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JP7381880B2 - HIPE form - Google Patents

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JP7381880B2
JP7381880B2 JP2020024744A JP2020024744A JP7381880B2 JP 7381880 B2 JP7381880 B2 JP 7381880B2 JP 2020024744 A JP2020024744 A JP 2020024744A JP 2020024744 A JP2020024744 A JP 2020024744A JP 7381880 B2 JP7381880 B2 JP 7381880B2
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hipe foam
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洋平 金子
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Description

本発明は、切削加工品の形成に用いられるHIPEフォームに関する。 The present invention relates to HIPE foams used to form machined products.

従来、水等の水性液体からなる水相を、ビニル系単量体、架橋剤、乳化剤、重合開始剤等を含む有機相中に高比率で内包させた油中水型の高内相エマルション(つまり、HIPE)を形成し、該エマルション中で有機相を重合することにより、HIPEフォーム(HIPE foam)等と呼ばれる多孔質重合体を得る方法が知られている。この多孔質重合体は、重合時における、高内相エマルションでの有機相と水相との分散形態や水相の分散形状が反映された重合体となり、重合体中に多数の気泡が均質に存在する気泡構造を有すると共に、気泡間を連通する多数の細孔が形成された連続気泡構造を有するものとなる。そのため、HIPEフォームは、吸収材、分離材等の用途への応用が期待されている。 Conventionally, water-in-oil type high internal phase emulsions have been developed, in which a high proportion of an aqueous phase consisting of an aqueous liquid such as water is encapsulated in an organic phase containing vinyl monomers, crosslinking agents, emulsifiers, polymerization initiators, etc. That is, a method is known in which a porous polymer called HIPE foam is obtained by forming HIPE and polymerizing an organic phase in the emulsion. This porous polymer is a polymer that reflects the dispersion form of the organic phase and aqueous phase in the high internal phase emulsion and the dispersion form of the aqueous phase during polymerization, and a large number of bubbles are homogeneously formed in the polymer. It has a cell structure that exists, and also has an open cell structure in which a large number of pores that communicate between the cells are formed. Therefore, HIPE foam is expected to be applied to applications such as absorbent materials and separation materials.

特許文献1には、密度、ガラス転移温度、靱性指数が調整されたHIPEフォームが提案されている。特許文献1によれば、このようなHIPEフォームは、靱性に優れ、例えばふきとり用品等の物品に好適であるとされる。また、特許文献2には、所謂HIPE法により得られ、所定の気泡構造を有する有機多孔体(つまり、HIPEフォーム)が提案されている。特許文献2によれば、このようなHIPEフォームは、物理的強度が高く、吸着量や吸着速度に優れた吸着剤、膨潤や収縮に対する耐久性に優れたイオン交換体、分離能に優れたクロマトグラフィー用充填剤として用いられるとされる。 Patent Document 1 proposes a HIPE foam with adjusted density, glass transition temperature, and toughness index. According to Patent Document 1, such HIPE foam has excellent toughness and is said to be suitable for articles such as wiping products. Further, Patent Document 2 proposes an organic porous body (that is, HIPE foam) that is obtained by the so-called HIPE method and has a predetermined cell structure. According to Patent Document 2, such HIPE foam has high physical strength, an adsorbent with excellent adsorption amount and adsorption speed, an ion exchanger with excellent durability against swelling and shrinkage, and a chromatograph with excellent separation performance. It is said to be used as a filler for graphics.

特表2003-514052号公報Special Publication No. 2003-514052 特開2003-246809号公報Japanese Patent Application Publication No. 2003-246809

しかしながら、切削加工により切削加工品を形成するための切削加工材料として使用する場合において、特許文献2の技術では、HIPEフォームの靭性が不足し、切削加工時に割れや欠けが発生するおそれがあり、特許文献1の技術では、HIPEフォームの剛性が不足し、切削面が平滑とならないおそれがあった。そのため、従来の技術では、靭性と剛性とを両立したHIPEフォームを得ることはできず、切削加工により切削加工品を形成するための切削加工材料として好適なHIPEフォームを得ることはできなかった。 However, when using the HIPE foam as a machining material for forming a machined product by cutting, the technique of Patent Document 2 lacks the toughness of the HIPE foam, and there is a risk that cracks or chips may occur during the cutting process. In the technique of Patent Document 1, the rigidity of the HIPE foam was insufficient, and there was a risk that the cut surface would not be smooth. Therefore, with conventional techniques, it has not been possible to obtain a HIPE foam that has both toughness and rigidity, and it has not been possible to obtain a HIPE foam that is suitable as a cutting material for forming cut products by cutting.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、切削面の平滑性に優れると共に、切削加工時に割れや欠けが発生しにくい、切削加工性に優れたHIPEフォームを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of this background, and aims to provide a HIPE foam that has excellent cutting surface smoothness, is less prone to cracking or chipping during cutting, and has excellent machinability. be.

本発明の一態様は、スチレン系単量体成分及び/又はアクリル系単量体成分を含むビニル系架橋重合体から構成されており、切削加工により切削加工品を形成するために用いられるHIPEフォームであって、
見掛け密度ρが50~500kg/m3であり、
上記見掛け密度ρに対するシャルピー衝撃強度Sの値S/ρが4.5J・m/kg以上であり、
上記HIPEフォームに対して、周波数:1Hz、荷重:98mN、変形モード:圧縮という条件の動的粘弾性測定を行うことにより測定される、23℃での貯蔵弾性率E’と、上記見掛け密度ρとが下記式(I)の関係を満足し、
上記動的粘弾性測定を行うことにより測定される架橋点間分子量Mcが2×104以下であり、
上記HIPEフォームのガラス転移温度が50℃以上である、HIPEフォームにある。
E’/ρ≧50kN・m/kg ・・・(I)
One embodiment of the present invention is a HIPE foam that is composed of a vinyl crosslinked polymer containing a styrene monomer component and/or an acrylic monomer component , and is used to form a cut product by cutting. And,
The apparent density ρ is 50 to 500 kg/m 3 ,
The value S/ρ of Charpy impact strength S with respect to the above apparent density ρ is 4.5 J · m / kg or more,
The storage elastic modulus E' at 23°C and the above apparent density ρ are measured by performing dynamic viscoelasticity measurements on the HIPE foam at a frequency of 1 Hz, a load of 98 mN, and a deformation mode of compression. satisfies the relationship of formula (I) below,
The molecular weight between crosslinking points Mc measured by performing the above dynamic viscoelasticity measurement is 2 × 10 4 or less ,
The HIPE foam has a glass transition temperature of 50° C. or higher .
E'/ρ≧50kN・m/kg...(I)

上記HIPEフォームでは、見掛け密度ρ、見掛け密度に対するシャルピー衝撃強度の値S/ρ、架橋点間分子量Mcが上記範囲にあり、E’/ρが式(I)の関係を満足する。そのため、HIPEフォームは、切削面の平滑性に優れると共に、切削加工時に割れや欠けが発生しにくく、切削加工性に優れる。 In the above HIPE foam, the apparent density ρ, the Charpy impact strength value S/ρ relative to the apparent density, and the molecular weight between crosslinking points Mc are within the above ranges, and E'/ρ satisfies the relationship of formula (I). Therefore, HIPE foam has excellent cutting surface smoothness, is less prone to cracking or chipping during cutting, and has excellent cutting workability.

図1は、実施例のHIPEフォームの低真空走査電子顕微鏡写真(倍率:500倍)である。FIG. 1 is a low vacuum scanning electron micrograph (magnification: 500x) of the HIPE foam of the example. 図2は、実施例のHIPEフォームの動的粘弾性測定(つまりDMA)により得られるDMAカーブである。FIG. 2 is a DMA curve obtained by dynamic viscoelasticity measurement (that is, DMA) of the HIPE foam of the example.

次に、HIPEフォームの好ましい実施形態について説明する。本明細書において、「~」を用いてその前後に数値又は物性値を挟んで表現する場合、その前後の値を含むものとして用いることとする。また、下限として数値又は物性値を表現する場合、その数値又は物性値以上であることを意味し、上限として数値又は物性値を表現する場合、その数値又は物性値以下であることを意味する。 Next, preferred embodiments of the HIPE foam will be described. In this specification, when "~" is used to express a numerical value or physical property value before and after it, it is used to include the values before and after it. Furthermore, when expressing a numerical value or physical property value as a lower limit, it means that it is greater than or equal to that numerical value or physical property value, and when expressing a numerical value or physical property value as an upper limit, it means that it is less than or equal to that numerical value or physical property value.

[HIPEフォーム]
HIPEフォーム(HIPE foam)は、一般に、ポリHIPEフォーム(PolyHIPE foam)、ポリHIPE材料、高内相エマルション多孔体、高内相エマルション発泡体等とも呼ばれる多孔質重合体であり、例えば、水相を有機相中に高比率で内包させた、油中水型の高内相エマルション中で単量体を重合することにより得られるものである。高内相エマルション(High Internal Phase Emulsion)は通称ハイプ(HIPE)と呼ばれる。HIPEフォームは、より具体的には、多孔質ビニル系架橋重合体であり、例えば、水相を有機相中に高比率で内包させた、油中水型の高内相エマルション中で、架橋剤の存在下でビニル系単量体を重合することにより得られる多孔質ビニル系架橋重合体である。また、HIPEフォームは、高内相エマルションを硬化してなる多孔質の硬化物であり、その気泡壁がビニル系架橋重合体から構成されているともいえる。気泡は気孔ということもできる。
[HIPE form]
HIPE foam is a porous polymer generally also called PolyHIPE foam, polyHIPE material, high internal phase emulsion porous body, high internal phase emulsion foam, etc. It is obtained by polymerizing monomers in a water-in-oil type high internal phase emulsion, which is encapsulated in a high proportion in an organic phase. High Internal Phase Emulsion is commonly called HIPE. HIPE foam is more specifically a porous vinyl-based crosslinked polymer, for example, a water-in-oil type high internal phase emulsion in which a high proportion of an aqueous phase is encapsulated in an organic phase, in which a crosslinking agent is used. It is a porous vinyl crosslinked polymer obtained by polymerizing vinyl monomers in the presence of. Furthermore, HIPE foam is a porous cured product obtained by curing a high internal phase emulsion, and it can be said that the cell walls thereof are composed of a vinyl crosslinked polymer. Air bubbles can also be called pores.

HIPEフォームは、重合時における、高内相エマルションでの有機相と水相との分散形態や水相(つまり、分散相)の分散形状が反映された重合体(具体的には、多孔質の架橋重合体)となる。図1に例示されるように、HIPEフォーム1は、これを構成する多孔質の架橋重合体11中に多数の気泡13が均質に存在する気泡構造を有すると共に、気泡間を連通する多数の細孔14が形成された連続気泡構造を有する。なお、図1において、気泡13は、気泡壁12により囲まれた部分である。細孔14のことを、ミクロポア、貫通窓、貫通穴、連結孔ということもできる。 HIPE foam is a polymer that reflects the dispersion form of the organic phase and aqueous phase in a high internal phase emulsion and the dispersion form of the aqueous phase (that is, the dispersed phase) during polymerization (specifically, a porous polymer). crosslinked polymer). As illustrated in FIG. 1, the HIPE foam 1 has a cell structure in which a large number of cells 13 are uniformly present in a porous crosslinked polymer 11 constituting the foam, and a large number of fine cells that communicate between the cells. It has an open cell structure in which pores 14 are formed. Note that in FIG. 1, the bubble 13 is a portion surrounded by the bubble wall 12. The pores 14 can also be referred to as micropores, through windows, through holes, and connecting holes.

HIPEフォームは、架橋重合体により構成された構造体となるため、荷重や、ずりせん断(具体的には、せん断応力、ずり応力)に対する耐性が低くなりやすく、比較的脆い重合体となる。また、HIPEフォームは、製造過程において重合体が延伸されにくいものであるため、一般的に、分子配向を生じにくいと共に、異方性の少ない重合体となる。HIPEフォームは、押出機を用いた押出発泡法により得られる発泡体や、発泡性樹脂粒子を発泡させて得られる発泡粒子を型内成形することにより得られる発泡粒子成形体等のように、製造時に延伸されて製造される発泡体とは区別されるものである。 Since HIPE foam is a structure made of a crosslinked polymer, it tends to have low resistance to load and shear (specifically, shear stress and shear stress), making it a relatively brittle polymer. Furthermore, since the polymer of HIPE foam is difficult to stretch during the manufacturing process, it generally becomes a polymer that is difficult to cause molecular orientation and has little anisotropy. HIPE foams are produced by various methods, such as foams obtained by an extrusion foaming method using an extruder, and foamed particle molded products obtained by in-mold molding of foamed particles obtained by foaming expandable resin particles. It is distinguished from foams that are sometimes produced by stretching.

HIPEフォームの気泡および細孔のサイズは特に限定されないが、例えば、気泡径は概ね5~100μm、細孔径は概ね1~30μmである。なお、細孔は気泡壁に生じる、気泡間を連通する貫通穴であることから、通常、細孔径は気泡径より小さくなる。 The size of cells and pores in the HIPE foam is not particularly limited, but for example, the cell diameter is approximately 5 to 100 μm and the pore diameter is approximately 1 to 30 μm. Note that since pores are through holes that are formed in the cell walls and communicate between the cells, the pore diameter is usually smaller than the cell diameter.

HIPEフォームは、剛性が高いと共に、靭性にも優れ、剛性と靭性とのバランスが良好であり、切削加工性に優れる。そのため、切削加工品は、後述の鋳造用の木型に特に好適である。 HIPE foam has high rigidity and excellent toughness, has a good balance between rigidity and toughness, and has excellent machinability. Therefore, the cut product is particularly suitable for a wooden mold for casting, which will be described later.

HIPEフォームの気泡径は、後述の製造方法において、高内相エマルションの水相(つまり分散相)の水滴径を調整することにより制御でき、気泡径を微細にすることができる。HIPEフォームでは、平均気泡径を容易に100μm以下に調整できる。なお、HIPEフォームの平均気泡径は、気泡の直径の平均値であり、その測定方法は、実施例にて説明する。 The cell size of the HIPE foam can be controlled by adjusting the water droplet size of the aqueous phase (that is, the dispersed phase) of the high internal phase emulsion in the production method described below, and the cell size can be made fine. In HIPE foam, the average cell diameter can be easily adjusted to 100 μm or less. Note that the average cell diameter of the HIPE foam is the average value of the cell diameters, and the method for measuring it will be explained in Examples.

[用途]
HIPEフォームは、切削加工により、切削加工品を製造するために用いられる。HIPEフォームは、ビニル系架橋重合体から構成されており、多孔質であるため、切削加工により軽量な切削加工品を得ることができる。以降の説明では、ビニル系架橋重合体のことを、適宜「架橋重合体」という。
[Application]
HIPE foam is used to produce cut products by cutting. HIPE foam is made of a vinyl crosslinked polymer and is porous, so it can be cut into lightweight cut products. In the following description, the vinyl crosslinked polymer will be appropriately referred to as a "crosslinked polymer."

切削加工品は、例えば模型である。模型としては、建築物等の建築模型、機械装置等の機械模型、車や列車等の車両模型、鋳造木型と呼ばれる鋳造用の砂型を作製するための鋳造用模型、美術品や展示品等の美術模型、プレ製品模型等、各種模型が挙げられる。なお、このような模型材料は、被切削体(つまり、切削加工材料)に切削加工を施すことにより製造される。そのため、切削加工材料には、速い切削加工速度で切削加工できること、切削面の平滑性に優れること、切削加工時に割れや欠けが発生しないこと、寸法が経時によって変化しにくいこと等が要求される。切削加工としては、NC切削機等による加工、バンドソーによる加工、カッターによる加工等が挙げられる。 The cut product is, for example, a model. Models include architectural models of buildings, mechanical models of mechanical devices, vehicle models of cars and trains, casting models for making sand molds called casting molds, works of art and exhibits, etc. Examples include various models such as art models and pre-product models. Note that such a model material is manufactured by cutting an object to be cut (that is, a cutting material). Therefore, cutting materials are required to be able to be machined at high cutting speeds, to have excellent smoothness on the cut surface, to avoid cracking or chipping during cutting, and to have dimensions that do not easily change over time. . Examples of cutting include processing using an NC cutting machine, processing using a band saw, processing using a cutter, and the like.

鋳造用模型は、例えば、砂型の形成に用いられる模型である。このような模型のことを、適宜「木型」という。この場合、砂型の形成にあたっては、まず、切削加工により、架橋重合体から切削加工品として鋳造用模型を製造する。この鋳造用模型を砂型形成用材料である珪砂、フラン樹脂、バインダー等の混合物に埋没させ、炭酸ガス放射または空気接触によりフラン樹脂混合物を硬化させる。硬化後、硬化したフラン樹脂混合物から木型を離型することにより、鋳型として用いられる砂型が得られる。砂型内に溶融金属等の溶湯を注湯し冷却することにより、鋳物を得ることができる。珪砂の主粒分の粒径は、一般に、75μm~850μmである。木型表面の転写性を高めるためには、木型に接触する箇所の珪砂の粒分は、小さいことが好ましい。珪砂の粒度区分(号数)は、JIS G 5901:2016に準拠して測定され、この時の粒度分布において、最も重量比が高い篩の目開きが主粒分である。 The casting model is, for example, a model used for forming a sand mold. Such a model is appropriately called a "wooden model." In this case, in forming the sand mold, first, a casting model is manufactured as a cut product from the crosslinked polymer by cutting. This casting model is immersed in a mixture of silica sand, furan resin, binder, etc., which is a material for forming a sand mold, and the furan resin mixture is hardened by carbon dioxide gas radiation or air contact. After curing, the wooden mold is released from the hardened furan resin mixture to obtain a sand mold used as a casting mold. A casting can be obtained by pouring molten metal or the like into a sand mold and cooling it. The particle size of the main grains of silica sand is generally 75 μm to 850 μm. In order to improve the transferability on the surface of the wooden mold, it is preferable that the grain size of the silica sand in the area in contact with the wooden mold is small. The particle size classification (number) of silica sand is measured in accordance with JIS G 5901:2016, and in the particle size distribution at this time, the sieve opening with the highest weight ratio is the main particle.

HIPEフォームは、鋳造用模型に用いられることが好ましく、切削加工品が鋳造用模型であることが好ましい。この場合には、鋳物の鋳肌表面を滑らかにすることができる。これは、HIPEフォームを構成する架橋重合体が、切削面の平滑性に優れるためである。 The HIPE foam is preferably used for a casting model, and the cut product is preferably a casting model. In this case, the casting surface of the casting can be made smooth. This is because the crosslinked polymer constituting the HIPE foam has excellent smoothness of the cut surface.

[見掛け密度ρ]
HIPEフォームの見掛け密度ρが低すぎる場合には、HIPEフォームが脆くなりすぎる。そのため、切削加工時に欠けや割れが発生するおそれがある。切削加工での欠けや割れを防止するという観点から、HIPEフォームの見掛け密度ρは、50kg/m3以上であり、70kg/m3以上であることが好ましく、90kg/m3以上であることがより好ましい。一方、HIPEフォームの見掛け密度が高すぎる場合には、HIPEフォームが硬くなりすぎて、切削加工時の加工速度が低下し、切削加工品の生産性が低下する。加工速度を向上させるという観点から、HIPEフォームの見掛け密度ρは、500kg/m3以下であり、400kg/m3以下であることが好ましく、300kg/m3以下であることがより好ましい。なお、水相を有機相中に高比率で内包させた高内相エマルションを硬化することにより得られるHIPEフォームは、通常、その見掛け密度が500kg/m3以下となる。
[Apparent density ρ]
If the apparent density ρ of the HIPE foam is too low, the HIPE foam becomes too brittle. Therefore, there is a risk of chipping or cracking occurring during cutting. From the viewpoint of preventing chipping and cracking during cutting, the apparent density ρ of the HIPE foam is 50 kg/m 3 or more, preferably 70 kg/m 3 or more, and preferably 90 kg/m 3 or more. More preferred. On the other hand, if the apparent density of the HIPE foam is too high, the HIPE foam becomes too hard, reducing the processing speed during cutting and reducing the productivity of the cut product. From the viewpoint of improving processing speed, the apparent density ρ of the HIPE foam is 500 kg/m 3 or less, preferably 400 kg/m 3 or less, and more preferably 300 kg/m 3 or less. Note that the HIPE foam obtained by curing a high internal phase emulsion in which a high proportion of an aqueous phase is encapsulated in an organic phase usually has an apparent density of 500 kg/m 3 or less.

HIPEフォームの見掛け密度ρは、重量を体積にて除することにより算出される。 The apparent density ρ of the HIPE foam is calculated by dividing the weight by the volume.

HIPEフォームの見掛け密度ρは、後述のHIPEフォームの製造方法において、ビニル系単量体、架橋剤、乳化剤、及び重合開始剤の総量と、水相(具体的には、水性液体)の量との比率等を調整することにより、上記範囲に調整される。 The apparent density ρ of the HIPE foam is determined by the total amount of the vinyl monomer, crosslinking agent, emulsifier, and polymerization initiator, and the amount of the aqueous phase (specifically, the aqueous liquid) in the HIPE foam manufacturing method described below. It is adjusted to the above range by adjusting the ratio, etc.

[シャルピー衝撃強度]
シャルピー衝撃強度Sは、HIPEフォームの靭性の指標となる。見掛け密度ρに対するシャルピー衝撃強度Sの値S/ρが低すぎる場合には、HIPEフォームが脆くなり、切削加工時に欠けや割れが発生するおそれがある。切削加工での欠けや割れを防止するという観点から、S/ρは、4.5J・m/kg以上であり、5.0J・m/kg以上であることが好ましく、5.5J・m/kg以上であることがより好ましい。また、HIPEフォームの剛性を高め、HIPEフォームの加工精度をより向上させることができることや、切削加工により得られる切削加工品の形状を維持しやすくなることから、S/ρは、20J・m/kg以下であることが好ましい。なお、HIPEフォームのシャルピー衝撃強度の大きさは、見掛け密度に対する依存度が高い。一方で、HIPEフォームの見掛け密度は、その用途や目的により、所定の範囲内で調整されるものであるため、見掛け密度ρに対するシャルピー衝撃強度Sの値S/ρを上記範囲とすることにより、HIPEフォームは、所定の見掛け密度の範囲内において、切削性に優れたものとなる。
[Charpy impact strength]
Charpy impact strength S is an indicator of the toughness of HIPE foam. If the value S/ρ of the Charpy impact strength S with respect to the apparent density ρ is too low, the HIPE foam becomes brittle and there is a risk that chipping or cracking may occur during cutting. From the viewpoint of preventing chipping and cracking during cutting, S/ρ is 4.5 J·m/kg or more, preferably 5.0 J·m/kg or more, and 5.5 J·m/kg. More preferably, it is at least kg. In addition, S/ρ can be increased to 20 J・m/ It is preferable that it is less than kg. Note that the magnitude of the Charpy impact strength of HIPE foam is highly dependent on the apparent density. On the other hand, the apparent density of HIPE foam is adjusted within a predetermined range depending on its use and purpose, so by setting the value S/ρ of Charpy impact strength S to the apparent density ρ within the above range, HIPE foam has excellent machinability within a predetermined apparent density range.

シャルピー衝撃強度は、JIS K7111:2006に記載の方法に基づいて、測定温度23℃、ノッチなしの条件で測定される。 Charpy impact strength is measured based on the method described in JIS K7111:2006 at a measurement temperature of 23° C. and without a notch.

HIPEフォームの見掛け密度に対するシャルピー衝撃強度の値S/ρは、後述のHIPEフォームの製造方法において、所定の架橋剤を所定量配合すること等により高めることができ、後述の単量体の種類、その配合割合、架橋剤の種類、その配合割合等を調整することにより、上記範囲に調整される。 The value S/ρ of Charpy impact strength relative to the apparent density of HIPE foam can be increased by blending a predetermined amount of a predetermined crosslinking agent in the HIPE foam manufacturing method described below, and the type of monomer described below, It is adjusted to the above range by adjusting the blending ratio, the type of crosslinking agent, the blending ratio, etc.

[23℃での貯蔵弾性率E’]
23℃での貯蔵弾性率E’は、HIPEフォームの硬さの指標となり、HIPEフォームの23℃での貯蔵弾性率E’と見掛け密度ρとが式Iの関係を満足する。つまり、見掛け密度ρに対する、HIPEフォームの23℃での貯蔵弾性率E’の値E’/ρが50kN・m/kg以上である。
E’/ρ≧50kN・m/kg ・・・(I)
[Storage modulus E' at 23°C]
The storage modulus E' at 23°C is an index of the hardness of the HIPE foam, and the storage modulus E' at 23°C and the apparent density ρ of the HIPE foam satisfy the relationship of formula I. That is, the value E'/ρ of the storage elastic modulus E' at 23° C. of the HIPE foam with respect to the apparent density ρ is 50 kN·m/kg or more.
E'/ρ≧50kN・m/kg...(I)

E’/ρが低すぎる場合には、HIPEフォームが柔らかくなりすぎて切削加工性が低下し、切削面の平滑性が低下する。また、HIPEフォームが変形し易くなり、切削加工品を鋳造用模型として使用する場合に、鋳物の寸法精度が低下するおそれがある。これは、例えば砂型形成時に、鋳造用模型が変形するためである。平滑性に優れた切削面を形成するという観点、鋳物の寸法精度を高めるという観点から、見掛け密度ρに対する23℃での貯蔵弾性率E’は、50kN・m/kg以上であり、100kN・m/kg以上であることが好ましく、150kN・m/kg以上であることがより好ましい。また、HIPEフォームの加工速度を高めることや、加工時の欠けや割れの発生をより抑制できることから、E’/ρは、250kN・m/kg以下であることが好ましい。 If E'/ρ is too low, the HIPE foam becomes too soft, reducing machinability and reducing the smoothness of the cut surface. In addition, the HIPE foam becomes easily deformed, and when the cut product is used as a casting model, there is a risk that the dimensional accuracy of the casting may be reduced. This is because the casting model is deformed during sand mold formation, for example. From the viewpoint of forming a cut surface with excellent smoothness and improving the dimensional accuracy of the casting, the storage modulus E' at 23°C for the apparent density ρ is 50 kN・m/kg or more, and 100 kN・m It is preferably at least 150 kN·m/kg, more preferably at least 150 kN·m/kg. Furthermore, E'/ρ is preferably 250 kN·m/kg or less, since the processing speed of the HIPE foam can be increased and the occurrence of chips and cracks during processing can be further suppressed.

HIPEフォームの貯蔵弾性率E’は、HIPEフォームに対して、周波数:1Hz、荷重:98mN、変形モード:圧縮という条件の動的粘弾性測定を行うことにより測定される。なお、測定条件について、周波数は測定試料を変形させる周期を調節するためのパラメータであり、また、荷重は測定試料に印加する力である。上記測定条件とすることにより、HIPEフォームに対して与えようとする変形とその応答とにズレが発生することを抑制できると共に、HIPEフォームに塑性変形が生じることなく、初期状態まで復元することができるので、HIPEフォームの貯蔵弾性率E’を適切に評価することができる。 The storage modulus E' of the HIPE foam is measured by performing dynamic viscoelasticity measurement on the HIPE foam under the following conditions: frequency: 1 Hz, load: 98 mN, deformation mode: compression. Regarding the measurement conditions, the frequency is a parameter for adjusting the cycle of deforming the measurement sample, and the load is the force applied to the measurement sample. By using the above measurement conditions, it is possible to suppress the occurrence of a discrepancy between the deformation to be applied to the HIPE foam and its response, and it is also possible to restore the HIPE foam to its initial state without causing plastic deformation. Therefore, the storage modulus E' of the HIPE foam can be appropriately evaluated.

なお、HIPEフォームの貯蔵弾性率E’の大きさは、見掛け密度ρに対する依存度が高い。一方で、HIPEフォームの見掛け密度ρは、その用途や目的により、所定の範囲内で調整されるものであるため、見掛け密度ρに対する貯蔵弾性率E’の値E’/ρを上記範囲とすることにより、HIPEフォームは、所定の見掛け密度の範囲内において、切削性に優れたものとなる。 Note that the storage modulus E' of the HIPE foam is highly dependent on the apparent density ρ. On the other hand, since the apparent density ρ of HIPE foam is adjusted within a predetermined range depending on its use and purpose, the value E'/ρ of the storage elastic modulus E' with respect to the apparent density ρ is set within the above range. As a result, the HIPE foam has excellent machinability within a predetermined apparent density range.

HIPEフォームの見掛け密度ρに対する貯蔵弾性率E’は、後述のHIPEフォームの製造方法において、得られる重合体の貯蔵弾性率を高める単量体を配合すること等により高めることができ、後述の単量体の種類、その配合割合、架橋剤の種類、その配合割合等を調整することにより、上記範囲に調整される。 The storage modulus E' relative to the apparent density ρ of the HIPE foam can be increased by adding a monomer that increases the storage modulus of the resulting polymer in the HIPE foam manufacturing method described below. It is adjusted to the above range by adjusting the type of polymer, its blending ratio, the type of crosslinking agent, its blending ratio, etc.

[架橋点間分子量Mc]
架橋点間分子量Mcは、HIPEフォームの架橋度の指標となる。HIPEフォームを構成する架橋重合体の架橋点間分子量Mcが大きすぎる(つまり、架橋密度が低すぎる)場合には、切削加工時のHIPEフォームにおけるミクロ領域における樹脂の流動性が高いために、樹脂がミル等の加工刃にむしり取られやすくなり、切削面の平滑性が低下する。平滑性に優れた切削面を形成するという観点から、架橋点間分子量Mcは、2×104以下であり、1×104以下であることが好ましく、5×103以下であることがより好ましい。また、靭性の低下を抑制して切削加工時の欠けや割れをより抑制することができる観点から、架橋点間分子量Mcは、2×103以上であることが好ましい。
[Molecular weight between crosslinking points Mc]
The molecular weight between crosslinking points Mc is an index of the degree of crosslinking of the HIPE foam. If the molecular weight Mc between crosslinking points of the crosslinked polymer constituting the HIPE foam is too large (that is, the crosslinking density is too low), the fluidity of the resin in the micro region of the HIPE foam during cutting is high, so the resin It becomes easy to be ripped off by processing blades such as mills, and the smoothness of the cutting surface decreases. From the viewpoint of forming a cut surface with excellent smoothness, the molecular weight between crosslinking points Mc is 2 × 10 4 or less, preferably 1 × 10 4 or less, and more preferably 5 × 10 3 or less. preferable. Further, from the viewpoint of suppressing a decrease in toughness and further suppressing chipping and cracking during cutting, the molecular weight between crosslinking points Mc is preferably 2×10 3 or more.

HIPEフォームの架橋点間分子量Mcは、次のようにして測定される。HIPEフォームに対して、周波数:1Hz、荷重:98mN、変形モード:圧縮という条件の動的粘弾性測定(DMA:Dynamic Mechanical Analysis)を行う。この時、温度上昇とともに、HIPEフォームを構成する架橋重合体がガラス状態からゴム状態へと転移するため、横軸に温度、縦軸に貯蔵弾性率E’をプロットして得られるDMAカーブにおいて、貯蔵弾性率E’はガラス転移温度Tgを境にして急低下する(図2参照)。その後、DMAカーブはプラトー領域(ゴム状平坦部)を示す。このプラトー領域においてE’は温度に比例するため、以下の式(II)から架橋点間分子量Mcを計算することができる。
Mc=2(1+μ)ρRT/E’ ・・・(II)
The inter-crosslinking molecular weight Mc of the HIPE foam is measured as follows. Dynamic mechanical analysis (DMA) is performed on the HIPE foam under the conditions of frequency: 1 Hz, load: 98 mN, and deformation mode: compression. At this time, as the temperature rises, the crosslinked polymer that makes up the HIPE foam transitions from a glass state to a rubber state, so in the DMA curve obtained by plotting temperature on the horizontal axis and storage modulus E' on the vertical axis, The storage modulus E' rapidly decreases after reaching the glass transition temperature Tg (see FIG. 2). Thereafter, the DMA curve shows a plateau region (rubber-like plateau). Since E' is proportional to temperature in this plateau region, the molecular weight between crosslinking points Mc can be calculated from the following formula (II).
Mc=2(1+μ)ρRT/E'...(II)

式(II)において、μはポアソン比であり、μ=0.5である。ρはHIPEフォームの見かけ密度kg/m3、Rは気体定数:8.314J/K/molである。TとE’は、それぞれ、ゴム状平坦部における任意の点における温度(単位:K)と貯蔵弾性率である。なお、TとE’はゴム状平坦部で測定される数値である。架橋点間分子量Mcを適切に算出できる観点から、上記E’は、Tg+50℃~Tg+80℃の温度域(但し、Tgは、HIPEフォームのガラス転移温度である)で測定することが好ましい。なお、ポアソン比とは材料固有の値であり、物体に応力を印加した際の、垂直方向に生じるひずみを平行方向に生じるひずみで除し、これに-1を乗じた値である。理論上、ポアソン比は-1から0.5の範囲の値をとり、これが負の値である場合、縦方向に潰すと、横方向にも潰れることを意味する。逆に、正の値である場合は、縦方向に潰すと横方向に伸びることを意味する。上記動的粘弾性分析の測定条件では、HIPEフォームを構成する架橋重合体に生じる歪は極微小であり、体積変化が起こらないと見なすことができるため、体積一定の条件、すなわちポアソン比を0.5として、貯蔵弾性率E’、架橋点間分子量Mcを算出する。 In formula (II), μ is Poisson's ratio, and μ=0.5. ρ is the apparent density of the HIPE foam in kg/m 3 and R is the gas constant: 8.314 J/K/mol. T and E' are the temperature (unit: K) and storage modulus at an arbitrary point in the rubbery flat part, respectively. Note that T and E' are values measured at the rubber-like flat part. From the viewpoint of being able to appropriately calculate the molecular weight between crosslinking points Mc, the above E' is preferably measured in a temperature range of Tg + 50°C to Tg + 80°C (where Tg is the glass transition temperature of the HIPE foam). Note that Poisson's ratio is a value unique to a material, and is the value obtained by dividing the strain occurring in the vertical direction by the strain occurring in the parallel direction when stress is applied to an object, and multiplying this by -1. Theoretically, Poisson's ratio takes a value in the range of -1 to 0.5, and if it is a negative value, it means that if it collapses in the vertical direction, it will also collapse in the horizontal direction. Conversely, if it is a positive value, it means that if you collapse it vertically, it will expand horizontally. Under the above measurement conditions for dynamic viscoelasticity analysis, the strain that occurs in the crosslinked polymer constituting the HIPE foam is extremely small, and it can be assumed that no volume change occurs. .5, the storage elastic modulus E' and the molecular weight between crosslinking points Mc are calculated.

HIPEフォームの架橋点間分子量Mcは、後述のHIPEフォームの製造方法において、架橋剤を配合することにより小さくすることができ、後述の架橋剤の種類およびその配合割合、単量体の種類およびその配合割合等を調整することにより、上記範囲に調整される。 The molecular weight Mc between crosslinking points of HIPE foam can be reduced by adding a crosslinking agent in the HIPE foam manufacturing method described below, and the type of crosslinking agent and its blending ratio, the type of monomer and its It is adjusted to the above range by adjusting the blending ratio and the like.

[平均気泡径]
HIPEフォームの平均気泡径は、100μm以下であることが好ましい。この場合には、HIPEフォームの切削加工品が、砂型を使用する鋳造のための模型(つまり、鋳造用模型)としてより好適になる。これは、切削加工品を構成するHIPEフォームの気泡に珪砂などの鋳物砂が入り込むことを抑制できるからである。つまり、鋳造用模型が鋳物砂を噛み込むことを防ぐことができるからである。また、鋳造用模型の表面にコーティング処理を施さなくとも、鋳物砂の噛み込みを抑制することができるため、製造コストの抑制や製造工程の簡略化が可能になる。
[Average bubble diameter]
The average cell diameter of the HIPE foam is preferably 100 μm or less. In this case, the cut product of HIPE foam becomes more suitable as a model for casting using a sand mold (that is, a casting model). This is because it is possible to prevent molding sand such as silica sand from entering the bubbles of the HIPE foam constituting the cut product. In other words, it is possible to prevent the casting model from getting caught in the foundry sand. Further, since it is possible to suppress the biting of molding sand without applying a coating treatment to the surface of the casting model, it is possible to suppress manufacturing costs and simplify the manufacturing process.

なお、従来用いられている切削加工材料の代表例として、硬質ポリウレタンフォームが挙げられる。切削加工速度を高める観点から、通常、比較的見掛け密度の低い硬質ポリウレタンフォームが用いられるが、このような硬質ポリウレタンフォームの平均気泡径は、150~300μm程度であるため、珪砂などの砂が硬質ポリウレタンフォームの気泡内に入り込みやすい。これにより、硬質ポリウレタンフォームから構成された鋳造用模型を砂型に埋設すると、硬質ポリウレタンフォームの気泡に砂が入り込むことで砂噛みが生じ、鋳造用模型の離型が困難になる場合がある。そのため、一般的に、硬質ポリウレタンフォームの鋳造用模型の表面には、砂噛みを防止するためのコーティング層が形成される。 Note that a typical example of a conventionally used cutting material is hard polyurethane foam. From the perspective of increasing cutting speed, hard polyurethane foam with a relatively low apparent density is usually used, but since the average cell diameter of such hard polyurethane foam is about 150 to 300 μm, it is difficult to use hard sand such as silica sand. It easily gets into the bubbles of polyurethane foam. As a result, when a casting model made of rigid polyurethane foam is embedded in a sand mold, sand gets into the air bubbles of the rigid polyurethane foam, causing sand entrainment, which may make it difficult to release the casting model. Therefore, a coating layer is generally formed on the surface of a casting model made of rigid polyurethane foam to prevent sand from chewing.

また、硬質ポリウレタンフォームにおいては、平均気泡径を小さくしようとすると、発泡倍率を低く(すなわち密度を高く)する必要がある。この場合には、硬質ポリウレタンフォームの硬度が高くなることで、切削加工速度が低下し、生産性が悪化するおそれがあった。そのため、硬質ポリウレタンフォームにおいては、砂噛みを抑制しつつ、切削加工速度を高めることが困難である。 In addition, in rigid polyurethane foam, in order to reduce the average cell diameter, it is necessary to lower the expansion ratio (ie, increase the density). In this case, due to the increased hardness of the rigid polyurethane foam, there was a risk that the cutting speed would decrease and productivity would deteriorate. Therefore, in hard polyurethane foams, it is difficult to increase the cutting speed while suppressing sand encroachment.

鋳造用模型の離型がより容易になるという観点、コーティング層の形成が不要になるという観点から、HIPEフォームの平均気泡径は、80μm以下であることがより好ましく、70μm以下であることがさらに好ましく、50μm以下であることが特に好ましい。また、製造工程における脱水・乾燥工程の所要時間を短縮しやすくなり、生産性を向上させることができることから、HIPEフォームの平均気泡径は、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、15μm以上であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of easier mold release of the casting model and the elimination of the need to form a coating layer, the average cell diameter of the HIPE foam is preferably 80 μm or less, and more preferably 70 μm or less. The thickness is preferably 50 μm or less, particularly preferably 50 μm or less. In addition, the average cell diameter of the HIPE foam is preferably 5 μm or more, and preferably 10 μm or more, since this makes it easier to shorten the time required for dehydration and drying steps in the manufacturing process and improve productivity. More preferably, it is 15 μm or more.

HIPEフォームの平均気泡径は、画像解析により測定される。その測定方法は、実施例において説明する。 The average cell size of HIPE foam is measured by image analysis. The measurement method will be explained in Examples.

HIPEフォームの平均気泡径は、後述の製造方法において、乳化工程での撹拌速度、撹拌時間、乳化剤の種類、その添加量、乳化液の粘度等を調整することにより、上記範囲に調整される。 The average cell diameter of the HIPE foam is adjusted within the above range by adjusting the stirring speed, stirring time, type of emulsifier, amount added, viscosity of the emulsion, etc. in the emulsification step in the manufacturing method described below.

[ガラス転移温度]
HIPEフォームのガラス転移温度は、40~120℃であることが好ましい。この場合には、切削加工性に優れるHIPEフォームを安定して得ることができる。切削加工時の環境温度において十分な硬度を確保するため、また高温環境における切削加工品の寸法変化を防止するため、HIPEフォームのガラス転移温度は、50℃以上であることがより好ましく、60℃以上であることがさらに好ましい。また、HIPEフォームの靭性の低下をより抑制し、切削加工時の欠けや割れの発生をより抑制できることから、HIPEフォームのガラス転移温度は、100℃以下であることが好ましい。
[Glass-transition temperature]
The glass transition temperature of the HIPE foam is preferably 40-120°C. In this case, a HIPE foam with excellent machinability can be stably obtained. In order to ensure sufficient hardness at the environmental temperature during cutting and to prevent dimensional changes in the cut products in high-temperature environments, the glass transition temperature of the HIPE foam is preferably 50°C or higher, and preferably 60°C. It is more preferable that it is above. Further, the glass transition temperature of the HIPE foam is preferably 100° C. or lower, since this can further suppress a decrease in the toughness of the HIPE foam and further suppress the occurrence of chips and cracks during cutting.

HIPEフォームのガラス転移温度は、JIS K7121:1987に基づいた示差走査熱量(DSC)分析にて測定される。ガラス転移温度はDSC曲線の中間点ガラス転移温度のことである。試験片の状態調節として「(3)一定の熱処理を行った後、ガラス転移温度を測定する場合」を採用する。 The glass transition temperature of HIPE foam is measured by differential scanning calorimetry (DSC) analysis based on JIS K7121:1987. The glass transition temperature is the midpoint glass transition temperature of the DSC curve. ``(3) When measuring the glass transition temperature after a certain heat treatment'' is adopted as the condition adjustment of the test piece.

HIPEフォームのガラス転移温度は、後述のHIPEフォームの製造方法において、ビニル系単量体の種類、その配合割合、架橋剤の種類、その配合割合等を調整することにより、上記範囲に調整される。 The glass transition temperature of the HIPE foam is adjusted within the above range by adjusting the type of vinyl monomer, its blending ratio, the type of crosslinking agent, its blending ratio, etc. in the HIPE foam manufacturing method described below. .

[構成成分]
HIPEフォームを構成する架橋重合体は、具体的には、単官能のビニル系単量体と架橋剤との重合体であり、単官能のビニル系単量体に由来する成分を有する。本明細書において、ビニル系単量体は、スチレン系単量体、アクリル系単量体等である。ビニル系単量体としては、スチレン系単量体及び/又はアクリル系単量体を用いることができる。
[Structural component]
Specifically, the crosslinked polymer constituting the HIPE foam is a polymer of a monofunctional vinyl monomer and a crosslinking agent, and contains components derived from the monofunctional vinyl monomer. In this specification, vinyl monomers include styrene monomers, acrylic monomers, and the like. As the vinyl monomer, a styrene monomer and/or an acrylic monomer can be used.

架橋重合体は、スチレン系単量体及び/又はアクリル系単量体を含むビニル系単量体と、架橋剤との重合体から構成されていることが好ましい。つまり、架橋重合体は、スチレン系単量体成分及び/又はアクリル系単量体成分を有することが好ましい。この場合には、HIPEフォームの靱性及び剛性のバランスがより良好になる。スチレン系単量体成分は、架橋重合体におけるスチレン系単量体に由来する構成単位を意味し、アクリル系単量体成分は、架橋重合体におけるアクリル系単量体に由来する構成単位を意味する。架橋重合体における、スチレン系単量体成分及び/又はアクリル系単量体成分の含有割合は50重量%以上であることが好ましく、60重量%以上であることがより好ましく、70重量%以上であることがさらに好ましく、80重量%以上であることが特に好ましい。 The crosslinked polymer is preferably composed of a polymer of a vinyl monomer containing a styrene monomer and/or an acrylic monomer, and a crosslinking agent. That is, it is preferable that the crosslinked polymer has a styrene monomer component and/or an acrylic monomer component. In this case, the HIPE foam has a better balance of toughness and rigidity. The styrenic monomer component means a structural unit derived from a styrene monomer in a crosslinked polymer, and the acrylic monomer component means a structural unit derived from an acrylic monomer in a crosslinked polymer. do. The content of the styrene monomer component and/or acrylic monomer component in the crosslinked polymer is preferably 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more, and 70% by weight or more. It is more preferable that the amount is 80% by weight or more, and particularly preferably 80% by weight or more.

スチレン系単量体としては、スチレン、α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-エチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-n-ブチルスチレン、p-t-ブチルスチレン、ジビニルベンゼン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン、2,4,6-トリブロモスチレン、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸ナトリウムなどのスチレン化合物が挙げられる。アクリル系単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル等のアクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル等のメタクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。また、アクリル系単量体としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル等も挙げられる。 Styrene monomers include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-ethylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, p-methoxystyrene, p-n - Styrenes such as butylstyrene, pt-butylstyrene, divinylbenzene, o-chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, 2,4,6-tribromostyrene, styrenesulfonic acid, sodium styrenesulfonate Examples include compounds. Acrylic monomers include acrylic acid alkyl esters such as methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and hydroxyethyl acrylate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, and methacrylate. Examples include alkyl methacrylates such as propyl acid, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, and hydroxypropyl methacrylate. Further, examples of the acrylic monomer include acrylamide, methacrylamide, acrylonitrile, and the like.

架橋重合体は、スチレン及び/又はメタクリル酸メチルと、メタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを含むビニル系単量体と、架橋剤との共重合体から構成されていることが好ましい。この場合には、所望の物性を有する架橋重合体から構成されたHIPEフォームが得られやすい。なお、(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、(メタ)アクリル酸とアルコールとのエステルであり、(メタ)アクリル酸と炭素数1~20のアルコールとのエステルであることが好ましい。 The crosslinked polymer may be composed of a copolymer of a vinyl monomer containing styrene and/or methyl methacrylate and an alkyl (meth)acrylate other than methyl methacrylate, and a crosslinking agent. preferable. In this case, it is easy to obtain a HIPE foam composed of a crosslinked polymer having desired physical properties. Note that the (meth)acrylic acid alkyl ester is an ester of (meth)acrylic acid and an alcohol, and is preferably an ester of (meth)acrylic acid and an alcohol having 1 to 20 carbon atoms.

ビニル系単量体が、スチレン及び/又はメタクリル酸メチルを含む場合、ビニル系単量体における、スチレン及び/又はメタクリル酸メチルの含有割合は、40重量%以上であることが好ましく、50重量%以上であることがより好ましく、60重量%以上であることがさらに好ましい。また、スチレン及び/又はメタクリル酸メチルと、メタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの重量比は、40:60~90:10であることが好ましく、50:50~80:20であることがより好ましい。この場合には、製造コストの削減や、所望の物性に調整しやすくなるという効果が得られる。なお、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を意味する。 When the vinyl monomer contains styrene and/or methyl methacrylate, the content of styrene and/or methyl methacrylate in the vinyl monomer is preferably 40% by weight or more, and 50% by weight. It is more preferably at least 60% by weight, and even more preferably at least 60% by weight. Further, the weight ratio of styrene and/or methyl methacrylate to (meth)acrylic acid alkyl ester other than methyl methacrylate is preferably 40:60 to 90:10, and preferably 50:50 to 80:20. It is more preferable that there be. In this case, the effects of reducing manufacturing costs and making it easier to adjust the desired physical properties can be obtained. Note that (meth)acrylic acid means acrylic acid and/or methacrylic acid.

また、物性に優れると共に、所望のガラス転移温度を有するHIPEフォームを安定して得ることができるという観点から、メタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステルを構成するアルキル基の炭素数は、1~20であることが好ましく、2~18であることがより好ましく、3~16であることがさらに好ましく、4~12であることがさらにより好ましい。これらの中でも、アクリル酸ブチルを用いることが特に好ましい。 In addition, from the viewpoint of being able to stably obtain a HIPE foam having excellent physical properties and a desired glass transition temperature, the number of carbon atoms in the alkyl group constituting the (meth)acrylic acid alkyl ester other than methyl methacrylate is as follows: It is preferably from 1 to 20, more preferably from 2 to 18, even more preferably from 3 to 16, even more preferably from 4 to 12. Among these, it is particularly preferable to use butyl acrylate.

架橋重合体は、架橋構造を有しており、架橋剤成分を含有する。架橋剤成分は、架橋重合体における架橋剤に由来する構成単位のことである。架橋剤としては、例えば、ビニル基及びイソプロペニル基から選択される官能基を分子内に少なくとも2つ有するビニル系化合物が用いられる。架橋重合体が架橋剤成分を所定量含有することにより、架橋重合体のシャルピー衝撃強度の値を高めることや、架橋重合体の架橋点間分子量の値を小さくすることができる。なお、上記ビニル系化合物には、アクリロイル基やメタクリロイル基のように、官能基の構造中にビニル基及び/又はイソプロペニル基を含む化合物も含まれる。架橋剤を安定して重合させる観点から、ビニル系化合物における、官能基の数は、6個以下であることが好ましく、5個以下であることが好ましく、4個以下であることがさらに好ましい。また、架橋重合体の切削加工性をより高めやすくする観点から、架橋剤は、分子の少なくとも両末端に官能基を有することが好ましく、分子の両末端のみに官能基を有することがより好ましい。 The crosslinked polymer has a crosslinked structure and contains a crosslinking agent component. The crosslinking agent component is a structural unit derived from a crosslinking agent in a crosslinked polymer. As the crosslinking agent, for example, a vinyl compound having at least two functional groups selected from a vinyl group and an isopropenyl group in the molecule is used. When the crosslinked polymer contains a predetermined amount of the crosslinking agent component, the value of the Charpy impact strength of the crosslinked polymer can be increased and the value of the molecular weight between crosslinking points of the crosslinked polymer can be decreased. Note that the vinyl compounds include compounds containing a vinyl group and/or isopropenyl group in the structure of the functional group, such as an acryloyl group or a methacryloyl group. From the viewpoint of stably polymerizing the crosslinking agent, the number of functional groups in the vinyl compound is preferably 6 or less, preferably 5 or less, and more preferably 4 or less. Further, from the viewpoint of making it easier to improve the cutting workability of the crosslinked polymer, the crosslinking agent preferably has a functional group at least at both ends of the molecule, and more preferably only at both ends of the molecule.

架橋重合体は、例えば1種類の架橋剤を用いて作製された、1種類の架橋剤成分を含有するものであってもよいが、架橋重合体の靭性を高めつつ、架橋重合体の剛性を高めやすいことから、比較的分子鎖が短いハード系架橋剤に由来するハード系架橋剤成分と、比較的分子鎖が長いソフト系架橋剤に由来するソフト系架橋剤成分とを含有することが好ましい。この場合には、HIPEフォームの架橋点間分子量Mc、見掛け密度に対するシャルピー衝撃強度の値S/ρ、見掛け密度に対する23℃での貯蔵弾性率の値E’/ρを上記範囲に調整し易くなる。なお、ハード系架橋剤のことを第1架橋剤といい、ソフト系架橋剤のことを第2架橋剤ということもできる。 The crosslinked polymer may be prepared using one type of crosslinking agent and may contain one type of crosslinking agent component, but it is possible to increase the toughness of the crosslinked polymer while increasing the rigidity of the crosslinked polymer. It is preferable to contain a hard crosslinking agent component derived from a hard crosslinking agent with a relatively short molecular chain and a soft crosslinking agent component derived from a soft crosslinking agent with a relatively long molecular chain because it is easy to increase the . In this case, it becomes easy to adjust the molecular weight Mc between crosslinking points of the HIPE foam, the Charpy impact strength value S/ρ relative to the apparent density, and the value E'/ρ the storage elastic modulus at 23°C relative to the apparent density to the above ranges. . Note that the hard crosslinking agent can also be referred to as a first crosslinking agent, and the soft crosslinking agent can also be referred to as a second crosslinking agent.

ハード系架橋剤(つまり、第1架橋剤)は、官能基当量が130g/mol以下であるビニル系化合物であることが好ましい。このようなハード系架橋剤は、比較的分子鎖が短いものであるため、ビニル系単量体と共重合されることにより、ポリマー分子鎖の可動性を低下させるものと考えられる。ハード系架橋剤を用いることで、HIPEフォームの剛性を高めやすくなる。なお、HIPEフォームを製造しやすくする観点から、ハード系架橋剤の官能基当量の下限は、概ね30g/molであることが好ましく、40g/molであることがより好ましく、50g/molであることがさらに好ましく、60g/molであることがさらにより好ましい。また、ハード系架橋剤の官能基当量の上限は120g/molであることが好ましい。なお、ハード系架橋剤の官能基当量は、官能基1個当たりのハード系架橋剤のモル質量を意味する。 The hard crosslinking agent (that is, the first crosslinking agent) is preferably a vinyl compound having a functional group equivalent of 130 g/mol or less. Since such hard crosslinking agents have relatively short molecular chains, they are thought to reduce the mobility of polymer molecular chains by being copolymerized with vinyl monomers. By using a hard crosslinking agent, it becomes easier to increase the rigidity of the HIPE foam. In addition, from the viewpoint of facilitating the production of HIPE foam, the lower limit of the functional group equivalent of the hard crosslinking agent is preferably approximately 30 g/mol, more preferably 40 g/mol, and 50 g/mol. is more preferable, and even more preferably 60 g/mol. Moreover, it is preferable that the upper limit of the functional group equivalent of the hard crosslinking agent is 120 g/mol. Note that the functional group equivalent of the hard crosslinking agent means the molar mass of the hard crosslinking agent per functional group.

ソフト系架橋剤(つまり、第2架橋剤)は、官能基当量が130g/molを超え、5000g/mol以下であるビニル系化合物であることが好ましい。このようなソフト系架橋剤は、比較的分子鎖が長いものであるため、ビニル系単量体と共重合されることにより、ポリマー分子鎖の可動性を大きく低下させることなく、ポリマー分子鎖間を架橋できるものと考えられる。ソフト系架橋剤を用いることで、HIPEフォームの靭性を高めやすい。なお、取り扱い性の観点から、ソフト系架橋剤の官能基当量の上限は、3000g/molであることが好ましく、2000g/molであることがより好ましく、1000g/molであることがさらに好ましい。また、ソフト系架橋剤の官能基当量の下限は150g/molであることが好ましく、180g/molであることがより好ましく、200g/molであることがさらに好ましい。なお、ソフト系架橋剤の官能基当量は、官能基1個当たりのソフト系架橋剤のモル質量を意味する。 The soft crosslinking agent (that is, the second crosslinking agent) is preferably a vinyl compound having a functional group equivalent of more than 130 g/mol and less than 5000 g/mol. Such soft crosslinking agents have relatively long molecular chains, so when copolymerized with vinyl monomers, they can link between polymer molecular chains without significantly reducing the mobility of polymer molecular chains. It is thought that it can be crosslinked. By using a soft crosslinking agent, it is easy to increase the toughness of HIPE foam. In addition, from the viewpoint of handleability, the upper limit of the functional group equivalent of the soft crosslinking agent is preferably 3000 g/mol, more preferably 2000 g/mol, and even more preferably 1000 g/mol. Further, the lower limit of the functional group equivalent of the soft crosslinking agent is preferably 150 g/mol, more preferably 180 g/mol, and even more preferably 200 g/mol. Note that the functional group equivalent of the soft crosslinking agent means the molar mass of the soft crosslinking agent per functional group.

上記効果がより向上するという観点、具体的には、HIPEフォームの靱性及び剛性をより高め易くなるという観点から、ソフト系架橋剤の官能基当量は、ハード系架橋剤の官能基当量よりも、60g/mol以上大きいことが好ましく、80g/mol以上大きいことがより好ましく、100g/mol以上大きいことがさらに好ましく、120g/mol以上大きいことがさらにより好ましい。換言すれば、ソフト系架橋剤の官能基当量とハード系架橋剤の官能基当量との差が60g/mol以上である、80g/mol以上であることがより好ましく、100g/mol以上であることがさらに好ましく、120g/mol以上であることがさらにより好ましい。なお、2種類以上のハード系架橋剤を用いる場合、すべてのハード系架橋剤の官能基当量の重量平均値を算出し、この値をハード系架橋剤の官能基当量とする。同様に、2種類以上のソフト系架橋剤を用いる場合、すべてのソフト系架橋剤の官能基当量の重量平均値を算出し、この値をソフト系架橋剤の官能基当量とする。 From the viewpoint of further improving the above effects, specifically, from the viewpoint of making it easier to increase the toughness and rigidity of the HIPE foam, the functional group equivalent of the soft crosslinking agent is more than the functional group equivalent of the hard crosslinking agent. It is preferably 60 g/mol or more, more preferably 80 g/mol or more, even more preferably 100 g/mol or more, and even more preferably 120 g/mol or more. In other words, the difference between the functional group equivalent of the soft crosslinking agent and the functional group equivalent of the hard crosslinking agent is 60 g/mol or more, more preferably 80 g/mol or more, and 100 g/mol or more. is more preferable, and even more preferably 120 g/mol or more. In addition, when two or more types of hard crosslinking agents are used, the weight average value of the functional group equivalents of all the hard crosslinking agents is calculated, and this value is taken as the functional group equivalent of the hard crosslinking agents. Similarly, when two or more types of soft crosslinking agents are used, the weight average value of the functional group equivalents of all the soft crosslinking agents is calculated, and this value is taken as the functional group equivalent of the soft crosslinking agents.

ハード系架橋剤として用いられるビニル系化合物としては、ジビニルベンゼン、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。ただし、ハード系架橋剤における官能基の数は2つ以上である。官能基は、ビニル基及び/又はイソプロペニル基であることが好ましい。ハード系架橋剤は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。つまり、架橋重合体を構成するハード系架橋剤成分は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。なお、HIPEフォームの剛性を調整し易くなるという観点から、ハード系架橋剤としては、ジビニルベンゼン及び/又はブタンジオールジ(メタ)アクリレートを用いることが好ましい。 Examples of the vinyl compound used as a hard crosslinking agent include divinylbenzene, butanediol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, hexanediol di(meth)acrylate, and the like. However, the number of functional groups in the hard crosslinking agent is two or more. Preferably, the functional group is a vinyl group and/or an isopropenyl group. The number of hard crosslinking agents may be one type, or two or more types may be used. That is, the number of hard crosslinking agent components constituting the crosslinked polymer may be one, or two or more. Note that from the viewpoint of making it easier to adjust the rigidity of the HIPE foam, it is preferable to use divinylbenzene and/or butanediol di(meth)acrylate as the hard crosslinking agent.

ソフト系架橋剤として用いられるビニル系化合物としては、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリグリセリンジ(メタ)アクリレート、ウレタンジ(メタ)アクリレート、エポキシジ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、両末端(メタ)アクリル変性シリコーン等が挙げられる。ただし、ソフト系架橋剤における官能基の数は2つ以上である。官能基は、ビニル基及び/又はイソプロペニル基であることが好ましい。ソフト系架橋剤は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。つまり、架橋重合体を構成するソフト系架橋剤成分は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。なお、HIPEフォームの靭性を調整し易くなるという観点から、ソフト系架橋剤としては、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートを用いることが好ましい。この場合、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートにおけるエチレングリコール由来の繰り返し構造単位の数は、3~23であることが好ましい。 Vinyl compounds used as soft crosslinking agents include nonanediol di(meth)acrylate, decanediol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene di(meth)acrylate, and polytetramethylene glycol di(meth)acrylate. Examples include meth)acrylate, polyglycerin di(meth)acrylate, urethane di(meth)acrylate, epoxy di(meth)acrylate, polyester di(meth)acrylate, silicone modified with (meth)acrylic at both ends, and the like. However, the number of functional groups in the soft crosslinking agent is two or more. Preferably, the functional group is a vinyl group and/or an isopropenyl group. The number of soft crosslinking agents may be one type, or two or more types may be used. In other words, the number of soft crosslinking agent components constituting the crosslinked polymer may be one, or two or more. In addition, from the viewpoint of making it easier to adjust the toughness of the HIPE foam, it is preferable to use polyethylene glycol di(meth)acrylate as the soft crosslinking agent. In this case, the number of repeating structural units derived from ethylene glycol in the polyethylene glycol di(meth)acrylate is preferably 3 to 23.

代表的な架橋剤の分子量、官能基1つ当たりの分子量(つまり、官能基当量)を表1に示す。 Table 1 shows the molecular weights and molecular weights per functional group (that is, functional group equivalents) of typical crosslinking agents.

Figure 0007381880000001
Figure 0007381880000001

架橋重合体が、少なくとも、スチレン系単量体と、メタクリル酸メチル以外のアクリル酸アルキルエステルと、架橋剤との共重合体から構成される場合、HIPEフォームの架橋点間分子量Mc、見掛け密度に対するシャルピー衝撃強度の値S/ρ、見掛け密度に対する23℃での貯蔵弾性率の値E’/ρを上記範囲に調整し易くなる観点、HIPEフォームの靱性と剛性とのバランスがより良好になるという観点から、架橋重合体におけるスチレン系単量体成分の含有量は、架橋重合体を構成するビニル系単量体成分と架橋剤成分との合計100重量部に対して、30重量部以上、90重量部以下であることが好ましく、40重量部以上、80重量部以下であることがより好ましく、50重量部以上、70重量部以下であることがさらに好ましい。同様の観点から、架橋重合体におけるメタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル成分の含有量は、架橋重合体を構成するビニル系単量体成分と架橋剤成分との合計100重量部に対して、5重量部以上、50重量部以下であることが好ましく、10重量部以上、40重量部以下であることがより好ましく、15重量部以上、30重量部以下であることがさらに好ましい。また、スチレン系単量体として、スチレンを用いることが好ましく、スチレン系単量体中のスチレンの含有割合が50重量%以上であることが好ましく、80重量%以上であることがより好ましく、90重量%以上であることがさらに好ましい。 When the crosslinked polymer is composed of at least a copolymer of a styrene monomer, an acrylic acid alkyl ester other than methyl methacrylate, and a crosslinking agent, the molecular weight Mc between the crosslinking points of the HIPE foam and the apparent density The Charpy impact strength value S/ρ and the storage modulus value E'/ρ at 23°C relative to the apparent density can be easily adjusted to the above ranges, and the HIPE foam has a better balance between toughness and rigidity. From this point of view, the content of the styrene monomer component in the crosslinked polymer is 30 parts by weight or more, and 90 parts by weight, based on the total of 100 parts by weight of the vinyl monomer component and the crosslinking agent component that constitute the crosslinked polymer. It is preferably at most 40 parts by weight and at most 80 parts by weight, even more preferably at least 50 parts by weight and at most 70 parts by weight. From the same point of view, the content of (meth)acrylic acid alkyl ester components other than methyl methacrylate in the crosslinked polymer should be 100 parts by weight in total of the vinyl monomer component and crosslinking agent component that constitute the crosslinked polymer. On the other hand, it is preferably 5 parts by weight or more and 50 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or more and 40 parts by weight or less, and even more preferably 15 parts by weight or more and 30 parts by weight or less. Furthermore, it is preferable to use styrene as the styrene monomer, and the content of styrene in the styrene monomer is preferably 50% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and 90% by weight or more. More preferably, it is at least % by weight.

また、架橋重合体が、少なくとも、メタクリル酸メチルと、スチレンと、メタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、架橋剤との共重合体から構成される場合、架橋重合体におけるメタクリル酸メチル成分とスチレン成分との合計の含有量は、架橋重合体を構成するビニル系単量体成分と架橋剤成分との合計100重量部に対して、30重量部以上、80重量部以下であることが好ましく、40重量部以上、70重量部以下であることがより好ましい。また、この場合、架橋重合体におけるメタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステルの含有量は、架橋重合体を構成するビニル系単量体成分と架橋剤成分との合計100重量部に対して、5重量部以上、50重量部以下であることが好ましく、10重量部以上、40重量部以下であることがより好ましく、15重量部以上、30重量部以下であることがさらに好ましい。さらに、この場合、メタクリル酸メチル成分の含有割合は、メタクリル酸メチル成分とスチレン成分との合計を100重量%として、50重量%以上であることが好ましく、60重量%以上であることがより好ましく、70重量%以上であることがさらに好ましい。 In addition, when the crosslinked polymer is composed of a copolymer of at least methyl methacrylate, styrene, an alkyl (meth)acrylate other than methyl methacrylate, and a crosslinking agent, the methacrylic acid in the crosslinked polymer The total content of the methyl component and the styrene component is 30 parts by weight or more and 80 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the vinyl monomer component and crosslinking agent component that constitute the crosslinked polymer. The content is preferably 40 parts by weight or more and 70 parts by weight or less. In this case, the content of the (meth)acrylic acid alkyl ester other than methyl methacrylate in the crosslinked polymer is based on the total of 100 parts by weight of the vinyl monomer component and the crosslinking agent component that constitute the crosslinked polymer. The amount is preferably 5 parts by weight or more and 50 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or more and 40 parts by weight or less, and even more preferably 15 parts by weight or more and 30 parts by weight or less. Further, in this case, the content of the methyl methacrylate component is preferably 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more, with the total of the methyl methacrylate component and styrene component being 100% by weight. , more preferably 70% by weight or more.

HIPEフォームの架橋点間分子量Mc、見掛け密度に対するシャルピー衝撃強度の値S/ρ、見掛け密度に対する23℃での貯蔵弾性率の値E’/ρを上記範囲に調整し易くなる観点から、架橋重合体中の架橋剤成分の含有量(具体的には、ソフト系架橋剤成分とハード系架橋剤成分との合計含有量)は、架橋重合体を構成するビニル系単量体成分と架橋剤成分との合計100重量部に対して、7重量部以上、27重量部以下であることが好ましく、8重量部以上、26重量部以下であることがより好ましい。 From the viewpoint of easily adjusting the molecular weight between crosslinking points Mc of HIPE foam, the Charpy impact strength value S/ρ relative to the apparent density, and the value E'/ρ the storage elastic modulus at 23°C relative to the apparent density to the above ranges, the crosslinking weight The content of the crosslinking agent component during coalescence (specifically, the total content of the soft crosslinking agent component and the hard crosslinking agent component) is the content of the vinyl monomer component and the crosslinking agent component that make up the crosslinked polymer. It is preferably 7 parts by weight or more and 27 parts by weight or less, and more preferably 8 parts by weight or more and 26 parts by weight or less, based on a total of 100 parts by weight.

HIPEフォームの架橋点間分子量Mc、見掛け密度に対するシャルピー衝撃強度の値S/ρ、見掛け密度に対する23℃での貯蔵弾性率の値E’/ρを上記範囲に調整し易くなる観点から、架橋重合体におけるハード系架橋剤成分の含有量は、架橋重合体を構成するビニル系単量体成分と架橋剤成分との合計100重量部に対して、3重量部以上、17重量部以下であることが好ましく、4重量部以上、16重量部以下であることが好ましい。同様の観点から、架橋重合体におけるソフト系架橋剤成分の含有量は、架橋重合体を構成するビニル系単量体成分と架橋剤成分との合計100重量部に対して、2重量部以上、18重量部以下であることが好ましく、3重量部以上、16重量部以下であることが好ましい。同様の観点から、ソフト系架橋剤成分に対するハード系架橋剤成分の重量比が0.3~5であることが好ましく、0.4~4であることがより好ましい。 From the viewpoint of easily adjusting the molecular weight between crosslinking points Mc of HIPE foam, the Charpy impact strength value S/ρ relative to the apparent density, and the value E'/ρ the storage elastic modulus at 23°C relative to the apparent density to the above ranges, the crosslinking weight The content of the hard crosslinking agent component in the combination shall be 3 parts by weight or more and 17 parts by weight or less based on the total of 100 parts by weight of the vinyl monomer component and the crosslinking agent component that constitute the crosslinked polymer. The amount is preferably 4 parts by weight or more and 16 parts by weight or less. From the same viewpoint, the content of the soft crosslinking agent component in the crosslinked polymer is 2 parts by weight or more with respect to the total of 100 parts by weight of the vinyl monomer component and the crosslinking agent component that constitute the crosslinked polymer. It is preferably 18 parts by weight or less, more preferably 3 parts by weight or more and 16 parts by weight or less. From the same viewpoint, the weight ratio of the hard crosslinking agent component to the soft crosslinking agent component is preferably 0.3 to 5, more preferably 0.4 to 4.

[製造方法]
HIPEフォームは、高内相エマルションを重合してなり、具体的には、油中水型高内相エマルションを重合させることにより製造される。油中水型高内相エマルションの有機相は、ビニル系単量体、架橋剤、乳化剤、重合開始剤等を含む連続相であり、水相は、脱イオン水等の水を含む分散相である。具体的には、以下のように、乳化工程、重合工程、乾燥工程を行うことにより、高内相エマルション多孔体を製造することができる。
[Production method]
HIPE foam is produced by polymerizing a high internal phase emulsion, specifically, by polymerizing a water-in-oil type high internal phase emulsion. The organic phase of the water-in-oil high internal phase emulsion is a continuous phase containing vinyl monomers, crosslinking agents, emulsifiers, polymerization initiators, etc., and the aqueous phase is a dispersed phase containing water such as deionized water. be. Specifically, a high internal phase emulsion porous body can be produced by performing an emulsification step, a polymerization step, and a drying step as described below.

まず、撹拌しながら、ビニル系単量体、架橋剤、乳化剤、重合開始剤等の有機物を含む油性液体(有機相)に、水を含む水性液体(水相)を滴下することにより、油中水型高内相エマルションを作製する(乳化工程)。乳化工程では、体積比で水相が有機相の例えば3倍以上となるように油性液体に水性液体を添加することにより、高内相エマルションを作製することができる。なお、有機相に内包させる水相の比率は、有機相と水相との重量比で調整することができる。高内相エマルションにおける前記水相の含有量は、前記有機相100重量部に対して、300~1600重量部であることが好ましく、350~1400重量部であることがより好ましく、さらに好ましくは400~1200重量部である。次いで、高内相エマルションを加熱して有機相のビニル系単量体、架橋剤等を重合させることにより、重合生成物(具体的には、水分を含んだ架橋重合体)を得る(重合工程)。その後、重合生成物を乾燥させることにより、架橋重合体から構成されたHIPEフォームを得る(乾燥工程)。 First, an aqueous liquid containing water (aqueous phase) is added dropwise to an oily liquid (organic phase) containing organic substances such as vinyl monomers, crosslinking agents, emulsifiers, and polymerization initiators while stirring. A water type high internal phase emulsion is prepared (emulsification process). In the emulsification step, a high internal phase emulsion can be prepared by adding an aqueous liquid to an oily liquid such that the volume of the aqueous phase is, for example, three times or more that of the organic phase. Note that the ratio of the aqueous phase included in the organic phase can be adjusted by adjusting the weight ratio of the organic phase and the aqueous phase. The content of the aqueous phase in the high internal phase emulsion is preferably 300 to 1,600 parts by weight, more preferably 350 to 1,400 parts by weight, even more preferably 400 parts by weight, based on 100 parts by weight of the organic phase. ~1200 parts by weight. Next, the high internal phase emulsion is heated to polymerize the vinyl monomer, crosslinking agent, etc. of the organic phase to obtain a polymerization product (specifically, a crosslinked polymer containing water) (polymerization step ). Thereafter, a HIPE foam composed of a crosslinked polymer is obtained by drying the polymerization product (drying step).

乳化工程での撹拌速度は、特に限定されないが、例えば、撹拌動力密度が0.1kW/m~5kW/mの範囲にて調整することができる。また、乳化工程での油性液体への水性液体の添加方法は、特に限定されないが、予め撹拌容器内に油性液体と水性液体を投入した状態から撹拌を開始してもよく、予め撹拌容器内に油性液体のみを投入、撹拌し、これにポンプ等を用いて水性液体を投入してもよい。この場合の水性液体の添加速度は、特に限定されないが、例えば、油性液体に対して10wt%/min~1000wt%/minの範囲にて調整することができる。また、乳化の方法としては、撹拌装置を備えた撹拌容器や遠心振とう機を用いて乳化するバッチ式の乳化工程、スタティックミキサーやメッシュ等を備えたライン中に、油性液体と水性液体を連続的に供給して混合させる連続式の乳化工程など、乳化の方法は特に限定されない。 The stirring speed in the emulsification step is not particularly limited, but can be adjusted within the range of stirring power density of 0.1 kW/m 3 to 5 kW/m 3 , for example. In addition, the method of adding the aqueous liquid to the oily liquid in the emulsification process is not particularly limited, but stirring may be started with the oily liquid and the aqueous liquid placed in the stirring container in advance. Alternatively, only the oil-based liquid may be introduced and stirred, and then the aqueous liquid may be added using a pump or the like. The rate of addition of the aqueous liquid in this case is not particularly limited, but can be adjusted, for example, in the range of 10 wt%/min to 1000 wt%/min relative to the oily liquid. In addition, emulsification methods include a batch-type emulsification process that emulsifies using a stirring container equipped with a stirring device or a centrifugal shaker, and a continuous emulsification process in which oil-based liquids and aqueous liquids are mixed in a line equipped with a static mixer, mesh, etc. The emulsification method is not particularly limited, such as a continuous emulsification process in which the components are supplied and mixed simultaneously.

水相は、脱イオン水等の水、重合開始剤、電解質などを含むことができる。乳化工程では、例えば、油性液体、水性液体をそれぞれ作製し、撹拌下で油性液体に水性液体を添加して、高内相エマルションを作製する。また、乳化工程において、難燃剤、耐光剤、着色剤等の添加剤を適宜配合することができる。 The aqueous phase can include water, such as deionized water, a polymerization initiator, an electrolyte, and the like. In the emulsification step, for example, an oily liquid and an aqueous liquid are prepared, and the aqueous liquid is added to the oily liquid while stirring to prepare a high internal phase emulsion. Further, in the emulsification step, additives such as flame retardants, light stabilizers, colorants, etc. can be appropriately blended.

重合開始剤は、ビニル系単量体の重合を開始させるために用いられる。重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤を用いることができる。具体的には、ジラウロイルパーオキサイド(LPO)、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジ(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、t-ブチルパーオキシピバレエート、t-ヘキシルパーオキシピバレエート、t-ブチルパーオキシネオヘプタノエート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシネオデカノエート、ジ(2-エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物;2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’アゾビス(4-ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’アゾビス(2-メチルプロピオネート)、2,2’アゾビス(2-メチルブチロニトリル)等のアゾ化合物等が用いられる。重合開始剤としては、1種類以上の物質を用いることができる。重合開始剤は、有機相及び/又は水相に添加することができる。また、水相に重合開始剤を添加する場合は、2,2’アゾビス(2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン)ジヒドロクロリド、2,2’アゾビス(2-メチルプロピオナミジンジヒドロクロリド、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の水溶性の重合開始剤を用いてもよい。重合開始剤の添加量は、例えば、ビニル系単量体と架橋剤との合計100重量部に対して、0.1~5重量部の範囲とすることができる。 A polymerization initiator is used to initiate polymerization of vinyl monomers. As the polymerization initiator, a radical polymerization initiator can be used. Specifically, dilauroyl peroxide (LPO), 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate, di(3,5,5-trimethylhexanoyl)peroxide, t -Butyl peroxy pivalate, t-hexyl peroxy pivalate, t-butyl peroxy neoheptanoate, t-butyl peroxy neodecanoate, t-hexyl peroxy neodecanoate, di(2 - Organic peroxides such as ethylhexyl) peroxydicarbonate, di(4-t-butylcyclohexyl)peroxydicarbonate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxyneodecanoate, benzoyl peroxide; 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'azobis(4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2'azobis (2-methylpropionate), 2,2'azobis(2-methylbutyronitrile), and other azo compounds are used. One or more types of substances can be used as the polymerization initiator. Polymerization initiators can be added to the organic phase and/or the aqueous phase. In addition, when adding a polymerization initiator to the aqueous phase, 2,2'azobis(2-(2-imidazolin-2-yl)propane) dihydrochloride, 2,2'azobis(2-methylpropionamidine dihydrochloride) A water-soluble polymerization initiator such as potassium persulfate, ammonium persulfate, etc. may be used.The amount of the polymerization initiator added is, for example, 0 to 100 parts by weight in total of the vinyl monomer and the crosslinking agent. .1 to 5 parts by weight.

乳化剤は、高内相エマルションの形成及び安定化のために用いられる。乳化剤としては、例えば、界面活性剤を用いることができる。具体的には、ポリグリセリン縮合リシノレート、ポリグリセリンステアレート、ポリグリセリンオレエート、ポリグリセリンラウレート、ポリグリセリンミリステート等のグリセロールエステル類;ソルビタンオレエート、ソルビタンステアレート、ソルビタンラウレート、ソルビタンラウレート、ソルビタンパルミテート等のソルビトールエステル類;エチレングリコールソルビタンエステル類;エチレングリコールエステル類;ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体等が用いられる。乳化剤の添加量は、例えば、ビニル系単量体と架橋剤と乳化剤との合計100重量部に対して、1~30重量部の範囲とすることができる。 Emulsifiers are used to form and stabilize high internal phase emulsions. As the emulsifier, for example, a surfactant can be used. Specifically, glycerol esters such as polyglycerin condensed ricinoleate, polyglycerin stearate, polyglycerin oleate, polyglycerin laurate, and polyglycerin myristate; sorbitan oleate, sorbitan stearate, sorbitan laurate, and sorbitan laurate. , sorbitol esters such as sorbitan palmitate; ethylene glycol sorbitan esters; ethylene glycol esters; copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol, etc. are used. The amount of the emulsifier added can be, for example, in the range of 1 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the vinyl monomer, crosslinking agent, and emulsifier.

電解質は、水相にイオン強度を付与し、乳化物の安定性を高めるために用いられる。電解質としては、水溶性の電解質を用いることができる。具体的には、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等が用いられる。電解質の添加量は、例えば、水性液体100重量部に対して、0.1~10重量部の範囲とすることができる。 Electrolytes are used to impart ionic strength to the aqueous phase and increase emulsion stability. As the electrolyte, a water-soluble electrolyte can be used. Specifically, calcium chloride, sodium chloride, magnesium chloride, sodium acetate, sodium citrate, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, etc. are used. The amount of electrolyte added can be, for example, in the range of 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the aqueous liquid.

重合工程での重合温度は、例えば、ビニル系重合体の種類、重合開始剤の種類、架橋剤の種類等によって調整される。重合温度は、例えば50℃~90℃である。 The polymerization temperature in the polymerization step is adjusted depending on, for example, the type of vinyl polymer, the type of polymerization initiator, the type of crosslinking agent, and the like. The polymerization temperature is, for example, 50°C to 90°C.

乾燥工程では、オーブン、真空乾燥機、高周波・マイクロ波乾燥機等を用いて、水分を含んだ架橋重合体を乾燥する。乾燥が完了することで、重合前の乳化物において水滴があった箇所が、乾燥後の重合体においては気泡となり、多孔体を得ることができる。乾燥前に、例えばプレス機等を用いて圧搾により架橋重合体を脱水させることができる。圧搾は、室温(例えば23℃)で行ってもよいが、例えば、HIPEフォームを構成する架橋重合体のガラス転移温度以上の温度で行うこともできる。この場合には、圧搾による脱水が容易になり、乾燥時間を短くすることができる。また、遠心分離により、架橋重合体の脱水を行うこともできる。この場合にも乾燥時間が短くなる。 In the drying step, the water-containing crosslinked polymer is dried using an oven, vacuum dryer, high frequency/microwave dryer, or the like. When the drying is completed, the locations where there were water droplets in the emulsion before polymerization become bubbles in the polymer after drying, and a porous body can be obtained. Before drying, the crosslinked polymer can be dehydrated by compression using, for example, a press. Squeezing may be performed at room temperature (for example, 23° C.), but it can also be performed, for example, at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the crosslinked polymer constituting the HIPE foam. In this case, dehydration by squeezing becomes easy and drying time can be shortened. Further, the crosslinked polymer can also be dehydrated by centrifugation. In this case too, the drying time is shortened.

以下に、HIPEフォームの実施例及び比較例について説明する。本例では、以下の方法により、表2の実施例及び表3の比較例に示すHIPEフォームを製造した。なお、本発明に係るHIPEフォームの具体的な態様は、以下に示す実施例の態様に限定されるものではなく、本発明の要旨を超えない範囲において適宜構成を変更することができる。なお、実施例における「%」は、重量%を意味する。実施例5は、本願における参考例である。 Examples and comparative examples of HIPE foam will be described below. In this example, HIPE foams shown in Examples in Table 2 and Comparative Examples in Table 3 were manufactured by the following method. Note that the specific aspects of the HIPE foam according to the present invention are not limited to the aspects of the examples shown below, and the configuration can be changed as appropriate within the scope of the gist of the present invention. In addition, "%" in Examples means weight %. Example 5 is a reference example in this application.

[実施例1]
まず、撹拌装置の付いた内容積が3Lのガラス容器に、ビニル系単量体としてのスチレン:54g及びブチルアクリレート:24g、ハード系架橋剤(以下、第1架橋剤という)としての純度57%のジビニルベンゼン:12g(ジビニルベンゼンとしては、6.84g)、ソフト系架橋剤(以下、第2架橋剤という)としてのポリエチレングリコールジアクリレート(具体的には、新中村化学工業製NKエステルA-400/純度95%):5g(ポリエチレングリコールジアクリレートとしては、4.75g)、乳化剤としてのポリグリセリン縮合リシノレート(具体的には、阪本薬品工業製のCRS-75):5g、重合開始剤としてラウロイルパーオキサイド:0.5gを投入した。これらをガラス容器内で混合することにより、有機相を形成した。
[Example 1]
First, in a glass container with an internal volume of 3 L equipped with a stirring device, 54 g of styrene as a vinyl monomer and 24 g of butyl acrylate were placed in a glass container with a purity of 57% as a hard crosslinking agent (hereinafter referred to as the first crosslinking agent). Divinylbenzene: 12g (6.84g as divinylbenzene), polyethylene glycol diacrylate as a soft crosslinking agent (hereinafter referred to as the second crosslinking agent) (specifically, NK ester A- manufactured by Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.) 400/purity 95%): 5 g (4.75 g as polyethylene glycol diacrylate), polyglycerin condensed ricinoleate as an emulsifier (specifically, CRS-75 manufactured by Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd.): 5 g, as a polymerization initiator 0.5 g of lauroyl peroxide was added. An organic phase was formed by mixing these in a glass container.

撹拌動力密度1.6kW/m3で有機相を撹拌しながら、純水:614gを約450g/minの速度で添加し、水の添加が終了してからも10min間撹拌を継続し、油中水型(つまりW/O型)の高内相エマルションを調製した。乳化完了後の撹拌動力密度は1.4kW/mであった。 While stirring the organic phase at a stirring power density of 1.6 kW/m 3 , 614 g of pure water was added at a rate of about 450 g/min. After the addition of water was finished, stirring was continued for 10 min, and the mixture was stirred in the oil. A water type (that is, W/O type) high internal phase emulsion was prepared. The stirring power density after completion of emulsification was 1.4 kW/m 3 .

次いで、撹拌動力密度を0.1kW/m3に下げ、ガラス容器にアスピレーターを接続して容器内を減圧し、エマルション中に含まれる微小気泡を除去した。減圧開始から10分後、撹拌を停止して容器内を大気圧に戻した。 Next, the stirring power density was lowered to 0.1 kW/m 3 and an aspirator was connected to the glass container to reduce the pressure inside the container to remove microbubbles contained in the emulsion. Ten minutes after the start of pressure reduction, stirring was stopped and the inside of the container was returned to atmospheric pressure.

内容物を縦約140mm、横約110mm、深さ約60mmのステンレス容器に充填し、70℃のオーブンにて約18時間かけて重合し、水を含有するHIPEフォームを得た。HIPEフォームをオーブンから取出し、室温まで冷却した。 The contents were filled into a stainless steel container with a length of about 140 mm, a width of about 110 mm, and a depth of about 60 mm, and polymerized in an oven at 70° C. for about 18 hours to obtain a water-containing HIPE foam. The HIPE foam was removed from the oven and cooled to room temperature.

冷却後、ステンレス容器からHIPEフォームを取出し、水で洗浄した後脱水し、85℃のオーブンで恒量になるまで乾燥した。このようにして、ビニル系架橋重合体から構成された、直方体形状のHIPEフォームを得た。このHIPEフォームの見掛け密度は147g/Lであった。 After cooling, the HIPE foam was taken out from the stainless steel container, washed with water, dehydrated, and dried in an oven at 85° C. until it reached a constant weight. In this way, a rectangular parallelepiped-shaped HIPE foam made of a vinyl crosslinked polymer was obtained. The apparent density of this HIPE foam was 147 g/L.

本例の仕込み組成等を表2に示す。なお、表中においては、化合物名を以下のように省略した。
St:スチレン
BA:アクリル酸ブチル
MMA:メタクリル酸メチル
DVB:ジビニルベンゼン
TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート
BDODA:ブタンジオールジアクリレート
PEGDA:ポリエチレングリコールジアクリレート
UDA:ウレタンジアクリレート
LPO:ラウロイルパーオキサイド
Table 2 shows the charging composition of this example. In addition, in the table, compound names are abbreviated as follows.
St: Styrene BA: Butyl acrylate MMA: Methyl methacrylate DVB: Divinylbenzene TMPTA: Trimethylolpropane triacrylate BDODA: Butanediol diacrylate PEGDA: Polyethylene glycol diacrylate UDA: Urethane diacrylate LPO: Lauroyl peroxide

[実施例2~13、比較例1~6]
ビニル系単量体、第1架橋剤、第2架橋剤の種類、配合割合、乳化剤の配合割合、水の添加量を表2、表3に示すように変更した点を除き、実施例1と同様にしてHIPEフォームを製造した。なお、実施例10においては、撹拌動力密度3.1kW/m3で有機相を撹拌しながら乳化を開始し、W/O型の高内相エマルションを調整した。乳化完了後の撹拌動力密度は2.0kW/m3であった。また、実施例11においては、撹拌動力密度1.0kW/m3で有機相を撹拌しながら乳化を開始し、W/O型の高内相エマルションを調整した。乳化完了後の撹拌動力密度は0.9kW/m3であった。また、実施例12においては、撹拌動力密度0.5kW/m3で有機相を撹拌しながら乳化を開始し、W/O型の高内相エマルションを調整した。乳化完了後の撹拌動力密度は0.4kW/m3であった。
[Examples 2 to 13, Comparative Examples 1 to 6]
Example 1 except that the types and blending ratios of the vinyl monomer, the first crosslinking agent, and the second crosslinking agent, the blending ratio of the emulsifier, and the amount of water added were changed as shown in Tables 2 and 3. HIPE foam was produced in the same manner. In Example 10, emulsification was started while stirring the organic phase at a stirring power density of 3.1 kW/m 3 to prepare a W/O type high internal phase emulsion. The stirring power density after emulsification was completed was 2.0 kW/m 3 . In Example 11, emulsification was started while stirring the organic phase at a stirring power density of 1.0 kW/m 3 to prepare a W/O type high internal phase emulsion. The stirring power density after emulsification was completed was 0.9 kW/m 3 . In Example 12, emulsification was started while stirring the organic phase at a stirring power density of 0.5 kW/m 3 to prepare a W/O type high internal phase emulsion. The stirring power density after emulsification was completed was 0.4 kW/m 3 .

[評価]
実施例1~13、比較例1~6について、下記の測定、評価を行った。実施例1~13についての結果を表2に示し、比較例1~6についての結果を表3に示す。
[evaluation]
The following measurements and evaluations were performed for Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 6. The results for Examples 1 to 13 are shown in Table 2, and the results for Comparative Examples 1 to 6 are shown in Table 3.

(見掛け密度:ρ)
上記のようにして製造されたHIPEフォームの中心を含むように、HIPEフォームから、規定サイズ(具体的には、厚み:20mm、幅:25mm、長さ:120mm)の、スキン層を有しない試験片を3つ切り出した。次いで、試験片の重量と実寸法(具体的には、体積)を測定した。試験片の重量を体積で除することにより、試験片の見掛け密度を算出し、3つの試験片の見掛け密度の算術平均値をHIPEフォームの見掛け密度ρとした。
(apparent density: ρ)
A test without a skin layer of a specified size (specifically, thickness: 20 mm, width: 25 mm, length: 120 mm) from the HIPE foam, including the center of the HIPE foam manufactured as described above. I cut out three pieces. Next, the weight and actual size (specifically, volume) of the test piece were measured. The apparent density of the test piece was calculated by dividing the weight of the test piece by the volume, and the arithmetic mean value of the apparent densities of the three test pieces was taken as the apparent density ρ of the HIPE foam.

(ガラス転移温度:Tg)
JIS K7121:1987に基づき、示差走査熱量(つまり、DSC)分析によりTgを算出した。測定装置としては、ティ・エイ・インスツルメンツ社製のDSC250を用いた。具体的には、まず、HIPEフォームの中心付近から約2mgの試験片を採取した。試験片の状態調節としては、「(3)一定の熱処理を行った後、ガラス転移温度を測定する場合」を採用した。次いで、試験片に対して、加熱速度10℃/分の条件でDSC測定を行うことによりDSC曲線を得た。このDSC曲線から中間点ガラス転移温度を求め、この値をガラス転移温度Tgとした。
(Glass transition temperature: Tg)
Tg was calculated by differential scanning calorimetry (ie, DSC) analysis based on JIS K7121:1987. As a measuring device, DSC250 manufactured by T.A. Instruments was used. Specifically, first, about 2 mg of a test piece was taken from near the center of the HIPE foam. As for the condition adjustment of the test piece, "(3) When measuring the glass transition temperature after performing a certain heat treatment" was adopted. Next, a DSC curve was obtained by performing DSC measurement on the test piece at a heating rate of 10° C./min. The midpoint glass transition temperature was determined from this DSC curve, and this value was defined as the glass transition temperature Tg.

(23℃での貯蔵弾性率:E’)
HIPEフォームの中心付近から、5mm×5mm×5mmの立方体形状の、スキン層を有しない試験片を3つ切り出した。この3つの試験片に対して、動的粘弾性分析(DMA)を行うことにより、23℃での貯蔵弾性率E’を測定した。測定装置としては、(株)日立ハイテクサイエンス製のDMA7100を用いた。測定された値の算術平均値を23℃での貯蔵弾性率E’とした。なお、測定条件の詳細は以下の通りである。
・変形モード:圧縮
・温度:0~200℃
・昇温速度:5℃/min
・周波数:1Hz
・荷重:98mN
(Storage modulus at 23°C: E')
Three 5 mm x 5 mm x 5 mm cube-shaped test pieces without a skin layer were cut out from near the center of the HIPE foam. These three test pieces were subjected to dynamic viscoelastic analysis (DMA) to measure the storage modulus E' at 23°C. As a measuring device, DMA7100 manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. was used. The arithmetic mean value of the measured values was defined as the storage modulus E' at 23°C. The details of the measurement conditions are as follows.
・Deformation mode: Compression ・Temperature: 0-200℃
・Temperature increase rate: 5℃/min
・Frequency: 1Hz
・Load: 98mN

(架橋点間分子量:Mc)
上記3つの試験片に対する動的粘弾性分析より測定された、ゴム状平坦部における貯蔵弾性率E’と温度Tを用い,上記の式(II)から架橋点間分子量Mcを算出した。なお、図2に、実施例のHIPEフォームのDMAカーブの代表例を示す。DMAカーブは、横軸に温度、縦軸に貯蔵弾性率E’をプロットして得られる。実施例においては、HIPEフォームを構成する架橋重合体のゴム状平坦部である、Tg+50℃~Tg+80℃の温度域内から無作為に選択された3つの温度における貯蔵弾性率E’からそれぞれの架橋点間分子量を算出し、算出された9つの架橋点間分子量の算術平均値を架橋点間分子量Mcとして採用した。なお、Tgは、HIPEフォームのガラス転移温度である。
(Molecular weight between crosslinking points: Mc)
The molecular weight between crosslinking points Mc was calculated from the above formula (II) using the storage elastic modulus E' and temperature T in the rubbery flat part measured by dynamic viscoelastic analysis of the three test pieces. Note that FIG. 2 shows a typical example of the DMA curve of the HIPE foam of the example. The DMA curve is obtained by plotting temperature on the horizontal axis and storage modulus E' on the vertical axis. In the examples, each crosslinking point is determined from the storage modulus E' at three temperatures randomly selected from within the temperature range of Tg + 50°C to Tg + 80°C, which is the rubbery flat part of the crosslinked polymer constituting the HIPE foam. The arithmetic mean value of the nine calculated molecular weights between crosslinking points was employed as the molecular weight between crosslinking points Mc. Note that Tg is the glass transition temperature of the HIPE foam.

(切削面の平滑性)
まず、HIPEフォームに以下のようにして切削加工を施した。具体的には、切削機としてSHODA(株)製のNCN8200を用い、切削工具として、福田精工(株)製のスクエアエンドミル(4枚刃、直径20mm)を用いて、HIPEフォームに直線状の溝を形成した。切削条件は、以下の通りである。
・ミルの回転数:3000rpm
・ミルの送り速度:5000mm/min
・切削深さ:10mm
次に、(株)キーエンス製の3D形状測定機VR-3200を用いて、切削面(具体的には溝の底面)の表面粗さを測定した。観察倍率は12倍であり、測定領域は実寸法で約18mm×24mmの範囲とした。この範囲は、観察面の全領域に相当する。表面粗さとしては、算術平均面粗さSa及び最大面粗さSzを測定した。なお、算術平均面粗さSaは、基準面からの凹凸の平均値であり、最大面粗さは、最高点と最低点の差である。
算術平均面粗さSaが20μm以下、かつ最大面粗さSzが500μm以下の場合を平滑性が「○」であるとして評価し、算術平均面粗さSaが20μmを超える、あるいは最大面粗さSzが500μm超える場合を「×」として評価した。
(Smoothness of cutting surface)
First, cutting was performed on the HIPE foam as follows. Specifically, a straight groove was cut into the HIPE foam using an NCN8200 manufactured by SHODA Co., Ltd. as a cutting machine and a square end mill (4 blades, diameter 20 mm) manufactured by Fukuda Seiko Co., Ltd. as a cutting tool. was formed. The cutting conditions are as follows.
・Mill rotation speed: 3000rpm
・Mill feed speed: 5000mm/min
・Cutting depth: 10mm
Next, the surface roughness of the cut surface (specifically, the bottom surface of the groove) was measured using a 3D shape measuring machine VR-3200 manufactured by Keyence Corporation. The observation magnification was 12 times, and the measurement area was approximately 18 mm x 24 mm in actual size. This range corresponds to the entire area of the observation surface. As for surface roughness, arithmetic mean surface roughness Sa and maximum surface roughness Sz were measured. Note that the arithmetic mean surface roughness Sa is the average value of the unevenness from the reference surface, and the maximum surface roughness is the difference between the highest point and the lowest point.
Smoothness is evaluated as "○" when the arithmetic mean surface roughness Sa is 20 μm or less and the maximum surface roughness Sz is 500 μm or less, and when the arithmetic mean surface roughness Sa exceeds 20 μm or the maximum surface roughness A case where Sz exceeded 500 μm was evaluated as “×”.

(欠けにくさ)
欠けにくさを評価するために、上記の切削面の平滑性の評価と同じ切削機、および切削条件にて加工した直線状の溝について目視評価を行い、エッジ部分(つまり溝上部の、無垢表面と溝とで形成される直角部分)の欠けやひび割れがなければ、欠けにくさが「〇」であるとして評価し、欠けまたはひび割れが生じた場合は欠けにくさが「×」であるとして評価した。
(Hard to chip)
In order to evaluate the resistance to chipping, a visual evaluation was performed on a straight groove machined using the same cutting machine and cutting conditions as used for the above-mentioned evaluation of the smoothness of the cut surface. If there is no chipping or cracking in the right-angled part formed by the groove and groove, the chipping resistance is evaluated as "〇", and if chipping or cracking occurs, the chipping resistance is evaluated as "x". did.

(シャルピー衝撃強度:S)
HIPEフォームの中心付近から厚み:4mm、横:10mm、縦:80mmの、スキン層を有しない試験片を切り出し、JIS K7111:2006に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、試験片のシャルピー衝撃強度を測定した。測定は、(株)東洋精機製作所のシャルピー衝撃試験機を用い、測定温度23℃、ノッチなしの条件で行った。また、シャルピー衝撃強度を見掛け密度で除することにより、見掛け密度に対するシャルピー衝撃強度の値S/ρを算出した。
(Charpy impact strength: S)
A test piece with a thickness of 4 mm, width: 10 mm, and length: 80 mm without a skin layer was cut from near the center of the HIPE foam, and a Charpy impact test was conducted in accordance with JIS K7111:2006 to determine the Charpy impact strength of the test piece. was measured. The measurement was carried out using a Charpy impact tester manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., at a measurement temperature of 23° C. and without a notch. Further, by dividing the Charpy impact strength by the apparent density, the value S/ρ of the Charpy impact strength with respect to the apparent density was calculated.

・平均気泡径(砂噛みしにくさ)
HIPEフォームの平均気泡径を測定し、砂噛みしにくさを判定した。砂噛みしにくさは、平均気泡径が100μm以下の場合を「○」とし、平均気泡径が100μmを超える場合を「×」として評価した。平均気泡径の測定方法は以下の通りである。フェザー刃を用いて、直方体形状のHIPEフォームにおける短手方向と厚み方向との中央、及び、短手方向の両端における厚み方向の中央から観察用の試料をそれぞれ切り出した。次いで、試料を、低真空走査電子顕微鏡((株)日立ハイテクサイエンス製のMiniscope(登録商標) TM3030Plus)で観察し、断面写真を撮影した。実施例の断面写真(倍率:500倍)の代表例を図1に示す。なお、詳細な観察条件は以下の通りとした。
・試料の前処理:メタルコーティング装置((株)真空デバイスのMSP-1S)を用いて、試料の導電処理を行った。ターゲット電極にはAu-Pdを用いた。
・観察倍率:50倍
・加速電圧:5kV
・観察条件:表面
・観察モード:二次電子(標準)
次に、撮影した断面写真を画像処理ソフト(ナノシステム(株)のNanoHunter NS2K-Pro)で解析し、各試料の平均気泡径を求めた。得られた3つの平均気泡径を算術平均することで、HIPEフォームの平均気泡径を求めた。詳細な解析の手順および条件は以下の通りとした。
(1)モノクロ変換
(2)平滑化フィルタ(3×3、8近傍、処理回数=1)
(3)濃度ムラ補正(背景より明るい、大きさ=5)
(4)NS法2値化(背景より暗い、鮮明度=9、感度=1、ノイズ除去、濃度範囲=0~255)
(5)収縮(8近傍、処理回数=1)
(6)特徴量(面積)による画像の選択(50~∞μm2のみ選択、8近傍)
(7)隣と接続されない膨張(8近傍、処理回数=3)
(8)円相当径計測(面積から計算、8近傍)
・Average bubble diameter (difficulty in chewing sand)
The average cell diameter of the HIPE foam was measured and the difficulty of sand chewing was determined. The difficulty of sand chewing was evaluated as "○" when the average bubble diameter was 100 μm or less, and as "x" when the average bubble diameter exceeded 100 μm. The method for measuring the average bubble diameter is as follows. Using a feather blade, samples for observation were cut out from the center of the rectangular parallelepiped-shaped HIPE foam in the transverse direction and the thickness direction, and from the center of the thickness direction at both ends of the transverse direction. Next, the sample was observed with a low vacuum scanning electron microscope (Miniscope (registered trademark) TM3030Plus, manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.), and a cross-sectional photograph was taken. A typical example of a cross-sectional photograph (magnification: 500 times) of the example is shown in FIG. The detailed observation conditions were as follows.
- Sample pretreatment: The sample was subjected to conductive treatment using a metal coating device (MSP-1S manufactured by Vacuum Device Co., Ltd.). Au--Pd was used for the target electrode.
・Observation magnification: 50x ・Acceleration voltage: 5kV
・Observation conditions: Surface ・Observation mode: Secondary electron (standard)
Next, the cross-sectional photographs taken were analyzed using image processing software (NanoHunter NS2K-Pro, manufactured by Nano System Co., Ltd.) to determine the average bubble diameter of each sample. The average cell diameter of the HIPE foam was determined by arithmetic averaging the three average cell diameters obtained. The detailed analysis procedure and conditions were as follows.
(1) Monochrome conversion (2) Smoothing filter (3 x 3, 8 neighborhoods, number of processing = 1)
(3) Density unevenness correction (brighter than background, size = 5)
(4) NS method binarization (darker than background, sharpness = 9, sensitivity = 1, noise removed, density range = 0 to 255)
(5) Shrinkage (near 8, number of processing = 1)
(6) Image selection based on feature quantity (area) (select only 50 to ∞μm 2 , 8 neighborhoods)
(7) Expansion not connected to neighbors (8 neighbors, number of processing = 3)
(8) Circle equivalent diameter measurement (calculated from area, 8 neighborhood)

Figure 0007381880000002
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Figure 0007381880000003
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表2より理解されるように、実施例のHIPEフォームは、切削加工時の加工速度を十分に高くすることができる。平滑性の評価では、実際に、ミルの送り速度5000mm/minという十分速い条件で切削加工を行っているが、実施例では、HIPEフォームに欠け、割れ等を発生することなく、平滑性に優れた切削面が形成された。これは、実施例では、見掛け密度ρ、見掛け密度に対するシャルピー衝撃強度の値S/ρ、見掛け密度に対する貯蔵弾性率の値E’/ρ、架橋点間分子量Mcが上記所定の範囲にあるためである。 As understood from Table 2, the HIPE foam of the example can sufficiently increase the machining speed during cutting. In the evaluation of smoothness, cutting was actually performed at a sufficiently fast mill feed rate of 5000 mm/min, but in the example, the HIPE foam showed excellent smoothness without chipping or cracking. A cut surface was formed. This is because, in the example, the apparent density ρ, the Charpy impact strength value S/ρ relative to the apparent density, the storage elastic modulus value E'/ρ relative to the apparent density, and the molecular weight between crosslinking points Mc are within the above-described predetermined ranges. be.

実施例のHIPEフォームを構成するビニル系架橋重合体は、架橋剤による架橋構造を有することに加え、図1の代表例に示すように、連続気泡構造を有する。そのため独立気泡構造の多孔体で起こりやすい気泡内外での圧力差に起因する収縮が起こりにくいと共に、経時によって寸法が変化しにくいため、寸法安定性に優れている。そのため、例えば切削加工品を木型として用いる場合に、精度の高い鋳物を製造することができる。また、切削加工品自体としても、その形状変化、寸法変化を防ぐことができるため、実施例のHIPEフォームは、寸法変化の防止が要求される様々な用途に適している。 The vinyl crosslinked polymer constituting the HIPE foam of the example has not only a crosslinked structure caused by a crosslinking agent but also an open cell structure as shown in the representative example of FIG. Therefore, shrinkage due to the pressure difference between the inside and outside of the cells, which tends to occur in a porous body with a closed cell structure, is less likely to occur, and the dimensions are less likely to change over time, resulting in excellent dimensional stability. Therefore, for example, when a cut product is used as a wooden mold, a highly accurate casting can be manufactured. Furthermore, since the cut product itself can be prevented from changing its shape and dimensions, the HIPE foam of the example is suitable for various uses that require prevention of dimensional changes.

また、実施例のHIPEフォームは、少なくともスチレン系単量体とアクリル系単量体との共重合体から形成された架橋重合体である。そのため、適度な脆さを有しながら、剛性と靱性とをバランス良く備える。そのため、HIPEフォームは、切削加工に適している。 Further, the HIPE foam of the example is a crosslinked polymer formed from a copolymer of at least a styrene monomer and an acrylic monomer. Therefore, it has a good balance of rigidity and toughness while having appropriate brittleness. Therefore, HIPE foam is suitable for cutting.

また、実施例のHIPEフォームの平均気泡径は、砂型に使用される珪砂の粒径よりも十分に小さい。したがって、HIPEフォームは、鋳造用模型に好適であり、特に、砂型の形成に用いられる木型に好適である。また、実施例のHIPEフォームの切削加工品を鋳造用模型として用いる際には、必ずしもコーティング層を設けなくてもよい。また、実施例のHIPEフォームは、平均気泡径が小さいため、切削加工により、外観がはっきりとした(つまりキメの細かい)、意匠性の高い切削加工品が得られる。 Moreover, the average cell diameter of the HIPE foam of the example is sufficiently smaller than the particle diameter of the silica sand used in the sand mold. Therefore, HIPE foam is suitable for casting models, and in particular for wooden molds used for forming sand molds. Moreover, when using the cut product of the HIPE foam of the example as a casting model, it is not necessarily necessary to provide a coating layer. Further, since the HIPE foam of the example has a small average cell diameter, a cut product with a clear appearance (that is, fine texture) and a high design quality can be obtained by cutting.

比較例1は、架橋点間分子量が大きい例であり、切削面の平滑性が不十分であった。 Comparative Example 1 was an example in which the molecular weight between crosslinking points was large, and the smoothness of the cut surface was insufficient.

比較例2、比較例3、比較例5は、見掛け密度に対するシャルピー衝撃強度の値S/ρが小さい例であり、切削加工時に欠けやすいものとなる。 Comparative Example 2, Comparative Example 3, and Comparative Example 5 are examples in which the Charpy impact strength value S/ρ relative to the apparent density is small, and they are likely to chip during cutting.

比較例4、比較例6は、見掛け密度に対する23℃での貯蔵弾性率の値E’/ρが小さい例であり、切削面の平滑性が不十分であった。 Comparative Examples 4 and 6 are examples in which the storage elastic modulus value E'/ρ at 23° C. relative to the apparent density is small, and the smoothness of the cut surface is insufficient.

1 HIPEフォーム
11 架橋重合体
12 気泡壁
13 気泡
14 細孔
1 HIPE foam 11 Crosslinked polymer 12 Cell wall 13 Cell 14 Pore

Claims (7)

スチレン系単量体成分及び/又はアクリル系単量体成分を含むビニル系架橋重合体から構成されており、切削加工により切削加工品を形成するために用いられるHIPEフォームであって、
見掛け密度ρが50~500kg/m3であり、
上記見掛け密度ρに対するシャルピー衝撃強度Sの値S/ρが4.5J・m/kg以上であり、
上記HIPEフォームに対して、周波数:1Hz、荷重:98mN、変形モード:圧縮という条件の動的粘弾性測定を行うことにより測定される、23℃での貯蔵弾性率E’と、上記見掛け密度ρとが下記式(I)の関係を満足し、
上記動的粘弾性測定を行うことにより測定される架橋点間分子量Mcが2×104以下であり、
上記HIPEフォームのガラス転移温度が50℃以上である、HIPEフォーム。
E’/ρ≧50kN・m/kg ・・・(I)
HIPE foam is composed of a vinyl crosslinked polymer containing a styrene monomer component and/or an acrylic monomer component , and is used to form a cut product by cutting,
The apparent density ρ is 50 to 500 kg/m 3 ,
The value S/ρ of Charpy impact strength S with respect to the above apparent density ρ is 4.5 J · m / kg or more,
The storage elastic modulus E' at 23°C and the above apparent density ρ are measured by performing dynamic viscoelasticity measurements on the HIPE foam at a frequency of 1 Hz, a load of 98 mN, and a deformation mode of compression. satisfies the relationship of formula (I) below,
The molecular weight between crosslinking points Mc measured by performing the above dynamic viscoelasticity measurement is 2 × 10 4 or less ,
The HIPE foam has a glass transition temperature of 50° C. or higher .
E'/ρ≧50kN・m/kg...(I)
上記HIPEフォームの平均気泡径が100μm以下である、請求項1に記載のHIPEフォーム。 The HIPE foam according to claim 1, wherein the HIPE foam has an average cell diameter of 100 μm or less. 上記HIPEフォームのガラス転移温度が120℃以下である、請求項1又は2に記載のHIPEフォーム。 The HIPE foam according to claim 1 or 2, wherein the HIPE foam has a glass transition temperature of 120°C or less . 上記ビニル系架橋重合体が、スチレン系単量体及び/又はアクリル系単量体を含むビニル系単量体と、架橋剤との重合体から構成されており、
上記ビニル系単量体がスチレン及び/又はメタクリル酸メチルを含み、
上記ビニル系単量体中におけるスチレン及びメタクリル酸メチルの含有割合の合計が40重量%以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載のHIPEフォーム。
The vinyl crosslinked polymer is composed of a polymer of a vinyl monomer containing a styrene monomer and/or an acrylic monomer and a crosslinking agent,
The vinyl monomer contains styrene and/or methyl methacrylate,
The HIPE foam according to any one of claims 1 to 3 , wherein the total content of styrene and methyl methacrylate in the vinyl monomer is 40% by weight or more .
上記ビニル系架橋重合体が、スチレン及び/又はメタクリル酸メチルと、メタクリル酸メチル以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを含むビニル系単量体と、架橋剤との共重合体から構成されており、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルが、(メタ)アクリル酸と炭素数1~20のアルコールとのエステルである、請求項1~4のいずれか一項に記載のHIPEフォーム。 The vinyl crosslinked polymer is composed of a copolymer of a crosslinking agent and a vinyl monomer containing styrene and/or methyl methacrylate and an alkyl (meth)acrylate other than methyl methacrylate. The HIPE foam according to any one of claims 1 to 4, wherein the (meth)acrylic acid alkyl ester is an ester of (meth)acrylic acid and an alcohol having 1 to 20 carbon atoms. 上記ビニル系架橋重合体が、ビニル系単量体成分と、官能基当量が130g/mol以下である第1架橋剤成分と、官能基当量が130g/molを超え、5000g/mol以下である第2架橋剤成分とを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のHIPEフォーム。 The vinyl crosslinked polymer includes a vinyl monomer component, a first crosslinking agent component having a functional group equivalent of 130 g/mol or less, and a first crosslinking agent component having a functional group equivalent of more than 130 g/mol and 5000 g/mol or less. 2. HIPE foam according to any one of claims 1 to 5, comprising two crosslinker components. 上記切削加工品が鋳造用模型である、請求項1~6のいずれか一項に記載のHIPEフォーム。 HIPE foam according to any one of claims 1 to 6, wherein the cut workpiece is a casting model.
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