(57)【要約】本発明はジオポリマー複合材の生産のためのプロセスに関する。本発明はさらに、ジオポリマー複合材、及び、ジオポリマー、ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ、又はジオポリマー複合材の、発泡ビニルポリマー、好ましくはビニル芳香族ポリマーにおける使用に関する。さらに、本発明は、発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物の生産のためのプロセス、及び発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物に関する。最後に、本発明は、発泡ビニルフォーム、好ましくはビニル芳香族ポリマーに関し、またビニルポリマー及びａ）、ｂ）、又はｃ）を含んでなるマスターバッチに関する。
2018502965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジオポリマー複合材の生産のためのプロセスであって、前記プロセスは、
ａ）アルミノシリケート成分をアルカリシリケート溶液と混合し、ゲルを形成するステップ、
ｂ）ゲルに不伝熱性添加剤成分を添加し、充填ゲルを形成するステップ、
ｃ）充填ゲルを混合して、充填ジオポリマーを形成するステップ、
ｄ）硬化、乾燥及び粉砕を行って、充填ジオポリマー粒子を得るステップ、
ｅ）充填ジオポリマー粒子から陽イオンを任意選択で除去するステップ、並びに、
ｆ）ジオポリマー複合材を得るステップ
を含んでなるプロセス。
【請求項２】
アルミノシリケート成分は、メタカオリン、メタカオロナイト（ｍｅｔａｋａｏｌｏｎｉｔｅ）、メタフライアッシュ、炉スラグ、シリカヒューム、鉱山尾鉱、ポゾラン、カオリン、及び建設系残渣で構成されている群から選択された１つまたは複数の材料を含んでなり、
好ましくは、アルミノシリケート成分は、メタカオリン又はメタカオリナイト、メタフライアッシュ、シリカヒュームで構成されている群から選択された１つまたは複数の材料を含んでなり、
特に、アルミノシリケート成分は、メタカオリン若しくはメタカオリナイト、又はこれらの混合物である、
請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
不伝熱性添加剤成分は、
ａ．カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、黒鉛及びグラフェン、並びに
ｂ．酸化チタン、硫酸バリウム、イルメナイト、ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物、及びペロブスカイト構造を有する鉱物、
で構成されている群から選択された１つまたは複数の不伝熱性添加剤を含んでなり、
好ましくは、不伝熱性添加剤成分は、熱吸収体及び熱反射体の群から選択された１つまたは複数の炭素系不伝熱性添加剤を含んでなり、
特に、不伝熱性添加剤成分は、カーボンブラック、黒鉛、又はこれらの混合物である、
請求項１又は請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
アルカリシリケートは、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムのうち一方又は両方を含んでなり、
好ましくは、アルカリシリケートはケイ酸カリウムである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５】
ステップａ）におけるアルカリシリケート溶液との混合の前に、アルミノシリケート成分にシランが添加され、
シランは、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、及びこれらの混合物から選択される、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項６】
任意選択のステップｅ）の後に、及び好ましくはステップｆ）の後にジオポリマー複合材にシランが添加され、
好ましくは、シランはアミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、及びこれらの混合物から選択される、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項７】
シランの濃度は、ジオポリマー複合材の重量に基づいて、０．０１〜１０重量％の範囲内、より好ましくは０．０５〜５重量％の範囲内、最も好ましくは０．１〜３重量％である、請求項５又は６に記載のプロセス。
【請求項８】
ステップｅ）を含み、
好ましくは、ステップｅ）は、酸性溶液を用いた陽イオンの除去、及びその後の乾燥を含んでなり、
特に、ステップｅ）は、酸性溶液を用いた陽イオンの除去、水を用いた洗浄、及びその後の乾燥を含んでなる、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項９】
ジオポリマーに由来し、かつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材であって、
不伝熱性添加剤は、
ａ．カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、黒鉛及びグラフェン、並びに
ｂ．酸化チタン、ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物、及びペロブスカイト構造を有する鉱物、
のうちの１つまたは複数を含んでなり、
好ましくは、不伝熱性添加剤は、熱吸収体及び熱反射体から選択された１つまたは複数の炭素系不伝熱性添加剤を含んでなり、
特に、不伝熱性添加剤は、カーボンブラック、黒鉛、又はこれらの混合物である、
ジオポリマー複合材。
【請求項１０】
ａ．ジオポリマー；
ｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ；又は
ｃ．ジオポリマーに由来し、かつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材の、
ビニルポリマーを含んでなるフォームの熱伝導度を低下させるための（低下はＩＳＯ８３０１によって測定される）使用であって、
好ましくは、ビニルポリマーはビニル芳香族ポリマーである、使用。
【請求項１１】
押出しプロセス又は懸濁プロセスによる発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物の生産のためのプロセスであって、前記プロセスは、
ａ．ジオポリマー；
ｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ；又は
ｃ．ジオポリマーに由来し、かつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材
の添加を含んでなるプロセス。
【請求項１２】
発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物であって、ビニル芳香族ポリマー、１つまたは複数の噴射剤、及び
ａ．ジオポリマー；
ｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ；又は
ｃ．ジオポリマーに由来し、かつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材
を含んでなる発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物。
【請求項１３】
請求項１１に記載のプロセスに従って得られるような、請求項１２に記載のビニル芳香族ポリマー顆粒状物。
【請求項１４】
発泡ビニルポリマーフォームであって、ビニルポリマー、及び
ａ．ジオポリマー；
ｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ；又は
ｃ．ジオポリマーに由来し、かつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材
を含んでなり、
該フォームは、
８〜３０ｋｇ／ｍ３の密度、及び
２５〜３５ｍＷ／Ｋ・ｍの熱伝導度（ＩＳＯ８３０１に従った測定による）
を有している、発泡ビニルポリマーフォーム。
【請求項１５】
フォームはビニル芳香族ポリマーを含んでなり、
好ましくは、フォームは、請求項１２又は請求項１３に記載の顆粒状物の発泡によって得ることができる、
請求項１４に記載の発泡ビニルポリマーフォーム。
【請求項１６】
マスターバッチであって、ビニルポリマー、並びに、
ａ．ジオポリマーであって、ジオポリマーの量はマスターバッチの重量に基づいて１０〜７０重量％の範囲にある、ジオポリマー；
又は
ｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせであって、ジオポリマー及び不伝熱性添加剤の合計量はマスターバッチの重量に基づいて１０〜７０重量％の範囲にある、組み合わせ；
又は
ｃ．ジオポリマーに由来しかつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材であって、ジオポリマー複合材の量はマスターバッチの重量に基づいて１０〜７０重量％の範囲にある、ジオポリマー複合材
を含んでなる、マスターバッチ。
【請求項１７】
ａ．、ｂ．、又はｃ．ごとの量は、マスターバッチの重量に基づいて１０〜６５重量％の範囲にあり、
好ましくは、その量は２０〜６０重量％の範囲にあり、
より好ましくは、その量は２５〜５５重量％の範囲にある、
請求項１６に記載のマスターバッチ。
【請求項１８】
ビニルポリマーはビニル芳香族ポリマーであり、
好ましくは、ビニル芳香族ポリマーはＩＳＯ１１３３に従った測定で４〜３０ｇ／１０分の範囲のメルトインデックスを有し、
より好ましくは、ビニル芳香族ポリマーはホモポリマーであるか又はｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン若しくはα−メチルスチレンとのコポリマーである、
請求項１６又は請求項１７に記載のマスターバッチ。
【請求項１９】
１つまたは複数のシラン（好ましくはアミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、及びフェニルトリエトキシシランから選択される）をさらに含んでなり、
好ましくは、シランの量は、マスターバッチ中のａ．、ｂ．又はｃ．のそれぞれの重量に基づいて０．０１〜１重量％の範囲にある、
請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のマスターバッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジオポリマー複合材を生産するためのプロセスに関する。本発明はさらに、ジオポリマー複合材、および、ａ）ジオポリマー、ｂ）不伝熱性添加剤と組み合わせたジオオリマー、またはｃ）ジオポリマー複合材の、発泡性ビニルポリマーフォーム、好ましくは発泡性ビニル芳香族ポリマーフォームにおける使用に関する。さらに、本発明は、発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物の生産のためのプロセスおよび発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物に関する。最後に、本発明は、発泡ビニルポリマーフォーム、好ましくは発泡ビニル芳香族ポリマーフォームに関し、そして、ビニルポリマーと、ａ）、ｂ）、またはｃ）とを含むマスターバッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビニル芳香族ポリマーは公知であり、様々な用途に採用される発泡製品の製造に使用され、その用途の最も重要なものが断熱のためのものである。熱伝導度が低く、良好な機械的性質および自己消火性を有する発泡ビニル芳香族ポリマーの需要が絶えず増加している理由がここにある。
【０００３】
熱吸収体（例えばカーボンブラック）、熱散乱体（例えばシリカおよび酸化チタンの群に由来する鉱物）および熱反射体（例えばアルミニウム顔料および黒鉛）からなる群に由来する不伝熱性（ａｔｈｅｒｍａｎｏｕｓ）添加剤の添加はポリマーの熱伝導度を低減させることが一般に知られている。そのような種類のポリマーの例としては、ビニル芳香族モノマー（特にスチレン）および任意選択のコモノマー、の懸濁重合によって得られるものがある。このような種類のポリマーの他の例としては、汎用ポリスチレンまたはそのコポリマーの押出しによって得られるものがある。
【０００４】
典型的には、赤外線の経路を延長するために熱放射を吸収または散乱することができる不伝熱性添加剤の組み合わせを添加すると、熱伝導度が著しく低下する。しかしながら、最も有利な効果はＩＲ反射体の添加に起因する。ＩＲ散乱体とＩＲ反射体の組み合わせは、典型的なＩＲ吸収剤（カーボンブラックなど）の濃度の低下に影響を与え、ポリスチレンフォームの自己消火効果の改善につながる。しかしながら、特に押出しプロセスにおいて、カーボンブラックを添加するためには、許容可能な自己消火性を維持するために、比較的多量の臭素系難燃剤を添加する必要がある。
【０００５】
さらなる問題点は、カーボンブラックのポリマー相への適切な分散が必要とされる点にある。均一な分散は、押出し機内にて適切なせん断力が付与された場合にのみ達成することができる。
【０００６】
炭素系の不伝熱性添加剤で充填されたビニル芳香族ポリマーから形成されるフォームの熱安定性が悪いことも問題である。このようなフォームは、黒色または灰色を呈し、比較的高い熱エネルギーを吸収し、そのために、これらから製造され、かつ建築壁に適用される断熱板は、著しく収縮または変形し得る。従って、絶縁性能が低下することがある。最後に、熱伝導度が非常に低下した材料を得るために、狭いセルサイズ分布を備えた最適なセル構造を作製しようとすると、カーボンブラック、黒鉛、または特に鉱物質の不伝熱性添加剤を使用するときにいくつかの問題点が認められた。なぜならば、これらの添加剤はまた成核剤としても作用し、気泡形成において悪影響を及ぼすからである。
【０００７】
特許文献１は、ポリマー溶融物から発泡されるまたは発泡可能な粒子を製造する方法を教示している。リサイクルされたポリマー溶融物は、副押出機を介してポリマー溶融物中に導入され、添加剤を含み得る。これは、マスターバッチの使用よりも経済的であると述べられている。臭化物含有防炎剤または他の熱的に不安定な添加剤がリサイクルされたポリマー中に存在する場合、またはリサイクルされたポリマーに添加される場合、副押出機および以下のすべてのシステム構成要素におけるプロセス温度は、添加剤の熱安定性によって定義される値を制限する温度および滞留時間を超えるべきではない。
【０００８】
特許文献２は、ａ）ケイ酸のような無機粉体材料からなる群より選択される不伝熱性添加剤、およびｂ）カーボンブラックまたは黒鉛、を含有する発泡性スチレンポリマー顆粒状物を教示している。さらに、特許文献３乃至６は、押出しプロセスによって得られるポリスチレンフォーム中における黒鉛の使用を教示している。
【０００９】
特許文献２はまた、無水マレイン酸変性スチレンコポリマー、エポキシ基含有ポリマー、有機シランまたはイソシアネートまたは酸基を有するスチレンコポリマーのような接着促進剤（カップリング剤）を使用することによって充填材を含有する熱可塑性ポリマーの機械的性質を改善できることを教示している。特許文献１と同様に、特許文献２はまた、固体および感熱添加剤などの添加剤を導入するために副押出機を使用することも提案している。しかしながら、この配置は、熱に敏感ではなくむしろ完全な混合を必要とする添加剤が導入されるべき状況では望ましくない。その理由は、完全な混合を必要とする添加剤がポリマーの主要部分に導入される場合、多量の材料を処理する必要があるからである。これは経済的に望ましくない。専用カップリング剤の添加は、特に多量に使用する必要がある場合には、同様に望ましくない。
【００１０】
特許文献７は、ポリマーマトリックス中に、５〜４０ｍ２／ｇの範囲の活性表面積を有するある種のカーボンブラックを含む発泡性ビニル芳香族ポリマーを教示している。１４ｇ／ｌの密度を有する材料の熱伝導度は、３６．５ｍＷ／ｍ＊Ｋであると報告されている。
【００１１】
特許文献８は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ６５５６に従って測定されたとき、５５０〜１６００ｍ２／ｇの範囲である非常に高いＢＥＴ表面を有するカーボンブラックを添加剤として含む発泡性ポリスチレン組成物を教示している。実施例は、ＡＳＴＭ  Ｄ  １６２２に従って、それぞれ、密度１３．３ｇ／ｌで３６．１６ｍＷ／ｍ＊Ｋ、密度１９．４ｇ／ｌで３４．２１ｍＷ／ｍ＊Ｋの熱伝導度を有するポリスチレンフォームを報告している。
【００１２】
特許文献９は、発泡性ビニル芳香族ポリマーの熱伝導度を低減させるために、特定の導電性を有するカーボンブラックの使用を開示している。カーボンブラックは、懸濁重合時またはポリマー押出し時に導入される。実施例は、１７ｇ／ｌの密度で３１．０ｍＷ／ｍ＊Ｋの熱伝導度を有するポリスチレンフォームを報告している。
【００１３】
特許文献１０は、ポリスチレンフォームの熱伝導度を低減させるために、特定の粒子径および放熱反射率を有するアルミニウム顔料、二酸化チタンおよび黒鉛の使用を教示している。実施例７〜１１は押出しプロセスにより生産され、２５〜３０ｍＷ／ｍ＊Ｋの熱伝導度を有するポリスチレンフォームを教示しており、マスターバッチが出発材料として使用されている。
【００１４】
特許文献１１は、スチレンポリマー粒子フォーム材料を教示している。
特許文献７は、カーボンブラックを含有する発泡性ポリスチレンを教示している。懸濁重合プロセスでは、カーボンブラックは、水性懸濁液中で重合時に存在している。また、ポリマーをカーボンブラックと一緒に押出機に供給し、続いて発泡剤および可能なさらなる添加剤を溶融ポリマーに注入した後に、ダイを通して押出し成形する発泡性ポリスチレンを塊状に調製するための連続プロセスが開示されている。
【００１５】
特許文献１２は、ビニル芳香族（コ）ポリマーのビーズ／顆粒の発泡および焼結により得られ、その内部にて充填材が均一に分散された発泡ポリマーマトリックスを含む断熱発泡物品を教示しており、それは、コークス、黒鉛およびカーボンブラックから選択される少なくとも１つの不伝熱性材料と、任意選択にて１００〜２０，０００ｃｍ−１の範囲の波長の活性無機添加剤と、を含む。
【００１６】
特許文献１３は、発泡性熱可塑性ポリマーに基づくナノ複合材組成物を教示しており、同組成物は、ａ）ポリマーマトリックス、ｂ）ポリマーマトリックスに包埋された発泡剤、ｃ）特定の寸法を有するナノスケールのグラフェンプレートを含む不伝熱性充填材を含む。
【００１７】
発明の名称が「ジオポリマー組成物および油田産業における適用」である特許文献１４は、アルミノシリケート源、金属シリケート、アルカリ活性化剤およびキャリア流体を含む懸濁液から形成されるジオポリマー組成物を教示している。組成物の密度を制御するために、軽量の粒子および／または重量の物質を添加することができる。硫酸バリウムまたはイルメナイトは重い粒子の例である。
【００１８】
発明の名称が「コンクリート骨材」である特許文献１５は、活性化剤と組み合わせたフライアッシュから生産されたポリマー骨材を開示している。骨材は、コンクリート、モルタル、または道路の土台にて使用される。特許文献１６は、フライアッシュを処理してコンクリート添加物として非常に有用にする方法を開示している。
【００１９】
上述したように、発泡性ビニルポリマーの熱伝導度を低下させる解決法の１つは、不伝熱性添加剤の添加である。しかしながら、不伝熱性添加剤の存在は、多くの場合、発泡性ビニル芳香族ポリマー（すなわちフォーム）の自己消火性および機械特性の低下を招く。その結果、ドイツ工業規格ＤＩＮ４１０２（Ｂ１、Ｂ２）または欧州規格ＥＮ  ＩＳＯ  １１９２５−２に従う燃焼性試験に合格するための適切な性能を達成するためには、より高濃度の難燃剤を使用しなければならない。さらに、ＢＥＴ表面が４０ｍ２／ｇを超えるような高性能活性表面を有するカーボンブラック、または９９％を十分に下回る濃度の黒鉛炭素を含有し、硫黄および灰分の含有量が高い乏しい形態の黒鉛といったタイプのものを使用する場合、ＤＩＮ４１０２（Ｂ１、Ｂ２）またはＥＮ  ＩＳＯ  １１９２５−２（それほど要求の厳しい試験ではない）に合格するには、自己消火性が不十分である。
【００２０】
一方、熱散乱体タイプの少量の不伝熱性充填材、例えば鉱物（シリカ、リン酸化ルシウムおよびペロブスカイト構造を有する鉱物など）の存在は、難燃性ポリマーフォームの自己消火性の実質的な劣化をもたらさない。むしろ、これらの特性は改善されるが、フォームの熱伝導度の低下は、炭素系添加剤を含むフォーム、すなわち熱吸熱体または熱反射体タイプの不伝熱性添加剤（特にカーボンブラックおよび／または黒鉛）を含むフォームの場合におけるものほど顕著ではない。
【００２１】
最後に、これらの添加剤を発泡性ビニル芳香族ポリマーおよび発泡ビニル芳香族ポリマーフォームに使用するのに全く適さないものにする特性を有する熱吸収剤または熱反射剤のタイプ（特にカーボンブラックおよび黒鉛）のある種の炭素系不伝熱性添加剤が存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２４９１９９Ａ１号明細書
【特許文献２】国際公開第２００６／０５８７３３号
【特許文献３】欧州特許出願公開第０８６３１７５号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第０９８１５７４号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第１７５８９５１号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第１７７１５０２Ａ２号明細書
【特許文献７】国際公開第２００４／０８７７９８号
【特許文献８】国際公開第２００６／０６１５７１号
【特許文献９】国際公開第２００８／０６１６７８号
【特許文献１０】特開昭６３−１８３９４１号公報
【特許文献１１】国際公開第２００５／１２３８１６号
【特許文献１２】国際公開第２０１０／１２８３６９号
【特許文献１３】米国特許出願公開第２０１２／２６４８３６号明細書
【特許文献１４】米国特許出願公開第２００８／００２８９９４号明細書
【特許文献１５】国際公開第２０１０／１４１９７６号
【特許文献１６】国際公開第２００９／００９０８９号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２３】
驚くべきことに、発泡性ビニル芳香族ポリマーに関するこれらの問題は、ジオポリマー、好ましくは不伝熱性添加剤と組み合わせたジオポリマー、または不伝熱性添加剤に基づく新規なジオポリマー複合材、の組み込みによって解決できることが見出された。
【００２４】
よって、
ａ）ジオポリマー；
ｂ）ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ；又は
ｃ）不伝熱性添加剤を含んだジオポリマー複合材
の、ビニルモノマー及び任意選択で１つまたは複数のコモノマーから作製される発泡ポリマーフォーム（すなわちホモポリマー又はコポリマー）における使用は、該発泡フォームの熱伝導度を、該フォームの自己消火性及び機械的性質に悪影響を及ぼすことなく、低下させる（低下はＩＳＯ８３０１に従って測定される）ということが本発明に従って見出された。
【００２５】
よって、ジオポリマー、又は様々な種類の不伝熱性添加剤を用いて調製されるようなジオポリマーの複合材の添加は、フォームの自己消火性及び機械的性質を、充填材又は任意の他の不伝熱性添加剤の添加を伴わない発泡ポリマーにおけるのと同じ範囲内に維持することを可能とし、同時に熱伝導度は、著しく低下せしめられることが可能である。これが可能であるのは、ジオポリマーそれ自体が、耐火性を与え、かつさらに不伝熱性添加剤の粒子、特に炭素系又は鉱物系の添加剤の粒子をカプセル封入して、該粒子を炎、ポリマー、又は難燃剤との何らかの不都合な相互作用から隔離するからである。ジオポリマーの存在はさらに、ジオポリマー自体の熱放射を散乱させる効果ゆえに、熱伝導度を低下させる。
【００２６】
さらに、本発明は、本来ならば発泡性ビニル芳香族ポリマー及び発泡ビニル芳香族ポリマーフォームにおける使用には適さないであろうある特定の種類の不伝熱性添加剤を使用することを可能にする。
【００２７】
本発明は、以下の態様すなわち：
Ｉ）ジオポリマー及び不伝熱性添加剤からの、ジオポリマー複合材の生産のためのプロセス；
ＩＩ）ジオポリマー複合材；
ＩＩＩ）発泡ビニルポリマーフォームにおける、ｉ）ジオポリマーの、ｉｉ）ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせの、及びｉｉｉ）ジオポリマー複合材の、使用；
ＩＶ）１）押出しプロセス又は２）懸濁プロセスにおける、ビニル芳香族ポリマー、１つまたは複数の噴射剤、並びにｉ）ジオポリマー、ｉｉ）ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ、及びｉｉｉ）ジオポリマー複合材の、を含有する発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物の生産のためのプロセス；
Ｖ）発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物；
ＶＩ）発泡ビニルポリマーフォーム；並びに
ＶＩＩ）ビニルポリマーと、ａ）、ｂ）及びｃ）のうち少なくともいずれかとを含んでなるマスターバッチ、
を有している。
【００２８】
［ジオポリマー］
本発明に従って使用されるようなジオポリマーは、強アルカリ性条件下でのアルミノシリケートとポリシリケート溶液との反応によって形成された合成無機アルミノシリケート材料群である。上記の条件下、遊離のＳｉＯ４及びＡｌＯ４−の四面体ユニットが生成され、かつ連結されて２つの四面体ユニットの間の全ての酸素原子を共有することによりポリマー前駆体を生じると同時に、水分子が放出される。四面体ユニットは、骨組みのキャビティの中に存在して四面体配位におけるＡｌ３＋の負電荷（すなわちＡｌＯ４−）を平衡せしめる、グループＩの陽イオン（Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｃａ２＋、Ｂａ２＋、ＮＨ４＋、Ｈ３Ｏ＋）によって平衡している。加えて、この材料群は、極めて高度な耐火性を含むセラミック様の特性を示す。ジオポリマーは非晶質材料にも結晶質材料にもなりうる。ジオポリマーは、高度に多孔質のネットワーク内に分散した細孔を伴って小さなアルミノシリケートクラスタを含んでなる、（ＴＥＭによって観察されるような）ナノメートル規模の微細構造を有する。クラスタの大きさは典型的には５〜１０ｎｍである。
【００２９】
概して、アルミノシリケート材料からのジオポリマーの合成は、Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ型の結合の形成を伴うアルミナート基とシリケート基との重縮合現象を含む、いわゆるジオポリマー化プロセスによって起こる。ダビドビッツ（Ｄａｖｉｄｏｖｉｔｓ）によって使用された初めの原料は、水酸化ナトリウム（又はカリウム）及びケイ酸ナトリウム（又はカリウム）によって活性化された、メタカオリナイトである。後に、ヴァン・デヴェンダー（Ｖａｎ  Ｄｅｖｅｎｄｅｒ）は、多くの他のＳｉ−Ａｌ材料、例えばフライアッシュ、炉スラグ、シリカヒューム、鉱山尾鉱、ポゾラン、カオリン、建設系残渣（ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｒｅｓｉｄｕｅ）、及びいくつかの天然鉱物などが、ジオポリマーを作製するための供給源となる可能性があることを見出した。ほぼ数時間の硬化の後、上記材料は軽量及び高強度のような優れた特徴を示すが、さらには理想的な耐火性であって、煙霧及び煤煙は無毒であり、かつ全ての有機溶媒に耐性である。
【００３０】
本発明によれば、不伝熱性添加剤（殊に炭素系添加剤）が、ジオポリマー複合材の生産のためのプロセスの間にジオポリマーマトリックス中にカプセル封入される。これは、（殊に炭素系の）不伝熱性添加剤と、臭素系難燃剤（殊にポリスチレン−ブタジエンゴムを基にしたポリマー型のもの）との間の接触（界面相）を、特に不伝熱性添加剤としてカーボンブラック及び黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）を使用する場合に、制限する。カーボンブラックが強力なラジカルスカベンジャーであることは良く知られている。例えば共回転二軸押出機において高い剪断力が適用されると、ラジカルの架橋形成及び臭化水素の脱離を伴った、スチレン−ブタジエンゴムを基にしたポリマー型臭素系難燃剤の分解を引き起こす。自己消火性は典型的にはこの事実により著しく低減される。従って、難燃性かつ低コストの無機マトリックス中への不伝熱性添加剤（殊に炭素系添加剤）のカプセル封入は非常に好都合である。カプセル封入は一般に、本来ならば臭素系難燃剤の有効性を低減することになるであろう不伝熱性添加剤（殊に炭素系添加剤）とのいかなるラジカル反応も阻止する。ジオポリマーマトリックスによる不伝熱性添加剤（殊に炭素系添加剤）のカプセル封入は、該不伝熱性添加剤を、ポリマー型臭素系難燃剤とのラジカル反応について完全に不活性とし、かつ臭素ラジカルが主要な役割を果たす難燃性を阻害するラジカルプロセスにおいて不活性とする。この効果は、ひいては発泡ビニル芳香族ポリマーフォームにおいて必要とされる臭素系難燃剤の量の減少を可能にする。
【００３１】
さらに、ジオポリマー又はジオポリマー複合材の添加はフォームの構造上の均一性を安定させる。ジオポリマーのナノ多孔質構造は強力な炭化水素吸着能力を有するので、発泡剤の吸着及びその後の発泡プロセスの間の同剤の脱着により、発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物中のジオポリマー又はジオポリマー複合材の含有量とは無関係に非常に類似した構造を得ることが可能であるようになることが見出された。驚くべきことに、均一なセル構造が熱伝導度の低下にとって有益であることが見出された。標準的な発泡ポリスチレンフォームと比較して低減された熱伝導度及び高い熱安定性を備えた白色のフォームを、本発明に従って調製することも可能である。
【００３２】
別の重要な利点は、ジオポリマー及びジオポリマー複合材が、発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物の生産に適用されると、押出しプロセスの間に、並びにさらには懸濁プロセスにおけるビニル芳香族モノマー及び任意選択でコモノマーの重合において、強力な、ポリマー粘性の改変能力を有することである。強力なイオン力がジオポリマー鎖によって生み出され、かつ溶融状態のポリマーの巨大分子を接合する粘着力を緩和する。押出しプロセスにおける圧力を著しく低下させることが可能であり、かつダイプレート中のポリマーフローが相当に改善されることもありうることが見出された。
【００３３】
懸濁重合によって本発明のビニル芳香族ポリマーを調製する場合、ジオポリマー又は新規なジオポリマー複合材の添加は安定性に対して非常に有益な影響を有すること、及び０．５〜１．６ｍｍの粒子径を備えた主要な粒子画分の含有率は＞９０％に、好ましくは＞９５％に、特に＞９８％に増大し、一方でより小さい（＜０．３ｍｍ）画分及びより大きい（＞２．５ｍｍ）画分は最小限に低減されることが見出された。
【００３４】
さらに、モールド成形プロセスでは、ブロックは一層良好に溶着される。発泡プロセスが、低いフォーム密度（第２ステップで１２ｋｇ／ｍ３未満、及び第１ステップで１５ｋｇ／ｍ３未満）を達成するために必要とするのは、より少量の蒸気及びより低い圧力である。有益なことに、例えばカーボンブラック又は黒鉛を含有する発泡性ビニル芳香族ポリマーで（すなわちジオポリマーを用いずに）作製された発泡品と比較して、モールド内のブロックの冷却時間は非常に短く、いかなる不伝熱性添加剤も含有しない白色材料と同一である。発泡フォームはさらに、熱的により安定している。
【００３５】
別の有益性は、住宅又はビルを断熱する場合に表面にフォームプレートを張り付けるために通常使用される接着剤への、フォーム（ジオポリマー又はジオポリマー複合材を含有）のより良好な付着である。なお一層顕著に良好な効果は、ジオポリマー又はジオポリマー複合材を含有するフォームプレートのための接着剤としてジオポリマーペーストが使用される場合に達成可能である。発泡フォームのより高い多孔性（ジオポリマーの存在によって引き起こされたもの）ゆえに、標準的なＥＰＳ接着剤はプレート表面に非常に良好に浸透することが可能であり、よって付着は著しく改善される。本発明によれば、ジオポリマー又はジオポリマー複合材がフォーム中に存在し、かつジオポリマー系の接着剤が使用される場合、フォームと接着剤との間により強力な相互作用が存在するので付着はなお一層顕著である。加えて、ジオポリマー系の接着剤はコンクリート系材料に対してより良好な付着性を有するが、これは両者が部分的には化学的に同一であるからである。
【００３６】
本発明によるこの新規な種類の不伝熱性添加剤は、発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物及び該顆粒状物から作製された発泡フォーム製品の、熱伝導度を低下させるために、かつ耐久性、熱安定性、及び自己消火性を改善するために、そしてより容易な加工のために、適している。
【００３７】
さらに、上記の改善点は、この新しい種類の不伝熱性添加剤がポリエチレン及びポリプロピレンのような他の発泡性ビニルポリマーに使用される場合も可能であることが期待される。一般的に、いくつかの加工改善点が、ジオポリマー、ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ、又はジオポリマー複合材が添加剤として使用される場合に、芳香族及び非芳香族のビニルポリマーの押出し及び射出成形において期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】粒子の形状及び大きさをＳＥＭ測定によって示す図。
【図２】純粋なジオポリマー及びジオポリマー複合材の添加を用いて得られるような典型的な構造（発泡ビニル芳香族ポリマーについて作製されたヒストグラムを伴う）を示す図。
【図３】理想的な立方ペロブスカイト構造の構造を示す図。
【図４】ジオポリマー複合材１のＴＧＡ測定のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
第１の態様では、本発明は、（Ｉ）アルミノシリケート成分及び不伝熱性添加剤成分からの、ジオポリマー複合材の生産のためのプロセス、に関する。
概して、本発明によるジオポリマー複合材の生産のためのプロセスは、下記ステップすなわち：
ａ）アルミノシリケート成分をアルカリシリケート溶液と混合し、ゲルを形成するステップ、
ｂ）ゲルに不伝熱性添加剤成分を添加し、充填ゲルを形成するステップ、
ｃ）充填ゲルを混合して、充填ジオポリマーを形成するステップ、
ｄ）硬化、乾燥及び粉砕を行って、充填ジオポリマー粒子を得るステップ、
ｅ）充填ジオポリマー粒子から陽イオンを任意選択で除去し、その後乾燥させるステップ、並びに、
ｆ）ジオポリマー複合材を得るステップ
を含んでなる。
【００４０】
第１のステップａ）では、アルミノシリケート成分、特に脱ヒドロキシル化されたカオリナイト、メタカオリン又はメタカオリナイトを、アルカリシリケート溶液、一般にケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムと混合することにより、いわゆる「ゲル」が形成される。第２のステップｂ）では、不伝熱性添加剤成分がゲルすなわち形成中のジオポリマーに組み込まれる。混合は第３のステップｃ）において継続され、ジオポリマー化は進行し、ジオポリマー鎖は不伝熱性添加剤をカプセル封入する。第３のステップｃ）での混合の間、粘性改変添加剤として水が導入されることが可能である。
【００４１】
硬化（ジオポリマー化）プロセスがほぼ終了したら、第４のステップｄ）における充填ジオポリマーブロックの乾燥により過剰な水が蒸発せしめられる。ジオポリマーのブロックは、充填ジオポリマー粒子（バラスト）を形成するために予備的に粉砕される。バラストは、好ましくは回転式の円筒状乾燥機においてより高温で乾燥せしめられ、全ての残留水が除去される。その後バラストは粉砕されて、適切な粒子径が得られる。
【００４２】
任意選択の第５のステップｅ）は、好ましくは水中に懸濁状態の充填ジオポリマー粒子への濃（塩）酸の添加による、ジオポリマーからの陽イオンの溶出、及びその後の乾燥である。陽イオンは、臭素系難燃剤の、殊にポリマー型スチレン−ブタジエン臭素化ゴムの、熱安定性に悪影響を及ぼしうる。
【００４３】
実際にステップｅ）を含む、本発明による好ましいプロセスでは、このステップは、酸性溶液を用いた陽イオンの除去、及びその後の乾燥を含んでなることが好ましい。
本発明によるプロセスが実際にステップｅ）を含み、かつステップｅ）が、酸性溶液を用いた陽イオンの除去を含んでなることに加えて、水で洗浄することをさらに含んでなることが、特に好ましい。次に、ジオポリマー複合材懸濁液の濾過及び濃縮、並びに最後に、乾燥プロセスが後続する。
【００４４】
プロセスの第６のステップｆ）では、ジオポリマー複合材が得られる。本発明によって得られるようなジオポリマー複合材の粒子形状及び粒子径は、ＳＥＭ測定によっても立証された（図１を参照）。
【００４５】
好ましくは、アルミノシリケート成分は、メタカオリン、メタカオリナイト、メタフライアッシュ（ｍｅｔａｆｌｙ  ａｓｈ）、炉スラグ、シリカヒューム、鉱山尾鉱、ポゾラン、カオリン、及び建設系残渣で構成されている群から選択される１つまたは複数を含んでなり、
より好ましくは、アルミノシリケート成分は、メタカオリン又はメタカオリナイト、メタフライアッシュ及びシリカヒュームで構成されている群から選択される１つまたは複数を含んでなり、
特に、アルミノシリケート成分は、メタカオリン若しくはメタカオリナイト、又はこれらの混合物である。
【００４６】
好ましくは、不伝熱性添加剤成分は、
ａ．カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、様々な種類の黒鉛（殊に５０〜９０％の範囲の炭素含量を有する、形態に乏しいもの及び非晶質形態）及びグラフェン、並びに
ｂ．酸化チタン、イルメナイト、ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物、硫酸バリウム及びペロブスカイト構造を有する鉱物
で構成されている群から選択された１つまたは複数の不伝熱性添加剤を含んでなり、
好ましくは、不伝熱性添加剤成分は、熱吸収体及び熱反射体の群から選択された１つまたは複数の炭素系不伝熱性添加剤を含んでなり、
特に、不伝熱性添加剤成分は、カーボンブラック、黒鉛、又はこれらの混合物である。
【００４７】
ｂ．に関するかぎり、不伝熱性添加剤成分は、酸化チタン、ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物、及びペロブスカイト構造を有する鉱物で構成されている群から選択された１つまたは複数の不伝熱性添加剤を含んでなることが、一般的でありかつ本発明のすべての態様において好ましい。
【００４８】
アルカリシリケートがケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムのうち一方又は両方を含んでなることは、本発明によるプロセスにおいてさらに好ましく、特にアルカリシリケートはケイ酸カリウムである。
【００４９】
ステップａ）のアルカリシリケート溶液と混合する前に、シランがアルミノシリケート成分に添加されることはさらに好ましい。別例として、又は追加として、シランは、任意選択のステップｅ）の後及び好ましくはステップｆ）の後に、ジオポリマー複合材に添加されることが好ましい。
【００５０】
好ましくは、シランは、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、及びこれらの混合物から選択される。
シランが、ジオポリマー複合材の重量に基づいて、０．０１〜１０重量％、より好ましくは０．０５〜５重量％の範囲内、最も好ましくは０．１〜３重量％、及びこれらの混合物から選択されることが最も好ましい。
【００５１】
好ましくは、プロセスは以下のように進行する：
ｉ）アルミノシリケート成分、例えば脱ヒドロキシル化されたカオリナイト（メタカオリン又はメタカオリナイト）を重量比範囲で１０／１〜１０／５、好ましくは１０／１〜１０／３としてケイ酸カルシウムと混合したものを、ポリシリケート、一般にケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムのアルカリ溶液中で混合する。該混合プロセスにおいて、アルミノシリケート成分の溶解及び加水分解がアルカリシリケート溶液中で起こり、その結果［Ｍｚ（ＡｌＯ２）ｘ（ＳｉＯ２）ｙＭＯＨ・Ｈ２Ｏ］ゲルの形成がもたらされる。この重合作用は次の式：
Ａｌ−Ｓｉ材料（ｓ）＋ＭＯＨ（ａｑ）＋Ｎａ２ＳｉＯ３（ｓ又はａｑ）  （１）
Ａｌ−Ｓｉ材料（ｓ）＋［Ｍｚ（ＡｌＯ２）ｘ（ＳｉＯ２）ｙ・ｎＭＯＨ・ｍＨ２Ｏ］ゲル  （２）
Ａｌ−Ｓｉ材料（ｓ）［Ｍａ（（ＡｌＯ２）ａ（ＳｉＯ２）ｂ）ｎＭＯＨ＊ｍＨ２Ｏ］ジオポリマー  （３）
によって記述することが可能である。
【００５２】
ゲルの形成は、溶解の後に生じる、ジオポリマー化反応において優位なステップである。混合は、アルミノシリケートの最大の溶解を達成するために適切な期間にわたって継続され、かつ好ましくは遊星形ミキサにおいて実施される。混合時間は装荷された成分の量に応じて調整されるべきであり、かつ好ましくは５〜３０分の範囲にある。
【００５３】
アルカリシリケート溶液のメタカオリンに対する重量比は、好ましくは最大でも１／１、より好ましくは最大でも９／１０、最も好ましくは約８／１０である。混合は、最小５分間及び最大６０分間にわたって周囲温度で実行される。このステップでは、アルカリシリケート溶液の添加の前に、特に炭素系不伝熱性添加剤へのジオポリマーの付着をさらに改善するためにシランがメタカオリンに添加されることが好ましい。
【００５４】
シランの濃度は、好ましくは０．０１〜１０重量％の範囲内、より好ましくは０．０５〜５重量％の範囲内、最も好ましくは０．１〜３重量％である。様々なシランを使用することが可能であるが、最良の付着性能は、アミノプロピルトリエトキシシラン（例えばエボニック（Ｅｖｏｎｉｋ）のＤｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）ＡＭＥＯ）、アミノプロピルトリメトキシシラン（例えばエボニックのＤｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）ＡＭＭＯ）、及びフェニルトリエトキシシラン（例えばエボニックのＤｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）９２６５）を使用する場合に達成される。
【００５５】
ｉｉ）第二段階は、好ましくはカーボンブラック、黒鉛、石油コークス、二酸化チタン、イルメナイト、ルチル、ペロブスカイト鉱物、硫酸バリウム、シャモット、ヒュームドシリカ、フライアッシュ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物で構成されている群由来の不伝熱性添加剤、又は全て若しくは最小２つの添加剤の混合物を、形成しつつあるジオポリマー溶融物に組み込むことである。混合は継続され、さらなるジオポリマー化が生じ、不伝熱性添加剤はジオポリマー鎖によってカプセル封入される。
【００５６】
不伝熱性添加剤（好ましくはカーボンブラック、黒鉛、石油コークス、二酸化チタン、イルメナイト、ルチル、ペロブスカイト鉱物、硫酸バリウム、シャモット、ヒュームドシリカ、フライアッシュ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物、又は全て若しくは最小２つの添加剤の混合物）は、ジオポリマー複合材の重量に対して、添加剤又は添加剤混合物の種類に応じて０．０１〜８０重量％、より好ましくは０．１〜５０重量％、最も好ましくは０．５〜４５重量％の濃度で添加されることが好ましい。不伝熱性添加剤の間での種々の混合物及び種々の比率が可能である。上記に提言されたもの由来の添加剤又は少なくとも２つの添加剤の混合物の添加後、チキソ性のパルプ状物（ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃ  ｐｕｌｐ）はさらに混合されて均一な稠度（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｅ）がもたらされる。その後、最終的な粘性を調節するために水が添加されてもよい。水は、１／１０〜１０／１０の好ましい比率で、又は添加剤の種類並びに同剤の嵩密度及び親水特性に応じて、添加される。
【００５７】
ｉｉｉ）チキソ性のパルプ状物の形態である充填ジオポリマーはミキサから取り出され、水分蒸発を防ぐために密閉型モールド内に入れられ、次いで該モールド内において硬化される。このプロセスの間、ジオポリマーの重合は継続する。さらに、ジオポリマー重合の時間は重要であり、よって硬化は好ましくは最小６時間及び最大４８時間の間継続され、最も好ましいのは２４時間の硬化時間である。このプロセスの後、充填ジオポリマーの即時使用可能ブロック（ｒｅａｄｙ  ｂｌｏｃｋ）は、パルプ状物の粘性を調節するためにどれだけの過剰な水が添加されたかに応じて、２０〜５０重量％又はそれ以上の水を含有する。
【００５８】
ｉｖ）重縮合（ジオポリマー化）の後、充填ジオポリマーの即時使用可能ブロックの乾燥が、いくらかの過剰な水を蒸発させるために必要である。実験室規模で該プロセスを実施する場合、標準的なキャビネット型乾燥機が使用される。生産規模では、即時使用可能ブロックは密閉ホール内のラック上に保管され、該ホールでは４０〜９０℃、最も好ましくは６０〜８０℃の範囲の温度を有する温風が床面からホールの最上部へとポンプ移送され、過剰な水が２４時間かけてゆっくり除去される。通常は、１５〜２５重量％の水が２４時間の乾燥の間に充填ジオポリマーブロックから除去されることが可能である。該プロセスは、必要性及びブロックの等級に応じて、又は破砕プロセスの前に除去されるべきである水分過剰に照らして、延長してもよい。
【００５９】
ｖ）ブロックの乾燥後、これらのブロックの予備的な粉砕が任意選択で実施されて、１ｍｍ〜５０ｍｍの粒子径を備えたバラストを形成可能である。必要に応じてより大きな粒子径も可能である。このプロセスを伴わずに、ブロックが直ちに破砕及び粉砕されて、イオン溶出及び最終的な微粉砕乾燥の前に細粉が得られてもよい。
【００６０】
ｖｉ）バラストの乾燥は任意選択で、回転式の円筒状乾燥機においてより高温で、残りの過剰な水分を除去するために実施されてもよい。この乾燥プロセスは、好ましくは１００℃超、通常は９０〜２００℃、好ましくは１００〜１７０℃の範囲の温度で行われることが好ましい。このプロセスでは、５〜２０重量％又はそれ以上の水が、ジオポリマー複合材の種類に応じて充填ジオポリマーからさらに除去されることが可能である。
【００６１】
ｖｉｉ）充填ジオポリマーブロックの乾燥又はバラストの乾燥の後、適切な大きさの粒子を得るためには粉砕が必要である。適切な粒子径は、様々な種類の粉砕機、好ましくはボールミル、ファインインパクトミル、テーブルローラーミル又はジェットミルの使用により得ることが可能であり；ミルに粒子径分級機が装備されていることが好ましい。好ましい粒子径は、１〜８μｍの範囲の平均値（Ｄ５０）、８〜１５μｍの範囲のＤ９０、１５〜２０μｍの範囲のＤ９９、２０〜３０μｍの範囲のＤ１００であるか；又は、粒子が単に予備的に粉砕されて、０．０１〜２００μｍの範囲の粒子径が得られることも可能である。
【００６２】
ｖｉｉｉ）さらなる（かつ任意選択の）段階は、好ましくは水性懸濁液中への（濃）塩酸の添加による、充填ジオポリマーからのナトリウム、カルシウム、マグネシウム又はカリウム陽イオンの溶出である。その他の酸、例えば硫酸、リン酸又は酢酸が使用されてもよい。別例として、例えばマグネシウム又はアンモニウム陽イオンがナトリウム陽イオンに取って代わることもできる。ある一定比率の充填ジオポリマー粉体（０．０１〜２００μｍの平均粒子径を有する）及び処理用水（脱塩水が選択可能であるが必須ではない）は、反応器（撹拌機、熱電対及びｐＨ計が装備されたもの）に入れられる。その後、濃塩酸が該反応器に注ぎ込まれる。中和プロセスで使用される水は充填ジオポリマー粉体と比較して１．５〜５．０質量過剰量に等しく、プロセスで使用される塩酸は充填ジオポリマーに基づいて１０〜３０重量％に等しい。
【００６３】
初期ｐＨは１１〜１３の範囲にあり、酸処理の後にはｐＨは直ちにｐＨ５未満に低下し、その後は次第にｐＨ６．５まで上昇していく。温度は酸処理後に上昇し、次いで徐々に低下していく。その後、充填ジオポリマーは濾過により水溶液から分離され、好ましくは反応器内で脱塩水（ジオポリマー複合材粉体に対して１．５〜５．０の質量過剰量）を用いて再び洗浄され、かつ再度濾過される。ジオポリマー複合材及び濾液の最終ｐＨは７〜８の範囲にある。好ましくは、加圧濾過機が濾過に使用されるべきである。より小規模では、粉体は濾過バッグを使用することにより水から濾別されることが可能である。
【００６４】
ナトリウム溶出プロセスは、陽イオンがジオポリマー複合材から拡散するのを加速するために、より高い温度（例えば４０〜９０℃）で実施されてもよい。溶出プロセスは、５〜１００℃、好ましくは２０〜９０℃、特に３０〜８０℃の範囲の温度で実施されることが可能である。温度を２０℃上昇させると、溶出プロセスは、殊にプロセスの温度が３０〜８０℃、特に４０〜７０℃の範囲にある場合に、時間を約５０％短縮させることが可能である。
【００６５】
驚くべきことに、ジオポリマー複合材１（実験の部の表１を参照）のそのような溶出処理はＴＧＡ測定（ＡＳＴＭ  Ｅ１１３１）による同材の熱安定性を増大させること、及び熱安定性は、水によるジオポリマー複合材のキャビティからの形成塩の溶出によってさらに改善可能であること（図４を参照）が見出された。分解の終了温度によって測定される安定性は、１５０℃高まった。
【００６６】
ｉｘ）ステップｅ）の終了時の乾燥は、典型的には粉体乾燥設備において実施され、又はパルプ状物が適切な構造の流動床乾燥機で乾燥せしめられることも可能である。最終的な乾燥は、好ましくはより高い温度、１００℃超で行なわれる（水分の迅速な蒸発をもたらすためには、１００〜２５０℃が好ましい）。乾燥後の粉体は加圧空気によって再凝集する可能性があり、ステップｄ）の粉砕後と同じ粒子径を有するように再分級される。破壊せしめることができなかった凝集物は粉砕プロセスに戻される。
【００６７】
粒子の形状及び大きさはさらにＳＥＭ測定によって証明された（図１を参照）。
第２の態様では、本発明は、ＩＩ）ジオポリマー及び不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材、に関する。
【００６８】
不伝熱性添加剤は、好ましくは、
ａ．カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、様々な種類の黒鉛（殊に５０〜９０％の範囲の炭素含量を有する形態に乏しいもの及び非晶質形態）及びグラフェン、並びに
ｂ．酸化チタン、硫酸バリウム、イルメナイト、ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物、及びペロブスカイト構造を有する鉱物、
で構成されている群から選択され、
好ましくは、不伝熱性添加剤は、熱吸収体及び熱反射体の群から選択された１つまたは複数の炭素系不伝熱性添加剤を含んでなり、
特に、不伝熱性添加剤成分は、カーボンブラック、黒鉛、又はこれらの混合物である。
【００６９】
好ましくは、ジオポリマー複合材は入手可能であり、かつ特に本発明の第１の態様として上述されるような本発明のジオポリマー複合材の生産のためのプロセスによって得られる。
【００７０】
ジオポリマー複合材はジオポリマーから調製されることが好ましく、かつ不伝熱性添加剤の量は、ジオポリマーの乾燥質量について計算された重量比で０．０１〜８０重量％であることが好ましい。
【００７１】
ジオポリマー複合材の合成については、次の不伝熱性添加剤：
ａ）炭素質物、例えば様々な等級のカーボンブラック、例えばファーネスブラック、ランプブラック、チャネルブラック、サーマルブラック及びアセチレンブラックなど；様々な等級の石油コークス、例えば針状、レギュラー及びスポンジコークス、か焼石油コークス；様々な等級の天然黒鉛及び人造黒鉛、
ｂ）鉱物であって合成及び天然のもの、例えば二酸化チタン、ルチル、イルメナイト、ペロブスカイト構造を有する鉱物、カオリン、マイカ、滑石、硫酸バリウム、トリカルシウムスルファート（ｔｒｉｃａｌｃｉｕｍ  ｓｕｌｆａｔｅ）、リン酸三カルシウム、シリカ並びに考えられるさらなる物質であって特許文献２乃至９、及び本願において言及されたその他の実施例によるもの、
が使用されることが好ましい。
【００７２】
ジオポリマー又はジオポリマー複合材は、発泡性ビニル芳香族ポリマーへのより良好な付着を得るために、カップリング剤との反応によって修飾されうる。この場合、ジオポリマー又はジオポリマー複合材の調製の間のどこで添加が行われるかに応じて異なるカップリング剤が使用されることができる。しかしながら、これは、使用されるジオポリマーの種類及びジオポリマー複合材内部の不伝熱性添加剤の種類に左右される。
【００７３】
第１に、ポリマーへのジオポリマー又はジオポリマー複合材の付着は、シラン又は有機金属のチタン酸塩、ジルコニウム酸塩（例えば、ケンリッチ・ペトロケミカルズ社（Ｋｅｎｒｉｃｈ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｉｎｃ．）により生産されるＫｅｎ−Ｒｅａｃｔ（登録商標））を用いたｉｎ  ｓｉｔｕ修飾（反応）によって改善せしめることが可能である。シラン又はチタン酸塩などは、ジオポリマー固体質量のパーセントあたりの重量パーセント（ｗｅｉｇｈｔ  ｐｅｒｃｅｎｔ  ｐｅｒ  ｐｅｒｃｅｎｔ  ｏｆ）として添加されることが可能である。ジオポリマー固体質量の１００重量％につき０．０１〜１０．０重量％の範囲；特に０．１〜５．０重量％、殊に０．５〜３．０重量％で添加されることが可能である。
【００７４】
第２に、ビニル芳香族ポリマーへのジオポリマー又はジオポリマー複合材の付着は、ジオポリマー又はジオポリマー複合材から（ｆｏｒｍ）調製された即時使用可能粉体（ｒｅａｄｙ  ｐｏｗｄｅｒ）の、シラン又はビニルシランを用いた表面修飾によってさらに改善せしめることが可能である。シラン又はビニルシランは、粉体の１００重量％あたりの重量パーセントとして添加されることができる。ジオポリマー固体質量の１００重量％につき０．０１〜１０．０重量％の範囲；特に０．１〜５．０重量％、殊に０．５〜３．０重量％で添加されることが可能である。
【００７５】
第３の態様では、本発明は、（ＩＩＩ）ビニルポリマーから作製されるフォームの熱伝導度（ＩＳＯ８３０１によって測定される）を低下させるための、
ａ）ジオポリマー、
ｂ）ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ、又は
ｃ）ジオポリマー複合材
の使用に関する。
【００７６】
ビニルポリマーは、非芳香族ビニルポリマー、例えばエチレン、プロピレン、又はこれらの混合物に由来するものであってもよい。別例として、かつ好ましくは、フォームはビニル芳香族ポリマーから作製される。
【００７７】
１つの実施形態では、ａ）、ジオポリマーが使用される。
第２の実施形態では、ｂ）、ジオポリマーが不伝熱性添加剤と組み合わされて使用される。この実施形態では、ジオポリマー及び不伝熱性添加剤は別々に添加されて、充填ビニルポリマーフォームをもたらすことができる。別例として、ジオポリマー（粉体）及び不伝熱性添加剤（粉体）が最初に混合され、次にジオポリマー及び不伝熱性添加剤の混合物として添加されて、充填ビニルポリマーフォームがもたらされる。
【００７８】
第３の実施形態では、ｃ）、上述のようなジオポリマー複合材、すなわち新規な材料であって不伝熱性添加剤がジオポリマー内に含まれており、かつ好ましくはジオポリマーによって実際にカプセル封入されているもの、が使用される。
【００７９】
第４の態様では、本発明は、ＩＶ）いわゆる発泡性粒子（マイクロペレット又はビーズ）の顆粒状物の形態の発泡性ビニル芳香族ポリマーの生産のためのプロセス、に関する。このプロセスには、ａ）ジオポリマー、ｂ）ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ、又はｃ）ジオポリマー複合材、の添加を伴う２つの実施形態、すなわち（１）押出しプロセス（ＸＥＰＳ）及び（２）懸濁重合プロセス（ＥＰＳ）がある。いずれの種類のプロセスにおいても、新しい種類の添加剤（上記のａ）、ｂ）、又はｃ））を組み込むことは、プロセスの条件及び製品の特性の両方に好都合に寄与する。
【００８０】
この態様の第１の実施形態では、本発明は、好ましくは２台の二軸押出機における不伝熱性添加剤及び難燃剤の二段階混合で構成されている二軸押出しによる、発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物の生産のための押出しプロセスに関する。混合は、過剰の水分及び空気から溶融物をより十分に脱気するために、２つのサイドフィーダを通して不伝熱性添加剤（ジオポリマー、又はジオポリマーと不伝熱性添加剤若しくは不伝熱性添加剤の混合物との組み合わせ、又はジオポリマー複合材）が添加される二軸の副押出機において行われる。このように、充填材マスターバッチは「その場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）」作出され、次いで充填済み溶融物は３２Ｄの二軸の主押出機へと（好ましくは直接、すなわち溶融物として）移送される。
【００８１】
主押出機は、汎用ポリスチレン（二軸の副押出機に投入されたものと同じ）、ポリマー型臭素系難燃剤、難燃剤共力剤（一種の開始剤又は過酸化物）及び成核剤（一種のポリエチレンワックス、又はフィッシャー・トロプシュの生産プロセスで得られた８０％の結晶度を備えたもの）で充填される。その後、溶融物は発泡剤（噴射剤、典型的にはペンタン、又は適切な混合物）を含浸せしめられる。その後、全ての添加剤を含有する溶融物は単軸押出機において冷却される。溶融物はその後、加圧水中造粒プロセスにおいて下流加工処理がなされて、ビニル芳香族ポリマー顆粒状物が得られる。顆粒状物は最終的に、亜鉛（又はマグネシウム）ステアリン酸塩、モノステアリン酸グリセリン及びトリステアリン酸グリセリンの混合物でコーティングされる。
【００８２】
態様（ＩＶ）の第１の実施形態によれば、発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物は、好ましくは以下のステップを含んでなる押出しプロセスで調製される：
ｉ）ビニル芳香族ポリマー、又はＩＳＯ１１３３に従った測定で４〜２０ｇ／１０分の範囲内で様々である異なるＭＦＩ指標を有する異なる種類のビニル芳香族ポリマーの混合物を、成核剤並びに粉体又は顆粒の形態の難燃剤系であって、少なくとも難燃剤及び共力剤並びに任意選択で熱酸化安定化剤及び熱安定剤としての臭素酸掃去剤（エポキシ樹脂及び臭素化エポキシ樹脂を含む）、加えてハイドロタルカイト及びハイドロマグネサイト／ハンタイトのうち少なくともいずれか一方のような鉱物を含んでなるものと一緒に、共回転二軸の主押出機の中に供給するステップ。
【００８３】
ビニル芳香族ポリマー、好ましくは汎用ポリスチレンであって約６０ｋｇ／モルの数平均分子量（Ｍｎ）及び約３．４のＭｗ／Ｍｎ比を備え、並びにＭｚ／Ｍｗ比が約２であるものが、二軸共回転の副押出機のメインホッパに添加される。ビニル芳香族ポリマーは顆粒の形態であり、かつ好ましくは難燃剤の粉体又はペレット、共力剤、並びに任意選択の熱酸化安定化剤並びに難燃剤のための熱安定剤としての臭素酸掃去剤及び臭素化エポキシ樹脂のうち少なくともいずれか一方の予混合物として添加され；さらに成核剤も該混合物中に存在することが好ましい。
【００８４】
本発明において好ましい典型的な難燃剤系は、少なくとも５０重量％の臭素を含有する化合物を基にしている。様々な種類の化合物、例えば脂肪族化合物、脂環式化合物、芳香族化合物、オリゴマー化合物又はポリマー系化合物を使用することができる。最も好ましい難燃剤は、臭素化環状炭化水素（例えばヘキサブロモシクロドデカン）である。ポリマー系の別例は臭素化スチレン−ブタジエンゴムである。臭素系難燃剤の量の低減は、臭素化炭化水素（例えばペンタブロモモノクロロシクロヘキサン）又は塩素化炭化水素（例えば炭素原子１０〜３０個の鎖長を備えた塩素化ｎ−パラフィン）を添加することにより達成可能である。
【００８５】
難燃剤共力剤として使用可能な典型的な化合物は：ジアゾ化合物、過酸化物又はその他のラジカル開始剤（例えばジクミルペルオキシド、クメンヒドロキシド又は３，４−ジメチル−３，４−ジフェニルブタン）である。通常の共力剤は、プロセス温度より高いが難燃剤の分解温度より低い温度でラジカルを生じる化合物である。
【００８６】
好ましくは、難燃剤系が存在し、該難燃剤系は通常は２種類の化合物の組み合わせ、すなわち、ｘ）少なくとも５０重量％の臭素を含有している臭素化された脂肪族化合物、脂環式化合物、芳香族化合物又はポリマー系化合物、及び第２の化合物（いわゆる共力剤化合物、ｙ）であってビクミル（すなわち２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン）又は２−ヒドロ−ペルオキシ−２−メチルプロパン、又はジクミルペルオキシド、クメンヒドロキシド、又は３，４−ジメチル−３，４−ジフェニルブタンの組み合わせである。
【００８７】
難燃剤系の総含有量、すなわちｘ）＋ｙ）は、典型的にはビニル芳香族ポリマーの総重量に関して０．１〜５．０重量％の範囲内、好ましくは０．２〜３重量％である。臭素化合物ｘ）と共力剤化合物ｙ）との重量対重量比は、好ましくは１：１〜１５：１の範囲内、通常は３：１〜１０：１の範囲内、特に２：１〜７：１である。
【００８８】
熱酸化安定化剤は任意選択であり、ポリマーの重量あたり０．０１〜１．０重量％の範囲の濃度で添加される。エポキシ樹脂又は臭素化エポキシ樹脂、殊に式Ｃ２１Ｈ２０Ｂｒ４Ｏ４であり４８％の臭素を含有するアイシーエル社（ＩＣＬ  ｃｏｍｐａｎｙ）からの製品Ｆ−２２００ＨＭは、必要とされる熱安定化の効果に応じて、ポリマーの重量あたり０．０１〜５重量％の濃度で添加することができる。
【００８９】
成核剤は、ポリマーの重量あたり０．０１〜１．０重量％、好ましくは０．１〜０．５重量％の範囲の量で添加される。成核剤として、ポリエチレンオリゴマー又はそのプロピレンオキシド（鎖中の含量は１０〜５０％）とのコポリマーであって１〜２の範囲の比較的低い多分散性（Ｍｗ／Ｍｎ）及び高い結晶度（６０％を上回る）を備えたものが使用され；より好ましくは、約８０％の結晶度を備えたフィッシャー・トロプシュ合成によるポリエチレンオリゴマーが使用されてもよい。
【００９０】
３２Ｄ／４０ｍｍ押出機のための加工温度設定は、１００〜２５０℃、好ましくは１５０〜２３０℃、より好ましくは１７０〜２００℃である。適切な加工圧は、３〜１０ＭＰａ（３０〜１００バール）の範囲内、より好ましくは５〜９ＭＰａ（５０〜９０バール）の範囲内にある。
【００９１】
難燃剤の分散は、分散助剤、特にスチレン及び無水マレイン酸のコポリマー（コポリマー中の無水マレイン酸含量は５〜５０％の範囲内、好ましくは１０〜３０％、より好ましくは１０〜２０％）、又はＢＹＫ分散剤（同じ濃度範囲）を組み込むことによってさらに改善せしめることが可能である。
【００９２】
ｉｉ）ビニル芳香族ポリマーを、粉体の形態のジオポリマー又はジオポリマー複合材と一緒にサイドアーム付き共回転二軸押出機の中に供給するステップ。ポリマーは、ビニル芳香族ホモポリマー又は好ましくはｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン若しくはα−メチルスチレンとのコポリマーであって、ＩＳＯ１１３３に従った測定で４〜３０ｇ／１０分の範囲のメルトインデックスを有するものであってもよい。純粋なジオポリマーが、好ましくは純粋なカーボンブラックとの粉体混合物として使用されることも可能である。好ましくは、カーボンブラックの濃度は０．０１〜最大１２重量％であり、ジオポリマー濃度は、発泡剤を除いたポリマーの総重量を基にして０．０１〜５０重量％、好ましくは０．１〜３０重量％、より好ましくは０．５〜２５重量％の範囲で変更することができる。提言された不伝熱性添加剤（例えば、カーボンブラック、黒鉛、硫酸バリウム、石油コークス、二酸化チタン、イルメナイト、ルチル、ペロブスカイト鉱物、シャモット、ヒュームドシリカ、フライアッシュ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物又は言及されたその他のもの）のうちの１つを基にしたジオポリマー複合材は、１つ又は２つのサイドフィーダを使用して単独で添加される。
【００９３】
ジオポリマー複合材は、典型的にはポリマーの総重量（発泡剤を除く）あたり０．０１〜５０重量％、特に０．１〜３０重量％、殊に０．５〜２５重量％の範囲の濃度で添加される。
【００９４】
ｉ）ジオポリマー粉体、又はｉｉ）不伝熱性添加剤が添加されたジオポリマー粉体、又はｉｉｉ）ジオポリマー複合材（提示された不伝熱性添加剤（例えばカーボンブラック、黒鉛、石油コークス、二酸化チタン、硫酸バリウム、イルメナイト、ルチル、ペロブスカイト鉱物、シャモット、フライアッシュ、若しくはハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物）のうちの１つを含んでいる）のｉｎ  ｓｉｔｕ配合のためには、高い剪断力及びポリマーによる添加剤粒子の良好な濡れを提供するのに適切なスクリュー設計を備えた、Ｄ５４／２５ｍｍ二軸押出機が一般に使用される。最終的な材料における添加剤の良好な分散を達成するために、典型的には０．５〜８ＭＰａ（５〜８０バール）、好ましくは０．７〜５ＭＰａ（７〜５０バール）、及びより好ましくは１〜４ＭＰａ（１０〜４０バール）の溶融圧力が好ましい。この目的のためには、ポリマー中の充填材のより均質な分散を得るために例えば５５Ｄ以上もの長型の共回転二軸設計を使用することが好ましい。好ましくは、かつ分散を改善するためには、メルトバック要素（ｍｅｌｔ  ｂａｃｋ  ｅｌｅｍｅｎｔ）によって隔てられた２以上、好ましくは４つの混練要素が、ポリマーによって不伝熱性添加剤粒子をより良好にコーティングするために、粉体の供給セクションの後に使用されるべきである。二軸の副押出機から移送される溶融物中の、ジオポリマー、又はその不伝熱性添加剤との混合物、又はジオポリマー複合材の濃度は、二軸の副押出機に投入されたポリマーの質量あたりの計算で１０〜５５重量％の範囲にあることができる。
【００９５】
マスターバッチ溶融物はその後、３２Ｄ／４０ｍｍの共回転二軸の主押出機へとポンプ移送され、最終的には副押出機及び二軸の主押出機両方からの溶融物が３２Ｄ押出機の３／４の長さの押出機において直ちに混合される。規模、生産能力、及び種々のスクリュー径に応じて種々の×Ｄ長が可能である。
【００９６】
サイドアーム付き二軸押出機で設定される加工温度は、好ましくは１００〜２５０℃、より好ましくは１５０〜２３０℃、最も好ましくは１６０〜２１０℃の範囲内にある。配合プロセスでは、熱量が剪断によって生じ、必要とされる加工区の溶融温度を約１０℃〜７０℃上昇させることができる。サイドアーム付き二軸押出機における好ましい加工圧は、好ましくは０．１〜１０ＭＰａ（１〜１００バール）、より好ましくは０．５〜７ＭＰａ（５〜７０バール）、特に１〜５ＭＰａ（１０〜５０バール）の範囲にある。適切な剪断力を生み出すために、サイドアーム付き二軸押出機の速度は適切なレベルに、好ましくは１００〜２０００ｒｐｍ、より好ましくは５００〜１５００ｒｐｍ、特に６００〜１２００ｒｐｍに設定されるべきである。
【００９７】
最も好ましい速度及び同じく最も好ましい混練要素の構成を用いると、適切な剪断速度が、好ましくは１／５  ｓ−１〜１／１００  ｓ−１、より好ましくは１／１０〜１／８０  ｓ−１、特に１／２０〜１／６０  ｓ−１の範囲で生み出される。
【００９８】
ビニル芳香族ポリマーの溶融物中における不伝熱性添加剤の分散は、特定のシラン、特にトリエトキシ（フェニル）シランの添加によってさらに改善可能であることが観察された。
【００９９】
ｉｉｉ）その後、発泡剤（噴射剤、典型的にはｎ−ペンタンとイソペンタンとの混合物）が、３２Ｄ／４０ｍｍの共回転二軸の主押出機の中で両溶融物が混合された直後に添加される。発泡剤は、１〜６個の炭素を含有する脂肪族又は環式炭化水素、及びこれらの誘導体から選択されることが好ましい。発泡剤はプロセス温度より低い沸点を特徴とする。典型的には、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、ｉ−ペンタン又はこれらの混合物が使用される。
【０１００】
さらに、ハロゲン化、好ましくは塩素化された、１〜３個の炭素を含有する脂肪族炭化水素又はアルコールが、一般に使用される。１種又は複数種の発泡剤は重合が終わってから添加することも可能である。
【０１０１】
発泡剤（噴射剤）の濃度は、ポリマーの種類及び添加剤の濃度に依存する。典型的な値は、組成物（この実例では噴射剤を含む）の全質量に基づいて２．０重量％〜９．０重量％である。
【０１０２】
一般に、ペンタン及びイソペンタンの、重量比が８５／１５、８０／２０、７５／２５、又は７０／３０％である混合物が使用される。
代替の噴射剤は、例えばｎ−プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ネオペンタン、シクロペンタン、ｎ−ヘキサン、若しくはシクロヘキサン、又はジクロロジフルオロメタン若しくはトリフルオロクロロメタンのようなハロゲン化炭化水素である。
【０１０３】
ｉｖ）溶融物は動的な冷却プロセスにおいて約５〜３０℃まで冷却され、かつ、上記に言及された全ての添加剤、特にビニル芳香族ポリマー、難燃剤、共力剤及び任意選択の熱酸化安定化剤、臭素化エポキシ樹脂、臭素酸掃去剤、並びにａ．ジオポリマー（単独）、又はｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ（個別の添加）、若しくはジオポリマーと不伝熱性添加剤との混合物、又はｃ．ジオポリマー及び不伝熱性添加剤（典型的には、カーボンブラック、黒鉛、石油コークス、二酸化チタン、イルメナイト、ルチル、硫酸バリウム、ペロブスカイト鉱物、シャモット、ヒュームドシリカ、フライアッシュ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物の群に由来するもの）を基にしたジオポリマー複合材、を含有している溶融物は、次いで単軸冷却押出機に移送される。この段階の間、ペンタンのさらなる溶解が、押出機の後に接続しているスタティックミキサの中で高められ続ける。冷却押出機において設定される温度範囲は、好ましくは１４０〜１９０℃、好ましくは１６０〜１８５℃、より好ましくは１６５〜１８０℃である。スタティックミキサ内の温度は、適宜冷却押出機内の溶融物温度に維持される。
【０１０４】
次いで組成物は、溶融物ロータリーポンプによって典型的には３１５μｍの大きさのスクリーンを通して押し出され、次に密閉型の切換弁を通り抜けて好ましくは直径０．７ｍｍの孔を備えたダイプレートに達する。０．６ｍｍなどのより小さなサイズも設置可能である。冷却押出機（３０Ｄ長）における好ましい圧力は、５〜１０ＭＰａ（５０〜１００バール）、好ましくは６〜９ＭＰａ（６０〜９０バール）の範囲にある。
【０１０５】
ｖ）さらに溶融物は、好ましくは０．８〜１．６ｍｍの範囲内の粒度分布を備えた、ダイプレートを通して押出し加工された丸みを帯びた顆粒状物（微小粒子）を得るために、加圧水中造粒プロセスにおいて下流加工処理がなされる。このステップでは、充填ポリマーは、ポリマー顆粒状物を急速に冷却して顆粒状物が発泡するのを回避するために水圧下で、ダイプレートの表面の回転ナイフによって切削される。他の大きさ、例えば０．５〜１．３又は０．３〜０．８ｍｍなども可能である。水分は遠心分離機において粒子から取り除かれる。粒子はその後、最終材料中のいかなる凝集物も回避するために、かつ１００％の適正な画分（最も好ましいものは０．８〜１．６ｍｍ）を保証する（ｇｕａｒａｎｔｙ）ために予備スクリーン処理され、生成物は次いでコーティングプロセスへと送られる。
【０１０６】
回転ナイフの速度は、典型的には２０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍ、好ましくは２５００〜３５００ｒｐｍ、より好ましくは２８００〜３３００ｒｐｍである。
水圧は、好ましくは０．７〜１．３ＭＰａ（７〜１３バール）、好ましくは０．８〜１．１ＭＰａ（８〜１１バール）、より好ましくは０．９〜１ＭＰａ（９〜１０バール）の範囲にある。
【０１０７】
粒子の全水分を多くとも１００ｐｐｍとするための遠心分離機の速度は、１５００〜３０００ｒｐｍ、好ましくは２０００〜２８００ｒｐｍの範囲にあるべきである。
加工水の温度は、４０〜８０℃、好ましくは５０〜７０℃、より好ましくは６０〜７０℃の範囲内にある。ダイプレートの温度は、１５０〜２７０℃、好ましくは２００〜２４０℃、より好ましくは２０５〜２３５℃の範囲内にある。
【０１０８】
ｖｉ）最終的には、材料はマグネシウム（又は亜鉛）ステアリン酸塩、モノステアリン酸グリセリン及びトリステアリン酸グリセリンの混合物でコーティングされる。細粉は、発泡性ビニル芳香族ポリマー粒子と一緒に重量測定式システムによってスペードミキサ（ｓｐａｄｅ  ｍｉｘｅｒ）に投入される。その後、粒子は数分間にわたってコーティングされ、該材料はミキサから抜き出され、ペンタンバリアバッグが詰め込まれた（ｆｉｌｌｅｄ  ｗｉｔｈ  ａ  ｐｅｎｔａｎｅ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｂａｇ）オクタビンへと送られる。
【０１０９】
一般に、コーティング材の総量は、生成される画分中の粒子に応じて、ポリマー顆粒状物の重量（すべての添加剤を含み、かつ噴射剤を含む）に基づいて０．２〜０．６重量％、好ましくは０．３〜０．５重量％であってもよい。一般に、９９．９％が必要とされる画分、例えば０．８〜１．６ｍｍの画分である。
【０１１０】
別例の二軸押出しプロセスでは、添加剤、すなわち（ｉ）ジオポリマー、又は（ｉｉ）ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ、又は（ｉｉ）ジオポリマー複合材は、濃縮マスターバッチの形態で主押出機に添加されてもよい。該マスターバッチは、長さ５４Ｄの同一の共回転二軸の副押出機において、ただし別々に調製されて、次に難燃剤と一緒に長さ３２Ｄの主押出機に組み込まれる。この代替例では、プロセスはｉｎ  ｓｉｔｕ配合の準備をなすための二軸の副押出機を必要としない。
【０１１１】
本発明の第４の態様の第２の実施形態では、発泡性ビニル芳香族ポリマーは懸濁重合プロセスで調製される。
好ましい懸濁プロセスの第１のステップにおいて、ラジカルで開始される共重合が、好ましくはａ．ジオポリマー、又はｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ、又はｃ．ジオポリマー複合材、の粉体であって各々が好ましくはカップリング剤、特にビニルシランによって表面が疎水化されているもの、の存在下で行われる。次のステップでは、第１のステップで得られるようなプレポリマーとビニル芳香族ポリマーとの混合が、好ましくは共回転二軸押出機において行われる。水中造粒により顆粒状物の形態のマスターバッチが得られる。その後、このマスターバッチは好ましくは、難燃剤及び成核剤と一緒にスチレンに溶解される。次に水が、続いて過酸化物及び界面活性剤が添加される。重合は７５〜１３０℃の範囲の温度で継続される。次に、結果として生じたポリマーはポリマー粒子（顆粒状物）から水を取り除くために遠心分離処理され、粒子は乾燥せしめられ、最終的にはマグネシウム（又は亜鉛）ステアリン酸塩と、グリセリンのモノステアリン酸塩及び／又はジステアリン酸塩及び／又はトリステアリン酸塩とのうち少なくともいずれかの混合物でコーティングされる。
【０１１２】
該プロセスは好ましくは、以下により詳細に説明されるような、下記のステップを含んでなる：
ｉ）第１のステップでは、ａ．ジオポリマー、又はｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤（好ましくは、カーボンブラック、石油コークス、黒鉛、二酸化チタン、硫酸バリウム、イルメナイト、ルチル、ペロブスカイト鉱物、シャモット、ヒュームドシリカ、フライアッシュ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物の群に由来する）との組み合わせ、又はｃ．ジオポリマー複合材であって、いずれも好ましくはカップリング剤によって（特に、ビニルシラン、例えばビニルトリエトキシシラン若しくはメタクリルオキシプロピルトリメトキシシランによって）表面が疎水化されたものが、次の共重合パラメータすなわち：０．０１〜１の範囲のパラメータ「Ｑ」及び−０．１〜−０．９の範囲のパラメータ「ｅ」を伴って、ビニル芳香族モノマーとともにラジカル共重合せしめられる。
【０１１３】
ビニル芳香族モノマーは特にスチレンである。適切なコモノマーは、パラメチルスチレン及びその二量体のようなスチレン誘導体、ビニルトルエン、ｔｅｒｔ−ブチルスチレン又はジビニルベンゼンであってもよい。
【０１１４】
該プロセスは、０．０１〜０．２ＭＰａ（０．１〜２バール）の範囲の低い窒素圧の下で密閉反応器内にて行われることが好ましい。重合（共重合）は溶融状態で行われ、４０〜９０％、殊に５０〜８０％の、ビニルモノマー及びコモノマーのうち少なくともいずれか一方の重合率となる。溶融物は濃縮されて、１０〜５０重量％の、ａ．ジオポリマー又はｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤（好ましくはカーボンブラック）との比率１／９９〜９９／１、特に１０／９０〜９０／１０、殊に２０／８０〜８０／２０での組み合わせ、又はｃ．ジオポリマー複合材、を含有することができる。
【０１１５】
プレポリマーは好ましくは０．５０〜５０ｋｇ／モルの数平均分子量を有する。
プロセス温度は、好ましくは５０〜１３０℃、より好ましくは７０〜１２０℃、最も好ましくは８０〜１００℃の範囲にある。混合速度は最適でなければならず、最良の撹拌機は粘性の高い液体を扱うことができるものである。コモノマー重合率は、モノマー重合の適切な時間を調整するために、屈折率計で約５分又は１０分ごとに測定される。
【０１１６】
ａ．ジオポリマー、又はｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤（好ましくは、カーボンブラック、石油コークス、黒鉛、二酸化チタン、硫酸バリウム、イルメナイト、ルチル、ペロブスカイト鉱物、シャモット、ヒュームドシリカ、フライアッシュ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物の群に由来するもの）との組み合わせ、又はｃ．ジオポリマー複合材の濃度は、好ましくは、プレポリマーの総重量に基づいて、１０〜５０重量％の範囲内、より好ましくは１５〜４０重量％の範囲内にある。
【０１１７】
ｉｉ）次のステップでは、添加剤（ａ．、ｂ．、及びｃ．のうち少なくともいずれか）を含有するプレポリマーは、溶融状態で、好ましくは粉体の形態にて（最初に反応器から取り出され、冷却され、破砕され、かつ粉砕される）押出機へと移送される。プレポリマーは押出機に投入され、長さ５４又は５５Ｄの共回転二軸押出機においてビニル芳香族ポリマーと混合せしめられる。
【０１１８】
このプロセスでは、ビニル芳香族ポリマーは顆粒状物の形態で押出機に供給されるが、連続塊状重合プラントから溶融状態でポンプ移送されることも可能である。溶融物はその後、押出機の第１ゾーンに投入される。高分子量ビニル芳香族ポリマーの顆粒は第１ゾーンの前に位置するメインホッパに供給される。
【０１１９】
粉体形態のプレポリマーは、共回転二軸サイドフィーダによって、第２又は第３ゾーンに取り付けられた押出機へと供給されることが好ましい。溶融状態のプレポリマーは第３又は第４ゾーンに供給される。共回転二軸押出機は典型的には１２個のゾーン及び５４Ｄの長さを有する。プレポリマーに添加される不伝熱性添加剤の濃度は、高分子量ビニル芳香族ポリマーの添加量に応じて希釈される。好ましくは、５〜３５重量％の範囲の濃度に希釈されることが可能である。本発明によれば、押出し加工される溶融物中の不伝熱性添加剤の濃度を、必要とされる不伝熱性添加剤の適正な一部を粉体形態で押出機に組み入れることにより、増大させることが可能である。該粉体は、高分子量ビニル芳香族ポリマーの顆粒と予備的に混合することにより、メインホッパに投入されることが可能である。不伝熱性添加剤の粉体は二軸サイドフィーダによって投入されることも可能である。その後、その濃度は、マスターバッチの全質量あたりの計算で６０重量％に、好ましくは５０重量％に、より好ましくは４０重量％に増大されることが可能である。
【０１２０】
押出機では、残存するモノマー及びコモノマーのうち少なくともいずれかの、部分的に共重合した不伝熱性添加剤へのグラフトを伴って、さらなる重合が生じる。その後、不伝熱性添加剤は、より高い温度で成長しているポリマー鎖によって十分に濡れ性が高められ、かつ剪断力により、非常に良好な不伝熱性添加剤の分散が提供される。上述の副次的な押出し加工で使用されるのと同一又は類似のパラメータが、懸濁プロセスによってビニル芳香族ポリマー中に十分反応し分散した不伝熱性添加剤を得るために、使用可能である。
【０１２１】
その後顆粒状物は、正常水圧及び約４０〜７０℃の水温での水中造粒によって調製される。
ｉｉｉ）次のステップは、分散したａ．ジオポリマー、又はｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤（好ましくは、カーボンブラック、石油コークス、黒鉛、二酸化チタン、硫酸バリウム、イルメナイト、ルチル、ペロブスカイト鉱物、シャモット、ヒュームドシリカ、フライアッシュ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物の群に由来するもの）との組み合わせ、又はｃ．ジオポリマー複合材、又はａ．〜ｃ．のうち任意のものの混合物を含有する、調製されたマスターバッチを、スチレンモノマー及びそのコモノマー誘導体のうち少なくともいずれかの中に、難燃剤、成核剤及び１つの過酸化物、殊に過酸化ジクミルと一緒に溶解することによる、有機相調製であることが好ましい。溶解は、１０〜６０分にわたって、好ましくは３０分にわたって、２０℃で開始して最大７０℃までの温度で行われ、次に溶解は、温度を、好ましくは７８〜８５℃、殊に７９〜８３℃である重合温度まで上昇させながら、継続される。該ステップは、典型的には４翼のタービン型撹拌機を備えた２０Ｌ反応器において行なわれる。以降のステップはすべて、同じ反応容器において継続された。
【０１２２】
ｉｖ）次のステップは、脱イオン水、過酸化物及び界面活性剤の添加、並びに低温、殊に７９〜８３℃での第１の重合ステップの実行である。水対有機相の好ましい比率は１：１である。過酸化物は、典型的にはｔ−ブチル２−エチルペルオキシヘキサノアート（ペルガン（Ｐｅｒｇａｎ）のＰｅｒｏｘａｎ  ＰＯ）及びｔ−ブチルペルオキシ−（２−エチルヘキシル）−カルボナート（ユナイテッド・イニシエーターズ（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｉｎｉｔｉａｔｏｒｓ）のＴＢＰＥＨＣ）である。過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）がＰｅｒｏｘａｎ  ＰＯの代わりに使用されることも可能である。過酸化物は、水の投入が終了した後に直ちに添加される。重合は６０〜１８０分、好ましくは１２０分にわたって継続され、次に温度が、最短１５分及び最長６０分にわたって、８８〜９２℃、好ましくは約９０℃に上昇せしめられる。約９０℃において、重合は、達せられた重合温度から測定される、通常は約１２０分の、懸濁の粒子均一点（ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｉｄｅｎｔｉｔｙ  ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）の瞬間まで継続される。
【０１２３】
有機相を低温重合プロファイル８２〜９０℃において安定させるために、次の界面活性剤系が使用されうる：
−過硫酸カリウム−有機相の総重量あたり０．００００１〜１．０％、好ましくは０．００００５〜０．５％の範囲で添加される。これは懸濁物の安定性を増大させる。
【０１２４】
−Ｐｏｖａｌ（登録商標）２０５（８６．５〜８９モル％の加水分解度及び４．６〜５．４ｍＰａ・ｓの粘性を備えたポリビニルアルコール）−有機相の総重量あたり０．０１〜１．０％の範囲で添加される。Ｐｏｖａｌ（登録商標）２０５は粒子の形状に寄与する。
【０１２５】
−Ｐｏｖａｌ（登録商標）２１７（８７〜８９モル％の加水分解度及び２０．５〜２４．５ｍＰａ・ｓの粘性を備えたポリビニルアルコール）−有機相の総重量あたり０．０１〜１．０％の範囲の量で添加される。
【０１２６】
−Ｐｏｖａｌ（登録商標）２２４（８７〜８９モル％の加水分解度及び４０〜４８ｍＰａ・ｓの粘性を備えたポリビニルアルコール）がＰｏｖａｌ（登録商標）２１７の代わりに使用されることも可能である。Ｐｏｖａｌ（登録商標）２１７及び２２４は懸濁安定剤として働く。
【０１２７】
−Ａｒｂｏｃｅｌ（登録商標）ＣＥ２９１０ＨＥ５０ＬＶ−ヒドロキシプロピルメチルセルロース、有機相の総重量あたり０．０１〜１．０％の範囲の量で添加される。懸濁安定性を調節し、保護コロイドとして働く。
【０１２８】
−ＤＣｌｏｕｄ４５（４７．３モル％の加水分解度を備えたポリビニルアルコール）−有機相の総重量あたり０．０１〜１．０％の範囲の量で添加される。粒子形状を調節する。
【０１２９】
別例として、ピッカリング安定化機構が利用されてもよい：
−リン酸三カルシウム−例えば有機相の総重量あたり０．４％（懸濁化剤として使用）、典型的な含量範囲は０．０１〜１．０％。
【０１３０】
−過硫酸カリウム−例えば有機相の総重量あたり０．０００１％（懸濁安定剤として使用）、典型的な含量範囲は０．００００１〜０．１％。
加えて、塩、例えば水相あたり０．０１〜３重量％、好ましくは０．０５〜１．５重量％、最も好ましくは０．１〜１重量％の範囲の量の酢酸ナトリウム、又は水相あたり０．０１〜３重量％、好ましくは０．１〜２重量％、最も好ましくは０．５〜１．５重量％の範囲の量の塩化ナトリウムが、ポリマー中の内部水含有量を低減するために添加されることも可能である。内部水の低減は発泡プロセスの際の構造形成にとって重要である。水がより少ないほど、より均一な構造の形成をもたらす。
【０１３１】
ｖ）さらに、発泡剤は３０〜１２０分間にわたって、好ましくは約６０分間にわたって添加される。イソペンタン２０％及びｎ−ペンタン８０％の混合物が使用された。
ｖｉ）その後、重合は、１０５〜１３０℃の高温で、好ましくは最大１２５℃までの温度で、より好ましくは約１２０℃で、プロセス温度に応じて最短６０分かつ最大２４０分にわたって継続される。重合が開始される前に、界面活性剤の一部が添加され、好ましくはＰｏｖａｌ（登録商標）２１７又はＰｏｖａｌ（登録商標）２２４が、０．０１〜０．２重量％、好ましくは０．５〜０．１重量％の濃度で使用されることが可能である。別例として、０．０１〜０．１重量％の濃度のナフタレン−２−スルホン酸ナトリウム塩（Ｓｐｏｌｏｓｔａｎ（商標）４Ｐ）が、リン酸三カルシウムと共に使用されることも可能である。任意選択で、過硫酸カリウムの代わりに、ｐ−スチレンスルホン酸のナトリウム塩が同様の濃度で使用されることができる。その他の無機ナトリウム塩−特許文献９に記載されているような（ピッカリング乳化剤として知られている）陰イオン表面活性剤として使用されるものが、代替で添加されることもできる。
【０１３２】
ｖｉｉｉ）重合が終了した後、スラリーは３５℃に冷却され、添加剤、特にａ．ジオポリマー、又はｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤（好ましくは、カーボンブラック、石油コークス、黒鉛、二酸化チタン、イルメナイト、硫酸バリウム、ルチル、ペロブスカイト鉱物、シャモット、ヒュームドシリカ、フライアッシュ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物の群に由来するもの）との組み合わせ、又はｃ．ジオポリマー複合材、又はすべての混合物、を含有する丸みを帯びた発泡性ビニル芳香族粒子は、スラリーから遠心分離処理され、水分が除去される。該ポリマー粒子は、顆粒状物の乾燥及び移送の間のいかなる帯電も回避するために、遠心分離プロセスの間に、非イオン性表面活性剤を使用して洗浄されることができる。
【０１３３】
ｉｘ）遠心分離プロセスの後、顆粒状物は移動流動床上で温風（温度３５〜５０℃）を用いて乾燥せしめられる。標準的な流動床乾燥装置が使用されうる。最終的な含水量は、固形及び存在する場合は液状の添加剤を含めるが噴射剤を除外したポリマーの重量に基づいて、好ましくは０．１〜１％、より好ましくは０．２〜０．５％、最も好ましくは約０．３％である。
【０１３４】
ｘ）最後に、該材料は、マグネシウム（又は亜鉛）ステアリン酸塩、モノステアリン酸グリセリン及びトリステアリン酸グリセリンの混合物でコーティングされる。細粉は発泡性ビニル芳香族ポリマー粒子と一緒に重量測定式システムによってスペードミキサに投入される。その後、粒子は数分間にわたってコーティング処理され、該材料はミキサから抜き出されてペンタンバリアバッグが詰め込まれたオクタビンへと送られる。コーティングの総量は、粒子径の画分に応じてポリマーの重量に基づき０．２〜０．６重量％、好ましくは０．３〜０．５重量％であってもよい。
【０１３５】
第５の態様では、本発明は、ビニル芳香族ポリマー、１つまたは複数の噴射剤、及び
ａ．ジオポリマー；
ｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ；又は
ｃ．ジオポリマー複合材
を含んでなる発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物に関する。
【０１３６】
好ましくは、該顆粒状物は本発明の第４の態様のプロセスによって入手可能である。
さらに好ましいのは、発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物、及び該顆粒状物で作製された発泡フォーム製品であって、スチレンモノマーから調製された任意選択で１つまたは複数のビニルコモノマーが組み込まれたビニル芳香族ポリマーと、
ａ）０．０１〜５０重量％（固体及び存在する場合には液状の添加剤を含めるが噴射剤を除いたポリマー重量による）の、粉体形態のジオポリマーであって、ＩＳＯ１３３２０−１に従ってマルバーン（Ｍａｌｖｅｒｎ）のマスターサイザー（Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ）装置を使用した測定で０．０１μｍ〜２００μｍの平均粒子径、及びＩＳＯ９２７７：２０１０に従ってマイクロメリティックス（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ）のＧｅｍｉｎｉ（登録商標）２３６０表面積測定装置を使用した測定で０．０１〜１００００ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面（ＢＥＴ  ｓｕｒｆａｃｅ）を備えたもの、
ｂ）０．０１〜５０重量％（固体及び存在する場合には液状の添加剤を含めるが噴射剤を除いたポリマー重量による）の、ジオポリマーとカーボンブラック若しくは少なくとも２種類のカーボンブラックの混合物との組み合わせ。ジオポリマーとカーボンブラック若しくは少なくとも２つのカーボンブラックの混合物との比率は、典型的には１／１００〜１００／１の範囲内にある。第１のカーボンブラックと第２、第３若しくは第４のカーボンブラックとの重量比は、典型的には１／１００〜１００／１の範囲内にあり；同じ比率の、第２と第３、若しくは第３と第４とのカーボンブラックの混合物が可能である。最高１０種の異なるカーボンブラックが、１／１００〜１００／１の範囲内にあるそれぞれの比率で使用されることも考えられる、
並びに、
ｃ）０．０１〜５０重量％（固体及び存在する場合には液状の添加剤を含めるが噴射剤を除いたポリマー重量による）の、粉体形態のジオポリマー複合材であって、ＩＳＯ１３３２０−１に従ってマルバーンのマスターサイザー装置を使用した測定で０．０１μｍ〜２００μｍの平均粒子径、及びＩＳＯ９２７７：２０１０に従ってマイクロメリティックスのＧｅｍｉｎｉ（登録商標）２３６０表面積測定装置を使用した測定で０．０１〜１０，０００ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面を備えたもの、
のうち少なくともいずれかと、を含んでなるものである。
【０１３７】
発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物は、発泡せしめられてフォームを形成することが可能であり、該フォームはフォーム中のジオポリマー又はジオポリマー複合材の濃度とは独立に均一な構造を備えている。均一な構造は、光学顕微鏡での測定によって準備された写真の統計的解析により測定されるような、セルサイズ分布を特徴とする。発泡ビーズの横断面から、セルサイズ分布が決定される。特有の構造はジオポリマー又はジオポリマー複合材の添加によって作出されて、１０〜１００μｍの範囲のフォームセルサイズを生じ、５０μｍのサイズを有するセルの含有率は、３０％超、６０μｍでは２５％超であり；好ましくは、３０〜８０μｍの範囲のセルサイズと、５０μｍのサイズで３５％超、６０μｍでは３０％超のセルの含有率とを有し；より好ましくは、４０〜７０μｍの範囲のセルサイズと、５０μｍのサイズで４５％超、６０μｍでは４０％超のセルの含有率とを有する。すべての場合に、４０μｍのサイズを備えたセルの含有率はほぼ１０〜２０％であり、７０μｍのサイズではほぼ５〜２０％である。純粋なジオポリマー及びジオポリマー複合材の添加を用いて得られるような典型的な構造（発泡ビニル芳香族ポリマーについて作製されたヒストグラムを伴う）は、図２に示されている。
【０１３８】
好ましくは、かつ第５の態様によれば、本発明は、第４の態様によって、好ましくは押出しプロセス又は懸濁プロセスにおいて入手可能な、発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物（粒子）に関する。
【０１３９】
発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物は、ポリマー、１つまたは複数の噴射剤、及び添加剤であってａ．ジオポリマー、又はｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ、しかし好ましくはｃ．ジオポリマー複合材であって、ジオポリマーと適切な不伝熱性添加剤、例えば炭素系不伝熱性添加剤（例えばカーボンブラック若しくは石油コークス）の群に由来するものとから調製されたもの、を含んでなり、任意選択でジオポリマー系結合剤及び鉱物（例えば耐火粘土、例えばシャモット、カオリナイトなど、並びに鉱物としてはチタン鉱、例えばイルメナイト、ルチル、並びに同様に二酸化チタン及び合成ルチル、並びに任意選択で硫酸バリウム）が添加されている。結合剤及び鉱物及び炭素系不伝熱性添加剤のうち少なくともいずれかは、ｂ．ジオポリマーの組み合わせの中で単独で使用されることも可能であるし、ジオポリマー複合材及び最終（発泡）製品の所望の特性に従って別々に使用されることも可能である。
【０１４０】
加えて、顆粒状物又はフォームは、臭素系難燃剤、好ましくは環境にやさしいポリマー型臭素系難燃剤（ケムチュラ（Ｃｈｅｍｔｕｒａ）のＥｍｅｒａｌｄ３０００、アイシーエル（ＩＣＬ）のＦＲ−１２２Ｐ、又はアルベマール（Ａｌｂｅｍａｒｌｅ）のＧＲＥＥＮＣＲＥＳＴ（登録商標））；共力剤であって比較的高い分解温度を備えた開始剤又は過酸化物の群に由来するもの；成核剤であって高い結晶度を有するもの、好ましくは例えばＰｏｌｙｗａｘ（登録商標）（ベーカー・ヒューズ（Ｂａｋｅｒ  Ｈｕｇｈｅｓ））又はエボニック（Ｅｖｏｎｉｋ）のフィッシャー・トロプシュワックスの群に由来するポリエチレンオリゴマー；発泡剤であって低沸点炭化水素の群に由来するもの、例えばペンタン又はそのイソペンタンとの適切な混合物、を含有しうる。
【０１４１】
本発明のすべての態様において使用されるビニル芳香族ポリマーは、特にポリスチレン又はビニル芳香族スチレンコポリマーである。コポリマーでは、スチレンモノマーの一部は、反応性がスチレンモノマーの反応性に近い不飽和のコモノマー、例えばｐ−メチルスチレン及びその二量体、ビニルトルエン、ｔ−ブチルスチレン又はジビニルベンゼンに置き換えられている。押出しプロセス及び懸濁プロセスについて、一般的に使用されるビニル芳香族ポリマーは異なる数平均分子量を有する。
【０１４２】
押出しプロセスでは、汎用ポリスチレン（又は不飽和スチレン誘導体とのコポリマー）であって４０〜１００ｋｇ／モル、好ましくは５０〜８０ｋｇ／モル、より好ましくは５５〜７０ｋｇ／モルの数平均分子量（Ｍｎ）、及び２．０〜５．０、好ましくは２．５〜４．０、より好ましくは３．０〜３．５の範囲のＭｗ／Ｍｎの適切な多分散性、及び１．５〜２．５の範囲のＭｚ／Ｍｗを備えたものを使用することが好ましい。
【０１４３】
懸濁プロセスで生産されるようなビニル芳香族ポリマーは、５０〜１２０ｋｇ／モル、好ましくは６０〜１００ｋｇ／モル、より好ましくは７０〜９０ｋｇ／モルの数平均分子量（Ｍｎ）、及び２．０〜４．５、好ましくは２．５〜４．０、より好ましくは３．０〜４．０の範囲のＭｗ／Ｍｎの適切な多分散性、及び１．５〜２．５の範囲のＭｚ／Ｍｗを有することが好ましい。
【０１４４】
＜難燃剤及び難燃剤系＞
典型的には、難燃剤は、自己消化性の発泡ビニル芳香族ポリマーを作製するために本発明のすべての態様によって使用される。難燃剤は通常、２種類の化合物、すなわち臭素系の脂肪族、脂環式、芳香族又はポリマー系化合物であって少なくとも５０重量％の臭素を含有している化合物と、第２の化合物（いわゆる共力剤化合物）であってビクミル（すなわち２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン）及びそのポリマー形態のうち少なくともいずれか、又は２−ヒドロペルオキシ−２−メチルプロパンであり得る化合物との組み合わせである。
【０１４５】
任意選択で、難燃剤は、熱酸化安定化剤、殊に標準的な成分（例えばＩｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０と、共に共力剤混合物となされたＩｒｇａｆｏｓ（登録商標）１２６）であって該成分が１／２、好ましくは１／１の比で使用されるものを添加することによって、安定化されることが可能である。使用される臭素酸掃去剤は、エポキシ樹脂、例えば固体の多機能エピクロロヒドリン／クレゾールノボラックエポキシ樹脂、例えば２００〜２４０ｇ／ｅｑのエポキシ当量を備えたＥｐｏｎ（商標）１６４であってもよい。樹脂は、典型的には２／１の比率でＩｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０及びＩｒｇａｆｏｓ（登録商標）１２６とともに使用される。
【０１４６】
使用可能な他の酸掃去剤は、キスマ・ケミカルズ（Ｋｉｓｕｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）のＤＨＴ−４Ａのような特級ヒドロタルサイト、及び炭酸マグネシウム水和物が板状の炭酸カルシウムマグネシウムと混合されたものであるハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物（例えばミネルコ（Ｍｉｎｅｌｃｏ）のＵｌｔｒａＣａｒｂ（商標）１２５０など）である。加えて、ハイドロマグネサイト／ハンタイトはハロゲンを含まない難燃剤及び防煙剤としての役割を果たすことが可能であり、よって臭素系難燃剤と組み合わされて自己消火性効果を強化することが可能である。熱伝導度の低減におけるこの鉱物の有益な影響も認められた。
【０１４７】
＜ジオポリマー複合材＞
本発明に従って使用されるジオポリマー複合材は、好ましくはメタカオリン（耐火粘土を基にしたジオポリマー系結合剤−メタクレイ（ｍｅｔａｃｌａｙ））及びナトリウム又はカリウムの多ケイ酸塩溶液から合成され、好ましくはナトリウム溶液が使用されてよく、かつ／又は、カーボンブラック及び／若しくは石油コークス及び／若しくは黒鉛及び／若しくはシャモット及び他の結晶性耐火粘土が架橋前駆体として、及び／若しくは二酸化チタン、及び／若しくは硫酸バリウム及び／若しくは合成ルチル及び／若しくはイルメナイト及び／若しくはペロブスカイト及び／若しくはヒュームドシリカ及び／若しくはフライアッシュ及び／若しくはハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物も同様に使用されることが可能である。
【０１４８】
ジオポリマー複合材は例えば、最大７０％の、カーボンブラック及び／又は石油コークス及び／又は黒鉛のような炭素系添加剤の群に由来する不伝熱性添加剤を含有することができる。様々な種類のカーボンブラック及び石油コークス及び黒鉛が添加されることが可能である。加えて、黒鉛化カーボンブラックを合成黒鉛若しくは天然黒鉛と一緒に、又は単独で、組込むことが可能である。ジオポリマー複合材中の不伝熱性添加剤の濃度はジオポリマー複合材の粘性に応じて変化し、これは不伝熱性添加剤の粒子径及びその特定の添加剤のＢＥＴ表面積に関係している。
【０１４９】
ジオポリマー複合材粉体は、好ましくは次のパラメータを特徴とする：
−レーザ回折、特に規格ＩＳＯ１３３２０−１に従ってマルバーンのマスターサイザー装置を使用して測定される平均粒子径。該平均粒子径は、０．０１〜２００μｍ、好ましくは０．１〜５０μｍ、より好ましくは０．５〜３０μｍ、殊に１〜２５μｍの範囲内にあるべきである。
【０１５０】
−ＩＳＯ９２７７：２０１０に従った、マイクロメリティックスのＧｅｍｉｎｉ（登録商標）２３６０表面積測定装置による測定で、０．０１〜１０，０００  ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面。
【０１５１】
−ジオポリマー複合材の全質量あたり０．１〜１０％の範囲の含水量。
＜カオリナイト及びメタカオリン＞
本発明によって使用されるカオリナイトは、式Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２・２Ｈ２Ｏを有するアルミノシリケートオキシドからできている粘土鉱物である。これは、１枚の四面体シートが酸素原子によって１枚のアルミナ八面体の八面体シートに連結されている、多層のケイ酸塩鉱物である。
【０１５２】
カオリナイトの吸熱型脱水は５５０〜６００℃で始まり、不規則なメタカオリンを生じるが、連続的な水酸基消失が９００℃まで観察される。
５５０〜９００℃、好ましくは６００〜８００℃以上、より好ましくは６００〜７００℃でのカオリン粘土のか焼により、本発明によって好ましく使用されるメタカオリンが生じる。
【０１５３】
本発明によって使用されるメタカオリンは、好ましくは：
２５〜５０重量％、好ましくは３０〜４５重量％及びより好ましくは３３〜４３重量％の範囲の量の酸化アルミニウム、
３５〜７０重量％、好ましくは５０〜６５重量％及びより好ましくは５５〜６０重量％の範囲の量の二酸化ケイ素
からできている。
【０１５４】
＜二酸化チタン＞
二酸化チタンは、３つのよく見られる結晶質相の形態、すなわちルチル型、アナターゼ型及びブルカイト型で生じる。ルチルは最も安定な形態である一方、アナターゼ及びブルカイトは、５５０℃及び５７０℃より高く加熱すると徐々にルチルへと転換する。二酸化チタンの３つの形態はすべて、その単位セルに６個のチタン原子が配位されている。ルチル及びアナターゼの構造は正方晶系である。二酸化チタンはその優れた加工特性、濡れ易さ及び分散を特徴とする。さらに、二酸化チタンは赤外線を吸収する能力を有し、よってこのように、発泡ビニル芳香族ポリマーの（ＩＳＯ８３０１に従って測定される）熱伝導度を低下させるために、本発明のジオポリマー複合材の合成に使用された。
【０１５５】
本発明において好ましく使用される二酸化チタンは、規格ＰＴ−５００６に従った測定で７０．０〜９９．９重量％、好ましくは８５．０〜９９．０重量％、より好ましくは９０〜９８重量％の範囲のＴｉＯ２含有量を有している。Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２の総含有量は、ＰＴ−５００３及びＰＴ−５００２規格に従った測定で、０．１〜３０重量％の範囲、好ましくは１〜１０重量％、より好ましくは３〜５重量％の範囲にある。密度は、ＤＩＮ  ＩＳＯ７８７規格に従った測定で、好ましくは１〜７ｋｇ／ｄｍ３、好ましくは２〜６ｋｇ／ｄｍ３、より好ましくは３〜５ｋｇ／ｄｍ３である。平均粒子径は、規格ＩＳＯ１３３２０−１に従ってマルバーンのマスターサイザー装置を使用した測定で、０．０１〜１００μｍの範囲、好ましくは０．１〜３０μｍ、より好ましくは０．５〜２５μｍの範囲にある。
【０１５６】
＜イルメナイト＞
イルメナイトは鉄チタン酸化物鉱物（ＦｅＴｉＯ３）であり、弱磁性で、チタンの最も重要な鉱石と考えられている。イルメナイトはほとんどの場合かなり多量のマグネシウム及びマンガンを含有し、完全な化学式は（Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｔｉ）Ｏ３として表現されることが可能である。イルメナイトは三方晶系に結晶する。結晶構造は、コランダム型構造の秩序型の派生形で構成されている。
【０１５７】
本発明に従って使用されるようなイルメナイトは、１０〜７０重量％、好ましくは３０〜５０重量％、より好ましくは４０〜４５重量％の範囲のＴｉＯ２含量を有していることが好ましい。総Ｆｅ含量は５〜５０重量％、好ましくは２０〜４０重量％、より好ましくは３３〜３８重量％であることが好ましい。ＳｉＯ２、ＭｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＶ２Ｏ５の含有量は、０．１〜２０重量％の範囲内、好ましくは１〜１５重量％の範囲内、より好ましくは５〜１０重量％の範囲内である。密度は、ＤＩＮ  ＩＳＯ７８７に従った測定で好ましくは２〜６ｋｇ／ｄｍ３であり、好ましくは３〜５ｋｇ／ｄｍ３である。平均粒子径は、ＩＳＯ１３３２０−１に従ってマルバーンのマスターサイザー装置を使用した、レーザ回折による測定で、０．０１〜１００μｍの範囲内、好ましくは０．５〜３０μｍの範囲内にある。
【０１５８】
＜ルチル＞
ルチルは主として二酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる鉱物である。天然のルチルは、最大で１０％の鉄並びにかなりの量のニオブ及びタンタルを含有しうる。ルチルは正方晶系に結晶する。
【０１５９】
本発明において使用される二酸化チタンは、７０．０〜９９．９重量％、好ましくは８５．０〜９９．０重量％、より好ましくは９０〜９３重量％の範囲のＴｉＯ２含量を有することが好ましい。ＳｉＯ２含有量は、０．１〜１０重量％の範囲、好ましくは１〜５重量％の範囲、より好ましくは２〜４重量％である。密度は、ＤＩＮ  ＩＳＯ７８７に従った測定で１〜７ｋｇ／ｄｍ３、好ましくは２〜６ｋｇ／ｄｍ３、より好ましくは３〜５ｋｇ／ｄｍ３である。平均粒子径は、ＩＳＯ１３３２０−１に従ってマルバーンのマスターサイザー装置を使用した、レーザ回折による測定で、０．０１〜１００μｍの範囲、好ましくは０．１〜３０μｍの範囲、より好ましくは０．５〜２５μｍの範囲にある。
【０１６０】
＜ペロブスカイト＞
Ａ及びＢは陽イオンでありかつＸは陰イオンである、一般式ＡＢＸ３の鉱物であって、ペロブスカイト結晶構造を有する鉱物が存在することが好ましい（以降は「ペロブスカイト構造を有する鉱物」、又は「ペロブスカイト」）。この種の添加剤は、より高い粘性を備えたチャーを作り出すことにより火炎形成を低減し、よって滴下及び有炎燃焼を低減する。
【０１６１】
本発明に従って好ましく使用されるようなペロブスカイトは以下の固有の特性を有する：
一般式ＡＢＸ３を備えた結晶構造であって、Ａ及びＢは異なる大きさの２つの陽イオンでありＸは両方に結合する陰イオンであり、Ａ原子はＢ原子よりも大きく、かつそのイオン半径は陰イオンＸのイオン半径に近く、よってこれらはともに空間群Ｐｍ３ｍを伴って立方（斜方晶系）最密充填を形成することが可能であるもの。該構造において、Ｂの陽イオンは酸素陰イオンを６配位し、Ａの陽イオンは１２配位する。
【０１６２】
理想的な立方ペロブスカイト構造の構造は図３に示されており、同図においてＡの陽イオンは立方体の角に示され、Ｂの陽イオンは中央にあって酸素イオンが面心に配置されている。
【０１６３】
化学量論的なペロブスカイト酸化物については、Ａ及びＢの陽イオンの酸化状態の合計は６に等しいはずである。
好ましくは、Ａは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｆｅ、及びこれらの混合物で構成されている群から選択される。さらに、Ａ原子は、有機・無機ハイブリッド原子団、例えば（ＣＨ３ＮＨ３）＋によっても表わされることが可能である。
【０１６４】
Ｂ原子は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｐｂ及びアンモニウム基によって表わされることが好ましい。Ｘ原子は、酸素若しくはハロゲン化物イオン、又はこれらの混合物によって表わされることが好ましい。
【０１６５】
ペロブスカイト構造を有する最も重要な代表的鉱物は、誘電性のＢａＴｉＯ３、高温半導体のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７ｘ、磁気抵抗を示す材料のＲ１−ｘＡｘＭｎＯ３であってＲ＝Ｌａ３＋、Ｐｒ３＋又はその他のアースイオン（ｅａｒｔｈ  ｉｏｎ）、Ａ＝Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、Ｂｉ２＋、Ｃｅ２＋であるもの、及びマルチフェロイック材料である。
【０１６６】
ペロブスカイトは、広波長における高反射率特性及び遠赤外領域においても高い光学定数を有している。よって、ペロブスカイトは、日光などに含まれる赤外線を反射して、吸収される赤外線のレベルを低減する赤外線反射材料である。
【０１６７】
本発明によるペロブスカイトは、好ましくは以下を特徴とする：
−上記に説明されるようにＡＳＴＭ  Ｃ１０６９及びＩＳＯ９２７７に従った測定で０．０１〜１００ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面サイズ。活性なＢＥＴ表面積は、好ましくは０．０５〜５０ｍ２／ｇの範囲、より好ましくは０．１〜１５ｍ２／ｇの範囲にある。
【０１６８】
−マルバーンのマスターサイザー２０００装置を使用した標準的手法に従った測定で０．０１〜１００μｍの範囲の粒子径。粒子径は、好ましくは０．１〜３０μｍの範囲内、より好ましくは０．５〜２５μｍの範囲内にある。
【０１６９】
＜好ましいアルカリシリケートとしてのナトリウム活性剤（水ガラス）＞
水ガラスは、化学式Ｍ２Ｏ：２ＳｉＯ２＊ｎＨ２Ｏ（ｎは２〜６から成っている）に相当するある一定のモル比のＭ２Ｏ：ＳｉＯ２（ＭはＮａ若しくはＫ、又はＮａとＫとの混合物を表わす）を備えた、水溶性のアルカリ金属ケイ酸塩である。本発明では、Ｍは１つの実施形態ではＮａであることが好ましい。
【０１７０】
別例として、ＭはＫである。ケイ酸カリウムはケイ酸ナトリウムよりも高価であるが、ケイ酸カリウムを用いて調製されたジオポリマーの特性はケイ酸ナトリウムで得られたものよりはるかに良好である。
【０１７１】
本発明では、Ｍ２Ｏ：ＳｉＯ２のモル比は、好ましくは０．２〜０．８に含まれる。以降の実施例において、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液は、重量比で２０〜３０重量％のＳｉＯ２、１５〜２６重量％のＫ２Ｏ又はＮａ２Ｏ、及び重量比で４５〜６５重量％の水を含有する。該溶液はあらかじめ調製されてもよいし、混合物中に存在する固体（粉体の）アルカリシリケートを、添加される水で溶解することにより得られてもよい。
【０１７２】
＜アルミノシリケート成分の一部としての、又はアルミノシリケート成分としての、ケイ酸カルシウム＞
１以上のＣａ／Ｓｉ原子数比を備えたケイ酸カルシウム、例えばウォラストナイトＣａ（ＳｉＯ３）、ゲイラナイト（２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、オケルマナイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）が好ましい。これらの物質の粒子がアルカリ性溶液（ＮａＯＨ又はＫＯＨ）に曝露されると、ＣａＯの非常に迅速な脱着が生じ、その結果Ｃａ／Ｓｉ原子数比は１未満となって０．５に近くなる。ジオポリマー反応に寄与する可溶性のカルシウムジシリケートＣａ（Ｈ３ＳｉＯ４）２はｉｎ  ｓｉｔｕで生産される。産業副産物及び高温残留物は塩基性シリケートのゲイラナイト、オケルマナイト及びウォラストナイトを本質的に含有しており、よって非常に適している。これらは高炉スラグ中に見出される。
【０１７３】
顕微鏡下では、セメントの硬化ジオポリマー実施例は、より微細なスラグ粒が消失したことを示す。その初期形状の痕跡が、反応しなかったオケルマナイトで恐らく形成された外皮層の形態で、見えるのみである。
【０１７４】
このプロセスはまさに通常のものであり、３０分以内に完了しうる。しかしながら、スラグが４００ｍ２／ｋｇ以上（これは１０μｍの平均粒子サイズｄ５０に相当する）など極めて微細な粒子サイズを有する場合、ジオポリマー複合材の硬化は急速すぎる。ここで、先行技術では、使用される高炉スラグは、国際公開第９８／３１６４４号におけるように、４００〜６００ｍ２／ｋｇの範囲（すなわち１０μｍ未満のｄ５０）の比表面積を有している。
【０１７５】
フォルス（Ｆｏｒｓｓ）の特許文献では、スラグの比表面積は４００ｍ２／ｋｇより大きく、好ましくは５００〜８００ｍ２／ｋｇに含まれる。これは、３８０ｍ２／ｋｇ未満の比表面積又は１５〜２５μｍのｄ５０を備えた高炉スラグが重量比で５〜１５部使用されることが好ましい本発明においては当てはまらない。これは、１〜４時間の範囲の可使時間を備えた混合物をもたらす。
【０１７６】
一般的に、ケイ酸カルシウムの使用は、ナトリウム活性剤中へのメタカオリナイトの溶解がより良好であることによってジオポリマー特性を改善する。
＜最も好ましい不伝熱性添加剤又は成分としてのカーボンブラック＞
本発明に従ったジオポリマー複合材の調製において最も好ましく使用されるカーボンブラックは、ＡＳＴＭ６５５６規格に従った測定で、５〜１０００ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面を有する。このＢＥＴ表面積範囲内にある次のカーボンブラックについて、特徴を示すことができる：
−ファーネスブラック、これは最も重要なカーボンブラックであり、炭化水素を部分燃焼させて直ちに水でクエンチしたものである。一次粒子はいくつかのグラフェン様の層で構成されており、これらは結合して卵形又は球状の粒子を形成する。加工条件は粒子径に影響を及ぼす。一次粒子は結合し、種々の大きさ及び構造の凝集物を形成する。
【０１７７】
−アセチレンブラックは電気化学的用途に特に重要であり、高温でのアセチレンガスの部分酸化によって生産される。アセチレンブラックは高度な凝集構造及び結晶方位を示す。
【０１７８】
−ピュアブラック、流動床での連続黒鉛化プロセスによる第２のステップにおいて黒鉛化されたファーネスブラックである。黒鉛化はグラフェン層を再構成して黒鉛構造とし、かつグラフェン層を高伝導性にする。湿気の取込みは極めて限定的であり、溶媒吸収性は小さい。
【０１７９】
−ランプブラックは、燃焼した脂肪、油、タール、又は樹脂の煤から得られるカーボンブラックの一種である。ランプブラックは、非常に安定しておりかつ光、酸及びアルカリの影響を受けない、軽く褐色を帯びた、又は青みを帯びた黒色顔料である。この黒色の非結晶質のカーボン顔料は、１００％天然の炭化水素の熱分解によって生産される。伝統的な種類のランプブラックは極めて多様である、というのもランプブラックはオイルランプから煤を集めることにより生産されたからである。該材料は、不規則な１５〜９５ｎｍのニードル、クリスタル、ショット、及びフレークを有する。
【０１８０】
本発明のすべての態様において好ましいのは以下である：
−カーボンブラックのＢＥＴ表面は、ＩＳＯ９４７７規格に従った測定で、５〜２００ｍ２／ｇ、好ましくは１０〜１５０ｍ２／ｇ、特に１５〜１００ｍ２／ｇであること、
−カーボンブラックの硫黄含量は、規格ＡＳＴＭ  Ｄ１６１９に従った測定で、５０〜２０，０００ｐｐｍの範囲内、好ましくは３，０００〜１０，０００ｐｐｍであること、
−カーボンブラックのヨウ素価は、規格ＩＳＯ１３０４に従った測定で、１０〜１００ｍｇ／ｇ、特に２０〜８０ｍｇ／ｇ、殊に２５〜５０ｍｇ／ｇであること、
−カーボンブラックのオイル吸収量（ｏｉｌ  ｎｕｍｂｅｒ）（ＯＡＮ）は、ＩＳＯ４６５６に従った測定で、５０〜１５０ｃｃ／１００ｇ、殊に６０〜１１０ｃｃ／１００ｇであること、
−カーボンブラックの含水量は０．２〜１．５％であること、
−カーボンブラックの着色力は、ＩＳＯ５４３５に従った測定で、５〜１００％、好ましくは１０〜最大５０％であること。
【０１８１】
＜石油コークス＞
純度、コーカーにおける条件及びその後のか焼に応じて、様々な異なる種類のコークスが生産され得る。典型的なコークス製品は、針状コークス、レギュラーコークス、及びスポンジコークスである。針状コークスは高度に構造化したグラフェン層で構成されている。レギュラーコークスは不規則に配向したグラフェン層で構成されている。スポンジコークスは高度に多孔質の構造を備えたコークスである。本発明によれば、ジオポリマー複合材の調製に、硫黄分をＡＳＴＭ  Ｄ１６１９に従った測定で１〜１０００００ｐｐｍ、好ましくは５０〜２００００ｐｐｍの範囲で、かつ灰分を０．１〜１％有しているコークスを使用することが好ましい。加えて、好ましくは、コークス粒の平均径サイズは、０．０１〜１００μｍの範囲内、より好ましくは０．１〜３０μｍの範囲内、適切には０．５〜２５μｍであるべきである。
【０１８２】
ジオポリマー複合材及び発泡フォーム複合材の好都合な特性を得るために、コークスのさらなる特性は、好ましくは次のとおりである：
−ヨウ素価が、規格ＩＳＯ１３０４に従った測定で、１０〜６０ｍｇ／ｇ、特に２０〜５０ｍｇ／ｇ、殊に２５〜４０ｍｇ／ｇ。
【０１８３】
−オイル吸収量（ＯＡＮ）が、規格ＩＳＯ４６５６に従った測定で、１０〜１５０ｃｃ／１００ｇ、殊に２０〜１００ｃｃ／１００ｇ、より好ましくは２５〜５０ｃｃ／１００ｇ。
【０１８４】
−含水量が０．２〜１．５％。
−着色力が、規格ＩＳＯ５４３５に従った測定で、１〜１００％、好ましくは５〜最大５０％。
【０１８５】
＜シャモット＞
本発明によって好ましく使用されるシャモットは、以下から成っていることが好ましい：
２５〜５０重量％、好ましくは３０〜４５重量％かつより好ましくは３３〜４３重量％の範囲の量の、酸化アルミニウム。
【０１８６】
３０〜６５重量％、好ましくは４０〜６０重量％かつより好ましくは５０〜５５重量％の範囲の量の、二酸化ケイ素。
０．１〜４．５重量％、好ましくは０．５〜４．０重量％かつより好ましくは１〜３重量％の範囲の量の、酸化鉄（ＩＩＩ）。
【０１８７】
０．１〜３重量％の範囲の合計量の酸化カルシウム及び酸化マグネシウム。
本発明によって使用されるようなシャモットの吸水率は、最大１０重量％、好ましくは７重量％未満、かつより好ましくは５重量％未満であることが好ましい。
【０１８８】
さらに、本発明によって使用されるシャモットは、ほぼ１７８０℃の融点を有することが好ましい。その熱膨張係数は最も好ましくは約５．２ｍｍ／ｍであり、熱伝導度（ＩＳＯ８３０１による測定で）は１００℃で約０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）及び１０００℃で約１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【０１８９】
本発明において使用されるシャモットは、架橋前駆体作用物質として作用する。
＜ヒュームドシリカ＞
本発明において、サーマルシリカヒューム（ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｉｌｉｃａ  ｆｕｍｅ）という用語は、シリカを含む材料の、一般に約２０００℃での超高温電気融合から生じるＳｉＯ蒸気の凝縮により得られた非晶質タイプのシリカを専ら称しており；前記アルカリシリケートは、好ましくは前記サーマルシリカをＮａＯＨ及びＫＯＨのうち少なくともいずれか一方の濃溶液中に溶解することにより得られる。
【０１９０】
本発明の好ましい実施形態では、サーマルシリカヒュームはジルコン砂の電気融合によって調製される。得られたサーマルシリカヒュームは、最大でも１０重量％のＡｌ２Ｏ３及び少なくとも９０重量％のＳｉＯ２を含有することが好ましい。これは、追加の非晶質シリカＳｉＯ２を伴ってＡｌが配位された（ＩＶ）アルミノシリケートオキシドを表わしている、化学式（１３Ｓｉ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ２）〜（１６Ｓｉ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ２）を有する。本明細書の後続部分では、このサーマルシリカの特徴を有するアルミノシリケートオキシドは（１５Ｓｉ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ２）と記されているが、最大で１０重量％のＡｌ２Ｏ３及び少なくとも９０％重量のＳｉＯ２を含有している組成を伴う他のサーマルシリカヒュームを本発明の範囲から除外するものではない。
【０１９１】
本発明において使用されるヒュームドシリカは、架橋前駆体作用物質及び粘性調整剤として作用する。
＜ハンタイト及びハイドロマグネサイト＞
ハンタイト（式Ｍｇ３Ｃａ（ＣＯ３）４を有する炭酸カルシウムマグネシウム）及びハイドロマグネサイト（式Ｍｇ５（ＣＯ３）４（ＯＨ）２・４Ｈ２Ｏを有する炭酸マグネシウム水和物）又はこれらのある一定比率での組み合わせは、チャーを形成促進する難燃剤として本発明によって使用される。本発明によるハンタイト及びハイドロマグネサイトは以下の固有の特性：
０．２４〜０．３６ｋｇ／ｍ３の嵩密度。
【０１９２】
マルバーンのマスターサイザー２０００（商標）装置を使用した標準的手法による測定で０．０１〜１００μｍの範囲の粒子径。粒子径は、好ましくは０．１〜３０μｍの範囲内、より好ましくは０．５〜２５μｍの範囲内にある。
【０１９３】
好ましくは５〜３０ｍ２／ｇの範囲、及びより好ましくは１０〜２０ｍ２／ｇの範囲の活性なＢＥＴ表面積。
３５重量％超、好ましくは４５重量％超、及びより好ましくは５０重量％超の、１０００℃でのチャー残渣。
【０１９４】
２．３２〜２．６６ｇ／ｃｍ３の範囲の比重。
９〜１２の範囲のｐＨ。
鉱物についてのモースの尺度に従って２〜３の範囲の硬度。
【０１９５】
２３〜３９ｍｌ／１００ｇの範囲のオイル吸収量。
を有することが好ましい。
発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物は、好ましくは、１種類または複数種類のジオポリマー複合材（カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、黒鉛及びグラフェン、酸化チタン、硫酸バリウム、イルメナイト、ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物、ペロブスカイト鉱物の群から選択された、カプセル封入されているか又は物理的若しくは化学的に修飾された不伝熱性添加剤を含有している）を含んでなる。
【０１９６】
好ましくは、ａ．ジオポリマー又はｂ．カーボンブラックを伴ったジオポリマー又はｃ．ジオポリマー複合材に関するパラメータ、及び更には、本発明のプロセスに関して上記に提示された、例としてｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン又は他のビニル芳香族コモノマーを含んだビニル芳香族コポリマーの使用は、発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物及び他の態様に等しく当てはまり；同じことは、ジオポリマー複合材、顆粒状物、フォーム、及びマスターバッチの、他の構成要素に関しても当てはまる。
【０１９７】
発泡ビニル芳香族ポリマーフォームの生産のためのプロセスは、好ましくは下記のステップを含んでなる：
ｉ）第１のステップは好ましくは、産業界で第１の発泡ステップと認識される予備的発泡であって、例えばおよそ１１又は１２ｋｇ／ｍ３のさらに低い密度を得るための第２の発泡ステップの前の、およそ１７ｋｇ／ｍ３の必要な密度を得るための発泡である。当然ながら、第１の発泡ステップは、ブロックモールド成形プロセスに即時使用可能な発泡ビーズを得るためだけに使用されることが可能である。０．０２〜０．２２ｋＰａの範囲の蒸気圧が使用される。蒸気処理時間は３０〜１００秒であってもよい。
【０１９８】
ｉｉ）次のステップでは、発泡ビーズは熟成されるが、これは第１の発泡ステップの後及び同様に第２の発泡プロセスの後にも必要である。熟成は、通気性の良い材料で作られたサイロの中で先行される（ｐｒｅｃｅｄｅｄ）。通常、最終的な材料の良好な特性及び最適な成形条件を達成するのに最短６時間が必要である。最大２４時間が利用されることが好ましい。熟成は、ビーズ中の発泡剤の含有量について、その一部を大気で交換することにより安定させる役割を果たす。このプロセスはさらに、セル内の気体の圧力を均一にする。
【０１９９】
ｉｉｉ）第２のステップでは、ブロックモールド成形プロセスが進行し、発泡ビーズは共に溶着してビーズフォームブロックを形成する。フォーム密度及びフォームの種類に応じて、蒸気圧は０．４〜０．９ｋＰａである。この材料を用いて、ＥＰＳ市場に必要な考えられる全てのフォーム密度、８〜３０ｋｇ／ｍ３を得ることができる。
【０２００】
ｉｖ）その後、モールド成形されたブロックは、発泡剤及び水分の残りを除去するため、並びにブロックの形状を安定させるために、数日間状態調整がなされる（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄ）。その後に、ブロックは切断されて最終的なフォーム断熱ボードにされ得る。
【０２０１】
第６の態様（ＶＩ）では、本発明は、発泡ビニルポリマーフォームであって、ビニルポリマー及び、
ａ．ジオポリマー；
ｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ；又は
ｃ．ジオポリマー複合材
を含んでなる発泡ビニルポリマーフォームに関する。
【０２０２】
好ましくは、発泡ビニルポリマーフォームはビニル芳香族ポリマーを含んでなり、かつ該フォームは、本発明の第５の態様による顆粒状物の発泡により入手可能であることがより好ましい。
【０２０３】
フォーム（ａ．ジオポリマー、又はｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ、又はｃ．ジオポリマー複合材の添加を伴って発泡ビニル芳香族ポリマーから作製されたもの）は、８〜３０ｋｇ／ｍ３の密度、及び２５〜３５ｍＷ／Ｋ・ｍの熱伝導度（ＩＳＯ８３０１に従って測定）を有する。具体的には、フォームは、８〜１４ｋｇ／ｍ３の密度で３１〜３４ｍＷ／ｍ・Ｋの範囲の、低密度での熱伝導度を有するべきである。より高い密度については、熱伝導度は、１７〜２１ｋｇ／ｍ３の密度で、２８〜３１ｍＷ／ｍＫの範囲にあることが好ましい。
【０２０４】
本発明のすべての態様において、ｃ．ジオポリマー複合材が存在する場合、このことは、ジオポリマー複合材内部に含まれていない不伝熱性添加剤の存在を除外するものではない。
【０２０５】
第７の態様（ＶＩＩ）では、本発明は、ビニルポリマーと、ａ．、ｂ．及びｃ．のうち少なくともいずれかとを含んでなるマスターバッチに関する。
第７の態様（ＶＩＩ）の第１の実施形態では、本発明は、ビニルポリマーと、ａ．ジオポリマーとを含んでなるマスターバッチであって、ジオポリマーの量はマスターバッチの重量に基づいて１０〜７０重量％の範囲にあるマスターバッチに関する。好ましいのは、その量がマスターバッチの重量に基づいて１０〜６５重量％の範囲にあり、より好ましくはその量が２０〜６０重量％の範囲にあり、最も好ましくはその量が２５〜５５重量％の範囲にある、マスターバッチである。
【０２０６】
第７の態様（ＶＩＩ）の第２の実施形態では、本発明は、ビニルポリマー及びｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせを含んでなるマスターバッチであって、ジオポリマーと不伝熱性添加剤との合計量はマスターバッチの重量に基づいて１０〜７０重量％の範囲にあるマスターバッチに関する。好ましいのは、その量がマスターバッチの重量に基づいて１０〜６５重量％の範囲にあり、より好ましくはその量が２０〜６０重量％の範囲にあり、最も好ましくはその量が２５〜５５重量％の範囲にある、マスターバッチである。
【０２０７】
第７の態様（ＶＩＩ）の第３の実施形態では、本発明は、ビニルポリマーと、ｃ．ジオポリマーに由来しかつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材とを含んでなるマスターバッチであって、ジオポリマー複合材の量はマスターバッチの重量に基づいて１０〜７０重量％の範囲にあるマスターバッチに関する。好ましいのは、その量がマスターバッチの重量に基づいて１０〜６５重量％の範囲にあり、より好ましくはその量が２０〜６０重量％の範囲にあり、最も好ましくはその量が２５〜５５重量％の範囲にある、マスターバッチである。
【０２０８】
本発明の第７の態様のすべての実施形態に照らして好ましいのは、ビニルポリマーがビニル芳香族ポリマーであり、より好ましくは、ビニル芳香族ポリマーはＩＳＯ１１３３に従った測定で４〜３０ｇ／１０分の範囲のメルトインデックスを有し、最も好ましくは、ビニル芳香族ポリマーはホモポリマーであるか又はｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン若しくはα−メチルスチレンとのコポリマーである、マスターバッチである。
【０２０９】
本発明の第７の態様のすべての実施形態に照らして同様に好ましいのは、マスターバッチが、１つまたは複数のシラン（好ましくはアミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、及びフェニルトリエトキシシランから選択される）をさらに含んでなることである。好ましくは、シランの量はマスターバッチ中のａ．、ｂ．又はｃ．のそれぞれの重量に基づいて０．０１〜１重量％の範囲にある。
【０２１０】
本発明による材料（ポリマー組成物、顆粒状物、フォーム及びマスターバッチ）は、
ａ．ジオポリマー；
ｂ．ジオポリマーと不伝熱性添加剤との組み合わせ；又は
ｃ．ジオポリマー複合材
に加えて、上記に説明されるように、さらなる添加剤を含有しうる。
【０２１１】
出発物質の特性とは異なり、顆粒状物又はフォームに含まれるような添加剤の特性は、決定するのが極めて難しいことが知られている。顆粒状物及びフォームの中の添加剤については、最初に使用されるときのような添加剤の特性を基準にして特徴付けを行うことがより適切であると考えられることが多い。
【０２１２】
本発明の利点は以降の実施例から明白になる。別途指摘のないかぎり、百分率はすべて重量比で示される。
さらに、説明において任意の添加剤の「ポリマーの重量比での」量に言及される場合は常に、これは（固体及び存在する場合は液体の）添加剤を含むがただし噴射剤を除外したポリマー成分の重量比での、添加剤の量を指す。
【実施例】
【０２１３】
実施例１
本実施例は、１６重量％のジオポリマー複合材が添加された、押出し加工に基づくポリマー顆粒状物から得られたフォーム、及びその調製についての、並びにそれぞれ１０及び５重量％のジオポリマー複合材が添加された、懸濁に基づく複合材フォームについての、本発明の利点を示す。
【０２１４】
１．ジオポリマー複合材の調製
成分：５７２ｋｇの、メタカオリナイト及びケイ酸カルシウムを最適な重量比率で含んでなる混合物（チェスケー・ルプコヴェー・ザーヴォディ有限会社（Ｃｅｓｋｅ  ｌｕｐｋｏｖｅ  ｚａｖｏｄｙ，  ａ．ｓ．）の製品ＢａｕｃｉｓＬ１６０）並びに４５７ｋｇのナトリウム水ガラスが、容積２ｍ３の遊星形ミキサに投入されて１５分間にわたって混合され、チキソ性のパルプ状物が得られた。その後、不伝熱性添加剤、すなわち石油コークス（５μｍの平均直径の粒子サイズ、２８．７ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、及び１０，１００ｐｐｍの硫黄含量を有する、リヒャルト・アントン・カーゲー（Ｒｉｃｈａｒｄ  Ａｎｔｏｎ  ＫＧ）のＲａｎｃｏ９８９５）が２５０ｋｇの量で添加され、１６３Ｌの水が続いて該パルプ状物に添加され、その後１５分間混合された。その後、粘性の高い均質なパルプ状物がミキサからポリプロピレン製の密閉型モールドへと（ｄｏ  ｔｈｅ  ｈｅｒｍｅｔｉｃ  ｍｏｕｌｄｓ）送り出された（各部はそれぞれ１００ｋｇであった）。該モールドは次いでホール（重縮合密閉室）へと移送されてラック上に置かれた。２４時間後、即時使用可能ブロック（それぞれおよそ１００ｋｇ）がモールドから取り出されて再びラック上に置かれ、約７０℃の温度の温風が重縮合ホールの一階から天井までポンプ移送された。この条件下で、ジオポリマー複合材は２４時間かけて乾燥し、かつ２５重量％の過剰な水分が材料から蒸発した。乾燥したジオポリマー複合材ブロックはその後クラッシングミルに入れられ、該材料のバラスト形態が得られた。１０ｍｍの平均径を備えたバラストは回転式円筒乾燥機の中で１４０℃の温度で３０分間乾燥された。次のステップでは、バラストは粉砕されて、平均径の大きさが６μｍであってＤ９０＝１０μｍ、Ｄ９９＝１５μｍ、Ｄ１００＝２０μｍの微粒子（粉体）が得られた。
【０２１５】
細粉（およそ１０００ｋｇの量）はその後、タービン翼撹拌機を装備した５ｍ３タンクに入れられた。その後直ちに、２０００Ｌの加工用水が容器に投入されて同時に混合が開始された。次いで２５０ｋｇの量の濃塩酸水溶液（３７％）が３０分間かけてタンクに「滴状で（ｄｒｏｐ  ｗｉｓｅ）」添加された（８．３ｋｇ／分）。開始時のｐＨは、酸の添加前の測定で１３であり、混合及び溶出の６０分後、最終ｐＨは７．５であった。水分はジオポリマー複合材の粉体から濾別され、残存する塩化ナトリウムを希釈するために新たな水が添加され、スラリーは３０分間混合された。この後、ｐＨは７．７まで上昇した。
【０２１６】
スラリー（水分及び粉体）はその後、ある程度の濾過圧力のもとで濾過され、水分を除去して粉体を乾燥するために粉体乾燥プロセスに移された。濾過の後、粉体のｐＨは７．２であった。粉体乾燥プロセスの後、細粉は粉砕プロセスの後と同じ粒度分布を有していた。
【０２１７】
石油コークス又はその他の炭素系不伝熱性添加剤のジオポリマーへの付着を改善するために、１重量％のシラン（アミノプロピルトリエトキシシラン又はフェニルトリエトキシシラン）が、ナトリウム水ガラスの添加の前にメタカオリナイト及びケイ酸カルシウムの混合物に添加され（混合物の量あたり１重量％のシラン）、数分間混合された。粉体のシラン化のための特殊装置、例えばツインコーン型混合機又は真空回転式乾燥機が使用され得る。別例として、シラン化は、液媒として例えばトルエンを使用することにより、スラリー反応器の中で実施されてもよい。
【０２１８】
付着をさらに改善し、よって押出しプロセスで得られるような発泡性ビニル芳香族ポリマー中の最終的なジオポリマー複合材粉体の分散をさらに改善するために、最終粉体のシラン化を実施することができる。シランであるフェニルトリエトキシシランは、ジオポリマー複合材粉体の量あたりの計算で１重量％の濃度で、この目的に使用されることが可能である。
【０２１９】
機械的性質、特にコンクリートの機械的性質の測定に使用されるような規格ＩＳＯ６７９による強さは、ジオポリマー複合材へのシラン添加による複合材マトリックスの粘着性への影響を研究するために測定された。
【０２２０】
ジオポリマー又はジオポリマー複合材が発泡剤（典型的な炭化水素）を吸収する高い能力は、規格ＡＳＴＭ  Ｃ８３０−００に従った測定により確認された。
２．押出しプロセスによる発泡性ビニル芳香族ポリマーの調製
１．５重量％のポリマー型臭素化難燃剤（Ｅｍｅｒａｌｄ３０００）を含有している顆粒の形態のビニル芳香族ポリマーと、０．３重量％のビクミルとの混合物は、３２Ｄ／４０ｍｍ共回転二軸の主押出機のメインホッパに投入された。主押出機における溶融温度は１８０℃であった。
【０２２１】
１６重量％の濃度のジオポリマー複合材粉体（２５％のＲａｎｃｏ９５９５を含有し、６μｍの平均粒子径及び２０．５ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有している）は、２つのサイドフィーダを介してサイドアーム付き（５４Ｄ／２５ｍｍ）共回転二軸押出機に投入され、ビニル芳香族ポリマー（顆粒の形態）はこの押出機のメインホッパに投入された。４０重量％の濃ジオポリマー複合材を含有する溶融物は、主押出機に移送された。押出機内部の溶融温度は１９０℃であった。
【０２２２】
発泡剤（ｎ−ペンタン／イソペンタン混合物、８０／２０％）は、二軸の副押出機からの溶融物の注入の下流において３２Ｄ／４０ｍｍの主押出機に注入された。発泡剤の濃度は生成物の全質量に対する計算で５．５重量％であった。
【０２２３】
難燃剤、ビクミル、ジオポリマー複合材及び発泡剤を含有するビニル芳香族ポリマーの溶融物は、３０Ｄ／９０ｍｍの冷却押出機へと移送され、６０ｍｍ長のスタティックミキサ、メルトポンプ、スクリーン交換機、切換弁を通してポンプ移送され、直径０．７５ｍｍの穴を備えたダイヘッドを通して押し出され、回転ナイフによって水中造粒された。下流では、丸みを帯びた生成物である顆粒状物であって０．８〜１．６ｍｍ画分が９９．９％の粒度分布を備えた顆粒状物が、水を除去するために遠心分離処理され、最後に、ステアリン酸マグネシウムとモノステアリン酸グリセリン及びトリステアリン酸グリセリンとの適切な混合物によってコーティングされた。冷却押出機における溶融温度は１７０℃であった。
【０２２４】
コーティングされたビーズは発泡せしめられ、発泡フォーム複合材の最終的な一般的特性すなわち以下が測定された。
−規格ＩＳＯ８３０１による熱伝導度。
【０２２５】
−規格ＥＮ１３１６３による機械的性質（圧縮強さ及び曲げ強さ）。
−試験方法：ＥＮ  ＩＳＯ１１９２５−２及びＤＩＮ４１０２  Ｂ１，Ｂ２による燃焼性。
【０２２６】
−発泡フォームの規定の温度及び湿度条件下での寸法安定性は、ＸＰＳ材料について通常使用される規格ＰＮ−ＥＮ１６０４＋ＡＣに従って決定された。
−発泡性ポリマー粒子の合計含水量は、ＡＳＴＭ  Ｅ２０３による標準的なカール・フィッシャー滴定法によって決定された。
【０２２７】
０．８〜１．６ｍｍの粒度分布を備えた発泡性顆粒状物は予備発泡容器の中で０．２ｋＰａの圧力の蒸気で５０秒間処理され、次いで接続された流動床乾燥装置において乾燥された。得られたビーズの密度は１７ｋｇ／ｍ３であった。その後、発泡ビーズは、サイロ内で２４時間状態調整がなされ、１０００×１０００×５００ｍｍの寸法のブロックモールドに導入された。０．７ｋＰａの圧力の蒸気が、ビーズを溶着し、かつ１７．５ｋｇ／ｍ３の密度を有するモールド成形ブロックを得るために使用された。この場合のモールド冷却期間は７０秒であった。即時使用可能ブロックは、室温での６日間の状態調整の後に切断されてプレート及びひいては試験片となされた。
【０２２８】
３．懸濁プロセスによる発泡性ビニル芳香族ポリマーの調製
フレーム型撹拌機を装備した５０Ｌ、２ＭＰａ（２０バール）の反応容器に、２０ｋｇのスチレンモノマーが投入された。ジオポリマー複合材（実施例１に従って生産されているが１重量％のビニルトリエトキシシランを用いてシラン化されたもの）は、各々４ｋｇに等分されて部分ごとに反応器に導入された。組成物は混合されて均質のペーストが得られ、０．５重量％の過酸化ベンゾイル及び同じ０．５重量％の濃度の過酸化ジクミルが添加された。反応器は閉止され、０．１ＭＰａ（１バール）の窒素圧力が設定された。激しく混合された集合物は１００℃に加熱され、その温度に４０分間維持された。その後、メルトポンプにより溶融物が、溶融物中に１０重量％の濃度のジオポリマー複合材を提供する速さで５４Ｄ／２５ｍｍ共回転二軸押出機へと転送された。マスターバッチの全質量あたり３０重量％の量のジオポリマー複合材粉体（２重量％のビニルトリエトキシシランでシラン化されたもの）がサイドフィーダによって押出機に導入された後、押出機由来の溶融物が注入された。高分子量のビニル芳香族ポリマー（Ｍｎは８０ｋｇ／モル）は、押出機の第１ゾーンのメインホッパに投入された。このように、ジオポリマー複合材を含んだコポリマー（スチレンとともに共重合され、ポリスチレンでグラフトされたもの）は、ポリマーマトリクス中に４０重量％のジオポリマー複合材を含有しているマスターバッチ顆粒の形態で得られた。高い剪断力及び押出機のすべてのゾーンについて設定された１９０℃の加工温度は良好な反応能力を提供した。３ｍｍの平均顆粒サイズを備えたマスターバッチが、水中造粒法によって生産された。
【０２２９】
２．１５ｋｇの量の４０重量％濃マスターバッチ（１０重量％のジオポリマー複合材）はその後、６．２ｋｇのスチレン中に入れられて、４翼のタービン型撹拌機が装備された２０Ｌの反応器の中で組み合わされ、ゆっくりと混合され、次いで０．００２重量％のジビニルベンゼン、１重量％のＥｍｅｒａｌｄ３０００、０．３重量％のＰｏｌｙｗａｘ（登録商標）１０００及び０．５重量％の過酸化ジクミルが該混合物中に投入された。
【０２３０】
該混合物は、比較的急速に７０℃の温度まで加熱され、この温度で２７５ｒｐｍにて３０分間混合された。その後、温度は９０℃に高められ、９Ｌの脱イオン水（温度６０℃）が添加された。混合力により直ちにプレポリマーの懸濁液が作出され、該懸濁液は８２℃に加熱された。直ちに、０．３重量％のＰｅｒｏｘａｎ（登録商標）ＰＯ及び０．５重量％のＴＢＰＥＨＣが添加された。ラジカル重合が開始され、以下の界面活性剤組成物：
−過硫酸カリウム−０．０００１重量％
−Ｐｏｖａｌ（登録商標）２０５−０．１８重量％の５％濃縮水溶液
−Ｐｏｖａｌ（登録商標）２１７（別例としてＰｏｖａｌ（登録商標）２２４）−０．０９重量％の５％濃縮水溶液
−ＤＣｌｏｕｄ４５−０．１重量％
−Ａｒｂｏｃｅｌ（登録商標）ＣＥ  ２９１０ＨＥ５０ＬＶ−０．１重量％（Ｊ．レッテンマイヤー・アンド・ゾーネ・ゲーエムベーハー（Ｊ．ＲＥＴＴＥＮＭＡＩＥＲ  ａｎｄ  ＳＯＥＨＮＥ  ＧＭＢＨ）によって供給されたヒドロキシプロピルメチルセルロース）
が導入された。
【０２３１】
重合はその後、８２℃の温度で１２０分間継続され、次いで温度は９０℃に高められた。懸濁液は、懸濁の粒子均一点（ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｉｄｅｎｔｉｔｙ  ｐｏｉｎｔ）を達成するために、この温度に１２０分間維持された。Ｐｏｖａｌ（登録商標）２１７のさらなる一部が導入され（０．３重量％の濃度の５重量％濃縮水溶液）、反応器は０．５Ｌの脱イオン水で充填された。このステップでは、ポリマー中の含水量を低減するために塩化ナトリウムが水相あたり０．５重量％の量で添加されることが可能である。別例として、界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ＳＤＢＳ）が０．２重量％の量で使用されることも可能である。
【０２３２】
反応器は閉止され、５．５重量％の量の、ｎ−ペンタン／イソペンタンの８０／２０％混合物が、６０分間かけて添加された。同時に、温度は１２５℃まで高められた。次いで重合は１２０分間継続され、その後に懸濁スラリーは２５℃に冷却された。
【０２３３】
生成物が反応器から取り出され、水がバスケット型遠心分離機において除去された。その後、粒子は流動床乾燥装置において４０℃の温度で３０分間乾燥せしめられ、８０％の粒子画分０．８〜１．６ｍｍ、１５％の０．３〜１．３、４％の１．０〜２．５ｍｍ、並びに１％の、より大きいサイズ及びより低いサイズに分画された。画分はその後、押出しプロセスで得られた生成物と同じ方法でコーティングされ、次にフォームへと発泡せしめられた。
【０２３４】
実施例２
本実施例は、実施例１に類似しているがフォーム中のジオポリマー複合材の量はより少なく、かつ複合材中の炭素系不伝熱性添加剤の含有量はより多い。
【０２３５】
発泡性顆粒状物は、４０重量％のＲａｎｃｏ９８９５を含有しかつ６μｍの平均粒子径及び１０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面を有している１０重量％のジオポリマー複合材が使用されたことを除き、実施例１と同じ条件及びプロセスで生産された。
【０２３６】
実施例３
本実施例は、ジオポリマー複合材の粘着性及びフォームの機械的性質に対するシラン化の影響について示す。この実施例は実施例１に類似している。
【０２３７】
発泡性粒子は、使用されたＢａｕｃｉｓＬ１６０の量に対して２重量％の濃度でアミノプロピルトリエトキシシランが添加されたことを除き、実施例１と同じ条件、成分濃度及びプロセスで生産された。加えて、即時使用可能なジオポリマー複合材粉体は、粉体の乾燥重量あたり１重量％の濃度のフェニルトリエトキシシランを用いてシラン化された。
【０２３８】
実施例４
本実施例では、異なる不伝熱性添加剤が使用された。本実施例は、同一又は非常に類似したフォーム特性を独立に得ることが可能であることを示している。
【０２３９】
発泡性粒子は、石油コークスの代わりに、７１．８ｍ２／ｇのＢＥＴ表面及び５６００ｐｐｍの硫黄を有している２０重量％のＭｏｎａｒｃｈ４６０カーボンブラックがジオポリマー複合材を調製するために使用されたことを除き、実施例１と同じ条件及びプロセスで生産された。さらに、平均直径７μｍ及びＢＥＴ表面２１．３ｍ２／ｇの即時使用可能な複合材粉体が、１５重量％の濃度で、組成物全体に対して添加された。
【０２４０】
実施例５
本実施例は、構造及びフォーム複合材の特性に対する純粋ジオポリマーの添加の影響を比較し、かつ特性はジオポリマー複合材が使用された実施例に非常に類似していることを示す。
【０２４１】
発泡性粒子は、純粋ジオポリマー（いかなる不伝熱性充填材の添加も伴わない）が調製されて発泡フォーム複合材の全質量あたりの計算で１０重量％の濃度で発泡性ビニル芳香族ポリマーに添加されたことを除き、実施例１と同じ条件で生産された。
【０２４２】
実施例６
本実施例は、炭素系不伝熱性添加剤（存在しなければ発泡性ビニル芳香族ポリマーから作製された発泡フォームの自己消火性を低下させるであろう）がジオポリマーマトリックスの中に良好にカプセル封入される場合には完全に不活性であり、よって難燃剤の濃度の低減が本発明に従って可能であることが好都合であることを示す。
【０２４３】
発泡性粒子は、Ｅｍｅｒａｌｄ３０００難燃剤が１重量％の濃度で添加されたこと以外は実施例１と同じ条件下で生産された。
実施例７
本実施例は、熱安定剤及び熱酸化安定化剤が混合物に組み込まれる場合は一層少ない量の難燃剤が添加されればよいことを示すことに、さらに重点がおかれている。
【０２４４】
発泡性粒子は、熱酸化安定化剤が、０．０４重量％のＩｒｇａｆｏｓ（登録商標）１２６及び０．０４重量％のＩｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０の濃度で、並びにＨＢｒ酸掃去剤として０．０８重量％のＥｐｏｎ（商標）１６４が添加され、またＥｍｅｒａｌｄ３０００用の熱安定剤として０．３２重量％のＦ−２２００  ＨＭが（ＩＣＬの推薦に従って）使用されたことを除き、実施例１と同じ条件で生産された。難燃剤濃度は０．８重量％まで減少せしめられた。
【０２４５】
実施例８
本実施例では、複雑なジオポリマー複合材が調製されて発泡フォームの調製に使用された。本実施例は特に、フォームの熱伝導度低下に対する、イルメナイト、ルチル及びカーボンブラックの混合物に基づいたジオポリマー複合材の影響を示すために実施された。
【０２４６】
発泡性粒子は、１０重量％のＭｏｎａｒｃｈ４６０、１０重量％の、平均粒子径５μｍのイルーカ（Ｉｌｕｋａ）製の合成ルチル、及び１０重量％のイルメナイト（５μｍの平均粒子径を有する、ノルウェーのチタニア社（Ｔｉｔａｎｉａ  ＡＳ）製の標準グレード）が使用されて平均粒子径６μｍのジオポリマー複合材が調製され、該ジオポリマー複合材が１５重量％の量で使用されたことを除き、実施例１と同じ条件で生産された。Ｅｍｅｒａｌｄ３０００の濃度は１．２５％に低減された。
【０２４７】
実施例９
本実施例では、ペロブスカイト、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を備え、ハイドロマグネサイト／ハンタイト（製品名ＵｌｔｒａＣａｒｂ１２５０）及びシャモットを少量含んだ、ジオポリマー複合材が調製された。その後は極めて少量の難燃剤も使用された（０．７重量％）。
【０２４８】
発泡性粒子は、３０重量％の平均粒子径５μｍのチタン酸バリウム、及び５重量％の平均粒子径２．６μｍのハイドロマグネサイト／ハンタイト、及び５重量％の、チェスケー・ルプコヴェ―・ザーヴォディ有限会社（Ｃｅｓｋｅ  ｌｕｐｋｏｖｅ  ｚａｖｏｄｙ，ａ．ｓ．）由来の平均粒子径６μｍのシャモットが、平均粒子径６μｍのジオポリマー複合材を調製するために使用され、これが１０重量％の濃度で添加されたことを除き、実施例１と同じ条件で生産された。
【０２４９】
実施例１０
本実施例では、実施例１のポイント３において詳述された懸濁プロセスが発泡フォームを調製するために使用され；１０重量％のジオポリマー複合材が組み込まれた。懸濁液用の有機安定化システムが使用された。
【０２５０】
実施例１１
本実施例では、懸濁液は、ジオポリマー複合材の濃度が５重量％に低減され、無機の安定化系は過硫酸カリウム及びリン酸三カルシウムベースにされたことを除き、実施例１０に従って調製された。
【０２５１】
次の表（表１）は、実施例１〜１１で使用されたジオポリマー複合材の７つの異なる組成の組成物を一覧にしている。得られたジオポリマー複合材の特性は、以下の表５に示されている。
【０２５２】
【表１】
2018502965.tif 000003
【０２５３】
【表２】
2018502965.tif 000004
【０２５４】
【表３】
2018502965.tif 000005
【０２５５】
一般的に、様々な混合物が可能であり、かつすべての可能性について、同一又は類似の構造、加えて機械的性質、フォーム形成、及びブロックモールド成形パラメータが得られることになろう。差異は、以下の表４に示されるように熱伝導度のみとなろう。
【０２５６】
【表４】
2018502965.tif 000006
【０２５７】
【表５】
2018502965.tif 000007
【図１】
2018502965.tif 000008
【図２】
2018502965.tif 000009
【図３】
2018502965.tif 000010
【図４】
2018502965.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月20日(2017.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジオポリマー複合材の生産のためのプロセスであって、前記プロセスは、
ａ）アルミノシリケート成分をアルカリシリケート溶液と混合し、ゲルを形成するステップ、
ｂ）ゲルに不伝熱性添加剤成分を添加し、充填ゲルを形成するステップ、
ｃ）充填ゲルを混合して、充填ジオポリマーを形成するステップ、
ｄ）硬化、乾燥及び粉砕を行って、充填ジオポリマー粒子を得るステップ、
ｅ）充填ジオポリマー粒子から陽イオンを除去するステップ、並びに、
ｆ）ジオポリマー複合材を得るステップ
を含んでなり、
前記不伝熱性添加剤は、
ａ．カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、黒鉛及びグラフェン、並びに
ｂ．ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物及びペロブスカイト構造を有する鉱物、
のうちの１つまたは複数を含んでなるプロセス。
【請求項２】
アルミノシリケート成分は、メタカオリン、メタカオロナイト（ｍｅｔａｋａｏｌｏｎｉｔｅ）、メタフライアッシュ、炉スラグ、シリカヒューム、鉱山尾鉱、ポゾラン、カオリン、及び建設系残渣で構成されている群から選択された１つまたは複数の材料を含んでなり、
好ましくは、アルミノシリケート成分は、メタカオリン又はメタカオリナイト、メタフライアッシュ、シリカヒュームで構成されている群から選択された１つまたは複数の材料を含んでなり、
特に、アルミノシリケート成分は、メタカオリン若しくはメタカオリナイト、又はこれらの混合物である、
請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
不伝熱性添加剤成分は、
熱吸収体及び熱反射体の群から選択された１つまたは複数の炭素系不伝熱性添加剤を含んでなり、
特に、不伝熱性添加剤成分は、カーボンブラック、黒鉛、又はこれらの混合物である、
請求項１又は請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
アルカリシリケートは、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムのうち一方又は両方を含んでなり、
好ましくは、アルカリシリケートはケイ酸カリウムである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５】
ステップａ）におけるアルカリシリケート溶液との混合の前に、アルミノシリケート成分にシランが添加され、
シランは、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、及びこれらの混合物から選択される、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項６】
ステップｅ）の後に、及び好ましくはステップｆ）の後にジオポリマー複合材にシランが添加され、
好ましくは、シランはアミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、及びこれらの混合物から選択される、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項７】
シランの濃度は、ジオポリマー複合材の重量に基づいて、０．０１〜１０重量％の範囲内、より好ましくは０．０５〜５重量％の範囲内、最も好ましくは０．１〜３重量％である、請求項５又は６に記載のプロセス。
【請求項８】
ステップｅ）は、酸性溶液を用いた陽イオンの除去、及びその後の乾燥を含んでなり、
好ましくは、ステップｅ）は、酸性溶液を用いた陽イオンの除去、水を用いた洗浄、及びその後の乾燥を含んでなる、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項９】
ジオポリマーに由来し、かつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材であって、
不伝熱性添加剤は、
ａ．カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、黒鉛及びグラフェン、並びに
ｂ．ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物、及びペロブスカイト構造を有する鉱物、
のうちの１つまたは複数を含んでなり、
好ましくは、不伝熱性添加剤は、カーボンブラック、黒鉛、又はこれらの混合物である、
ジオポリマー複合材。
【請求項１０】
ジオポリマーに由来し、かつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材の、
ビニルポリマーを含んでなるフォームの熱伝導度を低下させるための（低下はＩＳＯ８３０１によって測定される）使用であって、
前記不伝熱性添加剤は、
ａ．カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、黒鉛及びグラフェン、並びに
ｂ．ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物及びペロブスカイト構造を有する鉱物、
のうちの１つまたは複数を含んでなり、
好ましくは、ビニルポリマーはビニル芳香族ポリマーである、使用。
【請求項１１】
押出しプロセス又は懸濁プロセスによる発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物の生産のためのプロセスであって、前記プロセスは、
ジオポリマーに由来し、かつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材
の添加を含んでなり、
前記不伝熱性添加剤は、
ａ．カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、黒鉛及びグラフェン、並びに
ｂ．ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物及びペロブスカイト構造を有する鉱物、
のうちの１つまたは複数を含んでなるプロセス。
【請求項１２】
発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物であって、ビニル芳香族ポリマー、１つまたは複数の噴射剤、及びジオポリマーに由来し、かつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材を含んでなり、
前記不伝熱性添加剤は、
ａ．カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、黒鉛及びグラフェン、並びに
ｂ．ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物及びペロブスカイト構造を有する鉱物、
のうちの１つまたは複数を含んでなる発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物。
【請求項１３】
請求項１１に記載のプロセスに従って得られるような、請求項１２に記載のビニル芳香族ポリマー顆粒状物。
【請求項１４】
発泡ビニルポリマーフォームであって、ビニルポリマー、及びジオポリマーに由来し、かつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材を含んでなり、
前記不伝熱性添加剤は、
ａ．カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、黒鉛及びグラフェン、並びに
ｂ．ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物及びペロブスカイト構造を有する鉱物、
のうちの１つまたは複数を含んでなり、
該フォームは、
８〜３０ｋｇ／ｍ３の密度、及び
２５〜３５ｍＷ／Ｋ・ｍの熱伝導度（ＩＳＯ８３０１に従った測定による）
を有している、発泡ビニルポリマーフォーム。
【請求項１５】
フォームはビニル芳香族ポリマーを含んでなり、
好ましくは、フォームは、請求項１２又は請求項１３に記載の顆粒状物の発泡によって得ることができる、
請求項１４に記載の発泡ビニルポリマーフォーム。
【請求項１６】
マスターバッチであって、ビニルポリマー、並びに、ジオポリマーに由来しかつ不伝熱性添加剤を含んでなるジオポリマー複合材であって、ジオポリマー複合材の量はマスターバッチの重量に基づいて１０〜７０重量％の範囲にある、ジオポリマー複合材
を含んでなり、
前記不伝熱性添加剤は、
ａ．カーボンブラック、石油コークス、黒鉛化カーボンブラック、酸化黒鉛、黒鉛及びグラフェン、並びに
ｂ．ルチル、シャモット、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、ハイドロマグネサイト／ハンタイト鉱物及びペロブスカイト構造を有する鉱物、
のうちの１つまたは複数を含んでなる、マスターバッチ。
【請求項１７】
前記量は、マスターバッチの重量に基づいて１０〜６５重量％の範囲にあり、
好ましくは、その量は２０〜６０重量％の範囲にあり、
より好ましくは、その量は２５〜５５重量％の範囲にある、
請求項１６に記載のマスターバッチ。
【請求項１８】
ビニルポリマーはビニル芳香族ポリマーであり、
好ましくは、ビニル芳香族ポリマーはＩＳＯ１１３３に従った測定で４〜３０ｇ／１０分の範囲のメルトインデックスを有し、
より好ましくは、ビニル芳香族ポリマーはホモポリマーであるか又はｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン若しくはα−メチルスチレンとのコポリマーである、
請求項１６又は請求項１７に記載のマスターバッチ。
【請求項１９】
１つまたは複数のシラン（好ましくはアミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、及びフェニルトリエトキシシランから選択される）をさらに含んでなり、
好ましくは、シランの量は、マスターバッチ中のａ．又はｂ．のそれぞれの重量に基づいて０．０１〜１重量％の範囲にある、
請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のマスターバッチ。
【国際調査報告】
2018502965.tif 000012
2018502965.tif 000013
2018502965.tif 000014