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JPH0681794B2 - 化学発泡剤組成物及び発泡性ポリマー組成物 - Google Patents

化学発泡剤組成物及び発泡性ポリマー組成物

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JPH0681794B2
JPH0681794B2 JP62231231A JP23123187A JPH0681794B2 JP H0681794 B2 JPH0681794 B2 JP H0681794B2 JP 62231231 A JP62231231 A JP 62231231A JP 23123187 A JP23123187 A JP 23123187A JP H0681794 B2 JPH0681794 B2 JP H0681794B2
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sodium borohydride
weight
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encapsulated
chemical blowing
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KUWANTAMU CHEM CORP
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KUWANTAMU CHEM CORP
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] この発明は、一般に発泡製品に関し、より詳細には化学
発泡剤及び発泡性ポリマー組成物に関する。
[従来の技術] プラスチック本体に気泡構造をもたらすためには、通
常、発泡剤が単独で又は他の物質と組合せて用いられ
る。一般に発泡剤は、「物理的発泡剤」と「化学的発泡
剤」とに分類することができる。物理的発泡剤とは一般
に、加工温度以下、即ちプラスチック本体を膨張させる
温度以下の温度において気体状である物質である。化学
的発泡剤とは一般に、熱影響下で分解又は反応して気体
を生成する組成物を意味する。化学発泡剤は、重炭酸ア
ンモニウム又はナトリウムのような単純な塩から複雑な
窒素放出性化合物までに及ぶ。化学発泡剤「濃厚物」と
は、担体樹脂中にこれに対して高い比率で封入された組
成物及び(又は)組成物成分を意味する。
化学発泡剤に望まれる特性には、以下のものが包含され
る: a)気体放出温度範囲が狭いこと; b)気体放出速度が調節可能であり滑つ迅速であるこ
と; c)反応生成物が非腐蝕性であること; d)貯蔵時に安定であること; 並びに e)反応生成物及び残渣が発泡すべき材料と相溶性であ
り且つその特性に対してほとんど又は全く悪影響がない
こと。
重炭酸ナトリウムと枸櫞酸との混合物のような吸熱性化
学発泡剤は、迅速な脱泡時間、改善された気泡構造及び
吸熱分解のような特性のために、熱可塑性樹脂の発泡用
に評判を得ている。しかしながら、このような重炭酸ナ
トリウムと枸櫞酸との混合物は分解の際に水を生成し、
この水は次いで末反応の枸櫞酸と共に作用して、しばし
ば、射出成形に通常用いられるスチール製成形型の点
蝕、錆及び一般の腐蝕をもたらす。
硼水素化ナトリウムは、その高い気体圧力、発泡される
樹脂に変色をもたらさない性質及びプレートアウトしな
い性質のために、化学発泡剤として好ましいということ
が見出されている。しかしながら、硼水素化ナトリウム
を用いて発泡用の気体を放出させるためには、この硼水
素化ナトリウムを水又はある種の他の陽子供与体と反応
させる必要がある。現在の技術に基づく活性剤において
は、これを慣用の熱可塑性樹脂加工に用いた場合に品質
にむらがあった。既知の活性剤、例えば酸化アルミニウ
ム三水和物及び有機酸(米国特許第4,413,065号を参照
されたい)の有効性は往往にして、用いられる樹脂及び
装置の種類に依存する。さらに、酸化アルミニウム三水
和物は、硼水素化ナトリウム濃厚物を活性化させるため
の水を放出するためには、450゜F(232℃)より高い温
度に加熱されなければならず、そして多くの酸型活性剤
は周囲温度に近い温度で気化するので、取扱い且つ(又
は)貯蔵するのが困難である。
また、他の水和化合物も化学発泡剤として評価されてい
たが、しかしこれらの化合物は一般に、材料の濃厚物を
製造することができない程度に低い温度で水を放出する
という欠点があった。
[発明の概要] 本発明の目的は、前記した1つ以上の問題点を解消する
ことにある。
本発明に従えば、発泡射出成形品の製造方法が提供され
る。この方法においては、硼水素化ナトリウムを含む有
効量の化学発泡剤並びに有効量の重炭酸ナトリウム及び
枸櫞酸から成る重炭酸ナトリウム/枸櫞酸混合物を含む
活性化系をポリマー樹脂中に分散させて混合物を形成さ
せる。次いでこの混合物を加熱し、それによって活性化
系から水を放出させ、硼水素化ナトリウムをこの水と反
応させて水素ガスを発生させる。次いで、この混合物を
金型中に射出して、ポリマー樹脂を膨張させて成形発泡
製品にする。
さらに、本発明は、化学発泡剤組成物をも包含する。
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明から当
業者に明らかであろう。
[発明の具体的な説明] 本発明に従えば、化学発泡剤組成物及び発泡射出成形品
の製造方法が提供される。
本発明は、硼水素化ナトリウムから成る化学発泡剤及び
重炭酸ナトリウム/枸櫞酸混合物から成る活性化系をポ
リマー樹脂中に分散させて混合物を形成させることを特
徴とする、発泡射出成形品の製造方法に関する。この活
性化系には、活性成分(重炭酸ナトリウム及び枸櫞酸)
に加えて、当技術分野において周知の任意の他の追加の
成分を随意に含有させることができる。
本発明の好ましい方法においては、硼水素化ナトリウム
及び重炭酸ナトリウム/枸櫞酸混合物をそれぞれ担体樹
脂中に封入してペレットを形成させる。次いで硼水素化
ナトリウムペレットと重炭酸ナトリウム/枸櫞酸混合物
ペレットとの化学発泡剤混合物を製造する。次いでこの
化学発泡剤混合物のペレットを発泡させるべきポリマー
樹脂と共に射出成形機に供給する。成形機のバレル中に
供給した時にポリマー樹脂を溶融させて化学発泡剤混合
物のペレットと混合させる。この混合物を加熱すること
によって、次のように重炭酸ナトリウムが枸櫞酸と反応
して水を放出する。
H3C6H5O7+3NaHCO3+熱→Na3C6H5O7+3CO2↑+3H2O
(1) 次いで硼水素化ナトリウムが重炭酸ナトリウムと枸櫞酸
との反応によって生成した水と反応して、水素ガスを発
生する。
NaBH4+2H2O→NaBO2+4H2↑ (2) しかして、この化学発泡剤組成物を用いることから得ら
れる全体の反応は、反応(1)及び(2)を組合せるこ
とによって、以下のように誘導され得る。
2H3C6H5O7+6NaHCO3+3NaBH4+熱→2Na3C6H5O7+3NaBO2+6CO2↑+12H2 (3) これらの反応からわかるように、化学発泡剤混合物は気
体の放出、即ち反応(1)の場合には二酸化炭素ガス、
反応(2)の場合には水素ガスの放出をもたらす。しか
し、射出成形加工の場合、この時点においてプラスチッ
ク本体はポリマー材料の膨張及び発泡を防止するのに充
分な圧力下、例えば500〜1,000psi(約34〜68atm)の圧
力下にある。次いでこの混合物を加圧されていない金型
中に射出し、ここでこのポリマー樹脂が膨張されて成形
発泡製品が製造される。次いでこの発泡材料を金型中に
保持して、冷却する。
本発明の化学発泡剤組成物の使用においては、融解させ
るまで硼水素化ナトリウムを重炭酸ナトリウム/枸櫞酸
混合物と直接接触させないことが重要である。重炭酸ナ
トリウムと枸櫞酸との間の反応によって生成する水(反
応(1)を参照されたい)が陽子供与体として作用し、
これが硼水素化ナトリウムと反応して発泡用の水素ガス
を放出するので、このような反応性成分の分離が必要と
される。この組成物の反応性成分の分離は、当業者にと
って明白な手段によって実施することができる。例え
ば、硼水素化ナトリウム及び重炭酸ナトリウム/枸櫞酸
混合物成分は、必要とされるまで直接接触を回避するよ
うに分離した供給系によってそれぞれ射出成形機に供給
することができる。
直接接触が望まれるまで成分を分離する好ましい方法
は、それぞれの成分(即ち硼水素化ナトリウム及び重炭
酸ナトリウム/枸櫞酸混合物)の樹脂封入されたペレッ
トを使用することによる方法である。代表的には、この
方法は、ポリマー樹脂担体中に各成分を封入することに
よって実施される。
例えば、成分の封入は、次の操作によって実施すること
ができる。始めにポリマー担体樹脂と粉末状硼水素化ナ
トリウム又は重炭酸ナトリウム/枸櫞酸混合物とをそれ
ぞれ押出機中に供給し、ここで粉末状成分の粒子を包む
ようにポリマーを溶融させる。次いで樹脂封入された粉
末の溶融物を押出ダイに通してスパゲッティ様のストラ
ンドを形成させる。次いで当技術分野において既知のよ
うにこのストランドを細断して所望の形及び寸法のペレ
ットを形成させる。こうすることによって成分間の直接
接触がかなり減少するか又は実質的に除かれるので、次
いでこれらの樹脂封入された活性成分を混合することが
できる。
硼水素化ナトリウム用の担体樹脂としては、ポリエチレ
ン及びポリエチレンを用いるのが好適である。重炭酸ナ
トリウム/枸櫞酸混合物を封入するのにはポリエチレン
が有用であり、また、ポリスチレンを使用することもで
きると思われる。特定の封入用ポリマーの選択は一般に
臨界的ではないが、多くの場合、膨張させるべきポリマ
ーが封入用ポリマーとしても使用されるであろう。例え
ば、ポリスチレンを膨張させること望まれるならば、化
学発泡剤組成物の成分を封入するポリマーとしてポリス
チレンを使用するのが好ましいであろう。
本発明の1つの具体例に従えば、硼水素化ナトリウムが
封入物(ペレット)の約10重量%を構成するようにこの
硼水素化ナトリウムをポリエチレンで封入し、重炭酸ナ
トリウム/枸櫞酸混合物が封入物(ペレット)の約50重
量%を構成するようにこの重炭酸ナトリウム/枸櫞酸混
合物をポリエチレンで封入し、ペレットの半分がポリエ
チレンで封入された硼水素化ナトリウムであり且つペレ
ットの残り半分がポリエチレンで封入された重炭酸ナト
リウム/枸櫞酸混合物であるようにしてこれらペレット
の混合物を製造した。このようなペレットから成る化学
発泡剤組成物は、より有利に貯蔵することができ且つ
(又は)使用することができる。
前記の式(1)及び(2)に関して、枸櫞酸と重炭酸ナ
トリウムとの間の分解反応の際に生成した水が硼水素化
ナトリウムと反応して硼水素化ナトリウムを活性化し、
一方、水が接触表面、例えば金型表面(大抵の場合、第
1鉄を含む金属から成るもの)の点蝕又は錆をもたらす
のは防止される。重炭酸ナトリウム/枸櫞酸混合物を含
む活性化系は、硼水素化ナトリウムと反応して水素ガス
を発生するばかりでなく、枸櫞酸と反応して気体、例え
ばCO2も生成するので、比較的高い気体発生効率をす
る。さらに、重炭酸ナトリウムは小さい気泡の生成を助
成するための刻剤として作用するものと思われ、一方、
化学発泡剤組成物中の成分の枸櫞酸は、重炭酸ナトリウ
ムと水との間の反応を促進する働きをする。本発明のさ
らなる利点として、硼水素化ナトリウムの副生成物、例
えばメタ硼酸ナトリウムが酸を中和するのを補助し、そ
れによって他の可能な点蝕源を除去する作用をする。し
かして、金型素成分の腐蝕は著しく減少するか又は実質
的に除かれる。
成形発泡製品の製造には、モートン・チオコール(Mort
on Thiokol)社を含む多くの発売元から入手できる、硼
水素化ナトリウムから成る硼水素化ナトリウム濃厚物並
びにベーリンガー・インゲルハイム(Boerhringer Inge
lheim)社により製造されてヘンリー・アンド・カンパ
ニー(Henley & Company)社より商品名「HYDROCEROL
COMPOUND」の下で販売されている特許製品によって例示
される重炭酸ナトリウム/枸櫞酸混合物が使用される。
文献中には、「HYDROCEROL COMPOUND」は酸及び炭酸塩
成分の等モル混合物であるとされているが、これは、よ
り正確には、密蝋10重量%を含む枸櫞酸約45重量%と重
炭酸ナトリウム45重量%との等重量混合物であると思わ
れる。
「HYDROCEROL COMPOUND」炭酸塩/酸混合物は、硼水素
化ナトリウム1重量部につき活性成分(即ち、前記活性
系の場合には重炭酸ナトリウム/枸櫞酸)約8重量部以
下の比(即ち、HYDROCEROL COMPOUNDとして約8.8重量部
以下の比)で使用するのが好ましく、硼水素化ナトリウ
ム1重量部につき活性成分約5重量部の比が特に好まし
い。
一般に、本発明の化学発泡剤中の硼水素化ナトリウムの
使用濃度は、約0.01〜5.0重量%の範囲であることがで
き、約0.1〜0.3重量%の範囲が特に好ましい。担体で封
入された硼水素化ナトリウム及び担体で封入された重炭
酸ナトリウム/枸櫞酸混合物の使用量は、一般に、発泡
させるべきポリマー樹脂100重量部につき約0.2〜3重量
部であり、ポリマー樹脂100重量部につき担体封入され
た硼水素化ナトリウム及び担体封入された重炭酸ナトリ
ウム/枸櫞酸混合物約2重量部の濃度が好ましい。それ
より小さい又は大きい濃度を使用することも出来るが、
しかしこのような化学発泡剤の使用の効率及び経済性の
両方に対して対応する影響を及ぼすであろう。
このような化学発泡剤組成物は、成形発泡製品が少なく
とも約25lb/ft3(約400kg/m3)の密度を有するような射
出成形構造用フォームを製造するのに有効であった。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)実質的に硼水素化ナトリウムから成
    る有効量の化学発泡剤 及び (b)有効量の重炭酸ナトリウムと枸櫞酸とから成り、
    硼水素化ナトリウム1重量部につき8重量部以下の量の
    活性化系 有する化学発泡剤組成物であって、 気体発生が望まれるまで硼水素化ナトリウムと活性化系
    とが互いに直接接触されないで置かれることを特徴とす
    る前記化学発泡剤組成物。
  2. 【請求項2】活性化系が枸櫞酸と重炭酸ナトリウムとの
    等モル量の混合物から成る特許請求の範囲第1項記載の
    組成物。
  3. 【請求項3】活性化系を硼水素化ナトリウム1重量部に
    つき5重量部の割合で存在させた特許請求の範囲第1項
    記載の組成物。
  4. 【請求項4】硼水素化ナトリウム及び活性化系をそれぞ
    れポリマー樹脂中に分散させてこのポリマー樹脂と化学
    発泡剤と活性化系との混合物を形成させ、この際硼水素
    化ナトリウムがこの混合物の0.01〜5重量%を占めるよ
    うにした、特許請求の範囲第1項記載の組成物。
  5. 【請求項5】硼水素化ナトリウムがポリマー樹脂と化学
    発泡剤と活性化系との混合物の0.1〜0.3重量%を占める
    特許請求の範囲第4項記載の組成物。
  6. 【請求項6】硼水素化ナトリウム及び活性化系をそれぞ
    れ担体樹脂中に封入した特許請求の範囲第1項記載の組
    成物。
  7. 【請求項7】担体樹脂がポリエチレン、ポリスチレン及
    びポリプロピレンより成る群から選択されるポリマーで
    ある特許請求の範囲第6項記載の組成物。
  8. 【請求項8】硼水素化ナトリウムが硼水素化ナトリウム
    封入ポリマーの10重量%を占める特許請求の範囲第7項
    記載の組成物。
  9. 【請求項9】重炭酸ナトリウム及び枸櫞酸が活性化系封
    入ポリマーの50重量%を占める特許請求の範囲第7項記
    載の組成物。
  10. 【請求項10】(A)発泡させるべきポリマー樹脂 並びに (B)該ポリマー樹脂中に分散された化学発泡剤組成物 から成る発泡性ポリマー組成物であって、 前記化学発泡剤組成物が (a)実質的に硼水素化ナトリウムから成る有効量の化
    学発泡剤 及び (b)有効量の重炭酸ナトリウムと枸櫞酸とから成り、
    硼水素化ナトリウム1重量部につき8重量部以下の量の
    活性化系 を含有し、 気体発生が望まれるまで硼水素化ナトリウムと活性化系
    とが互いに直接接触されないで置かれるために硼水素化
    ナトリウム及び活性化系がそれぞれ担体樹脂中に封入さ
    れ、 担体封入された硼水素化ナトリウム及び担体封入された
    活性化系がポリマー樹脂100重量部につき0.2〜3重量部
    の割合で存在する、 前記発泡性ポリマー組成物。
  11. 【請求項11】担体封入された硼水素化ナトリウム及び
    担体封入された活性化系をポリマー樹脂100重量部につ
    き2重量%存在させた特許請求の範囲第10項記載の組成
    物。
JP62231231A 1986-09-18 1987-09-17 化学発泡剤組成物及び発泡性ポリマー組成物 Expired - Lifetime JPH0681794B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/908,625 US4769397A (en) 1986-09-18 1986-09-18 Chemical blowing agent compositions
US908625 1986-09-18

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Publication Number Publication Date
JPS63270749A JPS63270749A (ja) 1988-11-08
JPH0681794B2 true JPH0681794B2 (ja) 1994-10-19

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ID=25426051

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62231231A Expired - Lifetime JPH0681794B2 (ja) 1986-09-18 1987-09-17 化学発泡剤組成物及び発泡性ポリマー組成物

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US (1) US4769397A (ja)
EP (1) EP0260843A1 (ja)
JP (1) JPH0681794B2 (ja)
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CA (1) CA1286072C (ja)
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