
Ｐ比が１である場合、発泡体は、気泡の周囲に等方性ポリマーマトリックス構造を有する。Ｐ比が１より大きい場合、発泡体は、垂直方向においてより大きなポリマーマトリックス構造を有し、垂直方向に垂直な平面においてより小さい。Ｐ比が１より小さい場合、発泡体は、垂直方向においてより小さなポリマーマトリックス構造を有し、垂直方向に垂直な平面においてより大きい。特に、Ｐ比を決定するために、ストラット比１が理論的計算によって選択された。なぜなら、この選択は理論的に最も低いＣＦ値をもたらしたからである。結果として、Ｐ比が１未満であることが判明した場合、それは人為的に低いストラット比値選択のためではなく、実際には垂直気泡構造の薄さのためであった。ストラット比が１のとき、Ｇｉｂｓｏｎ−Ａｓｈｂｙ  ＣＦ値はｋ４．８である。
【００３７】
本発明のポリマー発泡体は、Ｐ比が０．７以下、好ましくは０．６５以下であり、Ｐ比が０．６０以下、０．５５以下、さらには０．５０以下であってもよい。これは、本発明の発泡体が、垂直方向に垂直な平面よりも垂直方向において実質的により薄い気泡壁を有することを意味する。同時に、Ｐ比の値はゼロより大きく、通常は０．１０より大きく、０．２０、０．３０、０．４０及びさらには０．５０よりも大きくなり得る。
【００３８】
図２には、気泡周囲の等方性ポリマーマトリックス構造を有する発泡体の理論計算に対して、本発明の視覚的な透視図を提供するために、本発明の発泡体がＧｉｂｓｏｎ−Ａｓｈｂｙ  ＣＦ値の曲線に対して存在する場所の指定が含まれている。
【００３９】
圧縮強度比は、発泡体の圧縮強度の異方性の別の基準である。圧縮強度比は、垂直方向の圧縮強度を、垂直方向、水平方向及び押出方向の圧縮強度の合計で割った比率である。望ましくは、発泡体は、０．５以下、好ましくは０．４５以下、より好ましくは０．４０以下の圧縮強度比を有する。
【００４０】
垂直方向に選択的に薄くされている壁があるにもかかわらず、取り扱い時の最適な耐久性のために、ポリマー発泡体の垂直方向の望ましい圧縮強度、２００キロパスカル（ｋＰａ）以上、好ましくは２５０ｋＰａ以上、さらに好ましくは３００ｋＰａ以上、さらに一層好ましくは３５０ｋＰａ以上を有する。
【００４１】
ＡＳＴＭ  Ｄ１６２１に準拠して、ＣＦ、Ｐ比及び圧縮強度比を決定するために使用される圧縮強度値を含む、ポリマー発泡体の圧縮強度値を測定する。
【００４２】
ポリマー発泡体は、４８キログラム／立法メートル（ｋｇ／ｍ３）以下、好ましくは４０ｋｇ／ｍ３以下、より好ましくは３６ｋｇ／ｍ３以下の密度を有し、３０ｋｇ／ｍ３以下、さらに２５ｋｇ／ｍ３以下であってもよく、同時に一般に２０ｋｇ／ｍ３以上である。ＡＳＴＭ  Ｄ１６２２に準拠してポリマー発泡体の密度を測定する。
【００４３】
ポリマー発泡体は、驚くほど低い２５年熱伝導率を有する。ハロゲン化発泡剤が存在しない場合であっても、ポリマー発泡体は、０．０３０ワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍ＊Ｋ）以下、好ましくは０．０２９Ｗ／ｍ＊Ｋ以下、さらにより好ましくは０．０２８ワット／Ｗ／ｍ＊Ｋ以下の２５年熱伝導率の値を有する。フッ素化発泡剤が存在する場合、特に気泡ガス濃度が６重量％以上の濃度では、ポリマー発泡体は、０．０２９Ｗ／ｍ＊Ｋ未満、好ましくは０．０２８Ｗ／ｍ＊Ｋ以下、より好ましくは０．０２７Ｗ／ｍ＊Ｋ以下、さらに好ましくは０．０２６Ｗ／ｍ＊Ｋ以下の２５年熱伝導率であり、０．０２５Ｗ／ｍ＊Ｋ以下もあり得る。熱伝導率の下限は確立されていないが、発泡体が０．０１Ｗ／ｍ＊Ｋ以上、通常は０．０２Ｗ／ｍ＊Ｋ以上の２５年熱伝導率の値を有するのが一般的である。ＥＮ１３１６４の切断技術に準拠して、ポリマー発泡体の２５年熱伝導率の値を測定する。
【００４４】
２５年熱伝導率の値を、はるかに短い時間に測定される熱伝導率の値と混同してはいけない。例えば、ＥＮ８３０１法は、製造後２週間から３ヶ月の間のいずれかの通常に老化した発泡体の熱伝導率を測定する。ＪＩＳ  Ａ９５１１Ｐは、製造後７日だけの熱伝導率を測定するためのものである。発泡体製造と熱伝導率評価との間の時間が短ければ短い程、時間と共に断熱気泡ガスが発泡体からしみ出る傾向があるので、熱伝導率が低下すると予期される。二酸化炭素、アルコール、エーテル、及び／または塩素化炭化水素のような一時的な補助発泡剤を使用して製造されたスチレン発泡体では、熱伝導率の値は、新たに製造された発泡体測定と２５年測定との間で０．００４〜０．００８Ｗ／ｍ＊Ｋ増加することは合理的である。
【００４５】
発泡体の気泡内のガスは、発泡体の熱伝導率に影響を与えることができる。発泡体の熱伝導率を低下させる１つの方法は、炭化水素を気泡に含めることである。しかしながら、本発明は、０．２０モル以下を含有する場合であっても、言及した２５年熱伝導率値を達成し、発泡体１ｋｇ当たり０．１５モル以下、０．１０モル以下、０．０５モル以下、またはさらにゼロモルの炭化水素を含有することができる。ガスクロマトグラフによって気泡ガス中の炭化水素の量を測定する。
【００４６】
望ましくは、発泡体は、発泡体の気泡中のガス成分としてフッ素化発泡剤を含有する。望ましくは、フッ素化発泡剤の量は０．０５モル以上、好ましくは０．１モル以上であり、０．２モル以上であってもよく、同時に一般に、発泡体１キログラムあたり１．２モル未満であり、１．０モル以下、さらには０．８モル以下である。ガスクロマトグラフによって気泡ガス中のフッ素化発泡剤の量を測定する。
【００４７】
フッ素化発泡剤は、通常は、塩素を含まない飽和フルオロカーボン、不飽和フルオロオレフィン及びクロロフルオロオレフィンからなる群から選択される。望ましくは、フッ素化発泡剤は塩素を含まないことである。望ましいフッ素化発泡剤の例としては、以下からなる群から選択される１つ以上の任意の１つまたは組み合わせが挙げられる：ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、パーフルオロメタン、フッ化エチル（ＨＦＣ−１６１）、１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３ａ）、１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）、パーフルオロエタン、２，２−ジフルオロプロパン（ＨＦＣ−２７２ｆｂ）、１，１，１−トリフルオロプロパン（ＨＦＣ−２６３ｆｂ）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）、及び１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン（ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ）、ヘキサフルオロプロペン、２−フルオロプロペン（ＨＦＯ−１２６１ｙｆ）、１−フルオロプロペン（ＨＦＯ−１２６１ｚｅ）、１，１−ジフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２５２ｚｃ）、３，３−ジフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２５２ｚｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）、２，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｙｆ）、１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）、３，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）、１，１，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｃ）、１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２２５ｙｅ）、１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ）、１−クロロ、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ）、４，４，４−トリフルオロ−１−ブテン、３，４，４，４−テトラフルオロ−１−ブテン、１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−メチル−１−プロペン、オクタフルオロ−１−ブテン、オクタフルオロ−２−ブテン、２，３，３，４，４，４−ヘキサフルオロ−１−ブテン、１，１，１，２，４，４，４−ヘプタフルオロ−２−ブテン、３−フルオロプロペン、２，３−ジフルオロプロペン、１，１，３−トリフルオロプロペン、１，３，３−トリフルオロプロペン、１，１，２−トリフルオロプロペン、１−フルオロブテン、２−フルオロブテン、２−フルオロ−２−ブテン、１，１−ジフルオロ−１−ブテン、３，３−ジフルオロ−１−ブテン、３，４，４−トリフルオロ−１−ブテン、２，３，３−トリフルオロ−１−ブテン、１，１，３，３−テトラフルオロ−１−ブテン、１，４，４，４−テトラフルオロ−１−ブテン、３，３，４，４−テトラフルオロ−１−ブテン、４，４−ジフルオロ−１−ブテン、１，１，１−トリフルオロ−２−ブテン、２，４，４，４−テトラフルオロ−１−ブテン、１，１，１，２−テトラフルオロ−２−ブテン、１，１，４，４，４−ペンタフルオロ−１−ブテン、２，３，３，４，４−ペンタフルオロ−１−ブテン、１，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブテン、１，１，２，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブテン、及び１，３，３，３−テトラフルオロ−２−（トリフルオロメチル）−プロペン。フッ素化発泡剤は、望ましくは、飽和フルオロカーボン及び不飽和フルオロカーボン（「フルオロオレフィン」）及び／または不飽和クロロフルオロカーボン（「クロロフルオロオレフィン」）のブレンドである。
【００４８】
発泡体は、３０パーセント（％）以下、好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１０％以下、さらにより好ましくは５％以下、さらにより一層好ましくは２％以下の連続気泡含有率を有することが望ましく、１％以下またはさらにゼロ％の連続気泡率を有することができる。ＡＳＴＭ  Ｄ６２２６−０５に準拠して、連続気泡含有率を測定する。
【００４９】
ポリマー発泡体は押出ポリマー発泡体であり、これは押出発泡プロセスによって造られることを意味する。押出ポリマー発泡体の特徴は、膨張ポリスチレン発泡体またはビーズ発泡体の特徴である比較的薄い気泡壁を有する気泡の群を包含する比較的厚い気泡壁が発泡体に存在しないという事実である。比較的厚い気泡壁は、融合してバルク発泡体を形成するビーズのより厚い壁に対応する。押出発泡体は、軟化状態のポリマー及び発泡剤を含む発泡性ポリマー混合物を、ダイを通して十分に低い圧力の雰囲気に押し出し、発泡剤が軟化したポリマー混合物を発泡体内で膨張させることにより調製される。本発明のポリマー発泡体は、本発明の方法によって製造される。
【００５０】
本発明の発泡体は、本発明の１つ以上の発泡体を含む物品を調製するために使用することができる。例えば、本発明の複数の発泡体は、物品中の任意の個々の発泡体よりも大きな厚さの物品を調製する際に一緒に積層することができる。本発明の発泡体はまた、本発明の範囲外の発泡体及び／または非発泡体材料にも積層することもできる。積層は、接着剤の使用またはポリマー要素を一緒に熱的に積層（溶融溶接）することを含む任意の手段によって行うことができる。
【００５１】
本発明の方法は、本発明の発泡体の発見における重要な発見である。この方法は、本請求の発泡体を実現するために必要な気泡サイズ異方性及び気泡壁厚異方性を有する発泡体を製造するために見出された。
【００５２】
本発明の方法は、ＳＡＮコポリマー、発泡性ポリマー混合物の重量に基づいて０．１〜１０重量％の赤外線減衰剤、及び発泡剤の総モル数に基づいて２０モルパーセント（ｍｏｌ％）未満の炭化水素を含む発泡性ポリマー混合物を提供することを含む。発泡剤の総モル数に対してのモル％で、発泡剤は、１５モル％以下、１０モル％以下及び５モル％以下の炭化水素発泡剤を含むことができ、また含まなくてもよい。赤外線減衰剤及び炭化水素発泡剤の望ましい濃度は、発泡体に関して記載したものと同じであるが、発泡性ポリマー混合物重量に対する赤外線減衰剤の重量％で、発泡剤の総モル数に対する炭化水素発泡剤のモル％である。望ましい赤外線減衰剤の選択は、ポリマー発泡体について記載されたものである。発泡剤の膨張を防止する初期圧力で発泡性ポリマー混合物を提供する。
【００５３】
発泡性ポリマー混合物を、６メガパスカル（ＭＰａ）より大きいダイ圧力及び摂氏１１０度（℃）以上、好ましくは１１５℃以上であり、１２０℃以上、さらに１２５℃以上であってもよく、同時に、１３５℃以下で初期圧力より低い圧力領域に押出する。ダイの圧力は、ダイを出る直前の発泡性ポリマー混合物の圧力に対応する。発泡温度（または「ダイ温度」）は、ダイが維持される温度であり、ダイから押し出される発泡性ポリマー混合物の温度に対応する。
【００５４】
発泡性ポリマー混合物の膨張を制御しながら、発泡性ポリマー混合物をポリマー発泡体に膨張させて、特定の値内にある垂直ブローアップ比（ＶＢＵＲ）及び押出ブローアップ比（ＥＢＵＲ）を実現するようにする。ＶＢＵＲは、４以上、好ましくは６以上、より好ましくは７以上、さらに好ましくは８以上、同時に１２以下、好ましくは１１以下、より好ましくは１０以下、さらに好ましくは９以下で制御される。ＥＢＵＲは、１以上、好ましくは１．２以上、同時に２以下、好ましくは１．８以下で制御され、そして１．７以下、さらには１．６以下であり得る。ＶＢＵＲは、得られた発泡体の垂直方向の厚さを、ダイ開口部の垂直方向の高さで割ったものである。例えば、垂直方向の膨張が起こり得る高さを制限する成形プレートの使用、ならびに発泡温度及び発泡剤の選択により、垂直ブローアップ比の制御が可能である。ＥＢＵＲは、発泡性ポリマー混合物が押出方向でダイを出る速度を、膨張が完了した後の押出方向の最終発泡体の速度である最終発泡体のライン速度で割ったものである。押出ブローアップ比の制御は、ライン速度を制御することによって、または例えば、押出方向にダイを通しての押出速度に対する押出方向への膨張発泡体の移送を遅くするまたは速くするローラーを使用することによって、プロセスにおいて最終発泡体をいかに迅速に移送するかによって、可能となる。
【００５５】
必要に応じて、この方法は、９５〜１２５℃の温度範囲で蒸気及び／または熱風を使用した、後押出膨張をさらに含むことができる。このようなスチーム及び／または熱風に押出発泡体を曝露することにより、ポリマーを軟化させ、発泡体の気泡内に発泡剤を膨張させることにより、さらなる膨張を誘導することができる。
【００５６】
発泡性ポリマー混合物中の発泡剤は、望ましくは、ポリマー発泡体の気泡ガスに関して記載したように、フッ素化発泡剤を含有する。発泡剤は、ポリマー発泡体の気泡中のガスについて記載したのと同じ量のフッ素化発泡剤を含むことができる。
【００５７】
加えて、またはフッ素化発泡剤の代替として、発泡剤は、発泡剤の総モル数に基づいて１５ｍｏｌ％以上、一般に８０ｍｏｌ％以下の水を望ましくは含むことができる。あるいは、または任意の他の発泡剤に加えて、発泡性ポリマー組成物中の発泡剤は、発泡剤の総モル数に基づいて０〜８５モル％の濃度で二酸化炭素を含むことができる。
【００５８】
発泡性ポリマー組成物及び得られるポリマー発泡体のポリマーマトリックスは、難燃添加剤、酸化防止剤、着色剤、加工助剤、及びタルクまたはポリエチレンなどの気泡制御剤を含むポリマー発泡体に共通の添加剤を含有することができる。
【実施例】
【００５９】
フッ素フリー発泡剤
ポリマー樹脂１００重量部に基づく重量部に関して、４重量部の二酸化炭素、０．９重量部の水、及び１重量部のイソブタンからなるフッ素フリーの発泡剤組成物を用いて、比較例（Ｃｏｍｐ  Ｅｘ）ＣＥ１及びＣＥ２ならびに実施例（Ｅｘｓ）１〜４を調製。二酸化炭素、水、及び炭化水素発泡剤の総モルパーセントは、発泡剤の総モル数に基づいて、それぞれ５７．５、３１．６、及び１０．９モルパーセントである。
【００６０】
発泡剤組成物と赤外線減衰剤とを、熱軟化したＳＡＮコポリマー樹脂に押し出し機で混合して発泡性ポリマー混合物を形成する。赤外線減衰剤は、特定の実施例に関して表１に特定された濃度のカーボンブラック（Ｔｈｅｒｍａｘ（商標）Ｎ９９０、ＴｈｅｒｍａｘはＣａｎｃａｒｂの商標である）及びグラファイト（Ｕｌｔｒａ  Ｆｉｎｅ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ  ＵＦ−１、ＡＭＧ  Ｍｉｎｉｎｇ  ＡＧ、Ｋｒｏｐｆｍｕｅｈｌから入手可能）から選択される。スチレン系ポリマー中の濃縮物としてカーボンブラックとグラファイトを押し出し機に供給する。全濃縮物重量に基づいて、カーボンブラックは、スチレン系ポリマー中の６０重量％のカーボンブラックであり、グラファイトは、スチレン系ポリマー中の３０重量％のグラファイトである。
【００６１】
ＳＡＮコポリマー樹脂は、２つのＳＡＮ樹脂の５０／５０重量乾燥ブレンドである、ＳＡＮ  Ａ及びＳＡＮ  Ｂ。ＳＡＮ  Ａは、全コポリマー重量で１５重量％の共重合アクリロニトリルを含み、１２．３ｄｇ／１０分のＭＦＲを有する。ＳＡＮ  Ｂは、全コポリマー体重量に基づいて１５重量％の共重合アクリロニトリルを含有し、５．９ｄｇ／１０分のＭＦＲを有する。
【００６２】
２１０℃及び約１７メガパスカルの圧力で発泡性ポリマー混合物を調製して、発泡剤の膨張を妨げる圧力で押出可能な発泡性ポリマー混合物を提供するようにする。
【００６３】
発泡性ポリマー混合物を、開口高さ（ダイゲート高さ）を有するダイを通して、ダイ圧力及び発泡温度で、ダイ圧力より低い圧力の雰囲気中に押し出す。平行成形板を使用して押し出された発泡性ポリマー混合物の垂直方向の膨張を制限することによって垂直ブローアップ比（ＶＢＵＲ）を制御することと、膨張した発泡体の押出方向ライン速度を制御するプルローラの速度を調節することによって押出ブローアップ比（ＥＢＵＲ）を制御することによって、ダイを出た後に発泡性ポリマー混合物を発泡体に膨張させる。ダイゲート高さ、ダイ圧力、発泡温度、ダイから出た後の圧力降下及びブローアップ比の具体例については、表１に示す。
【００６４】
得られた発泡体の特性は、比較例ＣＥ１及びＣＥ２ならびに実施例１−４について表１に報告されている。単位「ｐｐｈ」は、全ポリマー１００重量に基づく重量部を意味する。単位「ｍｍ」は、ミリメートルを意味する。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
表１のデータは、本発明で発見されたＰ比と２５年熱伝導率との相関、ならびに本発明の発泡体を調製する際の垂直及び押出ブローアップ比の影響を明らかにする。
【００６７】
比較例１及び実施例１は、比較例１のＶＢＵＲが１２より大きく、比較例１のＥＢＵＲが１未満であることを除いて、同様の方法で調製された類似の発泡体である。得られた比較例１の発泡体は、０．７より著しく大きいＰ比（１．１）及び０．０３１Ｗ／ｍ＊Ｋの２５年熱伝導率を有する。対照的に、実施例１は１２未満のＶＢＵＲ、１と２の間のＥＢＵＲを使用して造られた。得られた実施例１の発泡体は、本質的に０．７のＰ比で、２５年熱伝導率が比較例１よりも低い０．０３０Ｗ／ｍ＊Ｋを有する。
【００６８】
同様に、比較例２及び実施例２は、比較例２のＶＢＵＲが１２より大きいことを除いて、同様の方法で調製された類似の発泡体である。得られる比較例２の発泡体は、０．７０を十分に超えるＰ比及び０．０３２Ｗ／ｍ＊Ｋを超える２５年熱伝導率を有する。対照的に、実施例２は８．２であるＶＢＵＲを使用して造られた類似の組成物を有する。実施例２の発泡体は、０．６８のＰ比及び０．０３０Ｗ／ｍ＊Ｋの２５年熱伝導率を有する。重ねて、ＶＢＵＲ及びＥＢＵＲを制御することによって０．７以下のＰ比を実現することは、０．０３０Ｗ／ｍ＊Ｋ以下の２５年熱伝導率を有するフォームを生成することを示す。
【００６９】
実施例１及び２は、２つの異なる濃度の赤外線減衰剤としてカーボンブラックを含み、フッ素化成分フリーの発泡剤を使用する本発明の発泡体及び方法を実証する。実施例３及び４は、２つの異なる濃度の赤外線減衰剤としてグラファイトを含み、フッ素化成分フリーの発泡剤を使用する本発明の発泡体及び方法を実証する。これらの実施例は、本発明の発泡体が、断熱気泡ガスとしてのハロゲン化発泡剤を使用しない本発明の方法を使用して２５年熱伝導率値を実現できることを例示する。
【００７０】
フッ素含有発泡剤
以下の本明細書に記載のフッ素化成分を含む発泡剤を使用することを除いて、フッ素フリー実施例及び比較例と同様の方法で、比較例３及び４ならびに実施例５〜９を調製する。さもなければ、表１の代わりに表２に与えられた特性を有するフッ素を含有しない実施例及び比較例について記載したのと同様の方法で発泡体を調製する。同様に、比較例２、Ｃ４及び実施例５〜９の発泡体特性を表２に示す。
【００７１】
ポリマー樹脂１００重量部に基づく重量部に関して、１．２重量部の二酸化炭素、０．９重量部の水、及び７．５重量部の１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）からなる発泡剤組成物を用いて、比較例３及び比較例４ならびに実施例５〜８を調製。二酸化炭素、水、炭化水素、及びフッ化炭素発泡剤の総モルパーセント（モル％）は、発泡剤の総モル数に基づいて、それぞれ１８．１、３３．２、０．０及び４８．９モル％である。
【００７２】
ポリマー樹脂１００重量部に基づく重量部に関して、１．２重量部の水、０．６重量部のイソブタン、０．４重量部のエタノール、及び５．５重量部の１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）からなる発泡剤組成物を用いて、実施例９を調製。二酸化炭素、水、炭化水素、エタノール、及びフルオロオレフィン発泡剤の総モルパーセント（モル％）は、発泡剤の総モル数に基づいて、それぞれ０．０、５０．４、７．６、６．４及び３５．６モル％である。
【００７３】
表２のデータは、表１のデータ同様に、本発明で発見されたＰ比と２５年熱伝導率との相関、ならびにフッ素化発泡剤を使用して本発明の発泡体を調製する際の垂直及び押出ブローアップ比の影響を明らかにする。
【００７４】
比較例３及び実施例５は、比較例３のＶＢＵＲが１２より大きく、比較例１のＥＢＵＲが１未満で、気泡異方性比が１．１未満であることを除いて、同様の方法で調製された類似の発泡体である。得られた比較例３の発泡体は、０．７０よりはるかに大きいＰ比及び０．０３１Ｗ／ｍ＊Ｋの２５年熱伝導率を有する。対照的に、実施例５は１２未満のＶＢＵＲ、１と２の間のＥＢＵＲ、１．１を超える気泡異方性比を使用して造られた。得られた実施例５の発泡体は、０．７０よりはるかに小さいＰ比で、２５年熱伝導率が比較例３よりもはるかに低い０．０２６Ｗ／ｍ＊Ｋを有する。
【００７５】
同様に、比較例４及び実施例７は、比較例４のＶＢＵＲが１２より大きいことを除いて、同様の方法で調製された類似の発泡体である。得られた比較例４の発泡体は、０．７０より大きいＰ比及び０．０２９Ｗ／ｍ＊Ｋの２５年熱伝導率を有する。対照的に、実施例７は９．７であるＶＢＵＲを使用して造られた類似の組成物を有する。実施例７の発泡体は、０．５６のＰ比及び０．０２７Ｗ／ｍ＊Ｋの２５年熱伝導率を有する。重ねて、ＶＢＵＲ及びＥＢＵＲを制御することによって０．７０未満のＰ比を実現することは、フッ素化発泡剤を含む発泡体について、０．０２９Ｗ／ｍ＊Ｋ未満の２５年熱伝導率を有する発泡体を生成することを示す。
【００７６】
実施例５、６及び９は、異なる濃度の赤外線減衰剤としてグラファイトを含み、フッ素化発泡剤を含む発泡剤を使用する本発明の発泡体及び方法を実証する。実施例７及び８は、２つの異なる濃度の赤外線減衰剤としてカーボンブラックを含み、フッ素化発泡剤を含む発泡剤を使用する本発明の発泡体及び方法を実証する。これらの実施例は、本発明の方法を用いて、０．０２９Ｗ／ｍ＊Ｋ未満の２５年熱伝導率値を本発明の発泡体で実現する能力を例示する。単位「ｐｐｈ」は、全ポリマー１００重量に基づく重量部を意味し、単位「ｍｍ」は、ミリメートルを意味する。
【００７７】
【表２】
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【００７８】
米国特許第７，９１９，５３８号発泡体の検査
米国特許第７，９１９，５３８号は、赤外線減衰剤を含有するＳＡＮコポリマー発泡体の教示を提供する。米国特許第７，９１９，５３８号は、その実施例の「長期熱伝導率」値を報告しているが、熱伝導率値が方法ＥＮ８３０１（コラム５、ライン４２−４３参照）に準拠して測定され、発泡体の製造の１４日後に測定されたことを理解することが重要である。米国特許第７，９１９，５３８号の「長期熱伝導率」値は、本明細書で報告される２５年値とは対照的に、１４日値である。したがって、米国特許第７，９１９，５３８号から本発明のものへの発泡体の公正な比較を行うために、米国特許第７，９１９，５３８号の発泡体を、本発明で使用される本方法及び分析に従って評価した。
【００７９】
米国特許第７，９１９，５３８号の実施例の大部分の概要を表３に示す。表３の欠けた形態は、米国特許第７，９１９，５３８号の実施例３及び４である。いずれも本発明の特許請求の範囲において「長期」（すなわち、１４日間）の熱伝導率を有すると報告されていない。単位「ｐｐｈ」は、全ポリマー１００重量に基づく重量部を意味する。単位「ｍｍ」は、ミリメートルを意味する。
【００８０】
米国特許第７，９１９，５３８号からの実施例を検討すると、この文献の技術は、現在請求されている発明の値と同じくらい低い、２５年熱伝導率の値を実現することができなかったことが明らかである。本発明の方法は、０．７以下のＰ比と、１５０マイクロメートル以下の平均垂直気泡サイズと、１．１を超える気泡異方性比と、１を超える垂直気泡サイズの押出方向気泡サイズに対する比率と、を有するポリマー発泡体を提供する。これらの特徴のうちの少なくとも１つは、米国特許第７，９１９，５３８号の実施例中で欠落しており、よって、２５年熱伝導率の値は、本発明の発泡体のそれよりも高い。したがって、現在請求されている発泡体は、米国特許第７，９１９，５３８号に教示されているようなポリマー発泡体に赤外線減衰剤を導入するだけで、調製された発泡体よりも低い２５年熱伝導率値を実現することができる。おそらく、本発明のより低い熱伝導率は、本明細書に記載されているように、気泡サイズの配向及び気泡壁の厚さを具体的に制御した結果であろう。
【００８１】
【表３】
0006714017.tif 000005
【図１】
0006714017.tif 000006
【図２】
0006714017.tif 000007