ЧАСТИЦЫ ВСПЕНИВАЕМОГО ПОЛИСТИРОЛА, ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВСПЕНЕННЫЕ ЧАСТИЦЫ ПОЛИСТИРОЛА, ФОРМОВАННОЕ ИЗДЕЛИЕ ИЗ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ВСПЕНИВАЕМОЙ СМОЛЫ
FOAMED POLYSTYRENE PARTICLES, PRE-FOAMED POLYSTYRENE PARTICLES, A MOLDED FOAMED POLYSTYRENE ARTICLE AND A FOAMED RESIN PARTICLES PRODUCTION METHOD

Область техники настоящего изобретения
[0001]
Настоящее изобретение относится к частицам вспениваемого полистирола, предварительно вспененным частицам полистирола, формованному изделию из пенополистирола и способу изготовления частиц вспениваемой смолы.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
[0002]
Формованное изделие из пенополистирола, которое получают с использованием частиц вспениваемого полистирола, представляет собой хорошо сбалансированный пеноматериал, имеющий низкую плотность, теплоизоляционные свойства, амортизирующие свойства и т.д. Традиционно формованное изделие из пенополистирола находит широкое применение в качестве контейнера для пищевых продуктов, охлаждающего контейнера, амортизирующего материала, теплоизоляционного строительного материала и т.д.
[0003]
В последние годы в отношении проблем, таких как глобальное потепление, существует растущее понимание энергосбережения посредством улучшения теплоизоляционных свойств строений, таких как дом. Соответственно, прогнозируется дальнейшее увеличение спроса на формованные изделия из пенополистирола. Кроме того, были проведены разнообразные исследования в отношении дальнейшего улучшения теплоизоляционных свойств формованных изделий из пенополистирола.
[0004]
С другой стороны, формованные изделия из пенополистирола в качестве теплоизоляционных материалов конкурируют на рынке с другими материалами, такими как стекловата. В связи с этим ожидают, что изготовление формованных изделий из пенополистирола достигнет значительного сокращения себестоимости. Формованное изделие из пенополистирола с коэффициентом вспенивания не менее 40 имеет более высокую теплопроводность и, соответственно, претерпевает большее ухудшение теплоизоляционных свойств при увеличении коэффициента вспенивания. Таким образом, требуется уменьшение теплопроводности такого формованного изделия из пенополистирола. Формованное изделие из пенополистирола, имеющее меньшую теплопроводность, обеспечивает достижение теплоизоляционных свойств, эквивалентных свойствам традиционного формованного изделия из пенополистирола с низким коэффициентом вспенивания, даже в том случае, где формованное изделие из пенополистирола с меньшей теплопроводностью имеет повышенный коэффициент вспенивания. Это позволяет уменьшать количество частиц вспениваемого полистирола, используемых в качестве исходного материала, и, соответственно, обеспечивает изготовление по низкой себестоимости теплоизоляционного материала, включая формованное изделие из пенополистирола.
[0005]
Вспенивающий агент, такой как бутан или пентан, который содержится в формованном изделии из пенополистирола, производит эффект уменьшения теплопроводности. Известно, что такой вспенивающий агент высвобождается из формованного изделия из пенополистирола с течением времени таким образом, что его замещает атмосфера (воздух), и в результате этого теплопроводность формованного изделия из пенополистирола увеличивается с течением времени таким образом, что теплоизоляционные свойства с течением времени ухудшаются.
[0006]
В указанных обстоятельствах предложено поддержание теплопроводности формованного изделия из пенополистирола на низком уровне даже после того, как замещается воздухом вспенивающий агент, такой как бутан или пентан, который содержится в формованном изделии из пенополистирола.
[0007]
3
3
В связи с улучшением теплоизоляционных свойств формованного изделия из пенополистирола в патентном документе 1, например, раскрыты частицы вспениваемого полистирола, где вспенивающий агент содержится в частицах полистирола, который имеет среднемассовую молекулярную массу от 300000 до 600000 и заданный интервал коэффициента вспенивания во время измерения течения расплава, и который обеспечивает изготовление формованного изделия из пенополистирола, имеющего объемную плотность от 0,02 г/см до 0,009 г/см и среднюю толщину оболочки ячейки от 0,8 мкм до 2,5 мкм.
[0008]
Кроме того, известен способ, в котором ингибитор радиационной теплопередачи (например, графит) использован в формованном изделии из пенополистирола. Ингибитор радиационной теплопередачи представляет собой вещество, которое способно ингибировать радиационную теплопередачу как один из механизмов передачи тепла, реализуемых во вспененном формованном изделии. Ингибитор радиационной теплопередачи своим действием обеспечивает уменьшение теплопроводности вспененного формованного изделия по сравнению с не содержащим добавок вспененным формованным изделием, которое является идентичным вспененному формованному изделию в отношении смолы, вспенивающего агента, структуры ячеек и плотности.
[0009]
В патентном документе 2 раскрыты частицы вспениваемого полистирола, которые (i) посредством обработки позволяют изготавливать пеноматериал, имеющий плотность 35 г/л или менее, и (ii) содержат графитовый порошок с однородным распределением частиц. Проблема, вызванная использованием графитового порошка, представляет собой уменьшение огнестойкости. В патентном документе 2 раскрыта технология, согласно которой частицы вспениваемого полистирола содержат, в качестве огнезащитного вещества, органическое соединение брома, имеющее содержание брома 70 мас.% или более.
[0010]
3
3
2
3
В патентном документе 3 раскрыто формованное изделие из пенополистирола, которое имеет плотность от 10 кг/м до 100 кг/м, долю закрытых ячеек не менее 60% и средний диаметр ячеек от 20 мкм до 1000 мкм и содержит от 0,05 мас.% до 9 мас.% графитового порошка. Указанный графитовый порошок имеет соотношение размеров частиц не менее 5, среднеобъемный размер частиц (размер частиц D50) от 0,1 мкм до 100 мкм и удельную площадь поверхности не менее 0,7 м/см. Значение, получаемое делением размера частиц D90 графитового порошка на размер частиц D10 графитового порошка, составляет от 1 до 20.
[0011]
В патентном документе 4 раскрыт способ изготовления частиц вспениваемого полистирола. Согласно этому способу, затравочную полимеризацию мономера стирола с полистирольными микрогранулами, содержащими частицы графита, осуществляют в присутствии ароматических C6-C10-углеводородов с одновременным введением вспенивающего агента.
[0012]
В патентном документе 5 раскрыт способ изготовления частиц вспениваемого полистирола, предусматривающий (i) плавление и перемешивание в экструдере композиции смолы, содержащей полистирольную смолу, огнезащитное вещество, графит и летучий вспенивающий агент, (ii) экструзию получаемого в результате расплавленного и перемешанного продукта из экструзионной головки в воду под давлением и (iii) резание расплавленного и перемешанного продукта, экструдированного таким способом.
[0013]
В патентном документе 6 раскрыты частицы вспениваемого полистирола, которые содержат от 0,1 мас.% до 25 мас.% графита, имеющего средний размер частиц, составляющий более чем 50 мкм.
[0014]
В патентном документе 7 раскрыты частицы вспениваемого полистирола, где содержание огнезащитного вещества в частях поверхностного слоя частиц вспениваемого полистирола является больше, чем в частицах вспениваемого полистирола в целом.
[0015]
В патентном документе 8 раскрыты частицы вспениваемого полистирола, которые (i) содержат от 0,1 мас.% до 25 мас.% графита и летучий вспенивающий агент, который представляет собой смесь пентана и воды, и (ii) имеют объемную плотность, составляющую более чем 600 г/л.
[0016]
В патентном документе 9 раскрыты частицы вспениваемого полистирола, которые содержат от 3 мас.% до 15 мас.% графита, причем содержание графита в частицах вспениваемого полистирола в целом составляет более чем в частях поверхностного слоя частиц вспениваемого полистирола.
[0017]
В патентном документе 10 раскрыт способ изготовления частиц вспениваемого полистирола посредством осуществления полимеризации стирола и, в случае необходимости, мономерного соединения, которое может быть сополимеризовано со стиролом, в водной суспензии в присутствии частиц графита. Вспенивающий агент добавляют до, в течение или после полимеризации.
[0018]
В патентном документе 11 раскрыт способ изготовления частиц вспениваемого полистирола, который полимеризован в водной суспензии в присутствии графита и неионного поверхностно-активного вещество и имеет теплопроводность менее 32 мВт/м⋅K и плотность менее 25 г/л при измерении при 10°C в соответствии со стандартом DIN 52612.
Список цитируемой литературы
[Патентная литература]
[0019]
[Патентный документ 1]
Публикация нерассмотренной патентной заявки Японии (Tokukai) № 2002-284917 A
[Патентный документ 2]
Перевод на японский язык публикации выложенной международной патентной заявки (Tokuhyo) PCT № 2001-525001 A
[Патентный документ 3]
Публикация нерассмотренной патентной заявки Японии № 2005-2268 A
[Патентный документ 4]
Перевод на японский язык публикации выложенной международной патентной заявки PCT № 2009-536687 A
[Патентный документ 5]
Публикация нерассмотренной патентной заявки Японии № 2013-75941 A
[Патентный документ 6]
Перевод на японский язык публикации выложенной международной патентной заявки PCT № 2002-530450 A
[Патентный документ 7]
Публикация нерассмотренной патентной заявки Японии № 2004-346281 A
[Патентный документ 8]
Перевод на японский язык публикации выложенной международной патентной заявки PCT № 2005-506390 A
[Патентный документ 9]
Публикация нерассмотренной патентной заявки Японии № 2013-209608 A
[Патентный документ 10]
Перевод на японский язык публикации выложенной международной патентной заявки PCT № 2001-522383 A
[Патентный документ 11]
Перевод на японский язык публикации выложенной международной патентной заявки PCT № 2008-502750 A.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Техническая проблема
[0020]
В изобретениях, раскрытых в патентных документах 1-11, остается возможность улучшения вспениваемости и теплоизоляционных свойств.
[0021]
Соответственно, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить (i) частицы вспениваемого полистирола и предварительно вспененные частицы полистирола, которые в каждом случае обеспечивают изготовление формованного изделия из пенополистирола, имеющего высокий коэффициент вспенивания и низкую теплопроводность, т.е. имеющего превосходные теплоизоляционные свойства, (ii) формованное изделие из пенополистирола и (iii) способ изготовления частиц вспениваемой смолы.
Решение проблемы
[0022]
В результате тщательных исследований в целях решения вышеупомянутой проблемы авторы настоящего изобретения обнаружили (i) частицы вспениваемого полистирола и предварительно вспененные частицы полистирола, которые в каждом случае обеспечивают изготовление формованного изделия из пенополистирола, имеющего чрезвычайно низкую теплопроводность в течение продолжительного периода времени после изготовления и превосходные теплоизоляционные свойства, (ii) формованное изделие из пенополистирола и (iii) способ изготовления частиц вспениваемой смолы. В результате данного обнаружения авторы совершили настоящее изобретение.
[0023]
В частности, авторы настоящего изобретения обнаружили, что частицы вспениваемого полистирола, предварительно вспененные частицы полистирола и формованное изделие из пенополистирола изобретения обеспечивают получение формованного изделия из пенополистирола, имеющего, несмотря на высокое содержание графита от 2,0 мас.% до 8,0 мас.%, высокий коэффициент вспенивания, высокую долю закрытых ячеек без ухудшения внешнего вида и низкую теплопроводность, обеспечивающего значительное подавление увеличения теплопроводности с течением времени и проявляющего превосходные долговечные теплоизоляционные свойства.
[0024]
Таким образом, один вариант осуществления настоящего изобретения относится к частицам вспениваемого полистирола, содержащим графит, причем содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, и в том случае, где раствор, в котором частицы вспениваемого полистирола диспергированы в толуоле, проходит измерение методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм, интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляет не менее чем 5 {%/(мг/мл)}/мас.%.
[0025]
2
2
2
Кроме того, один вариант осуществления настоящего изобретения относится к частицам вспениваемого полистирола, содержащим графит, причем содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, и в том случае, где раствор, в котором частицы вспениваемого полистирола диспергированы в толуоле, проходит наблюдение с использованием оптического микроскопа, площадь графита в расчете на единичную концентрацию графита в растворе на 1 мм составляет не менее чем 55 ({мм/мм}/{г/г}).
[0026]
Кроме того, один вариант осуществления настоящего изобретения относится к частицам вспениваемого полистирола, содержащим графит, причем содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, и в том случае, где частицы вспениваемого полистирола дополнительно предварительно вспенены и превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 40, значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, на содержание графита, составляет не менее чем 100.
[0027]
Кроме того, один вариант осуществления настоящего изобретения относится к формованному изделию из пенополистирола, содержащему графит, причем содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% формованного изделия из пенополистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, и в том случае, где раствор, в котором формованное изделие из пенополистирола диспергировано в толуоле, проходит измерение методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм, интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляет не менее чем 5 {%/(мг/мл)}/мас.%.
[0028]
2
Кроме того, один вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу изготовления частиц вспениваемой смолы, содержащих графит, причем содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемой смолы, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, и способ предусматривает: стадию перемешивания для образования смеси с использованием месильного устройства, включающего в себя двухшнековый смеситель, графита и смолы под нагрузкой не менее 3,5 кгс/см, при температуре смолы не менее Tg + 50°C (Tg представляет собой температуру стеклования смолы) и в течение времени перемешивания не менее 10 минут с получением маточной смеси; и стадию экструзии для плавления, перемешивания и экструзии смеси с использованием экструдера, причем смесь содержит маточную смесь и свежую смолу.
[0029]
Кроме того, один вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу изготовления частиц вспениваемой смолы, содержащих графит, причем в способе использована маточная смесь, содержащая смолу и графит, которая удовлетворяет следующей формуле (3):
b > 1,4a ... Формула (3)
где a представляет собой интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе [{%/(мг/мл)}/мас.%], которая измерена, перед получением маточной смеси, посредством измерения раствора, в котором графит до перемешивания со смолой диспергирован в растворителе, методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм; и b представляет собой интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе [{%/(мг/мл)}/мас.%], которая измерена, после получения маточной смеси, посредством измерения раствора, в котором маточная смесь диспергирована в растворителе, методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм.
Полезные эффекты настоящего изобретения
[0030]
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, может быть предложено формованное изделие из пенополистирола, имеющее высокий коэффициент вспенивания и низкую теплопроводность, т.е. имеющее превосходные теплоизоляционные свойства.
Подробное раскрытие вариантов осуществления
[0031]
В следующем описании настоящее изобретение будет раскрыто более подробно посредством вариантов осуществления в следующем порядке: частицы вспениваемого полистирола и способ их изготовления; предварительно вспененные частицы полистирола и способ их изготовления; и формованное изделие из пенополистирола и способ его изготовления.
[0032]
[1. Частицы вспениваемого полистирола]
Частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представляют собой частицы вспениваемого полистирола, содержащие графит, в которых содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, и в том случае, где раствор, в котором частицы вспениваемого полистирола диспергированы в толуоле, проходит измерение методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм, интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляет не менее чем 5 {%/(мг/мл)}/мас.%.
[0033]
2
2
2
В качестве альтернативы, частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представляют собой частицы вспениваемого полистирола, содержащие графит, в которых содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, и в том случае, где раствор, в котором частицы вспениваемого полистирола диспергированы в толуоле, проходит наблюдение с использованием оптического микроскопа, площадь графита в расчете на единичную концентрацию графита в растворе на 1 мм составляет не менее чем 55 ({мм/мм}/{г/г}).
[0034]
В качестве альтернативы, частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представляют собой частицы вспениваемого полистирола, содержащие графит, в которых содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, и в том случае, где частицы вспениваемого полистирола дополнительно предварительно вспенены и превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 40, значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, на содержание графита, составляет не менее чем 100.
[0035]
Три описанных выше варианта осуществления могут быть предложены индивидуально или в сочетании. Кроме того, каждый из трех описанных выше вариантов осуществления и их комбинация может в каждом случае включать в себя следующие конфигурации.
[0036]
Частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения содержат полистирол, графит и вспенивающий агент, а также могут содержать в случае необходимости по меньшей мере один необязательный компонент, выбранный из группы, состоящей из огнезащитного вещества, термостабилизатора, генератора радикалов и других добавок. Частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно содержат полистирол, графит, вспенивающий агент и огнезащитное вещество, а также могут содержать по меньшей мере один из описанных выше необязательных компонентов, не представляющих собой огнезащитное вещество. Предпочтительнее частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения содержат полистирол, графит, вспенивающий агент, огнезащитное вещество и термостабилизатор, а также могут содержать по меньшей мере один из описанных выше необязательных компонентов, не представляющих собой огнезащитное вещество и термостабилизатор. Еще предпочтительнее частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения содержат полистирол, графит, вспенивающий агент, огнезащитное вещество, термостабилизатор и зародышеобразователь, а также могут содержать по меньшей мере один из описанных выше необязательных компонентов, не представляющих собой огнезащитное вещество, термостабилизатор и зародышеобразователь.
[0037]
Частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения сконфигурированы таким образом, что в том случае, где частицы вспениваемого полистирола превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 50, вспененное формованное изделие имеет теплопроводность, составляющую предпочтительно не более чем 0,0310 (Вт/м⋅K), предпочтительнее не более чем 0,0308 (Вт/м⋅K), еще предпочтительнее не более чем 0,0305 (Вт/м⋅K) и измеряемую при центральной температуре 23°C, в соответствии с JIS A9511:2006R, после выдерживания вспененного формованного изделия в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 30 суток и дополнительного выдерживания в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 24 часов. Указанная конфигурация обеспечивает дополнительное улучшение теплоизоляционных свойств.
[0038]
Частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения сконфигурированы таким образом, что в том случае, где частицы вспениваемого полистирола превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 70, вспененное формованное изделие имеет теплопроводность, составляющую предпочтительно не более чем 0,0324 (Вт/м⋅K), предпочтительнее не более чем 0,0320 (Вт/м⋅K), еще предпочтительнее не более чем 0,0317 (Вт/м⋅K) и измеряемую при центральной температуре 23°C, в соответствии с JIS A9511:2006R, после выдерживания вспененного формованного изделия в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 30 суток и дополнительного выдерживания в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 24 часов. Указанная конфигурация обеспечивает дополнительное коэффициента вспенивания и дополнительное улучшение теплоизоляционных свойств.
[0039]
Частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно сконфигурированы таким образом, что в том случае, где частицы вспениваемого полистирола предварительно вспенены и превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 50, вспененное формованное изделие имеет средний диаметр ячеек от 70 мкм до 250 мкм. Средний диаметр ячеек составляет предпочтительнее от 90 мкм до 200 мкм и еще предпочтительнее от 100 мкм до 180 мкм. Указанная конфигурация обеспечивает получение формованного изделия из пенополистирола, имеющего дополнительно улучшенные теплоизоляционные свойства.
[0040]
В следующем описании будут более подробно обсуждены обязательные компоненты и необязательные компоненты, содержащиеся в частицах вспениваемого полистирола, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0041]
(1-1. Полистирол)
Полистирол для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения может представлять собой не только гомополимер стирола (гомополимер полистирола), но также сополимер (i) стирола и (ii) другого мономера (мономеров), которые сополимеризованы со стиролом, или производное другого мономера (мономеров), при том условии, что не ухудшены эффекты ни одного варианта осуществления настоящего изобретения. Однако следует отметить, что исключен бромированный стирол-бутадиеновый сополимер, который будет описан далее.
[0042]
Примеры другого мономера (мономеров), которые могут быть сополимеризованы со стиролом, или производные другого мономера (мономеров) включают в себя: производное стирола, такое как метилстирол, диметилстирол, этилстирол, диэтилстирол, изопропилстирол, бромстирол, дибромстирол, трибромстирол, хлорстирол, дихлорстирол и трихлорстирол; многофункциональное виниловое соединение, такое как дивинилбензол; соединение типа сложного эфира поли(мет)акриловой кислоты, такое как метилакрилат, метилметакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, бутилакрилат и бутилметакрилат; винилцианидное соединение, такое как (мет)акрилонитрил; диеновое соединение, такое как бутадиен, или соответствующее производное; ангидрид ненасыщенной карбоновой кислоты, такой как ангидрид малеиновой кислоты и ангидрид итаконовой кислоты; и N-алкилзамещенное малеимидное соединение, такое как N-метилмалеимид, N-бутилмалеимид, N-циклогексилмалеимид, N-фенилмалеимид, N-(2)-хлорфенилмалеимид, N-(4)-бромфенилмалеимид и N-(1)-нафтилмалеимид. Указанные соединения могут быть использованы индивидуально или в комбинации двух или более соединений.
[0043]
Полистирол для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения не ограничен гомополимером стирола и/или сополимером (i) стирола и (ii) другого мономера (мономеров), который может быть сополимеризован со стиролом, или производного другого мономера (мономеров). Полистирол для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения может представлять собой смесь, содержащую (i) гомополимер другого мономера (мономеров) или соответствующего производного или (ii) сополимер другого мономера (мономеров) или соответствующего производного, при том условии, что не ухудшены эффекты ни одного варианта осуществления настоящего изобретения.
[0044]
В полистироле для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения могут быть также смешаны, например, упрочненный диеновым каучуком полистирол, упрочненный акриловым каучуком полистирол и/или полифениленэфирная смола.
[0045]
Среди примеров полистирола для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения является предпочтительным гомополимер стирола, сополимер стирола и акрилонитрила или сополимер стирола и бутилакрилата, поскольку он является (i) относительно дешевым, (ii) пригодным для вспенивания и формования с использованием пара низкого давления или аналогичного средства без использования специального способа и (iii) хорошо сбалансированным в отношении теплоизоляционных свойств, огнестойкости и амортизирующих свойств.
[0046]
(1-2. Графит)
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, добавление графита в частицы вспениваемого полистирола в качестве ингибитора радиационной теплопередачи обеспечивает изготовление формованного изделия из пенополистирола, имеющего превосходные теплоизоляционные свойства. Ингибитор радиационной теплопередачи представляет собой вещество, которое имеет свойство отражения, рассеяния или поглощения излучения в инфракрасном или ближнем инфракрасном диапазоне (например, при длине волны в приблизительном диапазоне от 800 нм до 3000 нм).
[0047]
Примеры графита для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включают в себя чешуйчатый графит, землистый графит, сферический графит, искусственный графит и т.д. Следует отметить, что термин "чешуйчатый" в настоящем документе также означает формы листочков, хлопьев и пластинок. Указанные типы графита могут быть использованы индивидуально или в комбинации двух или более форм. В частности, графитовая смесь, содержащая чешуйчатый графит в качестве основного компонента, является предпочтительной вследствие проявления превосходного эффекта подавления радиационной теплопередачи, и чешуйчатый графит является более предпочтительным.
[0048]
Графит для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения имеет средний размер частиц, составляющий предпочтительно от 2,5 мкм до 9 мкм, предпочтительнее от 3 мкм до 6 мкм и наиболее предпочтительно от 4 мкм до 6 мкм. Средний размер частиц графита в настоящем документе определен таким образом, что при осуществлении измерения и анализа распределения частиц по размеру методом лазерной дифрактометрии на основе теории Ми согласно ISO 13320:2009 и JIS Z8825-1, размер частиц (среднеобъемный размер частиц согласно лазерной дифрактометрии), соответствующий случаю, в котором суммарный объем составляет 50% объема всех частиц, рассматривается как средний размер частиц.
[0049]
Стоимость изготовления графита уменьшается при увеличении среднего размера частиц графита. В частности, графит, имеющий средний размер частиц не менее 2,5 мкм, может быть получен при низкой себестоимости, включая стоимость пульверизации; таким образом, он является очень дешевым, и, следовательно, частицы вспениваемого полистирола, как правило, могут быть изготовлены при пониженной себестоимости. Кроме того, в том случае, где графит имеет средний размер частиц, составляющий не менее чем 2,5 мкм, из полученных частиц вспениваемого полистирола может быть изготовлено формованное пенополистирольное изделие, имеющее хорошие теплоизоляционные свойства. В том случае, где графит имеет средний размер частиц, составляющий не более чем 9 мкм, оболочки ячеек не могут легко разрушаться в ходе изготовления предварительно вспененных частиц и формованного пенополистирольного изделия из частиц вспениваемого полистирола, и в результате этого, как правило, может быть легко достигнут высокий коэффициент вспенивания, формование обычно упрощается, и прочность при сжатии формованного изделия из пенополистирола проявляет тенденцию к увеличению.
[0050]
В том случае, где графит имеет средний размер частиц, составляющий не менее чем 3 мкм, может быть достигнуто дополнительное уменьшение теплопроводности, а также могут быть получены превосходные теплоизоляционные свойства. В том случае, где графит имеет средний размер частиц, составляющий не более чем 6 мкм, формованное изделие имеет превосходный внешний вид, пониженную теплопроводность и более предпочтительные теплоизоляционные свойства в результате уменьшения теплопроводности.
[0051]
Частицы вспениваемого полистирола согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предпочтительно сконфигурированы таким образом, что содержание графита составляет не менее чем 2,0 мас.% и не более чем 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола, чтобы обеспечить в хорошем балансе (i) простое регулирование для достижения целевого коэффициента вспенивания, (ii) эффект уменьшения теплопроводности и (iii) другие свойства. В том случае, где содержание графита составляет не менее чем 2,0 мас.%, как правило, может быть достигнут достаточный эффект уменьшения теплопроводности. В то же время в том случае, где содержание графита составляет не более чем 8,0 мас.%, оболочки ячеек не могут быть легко разрушены в ходе изготовление предварительно вспененных частиц и формованное пенополистирольное изделие из частиц вспениваемого полистирола, таким образом, что, как правило, может быть легко достигнут высокий коэффициент вспенивания, и регулирование коэффициента вспенивания проявляет тенденцию к упрощению.
[0052]
Оказывается предпочтительным, что содержание графита в частицах вспениваемого полистирола составляет не менее чем 3,0 мас.% и не более чем 7,0 мас.%. В том случае, где содержание графита составляет не менее чем 3,0 мас.%, может быть достигнута пониженная теплопроводность, и в результате этого улучшаются теплоизоляционные свойства. В том случае, где содержание графита составляет не более чем 7,0 мас.%, могут быть достигнуты хорошая вспениваемость и хороший внешний вид формованного изделия.
[0053]
Традиционные содержащие графит частицы вспениваемого полистирола имеют низкую интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе при измерении методом лазерной дифрактометрии, и, таким образом, производят низкий эффект уменьшения теплопроводности по отношению к количеству графита. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, повышается интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе при измерении методом лазерной дифрактометрии. Это обеспечивает получение формованного изделия из пенополистирола, имеющего низкую теплопроводность, которая не может быть получена для традиционных содержащих графит частиц вспениваемого полистирола.
[0054]
2
2
Кроме того, традиционные содержащие графит частицы вспениваемого полистирола имеют небольшую площадь графита в расчете на единичную концентрацию графита в растворе на 1 мм при наблюдении с помощью оптического микроскопа и, таким образом, производят низкий эффект уменьшения теплопроводности по отношению к количеству графита. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, увеличивается площадь графита в расчете на единичную концентрацию графита в растворе на 1 мм при наблюдении с помощью оптического микроскопа. Это обеспечивает получение формованного изделия из пенополистирола, имеющего низкую теплопроводность, которая не может быть получена из традиционных содержащих графит частиц вспениваемого полистирола.
[0055]
Кроме того, для традиционных содержащих графит частиц вспениваемого полистирола в том случае, где частицы вспениваемого полистирола предварительно вспенены и превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 40, является низким значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, на содержание графита. Таким образом, традиционные содержащие графит частицы вспениваемого полистирола производят низкий эффект уменьшения теплопроводности по отношению к количеству графита. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, увеличивается значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, на содержание графита. Это обеспечивает получение имеющего низкую теплопроводность формованного изделия из пенополистирола, которое не может быть получено их традиционных содержащих графит частиц вспениваемого полистирола.
[0056]
(1-3. Интенсивность рассеянного лазерного излучения)
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения получают следующим образом. Сначала на основании интенсивности Lb проходящего света в том случае, где на раствор в толуоле, не содержащий частиц вспениваемого полистирола, воздействует излучение лазера He-Ne, имеющее длину волны 632,8 нм, и интенсивности Ls проходящего света в том случае, где на раствор в толуоле, содержащий частицы вспениваемого полистирола, имеющие заданную массу, воздействует излучение лазера He-Ne, имеющее длину волны 632,8 нм, интенсивность Ob (%) рассеянного лазерного излучения вычисляют в соответствии со следующей формулой: Ob=(1-Ls/Lb)×100. После этого на основании интенсивности Ob рассеянного лазерного излучения, найденной таким способом, получают интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора частиц вспениваемого полистирола. Затем найденную таким способом интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора делят на содержание (мас.%) графита в частицах вспениваемого полистирола, имеющих заданную массу. Интенсивность рассеянного лазерного излучения, найденная таким способом, представляет собой интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе.
[0057]
Оказывается предпочтительным, что частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения имеют интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе, составляющую не менее чем 5 {%/(мг/мл)}/мас.%. В том случае, где интенсивность рассеянного лазерного излучения составляет не менее чем 5 {%/(мг/мл)}/мас.%, может быть достигнут высокий эффект уменьшения теплопроводности по отношению к содержанию графита. То есть могут быть достигнуты высокий коэффициент вспенивания, а также низкая теплопроводность и в результате этого превосходные теплоизоляционные свойства. Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляет предпочтительнее не менее чем 6 {%/(мг/мл)}/мас.% и еще предпочтительнее не более чем 9 {%/(мг/мл)}/мас.%. В том случае, где интенсивность рассеянного лазерного излучения составляет не менее чем 6%, может быть достигнут более значительный эффект уменьшения теплопроводности. То есть могут быть достигнута меньшая теплопроводность и в результате этого более предпочтительные теплоизоляционные свойства. В том случае, где интенсивность рассеянного лазерного излучения составляет не более чем 9 {%/(мг/мл)}/мас.%, перемешивание не уменьшает в значительной степени средний размер частиц графита, и, соответственно, упрощается достижение эффекта улучшения теплопроводности.
[0058]
В том случае, где интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе выражена как X {%/(мг/мл)}/мас.%, и средний размер частиц графита выражен как Y (мкм), оказывается предпочтительным, что X+Y>10, и оказывается более предпочтительным, что X+Y>11. Когда средний размер частиц Y уменьшается, число частиц графита в расчете на единичную концентрацию раствора, как правило, увеличивается, и интенсивность рассеянного лазерного излучения X также проявляет тенденцию к увеличению. В то же время в том случае, где средний размер частиц является небольшим, требуется более высокая интенсивность рассеянного лазерного излучения для проявления низкой теплопроводности. Вследствие соотношения между средним размером частиц и интенсивностью рассеянного лазерного излучения, эффект улучшения теплопроводности, как правило, увеличивается в том случае, где сумма среднего размера частиц и интенсивности рассеянного лазерного излучения превышает заданное значение.
[0059]
(1-4. Площадь графита)
2
2
2
2
2
Частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно сконфигурированы таким образом, что в том случае, где раствор, в котором частицы вспениваемого полистирола диспергированы в толуоле, наблюдают с помощью оптического микроскопа, площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора на 1 мм составляет не менее чем 55 ({мм/мм}/{г/г}). В том случае, где площадь графита составляет не менее чем 55 ({мм/мм}/{г/г}), может быть достигнут высокий эффект уменьшения теплопроводности по отношению к введенному количеству графита. То есть могут быть достигнуты высокий коэффициент вспенивания, а также низкая теплопроводность и получаемые в результате превосходные теплоизоляционные свойства.
[0060]
2
2
2
2
2
2
2
2
Площадь графита составляет предпочтительно не менее чем 60 ({мм/мм}/{г/г}), предпочтительнее не более чем 90 ({мм/мм}/{г/г}). В том случае, где площадь графита составляет не менее чем 60 ({мм/мм}/{г/г}), может быть достигнут более значительный эффект уменьшения теплопроводности. То есть могут быть достигнуты меньшая теплопроводность и в результате этого более предпочтительные теплоизоляционные свойства. В том случае, где площадь графита составляет не более чем 90 ({мм/мм}/{г/г}), перемешивание не приводит к значительному уменьшению среднего размера частиц графита, и, соответственно, упрощается достижение эффекта улучшения теплопроводности.
[0061]
Площадь графита предпочтительно измеряют, используя изображение, получаемое посредством дополнительной обработки изображения, которое наблюдают при 300-кратном увеличении, методом расширенного динамического диапазона (HDR).
[0062]
(1-5. Значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом, на содержание графита)
Частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно сконфигурированы таким образом, что в том случае, где частицы вспениваемого полистирола предварительно вспенены и превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 40, значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, на содержание графита, составляет не менее чем 100. Если данное значение составляет не менее чем 100, может быть достигнут высокий эффект уменьшения теплопроводности по отношению к введенному количеству графита. То есть могут быть достигнуты высокий коэффициент вспенивания, а также низкая теплопроводность и получаемые в результате превосходные теплоизоляционные свойства.
[0063]
Кроме того, оказывается более предпочтительным, что в том случае, где частицы вспениваемого полистирола предварительно вспенены и превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 40, значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, на содержание графита, составляет не менее чем 110, поскольку указанная конфигурация упрощает получение вспененного формованного изделия, имеющего меньшую теплопроводность и получаемые в результате более предпочтительные теплоизоляционные свойства.
[0064]
(1-6. Вспенивающий агент)
Вспенивающий агент для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения не ограничен определенным образом, но предпочтительно представляет собой C4-C6-углеводород с точки зрения достижения хорошего баланса между вспениваемостью и сроком службы изделия, а также легкого достижения высокого коэффициента вспенивания при реальном использовании. В том случае, где вспенивающий агент содержит 4 или более атомов углерода, его летучесть уменьшается таким образом, что предотвращается легкое высвобождение вспенивающего агента из частиц вспениваемого полистирола. Соответственно, при реальном использовании на стадии вспенивания остается достаточное количество вспенивающего агента. Это обеспечивает достижение достаточной вспениваемости и упрощает достижение высокого коэффициента вспенивания. По этой причине является предпочтительным вспенивающий агент, содержащий 4 или более атомов углерода. Кроме того, в том случае, где вспенивающий агент содержит 6 или менее атомов углерода, температура кипения вспенивающего агента не является чрезмерно высокой. Как правило, это обеспечивает легкое достижение достаточной вспениваемости посредством нагревания во время предварительного вспенивания, и, соответственно, обеспечивает легкое достижение высокого коэффициента вспенивания. Примеры C4-C6-углеводорода включают в себя такие углеводороды, как нормальный бутан, изобутан, нормальный пентан, изопентан, неопентан, циклопентан, нормальный гексан или циклогексан. Указанные углеводороды могут быть использованы индивидуально или в комбинации двух или более соединений. Вспенивающий агент предпочтительно представляет собой C4-C5-углеводород.
[0065]
Добавляемое количество вспенивающего агента согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения составляет предпочтительно от 4 до 10 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. полистирола. Указанная конфигурация обеспечивает достижение улучшенного баланса между скоростью вспенивания и вспениваемостью и, таким образом, более устойчиво обеспечивает достижение высокого коэффициента вспенивания. В том случае, где добавляемое количество вспенивающего агента составляет не менее чем 4 мас.ч., обеспечивается достаточная вспениваемость для вспенивания таким образом, что может быть легко достигнут высокий коэффициент вспенивания. По всей вероятности, это обеспечивает легкое изготовление формованного изделия из пенополистирола, имеющего высокий коэффициент вспенивания, составляющий 50 или более. Кроме того, в том случае, где количество вспенивающего агента составляет не более чем 10 мас.ч., достигаются хорошая огнестойкость, а также сокращение времени (цикла формования) для изготовления формованного изделия из пенополистирола. По всей вероятности, это приводит к сокращению стоимости изготовления. Следует отметить, что добавляемое количество вспенивающего агента составляет предпочтительно от 4,5 мас.ч. до 9 мас.ч. и предпочтительнее от 5 мас.ч. до 8 мас. ч., в расчете на 100 мас.ч. полистирола.
[0066]
(1-7. Огнезащитное вещество)
Огнезащитное вещество для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения не ограничено определенным образом и может представлять собой любое огнезащитное вещество, которое традиционно используют в формованном изделии из пенополистирола. В частности, является предпочтительным содержащее бром огнезащитное вещество, которое своим действием придает высокую огнестойкость,. Примеры содержащего бром огнезащитного вещества для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включают в себя: бромированное бисфенольное соединение, такое как 2,2-бис[4-(2,3-дибром-2-метилпропокси)-3,5-дибромфенил]пропан (также называется "бис-2,3-дибром-2-метилпропиловый эфир тетрабромбисфенола A") или 2,2-бис[4-(2,3-дибромпропокси)-3,5-дибромфенил]пропан (также называется "бис-2,3-дибромпропиловый эфир тетрабромбисфенола A"); бромированный сополимер бутадиена и винилароматического углеводорода (описанный, например, в переводе на японский язык публикации выложенной международной патентной заявки PCT № 2009-516019 A), такой как бромированный стирол-бутадиеновый блок-сополимер, бромированный статистический стирол-бутадиеновый сополимер или бромированный стирол-бутадиеновый привитой сополимер и т.д. Указанные содержащие бром огнезащитные вещества могут быть использованы индивидуально или в комбинации двух или более веществ.
[0067]
Содержащее бром огнезащитное вещество имеет содержание брома, составляющее предпочтительно не менее чем 0,8 мас.% и предпочтительнее не более чем 5,0 мас.% по отношению к полному количеству формованного изделия из пенополистирола, чтобы находились в хорошем балансе (i) простое регулирование для достижения целевого коэффициента вспенивания, (ii) огнестойкость во время добавления ингибитора радиационной теплопередачи и (iii) другие свойства. В том случае, где содержание брома составляет не менее чем 0,8 мас.%, эффект создания огнестойкости обычно увеличивается. В том случае, где содержание брома составляет не более чем 5,0 мас.%, получаемое формованное изделие из пенополистирола с большей вероятностью имеет повышенную прочность. Предпочтительнее бром добавляют в частицы вспениваемого полистирола в таком количестве, чтобы получить содержание брома от 1,0 мас.% до 3,5 мас.%.
[0068]
(1-8. Термостабилизатор)
В частицах вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения дополнительное использование термостабилизатора в композиции позволяет подавлять (i) снижение огнестойкости вследствие разложения содержащего бром огнезащитного вещества в ходе процесса изготовления и (ii) разложение частиц вспениваемого полистирола.
[0069]
Подходящий термостабилизатор в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может быть использован в композиции в соответствии с используемым типом полистирола, типом и содержанием вспенивающего агента, типом и содержанием ингибитора радиационной теплопередачи, типом и содержанием содержащего бром огнезащитного вещества и т.д.
[0070]
Термостабилизатор для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предпочтительно представляет собой пространственно-затрудненное аминосоединение, соединение фосфора или эпоксидное соединение в целях обеспечения свободного регулирования температуры уменьшения массы на 1% при термогравиметрическом анализе смеси, включающей в себя содержащее бром огнезащитное вещество. Термостабилизаторы различных типов могут быть использованы индивидуально или в комбинации двух или более веществ. Следует отметить, что указанные термостабилизаторы могут быть использованы также в качестве светоустойчивого стабилизатора, как описано далее.
[0071]
(1-9. Генератор радикалов)
Частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения могут проявлять высокую огнестойкость за счет дополнительного содержания генератора радикалов, который присутствует в комбинации с содержащим бром огнезащитным веществом.
[0072]
Подходящий генератор радикалов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения может быть использован в комбинации в соответствии с используемым типом полистирола, типом и содержанием вспенивающего агента, типом и содержанием ингибитора радиационной теплопередачи, а также типом и содержанием содержащего бром огнезащитного вещества.
[0073]
Примеры генератора радикалов для использования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включают в себя гидропероксид кумола, дикумилпероксид, трет-бутилгидропероксид, 2,3-диметил-2,3-дифенилбутан, поли-1,4-изопропилбензол и т.д. Генераторы радикалов различных типов могут быть использованы индивидуально или в комбинации двух или более веществ.
[0074]
(1-10. Другие добавки)
Частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения могут содержать, если это необходимо, одну или несколько других добавок, выбранных из группы, состоящей из технологической добавки, светоустойчивого стабилизатора, зародышеобразователя, вспенивающей добавки, антистатического агента и красителя, такого как пигмент, при том условии, что не ухудшены эффекты ни одного варианта осуществления настоящего изобретения.
[0075]
Примеры технологической добавки включают в себя стеарат натрия, стеарат магния, стеарат кальция, стеарат цинка, стеарат бария, жидкий парафин и т.д.
[0076]
Примеры светоустойчивого стабилизатора включают в себя не только пространственно-затрудненные амины, содержащий фосфор стабилизатор и эпоксидное соединение, которые были описаны выше, но также фенольный антиоксидант, содержащий азот стабилизатор, содержащий серу стабилизатор, бензотриазолы и т.д.
[0077]
Примеры зародышеобразователя включают в себя: неорганическое соединение, такое как диоксид кремния, силикат кальция, волластонит, каолин, глина, слюда, оксид цинка, карбонат кальция, гидрокарбонат натрия, тальк и т.д.; высокомолекулярное соединение, такое как метилметакрилатный сополимер или смола на основе сополимера этилена и винилацетата, воск на основе олефина, такой как полиэтиленовый воск; бисамид жирной кислоты, такой как метиленбисстеариламид, этиленбисстеариламид, амид гексаметиленбиспальмитиновой кислоты или амид этиленбисолеиновой кислоты; и т.д.
[0078]
В качестве вспенивающей добавки может быть предпочтительно использован растворитель, имеющий температуру кипения не выше 200°C при атмосферном давлении. Примеры вспенивающей добавки включают в себя ароматический углеводород, такой как стирол, толуол, этилбензол или ксилол; алициклический углеводород, такой как циклогексан или метилциклогексан; или сложный эфир уксусной кислоты, такой как этилацетат или бутилацетат; и т.д.
[0079]
Следует отметить, что антистатический агент и краситель не ограничены определенным образом и могут представлять собой вещества, используемые в разнообразных полимерных композициях.
[0080]
Разнообразные типы каждой из указанных дополнительных добавок могут быть использованы индивидуально или в комбинации двух или более веществ.
[0081]
[2. Способ изготовления частиц вспениваемой смолы]
Примеры способа изготовление частиц вспениваемой смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения включают в себя: способ плавления и перемешивания, в котором смолу и разнообразные компоненты плавят и перемешивают, используя экструдер, а затем получаемую в результате смесь разрезают на частицы; способ полимеризации, в котором мономер смолы подвергают суспензионной полимеризации в присутствии графита.
[0082]
Способ изготовления частиц вспениваемой смолы предпочтительно представляет собой способ плавления и перемешивания, в котором смолу и разнообразные компоненты плавят и перемешивают, используя экструдер, а затем получаемую в результате смесь разрезают на частицы. Способ плавления и перемешивания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения включают в себя первый способ плавления и перемешивания и второй способ плавления и перемешивания, которые описаны ниже и могут быть выбраны соответствующим образом.
[0083]
Первый способ плавления и перемешивания может представлять собой способ, в котором смолу, графит, и вспенивающий агент плавят и перемешивают, используя экструдер; полученный таким путем расплавленный и перемешанный продукт экструдируют через экструзионную головку, которая прикреплена к наконечнику экструдера и имеет мелкие отверстия, в камеру резания, наполненную циркулирующей водой под давлением, и немедленно после экструзии расплавленного и перемешанного продукта этот расплавленный и перемешанный продукт разрезают, используя вращающийся резак, при одновременном охлаждении циркулирующей водой под давлением, что обеспечивает затвердевание. Здесь следует отметить, что плавление и перемешивание посредством экструдера может быть осуществлено (i) с использованием одного экструдера, (ii) с использованием множества экструдеров, которые соединены друг с другом, или (iii) с использованием экструдера в комбинации со вторым месильным устройством, таким как статический смеситель или бесшнековый смеситель, причем указанные устройства могут быть выбран соответствующим образом.
[0084]
В частности, первый способ плавления и перемешивания может быть осуществлен таким образом, что сначала (i) смола, (ii) вспенивающий агент, состоящий из углеводорода, (iii) графит, (iv) при необходимости содержащее бром огнезащитное вещество, генератор радикалов, термостабилизатор, а также (v) при необходимости другая добавка (добавки) плавятся и перемешиваются в первом экструдере и при необходимости во втором месильном устройстве, сопровождающем экструдер. Полученный таким образом расплавленный и перемешанный продукт охлаждают до заданной температуры, если это необходимо, а затем экструдируют через экструзионную головку, которая имеет мелкие отверстия, в камеру резания, наполненную циркулирующей водой под давлением, и немедленно после экструзии расплавленного и перемешанного продукта этот расплавленный и перемешанный продукт разрезают на гранулы, используя вращающийся резак, с одновременным охлаждением получаемых гранул (частиц смолы) циркулирующей водой под давлением для их затвердевания и получения частиц вспениваемого полистирола.
[0085]
Температура, установленная в секции плавления и перемешивания экструдера в первом способе плавления и перемешивания предпочтительно составляет от 100°C до 250°C. Продолжительность времени, в течение которого смола и разнообразные компоненты остаются внутри экструдера от введения смолы и разнообразных компонентов в экструдер до завершения плавления и перемешивания предпочтительно составляет не более чем 10 минут.
[0086]
В том случае, где температура, установленная в секции плавления и перемешивания экструдера, составляет не более чем 250°C, и/или в том случае, где продолжительность пребывания внутри экструдера составляет не более чем 10 минут, легкое разложение содержащего бром огнезащитного вещества не происходит, и, таким образом, может быть достигнута желательная огнестойкость. В результате этого исключается необходимость добавления избыточного количества огнезащитного вещества в целях придания желательной огнестойкости.
[0087]
В то же время в том случае, где температура, установленная в секции плавления и перемешивания экструдера составляет не менее чем 100°C, нагрузка на экструдер уменьшается, и, таким образом, осуществляется устойчивая экструзия.
[0088]
Здесь следует отметить, что в случае использования экструдера (экструдеров), включающих в себя один шнек или два шнека, "секция плавления и перемешивания экструдера" означает часть, проходящую от секции подачи до наконечника заключительного экструдера, расположенного ниже по потоку. В том случае, где совместно использованы первый экструдер и второе месильное устройство, такое как статический смеситель или бесшнековый смеситель, "секция плавления и перемешивания экструдера" означает часть, проходящую от секции подачи первого экструдера до наконечника второго месильного устройства.
[0089]
Расплавленный полимер (расплавленный и перемешанный продукт), который находится в экструдере, и в котором растворены или однородно диспергированы в смоле (i) вспенивающий агент, (ii) ингибитор радиационной теплопередачи и (iii) при необходимости содержащее бром огнезащитное вещество, термостабилизатор, а также другая добавка (добавки), например, зародышеобразователь, охлаждают до соответствующей температуры по мере необходимости и экструдируют в охлаждающую воду под давлением через экструзионную головку, имеющую множество мелких отверстий.
[0090]
Экструзионная головка, используемая в первом способе плавления и перемешивания, не ограничена определенным образом, но может представлять собой, например, головку, имеющую мелкие отверстия, диаметр каждого из которых составляет от 0,3 мм до 2,0 мм и предпочтительно от 0,4 мм до 1,0 мм.
[0091]
В первом способе плавления и перемешивания температура расплавленной смолы непосредственно перед экструзией через экструзионную головку составляет предпочтительно не менее чем Tg + 40°C, предпочтительнее от Tg + 40°C до Tg + 100°C и еще предпочтительнее от Tg + 50°C до Tg + 70°C, где Tg представляет собой температуру стеклования смолы в состоянии, в котором в смоле не содержится вспенивающий агент.
[0092]
В том случае, где температура расплавленной смолы непосредственно перед экструзией из экструзионной головки составляет не менее чем Tg + 40°C, экструдируемая расплавленная смола имеет низкую вязкость, таким образом, что реже происходит закупоривание мелких отверстий, и уменьшается вероятность возникновения деформации получаемых частиц смолы вследствие уменьшения доли фактически открытых отверстий из числа мелких отверстий. В то же время, в том случае, где температура расплавленной смолы непосредственно перед экструзией из экструзионной головки составляет не более чем Tg + 100°C, экструдированная расплавленная смола легче затвердевает, и, таким образом, подавляется нежелательное расширение расплавленной смолы. Кроме того, вязкость экструдируемой расплавленной смолы не является чрезмерно низкой, и, таким образом, вращающийся резак может разрезать расплавленную смолу более устойчиво, не допуская ее обматывания вокруг вращающегося резака.
[0093]
Режущее устройство, которое разрезает расплавленную смолу, экструдируемую в циркулирующую охлаждающую воду под давлением в первом способе плавления и перемешивания, не ограничено определенным образом, но может представлять собой, например, устройство, которое позволяет разрезать расплавленную смолу вращающимся резаком, который находится в контакте с мундштуком экструзионной головки, на частицы таким образом, чтобы они могли быть перемещены без расширения в циркулирующей охлаждающей воде под давлением в центробежный водоотделитель для последующего обезвоживания и сбора.
[0094]
Преимущество первого способа плавления и перемешивания заключается в том, что изготовление может быть осуществлено на одной установке вплоть до изготовления частиц вспениваемой смолы, таким образом, что может быть достигнуто сокращение эксплуатационных расходов по сравнению со вторым способом плавления и перемешивания, который будет описан далее. С другой стороны, поскольку количество графита и размер частиц графита влияют на долю открытых отверстий из числа мелких отверстий экструзионной головки, первый способ плавления и перемешивания имеет менее высокий уровень устойчивости изготовления по сравнению со вторым способом плавления и перемешивания, который будет описан далее.
[0095]
Второй способ плавления и перемешивания может представлять собой способ, в котором осуществляют плавление и перемешивание смолы и графита с помощью экструдера, получаемый в результате расплавленный и перемешанный продукт разрезают способом холодного резания или способом горячего резания на полимерные гранулы, а затем полимерные гранулы суспендируют в воде и при этом обеспечивают содержание вспенивающего агента в полимерных гранулах.
[0096]
В частности, второй способ плавления и перемешивания может быть осуществлен таким образом, что сначала (i) смолу, (ii) графит, (iii) при необходимости разнообразные компоненты, такие как содержащее бром огнезащитное вещество, генератор радикалов и термостабилизатор, а также (iv) при необходимости другую добавку (добавки) плавят и перемешивают, используя экструдер. После этого расплавленный и перемешанный продукт экструдируют через экструзионную головку, которая имеет мелкие отверстия, и разрезают резаком на частицы смолы. Затем частицы смолы суспендируют в воде с одновременным введением вспенивающего агента, состоящего из углеводорода, для получения частиц вспениваемой смолы.
[0097]
Температура, установленная в секции плавления и перемешивания экструдера, во втором способе плавления и перемешивания составляет предпочтительно от 100°C до 250°C. Продолжительность времени, в течение которого материалы остаются внутри экструдера от введения материалов в экструдер до завершения плавления и перемешивания предпочтительно составляет не более чем 10 минут.
[0098]
В том случае, где температура, установленная в секции плавления и перемешивания экструдера, составляет не более чем 250°C, и/или в том случае, где продолжительность пребывания внутри экструдера составляет не более чем 10 минут, легкое разложение содержащего бром огнезащитного вещества не происходит, и, таким образом, может быть достигнута желательная огнестойкость. В результате этого исключается необходимость добавления избыточного количества огнезащитного вещества в целях придания желательной огнестойкости.
[0099]
В то же время в том случае, где температура, установленная в секции плавления и перемешивания экструдера составляет не менее чем 100°C, нагрузка на экструдер уменьшается таким образом, что осуществляется устойчивая экструзия.
[0100]
Экструзионная головка, используемая во втором способе плавления и перемешивания, не ограничена определенным образом, но может представлять собой, например, головку, имеющую мелкие отверстия, диаметр каждого из которых составляет от 0,3 мм до 2,0 мм и предпочтительно от 0,8 мм до 1,6 мм.
[0101]
Второй способ плавления и перемешивания имеет преимущества, заключающиеся в том, что (i) частицы смолы могут быть пропитаны вспенивающим агентом с помощью устройства, которое обычно используют в изготовлении частиц вспениваемой смолы, таким образом, что исключена необходимость значительной суммы капиталовложений в производство или изменения производства, и что (ii) высокий уровень устойчивости в изготовлении частиц смолы может быть достигнут даже в том случае, где изменены количество графита, размер частиц графита и т.д. В то же время, поскольку изготовление частиц смолы и изготовление частиц вспениваемой смолы во втором способе плавления и перемешивания осуществляют соответствующие различные установки, эксплуатационные расходы оказываются выше, чем в первом способе плавления и перемешивания.
[0102]
В способе изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения оказывается предпочтительным использование маточной смеси, в которой заблаговременно перемешаны смола и графит.
[0103]
2
Соответственно, способ изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представляет собой способ изготовления частиц вспениваемой смолы, содержащих графит, причем содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемой смолы, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, и способ предусматривает: стадию перемешивания для образования смеси, с использованием месильного устройства, включающего в себя двухшнековый смеситель, графита и смолы под нагрузкой не менее 3,5 кгс/см, при температуре смолы не менее Tg + 50°C (Tg представляет собой температуру стеклования смолы) и в течение времени перемешивания не менее 10 минут с получением маточной смеси; и стадию экструзии для плавления, перемешивания и экструзии смеси с использованием экструдера, причем смесь содержит маточную смесь и свежую смолу.
[0104]
В качестве альтернативы, способ изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представляет собой способ изготовления частиц вспениваемой смолы, содержащих графит, с использованием маточной смеси, содержащей смолу и графит, которая удовлетворяет следующей формуле (3):
[0105]
b > 1,4a ... Формула (3)
где:
a представляет собой интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе [{%/(мг/мл)}/мас.%], которая измерена, перед получением маточной смеси, посредством измерения раствора, в котором графит до перемешивания со смолой диспергирован в растворителе, методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм; и
b представляет собой интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе [{%/(мг/мл)}/мас.%], которая измерена, после получения маточной смеси, посредством измерения раствора, в котором маточная смесь диспергирована в растворителе, методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм.
[0106]
Здесь следует отметить, что способ изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно предусматривает: стадию перемешивания для образования смеси смолы и графита с использованием месильного устройства, включающего в себя двухшнековый смеситель, с получением маточной смеси; и стадию экструзии для плавления, перемешивания и экструзии смеси с использованием экструдера, причем смесь содержит маточную смесь и свежую смолу.
[0107]
Вследствие перемешивания смолы и графита увеличивается интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе. Соответственно, необходимо, чтобы интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе {%/(мг/мл)}/мас.% перед перемешиванием и интенсивность рассеянного лазерного излучения b графита {%/(мг/мл)}/мас.% после перемешивания удовлетворяли соотношению: b > a. Напротив, если, b ≤ a, затруднено достижение высокого эффекта уменьшения теплопроводности по отношению к введенному количеству графита. В частности, оказывается предпочтительным, что b > 1,4a, поскольку эффект уменьшения теплопроводности обычно увеличивается, когда b > 1,4a.
[0108]
2
Каждый описанный выше способ изготовления частиц вспениваемой смолы предпочтительно сконфигурирован таким образом, что условия образования смеси на стадии перемешивания представляют собой нагрузку не менее 3,5 кгс/см, температуру смолы не менее 160°C и продолжительность перемешивания не менее 10 минут.
[0109]
Кроме того, в том случае, где в способе изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения использована маточная смесь, содержащая графит, могут быть использованы первый способ плавления и перемешивания и второй способ плавления и перемешивания.
[0110]
То есть можно перемешивать смолу и графита с использованием месильного устройства, включающего в себя двухшнековый смеситель (например, смеситель Бенбери и т. д.), с получением маточной смеси; а также плавить и перемешивать получаемую маточную смесь, свежую смолу и при необходимости другой компонент (компоненты) с помощью экструдера. После этого полученный в результате расплавленный и перемешанный продукт можно подвергать стадиям, аналогичным описанным выше стадиям первого или второго способа плавления и перемешивания, чтобы получать частицы вспениваемой смолы.
[0111]
Следует отметить, что "свежая смола" означает смолу, которую дополнительно добавляют в маточную смесь. Выражение "свежая смола" использовано для различия между смолой, которая уже содержится в маточной смеси, и смолой, которую дополнительно добавляют в маточную смесь
[0112]
В частности, сначала смолу и графит можно перемешивать, используя месильное устройство (например, высокопроизводительный смеситель, закрытый смеситель или смеситель Бенбери, которые способны перемешивать смолу с приложением нагрузки), включающее в себя двухшнековый смеситель. В этом случае концентрация маточной смеси не ограничена определенным образом, но предпочтительно получают маточную смесь с концентрацией графита от 20 мас.% до 80 мас.% в целях баланса между пригодностью для перемешивания и стоимостью. После этого (i) получаемая маточная смесь, (ii) свежая смолу и (iii) при необходимости вспенивающий агент, состоящий из углеводорода, содержащее бром огнезащитное вещество, генератор радикалов, термостабилизатор и другая добавка (добавки) могут быть подвергнуты плавлению и перемешиванию с использованием первого экструдера и при необходимости с использованием второго месильного устройства, сопровождающего экструдер. Получаемый в результате расплавленный и перемешанный продукт можно подвергать стадиям, аналогичным описанным выше стадиям первого или второго способа плавления и перемешивания, чтобы получать частицы вспениваемой смолы.
[0113]
2
2
Перемешивание смолы и графита с использованием месильного устройства, включающего в себя двухшнековый смеситель, предпочтительно осуществляют под нагрузкой не менее 3,5 кгс/см в течение не менее 10 минут и завершают при температуре смолы не менее Tg + 50°C, причем его предпочтительнее осуществляют под нагрузкой не менее 4 кгс/см в течение не менее 15 минут и завершают при температуре смолы не менее Tg + 50°C. Температура смолы предпочтительно составляет не более чем 300°C в целях предотвращения разложения смолы. Месильное устройство, такое как смеситель Бенбери, может повышать эффективность смешивания посредством приложения нагрузки. Кроме того, в том случае, где перемешивание осуществляют в течение не менее 15 минут, смола в смесителе Бенбери может иметь вязкость, которая позволяет смоле легко смешиваться с графитом. Это обеспечивает достаточное диспергирование графита в частицах смолы и, соответственно, упрощает достижение низкой теплопроводности.
[0114]
2
В том случае, где нагрузка составляет не менее чем 4 кгс/см, может быть легко получена низкая теплопроводность. То есть графит в смоле перемешан в достаточной степени таким образом, что (i) может быть увеличена интенсивность рассеянного лазерного излучения, (ii) может быть увеличена площадь графита, или (iii) может быть увеличено соотношение площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия.
[0115]
2
Кроме того, оказывается предпочтительным, что описанная выше стадия перемешивания, на которой получают маточную смесь, включает в себя перемешивание под нагрузкой не менее 5 кгс/см в течение не менее 20 минут.
[0116]
2
Перемешивание под нагрузкой 5 кгс/см обеспечивает легкое достижение низкой теплопроводности и, таким образом, является предпочтительным. То есть упрощается (i) устойчивое увеличение интенсивность рассеянного лазерного излучения или (ii) устойчивое увеличение площадь графита, или оказывается возможным увеличение соотношение площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия. Кроме того, перемешивание в течение не менее 20 минут обеспечивает легкое достижение низкой теплопроводности и, таким образом, является предпочтительным. То есть упрощается (i) увеличение интенсивность рассеянного лазерного излучения устойчиво или (ii) увеличение площадь графита устойчиво, или оказывается возможным увеличение соотношение площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия.
[0117]
2
2
2
В способе изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения в том случае, где частицы вспениваемой смолы получены с использованием полистирола, перемешивание с использованием месильного устройства, включающего в себя двухшнековый смеситель, (i) предпочтительно осуществляют под нагрузкой не менее 3,5 кгс/см в течение не менее 10 минут и завершают при температуре смолы не менее 160°C, (ii) предпочтительнее осуществляют под нагрузкой не менее 4 кгс/см в течение не менее 15 минут и завершают при температуре смолы не менее 170°C и (iii) еще предпочтительнее осуществляют под нагрузкой не менее 5 кгс/см в течение не менее 20 минут. Для достижения вязкости, которая обеспечивает легкое диспергирование графита в полистироле, оказывается предпочтительным осуществление перемешивания до тех пор, пока температура смолы не достигает 170°C.
[0118]
В способе изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения перемешивание осуществляют под нагрузкой с использованием месильного устройства, включающего в себя двухшнековый смеситель, таким образом, что усиливается подавляющее излучение свойство графита, и, соответственно, уменьшается теплопроводность формованное изделия из вспененной смолы. Причины этого представляют собой (i) повышение уровня рассеяния излучения, т.е. увеличение интенсивности рассеянного лазерного излучения, (ii) увеличение площади графита в расчете на единичную концентрацию раствора или (iii) увеличение относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое формованного изделия. Кроме того, можно предположить, что в течение перемешивания происходит отделение графита таким образом, что число частиц графита увеличивается.
[0119]
При этом примеры способа полимеризации включают в себя: способ суспензионной полимеризации, который обычно используют в изготовлении частиц вспениваемого полистирола; и затравочную полимеризацию. В частности, оказывается предпочтительным использование способа, в котором (i) смолу и графит подвергают плавлению и перемешиванию, используя экструдер, (ii) получаемый в результате расплавленный и перемешанный продукт экструдируют через экструзионную головку, которая имеет мелкие отверстия, и разрезают резаком таким образом, чтобы получать содержащие графит затравочные частицы смолы, (iii) содержащие графит затравочные частицы смолы затем суспендируют в воде, и (iv) мономер смолы, инициатор и при необходимости другие добавки, такие как содержащее бром огнезащитное вещество и зародышеобразователь, вводят таким образом, чтобы осуществлять затравочную полимеризацию, причем пропитывание вспенивающим агентом осуществляют до и/или в течение и/или после полимеризации.
[0120]
Кроме того, оказывается предпочтительным использование описанной выше маточной смеси, содержащей графит, в способе полимеризации. В том случае, где в способе полимеризации использована маточная смесь, содержащая графит, сначала смолу и графит можно перемешивать, используя месильное устройство, включающее в себя двухшнековый смеситель, такой как смеситель Бенбери, с получением маточной смеси, и получаемую маточную смесь и свежую смолу можно подвергать плавлению и перемешиванию, используя экструдер. Получаемый расплавленный и перемешанный продукт можно подвергать стадиям, аналогичным описанным выше стадиям способа полимеризации, чтобы получать частицы вспениваемой смолы.
[0121]
Способ полимеризации имеет преимущество в том, что полимеризация и пропитывание вспенивающим агентом могут быть осуществлены с использованием устройства, которое обычно используют в изготовлении частиц вспениваемой смолы, таким образом, что исключена необходимость значительной суммы капиталовложений в производство или изменения производства. При этом способ полимеризации включает в себя суспендирование затравочных частиц смолы в воде, и, соответственно, производится большое количество сточной воды, а также требуется процесс высушивания. Соответственно, указанный способ полимеризации оказывает значительное воздействие на окружающую среду.
[0122]
Смола для использования согласно одному варианту осуществления не ограничена определенным образом, но примеры смолы представляют собой следующие вещества: стирольная смола, такая как полистирол (PS), сополимер стирола и акрилонитрила (AS), сополимер стирола и (мет)акриловой кислоты (термостойкий PS), сополимер стирола и сложного эфира (мет)акриловой кислоты, сополимер стирола и бутадиена (HIPS), терполимер N-фенилмалеимида, стирола и малеинового ангидрида и сплав (IP) любых из указанных компонентов и AS; виниловая смола, такая как полиметилметакрилат, полиакрилонитрильная смола и поливинилхлоридная смола; смола на основе полиолефина, такого как полипропилен, полиэтилен, сополимер этилена и пропилена, терполимер этилена, пропилена и бутена, (со)полимер на основе циклоолефина и реологически регулируемая смола на основе полиолефина, в который разветвленная структура или сшитая структура введена в любые из указанных компонентов; полиамидная смола, такая как нейлон 6, нейлон 66, нейлон 11, нейлон 12 и нейлон на основе полиметаксилиленадипамида (MXD); сложнополиэфирная смола, такая как полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, полиарилат и поликарбонат, и алифатическая сложнополиэфирная смола, такая как полимолочная кислота; конструкционный полимер, такой как смола на основе простого полифениленэфира (PPE), смола на основе модифицированного простого полифениленэфира (модифицированный PPE), полиоксиметиленовая смола, полифениленсульфидная смола, ароматическая простополиэфирная смола, полиэфирэфиркетонная смола и т.д. Указанные вещества могут быть использованы индивидуально или в комбинации двух или более веществ. В частности, предпочтительным является полистирол вследствие его низкой стоимости и возможности легкого формования при расширении.
[0123]
Способ изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с одним вариантом осуществления предпочтительно сконфигурирован таким образом, что частицы вспениваемой смолы имеют интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе не менее 5 {%/(мг/мл)}/мас.%, причем интенсивность рассеянного лазерного излучения измерена методом лазерной дифрактометрии для раствора, в котором частицы вспениваемой смолы диспергированы в растворителе, с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм. Растворитель представляет собой толуол в том случае, где смола в частицах вспениваемой смолы представляет собой полистирол. В том случае, где смола в частицах вспениваемой смолы представляет собой другую смолу, растворитель не ограничен определенным образом при том условии, что он представляет собой растворитель, в котором может быть растворена данная смола.
[0124]
2
2
2
Кроме того, способ изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с одним вариантом осуществления предпочтительно сконфигурирован таким образом, что частицы вспениваемой смолы имеют площадь графита в расчете на единичную концентрацию графита в растворе на 1 мм не менее 55 ({мм/мм}/{г/г}), причем площадь графита измеряют, подвергая наблюдению раствор, в котором частицы вспениваемой смолы диспергированы в растворителе, с использованием оптического микроскопа. Растворитель представляет собой толуол в том случае, где смола в частицах вспениваемой смолы представляет собой полистирол. В том случае, где смола в частицах вспениваемой смолы представляет собой другую смолу, растворитель не ограничен определенным образом при том условии, что он представляет собой растворитель, в котором может быть растворена данная смола.
[0125]
Кроме того, в том случае, где частицы вспениваемой смолы предварительно вспенены и превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 40, значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, на содержание графита, составляет не менее чем 100.
[0126]
Каждый из описанных выше способов изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может быть использован для получения частиц вспениваемого полистирола в соответствии с любым из описанных выше вариантов осуществления.
[0127]
[3. Предварительно вспененные частицы]
В следующем описании будут подробно обсуждены состав и физические свойства предварительно вспененных частиц в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0128]
Предварительно вспененные частицы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно представляют собой предварительно вспененные частицы полистирола, получаемые в результате предварительного вспенивания частиц вспениваемого полистирола в соответствии с любым из описанных выше вариантов осуществления.
[0129]
Кроме того, предварительно вспененные частицы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно представляют собой предварительно вспененные частицы, получаемые в результате предварительного вспенивания частиц вспениваемой смолы, которые получены описанным выше способом изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с каждым вариантом осуществления.
[0130]
Предварительно вспененные частицы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения имеют такой же состав, как частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, и в реально проведенном измерении проявляют практически такую же интенсивность рассеянного лазерного излучения, как частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Соответственно, содержание графита составляет предпочтительно от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% и предпочтительнее от 3,0 мас.% до 7,0 мас.% в расчете на 100 мас.% предварительно вспененных частиц. Средний размер частиц графита составляет предпочтительно от 2,5 мкм до 9 мкм, предпочтительнее от 3 мкм до 6 мкм и наиболее предпочтительно от 4 мкм до 6 мкм.
[0131]
Что касается предварительно вспененных частиц полистирола, описанная выше интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе определена способом, идентичным способу, описанному в разделе (1-3. Интенсивность рассеянного лазерного излучения), за исключением того, что термин "частицы вспениваемого полистирола" заменен термином "предварительно вспененные частицы".
[0132]
Кроме того, предварительно вспененные частицы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно сконфигурированы таким образом, что площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора в растворе, в котором предварительно вспененные частицы диспергированы в растворителе, имеет значение, которое находится практически в таком же интервале, как описанная выше площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора в растворе, в котором частицы вспениваемого полистирола диспергированы в растворителе.
[0133]
[4. Способ изготовления частиц предварительно вспененной смолы]
В следующем описании будут подробно обсуждены конфигурация и особенность способа изготовления частиц предварительно вспененной смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0134]
Способ изготовления частиц предварительно вспененной смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно предусматривает стадию получения частиц предварительно вспененной смолы из полистирола посредством предварительного вспенивания частиц вспениваемого полистирола в соответствии с любым из описанных выше вариантов осуществления.
[0135]
Кроме того, способ изготовления частиц предварительно вспененной смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно предусматривает стадию получения частиц предварительно вспененной смолы посредством предварительного вспенивания частиц вспениваемого полистирола, полученных способом изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с каждым из описанных выше вариантов осуществления.
[0136]
Способ изготовления частиц предварительно вспененной смолы из полистирола согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предусматривает хорошо известную традиционную стадию предварительного вспенивания (например, стадию, на которой частицы вспениваемой смолы вспенивают посредством нагревания паром при коэффициенте вспенивания от 10 до 110, превращая их в частицы предварительно вспененной смолы, и частицы предварительно вспененной смолы отверждают по мере необходимости в течение заданного периода, а затем используют для формования). Получаемые частицы предварительно вспененной смолы подвергают формованию (например, формованию горячим сплавлением) под действием пара с использованием хорошо известного традиционного формовочного устройства, чтобы получить формованное изделие из пенополистирола. В зависимости от геометрии используемой формы может быть получено формованное изделие, которое получают с использованием формования, и которое имеет сложную форму, или формованное изделие, имеющее форму блока.
[0137]
При использовании в настоящем документе, термины "предварительно вспененные частицы" и "частицы предварительно вспененной смолы" являются синонимичными.
[0138]
Соответственно, способ изготовления частиц предварительно вспененной смолы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может быть использован для получения описанных выше предварительно вспененных частиц в соответствии с одним вариантом осуществления.
[0139]
[5. Вспененное формованное изделие]
В следующем описании будут подробно обсуждены состав и физические свойства вспененного формованного изделия в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0140]
Оказывается предпочтительным, что вспененное формованное изделие в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представляет собой формованное изделие из пенополистирола, получаемое формованием предварительно вспененных частиц полистирола, которые получают посредством предварительного вспенивания частиц вспениваемого полистирола в соответствии с любым из описанных выше вариантов осуществления.
[0141]
Кроме того, оказывается предпочтительным, что вспененное формованное изделие в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представляет собой вспененное формованное изделие, получаемое формованием предварительно вспененных частиц, которые получают посредством предварительного вспенивания частиц вспениваемой смолы, получаемых способом изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с каждым из описанных выше вариантов осуществления.
[0142]
Кроме того, оказывается предпочтительным, что вспененное формованное изделие в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представляет собой вспененное формованное изделие, получаемое формованием предварительно вспененных частиц в соответствии с одним описанным выше вариантом осуществления.
[0143]
Кроме того, оказывается предпочтительным, что вспененное формованное изделие в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представляет собой вспененное формованное изделие, получаемое формованием частиц предварительно вспененной смолы, получаемых способом изготовления частиц предварительно вспененной смолы в соответствии с одним описанным выше вариантом осуществления.
[0144]
Вспененное формованное изделие в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения имеет такой же состав, как частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, и в реально проведенном измерении проявляют практически такую же интенсивность рассеянного лазерного излучения, как частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Соответственно, содержание графита составляет предпочтительно от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% и предпочтительнее от 3,0 мас.% до 7,0 мас.% в расчете на 100 мас.% формованного изделия из пенополистирола. Средний размер частиц графита составляет предпочтительно от 2,5 мкм до 9 мкм, предпочтительнее от 3 мкм до 6 мкм и наиболее предпочтительно от 4 мкм до 6 мкм.
[0145]
Кроме того, вспененное формованное изделие в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно сконфигурировано таким образом, что площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора в растворе, в котором вспененное формованное изделие диспергировано в растворителе, имеет значение, которое находится практически в таком же интервале, как описанная выше площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора в растворе, в котором частицы вспениваемого полистирола диспергированы в растворителе.
[0146]
Например, вспененное формованное изделие в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представляет собой формованное изделие из пенополистирола, содержащее графит, причем содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% формованного изделия из пенополистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, и в том случае, где раствор, в котором формованное изделие из пенополистирола диспергировано в толуоле, проходит измерение методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм, интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляет не менее чем 5 {%/(мг/мл)}/мас.%.
[0147]
Что касается вспененного формованного изделия, указанную интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе измеряют способом, идентичным способу, описанному в разделе (1-3. Интенсивность рассеянного лазерного излучения), за исключением того, что термин "частицы вспениваемого полистирола" заменен термином "вспененное формованное изделие".
[0148]
3
3
Оказывается предпочтительным, что формованное изделие из пенополистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения имеет очень низкую теплопроводность, даже если формованное изделие из пенополистирола имеет высокий коэффициент вспенивания, составляющий 50 (см/г) или 70 (см/г). Кроме того, оказывается более предпочтительным, что формованное изделие из пенополистирола имеет теплопроводность B (Вт/м⋅K) (описано далее) не более 0,0310 (Вт/м⋅K) в том случае, где формованное изделие из пенополистирола имеет коэффициент вспенивания 50. Кроме того, оказывается более предпочтительным, что формованное изделие из пенополистирола имеет теплопроводность B (Вт/м⋅K) (описано далее) не более 0,0324 (Вт/м⋅K) в том случае, где формованное изделие из пенополистирола имеет коэффициент вспенивания 70. В частности, оказывается более предпочтительным, что формованное изделие из пенополистирола проявляет очень низкую теплопроводность в интервале от 0,0278 Вт/м⋅K до 0,0289 Вт/м⋅K при коэффициенте вспенивания 50. Кроме того, оказывается более предпочтительным, что формованное изделие из пенополистирола имеет очень низкую теплопроводность от 0,0300 до 0,0310 даже после выдерживания в течение 30 суток при температуре 50°C, при которой вспенивающий агент легко испаряется. То есть оказывается предпочтительным, что формованное изделие из пенополистирола сохраняет очень низкую теплопроводность и, соответственно, превосходные теплоизоляционные свойства в течение продолжительного периода времени. Кроме того, оказывается предпочтительным, что формованное изделие из пенополистирола проявляет очень низкую теплопроводность в интервале от 0,0289 Вт/м⋅K до 0,0307 Вт/м⋅K при коэффициенте вспенивания 70. Кроме того, оказывается предпочтительным, что формованное изделие из пенополистирола имеет очень низкую теплопроводность от 0,0313 до 0,0324 даже после выдерживания в течение 30 суток при температуре 50°C, при которой вспенивающий агент легко испаряется. То есть оказывается предпочтительным, что формованное изделие из пенополистирола сохраняет очень низкую теплопроводность и, соответственно, превосходные теплоизоляционные свойства в течение продолжительного периода времени.
[0149]
Вспененное формованное изделие, получаемое из традиционных частиц вспениваемого полистирола, имеет недостаток, заключающийся в том, что вспенивающий агент высвобождается с течением времени таким образом, что это приводит к увеличению теплопроводности, и в результате ухудшаются теплоизоляционные свойства. При этом формованное изделие из пенополистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения способно проявлять пониженную теплопроводность даже после достаточной потери вспенивающего агента. Это позволяет сохранять превосходные теплоизоляционные свойства даже после истечения продолжительного периода времени.
[0150]
Кроме того, когда увеличивается коэффициент вспенивания формованного изделия из пенополистирола, уменьшается количество частиц вспениваемого полистирола, используемых в качестве исходного материала. Таким образом, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения может быть получено при низкой себестоимости формованное изделие из пенополистирола с высоким коэффициентом вспенивания. Следует отметить, что традиционный формованное изделие из пенополистирола имеет недостаток, заключающийся в том, что когда традиционный формованное изделие из пенополистирола имеет коэффициент вспенивания, составляющий не менее чем 40, теплопроводность увеличивается при увеличении коэффициента вспенивания, таким образом, что теплоизоляционные свойства ухудшаются. Однако частицы вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения и/или формованное изделие из пенополистирола, получаемое способом изготовления в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения (описано далее) имеют низкую теплопроводность даже при коэффициенте вспенивания, составляющем не менее чем 50. Соответственно, оказывается возможным получение теплоизоляционного материала, который имеет превосходные теплоизоляционные свойства, является простым в обращении вследствие низкой плотности и имеет меньшую стоимость.
[0151]
Формованное изделие из пенополистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения имеет низкую теплопроводность и свойство самогашения и может иметь регулируемый кислородный индекс, составляющий не менее чем 26. В таком случае формованный пенополистирол может быть особенно пригодным для использования в качестве теплоизоляционного материала для строительства.
[0152]
3
3
Формованное изделие из пенополистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения имеет коэффициент вспенивания, составляющий предпочтительно не менее чем 50 (см/г) и предпочтительнее не менее чем 70 (см/г). В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения у формованного изделия из пенополистирола может быть достигнута низкая теплопроводности даже в том случае, где формованное изделие из пенополистирола имеет коэффициент вспенивания не менее чем 50. Это обеспечивает низкую стоимость изготовления. Кроме того, даже формованное изделие из пенополистирола, имеющее коэффициент вспенивания выше 50, может проявлять высокий уровень теплоизоляционных свойств. В частности, в случае установления коэффициента вспенивания на уровне не менее 70 оказывается возможным получение формованного изделия из пенополистирола, которое не только обеспечивает дополнительное уменьшение стоимости изготовления, но также имеет преимущество в отношении свойства низкой плотности.
[0153]
Следует отметить, что поскольку формованное изделие из пенополистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения получено с использованием частиц вспениваемого полистирола в соответствии с одним описанным выше вариантом осуществления настоящего изобретения, формованное изделие из пенополистирола содержит такие же компоненты (исключая вспенивающий агент и т.д.), как компоненты, содержащиеся в частицах смолы, причем интервал содержания каждого компонента в формованном изделие из пенополистирола является таким же, как в частицах смолы. Каждый компонент в формованном изделии из пенополистирола согласно предпочтительному варианту осуществления, более предпочтительному варианту осуществления и еще более предпочтительному варианту осуществления также является таким же, как в частицах смолы. Кроме того, содержание каждого компонента (исключая вспенивающий агент) во вспененном формованном изделии проявляет тенденцию к небольшому увеличению по сравнению с содержанием каждого компонента в частицах смолы вследствие потери части вспенивающего агента в течение предварительного вспенивания и формования частиц смолы.
[0154]
Графит предпочтительно представляет собой графитовую смесь, содержащую чешуйчатый графит в качестве основного компонента, и предпочтительнее представляет чешуйчатый графит. Предпочтительный интервал среднего размера частиц и других свойств графита также является таким же, как интервал, описанный в представленном выше разделе о частицах вспениваемого полистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0155]
Кроме того, формованное изделие из пенополистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может содержать в качестве необязательного компонента по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из огнезащитного вещества, термостабилизатора, генератора радикалов и другой добавки (добавок), при том условии, что не ухудшены эффекты ни одного варианта осуществления настоящего изобретения. В качестве другой добавки (добавок) присутствует по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, состоящей, например, из технологической добавки, светоустойчивого стабилизатора, антистатического агента, красителя, такого как пигмент, зародышеобразователя и вспенивающей добавки. Указанные необязательные компоненты могут быть такими же, как компоненты, описанные выше в качестве примеров в разделе о частицах вспениваемого полистирола. В частности, огнезащитное вещество предпочтительно представляет собой содержащее бром огнезащитное вещество, и содержащее бром огнезащитное вещество добавляют таким образом, что формованное изделие из пенополистирола имеет содержание брома, составляющее предпочтительно от 0,8 мас.% до 5,0 мас.%. В том случае, где формованное изделие имеет содержание брома не менее 0,8 мас.%, может быть достигнут кислородный индекс, составляющий не менее чем 26, что обеспечивает огнестойкость и свойство самогашения.
[0156]
3
Формованное изделие из пенополистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно сконфигурировано таким образом, что формованное изделие из пенополистирола имеет теплопроводность A (Вт/м⋅K) и коэффициент вспенивания C (см/г), которые удовлетворяют следующей формуле (1):
[0157]
A≤0,0268+0,000045×C ... Формула (1)
где теплопроводность A представляет собой теплопроводность (Вт/м•K), которая измерена при центральной температуре 23°C, в соответствии с JIS A9511:2006R, после выдерживания формованного изделия из пенополистирола в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 48 часов и дополнительного выдерживания в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 48 часов.
3
Формованное изделие из пенополистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно сконфигурировано таким образом, что формованное изделие из пенополистирола имеет теплопроводность B (Вт/м⋅K) и коэффициент вспенивания C (см/г), которые удовлетворяют следующей формуле (2):
[0158]
B≤0,0279+0,000065×C ... Формула (2)
где теплопроводность B представляет собой теплопроводность (Вт/м⋅K), которая измерена при центральной температуре 23°C, в соответствии с JIS A9511:2006R, после выдерживания формованного изделия из пенополистирола в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 30 суток и дополнительного выдерживания в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 48 часов.
Формованное изделие из пенополистирола имеет такое соотношение, что в том случае, где формованное изделие из пенополистирола имеет коэффициент вспенивания не менее 40, теплопроводность увеличивается при увеличении коэффициента вспенивания. Это обусловлено тем, что увеличение коэффициента вспенивания вызывает уменьшение толщины оболочки ячеек, составляющих формованное изделие из пенополистирола, таким образом, что увеличивается теплопроводность посредством излучения. Соответственно, при определенном коэффициенте вспенивания формованное изделие из пенополистирола, имеющее меньшую теплопроводность, имеет лучшие теплоизоляционные свойства.
[0159]
3
Следует отметить, что коэффициент вспенивания в настоящем документе выражен с использованием безразмерных единиц или единиц "см/г", которые являются синонимичными друг другу.
[0160]
Формованное изделие из пенополистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения имеет средний диаметр ячеек, составляющее предпочтительно от 70 мкм до 250 мкм, предпочтительнее от 90 мкм до 200 мкм и еще предпочтительнее от 100 мкм до 180 мкм. В том случае, где средний диаметр ячеек находится в интервале, который описан выше, формованное изделие из пенополистирола имеет улучшенные теплоизоляционные свойства. Вспененное формованное изделие, имеющее средний диаметр ячеек не менее 70 мкм, имеет повышенную долю закрытых ячеек, и вспененное формованное изделие, имеющее средний диаметр ячеек не более 250 мкм, имеет уменьшенную теплопроводность. Средний диаметр ячеек можно регулировать, например, выбирая соответствующее количество зародышеобразователя.
[0161]
[6. Использование вспененного формованного изделия]
Вспененное формованное изделие в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может находить разнообразные применения, такие как, например, теплоизоляционный материал для строительства, контейнер для сельскохозяйственных или рыбных продуктов, теплоизоляционный материал для ванной комнаты и теплоизоляционный материал для резервуара горячей воды.
[0162]
(Теплоизоляционный материал для строительства)
Теплоизоляционный материал для строительства служит в течение 10 лет или более и, соответственно, должен решать важный вопрос сохранения теплоизоляционных свойств после истечения продолжительного периода времени. По сравнению с традиционным вспененным формованным изделием, вспененное формованное изделие, получаемое согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, способно сохранять пониженную теплопроводность после истечения продолжительного периода времени и, таким образом, может быть пригодным для использования в качестве теплоизоляционного материала для строения, например, для пола, стены или крыши.
[0163]
(Контейнер для сельскохозяйственных или рыбных продуктов)
По сравнению с традиционным вспененным формованным изделием, вспененное формованное изделие, получаемое согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, способно сохранять пониженную теплопроводность после истечения продолжительного периода времени и, таким образом, может быть пригодным для использования в качестве контейнера для транспортировки рыбных продуктов, таких как рыба, и контейнера для транспортировки сельскохозяйственных продуктов, таких как овощи. В том случае, где контейнер для сельскохозяйственных или рыбных продуктов имеет превосходные теплоизоляционные свойства, может быть уменьшено количество льда, используемого для транспортировки свежей рыбы, и свежесть овощей или подобных продуктов может хорошо сохраняться даже в летнее время.
[0164]
(Теплоизоляционный материал для ванной комнаты)
В последние годы для предотвращения снижения температуры воды в ванне теплоизоляционный материал часто используют для стен, потолка, пола или даже ванны в ванной комнате. По сравнению с традиционным вспененным формованным изделием, вспененное формованное изделие, получаемое согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, способно сохранять пониженную теплопроводность после истечения продолжительного периода времени и, таким образом, может быть пригодным для использования в качестве теплоизоляционного материала для ванной комнаты.
[0165]
(Теплоизоляционный материал для резервуара горячей воды)
В резервуаре горячей воды EcoCute (зарегистрированный товарный знак) или аналогичном изделии теплоизоляционный материал использован, чтобы предотвращать снижение температуры горячей воды. По сравнению с традиционным вспененным формованным изделием, вспененное формованное изделие, получаемое согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, способно сохранять пониженную теплопроводность после истечения продолжительного периода времени и, таким образом, может быть пригодным для использования в качестве теплоизоляционного материала для резервуара горячей воды.
[0166]
[7. Способ изготовления вспененного формованного изделия]
В следующем описании будут подробно обсуждены конфигурация и особенность способа изготовления вспененного формованного изделия в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0167]
Способ изготовления вспененного формованного изделия в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно предусматривает стадию формования частиц предварительно вспененной смолы из полистирола, причем указанные частицы предварительно вспененной смолы получены посредством предварительного вспенивания частиц вспениваемого полистирола в соответствии с любым из описанных выше вариантов осуществления.
[0168]
Кроме того, способ изготовления вспененного формованного изделия в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно предусматривает стадию формования частиц предварительно вспененной смолы, получаемых посредством предварительного вспенивания частиц вспениваемой смолы, получаемых способом изготовления частиц вспениваемой смолы в соответствии с каждым описанным выше вариантом осуществления.
[0169]
Кроме того, способ изготовления вспененного формованного изделия в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, предпочтительно предусматривает стадию формования предварительно вспененных частиц в соответствии с одним описанным выше вариантом осуществления.
[0170]
Кроме того, способ изготовления вспененного формованного изделия в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно предусматривает стадию формования частиц предварительно вспененной смолы, получаемых способом изготовления частиц предварительно вспененной смолы в соответствии с одним вариантом осуществления.
[0171]
Кроме того, способ изготовления вспененного формованного изделия в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может быть использован для получения вспененного формованного изделия в соответствии с одним описанным выше вариантом осуществления.
[0172]
Вспененное формованное изделие, получаемое способом изготовления вспененного формованного изделия в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, предпочтительно имеет конфигурации и физические свойства, описанные в разделе "5. Вспененное формованное изделие", и предпочтительнее имеет конфигурации и физические свойства формованного изделия из пенополистирола в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0173]
Способ изготовления вспененного формованного изделия в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предусматривает стадию заданного предварительного вспенивания и стадию формования. Оказывается предпочтительным, что (i) способ предусматривает стадию предварительного вспенивания с введением пара в частицы вспениваемой смолы, которые помещены в контейнер устройства для предварительного вспенивания, таким образом, чтобы получать предварительно вспененные частицы, и стадию формования, где предварительно вспененные частицы подвергаются формованию в форме, и (ii) продолжительность введения пара на стадии предварительного вспенивания составляет от 50 секунд до 500 секунд.
[0174]
(Стадия предварительного вспенивания)
Стадия предварительного вспенивания может быть проведена с использованием устройства для предварительного вспенивания, аналогично предварительному вспениванию традиционных частиц вспениваемой смолы.
[0175]
(Стадия формования)
На стадии формования вспененное формованное изделие может быть получено аналогично традиционному способу вспенивания и формования, за исключением того, что использованы предварительно вспененные частицы, получаемые на описанной выше стадии предварительного вспенивания.
[0176]
Кроме того, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, оказывается предпочтительным, что доля закрытых ячеек предварительно вспененных частиц и доля закрытых ячеек вспененного формованного изделия в каждом случае составляет от 95% до 100%. В том случае, где предварительно вспененные частицы имеют долю закрытых ячеек, составляющую не менее чем 95%, как правило, может быть легко достигнут повышенный коэффициент вспенивания, и вспененное формованное изделие, получаемое с использованием предварительно вспененных частиц, обычно имеет улучшенный внешний вид. В том случае, где вспененное формованное изделие имеет долю закрытых ячеек, составляющую не менее чем 95%, вспененное формованное изделие, как правило, имеет пониженную теплопроводность. Долю закрытых ячеек можно регулировать, например, посредством введения смеси пара и воздуха в контейнер или форму с выбором соответствующего относительного содержания пара в смеси.
[0177]
В описанном выше изобретении согласно патентному документу 1 вспененное формованное изделие не содержит графит, который подавляет распространение тепла. Таким образом, хотя теплопроводность, достигаемая вспененным формованным изделием согласно изобретению патентного документа 1, является ниже, чем теплопроводность вспененных формованных изделий, предшествующих патентному документу 1, изобретение согласно патентному документу 1 не обеспечивает теплоизоляционные свойства на уровне, который удовлетворяет рыночному спросу. При этом вспененное формованное изделие в каждом их изобретений согласно патентным документам 2-11 содержит графит, таким образом, что достигается уменьшение теплопроводности и улучшение теплоизоляционных свойств по сравнению с традиционным вспененным формованным изделием. Однако на рынке существует спрос на значительное снижение стоимости вспененного формованного изделия, а также спрос на вспененное формованное изделие, имеющее как высокий коэффициент вспенивания, так и низкую теплопроводность. В частности, существует спрос на вспененное формованное изделие, имеющее низкую теплопроводность, даже в том случае, где бутан, пентан или подобный материал заменяется воздухом после истечения продолжительного периода времени. Изобретения согласно патентным документам 2-11 не способны удовлетворять указанным требованиям.
[0178]
3
3
Кроме того, в описанном выше традиционном способе предварительного вспенивания в том случае, где частицы вспениваемой смолы, содержащие графит, который производит эффект подавления радиационной теплопередачи, использованы для цели дополнительного уменьшения теплопроводности вспененного формованного изделия, отверстие легко образуется в оболочке ячейки в предварительно вспененных частицах в течение предварительного вспенивания, главным образом, вследствие присутствия графита. Это делает чрезвычайно затруднительным получение предварительно вспененных частиц, имеющих коэффициент вспенивания не менее 65 см/г. Кроме того, существует проблема, заключающаяся в том, что даже когда предварительно вспененные частицы, имеющие коэффициент вспенивания не менее 65 см/г, получены посредством регулирования условий вспенивания, вспененное формованное изделие, получаемое посредством вспенивания и формования предварительно вспененных частиц, имеет ухудшенный внешний вид. Кроме того, уменьшение коэффициента вспенивания также ухудшает свойство низкой плотности вспененного формованного изделия.
[0179]
В качестве технологии получения предварительно вспененных частиц, имеющих высокий коэффициент вспенивания, известен способ двухстадийного вспенивания. Способ двухстадийного вспенивания представляет собой способ, в котором (i) частицы вспениваемой смолы подвергают предварительному вспениванию первой стадии таким образом, чтобы получить вспененные частицы, имеющие коэффициент вспенивания, повышенный до определенной степени, (ii) вспененные частицы отверждают таким образом, чтобы ввести воздух внутрь вспененных частиц, и (iii) затем вспененные частицы подвергают предварительному вспениванию второй стадии таким образом, чтобы получить предварительно вспененные частицы, имеющие дополнительно повышенный коэффициент вспенивания. Способ двухстадийного вспенивания включает в себя способ, в котором после завершения предварительного вспенивания первой стадии получаемые вспененные частицы отверждают в контейнере устройства для предварительного вспенивания; и способ, в котором после завершения предварительного вспенивания первой стадии получаемые вспененные частицы извлекают из устройства для предварительного вспенивания, отверждают и затем вводят обратно в устройство для предварительного вспенивания.
[0180]
3
При использовании способа двухстадийного вспенивания могут быть легко получены предварительно вспененные частицы, имеющие коэффициент вспенивания не менее 65 см/г, даже в том случае, где использованы частицы вспениваемой смолы, состоящие из композиции смолы, содержащей графит. Однако двухстадийное предварительное вспенивание (термическое расширение) вызывает в предварительно вспененных частицах значительное увеличение числа ячеек, где оболочка ячейки имеет отверстие. Это приводит к проблемам, заключающимся в том, что (i) вспененное формованное изделие, получаемое формованием предварительно вспененных частиц, проявляет относительно высокую теплопроводность, например, вследствие уменьшения доли закрытых ячеек, (ii) ухудшается внешний вид, и (iii) ухудшаются механические свойства вследствие неудовлетворительного сплавления между предварительно вспененными частицами внутри вспененного формованного изделия.
[0181]
3
Как описано выше, в том случае, где вспененное формованное изделие получено традиционным способом предварительного вспенивания с использованием частиц вспениваемой смолы, состоящих из смолы, содержащей графит при относительно высоком содержанием от 3 мас.% до 8 мас.%, оказывается чрезвычайно затруднительным получение вспененного формованного изделия, которое (i) имеет как превосходные теплоизоляционные свойства на основе низкой теплопроводности, доли закрытых ячеек и т.д., так и превосходное свойство низкой плотности на основе высокого коэффициента вспенивания (в частности, коэффициент вспенивания составляет не менее чем 65 см/г) и т.д., (ii) сохраняет низкую теплопроводность в течение продолжительного периода времени, а также (iii) имеет хороший внешний вид. Кроме того, такое вспененное формованное изделие в настоящее время отсутствует на рынке.
[0182]
Соответственно, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить (i) частицы вспениваемого полистирола и предварительно вспененные частицы полистирола, которые в каждом случае обеспечивают изготовление формованного изделия из пенополистирола, имеющего высокий коэффициент вспенивания и низкую теплопроводность, т.е. имеющего превосходные теплоизоляционные свойства, (ii) формованное изделие из пенополистирола и (iii) способ изготовления частиц вспениваемой смолы.
[0183]
За счет включения в себя (i) конфигураций, включенных в описанные выше варианты осуществления, и (ii) конфигураций, включенных в (a) варианты осуществления, измененные разнообразными способами в пределах объема прилагаемой формулы изобретения, и (b) любой вариант осуществления, произведенный из соответствующей комбинации технических средств, описанных в вариантах осуществления, один вариант осуществления настоящего изобретения производит следующие эффекты. А именно, один вариант осуществления настоящего изобретения производит (i) такой эффект, что могут быть достигнуты теплоизоляционные свойства, эквивалентные свойствам традиционного формованного изделия из пенополистирола, имеющего низкий коэффициент вспенивания, а также чрезвычайно высокий коэффициент вспенивания, таким образом, что может быть значительно уменьшено количество частиц вспениваемого полистирола, используемых в качестве исходного материала, и в результате этого обеспечено изготовление при низкой стоимости, (ii) такой эффект, что высокий коэффициент вспенивания обеспечивает получение формованного изделия из пенополистирола, которое имеет низкую плотность, и (iii) такой эффект, что может быть получено формованное изделие из пенополистирола, имеющее низкую теплопроводность даже после истечения продолжительного периода времени.
[0184]
Один вариант осуществления настоящего изобретения может иметь следующие конфигурации.
[1] Частицы вспениваемого полистирола, содержащие графит, в которых содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, и в том случае, где раствор, в котором частицы вспениваемого полистирола диспергированы в толуоле, проходит измерение методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм, интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляет не менее чем 5 {%/(мг/мл)}/мас.%.
[2] Частицы вспениваемого полистирола по п. [1], в которых интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляет не менее чем 6 {%/(мг/мл)}/мас.%.
[3] Частицы вспениваемого полистирола по п. [1] или п. [2], в которых в том случае, где интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе выражена как X {%/(мг/мл)}/мас.%, и средний размер частиц графита выражен как Y (мкм), X+Y>10.
2
2
2
[4] Частицы вспениваемого полистирола, содержащие графит, в которых содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, в том случае, где раствор, в котором частицы вспениваемого полистирола диспергированы в толуоле, проходит наблюдение с использованием оптического микроскопа, площадь графита в расчете на единичную концентрацию графита в растворе на 1 мм составляет не менее чем 55 ({мм/мм}/{г/г}).
2
2
[5] Частицы вспениваемого полистирола по п. [4], в которых площадь графита в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляет не менее чем 60 ({мм/мм}/{г/г}).
[6] Частицы вспениваемого полистирола, содержащие графит, в которых содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, кроме того, в том случае, где частицы вспениваемого полистирола предварительно вспенены и превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 40, значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, на содержание графита, составляет не менее чем 100.
[7] Частицы вспениваемого полистирола по п. [6], в которых значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, на содержание графита, составляет не менее чем 110.
[8] Частицы вспениваемого полистирола по любому из пп. [1]-[7], в которых содержание графита составляет от 3,0 мас.% до 7,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола.
[9] Частицы вспениваемого полистирола по любому из пп. [1]-[8], в которых графит имеет средний размер частиц от 3 мкм до 6 мкм.
[10] Частицы вспениваемого полистирола по любому из пп. [1]-[9], в которых в том случае, где частицы вспениваемого полистирола предварительно вспенены и превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 50, вспененное формованное изделие имеет средний диаметр ячеек от 70 мкм до 250 мкм.
[11] Частицы вспениваемого полистирола по любому из пп. [1]-[10], в которых в том случае, где частицы вспениваемого полистирола превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 50, вспененное формованное изделие имеет теплопроводность не более 0,0310 (Вт/м⋅K), которая измерена при центральной температуре 23°C, в соответствии с JIS A9511:2006R, после выдерживания вспененного формованного изделия в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 30 суток и дополнительного выдерживания в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 24 часов.
[12] Частицы вспениваемого полистирола по любому из пп. [1]-[11], в котором в том случае, где частицы вспениваемого полистирола превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 70, вспененное формованное изделие имеет теплопроводность не более 0,0324 (Вт/м⋅K), которая измерена при центральной температуре 23°C, в соответствии с JIS A9511:2006R, после выдерживания вспененного формованного изделия в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 30 суток и дополнительного выдерживания в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 24 часов.
[13] Предварительно вспененные частицы полистирола, получаемые предварительным вспениванием частиц вспениваемого полистирола по любому их пп. [1]-[12].
[14] Формованное изделие из пенополистирола, получаемое формованием предварительно вспененных частиц полистирола по п. [13].
[15] Формованное изделие из пенополистирола, содержащее графит, в котором содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% формованного изделия из пенополистирола, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, в том случае, где раствор, в котором формованное изделие из пенополистирола диспергировано в толуоле, проходит измерение методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм, интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляет не менее чем 5 {%/(мг/мл)}/мас.%.
3
[16] Формованное изделие из пенополистирола по п. [14] или [15], причем формованное изделие из пенополистирола имеет коэффициент вспенивания не менее 50 (см/г).
3
[17] Формованное изделие из пенополистирола по любому их пп. [14]-[16], причем формованное изделие из пенополистирола имеет теплопроводность A (Вт/м⋅K) и коэффициент вспенивания C (см/г), которые удовлетворяют следующей формуле (1):
[0185]
A≤0,0268+0,000045×C ... Формула (1)
где теплопроводность A представляет собой теплопроводность (Вт/м⋅K), которая измерена при центральной температуре 23°C, в соответствии с JIS A9511:2006R, после выдерживания формованного изделия из пенополистирола в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 48 часов и дополнительного выдерживания в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 48 часов.
3
[18] Формованное изделие из пенополистирола по любому их пп. [14]-[17], причем формованное изделие из пенополистирола имеет теплопроводность B (Вт/м⋅K) и коэффициент вспенивания C (см/г), которые удовлетворяют следующей формуле (2):
[0186]
B≤0,0279+0,000065×C ... Формула (2)
где теплопроводность B представляет собой теплопроводность (Вт/м⋅K), которая измерена при центральной температуре 23°C, в соответствии с JIS A9511:2006R, после выдерживания формованного изделия из пенополистирола в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 30 суток и дополнительного выдерживания в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 48 часов.
[19] Формованное изделие из пенополистирола по любому их пп. [14]-[18], причем формованное изделие из пенополистирола имеет средний диаметр ячеек от 70 мкм до 250 мкм.
2
[20] Способ изготовления частиц вспениваемой смолы, содержащих графит, в которых содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемой смолы, графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, причем способ предусматривает: стадию перемешивания для образования смеси, с использованием месильного устройства, включающего в себя двухшнековый смеситель, графита и смолы под нагрузкой не менее 3,5 кгс/см, при температуре смолы не менее Tg + 50°C (Tg представляет собой температуру стеклования смолы) и в течение времени перемешивания не менее 10 минут с получением маточной смеси; и стадию экструзии для плавления, перемешивания и экструзии смеси с использованием экструдера, причем смесь содержит маточную смесь и свежую смолу.
[21] Способ изготовления частиц вспениваемой смолы, содержащих графит, причем в способе использована маточная смесь, содержащая смолу и графит, которая удовлетворяет следующей формуле (3):
[0187]
b > 1,4a ... Формула (3)
где:
a представляет собой интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе [{%/(мг/мл)}/мас.%], которая измерена, перед получением маточной смеси, посредством измерения раствора, в котором графит до перемешивания со смолой диспергирован в растворителе, методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм; и
b представляет собой интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе [{%/(мг/мл)}/мас.%], которая измерена, после получения маточной смеси, посредством измерения раствора, в котором маточная смесь диспергирована в растворителе, методом лазерной дифрактометрии с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм.
[22] Способ по п. [21], причем способ предусматривает: стадию перемешивания для образования смеси смолы и графита с использованием месильного устройства, включающего в себя двухшнековый смеситель, с получением маточной смеси; и стадию экструзии для плавления, перемешивания и экструзии смеси с использованием экструдера, причем смесь содержит маточную смесь и свежую смолу.
[23] Способ по любому их пп. [20]-[22], в котором частицы вспениваемой смолы имеют интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе не менее 5 {%/(мг/мл)}/мас.%, причем интенсивность рассеянного лазерного излучения измерена методом лазерной дифрактометрии для раствора, в котором частицы вспениваемой смолы диспергированы в растворителе, с использованием лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм.
2
2
2
[24] Способ по любому их пп. [20]-[22], в котором частицы вспениваемой смолы имеют площадь графита в расчете на единичную концентрацию графита в растворе на 1 мм не менее 55 ({мм/мм}/{г/г}), причем площадь графита измерена посредством наблюдения раствора, в котором частицы вспениваемой смолы диспергированы в растворителе, с использованием оптического микроскопа.
[25] Способ по любому их пп. [20]-[22], в котором в том случае, где частицы вспениваемой смолы предварительно вспенены и превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 40, значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, на содержание графита, составляет не менее чем 100.
[26] Способ по п. [20] или [22], в котором стадия экструзии представляет собой стадию, на которой полученная маточная смесь, свежая смола и вспенивающий агент расплавлены и перемешаны с использованием экструдера и экструдированы через мелкое отверстие, причем способ дополнительно предусматривает стадию резания смолы, экструдированной на стадии экструзии с одновременным охлаждением смолы в целях затвердевания смолы и получения частиц вспениваемой смолы.
[27] Способ по п. [20] или [22], в котором стадия экструзии представляет собой стадию, на которой полученная маточную смесь и свежая смолу расплавлены и перемешаны с использованием экструдера и экструдированы через мелкое отверстие, причем способ дополнительно предусматривает: стадию резания смолы, экструдированной на стадии экструзии, с получением частиц смолы; и стадию суспендирования частиц смолы в воде с одновременным обеспечением содержания вспенивающего агента в частицах смолы для получения частиц вспениваемой смолы.
[28] Способ по любому их пп. [20]-[27], в котором частицы вспениваемой смолы представляют собой частицы вспениваемого полистирола.
2
[29] Способ по п. [20] или [22], в котором условия образования смеси на стадии перемешивания представляют собой нагрузку не менее 3,5 кгс/см, температуру смолы не ниже 160°C и продолжительность перемешивания не менее 10 минут.
[30] Способ изготовления частиц предварительно вспененной смолы, причем способ предусматривает стадию получения частиц предварительно вспененной смолы посредством предварительного вспенивания частиц вспениваемой смолы, получаемых способом по любому из пп. [20]-[29].
[31] Способ изготовления вспененного формованного изделия, причем способ предусматривает стадию формования частиц предварительно вспененной смолы, получаемых способом по п. [30].
[0188]
Один вариант осуществления настоящего изобретения не ограничен описанными выше вариантами осуществления, но допускает разнообразные модификации в пределах объема формулы изобретения. Любой вариант осуществления, произведенный из соответствующей комбинации технических средств, описанных в различных вариантах осуществления, будет также включен в технический объем одного варианта осуществления настоящего изобретения.
Примеры
[0189]
В следующем описании будет подробно обсужден один вариант осуществления настоящего изобретения на основе примеров и сравнительных примеров. Однако настоящее изобретение не ограничено примерами и сравнительными примерами.
[0190]
Следует отметить, что в представленных ниже примерах и сравнительных примерах были использованы следующие методы измерения и методы оценки.
[0191]
(Измерение теплопроводности A формованного изделия из пенополистирола)
Общеизвестно, что значение теплопроводности увеличивается при увеличении средней температуры измерения, при которой измеряют теплопроводность. Чтобы сравнивать теплоизоляционные свойства, необходимо определять среднюю температуру измерения. В настоящем описании в качестве стандартной использована температура 23°C, которая определена согласно стандарту JIS A9511:2006R для вспененных пластических теплоаккумулирующих материалов.
[0192]
В представленных ниже примерах и сравнительных примерах теплопроводность A измеряли следующим образом. Образец для измерения теплопроводности вырезали из формованного изделия из пенополистирола и выдерживали в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 48 часов и дополнительного выдерживания в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 24 часов. Затем измеряли теплопроводность A.
[0193]
В частности, из формованного изделия из пенополистирола вырезали образец, размеры которого составляли 300 мм (длина) × 300 мм (ширина) × 25 мм. Что касается направления толщины, использовали всю толщину (25 мм) формованного изделия из пенополистирола. Соответственно, две поверхности образца, из которых каждая имела размеры 300 мм (длина) × 300 мм (ширина), представляли собой исходные поверхности, которые были получены при формовании формованного изделия из пенополистирола. Такую исходную поверхность, получаемую во время формования, обычно называют "поверхностная оболочка", и в настоящем документе она определена как "поверхностный слой". Образец выдерживали в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 48 часов и дополнительно выдерживали в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 24 часов. После этого теплопроводность A измеряли методом измерения теплового потока в соответствии с JIS A1412-2:1999, используя устройство для измерения теплопроводности (HC-074, производитель EKO Instrument) при средней температуре 23°C и разности температур 20°C.
[0194]
(Измерение теплопроводности B формованного изделия из пенополистирола после нагревания)
Чтобы оценить теплопроводность B в том случае, в который вспенивающий агент замещен воздухом после истечения продолжительного периода времени, образец для измерения теплопроводности вырезали из формованного изделия из пенополистирола и выдерживали в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 30 суток и дополнительного выдерживания в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 24 часов. Затем измеряли теплопроводность B.
[0195]
В результате высушивания (нагревания), осуществляемого в течение 30 суток при 50°C, содержание вспенивающего агента на основе углеводорода, такого как бутан или пентан, содержащегося в формованном изделии из пенополистирола, составляло не более чем 0,5%, и, таким образом, производило незначительное воздействие на теплопроводность. Соответственно, может быть произведена почти точная оценка теплопроводности B в том случае, в котором формованное изделие из пенополистирола используют при комнатной температуре в течение продолжительного периода времени.
[0196]
В частности, образец, размеры которого составляли 300 мм (длина) × 300 мм (ширина) × 25 мм (толщина), вырезали из формованного изделия из пенополистирола аналогично измерению теплопроводности A. Образец выдерживали в состоянии покоя при температуре 50°C в течение 30 суток и дополнительного выдерживания в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 24 часов. После этого теплопроводность B измеряли методом измерения теплового потока в соответствии с JIS A1412-2:1999, используя устройство для измерения теплопроводности (HC-074, производитель EKO Instrument) при средней температуре 23°C и разности температур 20°C.
[0197]
(Измерение содержания графита)
Для использования в качестве образца отбирали приблизительно 10 мг частиц вспениваемого полистирола или предварительно вспененных частиц полистирола, или исследуемый образец, составляющий приблизительно 10 мг, вырезали из формованного изделия из пенополистирола. Образец подвергали следующей обработке на последовательных стадиях I-III, используя термогравиметрическое устройство (TG/DTA 220U, производитель SII NanoTechnology Inc.), оборудованное системой термического анализа (EXSTAR 6000). Величину уменьшения массы на стадии III выражали как массу графита в процентах по отношению к массе исследуемого образца.
I. В потоке азота (200 мл/мин) температуру образца повышали от 40°C до 600°C при скорости 20°C/мин, а затем температуру 600°C выдерживали в течение 10 минут.
II. В потоке азота (200 мл/мин) температуру образца снижали от 600°C до 400°C при скорости 10°C/мин, а затем температуру 400°C выдерживали в течение 5 минут.
III. В потоке воздуха (200 мл/мин) температуру образца повышали от 400°C до 800°C при скорости 20°C/мин, а затем температуру 800°C выдерживали в течение 15 минут.
[0198]
(Измерение среднего размера частиц D50 (мкм) графита и интенсивности рассеянного лазерного излучения (%))
(1) Условия получения раствора образца
(a) В том случае, где измерению подвергали частицы вспениваемого полистирола, предварительно вспененные частицы или вспененное формованное изделие, 500 мг образца растворяли и диспергировали в 20 мл раствора 0,1 мас.% Span 80 в толуоле.
[0199]
(b) В том случае, где измерению подвергали графит до перемешивания (т. е. чистый графит в качестве исходного материала), 20 мг графита и 480 мг полистирола (A) растворяли и диспергировали в 20 мл раствора 0,1 мас.% Span 80 в толуоле.
[0200]
(c) В том случае, где измерению подвергали графитовой маточной смеси, 40 мг графитовой маточной смеси растворяли и диспергировали в 20 мл раствора 0,1 мас.% Span 80 в толуоле.
[0201]
В пунктах (a)-(c) дисперсия означает состояние, в котором смола растворена, а графит диспергирован.
[0202]
После этого описанный выше раствор образца подвергали воздействию ультразвука, используя ультразвуковой очиститель, таким образом, чтобы уменьшить агрегацию графита.
[0203]
(2) Условия ультразвукового воздействия
Используемое устройство: ультразвуковой очиститель, производитель AS ONE Corporation, номер модели USM
Частота колебаний: 42 кГц
Продолжительность воздействия: 10 минут
Температура: комнатная температура
(3) Условия измерения размера частиц
Измерительное устройство: лазерное дифракционное устройство для измерения распределения частиц по размеру Mastersizer 3000, производитель Malvern
Источник излучения: красный лазер He-Ne (632,8 нм) и синий светодиод (470 нм)
Блок диспергирования: блок влажного диспергирования Hydro MV
В соответствии со следующими условиями, проводили исследование, в котором измерение и анализ осуществляли методом лазерной дифрактометрии на основе теории Ми согласно ISO13320:2009, JIS Z8825-1, таким образом, чтобы получить объемное распределение и вычислить размер D50 частиц графита в образце.
[0204]
Тип частиц: несферический
Показатель преломления графита: 2,42
Коэффициент поглощения графита: 1,0
Дисперсионная среда: раствор 0,1 мас.% Span 80 в толуоле
Показатель преломления дисперсионной среды: 1,49
Скорость перемешивания в блоке диспергирования: 2500 об/мин
Модель анализа: обычно используемая модель; сохранение одного режима
Температура измерения: комнатная температура
(4) Процедура измерения
50
120 мл раствора 0,1 мас.% Span 80 в толуоле вводили в блок диспергирования, перемешивали при 2500 об/мин и стабилизировали. В состоянии, в котором измерительная ячейка не содержала раствор образца, а содержала только дисперсионную среду, осуществляли облучение светом красного лазера He-Ne с длиной волны 632,8. При этом интенсивность излучения измеряли центральным детектором как интенсивность Lb проходящего света. После этого 2 мл раствора образца, который был подвергнут ультразвуковой обработке, отбирали и добавляли в блок диспергирования. Через 1 минуту после добавления раствора образца осуществляли облучение светом красного лазера He-Ne с длиной волны 632,8. При этом интенсивность излучения измеряли центральным детектором как интенсивность Lb проходящего света. Одновременно измеряли также размер частиц (D). Из полученных таким способом значений Ls и Lb интенсивность Ob рассеянного лазерного излучения раствора образца вычисляли в соответствии со следующей формулой.
[0205]
Ob=(1-Ls/Lb)×100 (%)
Центральный детектор представляет собой секцию обнаружения, которая расположена перед выпуском лазерного излучения таким образом, что она обращена к выпуску. Излучение, обнаруживаемое центральным детектором, представляет собой проходящее излучение, которое не использовано для рассеяния. Интенсивность рассеянного лазерного излучения представляет собой интенсивность лазерного излучения, которое теряется при рассеянии в образце, исследуемом лазерным аналитическим устройством.
[0206]
(5) Вычисление интенсивности рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию частиц вспениваемого полистирола, предварительно вспененных частиц или вспененного формованного изделия в растворе
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию частиц вспениваемого полистирола, предварительно вспененных частиц или вспененного формованного изделия в растворе вычисляли в соответствии со следующей формулой.
[0207]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию частиц вспениваемого полистирола, предварительно вспененных частиц или вспененного формованного изделия в растворе (%/(мг/мл)) = интенсивность рассеянного лазерного излучения (Ob)/{масса образца (500 мг)/количество толуола (20 мл) × введенное количество образца (2 мл)/полное количество толуола в блоке диспергирования (120 мл + 2 мл)}
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию представляет собой значение, получаемое делением измеряемой интенсивности рассеянного лазерного излучения на концентрацию образца в растворе в толуоле. Поскольку данное измерительное устройство представляло собой устройство, в котором требуемое измерение должно быть осуществлено с использованием раствора, концентрацию раствора образца в толуоле делали постоянной, таким образом, чтобы получать измеряемые значения при постоянном количестве образца.
[0208]
(6) Вычисление интенсивности рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в частицах вспениваемого полистирола в растворе
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита, содержащегося в частицах вспениваемого полистирола, в растворе вычисляли в соответствии со следующей формулой.
[0209]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора графита в частицах вспениваемого полистирола {%/(мг/мл)}/мас.% = интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию частиц вспениваемого полистирола в растворе (%/(мг/мл))/содержание графита в частицах вспениваемого полистирола (мас.%)
Сущность одного варианта осуществления настоящего изобретения заключается в том, что даже при использовании графита, имеющего одинаковую массу, улучшение теплоизоляционных свойств может быть достигнуто посредством регулирования состояния графита, содержащегося в частицах вспениваемого полистирола, т.е. посредством регулирования концентрации, при которой диспергирован графит. Использование описанной выше интенсивности рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе позволяет выразить один вариант осуществления настоящего изобретения.
[0210]
(7) Вычисление интенсивности рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора графита в предварительно вспененных частицах
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита, содержащегося в предварительно вспененных частицах в растворе, вычисляли в соответствии со следующей формулой,.
[0211]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в предварительно вспененных частицах в растворе {%/(мг/мл)}/мас.% = интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора предварительно вспененных частиц (%/(мг/мл))/содержание графита предварительно вспененных частиц (мас.%)
(8) Вычисление интенсивности рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита во вспененном формованном изделии в растворе
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита, содержащегося во вспененном формованном изделии, в растворе вычисляли в соответствии со следующей формулой.
[0212]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита во вспененном формованном изделии в растворе {%/(мг/мл)}/мас.% = интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора вспененного формованного изделия (%/(мг/мл))/содержание графита вспененного формованного изделия (мас.%)
(9) Вычисление интенсивности рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора смеси графита до перемешивания и полистирола
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора смеси графита до перемешивания и полистирола вычисляли в соответствии со следующей формулой.
[0213]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора смеси графита до перемешивания и полистирола {%/(мг/мл)} = интенсивность рассеянного лазерного излучения (Ob)/[{масса графита (20 мг) + полистирол (480 мг)}/количество толуола (20 мл) × введенное количество образца (2 мл)/полное количество толуола в блоке диспергирования (120 мл + 2 мл)]
(10) Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе до перемешивания
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе до перемешивания (т.е. графита в качестве исходного материала) вычисляли в соответствии со следующей формулой.
[0214]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе до перемешивания {%/(мг/мл)}/мас.% = интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора смеси графита до перемешивания и полистирола (%/(мг/мл))/содержание графита в смеси графита до перемешивания и полистирола (20/500 × 100 = 4 мас.%)
(11) Вычисление интенсивности рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графитовой маточной смеси в растворе
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графитовой маточной смеси в растворе вычисляли в соответствии со следующей формулой.
[0215]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графитовой маточной смеси в растворе (%/(мг/мл)) = интенсивность рассеянного лазерного излучения (Ob)/{масса маточной смеси (40 мг)/количество толуола (20 мл) × введенное количество образца (2 мл)/полное количество толуола в блоке диспергирования (120 мл + 2 мл)}
(12) Вычисление интенсивности рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в графитовой маточной смеси в растворе
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в графитовой маточной смеси в растворе вычисляли в соответствии со следующей формулой.
[0216]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в графитовой маточной смеси в растворе {%/(мг/мл)}/мас.% = интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графитовой маточной смеси в растворе (%/(мг/мл))/содержание графита в графитовой маточной смеси (мас.%)
(Измерение площади графита в расчете на единичную концентрацию раствора)
(1) Условия получения раствора образца
Образец (0,03 г) частиц вспениваемого полистирола, предварительно вспененных частиц или вспененного формованного изделия растворяли и диспергировали в 10 г раствора 1,0 мас.% Span 80 в толуоле. Здесь следует отметить, что дисперсия означает состояние, в котором смола растворена, а графит диспергирован.
[0217]
После этого описанный выше раствор образца подвергали воздействию ультразвука, используя ультразвуковой очиститель, таким образом, чтобы уменьшить агрегацию графита.
[0218]
(2) Условия ультразвукового воздействия
Используемое устройство: ультразвуковой очиститель, производитель AS ONE Corporation, номер модели USM
Частота колебаний: 42 кГц
Продолжительность воздействия: 10 минут
Температура: комнатная температура
(3) Условия наблюдательного устройства
Устройство: цифровой микроскоп VHX-5000, производитель KEYENCE
Используемая линза: VH-Z100R; кольцо диафрагмы полностью открыто
Освещение: использовано боковое освещение с кольцевым основным блоком освещения OP-72400 и приставкой переменного освещения OP-72404, которые соединены друг с другом.
Кратность увеличения для наблюдения: 300
(4) Процедура измерения
Кольцо из нержавеющей стали с наружным диаметром 9 мм, внутренним диаметром 6 мм и толщиной 10 мкм помещали на пластинку покровного стекла (18 × 18 мм). Затем две или более капель раствора образца, который был подвергнут ультразвуковой обработке, помещали на центральную часть кольца из нержавеющей стали. (Капли раствор образца добавляли до тех пор, пока они не покрывали все кольцо из нержавеющей стали (необходимы приблизительно две капли), потому что точное значение не может быть измерено, если раствор остается внутри кольца из нержавеющей стали за счет поверхностного натяжения.) После  этого на кольцо из нержавеющей стали помещали другую пластинку покровного стекла (18 × 18 мм). (При этом воздух не мог поступать внутрь кольца из нержавеющей стали.) Нагрузку прилагали к листу покровного стекла в течение 30 секунд, используя груз массой 300 г. (Предпочтительно помещать изготовленный из бумаги обтирочный материал (наименование продукта: KimWipes) на верхнюю поверхность и нижнюю поверхность листов покровного стекла таким образом, чтобы можно было собирать разлитый раствор в толуоле.) После снятия груза пространство внутри кольца из нержавеющей стали наблюдали с помощью цифрового микроскопа. Описанные выше операции и наблюдение проводили в течение 10 минут после завершения процедуры ультразвукового воздействия (2).
[0219]
(5) Метод получения изображения
Изображение раствора в толуоле получали посредством наблюдения методом расширенного динамического диапазона (HDR).
[0220]
(6) Метод обработки изображения
Используя программное обеспечение для измерения площади из приложений описанного выше устройства, получаемое изображение подвергали гистограммной выборке с заданной яркостью в интервале от 0 до 130. Получаемое таким способом изображение подвергали бинаризации таким образом, чтобы получить черно-белое изображение.
[0221]
(7) Вычисление площади графита
2
Вычисляли полную площадь (мм) черной части на изображении, полученном описанными выше методами наблюдения и обработки изображения. Следует отметить, что наблюдение и обработку изображения осуществляли в отношении данных семи частей внутри кольца из нержавеющей стали.
[0222]
2
2
2
2
2
Полная площадь черной части на 1 мм (мм/мм) = полная площадь черной части (мм)/площадь всего экрана (мм)
Количество графита в образцах (г) = количество образцов (г) × содержание графита в каждом образце (%)/100
Концентрация графита в растворе (г/г) = количество графита в образце (г)/масса толуола (10 г)
2
2
2
2
2
2
Площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора на 1 мм ({мм/мм}/{г/г}) = полная площадь черной части на 1 мм (мм/мм)/концентрация графита в растворе (г/г)
2
2
2
Среднее значение для семи частей определяли как площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора на 1 мм ({мм/мм}/{г/г})
[0223]
(Относительная площадь, занимаемая графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия)
Относительную площадь, занимаемую графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, имеющего коэффициент вспенивания 40, получали посредством измерения и анализа в следующей процедуре.
[0224]
(3) Условия наблюдательного устройства
Устройство: цифровой микроскоп VHX-5000, производитель KEYENCE
Используемая линза: VH-Z100R; кольцо диафрагмы полностью открыто
Освещение: использовано боковое освещение с кольцевым основным блоком освещения OP-72400 и приставкой переменного освещения OP-72404, которые соединены друг с другом.
Кратность увеличения для наблюдения: 300
Размер фиксируемого изображения: 1600 × 1200
(2) Метод получения изображения
Изображение поверхность формованного изделия получали посредством наблюдения методом расширенного динамического диапазона (HDR) с установлением следующих условий.
Яркость: 100
Выделение текстуры: 50
Контрастность: 0
Настройка цвета: 0
(3) Метод обработки изображения
Используя программное обеспечение для измерения площади из приложений описанного выше устройства, получаемое изображение подвергали гистограммной выборке с заданной яркостью в интервале от 0 до 100 и заполняющей обработке. Получаемое таким способом изображение поверхности формованного изделия подвергали бинаризации таким образом, чтобы получить черно-белое изображение.
[0225]
(4) Вычисление относительной площади, занимаемой графитом
Вычисляли относительную площадь черной части на изображении, получаемом описанными выше методами наблюдения и обработки изображения. Следует отметить, что наблюдение и обработку изображения осуществляли в отношении заданных семи частей на поверхности формованного изделия, и среднее значение относительной площади черной части по семи наблюдаемым частям определяли как относительную площадь (%), занимаемую графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, имеющего коэффициент вспенивания 40.
[0226]
(5) Вычисление значения, получаемого делением относительной площади, занимаемой графитом, на содержание графита
На основе описанной выше относительной площади, занимаемой графитом, и содержания графита, значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом, на содержание графита вычисляли в соответствии со следующей формулой.
Значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом, на содержание графита (безразмерная величина) = относительная площадь, занимаемой графитом (%)/содержание графита (мас.%) × 100
(Измерение содержания брома)
После осуществление метода сжигания в колбе с кислородом содержание брома получали, проводя количественный анализ брома методом ионной хроматографии (далее называется "ИХ").
[0227]
(1) Метод сжигания в колбе с кислородом
Образец (5 мг формованного изделия из пенополистирола) помещали в центр листа фильтровальной бумаги, включающего склеенную секцию, и лист фильтровальной бумаги складывали втрое в продольном направлении, когда склеенная секция оставалась фиксированной. Затем лист фильтровальной бумаги складывали втрое в поперечном направлении, и лист фильтровальной бумаги, содержащий образец, помещали в платиновую сетку, прикрепленную к секции пробки (стеклянной пробке) колбы для сжигания объемом 500 мл. При этом 25 мл абсорбирующей жидкости (сверхчистой воды, в которую добавляли каплю гидразингидрата) помещали в колбу Эрленмейера, которая служила в качестве колбы для сжигания, и колбу Эрленмейера затем наполняли кислородом.
[0228]
Склеенную секцию листа фильтровальной бумаги поджигали, и платиновую сетку, в которой был прикреплен лист фильтровальной бумаги, вводили в колбу Эрленмейера для сжигания образца внутри колбы Эрленмейера. После завершения сжигания колбу для сжигания наклоняли и встряхивали в течение 2 минут и затем выдерживали в течение 1 часа таким образом, что абсорбирующая жидкость абсорбировала бром, образующийся при сжигании.
[0229]
(2) Ионная хроматография
Абсорбирующую жидкость, получаемую методом сжигания в колбе с кислородом, подвергали ИХ для измерения количества ионов брома.
[0230]
Используемое устройство: ICS-2000, производитель Dionex
Колонка: IonPac AG18, AS18 (диаметр 4 мм × 250 мм)
Элюент: градиент KOH (использован генератор элюента)
Скорость потока элюента: 1,0 мл/мин
Вводимое количество образца: 50 мкл
Детектор: детектор электропроводности
Концентрацию брома в образце вычисляли в соответствии со следующей формулой.
[0231]
Концентрация брома в образце (%) = [{результат измерения методом ИХ формованного изделия из пенополистирола (мг/л) - результат фонового исследования (мг/л)} × 25 (мл) × 1000]/{отобранное количество образца (мг) × 10000}
(Измерение коэффициента вспенивания и оценка вспениваемости и формуемости)
3
Как в случае измерения теплопроводности, образец, имеющий размеры 300 мм (длина) × 300 мм (ширина) × 25 мм (толщина), вырезали из формованного изделия из пенополистирола. Определяли массу (г) образца, а продольный размер, поперечный размер и размер в толщину измеряли с помощью штангенциркуля. На основе размеров, измеряемых таким способом, вычисляли объем (cм) образца, и коэффициент вспенивания вычисляли в соответствии со следующей вычислительной формулой.
[0232]
3
3
Коэффициент вспенивания (см/г) = объем образца (cм)/масса образца (г)
3
Следует отметить, что, как описано выше, безразмерный коэффициент вспенивания формованного изделия из пенополистирола также традиционно выражен единицей "см/г".
[0233]
Кроме того, в отношении получаемых формованных изделий, проводили наблюдение поверхности формованного изделия, имеющего коэффициент вспенивания 70, чтобы в результате этого сделать вывод, что формованное изделие имеет хороший внешний вид, если формованное изделие содержит немногочисленные промежутки между частицами, и что формованное изделие имеет неудовлетворительный внешний вид, если формованное изделие содержит многочисленные промежутки между частицами.
[0234]
На основании измеряемого коэффициента вспенивания и внешнего вида поверхности формованного изделия оценивали вспениваемость и формуемость формованного изделия из пенополистирола. Оценка вспениваемости и формуемости выражена следующим образом. Хорошо: формованное изделие из пенополистирола может быть вспенено при коэффициенте вспенивания 70, и обеспечено получение формованного изделия, имеющего хороший внешний вид. Удовлетворительно: формованное изделие из пенополистирола может быть вспенено при коэффициенте вспенивания 70, но затруднено получение формованного изделия, имеющего хороший внешний вид. Неудовлетворительно: формованное изделие из пенополистирола не может быть вспенено при коэффициенте вспенивания 70.
[0235]
(Оценка огнестойкости)
Получаемое вспененное формованное изделие выдерживали в состоянии покоя при температуре 60°C в течение 48 часов и дополнительно выдерживали в состоянии покоя при температуре 23°C в течение 24 часов. После этого кислородный индекс измеряли в соответствии с JIS K7201.
[0236]
(Способ измерения среднего диаметра ячеек формованного изделия из пенополистирола)
Формованное изделие из пенополистирола, имеющее коэффициент вспенивания 50, разрезали с помощью бритвы, и поперечное сечение формованного изделия из пенополистирола наблюдали, используя оптический микроскоп. Считали число ячеек, находящихся в пределах квадрата 1000 мкм × 1000 мкм поперечного сечения, и значение, вычисляемое в соответствии со следующей формулой (усредненный по площади диаметр), использовали в качестве среднего диаметра ячеек. Для каждого образца измеряли средний диаметр пяти ячеек, и среднее значение средних диаметров пяти ячеек использовали в качестве стандартного среднего диаметра ячеек.
Средний диаметр ячеек (мкм) = 2 × [1000 мкм × 1000 мкм/(число ячеек × π)] 1/2.
[0237]
Исходные материалы, используемые в примерах и сравнительных примерах, определены следующим образом.
(Полистирол)
(A) Гомополимер стирола [680, производитель PS Japan Corporation]
(Графит)
(B1) Графит [чешуйчатый графит SGP-40B, производитель MARUTOYO Co., Ltd.]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе: 4,0 {%/(мг/мл)}/мас.%
(B2) Графит [пластинчатый графит BF-3AK, производитель Chuetsu Graphite Works Co., Ltd.]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе: 5,6 {%/(мг/мл)}/мас.%
(B3) Графит [пластинчатый графит BF-1AT, производитель Chuetsu Graphite Works Co., Ltd.]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе: 9,1 {%/(мг/мл)}/мас.%
(B4) Графит [пластинчатый графит BF-10AK, производитель Chuetsu Graphite Works Co., Ltd.]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе: 3,2 {%/(мг/мл)}/мас.%
(B5) Графит [чешуйчатый графит UCP, производитель Nippon Graphite Industry Co., Ltd.]
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе: 3,6 {%/(мг/мл)}/мас.%
(Содержащее бром огнезащитное вещество)
(C1) 2,2-бис[4-(2,3-дибром-2-метилпропокси)-3,5-дибромфенил]пропан [SR-130, производитель Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.; содержание брома = 66 мас.%]
(C2) Бромированный (стирол-бутадиен сополимер) [EMERALD INNOVATION 3000, производитель Chemtula; содержание брома = 65 мас.%]
(Термостабилизатор)
(D1) Тетракис(2,2,6,6-тетраметилпиперидилоксикарбонил)бутан [LA-57, производитель ADEKA CORPORATION]
(D2) Дифосфит бис(2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенил)пентаэритрита [PEP-36, производитель ADEKA CORPORATION]
(D3) 3,9-бис(2,4-ди-трет-бутилфенокси)-2,4,8,10-тетраокса-3,9-дифосфаспиро[5.5]ундекан [Ultranox626, производитель ADDIVANT]
(D4) Тетракис[3-(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропионат] пентаэритрита [ANOX20, производитель ADDIVANT]
(D5) Эпоксидная смола крезольно-новолачного типа [ECN-1280, производитель HUNTSMAN Japan; эпоксидный эквивалент: от 212 до 233 г/экв.]
(Генератор радикалов)
(E) Поли-1,4-диизопропилбензол [CCPIB, производитель UNITED INITIATORSS]
(Вспенивающий агент)
(F1) Нормальный пентан [эталонный реагент, производитель Wako Pure Chemical Industries, Ltd.,]
(F2) Изопентан [эталонный реагент, производитель Wako Pure Chemical Industries, Ltd.]
(Другие добавки)
(G) Этилен-бис-стеарамид [ALFLOW H-50S, производитель Nichiyu Corporation]
(Графитовая маточная смесь)
2
(I1) В смеситель Бенбери 49 мас.% гомополимера стирола (A), 50 мас.% графита (B1), 1 мас.% этилен-бис-стеарамида (G) помещали в качестве исходных материалов, чтобы получить полную массу (A + B1 + H) 100 мас.%, плавили и перемешивали в течение 20 минут под нагрузкой 5 кгс/см без нагревания и охлаждения. При этом измеренная температура смолы составляла 180°C. Смолу вводили в экструдер и экструдировали через экструзионную головку, которая была прикреплена к наконечнику экструдера и имела мелкие отверстия, при скорости выпуска 250 кг/ч в форме нитей смолы. Нити смолы охлаждали для затвердевания в резервуаре с водой при 30°C, а затем разрезали таким образом, чтобы получить маточную смесь. Маточная смесь имела содержание графита 50 мас.%. В полученной маточной смеси интенсивность b рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляла 6,1 {%/(мг/мл)}/мас.%. Следует отметить, что интенсивность a рассеянного лазерного излучения графита SGP40B до перемешивания составляла 4,0 {%/(мг/мл)}/мас.%. Соответственно, b = 1,53a.
[0238]
(I2) Графитовую маточную смесь (I2) получали по технологии, аналогичной технологии в случае (I1), за исключением того, что тип графита изменяли и использовали (B2) вместо (B1. В полученной маточной смеси интенсивность b рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляла 8,8 {%/(мг/мл)}/мас.%. Следует отметить, что интенсивность a рассеянного лазерного излучения графита BF-3AK до перемешивания составляла 5,6 {%/(мг/мл)}/мас.%. Соответственно, b = 1,57a.
[0239]
(I3) Графитовую маточную смесь (I3) получали по технологии, аналогичной технологии в случае (I1), за исключением того, что тип графита изменяли и использовали (B3) вместо (B1). В полученной маточной смеси интенсивность b рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляла 9,9 {%/(мг/мл)}/мас.%. Следует отметить, что интенсивность a рассеянного лазерного излучения графита BF-1AT до перемешивания составляла 9,1 {%/(мг/мл)}/мас.%. Соответственно, b = 1,09a.
[0240]
(I4) Графитовую маточную смесь (I4) получали по технологии, аналогичной технологии в случае (I1), за исключением того, что тип графита изменяли и использовали (B4) вместо (B1). В полученной маточной смеси интенсивность b рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляла 5,7 {%/(мг/мл)}/мас.%. Следует отметить, что интенсивность a рассеянного лазерного излучения графита BF-10AK до перемешивания составляла 3,2 {%/(мг/мл)}/мас.%. Соответственно, b = 1,78a.
[0241]
(I5) Графитовую маточную смесь (I5) получали по технологии, аналогичной технологии в случае (I1), за исключением того, что тип графита изменяли и использовали (B5) вместо (B1). В полученной маточной смеси интенсивность b рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляла 4,7 {%/(мг/мл)}/мас.%. Следует отметить, что интенсивность a рассеянного лазерного излучения графита UCP до перемешивания составляла 3,6 {%/(мг/мл)}/мас.%. Соответственно, b = 1,31a.
[0242]
2
(I6) Графитовую маточную смесь (I6) получали по технологии, аналогичной технологии в случае (I1), за исключением того, что нагрузка, прилагаемая смесителем Бенбери, составляла 4,5 кгс/см, продолжительность перемешивания составляла 15 минут, и температура смолы составляла 160°C. В полученной маточной смеси интенсивность b рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляла 5,9 {%/(мг/мл)}/мас.%. Соответственно, b = 1,48a.
[0243]
2
(I7) Графитовую маточную смесь (I7) получали по технологии, аналогичной технологии в случае (I1), за исключением того, что нагрузка, прилагаемая смесителем Бенбери, составляла 5,5 кгс/см, продолжительность перемешивания составляла 15 минут, и температура смолы составляла 170°C. В полученной маточной смеси интенсивность b рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляла 8,0 {%/(мг/мл)}/мас.%. Соответственно, b = 2,00a.
[0244]
2
(I8) Графитовую маточную смесь (I8) получали по технологии, аналогичной технологии в случае (I1), за исключением того, что нагрузка, прилагаемая смесителем Бенбери, составляла 3,5 кгс/см, продолжительность перемешивания составляла 15 минут, и температура смолы составляла 160°C. В полученной маточной смеси интенсивность b рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляла 5,3 {%/(мг/мл)}/мас.%. Соответственно, b = 1,33a.
[0245]
2
(I9) Графитовую маточную смесь (I9) получали по технологии, аналогичной технологии в случае (I1), за исключением того, что нагрузка, прилагаемая смесителем Бенбери, составляла 5,5 кгс/см, продолжительность перемешивания составляла 20 минут, и температура смолы составляла 180°C. В полученной маточной смеси интенсивность b рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляла 9,1 {%/(мг/мл)}/мас.%. Соответственно, b = 2,28a.
(Маточная смесь как смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизатора)
(J1) Гомополимер стирола (A) вводили в двухшнековый экструдер для плавления и перемешивания. Затем в среднем положении экструдера вводили смесь содержащего бром огнезащитного вещества (C1) и стабилизаторов (D1) и (D2) для дополнительного плавления и перемешивания. Следует отметить, что массовое соотношение материалов было таким, что (A):(C1):(D1):(D2) = 70:28,5:0,6:0,9, и (A)+(C1)+(D1)+(D2)=100 мас.%. Нити смолы экструдировали через экструзионную головку, которая была прикреплена к наконечнику экструдера и имела мелкие отверстия, при скорости выпуска 300 кг/ч. Нити смолы охлаждали для затвердевания в резервуаре с водой при 20°C, а затем разрезали, чтобы получить маточную смесь как смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов. При этом устанавливали температуру экструдера 170°C. Маточная смесь имела содержание брома 18,8 мас.%.
[0246]
(J2) Гомополимер стирола (A), содержащее бром огнезащитное вещество (C2), и стабилизаторы (D3), (D4) и (D5) вводили в двухшнековый экструдер для плавления и перемешивания. Следует отметить, что массовое соотношение материалов было таким, что A:C2:D3:D4:D5 = 42,25:50:0,25:5:2,5, и A+C2+D3+D4+D5=100 мас.%. Нити смолы экструдировали через экструзионную головку, которая была прикреплена к наконечнику экструдера и имела мелкие отверстия, при скорости выпуска 300 кг/ч. Нити смолы охлаждали для затвердевания в резервуаре с водой при 20°C, а затем разрезали, чтобы получить маточную смесь как смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов. При этом устанавливали температуру экструдера 150°C. Полученная маточная смесь имела содержание брома 32,5 мас.%.
[0247]
(Пример 1)
[Получение частиц вспениваемого полистирола]
Полистирол (A), маточную смесь (J1) как смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов и графитовую маточную смесь (I1), полученную с помощью смесителя Бенбери, как описано выше, вводили в смеситель для перемешивания в течение 10 минут и получения смеси смолы. Массовое соотношение материалов было таким, что (A):(J1):(I1) = 83,65:8,35:8,00, и (A) + (J1) + (I1) = 100 мас.%.
[0248]
Полученную в результате смесь смолы вводили в тандемный двухступенчатый экструдер, в котором были последовательно соединены вращающиеся в одном направлении двухшнековый экструдер (первый экструдер), имеющий диаметр шнека 40 мм, и одношнековый экструдер (второй экструдер), имеющий диаметр шнека 90 мм. Смесь смолы плавили и перемешивали в экструдере, имеющем диаметр шнека 40 мм, при заданной температуре 190°C и скорости вращения 150 об/мин. В среднем положении экструдера (первого экструдера), имеющего диаметр шнека 40 мм, вводили 7 мас.ч. смешанного пентана [смесь 80 мас.% нормального пентана (F1) и 20 мас.% изопентана (F2)] в расчете на 100 мас.ч. смеси смолы. После этого через непрерывную трубу, которая находилась при 200°C, полученный в результате продукт вводили в экструдер (второй экструдер), имеющий диаметр шнека 90 мм.
[0249]
Расплавленную смолу охлаждали в экструдере (втором экструдере), имеющем диаметр шнека 90 мм, до тех пор, пока температура смолы не составила 160°C. После этого через экструзионную головку, которая была прикреплена к наконечнику второго экструдера, находящемуся при 250°C и содержал 60 мелких отверстий, каждое из которых имело диаметр 0,65 мм и длину калибрующей зоны 3,0 мм, расплавленную смолу экструдировали при скорости выпуска 50 кг/ч в циркулирующую воду при температуре 60°C и давлении 0,8 МПа. Расплавленную смолу, экструдированную таким способом, разрезали на частицы с использованием вращающегося резака, который находился в контакте с экструзионной головкой и имел 10 лезвий, при скорости вращения 1500 об/мин, и перемещали в центробежный водоотделитель. Таким образом, были получены частицы вспениваемого полистирола. Следует отметить, что продолжительность пребывания в первом экструдере составляла 2 минуты, и продолжительность пребывания во втором экструдере составляла 5 минут.
[0250]
В сухом состоянии смешивали 0,08 мас.ч. стеарата цинка и 100 мас.ч. полученных частицы вспениваемого полистирола и полученный в результате продукт содержали при 15°C.
[0251]
[Получение предварительно вспененных частиц]
Частицы вспениваемого полистирола получали и хранили при 15°C в течение 2 недель. Затем частицы вспениваемого полистирола вводили в устройство для предварительного вспенивания [BHP-300, производитель Obiraki Industry Co., Ltd.], и пар под давлением 0,08 МПа вводили в устройство для предварительного вспенивания таким образом, чтобы вызвать вспенивание. Таким образом, были получены предварительно вспененные частицы, имеющие коэффициент вспенивания 40.
[0252]
Аналогичным образом были получены предварительно вспененные частицы, имеющие коэффициент вспенивания 50, и предварительно вспененные частицы, имеющие коэффициент вспенивания 70.
[0253]
[Получение формованного изделия из пенополистирола]
Полученные предварительно вспененные частицы, которые имели коэффициент вспенивания 40, 50 и 70, соответственно, в каждом случае вводили, заполняя внутреннее пространство формы (длина 450 мм × ширина 310 мм × толщина 25 мм), присоединенной к устройству для формования пенополистирола [KR-57, производитель Daisen Co., Ltd.]. Пар вводили под давлением 0,06 МПа таким образом, чтобы вызвать вспенивание в форме, а затем воду распыляли на форму в течение 3 секунд для охлаждения формы. Формованное изделие из пенополистирола выдерживали внутри формы до тех пор, пока не было достигнуто давление (манометрическое давление) 0,015 МПа, при котором формованное изделие из пенополистирола выталкивали из формы. Затем извлекали формованное изделие из пенополистирола. Таким образом, были получены формованные изделия из пенополистирола, каждое из которых имело форму прямоугольного параллелепипеда. Формованные изделия из пенополистирола имели коэффициент вспенивания 40, 50 и 70, соответственно.
[0254]
Что касается частиц вспениваемого полистирола, предварительно вспененных частиц и формованных изделий из пенополистирола, полученных в примере 1, содержание графита, средний размер D50 частиц графита, интенсивность рассеянного лазерного излучения, площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора, соотношение площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, имеющего коэффициент вспенивания 40, содержание содержащего бром огнезащитного вещества, коэффициент вспенивания, средний диаметр ячеек, формуемость, огнестойкость и значения теплопроводности A и B измеряли в соответствии с описанными выше методами. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2. Следует отметить, что способ получения в примере 1 будет называться "способ изготовления (a)".
[0255]
(Пример 2)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что процедуру [Получение частиц вспениваемого полистирола] изменяли таким образом, что использовали 85,25 мас.% полистирола (A), 8,35 мас.% маточной смеси (J1), представляющей собой смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов, и 6,40 мас.% графитовой маточной смеси (I1).
[0256]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0257]
(Пример 3)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что процедуру [Получение частиц вспениваемого полистирола] изменяли таким образом, что использовали 79,65 мас.% полистирола (A), 8,35 мас.% маточной смеси (J1), представляющей собой смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов, и 12,0 мас.% графитовой маточной смеси (I1).
[0258]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0259]
(Пример 4)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что процедуру [Получение частиц вспениваемого полистирола] изменяли таким образом, что использовали 86,65 мас.% полистирола (A), 8,35 мас.% маточной смеси (J1), представляющей собой смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов, и 5,0 мас.% графитовой маточной смеси (I1).
[0260]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0261]
(Пример 5)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что процедуру [Получение частиц вспениваемого полистирола] изменяли таким образом, что использовали 75,65 мас.% полистирола (A), 8,35 мас.% маточной смеси (J1), представляющей собой смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов, и 16,0 мас.% графитовой маточной смеси (I1).
[0262]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0263]
(Пример 6)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что графитовую маточную смесь, используемую в процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола], заменяли графитовой маточной смесью (I2).
[0264]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0265]
(Пример 7)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что графитовую маточную смесь, используемую в процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола], заменяли графитовой маточной смесью (I4).
[0266]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0267]
(Пример 8)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что графитовую маточную смесь, используемую в процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола], заменяли графитовой маточной смесью (I6).
[0268]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0269]
(Пример 9)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что графитовую маточную смесь, используемую в процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола], заменяли графитовой маточной смесью (I7).
[0270]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0271]
(Пример 10)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что графитовую маточную смесь, используемую в процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола], заменяли графитовой маточной смесью (I8).
[0272]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0273]
(Пример 11)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что графитовую маточную смесь, используемую в процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола], заменяли графитовой маточной смесью (I9).
[0274]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0275]
(Пример 12)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что процедуру [Получение частиц вспениваемого полистирола] изменяли таким образом, что использовали 88,28 мас.% полистирола (A), 3,72 мас.% маточной смеси (J1), представляющей собой смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов, и 8,0 мас.% графитовой маточной смеси (I1).
[0276]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0277]
(Пример 13)
[Получение частиц полистирола]
Полистирол (A), маточную смесь (J1), представляющую собой смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов, и графитовую маточная смесь (I1) вводили в смеситель для перемешивания в течение 10 минут и получения смеси смолы. Массовое соотношение материалов было таким, что (A):(J1):(I1) = 83,65:8,35:8,00, и (A)+(J1)+(I1)=100 мас.%.
[0278]
Полученную композицию смолы вводили в одношнековый экструдер, имеющий диаметр шнека 90 мм, плавили и перемешивали в экструдере. Через экструзионную головку, которая была прикреплена к наконечнику экструдера и содержала 140 мелких отверстий, каждое из которых имело диаметр 1,4 мм, нити смолы экструдировали при скорости выпуска 335 кг/ч в резервуар с водой при 20°C для охлаждения и затвердевания. Затем полистирольные частицы получали с помощью резака для нити. Следует отметить, что смола в секции наконечника экструдера имела температуру 245°C, и продолжительность времени, в течение которого смола находилась в экструдере, составляла 3 минуты.
[0279]
[Получение частиц вспениваемого полистирола]
100 мас.ч. полученных полистирольных частиц, 200 мас.ч. деионизированной воды, 1 мас.ч. трехзамещенного фосфата кальция, 0,03 мас.ч. додецилбензолсульфоната натрия и 4 мас.ч. хлорида натрия вводили в автоклав, имеющий объем 6 л и включающий в себя перемешивающее устройство, и автоклав герметически закрывали. После этого полученную в результате смесь нагревали до 105°C в течение периода, составляющего 1 час, а затем 8 мас. ч. смешанного пентана [смесь 80 мас.% нормального пентана (F1) и 20 мас.% изопентана (F2)] добавляли в качестве вспенивающего агента в автоклав в течение периода, составляющего 25 минут. Затем температуру увеличивали до 115°C в течение периода, составляющего 10 минут, и поддерживали в течение 4 часов.
[0280]
После этого температуру снижали до комнатной температуры, и частицы смолы, которые были пропитаны вспенивающим агентом, извлекали из автоклава. Частицы смолы подвергали кислотной очистке хлористоводородной кислотой, промывали водой и обезвоживали с помощью центрифуги. Затем воду, удерживаемую на поверхности частиц смолы, удаляли высушиванием с помощью пневматической конвейерной сушилки для получения частиц вспениваемого полистирола.
[0281]
В сухом состоянии 100 мас.ч. полученных частиц вспениваемого полистирола смешивали с 0,08 мас.ч. стеарата цинка и затем хранили при 15°C.
[0282]
В процедурах [Получение предварительно вспененных частиц] и [Получение формованного изделия из пенополистирола] формованные изделия из пенополистирола получали способами, аналогичными примеру 1.
[0283]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0284]
(Пример 14)
В процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола] полистирол (A), маточную смесь (J2), представляющую собой смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов, графитовую маточную смесь (I1) и генератор радикалов (E) вводили в смеситель для перемешивания в течение 10 минут, чтобы получить смесь смолы. Массовое соотношение материалов было таким, что (A):(J2):(I1):(E) = 87,05:4,75:8,00:0,20, и (A)+(J2)+(I1)+(E)=100 мас.%. Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1 за исключением того, что состав изменяли, как описано выше.
[0285]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 2.
[0286]
[Таблица 1]
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Пример 7
Пример 8
Пример 9
Пример 10
Пример 11
Пример 12
Пример 13
Пример 14
Способ получения
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(c)
(a)
Условия получения графитовой маточной смеси
Тип графита
-
(B1)
(B1)
(B1)
(B1)
(B1)
(B2)
(B4)
(B1)
(B1)
(B1)
(B1)
(B1)
(B1)
(B1)
Тип графитовой маточной смеси
-
(I1)
(I1)
(I1)
(I1)
(I1)
(I2)
(I4)
(I6)
(I7)
(I8)
(I9)
(I1)
(I1)
(I1)
Нагрузка при перемешивании смесителем Бенбери
кгс/см<sup>2</sup>
5
5
5
5
5
5
5
4,5
5,5
3,5
5,5
5
5
5
Продолжительность перемешивания смесителем Бенбери
мин
20
20
20
20
20
20
20
15
15
15
20
20
20
20
Температура смолы при выпуске из смесителя Бенбери
°C
180
180
180
180
180
180
180
160
170
160
180
180
180
180
Условия получения частиц вспениваемого полистирола
Состав композиции
Полистирол (A)
мас.%.
83,65
85,25
79,65
86,65
75,65
83,65
83,65
83,65
83,65
83,65
83,65
88,28
83,65
87,05
Маточная смесь содержащего бром огнезащитного вещества (J1)
мас.%
8,35
8,35
8,35
8,35
8,35
8,35
8,35
8,35
8,35
8,35
8,35
3,72
8,35
Маточная смесь содержащего бром огнезащитного вещества (J2)
мас.%
4,75
Графитовая маточная смесь (I)
мас.%
8,00
6,40
12,00
5,00
16,00
8,00
8,00
8,00
8,00
8,00
8,00
8,00
8,00
8,00
Графит (B)
мас.%
Генератор радикалов (E)
мас.%
0,20
Скорость вращения шнека экструдера
об/мин
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
[0287]
[Таблица 2]
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Пример 7
Пример 8
Пример 9
Пример 10
Пример 11
Пример 12
Пример 13
Пример 14
Результаты анализа
Частицы вспениваемого полистирола
Содержание графита
мас.%
3,7
2,9
5,7
2,2
7,7
3,8
3,7
3,7
3,7
3,7
3,7
3,7
3,7
3,7
Средний размер частиц графита D50 (Y)
мкм
5,1
5,1
5,1
5,1
5,1
3,1
8,5
5,1
5,1
5,1
5,1
5,1
5,1
5,1
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора частиц вспениваемого полистирола
%/(мг/мл)
26,6
18,9
37,1
14,1
48,5
33,8
21,1
22,2
33,3
20,4
29,6
25,5
23,7
25,9
Интенсивность рассеянного лазерного излучения (X) в расчете на единичную концентрацию графита в растворе
{%/(мг/мл)}/мас.%
7,2
6,5
6,5
6,4
6,3
8,9
5,7
6,0
8,0
5,5
9,0
6,9
6,4
7,0
X + Y
-
12,3
11,6
11,6
11,5
11,4
12,0
14,2
11,1
13,1
10,6
14,1
12,0
11,5
12,1
Площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора на 1 мм<sup>2</sup>
{мм<sup>2</sup>/мм<sup>2</sup>}/{г/г}
73,9
67,0
66,8
65,8
64,7
91,5
58,6
61,7
82,2
56,5
92,5
70,9
65,8
71,9
Вспененное формованное изделие
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора вспененного формованного изделия
%/(мг/мл)
27,3
18,7
37,4
13,9
49,0
34,0
21,0
22,4
33,0
20,3
30,0
25,4
23,5
26,0
Площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора на 1 мм<sup>2</sup>
{мм<sup>2</sup>/мм<sup>2</sup>}/{г/г}
75,7
66,1
67,3
64,8
65,3
91,8
58,2
62,1
91,5
56,3
83,2
70,4
65,1
72,1
Содержание брома
мас.%
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
0,70
1,5
1,5
Средний диаметр ячеек
мкм
152
154
149
156
146
150
154
153
150
154
151
153
103
152
Вспененное формованное изделие с коэффициентом вспенивания 40
Относительная площадь, занимаемая графитом
%
4,74
3,94
6,56
3,26
7,80
5,20
3,70
3,75
5,11
3,72
4,99
4,43
-
4,45
Относительная площадь, занимаемая графитом/содержание графита × 100
-
128
136
115
148
101
137
100
101
138
101
135
120
-
120
Содержание брома
мас.%
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
0,70
-
1,5
Характеристики
Вспениваемость и формуемость
-
хор.
хор.
хор.
хор.
удовл.
хор.
удовл.
хор.
хор.
хор.
хор.
хор.
хор.
хор.
Теплоизоляционные свойства
Теплопроводность A формованного изделия с коэффициентом вспенивания 50
Вт/м⋅K
0,0282
0,0288
0,0280
0,0289
0,0278
0,0282
0,0284
0,0283
0,0280
0,0284
0,0281
0,0282
0,0283
0,0282
Теплопроводность A формованного изделия с коэффициентом вспенивания 70
Вт/м⋅K
0,0297
0,0303
0,0295
0,0307
0,0293
0,0294
0,0295
0,0298
0,0295
0,0298
0,0294
0,0297
0,0291
0,0289
Теплопроводность B формованного изделия с коэффициентом вспенивания 50
Вт/м⋅K
0,0304
0,0310
0,0302
0,0310
0,0300
0,0304
0,0305
0,0305
0,0302
0,0308
0,0303
0,0304
0,0305
0,0305
Теплопроводность B формованного изделия с коэффициентом вспенивания 70
Вт/м⋅K
0,0317
0,0323
0,0315
0,0324
0,0313
0,0319
0,0320
0,0320
0,0317
0,0323
0,0316
0,0319
0,0319
0,0317
Огнестойкость
Кислородный индекс
%
28
28
27
28
27
28
28
28
28
28
28
25
28
29
[0288]
(Сравнительный пример 1)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что процедуру [Получение частиц вспениваемого полистирола] изменяли таким образом, что использовали 87,65 мас.% полистирола (A), 8,35 мас.% маточной смеси (J1), представляющей собой смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов, и 4,0 мас.% графитовой маточной смеси (I1).
[0289]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 4.
[0290]
(Сравнительный пример 2)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что процедуру [Получение частиц вспениваемого полистирола] изменяли таким образом, что использовали 73,65 мас.% полистирола (A), 8,35 мас.% маточной смеси (J1), представляющей собой смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов, и 18,0 мас.% графитовой маточной смеси (I1).
[0291]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 4.
[0292]
(Сравнительный пример 3)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что графитовую маточную смесь, используемую в процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола], заменяли графитовой маточной смесью (I3).
[0293]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 4.
[0294]
(Сравнительный пример 4)
Формованные изделия из пенополистирола получали таким же способом (способ изготовления (a)), как в примере 1, за исключением того, что графитовую маточную смесь, используемую в процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола], заменяли графитовой маточной смесью (I5).
[0295]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 4.
[0296]
(Сравнительный пример 5)
В сравнительном примере 5 порошкообразный графит (графит (B1)) использовали в процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола] вместо графитовой маточной смеси. То есть полистирол (A), маточную смесь (J1), представляющую собой смесь содержащего бром огнезащитного вещества и термостабилизаторов, и графит (B1) вводили в смеситель для перемешивания в течение 10 минут для получения смеси смолы. Массовое соотношение материалов было таким, что (A):(J1):(B1) = 87,65:8,35:4,00, и (A)+(J1)+(B1)=100 мас.%.
[0297]
На стадиях после получения смеси смолы в процедурах [Получение частиц вспениваемого полистирола], [Получение предварительно вспененных частиц] и [Получение формованного изделия из пенополистирола] проводили процессы, аналогичные примеру 1, для получения формованных изделий из пенополистирола.
[0298]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 4. Следует отметить, что способ изготовления в сравнительном примере 5 будет называться "способ изготовления (b) ".
[0299]
(Сравнительный пример 6)
Формованные изделия из пенополистирола получали способом (способ изготовления (b)), аналогичным сравнительному примеру 5, за исключением того, что графит, используемый в процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола], заменяли графитом (B3).
[0300]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 4.
[0301]
(Сравнительный пример 7)
Формованные изделия из пенополистирола получали способом (способ изготовления (b)), аналогичным сравнительному примеру 5, за исключением того, что графит используемый в процедуре [Получение частиц вспениваемого полистирола], заменяли графитом (B4).
[0302]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 4.
[0303]
(Сравнительный пример 8)
Формованные изделия из пенополистирола получали способом (способ изготовления (b)), аналогичным сравнительному примеру 5, за исключением того, что изменяли скорость вращения шнека экструдера, имеющего диаметр шнека 40 мм, и она составляла не 150 об/мин, а 300 об/мин.
[0304]
Оценку осуществляли способом, аналогичным примеру 1. Результаты измерений и результаты оценки представлены в таблице. 4.
[0305]
[Таблица 3]
Сравн. пример 1
Сравн. пример 2
Сравн. пример 3
Сравн. пример 4
Сравн. пример 5
Сравн. пример 6
Сравн. пример 7
Сравн. пример 8
Способ получения
(a)
(a)
(a)
(a)
(b)
(b)
(b)
(b)
Условия получения графитовой маточной смеси
Тип графита
-
(B1)
(B1)
(B3)
(B5)
(B1)
(B3)
(B4)
(B1)
Тип графитовой маточной смеси
-
(I1)
(I1)
(I3)
(I5)
Нагрузка при перемешивании смесителем Бенбери
кгс/см<sup>2</sup>
5
5
5
5
Продолжительность перемешивания смесителем Бенбери
мин
20
20
20
20
Температура смолы при выпуске их смесителя Бенбери
°C
180
180
180
180
Условия получения частиц вспениваемого полистирола
Состав композиции
Полистирол (A)
мас.%
87,65
73,65
83,65
83,65
87,65
87,65
87,65
87,65
Маточная смесь содержащего бром огнезащитного вещества (J1)
мас.%
8,35
8,35
8,35
8,35
8,35
8,35
8,35
8,35
Маточная смесь содержащего бром огнезащитного вещества (J2)
мас.%
Графитовая маточная смесь (I)
мас.%
4,00
18,00
8,00
8,00
Графит (B)
мас.%
4,00
4,00
4,00
4,00
Генератор радикалов (E)
мас.%
Скорость вращения шнека экструдера
об/мин
150
150
150
150
150
150
150
300
[0306]
[Таблица 4]
Сравн. пример 1
Сравн. пример 2
Сравн. пример 3
Сравн. пример 4
Сравн. пример 5
Сравн. пример 6
Сравн. пример 7
Сравн. пример 8
Результаты анализа
Частицы вспениваемого полистирола
Содержание графита
мас.%
1,7
1,7
3,7
3,7
3,7
3,7
3,7
3,7
Средний размер частиц графита D50 (Y)
мкм
5,2
5,2
1,8
13,0
5,7
2,2
8,5
5,0
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора частиц вспениваемого полистирола
%/(мг/мл)
11,0
54,8
37,0
17,4
15,5
27,0
14,1
18,1
Интенсивность рассеянного лазерного излучения (X) в расчете на единичную концентрацию графита в растворе
{%/(мг/мл)}/мас.%
6,5
6,3
10,0
4,7
4,2
7,3
3,8
4,9
X + Y
11,7
11,5
11,8
17,7
9,9
9,5
12,3
9,9
Площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора на 1 мм<sup>2</sup>
{мм<sup>2</sup>/мм<sup>2</sup>}/{г/г}
66,5
64,7
102,8
48,3
43,2
75,0
39,2
50,3
Вспененное формованное изделие
Интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию раствора вспененного формованного изделия
%/(мг/мл)
10,8
55,0
37,3
17,0
15,7
27,2
14,0
18,4
Площадь графита в расчете на единичную концентрацию раствора на 1 мм<sup>2</sup>
{мм<sup>2</sup>/мм<sup>2</sup>}/{г/г}
65,2
64,8
103,4
47,1
43,5
75,4
38,8
51,0
Содержание брома
мас.%
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Средний диаметр ячеек
мкм
157
144
149
155
155
152
156
154
Вспененное формованное изделие с коэффициентом вспенивания 40
Относительная площадь, занимаемая графитом
%
3,13
8,00
6,20
2,90
3,07
5,84
2,24
3,64
Относительная площадь, занимаемая графитом/содержание графита × 100
-
174
92
168
78
83
158
61
98
Содержание брома
мас.%
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Характеристики
Вспениваемость и формуемость
хор.
неудовл.
хор.
удовл.
хор.
хор.
хор.
хор.
Теплоизоляционные свойства
Теплопроводность A формованного изделия с коэффициентом вспенивания 50
Вт/м⋅K
0,0292
0,0277
0,0294
0,0300
0,0292
0,0302
0,0295
0,0291
Теплопроводность A формованного изделия с коэффициентом вспенивания 70
Вт/м⋅K
0,0312
нет данных
0,0314
0,0324
0,0302
0,0315
0,0302
0,0300
Теплопроводность В формованного изделия с коэффициентом вспенивания 50
Вт/м⋅K
0,0315
0,0299
0,0316
0,0324
0,0313
0,0318
0,0318
0,0312
Теплопроводность В формованного изделия с коэффициентом вспенивания 70
Вт/м⋅K
0,0330
нет данных
0,0330
0,0333
0,0329
0,0336
0,0328
0,0325
Огнестойкость
Кислородный индекс
%
29
26
28
28
28
28
28
28
[0307]
2
2
Таблицы 2 и 4 показывают, что теплопроводность B в тех случаях, в которых коэффициент вспенивания составлял 50, была меньше в примерах 1-14 (от 0,0300 Вт/м⋅K до 0,0310 Вт/м⋅K), чем в сравнительных примерах 1-8 (за исключением сравнительного примера 2, в котором количество графита было чрезвычайно большим). Кроме того, пониженная теплопроводность B в тех случаях, в которых коэффициент вспенивания составлял 70, была достигнута в примерах 1-14 (от 0,0313 Вт/м⋅K до 0,0324 Вт/м⋅K) в сопоставлении со сравнительными примерами 1-8. Здесь следует отметить, что коэффициент вспенивания 70 не был достигнут в сравнительном примере 2 вследствие чрезвычайно высокого содержания графита и получаемой в результате низкой вспениваемости. Таким образом, частицы вспениваемого полистирола, которые характеризуются не только тем, что (i) содержание графита составляет от 2,0 мас.% до 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% частиц вспениваемого полистирола, и (ii) графит имеет средний размер частиц от 2,5 мкм до 9 мкм, но также тем, что (i) интенсивность рассеянного лазерного излучения в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляет не менее чем 5 {%/(мг/мл)}/мас.%, (ii) площадь графита в расчете на единичную концентрацию графита в растворе составляет не менее чем 55 ({мм/мм}/{г/г}), или (iii) в том случае, где частицы вспениваемого полистирола предварительно вспенены и превращены во вспененное формованное изделие, имеющее коэффициент вспенивания 40, значение, получаемое делением относительной площади, занимаемой графитом в поверхностном слое вспененного формованного изделия, на содержание графита, составляет не менее чем 100; предварительно вспененные частицы полистирола частиц вспениваемого полистирола; и формованное изделие из пенополистирола имеет как высокую вспениваемость, так и превосходные теплоизоляционные свойства.
[0308]
Все из приведенных выше вариантов осуществления представляют собой просто иллюстрации одного варианта осуществления настоящего изобретения и не предназначены для ограничения варианта осуществления настоящего изобретения каким-либо образом. Специалист в данной области техники может изменять один вариант осуществления настоящего изобретения многочисленными способами, и, таким образом, объем варианта осуществления настоящего изобретения определен только пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.
Промышленная применимость
[0309]
Каждое формованное изделие из пенополистирола и вспененное формованное изделие согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения имеет превосходный внешний вид, высокий коэффициент вспенивания, высокую долю закрытых ячеек и низкую теплопроводность, обеспечивает значительное подавление увеличения теплопроводности с течением времени и проявляет превосходные долговечные теплоизоляционные свойства. Соответственно, формованное изделие из пенополистирола и вспененное формованное изделие являются подходящими для применения в качестве контейнера для пищевых продуктов, охлаждающего контейнера, амортизирующего материала, теплоизоляционного строительного материала и т.д.