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WO2023238958A1 - 熱可塑性樹脂発泡粒子、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体、発泡樹脂複合体、熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法及び熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂発泡粒子、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体、発泡樹脂複合体、熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法及び熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の製造方法 Download PDF

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WO2023238958A1
WO2023238958A1 PCT/JP2023/021721 JP2023021721W WO2023238958A1 WO 2023238958 A1 WO2023238958 A1 WO 2023238958A1 JP 2023021721 W JP2023021721 W JP 2023021721W WO 2023238958 A1 WO2023238958 A1 WO 2023238958A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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thermoplastic resin
resin
particles
expanded
foamed
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/021721
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
翔太 遠藤
皓平 田積
佑輔 ▲桑▼▲原▼
哲朗 田井
Original Assignee
積水化成品工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 積水化成品工業株式会社 filed Critical 積水化成品工業株式会社
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Priority to EP23819938.4A priority patent/EP4538319A1/en
Publication of WO2023238958A1 publication Critical patent/WO2023238958A1/ja

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/16Polyester-imides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/16Making expandable particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/1046Polyimides containing oxygen in the form of ether bonds in the main chain
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to foamed thermoplastic resin particles, foamed thermoplastic resin particle moldings, foamed resin composites, methods for producing foamed thermoplastic resin particles, and methods for manufacturing foamed thermoplastic resin particles.
  • thermoplastic resin expanded particle molded article of expanded particles containing a thermoplastic resin (thermoplastic resin expanded particle molded article) is lightweight and has excellent heat insulation properties, cushioning properties, and mechanical strength. For this reason, the application of thermoplastic resin expanded particle molded bodies (sometimes simply referred to as "foamed particle molded bodies") to automobiles, aircraft, railway vehicles, etc. is being considered.
  • thermoplastic resins polyester-based resins such as polyethylene terephthalate (PET) can be used to produce foamed particle molded products with excellent rigidity and heat resistance, so studies are underway on foamed particle molded products using polyester-based resins. .
  • In-mold foam molding is an example of a method for manufacturing expanded particle molded bodies.
  • In-mold foam molding will be explained.
  • Thermoplastic resin foam particles (sometimes simply referred to as "foam particles") are filled into the cavity of a mold.
  • the foamed particles in the cavity are heated and foamed with a heating medium such as hot water or steam to form secondary foamed particles, and the secondary foamed particles are thermally fused and integrated using the foaming pressure of the foamed particles to form the desired shape.
  • a foamed particle molded article is obtained.
  • the glass transition temperature Tg of the polyester resin is lower than the glass transition temperature Tg of the polystyrene resin. For this reason, the expanded particle molded product of polyester resin becomes soft when heated (its heat resistance strength is low).
  • foamed thermoplastic resin particles and foamed particle molded bodies containing polyester resin and polyimide resin and having a single glass transition temperature Tg have been proposed for the purpose of improving heat resistance strength (Patent Document 1) .
  • Patent Document 2 proposes a thermoplastic resin expanded particle molded product containing a polyphenylene ether resin, which is an amorphous resin, and a flame retardant.
  • Patent Document 3 proposes a polyester resin foam containing a polyester resin which is a crystalline resin and a bromine flame retardant.
  • Patent Document 4 proposes a flame-retardant polyester resin foam containing a polyester resin and a polyarylate resin.
  • JP2022-57468A International Publication No. 2011/019057 Japanese Patent Application Publication No. 2006-249158 Japanese Patent Application Publication No. 2000-63553
  • Patent Document 1 increases heat resistance strength, flame retardance is not considered.
  • increasing the amount of polyimide resin blended in order to further increase heat resistance strength requires a special molding machine that can increase steam pressure and perform in-mold foam molding. For this reason, if a general-purpose molding machine is used, the expanded particle molded product cannot be molded into a desired shape (moldability is low).
  • the invention of Patent Document 2 is imparted with flame retardancy, since it contains an amorphous resin, it tends to elongate or contract when the temperature is increased by heating or the like. That is, the invention of Patent Document 2 has low heating dimensional stability and poor heat resistance.
  • Patent Document 3 aims to improve flame retardancy by using a bromine-based flame retardant, it is required to be more environmentally friendly.
  • the invention of Patent Document 4 relates to a foam sheet, and does not take into consideration the application to foamed thermoplastic resin particles and molded products thereof.
  • an object of the present invention is to provide foamed thermoplastic resin particles that have excellent flame retardancy and heat resistance, and excellent moldability of foamed particle molded articles.
  • unfoamed resins containing flame retardants exhibit excellent flame retardancy.
  • a foamed resin containing a flame retardant has significantly lower flame retardancy than an unfoamed resin containing a flame retardant.
  • foamed resin has a smaller amount of resin per unit volume than unfoamed resin, so it can save resources.
  • foamed resin since foamed resin has a small amount of resin per unit volume, it becomes difficult to form a carbonized layer when burned, and the burning time becomes longer. For this reason, it is thought that the flame retardancy of the foamed resin decreases.
  • foamed resin has a smaller amount of resin per unit volume than unfoamed resin, it is more likely to be softened by combustion heat and resin sag during combustion. Furthermore, when a foamed resin containing a crystalline resin melts during combustion, the viscosity rapidly decreases. For this reason, foamed resin tends to cause resin sag during combustion. If the content of flame retardant in the foamed resin is increased in order to improve the flame retardancy, the flame retardance will be improved, but the mechanical properties will deteriorate.
  • the inventors of the present invention have determined that by setting the content of polyimide resin in a specific range and the content of phosphorus flame retardant in a specific range, flame retardancy, heat resistance, and moldability can be improved.
  • the present invention was completed based on the discovery that the present invention is possible.
  • thermoplastic resin includes a polyester resin, a polyimide resin, and a phosphorus flame retardant
  • the content of the polyimide resin is 5 to 45% by mass with respect to the total mass of the thermoplastic resin
  • the foamed thermoplastic resin particles have a phosphorus content of 0.15 to 1.00% by mass based on the total mass of the thermoplastic resin.
  • thermoplastic resin includes a polyester resin, a polyimide resin, and a phosphorus flame retardant, The content of the polyimide resin is 5 to 45% by mass with respect to the total mass of the thermoplastic resin, A thermoplastic resin expanded particle molded article having a phosphorus content of 0.15 to 1.00% by mass based on the total mass of the thermoplastic resin.
  • thermoplastic resin foam according to ⁇ 4> which has a flame retardancy of V-0, V-1 or V-2 as measured in accordance with the UL-94 vertical method (11 mm vertical combustion test) of the UL standard. Particle molded body.
  • thermoplastic resin expanded particle molded article according to ⁇ 4> wherein the content of the polyimide resin is 25 to 45% by mass based on the total mass of the thermoplastic resin.
  • thermoplastic resin expanded particle molded article according to ⁇ 6> which has a flame retardancy of V-0 or V-1 as measured according to the UL standard UL-94 vertical method (11 mm vertical combustion test).
  • the polyester resin is polyethylene terephthalate resin (PET), polybutylene terephthalate resin (PBT), polyethylene naphthalate resin (PEN), polyethylene furanoate resin (PEF), polybutylene naphthalate resin (PBN), polytrimethylene terephthalate.
  • the thermoplastic resin foam according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, which is at least one member selected from the group consisting of a resin (PTT), a copolymer of terephthalic acid, ethylene glycol, and cyclohexanedimethanol, and a mixture thereof. Particles or thermoplastic resin foam particle moldings.
  • C-PET crystalline polyethylene terephthalate resin
  • the polyester resin is from the group consisting of petrochemical-derived polyester resins and plant-derived polyester resins (for example, polyethylene terephthalate resins, plant-derived polyethylene furanoate resins, and plant-derived polytrimethylene terephthalate resins).
  • thermoplastic resin foamed particles or thermoplastic resin foamed particle molded article according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8> which is at least one selected type.
  • ⁇ 8-4> The thermoplastic resin foam particles or thermoplastic resin foam particle molded article according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8-3>, wherein the polyimide resin is a compound represented by the following formula (3).
  • R is an aromatic group having a carbon number of 6 to 42 carbon atoms
  • R' is a divalent aromatic group having 6 to 30 carbon atoms, an aliphatic group having 2 to 30 carbon atoms, At least one divalent organic group selected from the group consisting of group groups and alicyclic groups having 4 to 30 carbon atoms.
  • p is a number representing a repeating unit.
  • thermoplastic resin expanded particles or thermoplastic according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8-4>, wherein the content of the polyimide resin is 25 to 40% by mass with respect to the total mass of the thermoplastic resin.
  • the phosphorus-based flame retardant comprises a phosphate compound, a polyphosphoric acid compound, red phosphorus, an organic phosphate ester compound, a phosphazene compound, a phosphonic acid compound, a phosphinic acid compound, a phosphine oxide compound, a phosphorane compound, and a phosphoramide compound.
  • thermoplastic resin foam particles or thermoplastic resin foam particle molded article according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8-5>, which is at least one selected from the group.
  • the phosphate compound is at least one selected from the group consisting of melamine phosphate, guanidine phosphate, ammonium phosphate, ammonium phosphate amide, and carbamate phosphate, and the polyphosphate compound is melamine polyphosphate. , guanidine polyphosphate, ammonium polyphosphate, ammonium polyphosphate amide, and polyphosphate carbamate, the thermoplastic resin expanded particles or thermoplastic resin expanded particle molded article according to ⁇ 8-6> .
  • thermoplastic resin expanded particles or thermoplastic resin particles according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8-7>, wherein the phosphorus content is 0.25 to 0.80% by mass based on the total mass of the thermoplastic resin.
  • Plastic resin foam particle molding
  • the content of the polyimide resin is 30 to 40% by mass based on the total mass of the thermoplastic resin, The content of phosphorus is 0.30 to 0.66% by mass with respect to the total mass of the thermoplastic resin, The crystallinity of the expanded thermoplastic resin particles is 3.3 to 6.3%,
  • Tg glass transition temperature
  • ⁇ 8-10> The expanded thermoplastic resin particles or the expanded thermoplastic resin particle molded article according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8-9>, wherein the expanded thermoplastic resin particles have an open cell ratio of 3.4 to 16%.
  • thermoplastic resin expanded particle molded article according to any one of ⁇ 4> to ⁇ 8-10>, and a fiber-reinforced resin layer provided on at least a portion of the surface of the thermoplastic resin expanded particle molded article, Foamed resin composite.
  • thermoplastic resin composition containing a thermoplastic resin and a foaming agent to obtain expanded thermoplastic resin particles
  • the thermoplastic resin includes a polyester resin, a polyimide resin, and a phosphorus flame retardant,
  • the content of the polyimide resin is 5 to 45% by mass with respect to the total mass of the thermoplastic resin
  • a method for producing expanded thermoplastic resin particles wherein the phosphorus content is 0.15 to 1.00% by mass based on the total mass of the thermoplastic resin.
  • the foamed thermoplastic resin particles are obtained by the method for producing foamed thermoplastic resin particles described in ⁇ 10> or ⁇ 11>, the obtained foamed thermoplastic resin particles are filled into a cavity of a mold, and the foamed thermoplastic resin particles are filled into a mold cavity.
  • a method for producing a molded thermoplastic resin expanded particle comprising heating the expanded thermoplastic resin particle to form a secondary expanded particle, and heat-sealing the secondary expanded particles to each other to obtain a molded thermoplastic resin expanded particle.
  • a battery case or a battery case comprising the thermoplastic resin expanded particle molded article according to any one of ⁇ 4> to ⁇ 8-10>.
  • the flame retardance and heat resistance of the expanded particle molded product can be improved, and the moldability can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic front view showing an example of an apparatus for manufacturing expanded thermoplastic resin particles of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic front view showing an example of an apparatus for manufacturing expanded thermoplastic resin particles of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic front view showing an example of an apparatus for manufacturing expanded thermoplastic resin particles of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a foamed resin composite according to an embodiment of the present invention.
  • represents a range that includes the values at both ends as the lower and upper limits.
  • the expanded thermoplastic resin particles (expanded particles) of the present invention contain a thermoplastic resin.
  • Expanded particles are particles formed by granulating and foaming a thermoplastic resin composition (hereinafter sometimes simply referred to as "resin composition") containing a thermoplastic resin and a blowing agent. Expanded particles are particulate foams.
  • the expanded particles are used as a raw material for a thermoplastic resin expanded particle molded article (expanded particle molded article) molded by so-called in-mold foam molding.
  • the thermoplastic resin of the expanded particles includes a polyester resin, a polyimide resin, and a phosphorus flame retardant.
  • the foamed particles of the present invention contain both a polyester resin and a polyimide resin, thereby increasing the heat resistance strength of the foamed particle molded product.
  • the expanded particles of the present invention include a phosphorus-based flame retardant, thereby imparting flame retardance to the expanded particle molded product.
  • polyester resins include polyethylene terephthalate resin (PET), polybutylene terephthalate resin (PBT), polyethylene naphthalate resin (PEN), polyethylene furanoate resin (PEF), polybutylene naphthalate resin (PBN), and polytrimethylene terephthalate.
  • PET polyethylene terephthalate resin
  • PBT polybutylene terephthalate resin
  • PEN polyethylene naphthalate resin
  • PET polyethylene furanoate resin
  • PBN polybutylene naphthalate resin
  • polytrimethylene terephthalate examples include resin (PTT), a copolymer of terephthalic acid, ethylene glycol, and cyclohexanedimethanol, and mixtures thereof.
  • PTT polyethylene terephthalate resin
  • C-PET crystalline polyethylene terephthalate resin
  • C-PET is a polyester resin whose acid component is terephthalic acid and whose glycol component is ethylene glycol.
  • the polyester resin may be a petrochemical-derived polyester resin, a plant-derived polyester resin such as so-called bio-PET, or a mixture thereof.
  • the plant-derived polyester resin include polyethylene terephthalate resin, plant-derived polyethylene furanoate resin, and plant-derived polytrimethylene terephthalate resin.
  • the polyester resin may be a recycled raw material. These polyester resins may be used alone or in combination of two or more.
  • Plant-derived polyester resins are polymers derived from plant materials such as sugar cane and corn. "Derived from plant materials” includes polymers synthesized or extracted from plant materials. Further, for example, “derived from a plant material” includes a polymer obtained by polymerizing a monomer synthesized or extracted from a plant material. "Monomers synthesized or extracted from plant materials” include monomers synthesized using compounds synthesized or extracted from plant materials as raw materials. Plant-derived polyester resins include those in which some of the monomers are "derived from plant materials.”
  • Plant-derived polyester resins will be explained using PET and PEF as examples.
  • PET is synthesized by a dehydration reaction between n moles of ethylene glycol and n moles of terephthalic acid (Benzen-1,4-dicarboxylic acid).
  • terephthalic acid Benzen-1,4-dicarboxylic acid
  • n is a stoichiometric coefficient (degree of polymerization), and is a number from 250 to 1100. ]
  • Ethylene glycol is produced industrially by oxidizing and hydrating ethylene.
  • Terephthalic acid is also produced industrially by oxidizing paraxylene.
  • ethylene is obtained through the dehydration reaction of plant-derived ethanol (bioethanol), and ethylene glycol synthesized from this ethylene (ethylene glycol derived from bioethanol) and terephthalate derived from petrochemicals are produced.
  • bioethanol plant-derived ethanol
  • PET glycol synthesized from this ethylene ethylene glycol derived from bioethanol
  • terephthalate derived from petrochemicals are produced.
  • PET is synthesized from acid
  • the PET produced is 30% by mass PET derived from plants.
  • paraxylene is obtained by dehydration of plant-derived isobutanol (bioisobutanol), and PET is synthesized from terephthalic acid synthesized from this paraxylene and ethylene glycol derived from bioethanol.
  • the PET produced is 100% by mass PET derived from plants.
  • PEF The synthesis reaction of PEF is shown in equation (2).
  • PEF is synthesized by a dehydration reaction between n moles of ethylene glycol and n moles of 2,5-Furandicarboxylic acid.
  • n is the stoichiometric coefficient (degree of polymerization), and is a number from 250 to 1100. ]
  • Furandicarboxylic acid is obtained, for example, by dehydrating plant-derived fructose or glucose to obtain hydroxymethylfurfural (HMF), and then oxidizing HMF. As shown in FIG. 3, when both FDCA and ethylene glycol are derived from plants, the produced PEF is 100% by mass PEF derived from plants.
  • the content ratio of the polyester resin to the total mass of the thermoplastic resin contained in the expanded particles is preferably 55 to 95% by mass, more preferably 55 to 75% by mass, even more preferably 60 to 75% by mass, and 60 to 70% by mass. % is particularly preferred. If the content ratio of the polyester resin is equal to or higher than the above lower limit, moldability can be improved. If the content ratio of the polyester resin is below the above upper limit, the heat resistance strength can be further increased.
  • Polyimide resin a polymer containing a cyclic imide group as a repeating unit is preferable, and a polymer having a melt-molded body is more preferable.
  • a polymer having a melt-molded body is more preferable.
  • Japanese Patent No. 2598536, Japanese Patent No. 2599171, Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-48852, Japanese Patent No. 2565556, Japanese Patent No. 2564636, Japanese Patent No. 2564637, Japanese Patent No. 2563548, Japanese Patent No. Examples include polymers described in Japanese Patent No. 2563547, Japanese Patent No. 2558341, Japanese Patent No. 2558339, and Japanese Patent No. 2834580.
  • the main chain of the polyimide resin may contain structural units other than cyclic imide.
  • structural units other than cyclic imide include aromatic, aliphatic, alicyclic, alicyclic ester units, and oxycarbonyl units.
  • the polyimide resin may be a recycled raw material.
  • the polyimide resin may be a plant-derived resin such as biopolyimide. These polyimide resins may be used alone or in combination of two or more.
  • the polyimide resin is preferably a compound represented by the following formula (3), for example.
  • R is an aromatic group having a carbon number of 6 to 42 carbon atoms
  • R' is a divalent aromatic group having 6 to 30 carbon atoms, an aliphatic group having 2 to 30 carbon atoms, At least one divalent organic group selected from the group consisting of group groups and alicyclic groups having 4 to 30 carbon atoms.
  • p is a number representing a repeating unit.
  • polyimide resin from the viewpoint of increasing compatibility with the polyester resin, a polyetherimide resin having a structural unit having an ether bond is preferable.
  • Polyimide resins can be prepared by conventionally known manufacturing methods. For example, one or both of tetracarboxylic acid and its acid anhydride, which are raw materials capable of inducing R in formula (3), and raw materials capable of inducing R' in formula (3). It is obtained by dehydration condensation of one or more compounds selected from the group consisting of aliphatic primary diamines and aromatic primary diamines.
  • a specific example of a method for producing a polyimide resin is a method in which a polyamic acid is obtained and then ring-closed by heating.
  • a method of chemically ring-closing an acid anhydride and a chemical ring-closing agent such as pyridine or carbodiimide, or polymerization by heating the above-mentioned tetracarboxylic acid anhydride and a diisocyanate capable of inducing the above-mentioned R' to perform decarboxylation. Examples of methods for doing so can be given.
  • tetracarboxylic acid examples include pyromellitic acid, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic acid, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 2,2',3,3'- Biphenyltetracarboxylic acid, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, 2,2',3,3'-benzophenonetetracarboxylic acid, bis(2,3-dicarboxyphenyl)methane, bis(3 ,4-dicarboxyphenyl)methane, 1,1'-bis(2,3-dicarboxyphenyl)ethane, 2,2'-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane, 2,2'-bis( 2,3-dicarboxyphenyl)propane, bis(3,4-dicarboxyphenyl)ether, bis(2,3-dicarboxyphenyl)ether, bis(3,4-
  • diamines examples include benzidine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylethane, diaminodiphenylpropane, diaminodiphenylbutane, diaminodiphenyl ether, diaminodiphenyl sulfone, diaminodiphenylbenzophenone, o, m, p-phenylenediamine, tolylenediamine, xylenediamine, etc.
  • aromatic primary diamines having hydrocarbon groups of these aromatic primary diamines as structural units, ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,3-propanediamine, 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,8-octamethylenediamine, 1,9-nonamethylenediamine, 1,10-decamethylenediamine, 1,11-undecamethylenediamine, 1,12-dodecamethylenediamine, 2 , 2,4-trimethylhexamethylenediamine, 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, 1,3-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanedimethylamine, 2-methyl-1,3 Examples include cyclohexane diamine, isophorone diamine, aliphatic thereof, and aliphatic and alicyclic primary diamine having a hydrocarbon group as a structural unit of alicyclic primary diamine.
  • the content ratio of the polyimide resin to the total mass of the thermoplastic resin contained in the expanded particles is 5 to 45% by mass, preferably 25 to 45% by mass, and more preferably 25 to 40% by mass. If the content ratio of the polyimide resin is at least the above lower limit, the heat resistance strength and flame retardance can be further improved. If the content ratio of the polyimide resin is below the above upper limit, moldability can be further improved.
  • the content ratio of polyimide resin can be measured by the following method.
  • a thin sample for example, a sample with a thickness of 0.2 mm
  • the content ratio of the polyimide resin may be measured for this sample.
  • a method for measuring the content ratio of polyimide resin with respect to the total mass of the mixed resin of polyester resin and polyimide resin will be exemplified.
  • a sample with a thickness of 0.2 mm is cut out from the foamed particles and the foamed particle molded body, and this is used as a measurement sample.
  • Infrared spectroscopic analysis of the surface of the measurement sample is performed under the following conditions to obtain an infrared absorption spectrum.
  • - Measuring device "Nicolet iS10" Fourier transform infrared spectrophotometer manufactured by Thermo SCIENTIFIC Co., Ltd. and single-reflection horizontal ATR Smart-iTR manufactured by Thermo SCIENTIFIC Co., Ltd.
  • ⁇ Measurement method Single reflection ATR method.
  • ⁇ Measurement wave number range 4000 cm -1 to 675 cm -1 .
  • ⁇ Wavenumber dependence of measurement depth Not corrected.
  • - Detector Deuterated triglycine sulfate (DTGS) detector and KBr beam splitter.
  • ⁇ Resolution 4cm -1 .
  • Number of integrations 16 times (same for background measurement).
  • D1410 means the maximum value of the absorbance difference from the baseline (measured absorbance - absorbance of the baseline) in the infrared absorption spectrum curve in the wave number 1410 cm ⁇ 1 ⁇ 5 cm ⁇ 1 region derived from the polyester resin.
  • the baseline is a straight line connecting the lowest absorption position at wave number 1400 cm -1 ⁇ 5 cm -1 in the infrared absorption spectrum curve and the lowest absorption position at wave number 1420 cm -1 ⁇ 5 cm -1 in the infrared absorption spectrum curve. .
  • D1778 means the maximum value of the absorbance difference from the baseline (measured absorbance - absorbance of the baseline) in the infrared absorption spectrum curve of the polyimide resin in the wave number 1778 cm -1 ⁇ 5 cm -1 region.
  • the baseline is a straight line connecting the lowest absorption position at wave number 1760 cm -1 ⁇ 5 cm -1 in the infrared absorption spectrum curve and the lowest absorption position at wave number 1800 cm -1 ⁇ 5 cm -1 in the infrared absorption spectrum curve. . Note that the above standard sample is prepared as follows.
  • polyester resin manufactured by Far East Shinseisha Co., Ltd., trade name "CH-653”
  • polyimide resin polyetherimide (PEI) resin: SABIC Innovative
  • This resin composition is extruded from a nozzle mold (diameter 3.0 mm) attached to the front end of a Laboplast Mill twin-screw extruder.
  • the extruded resin composition is immediately cooled in a cooling water bath.
  • standard samples (A to I) are prepared by cutting it into small particles with a length of about 2 mm and a diameter of about 3 mm using a pelletizer. .
  • the compositions of the standard samples (A to I) are shown in Table 1.
  • the mass ratio expressed by polyester resin: polyimide resin is preferably 55:45 to 95:5, more preferably 60:40 to 85:15, and even more preferably 60:40 to 75:25. .
  • the thermoplastic resin contained in the expanded particles may contain recycled raw materials.
  • Either the polyester resin or the polyimide resin may contain recycled raw materials, or both the polyester resin and the polyimide resin may contain recycled raw materials.
  • a part or all of the polyester resin may be a recycled raw material for a polyester resin
  • a part or all of the polyimide resin may be a recycled raw material for a polyimide resin.
  • recycled raw materials include the following raw materials. 1) Recovered pellets obtained by pulverizing a foam such as foamed particles or foamed particle moldings, remelting the flaky resin using an extruder, extruding it into a strand from a nozzle mold, cooling it, and pelletizing it. 2) Recycled PET obtained by remelting flaky resin obtained by crushing a PET bottle using an extruder, extruding it into a strand from a nozzle mold, cooling it, and pelletizing it.
  • phosphorus-based flame retardants include phosphate compounds, polyphosphoric acid compounds, red phosphorus, organic phosphate ester compounds, phosphazene compounds, phosphonic acid compounds, phosphinic acid compounds, phosphine oxide compounds, phosphorane compounds, and phosphoramide compounds. It will be done.
  • phosphate compounds include melamine phosphate, guanidine phosphate, ammonium phosphate, ammonium phosphate amide, and carbamate phosphate.
  • polyphosphoric acid compounds include melamine polyphosphate, guanidine polyphosphate, ammonium polyphosphate, ammonium polyphosphate amide, and carbamate polyphosphate.
  • the phosphorus-based flame retardant various phosphorus-containing compounds can be selected, such as low molecular weight compounds and polymer-type compounds having repeating units. These phosphorus-based flame retardants are included in the mass excluding the total amount of ash and foaming agent. Therefore, in the present invention, the phosphorus-based flame retardant is treated as a part of the thermoplastic resin.
  • the phosphorus-based flame retardant may be blended alone into the resin composition, or may be blended into the resin composition as a masterbatch (MB).
  • MB masterbatch
  • the above-mentioned phosphorus flame retardants may be used alone or in combination of two or more.
  • phosphorus-based flame retardants may be used in combination with other flame retardants other than phosphorus-based flame retardants, such as halogen-based flame retardants, nitrogen-based flame retardants, silicon-based flame retardants, and inorganic flame retardants, to the extent that the effects of the present invention are not impaired. You may.
  • the content of the phosphorus-based flame retardant is preferably 0.15 to 1.00% by mass, and 0.25 to 0.90% by mass as the phosphorus content (phosphorus element content) based on the total mass of the thermoplastic resin. is more preferable, and even more preferably 0.25 to 0.80% by mass. If the phosphorus content is at least the above lower limit, flame retardancy can be improved. If the phosphorus content is below the above upper limit, moldability can be improved.
  • the expanded particles are substantially free of thermosetting resin. "Substantially not containing” means not containing it at all or containing it to an extent that does not affect the quality of the expanded particles.
  • the content of the thermosetting resin contained in the expanded particles is preferably 5.0% by mass or less, more preferably 2.0% by mass or less, and 1.0% by mass or less based on 100 parts by mass of the thermoplastic resin. More preferably, 0% by mass is most preferred.
  • the thermoplastic resin may include thermoplastic resins (other thermoplastic resins) other than polyester resins and polyimide resins.
  • thermoplastic resins include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polystyrene resins, polyphenylene ether resins, polyamide resins, polycarbonate resins, polyarylate resins, polyphenylsulfone resins, and polysulfone resins. , polyether sulfone resins, and the like.
  • the total proportion of the polyester resin and the polyimide resin is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and 99% by mass or more. Particularly preferred.
  • the total proportion of the polyester resin and the polyimide resin is at least the above lower limit, the heat resistance strength of the expanded particles can be further increased.
  • Foaming agent As the foaming agent, known foaming agents can be used. Foaming agents can be broadly divided into physical foaming agents and chemical foaming agents. Among them, it is preferable to use a physical foaming agent.
  • physical blowing agents include saturated aliphatic hydrocarbons such as propane, normal butane, isobutane, normal pentane, isopentane, and hexane, ethers such as dimethyl ether, methyl chloride, 1,1,1,2-tetrafluoroethane, Examples include fluorocarbons such as 1,1-difluoroethane and monochlorodifluoromethane, carbon dioxide, and nitrogen, with dimethyl ether, propane, n-butane, isobutane, carbon dioxide, and nitrogen being preferred. These blowing agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the blowing agent is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.10 to 12 parts by mass based on 100 parts by mass of the thermoplastic resin.
  • the expanded particles of this embodiment may contain other components (optional components) other than the thermoplastic resin and the blowing agent.
  • Optional ingredients include bubble regulators, stabilizers, ultraviolet absorbers, colorants, antioxidants, crystallization promoters, lubricants, crosslinking agents, surfactants, anti-shrinkage agents, flame retardants, anti-deterioration agents, etc. It will be done.
  • crosslinking agent examples include acid dianhydrides such as pyromellitic anhydride, polyfunctional epoxy compounds, oxazoline compounds, and oxazine compounds.
  • acid dianhydrides such as pyromellitic anhydride
  • polyfunctional epoxy compounds such as pyromellitic anhydride
  • oxazoline compounds such as oxazoline compounds
  • oxazine compounds such as pyromellitic anhydride
  • the content of the crosslinking agent is, for example, preferably 0.080 to 0.80 parts by mass, more preferably 0.15 to 0.50 parts by mass, and 0.20 to 0.45 parts by mass, based on 100 parts by mass of the resin. parts by weight is more preferable, and 0.25 to 0.40 parts by weight is particularly preferable.
  • the content of the crosslinking agent is at least the above lower limit, the Z-average molecular weight Mz of the expanded particles can be further increased, and the moldability can be further improved. If the content of the crosslinking agent is below the above upper limit, the foamed particles will be well foamed and the foamed particles will be well heat-fused to each other during in-mold foaming, thereby further improving moldability.
  • the bubble control agent is, for example, a mixture of inorganic powders such as talc and silica. These cell regulators increase the closed cell ratio of foamed particles and facilitate the formation of foamed particles.
  • the content of the cell regulator is preferably, for example, 0.20 to 5.0 parts by mass based on 100 parts by mass of the thermoplastic resin.
  • the stabilizer examples include a calcium-zinc heat stabilizer, a tin-based heat stabilizer, and a lead-based heat stabilizer.
  • the content of the stabilizer is preferably 1.0 parts by mass or less, for example, based on 100 parts by mass of the thermoplastic resin.
  • the ultraviolet absorber examples include a cesium oxide-based ultraviolet absorber and a titanium oxide-based ultraviolet absorber.
  • the content of the ultraviolet absorber is preferably 1.0 parts by mass or less, for example, based on 100 parts by mass of the thermoplastic resin.
  • the antioxidant examples include cerium oxide, cerium oxide/zirconia solid solution, cerium hydroxide, carbon, carbon nanotubes, titanium oxide, and fullerene.
  • the content of the antioxidant is preferably 1.0 parts by mass or less, for example, based on 100 parts by mass of the thermoplastic resin.
  • Colorants include, for example, titanium oxide, carbon black, titanium yellow, iron oxide, ultramarine blue, cobalt blue, calcined pigments, metallic pigments, mica, pearl pigments, zinc oxide, precipitated silica, cadmium red, and the like.
  • a Sanitary Council-registered coloring agent is preferable to select from among the above-mentioned colorants.
  • the content of the colorant is preferably 2.0 parts by mass or less, for example, based on 100 parts by mass of the thermoplastic resin.
  • crystallization promoters examples include silicates, carbon, and metal oxides.
  • silicates include talc, which is hydrous magnesium silicate.
  • carbon examples include carbon black, carbon nanofibers, carbon nanotubes, carbon nanohorns, activated carbon, graphite, graphene, coke, mesoporous carbon, glassy carbon, hard carbon, and soft carbon.
  • Examples include black, acetylene black, Ketjen black, and thermal black.
  • metal oxides include zinc oxide and titanium oxide.
  • the content of the crystallization promoter is preferably 3.0 parts by mass or less, for example, based on 100 parts by mass of the thermoplastic resin.
  • the above-mentioned optional components may be used alone or in combination of two or more.
  • the total amount of optional components contained in the expanded particles is preferably 0.10 to 5.0 parts by weight, more preferably 0.50 to 3.0 parts by weight, based on the total weight of the expanded particles.
  • Expanded particles exhibit a single glass transition temperature Tg.
  • the polyester resin and the polyimide resin are compatible with each other, resulting in a single glass transition temperature Tg. Since the expanded particles have a single glass transition temperature Tg, the glass transition temperature Tg is higher than that of the polyester resin, and the heat resistant strength of the expanded particle molded product increases.
  • the glass transition temperature is single means that it is on the lower temperature side than the crystallization peak observed in the second heating process in the heat flux differential scanning calorimetry chart (DSC curve) at a heating rate of 10°C/min. This means that it can be recognized that the glass transition temperature Tg at .
  • the glass transition temperature Tg in the temperature range (30 to 300°C) during the second heating process is single.
  • the glass transition temperature Tg of the expanded particles is, for example, preferably 80 to 130°C, more preferably 80 to 125°C, even more preferably 80 to 120°C, and particularly preferably 80 to 100°C. If Tg is at least the above lower limit, the heat resistant strength and heating dimensional stability of the expanded particle molded product can be further improved. If Tg is below the above upper limit, the molding cycle can be shortened, productivity can be increased, and moldability can be improved.
  • the glass transition temperature Tg of the expanded particles is determined by heat flux differential scanning calorimetry at a heating rate of 10° C./min. Note that the glass transition temperature Tg of the foamed particles can be equated with the glass transition temperature Tg of the thermoplastic resin constituting the foamed particles.
  • the absolute value of the difference between the endothermic amount and the calorific value in the expanded particles is preferably 3 to 35 J/g, more preferably 5 to 25 J/g, and even more preferably 7 to 15 J/g. If the endothermic exothermic difference is equal to or greater than the above lower limit, the degree of crystallinity will increase, and the heat resistant strength and heating dimensional stability of the expanded particle molded product will be further improved. If the endothermic exothermic difference is below the above upper limit, the degree of crystallinity will not increase too much, excellent secondary foaming properties and thermal fusion properties will be exhibited, and moldability and mechanical strength will be improved.
  • the endothermic/exothermic difference is the difference between the endothermic amount and the exothermic amount determined by heat flux differential scanning calorimetry at a heating rate of 10° C./min. Note that the difference in heat absorption and heat generation in the foamed particles can be equated with the difference in heat absorption and heat generation in the thermoplastic resin that constitutes the foamed particles.
  • the size of the expanded particles is appropriately selected depending on the application, and the average particle diameter of the group of expanded particles is, for example, 0.50 to 5.0 mm.
  • the average particle diameter of a group of expanded particles is a value expressed by D50. Specifically, using a low-tap type sieve shaker (manufactured by Iida Seisakusho Co., Ltd.), sieve openings of 26.5 mm, 22.4 mm, 19.0 mm, 16.0 mm, 13.2 mm, 11.20 mm, 9.
  • the open cell ratio of the expanded particles is preferably 20% or less, more preferably 18% or less, and even more preferably 16% or less.
  • the open cell ratio of the expanded particles is determined by the method described in JIS K7138:2006 "Rigid foamed plastics - How to determine open cell ratio and closed cell ratio.”
  • the bulk density of the expanded particles is, for example, preferably 0.027 to 0.675 g/cm 3 , more preferably 0.045 to 0.45 g/cm 3 , and even more preferably 0.0675 to 0.27 g/cm 3 . If the bulk density is at least the above lower limit, the buffering force of the foamed particle molded product can be increased. When the bulk density is below the above upper limit, the mechanical strength of the expanded particle molded product can be increased.
  • the bulk expansion ratio of the expanded particles is, for example, preferably 2 to 50 times, more preferably 3 to 30 times, even more preferably 5 to 20 times. If the bulk foaming ratio is equal to or higher than the above lower limit, the amount of resin per volume can be further reduced and the buffering force can be increased. When the bulk expansion ratio is below the above upper limit, mechanical strength can be increased.
  • the average cell diameter of the expanded particles is, for example, preferably 5 to 500 ⁇ m, more preferably 10 to 400 ⁇ m, even more preferably 20 to 300 ⁇ m. If the average bubble diameter is greater than or equal to the above lower limit, the buffering force can be increased. When the average cell diameter is less than or equal to the above upper limit, mechanical strength can be increased.
  • the average cell diameter can be measured according to the ASTM D3576-77 test method.
  • the temperature at which the loss tangent tan ⁇ is maximum in solid viscoelasticity measurement at a heating rate of 5°C/min and a frequency of 1Hz is preferably 120 to 230°C, more preferably 130 to 225°C, and 150 to 220°C. More preferred. If the temperature at which the loss tangent tan ⁇ is maximum is equal to or higher than the above lower limit, the temperature at which the foamed particle molded product softens becomes high, and the heat resistance strength of the foamed particle molded product can be further increased.
  • the temperature at which the loss tangent tan ⁇ is maximum is below the above upper limit value, the temperature at which the foamed particle molded product softens will not become too high, and moldability can be further improved.
  • the temperature at which the loss tangent tan ⁇ of the expanded beads is maximum can be determined by molding a foamed bead molded product and measuring the solid viscoelasticity of the expanded bead molded product.
  • the Z average molecular weight Mz of the expanded particles is 2.5 ⁇ 10 5 to 5.0 ⁇ 10 5 , preferably 2.9 ⁇ 10 5 to 5.0 ⁇ 10 5 , and 3.2 ⁇ 10 5 to 5. 0x105 is more preferred. If the Z-average molecular weight Mz of the expanded particles is equal to or greater than the above lower limit, the open cell ratio of the expanded particles can be suppressed and moldability can be improved. When the Z-average molecular weight Mz of the expanded particles is equal to or less than the above upper limit, the expanded particles can be foamed well in in-mold foam molding, and the expanded particles can be thermally fused well to each other, thereby improving moldability.
  • the number average molecular weight Mn of the expanded particles is preferably 0.10 ⁇ 10 5 to 0.30 ⁇ 10 5 , more preferably 0.15 ⁇ 10 5 to 0.25 ⁇ 10 5 , and 0.18 ⁇ 10 5 to 0 .23 ⁇ 10 5 is more preferred.
  • the number average molecular weight Mn of the expanded particles is at least the above lower limit, impact resistance can be improved.
  • the number average molecular weight Mn of the expanded particles is less than or equal to the above upper limit, moldability can be further improved.
  • the mass average molecular weight Mw of the expanded particles is preferably 0.50 ⁇ 10 5 to 2.0 ⁇ 10 5 , more preferably 0.70 ⁇ 10 5 to 1.5 ⁇ 10 5 , and 0.80 ⁇ 10 5 to 1 .2 ⁇ 10 5 is more preferred.
  • mass average molecular weight Mw of the expanded particles is at least the above lower limit, impact resistance can be improved.
  • mass average molecular weight Mw of the expanded particles is less than or equal to the above upper limit, moldability can be further improved.
  • the molecular weight distribution of the expanded particles expressed by Mw/Mn is, for example, preferably 3.0 to 7.0, more preferably 3.5 to 6.5, and even more preferably 4.0 to 6.0.
  • the molecular weight distribution of the expanded particles is equal to or higher than the above lower limit, impact resistance can be further improved. If the molecular weight distribution of the expanded particles is below the above upper limit, moldability can be further improved.
  • the number average molecular weight Mn, the mass average molecular weight Mw, and the Z average molecular weight Mz of the expanded particles are adjusted by a combination of the types and amounts of the raw material polyester resin and raw material polyimide resin, and the type and amount of the crosslinking agent, etc., which will be described later. Note that the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the expanded particles can be equated with the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the thermoplastic resin constituting the expanded particles.
  • the number average molecular weight Mn, the mass average molecular weight Mw and the Z average molecular weight Mz can be measured by the following methods. Take 5 mg of a sample from the measurement target, add 0.5 mL of hexafluoroisopropanol (HFIP) and 0.5 mL of chloroform in this order, and shake gently manually. This was left for a soaking time of 6 ⁇ 1.0 hr. After confirming that the sample is completely dissolved, dilute with chloroform to make 10 mL, and mix by gently shaking manually.
  • HFIP hexafluoroisopropanol
  • the sample is filtered using a non-aqueous 0.45 ⁇ m chromatographic disk manufactured by GL Sciences, Inc. or a non-aqueous 0.45 ⁇ m syringe filter manufactured by Shimadzu GLC, Inc. to obtain a measurement sample.
  • the measurement sample is measured with a chromatograph under the following measurement conditions, and the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the sample are determined from a standard polystyrene calibration curve prepared in advance.
  • ⁇ measuring device ⁇ - Measuring device manufactured by Tosoh Corporation, "HLC-8320GPC EcoSEC", gel permeation chromatograph (with built-in RI detector and UV detector).
  • [GPC measurement conditions] ⁇ Column (sample side) Guard column TSK guardcolumn HXL-H (6.0 mm x 4.0 cm) manufactured by Tosoh Corporation x 1.
  • Measurement column 2 TSKgel GMHXL (7.8 mm I.D. x 30 cm) manufactured by Tosoh Corporation in series.
  • ⁇ Reference side> 2 resistance tubes (inner diameter 0.1mm x 2m) in series. Column temperature 40°C.
  • Mobile phase chloroform.
  • Sample side pump 1.0 mL/min.
  • Reference side pump 0.5 mL/min.
  • Detector UV detector (254 nm).
  • Injection volume 15 ⁇ L.
  • Measurement time 25 minutes.
  • Sampling pitch 500ms.
  • Standard polystyrene sample for calibration curve The standard polystyrene samples for the calibration curve have mass average molecular weights Mw of 5,620,000, 3,120,000, and 1 from the product names "STANDARD SM-105" and "STANDARD SH-75" manufactured by Showa Denko K.K. , 250,000, 442,000, 151,000, 53,500, 17,000, 7,660, 2,900, and 1,320 were used.
  • the standard polystyrene for the above calibration curve is A (5,620,000, 1,250,000, 151,000, 17,000, 2,900) and B (3,120,000, 442,000, 53,500, 7,660, 1,320).
  • the standard polystyrene calibration curve is obtained by injecting 50 ⁇ L of each of the prepared A and B solutions and creating a calibration curve (cubic equation) from the retention times obtained after measurement. Using the calibration curve, the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz are calculated.
  • the degree of crystallinity of the expanded particles is preferably 3.0 to 10%, more preferably 3.0 to 9.0%, even more preferably 3.0 to 7.0%.
  • the degree of crystallinity of the expanded particles is equal to or higher than the above lower limit, the heat resistance is further improved.
  • the degree of crystallinity of the expanded particles is below the above upper limit value, secondary foaming occurs well during in-mold foam molding, and the expanded particles are more firmly heat-fused to each other, increasing the mechanical strength of the expanded particle molded product. It can be further enhanced.
  • the degree of crystallinity can be controlled by a combination of the type of crosslinking agent, the amount added, the temperature during production of expanded particles, and the like.
  • the method for producing expanded particles of the present invention includes a method in which a resin composition containing a thermoplastic resin and a blowing agent is extruded and foamed to obtain expanded particles, and a method in which a thermoplastic resin is extruded to obtain resin particles.
  • More specific methods for producing expanded particles include, for example, the following method. 1) A thermoplastic resin and a foaming agent are supplied to an extruder and melted and kneaded, and the molten resin composition is extruded into the air through a die hole provided at the tip of the extruder to foam it.
  • a method of obtaining foamed particles by cutting the foamed spherical particles at the same time and throwing the cut foamed spherical particles into water to cool them. 2) A thermoplastic resin and a foaming agent are supplied to an extruder and melted and kneaded, and the molten resin composition is extruded into water through a die hole provided at the tip of the extruder, foamed, cooled, and extruded. A method of foaming, cooling and cutting at the same time to obtain cut foamed spherical foam particles.
  • thermoplastic resin and a foaming agent are supplied to an extruder and melted and kneaded, the molten resin composition is extruded into water through a die hole provided at the tip of the extruder, cooled, and extruded and cooled at the same time.
  • Thermoplastic resin is supplied to an extruder, melted and kneaded, the molten thermoplastic resin is extruded into the air through a die hole provided at the tip of the extruder, and cut at the same time as extrusion, resulting in cut spherical pieces.
  • Thermoplastic resin was supplied to an extruder and melted and kneaded, and the molten thermoplastic resin was extruded in the form of a strand through a hole in a die provided at the tip of the extruder, and after being extruded, the resin was introduced into water and cooled.
  • a method of obtaining columnar resin particles by later cutting into predetermined lengths, impregnating the resin particles with a foaming agent to obtain expandable particles, and heating the expandable particles to obtain expanded particles.
  • the expanded particle manufacturing apparatus 10 in FIG. 4 includes an extruder (not shown) and a nozzle mold 1 provided at the tip of the extruder.
  • a rotating shaft 2 is connected to the tip of the nozzle mold 1.
  • the rotating shaft 2 passes through a front portion 41a of a cooling drum 41 that constitutes a cooling member 4, which will be described later, and is connected to a driving member 3 such as a motor.
  • a driving member 3 such as a motor.
  • On the front end surface 1a of the nozzle mold 1 a plurality of nozzle outlet portions 11 are formed at equal intervals on the same virtual circle A centered on the rotation axis 2 (see FIG. 5).
  • the number of nozzles in the nozzle mold 1 is preferably 2 to 80. When the number of nozzles is one, the production efficiency of foamed particles may decrease. If the number is more than 80, extruded foams extruded from adjacent nozzles may come into contact with each other and coalesce. Further, foamed particles obtained by cutting the extruded foam may coalesce together.
  • the number of nozzles is more preferably 5 to 60, particularly preferably 8 to 50.
  • the diameter (opening diameter) of the nozzle outlet 11 in the nozzle mold 1 is preferably 0.20 to 2.0 mm.
  • the extrusion pressure may become too high and extrusion foaming may become difficult.
  • the opening diameter of the outlet portion 11 is more preferably 0.30 to 1.6 mm, particularly preferably 0.40 to 1.2 mm.
  • the length of the land portion of the nozzle mold 1 is preferably 4 to 30 times the opening diameter of the outlet portion 11 of the nozzle of the nozzle mold 1. If the length is less than 4 times, fractures may occur and stable extrusion foaming may not be possible. When it is larger than 30 times, too much pressure is applied to the nozzle mold 1, and extrusion foaming may not be possible.
  • the length of the land portion is more preferably 5 to 20 times.
  • a rotary shaft 2 is disposed in a portion of the front end surface 1a of the nozzle mold 1 surrounded by the nozzle outlet 11 so as to protrude forward.
  • One or more rotary blades 5 are integrally provided on the outer peripheral surface of the rear end of the rotary shaft 2, and all the rotary blades 5 are always in contact with the front end surface 1a when rotating. becomes.
  • the rotary shaft 2 is provided with a plurality of rotary blades 5 integrally, the plurality of rotary blades 5 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotary shaft 2.
  • FIG. 5 shows, as an example, a case where four rotary blades 5 are integrally provided on the outer peripheral surface of the rotary shaft 2.
  • the foamed particle manufacturing apparatus 10 is provided with a cooling member 4 that surrounds at least the front end surface 1a of the nozzle mold 1 and the rotating shaft 2.
  • the cooling member 4 has a bottomed front part 41a having a circular front part 41a having a larger diameter than the nozzle mold 1, and a cylindrical peripheral wall part 41b extending rearward from the outer peripheral edge of the front part 41a.
  • a cylindrical cooling drum 41 is provided.
  • a supply port 41c for supplying the cooling liquid 42 is formed in a region of the peripheral wall portion 41b facing the outer surface of the nozzle mold 1.
  • the supply port 41c penetrates the peripheral wall portion 41b.
  • a supply pipe 41d for supplying the cooling liquid 42 into the cooling drum 41 is connected to the supply port 41c on the outer surface of the peripheral wall portion 41b.
  • the cooling liquid 42 is configured to be supplied diagonally forward along the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 41b of the cooling drum 41 through the supply pipe 41d.
  • a discharge port 41e is formed on the lower surface of the front end of the peripheral wall portion 41b.
  • the discharge port 41e penetrates the peripheral wall portion 41b.
  • a discharge pipe 41f is connected to the discharge port 41e on the outer surface of the peripheral wall portion 41b.
  • the extruder is not particularly limited as long as it is a commonly used extruder, and examples thereof include a single screw extruder, a twin screw extruder, and a tandem extruder in which multiple extruders are connected. .
  • the cooling liquid 42 is supplied into the cooling drum 41 from the supply pipe 41d through the supply port 41c.
  • the supplied cooling liquid 42 moves forward (toward the front portion 41a) in a spiral manner along the inner circumferential surface of the peripheral wall portion 41b due to the centrifugal force accompanying the flow rate at the time of supply.
  • the cooling liquid 42 gradually spreads in a direction perpendicular to the traveling direction (that is, in the circumferential direction of the peripheral wall 41b) while traveling along the inner peripheral surface of the peripheral wall 41b.
  • the cooling liquid 42 that has spread in the circumferential direction of the peripheral wall portion 41b completely covers the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 41b in front of the supply port 41c.
  • the cooling liquid 42 is not particularly limited as long as it can cool the expanded particles, and examples thereof include water, alcohol, etc., but water is preferable in consideration of post-use treatment.
  • the temperature of the cooling liquid 42 is preferably 10 to 40°C. If the temperature of the cooling liquid is 10° C. or higher, the resin composition can be extruded more smoothly from the outlet portion 11 without excessively cooling the nozzle mold 1 located near the cooling drum 41. If the temperature of the cooling liquid is 40° C. or lower, the particulate cut material can be cooled more quickly.
  • the glass transition temperature Tg of the polyester resin (raw material polyester resin) blended into the resin composition is preferably 50 to 100°C, more preferably 60 to 90°C, and even more preferably 70 to 85°C.
  • Tg is equal to or higher than the above lower limit, heat-resistant strength and heating dimensional stability can be further improved. If Tg is below the above upper limit, the molding cycle can be shortened, productivity can be increased, and moldability can be improved.
  • Moldability means, for example, that when foamed particles are filled into the cavity of a mold and heated to cause secondary foaming, the shape can be approximated to a desired shape, and the closer the shape is to the desired shape, the more , moldability is "good".
  • the melting point of the raw material polyester resin is preferably 230 to 270°C, more preferably 240 to 260°C, even more preferably 245 to 255°C.
  • the melting point is equal to or higher than the above lower limit, heat-resistant strength and heating dimensional stability can be further improved. If the melting point is below the above upper limit, the molding cycle can be shortened to increase productivity and moldability.
  • the intrinsic viscosity (IV value) of the raw material polyester resin is preferably 0.50 to 1.5, more preferably 0.60 to 1.3, and even more preferably 0.70 to 1.2. If the IV value is greater than or equal to the above lower limit value, foam breakage during foaming is suppressed and the open cell ratio can be further reduced. If the IV value is below the above upper limit, the density can be lowered, the surface of the expanded particle molded product can be made smoother, and the beauty of the appearance can be improved.
  • the IV value can be measured by the method of JIS K7367-5 (2000).
  • the number average molecular weight Mn of the raw material polyester resin is preferably 0.050 ⁇ 10 5 to 0.40 ⁇ 10 5 , more preferably 0.10 ⁇ 10 5 to 0.35 ⁇ 10 5 , and 0.15 ⁇ 10 5 ⁇ 0.30 ⁇ 10 5 is more preferable.
  • the number average molecular weight Mn of the raw material polyester resin is at least the above lower limit, impact resistance can be improved.
  • the number average molecular weight Mn of the raw material polyester resin is below the above upper limit, heat resistance can be further improved.
  • the mass average molecular weight Mw of the raw material polyester resin is preferably 0.30 ⁇ 10 5 to 1.3 ⁇ 10 5 , more preferably 0.40 ⁇ 10 5 to 1.2 ⁇ 10 5 , and 0.50 ⁇ 10 5 ⁇ 1.2 ⁇ 10 5 is more preferable.
  • impact resistance can be further improved.
  • the Z average molecular weight Mz of the raw material polyester resin is preferably 0.20 ⁇ 10 5 to 2.5 ⁇ 10 5 , more preferably 0.30 ⁇ 10 5 to 2.0 ⁇ 10 5 , and 0.90 ⁇ 10 5 ⁇ 1.8 ⁇ 10 5 is more preferable. Heat resistance can be improved if the Z average molecular weight Mz of the raw material polyester resin is at least the above lower limit. When the Z average molecular weight Mz of the raw material polyester resin is less than or equal to the above upper limit, moldability can be improved.
  • the molecular weight distribution of the raw polyester resin represented by Mw/Mn is preferably 1.5 to 5.0, more preferably 2.0 to 4.0, and even more preferably 2.5 to 3.5.
  • Mw/Mn of the raw material polyester resin is within the above range, moldability can be further improved.
  • the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the raw material polyester resin can be measured in the same manner as the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the expanded particles.
  • the glass transition temperature Tg of the polyimide resin (raw material polyimide resin) blended into the resin composition is preferably 190 to 240°C, more preferably 200 to 230°C, and even more preferably 210 to 220°C.
  • the glass transition temperature Tg of the raw material polyimide resin is equal to or higher than the above lower limit, heat-resistant strength and heat resistance can be further improved.
  • the glass transition temperature Tg of the raw material polyimide resin is below the above upper limit, the molding cycle can be shortened, productivity can be increased, and moldability can be improved.
  • the melt flow rate (MFR) of the raw material polyimide resin is preferably 3.0 to 30 g/10 minutes, more preferably 5.0 to 25 g/10 minutes, and even more preferably 7.0 to 20 g/10 minutes.
  • MFR of the raw material polyimide resin is equal to or higher than the above lower limit, the molding cycle can be shortened, productivity can be increased, and moldability can be improved.
  • MFR is less than or equal to the above upper limit, heat-resistant strength and heat resistance can be further improved.
  • the number average molecular weight Mn of the raw material polyimide resin is preferably 0.10 ⁇ 10 5 to 0.50 ⁇ 10 5 , more preferably 0.15 ⁇ 10 5 to 0.30 ⁇ 10 5 , and 0.20 ⁇ 10 5 ⁇ 0.25 ⁇ 10 5 is more preferable.
  • Impact resistance can be further improved when the number average molecular weight Mn of the raw material polyimide resin is at least the above lower limit.
  • Moldability can be further improved when the average molecular weight Mn of the raw material polyimide resin is below the above upper limit.
  • the mass average molecular weight Mw of the raw material polyimide resin is preferably 0.20 ⁇ 10 5 to 0.80 ⁇ 10 5 , more preferably 0.30 ⁇ 10 5 to 0.70 ⁇ 10 5 , and 0.40 ⁇ 10 5 ⁇ 0.60 ⁇ 10 5 is more preferable. Impact resistance can be further improved when the mass average molecular weight Mw of the raw material polyimide resin is at least the above lower limit. When the mass average molecular weight Mw of the raw material polyimide resin is less than or equal to the above upper limit, moldability can be further improved.
  • the Z average molecular weight Mz of the raw material polyimide resin is preferably 0.40 ⁇ 10 5 to 1.2 ⁇ 10 5 , more preferably 0.50 ⁇ 10 5 to 1.0 ⁇ 10 5 , and 0.60 ⁇ 10 5 ⁇ 0.90 ⁇ 10 5 is more preferable. Heat resistance can be improved if the Z average molecular weight Mz of the raw material polyimide resin is at least the above lower limit. When the Z average molecular weight Mz of the raw material polyimide resin is less than or equal to the above upper limit, moldability can be improved.
  • the molecular weight distribution of the raw material polyimide resin expressed by Mw/Mn is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.5 to 2.5, and even more preferably 2.0 to 2.5.
  • Mw/Mn of the raw material polyimide resin is within the above range, moldability can be further improved.
  • the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the raw material polyimide resin can be measured in the same manner as the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the expanded particles.
  • These resin compositions are extruded from the outlet portion 11 of the nozzle while rotating the rotary blade 5.
  • the resin composition is extruded from the nozzle mold 1 to become an extruded foam, and is cut by the rotary blade 5 to become particulate cut products. All the rotary blades 5 rotate while constantly in contact with the front end surface 1a, and the extruded foam extruded from the nozzle mold 1 is between the rotary blades 5 and the edge of the outlet part 11 of the nozzle. Due to the resulting shear stress, the cut pieces are cut in the atmosphere at regular time intervals to become particulate cut pieces. At this time, water may be sprayed onto the extruded foam in the form of a mist as long as the cooling of the extruded foam is not excessive.
  • the resin composition is prevented from foaming.
  • the resin composition is not yet foamed, and starts foaming after a short period of time has passed after being discharged. Therefore, the extruded foam consists of an unfoamed portion immediately after being discharged from the outlet 11 of the nozzle, and a foamed portion that is in the middle of foaming and is continuous with the unfoamed portion and is extruded before the unfoamed portion.
  • the unfoamed portion maintains its state from the time the foam is discharged from the outlet 11 of the nozzle until the foaming starts.
  • the time period during which this unfoamed area is maintained can be adjusted by adjusting the resin pressure at the outlet 11 of the nozzle, the amount of foaming agent, and the like. If the resin pressure at the nozzle outlet 11 is high, the resin composition will not foam immediately after being extruded from the nozzle mold 1, but will maintain an unfoamed state.
  • the discharge pressure of the thermoplastic resin at the nozzle outlet 11 can be adjusted by adjusting the opening diameter of the nozzle outlet 11, the extrusion amount, and the melt viscosity and melt tension of the resin composition.
  • the amount of foaming agent to an appropriate amount, it is possible to prevent the thermoplastic resin composition from foaming inside the nozzle mold 1 and to form an unfoamed portion reliably.
  • the rotation speed of the rotary blade 5 is preferably 2000 to 10000 rpm, more preferably 2000 to 9000 rpm, and particularly preferably 2000 to 8000 rpm. If the rotational speed is equal to or higher than the above lower limit, the extruded foam can be cut more reliably by the rotary blade 5, coalescence can be prevented, and the expanded particles can be made into a more uniform shape. If the rotational speed is below the upper limit value, sufficient time is ensured for the cooling liquid to reach the cooling liquid 42, which will be described later, and the bulk expansion ratio can be further increased.
  • the particulate cut material P cut by the rotary blade 5 is scattered toward the inner wall of the cooling drum 41 at the same time as it is cut due to the cutting stress caused by the rotary blade 5, and the inner circumferential surface of the peripheral wall portion 41b is It impinges on the covering cooling liquid 42.
  • the particulate cut material continues to foam until it collides with the cooling liquid 42, and the particulate cut material grows into a substantially spherical shape due to the foaming. Therefore, the obtained expanded particles are approximately spherical.
  • the particulate cut material is immediately cooled by the cooling liquid 42, thereby preventing the particulate cut material from foaming excessively. , foamed particles with a desired bulk expansion ratio can be obtained.
  • the cut particulate material is cooled immediately after cutting the extruded foam, an increase in the degree of crystallinity of the foamed particles is suppressed. Therefore, the expanded particles exhibit excellent secondary foaming properties and thermal fusion properties, and the obtained expanded particle molded product has excellent mechanical strength. Furthermore, by increasing the crystallinity of the expanded particle molded product during in-mold foam molding, the heating dimensional stability can be further enhanced.
  • the foamed particles cooled by the cooling liquid 42 flow into the discharge pipe 41f through the discharge port 41e together with the cooling liquid 42, and are discharged to the outside of the cooling drum 41.
  • the discharged expanded particles are separated from the cooling liquid 42 and dried if necessary.
  • a conventionally known solid-liquid separation method such as passing through a sieve can be used.
  • thermoplastic resin foam particle molded product The thermoplastic resin expanded particle molded article (expanded particle molded article) of this embodiment is obtained by foaming expanded particles and fusing them together.
  • foamed particle molded product examples include parts for transportation equipment such as automobiles, railway vehicles, aircraft, and ships, cushioning materials and casings for electrical products, transportation containers, packaging materials, structural members, and heat insulating materials.
  • automobile parts include battery cases, battery trays, members used near the engine, exterior materials, heat insulating materials, and the like.
  • the members of a railway vehicle include a seat core material, an exterior material, a heat insulating material, and the like.
  • the size of the expanded particle molded product is not particularly limited, and is appropriately determined in consideration of the intended use.
  • the content ratio of the polyester resin to the thermoplastic resin of the expanded particle molded product is the same as the content ratio of the polyester resin to the thermoplastic resin of the expanded particles.
  • the content ratio of the polyimide resin to the thermoplastic resin of the expanded particle molded product is the same as the content ratio of the polyimide resin to the thermoplastic resin of the expanded particle.
  • the content ratio of the polyimide resin in the foamed particle molded product is determined by slicing the foamed particle molded product into arbitrary thicknesses (for example, 0.2 mm) along the direction perpendicular to the thickness direction (plane direction) from the surface. It can be measured in the same manner as the content ratio of polyimide resin in expanded particles using as a measurement sample.
  • the expanded particle molded body exhibits a single glass transition temperature Tg.
  • the polyester resin and the polyimide resin are compatible with each other, resulting in a single glass transition temperature Tg.
  • Tg glass transition temperature
  • the glass transition temperature Tg of the expanded particle molded product is, for example, preferably 80 to 130°C, more preferably 80 to 125°C, even more preferably 80 to 120°C, and particularly preferably 80 to 100°C.
  • Tg is equal to or higher than the above lower limit, the heat resistant strength and heating dimensional stability of the expanded particle molded product can be further improved. If Tg is below the above upper limit, moldability will be improved and the appearance will be beautifully finished.
  • the endothermic/exothermic difference of the expanded particle molded product is preferably 3.0 to 35 J/g, more preferably 10 to 30 J/g, and even more preferably 15 to 28 J/g. If the endothermic exothermic difference is greater than or equal to the above lower limit, the degree of crystallinity will increase and the heated dimensional stability of the expanded particle molded product will be enhanced. If the endothermic exothermic difference is below the above upper limit, the degree of crystallinity will not increase too much and the impact resistance of the expanded particle molded product can be improved.
  • the endothermic/exothermic difference is the difference between the endothermic amount and the exothermic amount determined by heat flux differential scanning calorimetry at a heating rate of 10° C./min.
  • the Z average molecular weight Mz of the expanded particle molded product is 2.5 ⁇ 10 5 to 5.0 ⁇ 10 5 , preferably 2.9 ⁇ 10 5 to 5.0 ⁇ 10 5 , and 3.2 ⁇ 10 5 to 5.0 ⁇ 10 5 is more preferable. If the Z-average molecular weight Mz of the expanded particle molded product is equal to or higher than the above lower limit, the open cell ratio can be further reduced and moldability can be improved. If the Z-average molecular weight Mz of the expanded particle molded product is below the above upper limit value, the expansion ratio can be further increased, and the expanded particles can be thermally fused well to each other, thereby improving moldability.
  • the number average molecular weight Mn of the expanded particle molded product is preferably 0.10 ⁇ 10 5 to 0.30 ⁇ 10 5 , more preferably 0.15 ⁇ 10 5 to 0.25 ⁇ 10 5 , and 0.18 ⁇ 10 5 ⁇ 0.23 ⁇ 10 5 is more preferable.
  • the number average molecular weight Mn of the expanded particle molded product is equal to or higher than the above lower limit, impact resistance can be improved.
  • the number average molecular weight Mn of the expanded particle molded product is below the above upper limit, moldability can be further improved.
  • the mass average molecular weight Mw of the expanded particle molded product is preferably 0.50 ⁇ 10 5 to 2.0 ⁇ 10 5 , more preferably 0.70 ⁇ 10 5 to 1.5 ⁇ 10 5 , and 0.80 ⁇ 10 5 ⁇ 1.2 ⁇ 10 5 is more preferable.
  • mass average molecular weight Mw of the expanded particle molded product is equal to or higher than the above lower limit, impact resistance can be improved.
  • mass average molecular weight Mw of the expanded particle molded product is less than or equal to the above upper limit, moldability can be further improved.
  • the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the expanded particle molded product can be measured in the same manner as the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the expanded particle.
  • the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the expanded particle molded product are adjusted by a combination of the types and amounts of the raw material polyester resin and raw material polyimide resin, and the type and amount of the crosslinking agent.
  • the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the expanded particle molded product are the same as the number average molecular weight Mn, mass average molecular weight Mw, and Z average molecular weight Mz of the thermoplastic resin constituting the expanded particle molded product. I can see it.
  • the temperature at which the loss tangent tan ⁇ is maximum in solid viscoelasticity measurement at a heating rate of 5° C./min and a frequency of 1 Hz is preferably 120 to 230° C., more preferably 130 to 225° C., and 150 to 220° C. C. is more preferred. If the temperature at which the loss tangent tan ⁇ is maximum is equal to or higher than the above lower limit, the temperature at which the foamed particle molded product softens becomes high, and the heat resistance strength of the foamed particle molded product can be further increased. If the temperature at which the loss tangent tan ⁇ is maximum is below the above upper limit value, the temperature at which the foamed particle molded product softens will not become too high, and moldability can be further improved.
  • the open cell ratio of the expanded particle molded product is, for example, preferably 20% or less, more preferably 18% or less, and even more preferably 16% or less.
  • the open cell ratio of the expanded particle molded product is determined by the method described in JIS K7138:2006 "Rigid foamed plastics - How to determine the open cell ratio and closed cell ratio".
  • the apparent density of the expanded particle molded product is, for example, preferably 0.027 to 0.675 g/cm 3 , more preferably 0.045 to 0.45 g/cm 3 , and still more preferably 0.0675 to 0.27 g/cm 3 preferable.
  • the apparent density of the expanded particle molded product is equal to or higher than the above lower limit, the impact resistance of the expanded particle molded product can be further improved.
  • the apparent density of the expanded particle molded product is less than or equal to the above upper limit value, the expanded particle molded product can be made more lightweight.
  • the expansion ratio of the expanded particle molded product is, for example, preferably 2 to 50 times, more preferably 3 to 30 times, even more preferably 5 to 20 times.
  • the expansion ratio of the foamed bead molded product is equal to or higher than the above lower limit, the impact resistance of the expanded bead molded product can be further improved.
  • the expansion ratio of the expanded bead molded product is below the above upper limit value, the mechanical strength of the expanded bead molded product can be further increased.
  • the average cell diameter of the expanded particle molded product is, for example, preferably 5.0 to 500 ⁇ m, more preferably 10 to 400 ⁇ m, and even more preferably 20 to 300 ⁇ m.
  • the average cell diameter of the expanded particle molded product is equal to or larger than the above lower limit, the impact resistance of the expanded particle molded product can be further improved.
  • the average cell diameter of the expanded particle molded product is below the above upper limit value, the surface smoothness of the expanded particle molded product can be further improved.
  • the average cell diameter of the expanded particle molded product can be measured according to the method described in ASTM D2842-69.
  • the flame retardancy (flame retardant grade of UL94 standard) measured according to the UL-94 vertical method (11 mm vertical combustion test) is preferably V-2 or higher, more preferably V-1 or higher.
  • V-0 is more preferable.
  • the flame retardant grade of the expanded particle molded product can be adjusted by adjusting the content of polyimide resin, the content of phosphorus flame retardant, and the like. For example, by setting the content of polyimide resin to 25% by mass or more with respect to the total mass of the thermoplastic resin, flame retardance can be further improved and V-1 or higher can be more reliably achieved. Note that the flame retardant grades of the UL94 standard increase in the order of V-2, V-1, and V-0.
  • a foamed particle molded article using foamed particles can be manufactured by a conventionally known manufacturing method.
  • Examples of the method for producing the expanded particle molded product include the following method. 1) Fill a mold with foamed particles (bulk expansion ratio: 2 to 50 times), heat the foamed particles, and fuse the foamed particles to form secondary foamed particles, resulting in in-mold foaming. A method of forming expanded particle molded bodies (expansion ratio: 2 to 50 times) by molding (thermal molding process). 2) Pre-foamed particles are heated to a desired bulk expansion ratio (bulk expansion ratio: 2 to 50 times) (pre-foaming step), and the pre-expanded particles are filled into a mold. A method (thermal molding process) of heating and secondary foaming the pre-expanded particles to form secondary foamed particles and fusing them to form an expanded particle molded body (expansion ratio: 2 to 50 times) by in-mold foam molding. .
  • An example of a method for secondary foaming is a method of heating the inside of a mold cavity with steam.
  • the temperature for secondary foaming is preferably, for example, 100 to 180°C.
  • the time for secondary foaming ie, the time for supplying steam to the mold
  • water vapor may be supplied into the cavity from the female mold side, water vapor may be supplied into the cavity from the male mold side, or these may be performed alternately.
  • the secondary foaming power of the foamed particles may be improved by impregnating the foamed particles with an inert gas or air (hereinafter referred to as inert gas, etc.) (inner pressure imparting step).
  • examples of the inert gas include carbon dioxide, nitrogen, helium, and argon.
  • a method of impregnating the foamed particles with an inert gas, etc. for example, there is a method of impregnating the foamed particles with an inert gas, etc. by placing the foamed particles in an atmosphere of an inert gas or the like having a pressure higher than normal pressure.
  • the foamed particles may be impregnated with an inert gas or the like before being filled into the mold, but the foamed particles may be impregnated with an inert gas or the like by placing the entire mold in an atmosphere such as an inert gas after the foamed particles are filled into the mold.
  • the inert gas is nitrogen
  • the expanded particles may be left in a nitrogen atmosphere at a gauge pressure (based on atmospheric pressure) of 0.1 to 2 MPa for 20 minutes to 24 hours.
  • the crystallinity of the thermoplastic resin may be increased by further heating the expanded particle molded body in the mold (heat retention step).
  • thermoplastic resin expanded particle molded article of the present invention is suitable for, for example, motorcycles, electric bicycles, electrical components of automobiles, and heat-resistant parts for automobiles. Among them, it is suitably used as internal parts of hard disks, which require precision molding, and electrical parts of motorcycles, electric bicycles, and automobiles.
  • Examples of electrical components for motorcycles, electric bicycles, and automobiles include battery cases and battery cases.
  • Heat-resistant parts for automobiles include, for example, alternator terminals, alternator connectors, IC regulators, potentiometer bases for light dialers, various valves such as exhaust gas valves, engine cooling water joints, carburetor main bodies, carburetor spacers, exhaust gas sensors, and cooling water.
  • Sensor oil temperature sensor, brake pad wear sensor, throttle position sensor, crankshaft position sensor, air flow meter, brake pad wear sensor, air conditioner thermostat base, heating hot air flow control valve, radiator motor brush holder, water pump impeller , turbine vanes, wiper motor related parts, dust tributers, starter switches, starter relays, transmission wire harnesses, window washer nozzles, air conditioner panel switch boards, fuel-related electromagnetic valve coils, fuse connectors, horn terminals, electrical components Parts such as insulating plates, step motor rotors, brake pistons, solenoid bobbins, igniter cases, wheel caps, lamp sockets, lamp housings, lamp extensions, lamp reflectors, etc. are suitable.
  • the foamed resin composite includes the foamed particle molded article of the present invention and a fiber-reinforced resin layer (skin material) provided on at least a portion of the surface of the expanded particle molded article.
  • Foamed resin composites have excellent heat resistance and mechanical strength, and can be widely used as members for constructing transportation equipment.
  • foamed resin composites can be used as construction materials, wind turbine blades, robot arms, electronic product casings, cushioning materials for helmets, agricultural boxes, transport containers such as thermal and cold containers, industrial helicopter rotor blades, and parts packaging materials. It can also be suitably used as Examples of transportation equipment components include structural members that constitute the main bodies of transportation equipment such as automobiles, railway vehicles, aircraft, and ships.
  • Examples of structural members constituting the main body of an automobile include door panels, door inners, bumpers, fenders, fender supports, engine covers, roof panels, trunk lids, floor panels, center tunnels, crash boxes, cowls, and the like.
  • a resin composite is used for a door panel that has conventionally been made of steel plates, it will have approximately the same rigidity as a door panel made of steel plates and will be significantly lighter, making it possible to reduce the weight of automobiles.
  • Structural members constituting the main body of a railway vehicle include a back shell, a table, a leg rest, a wall panel, a floor panel, and the like.
  • the foamed resin composite 100 in FIG. 7 includes a flat foamed particle molded body (foamed layer) 102 and fiber-reinforced resin layers 104 provided on both sides of the foamed particle molded body 102.
  • the foamed layer 102 is the foamed particle molded article of the present invention described above.
  • the fibers constituting the fiber-reinforced resin layer 104 are not particularly limited, and include, for example, carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, boron fibers, metal fibers, and the like. Among these, carbon fibers, glass fibers, and aramid fibers are preferred, and carbon fibers are more preferred because they have excellent mechanical strength and heat resistance.
  • the form of the fibers is not particularly limited, and examples include woven fabrics, knitted fabrics, non-woven fabrics, fiber bundles (strands) of fibers aligned in one direction, stitched with synthetic resin threads such as polyamide resin and polyester resin, or glass fiber threads.
  • Examples include face materials that are bound (stitched) with thread.
  • Examples of weaving methods for the fabric include plain weave, twill weave, and satin weave.
  • the fibers are (1) a multilayer panel material made by laminating multiple sheets of woven, knitted or non-woven fabrics or any combination thereof; (2) a fiber bundle (strand) of fibers aligned in one direction made of polyamide resin; Multiple sheets of face material bound (stitched) with synthetic resin threads such as polyester resin or stitch threads such as glass fiber threads are stacked and stacked so that the fiber directions of the fiber bundles are oriented in different directions. It may be a multi-layered surface material in which the surface materials are integrated (sewn together) with synthetic resin threads such as polyamide resin or polyester resin or stitch threads such as glass fiber threads.
  • thermosetting resins examples include uncured thermosetting resins and thermoplastic resins.
  • Thermosetting resins are not particularly limited, and include, for example, epoxy resins, unsaturated polyester resins, phenol resins, melamine resins, polyurethane resins, silicone resins, maleimide resins, vinyl ester resins, cyanate ester resins, maleimide resins, and cyanide resins. Examples include resins obtained by prepolymerizing acid ester resins. Epoxy resins and vinyl ester resins are preferred because they have excellent heat resistance, elastic modulus, and chemical resistance.
  • the thermosetting resin may contain additives such as a curing agent and a curing accelerator.
  • thermosetting resin may be used alone or in combination of two or more types.
  • the thermoplastic resin is not particularly limited, and examples thereof include polyolefin resins such as polyethylene resins and polypropylene resins, acrylic resins, polyester resins, polyamide resins, and polycarbonate resins.
  • the resin content of the fiber-reinforced resin layer 104 is preferably 20 to 70% by mass, more preferably 30 to 60% by mass, based on the total mass of the fiber-reinforced resin layer 104. If the content of the resin is equal to or higher than the above lower limit, the bonding between the fibers will further increase, and the mechanical strength of the resulting foamed resin composite will further increase. If the resin content is below the above upper limit, the amount of resin present between the fibers will not become too large, the mechanical strength of the fiber reinforced resin layer 104 will increase, and the mechanical strength of the resulting foamed resin composite will increase. It increases.
  • the method for impregnating fibers with resin is not particularly limited, and examples include (1) a method of immersing fibers in resin, (2) a method of applying resin to fibers, and the like.
  • the materials of the fiber-reinforced resin layers located on both sides of the expanded particle molded product may be the same or different.
  • the thickness of the fiber reinforced resin layer 104 is, for example, preferably 0.10 to 5.0 mm, more preferably 0.30 to 3.0 mm. If the thickness of the fiber-reinforced resin layer 104 is at least the above lower limit, the mechanical strength of the foamed resin composite 100 can be further increased. If the thickness of the fiber-reinforced resin layer 104 is equal to or less than the above upper limit, the weight of the foamed resin composite 100 can be further reduced. In this embodiment, the thicknesses of the fiber-reinforced resin layers 104 located on both sides of the expanded particle molded body 102 may be the same or different.
  • the method of providing the fiber-reinforced resin layer 104 on the surface of the expanded particle molded product 102 is not particularly limited, and includes, for example, (1) laminating the fiber-reinforced resin layer 104 on the surface of the expanded particle molded product 102 via an adhesive; (2) A fiber-reinforced resin layer 104 impregnated with a thermoplastic resin is laminated on the surface of the expanded particle molded body 102, and the surface of the expanded particle molded body 102 is fiber-reinforced using the thermoplastic resin as a binder.
  • Method for joining the resin layer 104 (3) Laminating the fiber reinforced resin layer 104 impregnated with an uncured thermosetting resin on the surface of the expanded particle molded body 102, and using the cured thermosetting resin as a binder.
  • the fiber-reinforced resin layer 104 can be integrally provided on the surface of the expanded particle molded body 102.
  • the method for joining the fiber reinforced resin layer 104 to the surface of the expanded particle molded body 102 include an autoclave method, a hand lay-up method, a spray-up method, a PCM (Prepreg Compression Molding) method, an RTM (Resin Transfer Molding) method, Examples include VaRTM (Vacuum assisted Resin Transfer Molding) method.
  • the foamed resin composite of the above-described embodiment has a flat expanded particle molded body
  • the present invention is not limited thereto, and the shape of the expanded particle molded body can be determined as appropriate depending on the application. That is, the shape of the foamed resin composite can be determined as appropriate depending on the application.
  • the fiber-reinforced resin layer is provided on both sides of the expanded particle molded product, but the present invention is not limited to this, and the fiber-reinforced resin layer is provided only on one side of the expanded particle molded product. Alternatively, the fiber-reinforced resin layer may be provided only on a part of the surface of the expanded particle molded product.
  • the expanded particle molded article of this embodiment contains a polyester resin, it can improve heating dimensional stability and heat resistance. Since the expanded particles of this embodiment contain a polyimide-based resin, the glass transition temperature Tg can be increased and the heat resistance strength can be increased. Therefore, a foamed particle molded article obtained by heat-molding expanded particles has excellent heat resistance strength. In addition, since the expanded particle molded article of this embodiment has a polyimide resin content within a specific range, it has excellent moldability while increasing heat resistance strength. Furthermore, since the expanded particle molded article of this embodiment contains a specific amount of phosphorus-based flame retardant, it has excellent flame retardancy and excellent moldability.
  • the content of the polyimide resin is 30 to 40% by mass based on the total mass of the thermoplastic resin,
  • the content of phosphorus is 0.30 to 0.66% by mass with respect to the total mass of the thermoplastic resin,
  • the crystallinity of the expanded thermoplastic resin particles is 3.3 to 6.3%.
  • it is more preferable that the open cell ratio of the expanded thermoplastic resin particles is 3.4 to 16%. According to the above aspect, particularly excellent moldability, heating dimensional change rate, combustion test, and flame retardance can be achieved.
  • PET (Raw materials used) ⁇ Polyester resin> - PET (A): Manufactured by Lotte Chemical Co., Ltd., trade name "BCB80", glass transition temperature Tg: 78.7°C, melting point: 247.2°C, IV value: 0.80, biomass degree: 30%. - PET (B): manufactured by Mitsui Chemicals, trade name "SA-135", glass transition temperature Tg: 75.0°C, melting point: 247.0°C, IV value: 0.82, biomass degree: 0%.
  • ⁇ Phosphorous flame retardant> - Flame retardant (a): PET masterbatch containing flame retardant, manufactured by Toyo Color Co., Ltd., trade name "NF POLY 1450 MB", phosphorus content: 4.4% by mass. - Flame retardant (b): PET masterbatch containing flame retardant, manufactured by Toyo Color Co., Ltd., trade name "NF POLY 1477 MB", phosphorus content: 3.0% by mass. - Flame retardant (c): Flame retardant, manufactured by Teijin, trade name "Fire Guard FCX-210", phosphorus content: 15% by mass.
  • the bulk expansion ratio of the expanded particles was determined by determining the density of the thermoplastic resin from the blending ratio of each example, and dividing the density of the thermoplastic resin by the obtained bulk density of the expanded particles. Note that the following values were used for the density of each resin.
  • -PET 1.35g/cm 3 .
  • -PEI 1.28g/cm 3 .
  • -Flame retardant MB 1.35g/cm 3 .
  • the expansion ratio of the expanded particle molded article was determined by determining the density of the thermoplastic resin from the blending ratio of each example, and dividing the density of the thermoplastic resin by the density of the obtained expanded particle molded article. In addition, the following values were used for the density of each resin.
  • -PET 1.35g/cm 3 .
  • -PEI 1.28g/cm 3 .
  • -Flame retardant MB 1.35g/cm 3 .
  • the open cell rate of the expanded particles was measured by the following method. First, a sample cup of a volumetric air comparison type hydrometer was prepared, and the total mass A (g) of foamed particles in an amount that filled about 80% of the sample cup was measured. Next, the volume B (cm 3 ) of the entire foamed particles was measured using a hydrometer using a 1-1/2-1 atm pressure method. For the measurement, a "volume measuring air comparison hydrometer model 1000" manufactured by Tokyo Science Co., Ltd. was used. A container made of wire mesh was prepared, the container made of wire mesh was immersed in water, and the mass C (g) of the container made of wire mesh in a state of being immersed in water was measured.
  • ⁇ Glass transition temperature Tg> The glass transition temperature Tg was measured by the method described in JIS K7121:1987 and JIS K7121:2012. However, the sampling method and temperature conditions were as follows. 5.5 ⁇ 0.5 mg of the sample cut out from the foamed particles or the foamed particle molded product was filled into the bottom of an aluminum measurement container so as not to leave any gaps, and then the aluminum lid was placed. Next, differential scanning calorimetry analysis was performed using a differential scanning calorimeter "DSC7000X, AS-3" manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. Under a nitrogen gas flow rate of 20 mL/min, the sample was heated and cooled in steps 1 to 4 below to obtain a DSC curve.
  • DSC7000X differential scanning calorimeter
  • Step 1 Hold at 30°C for 2 minutes.
  • Step 2 Raise the temperature from 30°C to 300°C at a rate of 10°C/min (first temperature raising process) and hold for 10 minutes.
  • Step 3 Take out the sample immediately and leave it to cool in an environment of 25 ⁇ 10°C.
  • Step 4 Raise the temperature from 30°C to 300°C at a rate of 10°C/min (second temperature raising process). Note that alumina was used as a reference material. Using analysis software attached to the apparatus, the temperatures at the top of the melting peak and crystallization peak observed during the second heating process were read and used as the melting point and crystallization temperature.
  • the midpoint glass transition temperature was calculated from the DSC curve observed during the second heating process using analysis software attached to the apparatus. This midpoint glass transition temperature was determined from the standard (9.3).
  • the glass transition temperature Tg is the glass transition temperature Tg at a temperature lower than the crystallization peak observed in the second heating process in the heat flux differential scanning calorimetry chart (DSC curve) at a heating rate of 10°C/min. did. However, if no crystallization peak was observed in the second temperature raising process, the glass transition temperature Tg in the temperature range (30 to 300°C) of the second temperature raising process was adopted.
  • Step 1 Under a nitrogen gas flow rate of 20 mL/min, the sample was heated and cooled in steps 1 and 2 below to obtain a DSC curve.
  • Step 2) Hold at 30°C for 2 minutes.
  • Step 2) Raise the temperature from 30°C to 300°C at a rate of 10°C/min (first temperature raising process).
  • Alumina was used as the reference material at this time.
  • the endothermic amount (a) and the calorific value (b) were calculated using analysis software attached to the device. Specifically, as shown in FIG.
  • the amount of heat absorption (a) is determined by a straight line connecting the point where the DSC curve departs from the baseline on the low temperature side and the point where the DSC curve returns to the baseline on the high temperature side, It was calculated from the area surrounded by the DSC curve.
  • the calorific value (b) was calculated from a straight line connecting the point where the DSC curve departs from the baseline on the low temperature side and the point where the DSC curve returns to the high temperature side, and the area of the portion surrounded by the DSC curve. Crystallinity is determined by the following method. First, the difference between the endothermic amount (a) and the calorific value (b) is determined.
  • Crystallinity (%) (endothermic amount (a) (J/g) - calorific value (b) (J/g))/140.1 (J/g) x 100... (s4)
  • the phosphorus content of the foamed particles or the foamed particle molded product was determined by an order analysis method of fluorescent X-ray analysis.
  • the intensity of phosphorus was measured using a fluorescent X-ray measuring device "ZSX Primus IV" manufactured by Rigaku Co., Ltd. under the following conditions, and the content of phosphorus relative to the total mass of the thermoplastic resin was determined by an order analysis method.
  • About 0.5 g of the object to be measured was formed into a thin film using a hot press molding machine, and placed in a 30 mm diameter sample case attached to the apparatus to serve as a measurement sample.
  • the heating dimensional change rate of the foamed particle molded product was measured by method B described in JIS K6767:1999 "Foamed plastic - polyethylene - test method”.
  • a test piece having a square planar shape of 150 mm on a side and a thickness equal to the thickness of the foamed bead molded product was cut out from the expanded bead molded product.
  • Three 100 mm straight lines parallel to each other were drawn at 50 mm intervals in the longitudinal and lateral directions at the center of the test piece. The lengths of three straight lines were measured in each of the vertical and horizontal directions, and their arithmetic average value L0 was taken as the initial dimension.
  • the test piece was left in a hot air circulation dryer set at 180° C. for 168 hours to perform a heating test. After the heating test, the test piece was taken out and left at 25° C. for 1 hour. Next, the lengths of three straight lines in the vertical and horizontal directions drawn on the surface of the test piece were measured, and their arithmetic average value L1 was taken as the dimension after heating.
  • Example 1 Expanded particles were produced using a manufacturing apparatus similar to the expanded particle manufacturing apparatus 10 shown in FIGS. 4 to 6 according to the following procedure. First, according to the formulation in the table, polyester resin, polyimide resin, phosphorus flame retardant, talc masterbatch, and crosslinking agent were added to a cylinder with a cylinder diameter D of 65 mm and a ratio of L (cylinder length) / D (cylinder diameter). 34 single-screw extruders, and these were melt-kneaded at 290°C.
  • a resin composition was prepared by uniformly dispersing the mixture in the resin composition.
  • the molten resin composition was heated to 300° C., and then the resin composition was extruded and foamed from each nozzle of a multi-nozzle nozzle mold 1 attached to the front end of the extruder.
  • the extrusion rate of the resin composition was 36 kg/h.
  • the nozzle mold 1 has 50 nozzles each having an outlet portion 11 with a diameter of 0.8 mm, and all the outlet portions 11 are located at equal intervals on an imaginary circle A with a diameter of 139.5 mm.
  • Two rotary blades 5 are integrally provided on the outer peripheral surface of the rear end of the rotary shaft 2 with a phase difference of 180° in the circumferential direction of the rotary shaft 2, and each rotary blade 5 is connected to a nozzle metal. It was configured to move on an imaginary circle A while always being in contact with the front end surface 1a of the mold 1.
  • the cooling member 4 includes a cooling drum 41 consisting of a front portion 41a having a circular shape in front, and a cylindrical peripheral wall portion 41b extending rearward from the outer peripheral edge of the front portion 41a and having an inner diameter of 320 mm. Ta. Then, the cooling liquid 42 at 20° C. was supplied into the cooling drum 41 through the supply pipe 41d and the supply port 41c of the cooling drum 41. The volume inside the cooling drum 41 was 17,684 cm 3 . The cooling liquid 42 is caused to spiral along the inner circumferential surface of the circumferential wall 41b of the cooling drum 41 due to the centrifugal force accompanying the flow velocity when it is supplied from the supply pipe 41d to the inner circumferential surface of the circumferential wall 41b of the cooling drum 41. was moving forward.
  • the cooling liquid 42 gradually spreads in a direction perpendicular to the traveling direction while traveling along the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 41b, and completely covers the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 41b in front of the supply port 41c of the cooling drum 41. It was covered with
  • a rotary blade 5 disposed on the front end surface 1a is rotated at a rotation speed of 3400 rpm, and the extruded foam extruded from the outlet portion 11 of each nozzle of the nozzle mold 1 is cut by the rotary blade 5 into a substantially spherical shape.
  • a particulate cut product was produced.
  • the extruded foam consisted of an unfoamed portion immediately after being extruded from the nozzle of the nozzle mold 1, and a foamed portion that was in the middle of foaming and continued to the unfoamed portion.
  • the extruded foam was cut at the open end of the outlet section 11 of the nozzle, and the extruded foam was cut at the unfoamed portion.
  • the rotating shaft 2 was not attached to the nozzle mold 1, and the cooling member 4 was evacuated from the nozzle mold 1.
  • the resin composition is extruded and foamed from an extruder to form an extruded foam, and an unfoamed part immediately after being extruded from the nozzle of the nozzle mold 1, and a foamed part in the process of foaming that continues to this unfoamed part.
  • the rotating shaft 2 is rotated, and the extruded foam is passed through the rotary blade 5 at the open end of the outlet section 11 of the nozzle.
  • a particulate cut product was produced by cutting.
  • This particulate cut material is blown outward or forward by the cutting stress of the rotary blade 5, and the coolant 42 flowing along the inner surface of the cooling drum 41 of the cooling member 4 is affected by the flow of the coolant 42.
  • the cut particles collide with the surface of the cooling liquid 42 from an oblique direction so as to follow the cooling liquid 42 from the upstream side to the downstream side, and the particulate cut objects enter the cooling liquid 42 and are immediately cooled, forming foamed particles. was manufactured.
  • the obtained foamed particles were discharged together with the cooling liquid 42 through the discharge port 41e of the cooling drum 41, and then separated from the cooling liquid 42 in a dehydrator.
  • An in-mold foam molding machine equipped with molds male mold and female mold
  • Two types of molds were used depending on the evaluation items.
  • a rectangular parallelepiped-shaped cavity with internal dimensions of 300 mm in length x 400 mm in width x 30 mm in height is formed between the male and female molds.
  • They are a mold A and a mold B in which a rectangular parallelepiped-shaped cavity with internal dimensions of 300 mm long x 400 mm wide x 11 mm is formed.
  • mold A expanded particles were filled into the mold with 3 mm of mold cracking removed.
  • mold B expanded particles were filled into the mold with 1 mm of mold cracking removed.
  • Examples 2 to 20, Comparative Examples 1 to 4 Same as Example 1 except that the polyester resin, polyimide resin, talc masterbatch, phosphorus flame retardant, crosslinking agent, and blowing agent were mixed as shown in the table, and the molding conditions were as shown in Tables 2 to 7. Expanded beads and expanded bead molded bodies were produced. The obtained expanded particles or expanded particle molded articles were subjected to moldability, heating dimensional change rate, combustion test, flame retardancy evaluation, and comprehensive evaluation, and the results are shown in the table. In Comparative Examples 3 and 4, the moldability was "D" and no foamed particle molded bodies could be obtained for evaluation, so the heating dimensional change rate, combustion test, and flame retardancy evaluation were not conducted.
  • thermoplastic resin expanded particles obtained in Example 1 Example 3, and Example 6, the thermoplastic resin was The content ratio of polyimide resin to the total mass was measured. The results are shown in Table 8.

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Abstract

熱可塑性樹脂を含み、前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂とリン系難燃剤とを含み、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、前記ポリイミド系樹脂の含有量は5~45質量%であり、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、リンの含有量が0.15~1.00質量%である、熱可塑性樹脂発泡粒子。前記ポリイミド系樹脂の含有量は25~45質量%が好ましい。

Description

熱可塑性樹脂発泡粒子、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体、発泡樹脂複合体、熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法及び熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の製造方法
 本発明は、熱可塑性樹脂発泡粒子、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体、発泡樹脂複合体、熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法及び熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の製造方法に関する。
 本願は、2022年6月10日に日本に出願された特願2022-094483号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 熱可塑性樹脂を含む発泡粒子(熱可塑性樹脂発泡粒子)の成形体(熱可塑性樹脂発泡粒子成形体)は、軽量で、断熱性、緩衝性及び機械強度に優れている。このため、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体(単に「発泡粒子成形体」ということがある)は、自動車、航空機、鉄道車両等への適用が検討されている。
 熱可塑性樹脂の中でも、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル系樹脂は、剛性及び耐熱性に優れた発泡粒子成形体となり得るため、ポリエスエル系樹脂を用いた発泡粒子成形体の検討が進められている。
 発泡粒子成形体の製造方法として、型内発泡成形が挙げられる。型内発泡成形について、説明する。熱可塑性樹脂発泡粒子(単に、「発泡粒子」ということがある)を金型のキャビティ内に充填する。キャビティ内の発泡粒子を熱水や水蒸気等の加熱媒体によって加熱して発泡させて二次発泡粒子としつつ、発泡粒子の発泡圧によって二次発泡粒子同士を熱融着して一体化し、所望形状の発泡粒子成形体を得る。
 ポリエステル系樹脂のガラス転移温度Tgは、ポリスチレン系樹脂のガラス転移温度Tgよりも低い。このため、ポリエステル系樹脂の発泡粒子成形体は、加熱されると軟弱になる(耐熱強度が低い)。従来、耐熱強度の向上を目的として、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂とを含み、ガラス転移温度Tgが単一である熱可塑性樹脂発泡粒子及び発泡粒子成形体が提案されている(特許文献1)。
 加えて、特定の用途において、発泡粒子成形体には、難燃性が求められる。
 例えば、特許文献2には、非晶性樹脂であるポリフェニレンエーテル系樹脂と難燃剤とを含む熱可塑性樹脂発泡粒子成形体が提案されている。また、特許文献3には、結晶性樹脂であるポリエステル系樹脂とブロム(臭素)系難燃剤とを含むポリエステル系樹脂発泡体が提案されている。あるいは、例えば、特許文献4には、ポリエステル系樹脂とポリアリレート樹脂とを含む難燃性ポリエステル系樹脂発泡体が提案されている。
特開2022-57468号公報 国際公開第2011/019057号 特開2006-249158号公報 特開2000-63553号公報
 しかしながら、特許文献1の発明は、耐熱強度を高めるものの、難燃性については考慮されていない。加えて、耐熱強度をさらに高めるためにポリイミド系樹脂の配合量を増やすと、蒸気圧力を高めて型内発泡成形を行える特殊な成形機を要する。このため、汎用の成形機を用いると、発泡粒子成形体を所望の形状に成形できない(成形性が低い)。
 特許文献2の発明は、難燃性が付与されているものの、非晶性樹脂を含むため、加熱等により温度が高められると、伸長又は収縮を生じやすい。即ち、特許文献2の発明は、加熱寸法安定性が低く、耐熱性に劣る。
 特許文献3の発明は、ブロム系難燃剤を用いて難燃性の向上を図っているものの、環境への配慮をより高めることが求められる。
 特許文献4の発明は、発泡シートに関するものであり、熱可塑性樹脂発泡粒子及びその成形体への適用を考慮していない。
 そこで、本発明は、難燃性、耐熱性に優れ、かつ発泡粒子成形体の成形性に優れる熱可塑性樹脂発泡粒子を提供することを目的とする。
 一般に、難燃剤を含む未発泡樹脂は、優れた難燃性を示す。しかし、難燃剤を含む発泡樹脂は、難燃剤を含む未発泡樹脂に比べて、難燃性が著しく低下する。
 また、発泡樹脂は、未発泡樹脂に比べて単位体積当たりの樹脂量が少なく、省資源化を図れる。しかし、発泡樹脂は、単位体積当たりの樹脂量が少ないために、燃焼した際に炭化層を形成しにくくなり、燃焼時間が長くなる。このため、発泡樹脂の難燃性は低下すると考えられる。
 加えて、発泡樹脂は、未発泡樹脂に比べて、単位体積当たりの樹脂量が少ない分、燃焼熱により軟化しやすくなり、燃焼時の樹脂垂れを生じやすい。さらに、結晶性樹脂を含む発泡樹脂は、燃焼時に溶融すると急激に粘度の低下を生じる。このため、発泡樹脂は、燃焼時の樹脂垂れを生じやすい。
 難燃性を高めるために、発泡樹脂における難燃剤の含有量を増やすと、難燃性は改善されるものの、機械物性が低下する。加えて、難燃剤は、樹脂を可塑化する作用があるため、難燃剤の含有量を増やすと、発泡樹脂の耐熱性が低下する、伸張粘度低下により発泡性を阻害する等の弊害を生じる。
 また、特許文献4のように、ポリアリレート樹脂等のスーパーエンジニアリングプラスチックの含有量を増やすと、熱可塑性樹脂発泡粒子の発泡性が低下し、発泡粒子成形性が低下する。
 このように、発泡樹脂に単に難燃剤を配合しても、所望する物性を得られない。
 本発明者らは、鋭意検討した結果、ポリイミド系樹脂の含有量を特定の範囲とし、リン系難燃剤を特定の範囲とすることで、難燃性、耐熱性を高め、かつ成形性を高められることを見出し、本発明を完成するに至った。
 即ち、本発明は、以下の態様を有する。
<1>
 熱可塑性樹脂を含み、
 前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂とリン系難燃剤とを含み、
 前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、前記ポリイミド系樹脂の含有量は5~45質量%であり、
 前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、リンの含有量が0.15~1.00質量%である、熱可塑性樹脂発泡粒子。
<2>
 前記ポリイミド系樹脂の含有量は、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、25~45質量%である、<1>記載の熱可塑性樹脂発泡粒子。
<3>
 ガラス転移温度Tgは80~130℃である、<1>又は<2>に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子。
<4>
 2つ以上の熱可塑性樹脂発泡粒子が互いに熱融着してなり、
 熱可塑性樹脂を含み、
 前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂とリン系難燃剤とを含み、
 前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、前記ポリイミド系樹脂の含有量は5~45質量%であり、
 前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、リンの含有量が0.15~1.00質量%である、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<5>
 UL規格のUL-94垂直法(11mm垂直燃焼試験)に準拠して測定される難燃性が、V-0、V-1又はV-2である、<4>に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<6>
 前記ポリイミド系樹脂の含有量は、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、25~45質量%である、<4>に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<7>
 UL規格のUL-94垂直法(11mm垂直燃焼試験)に準拠して測定される難燃性が、V-0又はV-1である、<6>に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<8>
 ガラス転移温度Tgは80~130℃である、<4>~<7>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<8-1>
 前記ポリエステル系樹脂が、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ポリエチレンナフタレート樹脂(PEN)、ポリエチレンフラノエート樹脂(PEF)、ポリブチレンナフタレート樹脂(PBN)、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂(PTT)、テレフタル酸とエチレングリコールとシクロヘキサンジメタノールの共重合体及びこれらの混合物からなる群より選ばれる少なくとも一種である、<1>~<8>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<8-2>
 前記ポリエステル系樹脂が、ポリエチレンテレフタレート樹脂である、<1>~<8>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<8-3>
 前記ポリエステル系樹脂が、結晶性ポリエチレンテレフタレート樹脂(C-PET)である、<1>~<8>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<8-3>
 前記ポリエステル系樹脂が、石油化学品由来のポリエステル系樹脂及び植物由来のポリエステル系樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、植物由来のポリエチレンフラノエート樹脂、及び植物由来のポリトリメチレンテレフタレート樹脂)からなる群より選ばれる少なくとも一種である、<1>~<8>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<8-4>
 前記ポリイミド系樹脂が、下記(3)式で表される化合物である、<1>~<8-3>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
[(3)式中、Rは、炭素数6~42の炭素原子の有する芳香族基であり、R’は、炭素数6~30の2価の芳香族基、炭素数2~30の脂肪族基及び炭素数4~30の脂環族基からなる群から選ばれた少なくとも1種の2価の有機基である。pは繰り返し単位を表す数である。]
<8-5>
 前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、前記ポリイミド系樹脂の含有量が25~40質量%である、<1>~<8-4>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<8-6>
 前記リン系難燃剤が、リン酸塩系化合物、ポリリン酸系化合物、赤リン、有機リン酸エステル化合物、ホスファゼン化合物、ホスホン酸化合物、ホスフィン酸化合物、ホスフィンオキシド化合物、ホスホラン化合物、及びホスホルアミド化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種である、<1>~<8-5>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<8-7>
 前記リン酸塩系化合物が、リン酸メラミン、リン酸グアニジン、リン酸アンモニウム、リン酸アミドアンモニウム、及びリン酸カルバメートからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、前記ポリリン酸系化合物が、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸グアニジン、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸アミドアンモニウム、及びポリリン酸カルバメートからなる群より選ばれる少なくとも一種である、<8-6>に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<8-8>
 前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、リンの含有量が0.25~0.80質量%である、<1>~<8-7>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<8-9>
 前記ポリイミド系樹脂の含有量が、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、30~40質量%であり、
 前記リンの含有量が、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、0.30~0.66質量%であり、
 前記熱可塑性樹脂発泡粒子の結晶化度が、3.3~6.3%であり、
 ガラス転移温度Tgが91.2~94.5℃である、<1>~<8-8>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
<8-10>
 前記熱可塑性樹脂発泡粒子の連続気泡率が、3.4~16%である、<1>~<8-9>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。 
<9>
 <4>~<8-10>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体と、前記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の表面の少なくとも一部に設けられた繊維強化樹脂層とを有する、発泡樹脂複合体。
<10>
 熱可塑性樹脂と発泡剤とを含む熱可塑性樹脂組成物を押し出し、発泡して、熱可塑性樹脂発泡粒子を得る工程を有し、
 前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂とリン系難燃剤とを含み、
 前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、前記ポリイミド系樹脂の含有量は5~45質量%であり、
 前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、リンの含有量が0.15~1.00質量%である、熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法。
<11>
 前記ポリイミド系樹脂の含有量は、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、25~45質量%である、<10>に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法。
<12>
 <10>又は<11>に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法により前記熱可塑性樹脂発泡粒子を得、得られた熱可塑性樹脂発泡粒子を金型のキャビティ内に充填し、前記キャビティ内の前記熱可塑性樹脂発泡粒子を加熱して二次発泡粒子とし、前記二次発泡粒子同士を熱融着させて熱可塑性樹脂発泡粒子成形体を得る、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の製造方法。
<13> 
 <4>~<8-10>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体を含む、電池ケース又はバッテリーケース。
 本発明の熱可塑性樹脂発泡粒子によれば、発泡粒子成形体の難燃性、耐熱性を高め、かつ成形性を高められる。
植物由来のポリエステル系樹脂の製造工程の一例を示すフロー図である。 植物由来のポリエステル系樹脂の製造工程の一例を示すフロー図である。 植物由来のポリエステル系樹脂の製造工程の一例を示すフロー図である。 本発明の熱可塑性樹脂発泡粒子の製造装置の一例を示す側断面模式図である。 本発明の熱可塑性樹脂発泡粒子の製造装置の一例を示す正面模式図である。 本発明の熱可塑性樹脂発泡粒子の製造装置の一例を示す正面模式図である。 本発明の一実施形態に係る発泡樹脂複合体の断面図である。
 本稿において、「~」はその両端の値を下限値及び上限値として含む範囲を表す。
(熱可塑性樹脂発泡粒子)
 本発明の熱可塑性樹脂発泡粒子(発泡粒子)は、熱可塑性樹脂を含む。発泡粒子は、熱可塑性樹脂と発泡剤とを含む熱可塑性樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」ということがある)を造粒し、発泡してなる粒子である。
 発泡粒子は、粒子状の発泡体である。発泡粒子は、いわゆる型内発泡成形で成形される熱可塑性樹脂発泡粒子成形体(発泡粒子成形体)の原料に用いられる。
<熱可塑性樹脂>
 発泡粒子の熱可塑性樹脂は、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂とリン系難燃剤を含む。本発明の発泡粒子は、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂との双方を含むことで、発泡粒子成形体の耐熱強度を高められる。加えて、本発明の発泡粒子は、リン系難燃剤を含むことで、発泡粒子成形体に難燃性を付与する。
≪ポリエステル系樹脂≫
 ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ポリエチレンナフタレート樹脂(PEN)、ポリエチレンフラノエート樹脂(PEF)、ポリブチレンナフタレート樹脂(PBN)、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂(PTT)、テレフタル酸とエチレングリコールとシクロヘキサンジメタノールの共重合体及びこれらの混合物等が挙げられる。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂が好ましく、結晶性ポリエチレンテレフタレート樹脂(C-PET)がより好ましい。C-PETは、酸成分がテレフタル酸であり、グリコール成分がエチレングリコールであるポリエステル系樹脂である。
 ポリエステル系樹脂は、石油化学品由来のポリエステル系樹脂でもよいし、いわゆるバイオPET等の植物由来のポリエステル系樹脂でもよいし、これらの混合物でもよい。植物由来のポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、植物由来のポリエチレンフラノエート樹脂、植物由来のポリトリメチレンテレフタレート樹脂等が挙げられる。
 また、ポリエステル系樹脂は、リサイクル原料でもよい。
 これらのポリエステル系樹脂は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
 以下、植物由来のポリエステル系樹脂について説明する。
 植物由来のポリエステル系樹脂は、サトウキビ、トウモロコシ等の植物原料を由来とするポリマーである。「植物原料を由来とする」とは、植物原料から合成され又は抽出されたポリマーが挙げられる。また、例えば、「植物原料を由来とする」とは、植物原料から合成され又は抽出されたモノマーが重合されたポリマーが挙げられる。「植物原料から合成され又は抽出されたモノマー」には、植物原料から合成され又は抽出された化合物を原料とし合成されたモノマーが含まれる。植物由来のポリエステル系樹脂は、モノマーの一部が「植物原料を由来とする」ものを含む。
 植物由来のポリエステル系樹脂について、PET、PEFを例にして説明する。
 PETの合成反応を(1)式に示す。nモルのエチレングリコールとnモルのテレフタル酸(Benzen-1,4-dicarboxylic Acid)との脱水反応によって、PETが合成される。この合成反応における化学量論上の質量比は、エチレングリコール:テレフタル酸=30:70(質量比)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
[(1)式中、nは化学量論係数(重合度)であり、250~1100の数である。]
 エチレングリコールは、エチレンを酸化し、水和することで、工業的に製造される。また、テレフタル酸は、パラキシレンを酸化することで、工業的に製造される。
 ここで、図1に示すように、植物由来のエタノール(バイオエタノール)の脱水反応によりエチレンを得、このエチレンから合成されたエチレングリコール(バイオエタノール由来のエチレングリコール)と、石油化学品由来のテレフタル酸からPETを合成する場合、製造されるPETは、植物由来30質量%のPETである。
 また、図2に示すように、植物由来のイソブタノール(バイオイソブタノール)の脱水反応によりパラキシレンを得、このパラキシレンから合成したテレフタル酸と、バイオエタノール由来のエチレングリコールとからPETを合成する場合、製造されるPETは、植物由来100質量%のPETである。
 PEFの合成反応を(2)式に示す。nモルのエチレングリコールと、nモルのフランジカルボン酸(2,5-Furandicarboxylic Acid)との脱水反応によって、PEFが合成される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
[(2)式中、nは化学量論係数(重合度)であり、250~1100の数である。]
 フランジカルボン酸(FDCA)は、例えば、植物由来のフルクトースやグルコースの脱水反応によってヒドロキシメチルフルフラール(HMF)を得、HMFを酸化して得られる。
 図3に示すように、FDCA及びエチレングリコールの双方が植物由来の場合、製造されるPEFは、植物由来100質量%のPEFである。
 発泡粒子に含まれる熱可塑性樹脂の総質量に対するポリエステル系樹脂の含有割合は、55~95質量%が好ましく、55~75質量%がより好ましく、60~75質量%がさらに好ましく、60~70質量%が特に好ましい。ポリエステル系樹脂の含有割合が上記下限値以上であれば、成形性を高められる。ポリエステル系樹脂の含有割合が上記上限値以下であれば、耐熱強度をより高められる。
≪ポリイミド系樹脂≫
 ポリイミド系樹脂としては、環状イミド基を繰り返し単位として含有するポリマーが好ましく、溶融成形体を有するポリマーがより好ましく例示される。例えば、米国特許第4141927号明細書、特許第2622678号公報、特許第2606912号公報、特許第2606914号公報、特許第2596565号公報、特許第2596566号公報、特許第2598478号公報などに記載されるポリエーテルイミド、特許第2598536号公報、特許第2599171号公報、特開平9-48852号公報、特許第2565556号公報、特許第2564636号公報、特許第2564637号公報、特許第2563548号公報、特許第2563547号公報、特許第2558341号公報、特許第2558339号公報、特許第2834580号公報に記載のポリマー等が挙げられる。本発明の効果が損なわれない範囲であれば、ポリイミド系樹脂の主鎖に環状イミド以外の構造単位が含まれていてもよい。環状イミド以外の構造単位としては、例えば、芳香族、脂肪族、脂環族、脂環族エステル単位、オキシカルボニル単位等が挙げられる。
 また、ポリイミド系樹脂は、リサイクル原料でもよい。ポリイミド系樹脂は、バイオポリイミド等の植物由来の樹脂でもよい。
 これらのポリイミド系樹脂は、1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。
 ポリイミド系樹脂は、例えば、下記(3)式で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
[(3)式中、Rは、炭素数6~42の炭素原子の有する芳香族基であり、R’は、炭素数6~30の2価の芳香族基、炭素数2~30の脂肪族基及び炭素数4~30の脂環族基からなる群から選ばれた少なくとも1種の2価の有機基である。pは繰り返し単位を表す数である。]
 ポリイミド系樹脂としては、ポリエステル系樹脂との相溶性を高める観点から、エーテル結合を有する構造単位を有するポリエーテルイミド系樹脂が好ましい。
 ポリイミド系樹脂は、従来公知の製造方法により調製できる。例えば、(3)式中のRを誘導することができる原料であるテトラカルボン酸並びにその酸無水物のいずれかもしくは双方と、(3)式中のR’を誘導することができる原料である脂肪族一級ジアミン並びに芳香族一級ジアミンよりなる群から選ばれる一種もしくは二種以上の化合物を脱水縮合することにより得られる。ポリイミド系樹脂の製造方法として具体的には、ポリアミド酸を得て、次いで、加熱閉環する方法を例示することができる。または、酸無水物とピリジン、カルボジイミド等の化学閉環剤を用いて化学閉環する方法、上記テトラカルボン酸無水物と上記R’を誘導することのできるジイソシアネートとを加熱して脱炭酸を行って重合する方法等を例示できる。
 テトラカルボン酸としては、例えば、ピロメリット酸、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン、1,1’-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン、2,2’-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2’-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エーテル、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)スルホン、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸、2,2’-ビス[(2,3-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン及びその酸無水物等が挙げられる。
 ジアミンとしては、例えば、ベンジジン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエタン、ジアミノジフェニルプロパン、ジアミノジフェニルブタン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルベンゾフェノン、o,m,p-フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン等及びこれらの芳香族一級ジアミンの炭化水素基を構造単位に有する芳香族一級ジアミン、エチレンジアミン、1,2-プロパンジアミン、1,3-プロパンジアミン、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、1,8-オクタメチレンジアミン、1,9-ノナメチレンジアミン、1,10-デカメチレンジアミン、1,11-ウンデカメチレンジアミン、1,12-ドデカメチレンジアミン、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、1,3-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジメチルアミン、2-メチル-1,3-シクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン等及びこれらの脂肪族、並びに脂環族一級ジアミンの炭化水素基を構造単位に有する脂肪族及び脂環族一級ジアミン等を例示できる。
 発泡粒子に含まれる熱可塑性樹脂の総質量に対するポリイミド系樹脂の含有割合は、5~45質量%であり、25~45質量%が好ましく、25~40質量%がより好ましい。ポリイミド系樹脂の含有割合が上記下限値以上であれば、耐熱強度をより高め、難燃性をより高められる。ポリイミド系樹脂の含有割合が上記上限値以下であれば、成形性をより高められる。
[ポリイミド系樹脂の含有割合の測定方法]
 発泡粒子及び後述の発泡粒子成形体に含まれる熱可塑性樹脂の総質量に対するポリイミド系樹脂の含有割合を把握することが必要である場合には、以下の方法でポリイミド系樹脂の含有割合を測定できる。例えば、発泡粒子及び発泡粒子成形体をスライスして薄片試料(例えば、0.2mm厚みの試料)を作製し、この試料に対してポリイミド系樹脂の含有割合の測定を実施すればよい。下記に、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂との混合樹脂の総質量に対するポリイミド系樹脂の含有割合について、その測定方法を例示する。
 発泡粒子及び発泡粒子成形体から0.2mm厚みの試料を切り出し、これを測定試料とする。測定試料表面の赤外分光分析を下記条件にて実施し、赤外吸収スペクトルを得る。・測定装置:Thermo SCIENTIFIC(株)製「Nicolet iS10」フーリエ変換赤外分光光度計及びThermo SCIENTIFIC(株)製一回反射型水平状ATR Smart-iTR。
・ATRクリスタル:ダイヤモンド貼付KRS-5(角度=42°)。
・測定法:一回反射型ATR法。
・測定波数領域:4000cm-1~675cm-1
・測定深度の波数依存性:補正せず。
・検出器:重水素化硫酸トリグリシン(DTGS)検出器及びKBrビームスプリッター。
・分解能:4cm-1
・積算回数:16回(バックグランド測定時も同様)。
 得られた赤外吸収スペクトルのチャートから、D1410とD1778のピーク高さを求め、標準試料を用いて作成した検量線から得られた下記(p)式よりポリイミド系樹脂の含有割合を算出する。
ポリイミド系樹脂の含有割合(質量%)=100-{1.987×R+19.589×R+22.44} ・・・(p)
R=D1410/D1778
 D1410とは、ポリエステル系樹脂由来の波数1410cm-1±5cm-1の領域の赤外吸収スペクトル曲線におけるベースラインとの吸光度差(測定された吸光度-ベースラインの吸光度)の最大値を意味する。ベースラインは、赤外吸収スペクトル曲線における波数1400cm-1±5cm-1での最低吸収位置と、赤外吸収スペクトル曲線における波数1420cm-1±5cm-1での最低吸収位置とを結ぶ直線である。
 また、D1778とは、ポリイミド系樹脂の波数1778cm-1±5cm-1の領域の赤外吸収スペクトル曲線におけるベースラインとの吸光度差(測定された吸光度-ベースラインの吸光度)の最大値を意味する。ベースラインは、赤外吸収スペクトル曲線における波数1760cm-1±5cm-1での最低吸収位置と、赤外吸収スペクトル曲線における波数1800cm-1±5cm-1での最低吸収位置とを結ぶ直線である。
 なお、上記標準試料は、以下のようにして作製する。
〔標準試料の作製〕
 まず、表1に示した配合に従い、ポリエステル系樹脂(PET:遠東新世紀社(株)製、商品名「CH-653」)と、ポリイミド系樹脂(ポリエーテルイミド(PEI)系樹脂:SABIC Innovative Plastics社製、商品名「Ultem1000」)と、無水ピロメリット酸(PMDA)とを混合して、混合物を用意する。この混合物をラボプラストミル二軸押出機((株)東洋精機製作所製、型式:2D15W、口径15mm、L/D=17)に投入し、350℃で溶融混練して樹脂組成物とする。この樹脂組成物をラボプラストミル二軸押出機前端に取り付けたノズル金型(直径3.0mm)から押し出す。押し出した樹脂組成物を、直ちに冷却水槽で冷却する。そして、冷却されたストランド状の樹脂組成物を充分に水切りした後、ペレタイザーを用いて長さが約2mmで、直径が約3mmの小粒状に切断して標準試料(A~I)を作製する。
 標準試料(A~I)の組成を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
〔検量線の作成〕
 なお、上記検量線は、以下のように作成する。
 前記標準試料(A~I)の表面の赤外分光分析を下記条件にて実施し、赤外吸収スペクトルを得る。
・測定装置:Thermo SCIENTIFIC(株)製「Nicolet iS10」フーリエ変換赤外分光光度計及びThermo SCIENTIFIC(株)製一回反射型水平状ATR Smart-iTR。
・ATRクリスタル:ダイヤモンド貼付KRS-5(角度=42°)。
・測定法:一回反射型ATR法。
・測定波数領域:4000cm-1~675cm-1
・測定深度の波数依存性:補正せず。
・検出器:重水素化硫酸トリグリシン(DTGS)検出器及びKBrビームスプリッター。
・分解能:4cm-1
・積算回数:16回(バックグランド測定時も同様)。
・測定回数:10回。
 各測定において得られた赤外吸収スペクトルのチャートから、ポリイミド系樹脂の含有割合を求める時と同様にデータ処理を実施し、D1410とD1778のピーク高さを求め、吸光度比(R=D1410/D1778)を算出する。各標準試料(A~I)の吸光度比に対するポリエステル系樹脂の配合割合をプロットし、前記プロットにおける対数近似式を検量線とする。
 発泡粒子において、ポリエステル系樹脂:ポリイミド系樹脂で表される質量比は、55:45~95:5が好ましく、60:40~85:15がより好ましく、60:40~75:25がさらに好ましい。
 発泡粒子に含まれる熱可塑性樹脂は、リサイクル原料を含んでいてもよい。ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂のいずれか一方にリサイクル原料を含んでいてもよく、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂の両方にリサイクル原料を含んでいてもよい。ポリエステル系樹脂の一部又は全部がポリエステル系樹脂のリサイクル原料であってもよく、ポリイミド系樹脂の一部又は全部がポリイミド系樹脂のリサイクル原料であってもよい。リサイクル原料は、例えば、次の原料等が挙げられる。
1)発泡粒子又は発泡粒子成形体等の発泡体を粉砕して得られるフレーク状の樹脂を押出機で再溶融させ、ノズル金型よりストランド状に押し出し、これを冷却した後ペレタイズした回収ペレット。
2)PETボトルを粉砕して得られるフレーク状の樹脂を押出機で再溶融させ、ノズル金型よりストランド状に押し出し、これを冷却した後ペレタイズした再生PET。
≪リン系難燃剤≫
 リン系難燃剤としては、リン酸塩系化合物、ポリリン酸系化合物、赤リン、有機リン酸エステル化合物、ホスファゼン化合物、ホスホン酸化合物、ホスフィン酸化合物、ホスフィンオキシド化合物、ホスホラン化合物、ホスホルアミド化合物等が挙げられる。
 リン酸塩系化合物としては、リン酸メラミン、リン酸グアニジン、リン酸アンモニウム、リン酸アミドアンモニウム、リン酸カルバメート等が挙げられる。ポリリン酸系化合物としては、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸グアニジン、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸アミドアンモニウム、ポリリン酸カルバメート等が挙げられる。
 リン系難燃剤は、低分子量の化合物、繰り返し単位を有するポリマー型の化合物等、様々なリン含有化合物を選択できる。これらのリン系難燃剤は、灰分と発泡剤との合計量を除いた質量に含まれる。このため、本発明において、リン系難燃剤を熱可塑性樹脂の一部として扱う。
 リン系難燃剤は、単独で樹脂組成物に配合されてもよいし、マスターバッチ(MB)として樹脂組成物に配合されてもよい。
 上述のリン系難燃剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらリン系難燃剤は、本発明の効果を損なわない範囲において、ハロゲン系難燃剤、窒素系難燃剤、ケイ素系難燃剤、無機系難燃剤等のリン系難燃剤以外の他の難燃剤と併用してもよい。
 リン系難燃剤の含有量は、熱可塑性樹脂の総質量に対するリンの含有量(リン元素の含有量)として、0.15~1.00質量%が好ましく、0.25~0.90質量%がより好ましく、0.25~0.80質量%がさらに好ましい。リンの含有量が上記下限値以上であれば、難燃性を高められる。リンの含有量が上記上限値以下であれば、成形性を高められる。
≪その他の樹脂≫
 発泡粒子は、熱硬化性樹脂を実質的に含まない。「実質的に含まない」とは、全く含まないか、発泡粒子の品質に影響しない程度に含むことをいう。発泡粒子に含まれる熱硬化性樹脂の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、5.0質量%以下が好ましく、2.0質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下がさらに好ましく、0質量%が最も好ましい。
 熱可塑性樹脂は、ポリエステル系樹脂及びポリイミド系樹脂以外の熱可塑性樹脂(他の熱可塑性樹脂)を含んでもよい。他の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリフェニルスルホン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂等が挙げられる。
 熱可塑性樹脂の総質量に対して、ポリエステル系樹脂及びポリイミド系樹脂の合計割合は、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、98質量%以上がさらに好ましく、99質量%以上が特に好ましい。ポリエステル系樹脂及びポリイミド系樹脂の合計割合が上記下限値以上であれば、発泡粒子の耐熱強度をより高められる。
<発泡剤>
 発泡剤としては、公知の発泡剤を用いることができる。発泡剤は、大きく分けると物理発泡剤と化学発泡剤とになる。その中では物理発泡剤を用いることが好ましい。物理発泡剤としては、例えば、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ヘキサン等の飽和脂肪族炭化水素、ジメチルエーテル等のエーテル類、塩化メチル、1,1,1,2-テトラフルオロエタン、1,1-ジフルオロエタン、モノクロロジフルオロメタン等のフロン、二酸化炭素、窒素等が挙げられ、ジメチルエーテル、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、二酸化炭素、窒素が好ましい。これらの発泡剤は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
 発泡剤の含有量は、特に限定されないが、熱可塑性樹脂100質量部に対して、例えば、0.10~12質量部が好ましい。
<任意成分>
 本実施形態の発泡粒子は、熱可塑性樹脂及び発泡剤以外のその他成分(任意成分)を含有してもよい。
 任意成分としては、気泡調整剤、安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、酸化防止剤、結晶化促進剤、滑剤、架橋剤、界面活性剤、収縮防止剤、難燃剤、劣化防止剤等が挙げられる。
 架橋剤としては、例えば、無水ピロメリット酸等の酸二無水物、多官能エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物等が挙げられる。樹脂組成物に架橋剤を配合することで、発泡時の破泡が抑制され、連続気泡率をより低められる。
 架橋剤の含有量は、樹脂100質量部に対して、例えば、0.080~0.80質量部が好ましく、0.15~0.50質量部がより好ましく、0.20~0.45質量部がさらに好ましく、0.25~0.40質量部が特に好ましい。架橋剤の含有量が上記下限値以上であると、発泡粒子のZ平均分子量Mzをより高めて、成形性をより高められる。架橋剤の含有量が上記上限値以下であれば、型内発泡において、発泡粒子が良好に発泡し、かつ発泡粒子同士が良好に熱融着して、成形性をより高められる。
 気泡調整剤は、例えば、タルク、シリカ等の無機粉末等の混合物等である。これらの気泡調整剤は、発泡粒子の独立気泡率を高め、発泡粒子を形成しやすい。
 気泡調整剤の含有量は熱可塑性樹脂100質量部に対して、例えば、0.20~5.0質量部が好ましい。
 安定剤は、例えば、カルシウム亜鉛系熱安定剤、スズ系熱安定剤、鉛系熱安定剤等である。
 安定剤の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、例えば、1.0質量部以下が好ましい。
 紫外線吸収剤は、例えば、酸化セシウム系紫外線吸収剤、酸化チタン系紫外線吸収剤等である。
 紫外線吸収剤の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、例えば、1.0質量部以下が好ましい。
 酸化防止剤は、例えば、酸化セリウム、酸化セリウム/ジルコニア固溶体、水酸化セリウム、カーボン、カーボンナノチューブ、酸化チタン、及びフラーレン等である。
 酸化防止剤の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、例えば、1.0質量部以下が好ましい。
 着色剤は、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、チタンイエロー、酸化鉄、群青、コバルトブルー、焼成顔料、メタリック顔料、マイカ、パール顔料、酸化亜鉛、沈降性シリカ、カドミウム赤等である。
 本実施形態の発泡粒子を食品用の容器に用いる場合には、上記の着色剤の中から衛生協議会登録品を選択することが好ましい。
 着色剤の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、例えば、2.0質量部以下が好ましい。
 結晶化促進剤は、例えば、ケイ酸塩、炭素、金属酸化物等である。ケイ酸塩としては、例えば、含水ケイ酸マグネシウムであるタルクが挙げられる。炭素としては、例えば、カーボンブラック、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、活性炭、グラファイト、グラフェン、コークス、メソポーラスカーボン、ガラス状炭素、ハードカーボン、ソフトカーボン等が挙げられ、カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラックが挙げられる。金属酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、酸化チタン等が挙げられる。
 結晶化促進剤の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、例えば、3.0質量部以下が好ましい。
 上述の任意成分は、それぞれ1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。発泡粒子に含まれる任意成分の総量は、発泡粒子の総質量に対して、0.10~5.0質量部が好ましく、0.50~3.0質量部がより好ましい。
<物性>
 発泡粒子は、単一のガラス転移温度Tgを示す。ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂とが相溶することで、単一のガラス転移温度Tgとなる。発泡粒子のガラス転移温度Tgが単一であることで、ポリエステル系樹脂のガラス転移温度Tgよりも高いガラス転移温度Tgとなり、発泡粒子成形体の耐熱強度が高まる。
 なお、「ガラス転移温度が単一」であるとは、加熱速度10℃/分における熱流束示差走査熱量測定チャート(DSC曲線)において、2回目昇温過程にみられる結晶化ピークよりも低温側におけるガラス転移温度Tgが単一であると認識できることをいう。但し、2回目昇温過程において結晶化ピークが観測されない場合は、2回目昇温過程の温度範囲(30~300℃)におけるガラス転移温度Tgが単一であると認識できることをいう。発泡粒子におけるガラス転移温度Tgは、例えば、80~130℃が好ましく、80~125℃がより好ましく、80~120℃がさらに好ましく、80~100℃が特に好ましい。Tgが上記下限値以上であれば、発泡粒子成形体の耐熱強度及び加熱寸法安定性をより高められる。Tgが上記上限値以下であれば、成形サイクルを短くして生産性を高め、成形性を高められる。
 発泡粒子におけるガラス転移温度Tgは、加熱速度10℃/分における熱流束示差走査熱量測定で求められる。
 なお、発泡粒子におけるガラス転移温度Tgは、発泡粒子を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tgと同一視できる。
 発泡粒子における吸熱量と発熱量との差の絶対値(吸熱発熱差)は、3~35J/gが好ましく、5~25J/gがより好ましく、7~15J/gがさらに好ましい。吸熱発熱差が上記下限値以上であれば、結晶化度が高まり、発泡粒子成形体の耐熱強度及び加熱寸法安定性をより高められる。吸熱発熱差が上記上限値以下であれば、結晶化度が高まりすぎず、優れた二次発泡性や熱融着性を発揮し、成形性や機械強度を高められる。
 吸熱発熱差は、加熱速度10℃/分における熱流束示差走査熱量測定によって求められ吸熱量と発熱量との差である。
 なお、発泡粒子における吸熱発熱差は、発泡粒子を構成する熱可塑性樹脂の吸熱発熱差と同一視できる。
 発泡粒子の大きさは、用途に応じて適宜選択され、発泡粒子の群の平均粒子径は、例えば、0.50~5.0mmとされる。
 発泡粒子の群の平均粒子径はD50で表現される値である。
 具体的には、ロータップ型篩振とう機(飯田製作所社製)を用いて、篩目開き26.5mm、22.4mm、19.0mm、16.0mm、13.2mm、11.20mm、9.50mm、8.80mm、6.70mm、5.66mm、4.76mm、4.00mm、3.35mm、2.80mm、2.36mm、2.00mm、1.70mm、1.40mm、1.18mm、1.00mm、0.85mm、0.71mm、0.60mm、0.50mm、0.425mm、0.355mm、0.300mm、0.250mm、0.212mm及び0.180mmのJIS標準篩(JIS Z8801-1:2006)で試料約25gを10分間分級し、篩網上の試料重量を測定した。得られた結果から累積重量分布曲線を作成し、累積重量が50%となる粒子径(メディアン径)を平均粒子径とする。
 発泡粒子の連続気泡率は、20%以下が好ましく、18%以下がより好ましく、16%以下がさらに好ましい。発泡粒子の連続気泡率が上記上限値以下であると、発泡粒子の二次発泡性をより高め、成形性や機械強度をより高められる。発泡粒子の連続気泡率は、JIS K7138:2006「硬質発泡プラスチック-連続気泡率及び独立気泡率の求め方」に記載の方法により求められる。
 発泡粒子の嵩密度は、例えば、0.027~0.675g/cmが好ましく、0.045~0.45g/cmがより好ましく、0.0675~0.27g/cmがさらに好ましい。嵩密度が上記下限値以上であれば、発泡粒子成形体の緩衝力を高められる。嵩密度が上記上限値以下であると、発泡粒子成形体の機械強度を高められる。
 発泡粒子の嵩発泡倍率は、例えば、2~50倍が好ましく、3~30倍がより好ましく、5~20倍がさらに好ましい。嵩発泡倍率が上記下限値以上であれば、体積当たりの樹脂量をより低減でき、緩衝力を高められる。嵩発泡倍率が上記上限値以下であると、機械強度を高められる。
 発泡粒子の平均気泡径は、例えば、5~500μmが好ましく、10~400μmがより好ましく、20~300μmがさらに好ましい。平均気泡径が上記下限値以上であれば、緩衝力を高められる。平均気泡径が上記上限値以下であると、機械強度を高められる。平均気泡径は、ASTM D3576-77の試験方法に準拠して測定できる。
 発泡粒子において、加熱速度5℃/分、周波数1Hzでの固体粘弾性測定における損失正接tanδが最大となる温度は、120~230℃が好ましく、130~225℃がより好ましく、150~220℃がさらに好ましい。損失正接tanδが最大となる温度が上記下限値以上であれば、発泡粒子成形体が軟化する温度が高くなり、発泡粒子成形体の耐熱強度をより高められる。損失正接tanδが最大となる温度が上記上限値以下であれば、発泡粒子成形体が軟化する温度が過度に高くなりすぎず、成形性をより高められる。発泡粒子の損失正接tanδが最大となる温度は、発泡粒子成形体を成形し、この発泡粒子成形体の固体粘弾性を測定することにより求められる。
 発泡粒子のZ平均分子量Mzは、2.5×10~5.0×10であり、2.9×10~5.0×10が好ましく、3.2×10~5.0×10がより好ましい。発泡粒子のZ平均分子量Mzが上記下限値以上であれば、発泡粒子の連続気泡率を抑制し、成形性を高められる。発泡粒子のZ平均分子量Mzが上記上限値以下であれば、型内発泡成形において、発泡粒子が良好に発泡し、かつ発泡粒子同士が良好に熱融着して、成形性を高められる。
 発泡粒子の数平均分子量Mnは、0.10×10~0.30×10が好ましく、0.15×10~0.25×10がより好ましく、0.18×10~0.23×10がさらに好ましい。
 発泡粒子の数平均分子量Mnが上記下限値以上であると、耐衝撃性を高められる。発泡粒子の数平均分子量Mnが上記上限値以下であると、成形性をさらに高められる。
 発泡粒子の質量平均分子量Mwは、0.50×10~2.0×10が好ましく、0.70×10~1.5×10がより好ましく、0.80×10~1.2×10がさらに好ましい。
 発泡粒子の質量平均分子量Mwが上記下限値以上であると、耐衝撃性を高められる。発泡粒子の質量平均分子量Mwが上記上限値以下であると、成形性をさらに高められる。
 Mw/Mnで表される発泡粒子の分子量分布は、例えば、3.0~7.0が好ましく、3.5~6.5がより好ましく、4.0~6.0がさらに好ましい。発泡粒子の分子量分布が上記下限値以上であると、耐衝撃性をより高められる。発泡粒子の分子量分布が上記上限値以下であれば、成形性をより高められる。
 発泡粒子の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzは、後述する原料ポリエステル系樹脂及び原料ポリイミド系樹脂の種類、量、並びに架橋剤の種類、量等の組み合わせにより調節される。
 なお、発泡粒子における数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzは、発泡粒子を構成する熱可塑性樹脂の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzと同一視できる。
[数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzの測定方法]
 数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzは、以下の方法で測定できる。
 測定対象から試料5mgを取り、これにヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)0.5mL、クロロホルム0.5mLの順に追加して軽く手動で振とうする。これを浸漬時間6±1.0hrで放置する。試料が完全に溶解したことを確認後に、クロロホルムで希釈して10mLとし、これを軽く手動で振とうして、混合する。その後、ジーエルサイエンス(株)製の非水系0.45μmのクロマトディスク、又は(株)島津ジーエルシー製の非水系0.45μmシリンジフィルターにて濾過して、測定試料とする。測定試料を次の測定条件にて、クロマトグラフで測定し、予め作成しておいた標準ポリスチレン検量線から試料の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzを求める。
〔測定装置〕
・測定装置=東ソー(株)製、「HLC-8320GPC EcoSEC」、ゲル浸透クロマトグラフ(RI検出器・UV検出器内蔵)。
〔GPC測定条件〕
・カラム
〈サンプル側〉
 ガードカラム=東ソー(株)製 TSK guardcolumn HXL-H(6.0mm×4.0cm)×1本。
 測定カラム=東ソー(株)製 TSKgel GMHXL(7.8mmI.D.×30cm)×2本直列。
〈リファレンス側〉
 抵抗管(内径0.1mm×2m)×2本直列。
 カラム温度=40℃。
 移動相=クロロホルム。
〈移動相流量〉
 サンプル側ポンプ=1.0mL/分。
 リファレンス側ポンプ=0.5mL/分。
 検出器=UV検出器(254nm)。
 注入量=15μL。
 測定時間=25分。
 サンプリングピッチ=500m秒。
〔検量線用標準ポリスチレン試料〕
 検量線用標準ポリスチレン試料は、昭和電工(株)製の製品名「STANDARD SM-105」及び「STANDARD SH-75」から、質量平均分子量Mwが5,620,000、3,120,000、1,250,000、442,000、151,000、53,500、17,000、7,660、2,900、1,320のものを用いた。
 上記検量線用標準ポリスチレンをA(5,620,000、1,250,000、151,000、17,000、2,900)及びB(3,120,000、442,000、53,500、7,660、1,320)にグループ分けした。Aを秤量(2mg、3mg、4mg、4mg、4mg)した後、クロロホルム30mLに溶解する。Bを秤量(3mg、4mg、4mg、4mg、4mg)した後、クロロホルム30mLに溶解する。 標準ポリスチレン検量線は、作製した各A及びB溶解液を50μL注入して測定後に得られた保持時間から較正曲線(三次式)を作成することにより得る。その検量線を用いて数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzを算出する。
 発泡粒子の結晶化度は、3.0~10%が好ましく、3.0~9.0%がより好ましく、3.0~7.0%がさらに好ましい。発泡粒子の結晶化度が上記下限値以上であると、耐熱性がより高まる。発泡粒子の結晶化度が上記上限値以下であると、型内発泡成形の際に良好に二次発泡し、発泡粒子同士がより強固に熱融着して、発泡粒子成形体の機械強度をより高められる。結晶化度は、架橋剤の種類、添加量、発泡粒子の製造時の温度等の組み合わせにより調節できる。
<製造方法>
 本発明の発泡粒子の製造方法としては、熱可塑性樹脂と発泡剤とを含む樹脂組成物を押し出し、発泡して、発泡粒子を得る方法、熱可塑性樹脂を押し出して樹脂粒子を得、得られた樹脂粒子に発泡剤を含侵させて発泡性粒子とし、発泡性粒子を加熱して発泡粒子とする方法が挙げられる。
 より具体的な発泡粒子の製造方法としては、例えば、次の方法等が挙げられる。
1)熱可塑性樹脂と発泡剤とを押出機に供給して溶融混錬し、溶融状態の樹脂組成物を押出機先端に設けたダイの孔から空中に押し出して発泡させ、押し出して発泡させると同時に切断し、切断された発泡した球状の粒子を水中に投じて冷却して、発泡粒子を得る方法。
2)熱可塑性樹脂と発泡剤とを押出機に供給して溶融混錬し、溶融状態の樹脂組成物を押出機先端に設けたダイの孔から水中に押し出して発泡させて冷却し、押し出して発泡させて冷却すると同時に切断し、切断された発泡した球状の発泡粒子を得る方法。
3)熱可塑性樹脂と発泡剤とを押出機に供給して溶融混錬し、溶融状態の樹脂組成物を押出機先端に設けたダイの孔から水中に押し出して冷却し、押し出して冷却すると同時に切断し、切断された球状の発泡性粒子を得て、発泡性粒子を加熱して発泡粒子を得る方法。
4)熱可塑性樹脂を押出機に供給して溶融混錬し、溶融状態の熱可塑性樹脂を押出機先端に設けたダイの孔から空中に押し出して、押し出すと同時に切断し、切断された球状の樹脂粒子を水中に投じて冷却して樹脂粒子を得て、樹脂粒子に発泡剤を含浸させて発泡性粒子を得て、発泡性粒子を加熱して発泡粒子を得る方法。
5)熱可塑性樹脂を押出機に供給して溶融混錬し、溶融状態の熱可塑性樹脂を押出機先端に設けたダイの孔から水中に押し出して冷却し、押し出して冷却すると同時に切断し、切断された球状の樹脂粒子を得て、樹脂粒子に発泡剤を含浸させて発泡性粒子を得て、発泡性粒子を加熱して発泡粒子を得る方法。
6)熱可塑性樹脂を押出機に供給して溶融混錬し、溶融状態の熱可塑性樹脂を押出機先端に設けたダイの孔からストランド状に押し出し、押し出した後に水中に導き冷却し、冷却した後に所定の長さ毎に切断して柱状の樹脂粒子を得て、樹脂粒子に発泡剤を含浸させて発泡性粒子を得て、発泡性粒子を加熱して発泡粒子を得る方法。
 以下、樹脂組成物を空中に押し出して発泡させ、これを切断して球状の粒子を水中に投じて冷却する方法について、より詳細に説明する。
 本発明の発泡粒子の製造に用いられる押出機を説明する。
 図4の発泡粒子製造装置10は、押出機(不図示)と、押出機の先端に設けられたノズル金型1とを有する。ノズル金型1の先端には、回転軸2が接続されている。回転軸2は、後述する冷却部材4を構成する冷却ドラム41の前部41aを貫通してモータ等の駆動部材3に連結されている。
 ノズル金型1の前端面1aには、ノズルの出口部11が複数個、回転軸2を中心とした同一仮想円A上に等間隔に形成されている(図5参照)。
 ノズル金型1のノズルの数(即ち、出口部11の数)は、2~80個が好ましい。ノズル数が1個の場合、発泡粒子の製造効率が低下することがある。80個より多い場合、互いに隣接するノズルから押出発泡される押出発泡体同士が接触して合着することがある。また、押出発泡体を切断して得られる発泡粒子同士が合着することがある。ノズルの数は、5~60個がより好ましく、8~50個が特に好ましい。
 ノズル金型1におけるノズルの出口部11の直径(開口径)は、0.20~2.0mmが好ましい。出口部11の開口径が0.20mm未満の場合、押出圧力が高くなりすぎて押出発泡が困難となることがある。出口部11の開口径が2.0mmより大きい場合、発泡粒子の径が大きくなって金型への充填効率が低下することがある。出口部11の開口径は、0.30~1.6mmがより好ましく、0.40~1.2mmが特に好ましい。
 ノズル金型1のランド部の長さは、ノズル金型1のノズルにおける出口部11の開口径の4~30倍が好ましい。長さが4倍未満の場合、フラクチャーが発生して安定的に押出発泡できないことがある。30倍より大きい場合、ノズル金型1に大きな圧力が加わり過ぎて押出発泡できない場合がある。ランド部の長さは、5~20倍がより好ましい。
 ノズル金型1の前端面1aにおけるノズルの出口部11で囲まれた部分には、回転軸2が前方に向かって突出した状態に配設されている。
 回転軸2の後端部の外周面には一枚又は複数枚の回転刃5が一体的に設けられており、全ての回転刃5は、その回転時には、前端面1aに常時、接触した状態となる。なお、回転軸2に複数枚の回転刃5が一体的に設けられている場合には、複数枚の回転刃5は回転軸2の周方向に等間隔毎に配列されている。また、図5では、一例として、四個の回転刃5を回転軸2の外周面に一体的に設けた場合を示している。
 回転軸2が回転することによって回転刃5は、前端面1aに常時、接触しながら、ノズルの出口部11が形成されている仮想円A上を移動し、ノズルの出口部11から押し出された押出発泡体を順次、連続的に切断可能に構成されている。
 発泡粒子製造装置10は、ノズル金型1の少なくとも前端面1aと、回転軸2とを包囲する冷却部材4が配設されている。冷却部材4は、ノズル金型1よりも大径な正面円形状の前部41aと、この前部41aの外周縁から後方に向かって延設された円筒状の周壁部41bとを有する有底円筒状の冷却ドラム41とを備えている。
 周壁部41bにおけるノズル金型1の外面に対向する領域には、冷却液42を供給するための供給口41cが形成されている。供給口41cは、周壁部41bを貫通している。周壁部41bの外面で、供給口41cには、冷却液42を冷却ドラム41内に供給するための供給管41dが接続されている。
 冷却液42は、供給管41dを通じて、冷却ドラム41の周壁部41bの内周面に沿って斜め前方に向かって供給されるように構成されている。
 周壁部41bの前端部下面には、排出口41eが形成されている。排出口41eは、周壁部41bを貫通している。周壁部41bの外面で、排出口41eには、排出管41fが接続されている。
 押出機としては、従来から汎用されている押出機であれば、特に限定されず、例えば、単軸押出機、二軸押出機、複数の押出機を連結させたタンデム型の押出機が挙げられる。
 発泡粒子製造装置10を用いた発泡粒子の製造方法を説明する。
 供給口41cを介して、冷却液42を供給管41dから冷却ドラム41内に供給する。供給された冷却液42は、供給される際の流速に伴う遠心力によって、周壁部41bの内周面に沿って螺旋状を描くように前方(前部41a方向)に向かって進む。冷却液42は、周壁部41bの内周面に沿って進行中に、徐々に進行方向に直交する方向(即ち、周壁部41bの周方向)に広がる。周壁部41bの周方向に広がった冷却液42は、供給口41cより前方の周壁部41bの内周面を全面的に被覆する。
 冷却液42としては、発泡粒子を冷却できれば、特に限定されず、例えば、水、アルコール等が挙げられるが、使用後の処理を考慮すると、水が好ましい。
 冷却液42の温度は、10~40℃が好ましい。冷却液の温度が10℃以上であれば、冷却ドラム41の近傍に位置するノズル金型1が過度に冷却されることなく、樹脂組成物をより円滑に出口部11から押し出せる。冷却液の温度が40℃以下であれば、粒子状切断物の冷却をより速やかに行える。
 樹脂組成物に配合されるポリエステル系樹脂(原料ポリエステル系樹脂)のガラス転移温度Tgは、50~100℃が好ましく、60~90℃がより好ましく、70~85℃がさらに好ましい。Tgが上記下限値以上であれば、耐熱強度、加熱寸法安定性をより高められる。Tgが上記上限値以下であれば、成形サイクルを短くして生産性を高め、成形性を高められる。なお、「成形性」は、例えば、発泡粒子を金型のキャビティに充填し、これを加熱して二次発泡させた際に、所望の形状に近づけられることであり、所望の形状に近づくほど、成形性は「良好」である。
 原料ポリエステル系樹脂の融点は、230~270℃が好ましく、240~260℃がより好ましく、245~255℃がさらに好ましい。融点が上記下限値以上であれば、耐熱強度、加熱寸法安定性をより高められる。融点が上記上限値以下であれば、成形サイクルを短くして生産性を高め、成形性を高められる。
 原料ポリエステル系樹脂の固有粘度(IV値)は、0.50~1.5が好ましく、0.60~1.3がより好ましく、0.70~1.2がさらに好ましい。IV値が上記下限値以上であれば、発泡時の破泡が抑制されて連続気泡率をより低められる。IV値が上記上限値以下であれば、密度をより低くし、発泡粒子成形体の表面をより平滑にして、外観の美麗さを高められる。
 IV値は、JIS K7367-5(2000)の方法で測定できる。
 原料ポリエステル系樹脂の数平均分子量Mnは、0.050×10~0.40×10が好ましく、0.10×10~0.35×10がより好ましく、0.15×10~0.30×10がさらに好ましい。
 原料ポリエステル系樹脂の数平均分子量Mnが上記下限値以上であると、耐衝撃性を高められる。原料ポリエステル系樹脂の数平均分子量Mnが上記上限値以下であると、耐熱性をさらに高められる。
 原料ポリエステル系樹脂の質量平均分子量Mwは、0.30×10~1.3×10が好ましく、0.40×10~1.2×10がより好ましく、0.50×10~1.2×10がさらに好ましい。
 原料ポリエステル系樹脂の質量平均分子量Mwが上記範囲内であると、耐衝撃性をさらに高められる。
 原料ポリエステル系樹脂のZ平均分子量Mzは、0.20×10~2.5×10が好ましく、0.30×10~2.0×10がより好ましく、0.90×10~1.8×10がさらに好ましい。
 原料ポリエステル系樹脂のZ平均分子量Mzが上記下限値以上であると、耐熱性を高められる。原料ポリエステル系樹脂のZ平均分子量Mzが上記上限値以下であると、成形性を高められる。
 Mw/Mnで表される原料ポリエステル系樹脂の分子量分布は、1.5~5.0が好ましく、2.0~4.0がより好ましく、2.5~3.5がさらに好ましい。
 原料ポリエステル系樹脂のMw/Mnが上記範囲内であると、成形性をより高められる。
 原料ポリエステル系樹脂の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzは、発泡粒子の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzと同様の方法で測定できる。
 樹脂組成物に配合されるポリイミド系樹脂(原料ポリイミド系樹脂)のガラス転移温度Tgは、190~240℃が好ましく、200~230℃がより好ましく、210~220℃がさらに好ましい。原料ポリイミド系樹脂のガラス転移温度Tgが上記下限値以上であると、耐熱強度、耐熱性をより高められる。原料ポリイミド系樹脂のガラス転移温度Tgが上記上限値以下であると、成形サイクルを短くして生産性を高め、成形性を高められる。
 原料ポリイミド系樹脂のメルトフローレイト(MFR)は、3.0~30g/10分が好ましく、5.0~25g/10分がより好ましく、7.0~20g/10分がさらに好ましい。原料ポリイミド系樹脂のMFRが上記下限値以上であると、成形サイクルを短くして生産性を高め、成形性を高められる。MFRが上記上限値以下であると、耐熱強度、耐熱性をより高められる。
 原料ポリイミド系樹脂の数平均分子量Mnは、0.10×10~0.50×10が好ましく、0.15×10~0.30×10がより好ましく、0.20×10~0.25×10がさらに好ましい。原料ポリイミド系樹脂の数平均分子量Mnが上記下限値以上であると耐衝撃性をより高められる。原料ポリイミド系樹脂の平均分子量Mnが上記上限値以下であると成形性をより高められる。
 原料ポリイミド系樹脂の質量平均分子量Mwは、0.20×10~0.80×10が好ましく、0.30×10~0.70×10がより好ましく、0.40×10~0.60×10がさらに好ましい。原料ポリイミド系樹脂の質量平均分子量Mwが上記下限値以上であると耐衝撃性をより高められる。原料ポリイミド系樹脂の質量平均分子量Mwが上記上限値以下であると成形性をより高められる。
 原料ポリイミド系樹脂のZ平均分子量Mzは、0.40×10~1.2×10が好ましく、0.50×10~1.0×10がより好ましく、0.60×10~0.90×10がさらに好ましい。
 原料ポリイミド系樹脂のZ平均分子量Mzが上記下限値以上であると、耐熱性を高められる。原料ポリイミド系樹脂のZ平均分子量Mzが上記上限値以下であると、成形性を高められる。
 Mw/Mnで表される原料ポリイミド系樹脂の分子量分布は、1.0~3.0が好ましく、1.5~2.5がより好ましく、2.0~2.5がさらに好ましい。
 原料ポリイミド系樹脂のMw/Mnが上記範囲内であると、成形性をより高められる。原料ポリイミド系樹脂の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzは、発泡粒子の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzと同様の方法で測定できる。
 これらの樹脂組成物を、回転刃5を回転させつつ、ノズルの出口部11から押し出す。樹脂組成物は、ノズル金型1から押出発泡された押出発泡体となり、かつ回転刃5で切断されて、粒子状切断物となる。全ての回転刃5は前端面1aに常時、接触しながら回転しており、ノズル金型1から押出発泡された押出発泡体は、回転刃5と、ノズルの出口部11端縁との間に生じる剪断応力によって、一定の時間間隔で大気中において切断されて粒子状切断物となる。この時、押出発泡体の冷却が過度とならない範囲内において、押出発泡体に水を霧状に吹き付けてもよい。
 ノズル金型1のノズル内においては、樹脂組成物が発泡しないようにしている。樹脂組成物は、ノズルの出口部11から吐出された直後は、未だに発泡しておらず、吐出されてから僅かな時間が経過した後に発泡を始める。従って、押出発泡体は、ノズルの出口部11から吐出された直後の未発泡部と、この未発泡部に連続し、未発泡部に先んじて押し出された発泡途上の発泡部とからなる。
 ノズルの出口部11から吐出されてから発泡を開始するまでの間、未発泡部はその状態を維持する。この未発泡部が維持される時間は、ノズルの出口部11における樹脂圧力や、発泡剤量等によって調整できる。ノズルの出口部11における樹脂圧力が高いと、樹脂組成物は、ノズル金型1から押し出されてから直ぐに発泡することはなく、未発泡の状態を維持する。ノズルの出口部11における熱可塑性樹脂の吐出圧力の調整は、ノズルの出口部11の開口径、押出量、樹脂組成物の溶融粘度及び溶融張力によって調整できる。加えて、発泡剤量を適正な量に調整することによって、ノズル金型1の内部において熱可塑性樹脂組成物が発泡することを防止し、未発泡部を確実に形成できる。
 全ての回転刃5は前端面1aに常時、接触した状態で押出発泡体を切断していることから、押出発泡体は、ノズルの出口部11から吐出された直後の未発泡部において切断された粒子状切断物となる。
 回転刃5の回転数は2000~10000rpmが好ましく、2000~9000rpmがより好ましく、2000~8000rpmが特に好ましい。回転数が上記下限値以上であれば、押出発泡体を回転刃5によってより確実に切断して、合着を防止し、発泡粒子をより均一な形状にできる。回転数が上記上限値以下であれば、後述する冷却液42に達するまでの時間が充分に確保されて嵩発泡倍率をより高められる。
 図6に示すように、回転刃5によって切断された粒子状切断物Pは、回転刃5による切断応力によって切断と同時に冷却ドラム41の内壁に向かって飛散され、周壁部41bの内周面を被覆する冷却液42に衝突する。粒子状切断物は、冷却液42に衝突するまでの間も発泡をし続け、粒子状切断物は発泡によって略球状に成長する。このため、得られる発泡粒子は略球状である。この際、粒子状切断物Pは、冷却液42の表面に対して斜交し、かつ冷却液42の流れ方向Xの上流から下流に向かって、冷却液42に衝突することが好ましい(図6参照)。粒子状切断物を冷却液42に衝突させるときに、粒子状切断物Pを冷却液42の流れを追う方向から冷却液42に衝突することで、粒子状切断物Pは冷却液42の表面に弾かれることなく、粒子状切断物Pは、冷却液42内に円滑に、かつ確実に進入して、冷却液42によって冷却されて、発泡粒子となる。
 本実施形態によれば、押出発泡体を回転刃5によって切断した後に、粒子状切断物を直ちに冷却液42によって冷却していることから、粒子状切断物が過度に発泡するのを防止して、所望する嵩発泡倍率の発泡粒子を得られる。
 加えて、粒子状切断物は、押出発泡体の切断後に直ちに冷却されるため、発泡粒子の結晶化度の上昇が抑制されている。このため、発泡粒子は、優れた二次発泡性や熱融着性を発揮し、得られる発泡粒子成形体は優れた機械強度を有している。さらに、型内発泡成形時に発泡粒子成形体の結晶化度を上昇させることで、加熱寸法安定性をより高められる。
 冷却液42で冷却された発泡粒子は、冷却液42と共に、排出口41eを介して排出管41fに流入し、冷却ドラム41外に排出される。排出された発泡粒子は、冷却液42から分離され、必要に応じて乾燥される。発泡粒子と冷却液42との分離方法としては、例えば、篩を通す等、従来公知の固液分離方法が挙げられる。
(熱可塑性樹脂発泡粒子成形体)
 本実施形態の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体(発泡粒子成形体)は、発泡粒子を発泡し、互いに融着させたものである。発泡粒子成形体としては、自動車、鉄道車両、航空機、又は船舶等の輸送機器の部品、電気製品の緩衝材や筐体、搬送容器、梱包材、構造部材、断熱材等が挙げられる。自動車の部品としては、例えば、バッテリーケース、バッテリートレー、エンジン付近に用いられる部材、外装材、断熱材等が挙げられる。鉄道車両の部材としては、例えば、シート芯材、外装材、断熱材等が挙げられる。
 発泡粒子成形体の大きさは、特に限定されず、用途を勘案して適宜決定される。
 発泡粒子成形体の熱可塑性樹脂に対するポリエステル系樹脂の含有割合は、発泡粒子の熱可塑性樹脂に対するポリエステル系樹脂の含有割合と同様である。
 発泡粒子成形体の熱可塑性樹脂に対するポリイミド系樹脂の含有割合は、発泡粒子の熱可塑性樹脂に対するポリイミド系樹脂の含有割合と同様である。
 発泡粒子成形体中のポリイミド系樹脂の含有割合は、発泡粒子成形体の表面から厚さ方向に直交する方向(平面方向)に沿って任意の厚さ(例えば0.2mm)にスライスし、これを測定試料として、発泡粒子中のポリイミド系樹脂の含有割合と同様の方法で測定できる。
 発泡粒子成形体は、単一のガラス転移温度Tgを示す。ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂とが相溶することで、単一のガラス転移温度Tgとなる。発泡粒子成形体のガラス転移温度Tgが単一であることで、ポリエステル系樹脂のガラス転移温度Tgよりも高いガラス転移温度Tgとなり、発泡粒子成形体の耐熱強度が高まる。
 発泡粒子成形体のガラス転移温度Tgは、例えば、80~130℃が好ましく、80~125℃がより好ましく、80~120℃がさらに好ましく、80~100℃が特に好ましい。Tgが上記下限値以上であれば、発泡粒子成形体の耐熱強度、加熱寸法安定性をより高められる。Tgが上記上限値以下であれば、成形性が向上し、外観が美麗に仕上がる。
 発泡粒子成形体の吸熱発熱差は、3.0~35J/gが好ましく、10~30J/gがより好ましく、15~28J/gがさらに好ましい。吸熱発熱差が上記下限値以上であれば、結晶化度が高まり、発泡粒子成形体の加熱寸法安定性を高められる。吸熱発熱差が上記上限値以下であれば、結晶化度が高まりすぎず、発泡粒子成形体の耐衝撃性を高められる。吸熱発熱差は、加熱速度10℃/分における熱流束示差走査熱量測定によって求められ吸熱量と発熱量との差である。
 発泡粒子成形体のZ平均分子量Mzは、2.5×10~5.0×10であり、2.9×10~5.0×10が好ましく、3.2×10~5.0×10がより好ましい。
 発泡粒子成形体のZ平均分子量Mzが上記下限値以上であれば、連続気泡率をより低減して、成形性を高められる。発泡粒子成形体のZ平均分子量Mzが上記上限値以下であれば、発泡倍率をより高められ、かつ発泡粒子同士が良好に熱融着して、成形性を高められる。
 発泡粒子成形体の数平均分子量Mnは、0.10×10~0.30×10が好ましく、0.15×10~0.25×10がより好ましく、0.18×10~0.23×10がさらに好ましい。
 発泡粒子成形体の数平均分子量Mnが上記下限値以上であると、耐衝撃性を高められる。発泡粒子成形体の数平均分子量Mnが上記上限値以下であると、成形性をさらに高められる。
 発泡粒子成形体の質量平均分子量Mwは、0.50×10~2.0×10が好ましく、0.70×10~1.5×10がより好ましく、0.80×10~1.2×10がさらに好ましい。
 発泡粒子成形体の質量平均分子量Mwが上記下限値以上であると、耐衝撃性を高められる。発泡粒子成形体の質量平均分子量Mwが上記上限値以下であると、成形性をさらに高められる。
 発泡粒子成形体の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzは、発泡粒子の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzと同様の方法で測定できる。
 発泡粒子成形体の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzは、原料ポリエステル系樹脂及び原料ポリイミド系樹脂の種類、量、並びに架橋剤の種類、量等の組み合わせにより調節される。
 なお、発泡粒子成形体における数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzは、発泡粒子成形体を構成する熱可塑性樹脂の数平均分子量Mn、質量平均分子量Mw及びZ平均分子量Mzと同一視できる。
 発泡粒子成形体において、加熱速度5℃/分、周波数1Hzでの固体粘弾性測定における損失正接tanδが最大となる温度は、120~230℃が好ましく、130~225℃がより好ましく、150~220℃がさらに好ましい。損失正接tanδが最大となる温度が上記下限値以上であれば、発泡粒子成形体が軟化する温度が高くなり、発泡粒子成形体の耐熱強度をより高められる。損失正接tanδが最大となる温度が上記上限値以下であれば、発泡粒子成形体が軟化する温度が過度に高くなりすぎず、成形性をより高められる。
 発泡粒子成形体の連続気泡率は、例えば、20%以下が好ましく、18%以下がより好ましく、16%以下がさらに好ましい。発泡粒子成形体の連続気泡率が上記上限値以下であると、発泡粒子成形体の耐衝撃性をより高められる。発泡粒子成形体の連続気泡率は、JIS K7138:2006「硬質発泡プラスチック-連続気泡率及び独立気泡率の求め方」に記載の方法により求められる。
 発泡粒子成形体の見掛け密度は、例えば、0.027~0.675g/cmが好ましく、0.045~0.45g/cmがより好ましく、0.0675~0.27g/cmがさらに好ましい。発泡粒子成形体の見掛け密度が上記下限値以上であると、発泡粒子成形体の耐衝撃性をより高められる。発泡粒子成形体の見掛け密度が上記上限値以下であると、発泡粒子成形体をより軽量にできる。
 発泡粒子成形体の発泡倍率は、例えば、2~50倍が好ましく、3~30倍がより好ましく、5~20倍がさらに好ましい。発泡粒子成形体の発泡倍率が上記下限値以上であると、発泡粒子成形体の耐衝撃性をより高められる。発泡粒子成形体の発泡倍率が上記上限値以下であると、発泡粒子成形体の機械強度をより高められる。
 発泡粒子成形体の平均気泡径は、例えば、5.0~500μmが好ましく、10~400μmがより好ましく、20~300μmがさらに好ましい。発泡粒子成形体の平均気泡径が上記下限値以上であると、発泡粒子成形体の耐衝撃性をより高められる。発泡粒子成形体の平均気泡径が上記上限値以下であると、発泡粒子成形体の表面平滑性をより高められる。
 発泡粒子成形体の平均気泡径は、ASTM D2842-69に記載の方法に準拠して測定できる。
 発泡粒子成形体において、UL-94垂直法(11mm垂直燃焼試験)に準拠して測定される難燃性(UL94規格の難燃グレード)は、V-2以上が好ましく、V-1以上がより好ましく、V-0がさらに好ましい。
 発泡粒子成形体の難燃グレードは、ポリイミド系樹脂の含有量、リン系難燃剤の含有量等により調節できる。
 例えば、熱可塑性樹脂の総質量に対するポリイミド系樹脂の含有量を25質量%以上とすることで、難燃性をより高めて、V-1以上をより確実に達成できる。
 なお、UL94規格の難燃グレードは、V-2、V-1、V-0の順に難燃性が高くなる。
 また、UL-94垂直法(11mm垂直燃焼試験)としては、細貝亜樹他、「火災安全性評価を目的とした材料燃焼性試験」、日本燃焼学会誌、第56巻175号、2014年、47~58頁に記載された方法等が挙げられる。
<製造方法>
 発泡粒子を用いた発泡粒子成形体は、従来公知の製造方法で製造できる。
 発泡粒子成形体の製造方法としては、例えば、次の方法等が挙げられる。
1)発泡粒子(嵩発泡倍率:2~50倍)を成形型内に充填し、これを加熱して、発泡粒子を二次発泡させて二次発泡粒子としつつ融着して、型内発泡成形により、発泡粒子成形体(発泡倍率:2~50倍)とする(加熱成形工程)方法。
2)発泡粒子を加熱して任意の嵩発泡倍率に発泡させた予備発泡粒子(嵩発泡倍率:2~50倍)とし(予備発泡工程)、予備発泡粒子を成形型内に充填し、これを加熱して、予備発泡粒子を二次発泡させて二次発泡粒子としつつ融着して、型内発泡成形により発泡粒子成形体(発泡倍率:2~50倍)とする(加熱成形工程)方法。
 二次発泡させる方法としては、例えば、金型のキャビティ内を水蒸気で加熱する方法が挙げられる。
 二次発泡させる温度は、例えば、100~180℃が好ましい。
 二次発泡させる時間(即ち、金型に蒸気を供給する時間)は、5~120秒間が好ましい。
 なお、二次発泡においては、雌型側からキャビティ内に水蒸気を供給してもよいし、雄型側からキャビティ内に水蒸気を供給してもよいし、これらを交互に行ってもよい。
 さらに、発泡粒子に不活性ガス又は空気(以下、不活性ガス等と称する)を含浸させて、発泡粒子の二次発泡力を向上させてもよい(内圧付与工程)。なお、不活性ガスとしては、例えば、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。
 発泡粒子に不活性ガス等を含浸させる方法としては、例えば、常圧以上の圧力を有する不活性ガス等雰囲気下に発泡粒子を置くことによって、発泡粒子中に不活性ガス等を含浸させる方法が挙げられる。発泡粒子は、金型内に充填する前に不活性ガス等が含浸されてもよいが、発泡粒子を金型内に充填した後に金型ごと不活性ガス等雰囲気下に置くことで含浸されてもよい。なお、不活性ガスが窒素である場合、ゲージ圧(大気圧基準)0.1~2MPaの窒素雰囲気中に発泡粒子を20分~24時間に亘って放置してもよい。
 加熱成形工程に次いで、金型内の発泡粒子成形体をさらに加熱することで、熱可塑性樹脂の結晶化度を高めてもよい(保熱工程)。
<熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の用途>
  本発明の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は、例えば、オートバイ、電動自転車、自動車の電装部品、自動車用耐熱部品に好適である。中でも精密成形が必要とされるハードディスクの内部部品、オートバイ、電動自転車、自動車の電装部品として好適に使用される。
 オートバイ、電動自転車、自動車の電装部品としては、例えば電池ケースやバッテリーケースが挙げられる。
  自動車用耐熱部品としては、例えば、オルタネーターターミナル、オルタネーターコネクター、ICレギュレーター、ライトディヤー用ポテンショメーターベース、排気ガスバルブ等の各種バルブ、エンジン冷却水ジョイント、キャブレターメインボディー、キャブレタースペーサー、排気ガスセンサー、冷却水センサー、油温センサー、ブレーキパットウェアーセンサー、スロットルポジションセンサー、クランクシャフトポジションセンサー、エアーフローメーター、ブレーキパット磨耗センサー、エアコン用サーモスタットベース、暖房温風フローコントロールバルブ、ラジエーターモーター用ブラッシュホルダー、ウォーターポンプインペラー、タービンべイン、ワイパーモーター関係部品、デュストリビュター、スタータースィッチ、スターターリレー、トランスミッション用ワイヤーハーネス、ウィンドウウォッシャーノズル、エアコンパネルスィッチ基板、燃料関係電磁気弁用コイル、ヒューズ用コネクター、ホーンターミナル、電装部品絶縁板、ステップモーターローター、ブレーキピストン、ソレノイドボビン、点火装置ケース等の部品、ホイールキャップ、ランプソケット、ランプハウジング、ランプエクステンション、ランプリフレクター等が好適である。
(発泡樹脂複合体)
 発泡樹脂複合体は、本発明の発泡粒子成形体と、発泡粒子成形体の表面の少なくとも一部に設けられた繊維強化樹脂層(表皮材)とを有する。
 発泡樹脂複合体は、耐熱性及び機械強度に優れており、輸送機器構成用部材として広範囲に用いることができる。加えて、発泡樹脂複合体は、建築資材、風車翼、ロボットアーム、電気製品の筐体、ヘルメット用緩衝材、農産箱、保温保冷容器等の輸送容器、産業用ヘリコプターのローターブレード、部品梱包材としても好適に用いることができる。
 輸送機器構成部材としては、自動車、鉄道車両、航空機、又は船舶等の輸送機器の本体を構成する構造部材が挙げられる。自動車の本体を構成する構造部材としては、例えば、ドアパネル、ドアインナー、バンパー、フェンダー、フェンダーサポート、エンジンカバー、ルーフパネル、トランクリッド、フロアパネル、センタートンネル、クラッシュボックス、カウル等が挙げられる。例えば、従来、鋼板で作製されていたドアパネルに樹脂複合体を用いると、鋼板製ドアパネルと略同一の剛性を有し、かつ大幅に軽量化できるため、自動車の軽量化を図れる。鉄道車両の本体を構成する構造部材としては、バックシェル、テーブル、レッグレスト、壁面パネル、フロアパネル等が挙げられる。
 例えば、図7の発泡樹脂複合体100は、平板状の発泡粒子成形体(発泡層)102と、発泡粒子成形体102の両面に設けられた繊維強化樹脂層104とを有する。
 発泡層102は、上述した本発明の発泡粒子成形体である。
 繊維強化樹脂層104を構成している繊維としては、特に限定されず、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、金属繊維等が挙げられる。この内、優れた機械強度及び耐熱性を有していることから、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維が好ましく、炭素繊維がより好ましい。
 繊維の形態としては、特に限定されず、例えば、織物、編物、不織布、繊維を一方向に引き揃えた繊維束(ストランド)をポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の合成樹脂糸又はガラス繊維糸等のステッチ糸で結束(縫合)してなる面材等が挙げられる。織物の織り方としては、平織、綾織、朱子織等が挙げられる。
 繊維は、(1)織物、編物若しくは不織布同士又はこれらを任意の組み合わせで複数枚、積層してなる多層面材、(2)繊維を一方向に引き揃えた繊維束(ストランド)をポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の合成樹脂糸又はガラス繊維糸等のステッチ糸で結束(縫合)してなる複数枚の面材を繊維束の繊維方向が互いに相違した方向を指向するように重ね合わせ、重ね合わせた面材どうしをポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の合成樹脂糸又はガラス繊維糸等のステッチ糸で一体化(縫合)してなる多層面材であってもよい。
 繊維強化樹脂層104に含まれる樹脂としては、未硬化の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、マレイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、マレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂を予備重合した樹脂等が挙げられる。耐熱性、弾性率及び耐薬品性に優れていることから、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂には、硬化剤、硬化促進剤等の添加剤が含有されていてもよい。なお、熱硬化性樹脂は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。
 熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げられる。
 繊維強化樹脂層104の樹脂の含有量は、繊維強化樹脂層104の総質量に対して、20~70質量%が好ましく、30~60質量%がより好ましい。樹脂の含有量が上記下限値以上であれば、繊維同士の結合がより高まり、得られる発泡樹脂複合体の機械強度がより高まる。樹脂の含有量が上記上限値以下であれば、繊維間に存在する樹脂の量が多くなりすぎず、繊維強化樹脂層104の機械強度がより高まり、得られる発泡樹脂複合体の機械強度がより高まる。
 繊維に樹脂を含浸させる方法としては、特に限定されず、例えば、(1)繊維を樹脂中に浸漬する方法、(2)繊維に樹脂を塗布する方法等が挙げられる。
 本実施形態において、発泡粒子成形体の両面に位置する繊維強化樹脂層の素材は、互いに同じでもよいし、異なってもよい。
 繊維強化樹脂層104の厚さは、例えば、0.10~5.0mmが好ましく、0.30~3.0mmがより好ましい。繊維強化樹脂層104の厚さが上記下限値以上であれば、発泡樹脂複合体100の機械強度をより高められる。繊維強化樹脂層104の厚さが上記上限値以下であれば、発泡樹脂複合体100のさらなる軽量化を図れる。
 本実施形態において、発泡粒子成形体102の両面に位置する繊維強化樹脂層104の厚さは、互いに同じでもよいし、異なってもよい。
<製造方法>
 発泡粒子成形体102の表面に繊維強化樹脂層104を設ける方法としては、特に限定されず、例えば、(1)発泡粒子成形体102の表面に接着剤を介して繊維強化樹脂層104を積層し、接合する方法、(2)発泡粒子成形体102の表面に、熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化樹脂層104を積層し、熱可塑性樹脂をバインダーとして、発泡粒子成形体102の表面に繊維強化樹脂層104を接合する方法、(3)発泡粒子成形体102の表面に、未硬化の熱硬化性樹脂が含浸された繊維強化樹脂層104を積層し、熱硬化性樹脂の硬化物をバインダーとして発泡粒子成形体102に繊維強化樹脂層104を接合する方法、(4)発泡粒子成形体102の表面に、加熱されて軟化状態の繊維強化樹脂層104を積層し、発泡粒子成形体102の表面に繊維強化樹脂層104を押圧することによって、発泡粒子成形体102に繊維強化樹脂層104を接合する方法等が挙げられる。方法(4)では、繊維強化樹脂層104を発泡粒子成形体102の表面に沿って変形させることも可能である。ここで、本発明の発泡粒子成形体102は高温環境下における耐荷重性に優れていることから、方法(4)も好適に用いることができる。
 これら方法により、発泡粒子成形体102の表面に繊維強化樹脂層104を一体的に設けられる。
 発泡粒子成形体102の表面に繊維強化樹脂層104を接合する方法としては、例えば、オートクレーブ法、ハンドレイアップ法、スプレーアップ法、PCM(Prepreg Compression Molding)法、RTM(Resin Transfer Molding)法、VaRTM(Vacuum assisted Resin Transfer Molding)法等が挙げられる。
 上述の実施形態の発泡樹脂複合体は、平板状の発泡粒子成形体を有するが、本発明はこれに限定されず、発泡粒子成形体の形状は用途に応じて適宜決定できる。即ち、発泡樹脂複合体の形状は、用途に応じて適宜決定できる。
 上述の実施形態では、発泡粒子成形体の両面に繊維強化樹脂層が設けられているが、本発明はこれに限定されず、発泡粒子成形体の片面にのみ繊維強化樹脂層が設けられていてもよいし、発泡粒子成形体の表面の一部にのみ繊維強化樹脂層が設けられていてもよい。
 本実施形態の発泡粒子成形体は、ポリエステル系樹脂を含むため、加熱寸法安定性を高めて、耐熱性を高められる。
 本実施形態の発泡粒子は、ポリイミド系樹脂を含むため、ガラス転移温度Tgを高めて、耐熱強度を高められる。このため、発泡粒子を加熱成形して得られる発泡粒子成形体は、耐熱強度に優れる。
 加えて、本実施形態の発泡粒子成形体は、ポリイミド系樹脂の含有量が特定の範囲であるため、耐熱強度を高めつつ、成形性に優れる。
 さらに、本実施形態の発泡粒子成形体は、特定量のリン系難燃剤を含むため、難燃性に優れ、かつ成形性に優れる。
 尚、本発明の熱可塑性樹脂発泡粒子又は熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の一つの好ましい態様においては、
 前記ポリイミド系樹脂の含有量が、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、30~40質量%であり、
 前記リンの含有量が、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、0.30~0.66質量%であり、
 前記熱可塑性樹脂発泡粒子の結晶化度が、3.3~6.3%である。
 また、この態様において、前記熱可塑性樹脂発泡粒子の連続気泡率が、3.4~16%であることがさらに好ましい。
 上記の態様によれば、特に優れた成形性、加熱寸法変化率、燃焼試験、及び難燃性を達成することができる。
 以下、本発明について実施例を示して説明するが、本発明はこれらにより限定されることはない。
(使用原料)
<ポリエステル系樹脂>
・PET(A):ロッテケミカル社製、商品名「BCB80」、ガラス転移温度Tg:78.7℃、融点:247.2℃、IV値:0.80、バイオマス度:30%。
・PET(B):三井化学社製、商品名「SA-135」、ガラス転移温度Tg:75.0℃、融点:247.0℃、IV値:0.82、バイオマス度:0%。
<ポリイミド系樹脂>
・PEI(A):ポリエーテルイミド、SABIC Innovative Plastics社製、商品名「Ultem1000」、ガラス転移温度Tg:217℃、MFR:9g/10分。
<リン系難燃剤>
・難燃剤(a):難燃剤含有PETマスターバッチ、トーヨーカラー社製、商品名「NF POLY 1450 MB」、リンの含有量:4.4質量%。
・難燃剤(b): 難燃剤含有PETマスターバッチ、トーヨーカラー社製、商品名「NF POLY 1477 MB」、リンの含有量:3.0質量%。
・難燃剤(c):難燃剤、帝人社製、商品名「ファイヤーガード FCX-210」、リンの含有量:15質量%。
<タルクマスターバッチ>
・核剤MB:PET=58質量%、タルク=42質量%からなるマスターバッチ。
<架橋剤>
・PMDA:無水ピロメリット酸。
<発泡剤>
・ブタン:イソブタンとノルマルブタンとの混合物。イソブタン:ノルマルブタン=35:65(質量比)。
(評価方法)
<密度>
≪発泡粒子の嵩密度≫
 発泡粒子の嵩密度は、JIS K6911:1995「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠して測定した。JIS K6911に準拠した見掛け密度測定器を用いて測定を行い、下記(s1)式に基づいて、発泡粒子の嵩密度を求めた。
 発泡粒子の嵩密度(g/cm)=[発泡粒子を入れたメスシリンダーの質量(g)-メスシリンダーの質量(g)]/[メスシリンダーの容量(cm)]・・・(s1)
≪発泡粒子成形体の密度≫
 発泡粒子成形体の密度は、JIS K7222:1999「発泡プラスチック及びゴム-見掛け密度の測定」に記載される方法により測定した。100cm以上の発泡粒子成形体を材料の元のセル構造を変えない様に切断し、その質量を測定した。密度を下記(s2)式により算出した。
密度(g/cm)=発泡粒子成形体の質量(g)/発泡粒子成形体の体積(cm)・・・(s2)
<発泡倍率>
≪発泡粒子≫
 発泡粒子の嵩発泡倍率は、各例の配合割合から熱可塑性樹脂の密度を求め、熱可塑性樹脂の密度を得られた発泡粒子の嵩密度で除した値とした。なお、各樹脂の密度は以下の値を用いた。
・PET:1.35g/cm
・PEI:1.28g/cm
・難燃剤MB:1.35g/cm
≪発泡粒子成形体≫
 発泡粒子成形体の発泡倍率は、各例の配合割合から熱可塑性樹脂の密度を求め、熱可塑性樹脂の密度を得られた発泡粒子成形体の密度で除した値とした。なお、各樹脂の密度は以下の値を用いた。
・PET:1.35g/cm
・PEI:1.28g/cm
・難燃剤MB:1.35g/cm
<連続気泡率>
 発泡粒子の連続気泡率を下記の方法で測定した。まず、体積測定空気比較式比重計の試料カップを用意し、この試料カップの80%程度を満たす量の発泡粒子の全質量A(g)を測定した。次に、発泡粒子全体の体積B(cm)を、比重計を用いて1-1/2-1気圧法により測定した。なお、測定には、東京サイエンス社の「体積測定空気比較式比重計1000型」を使用した。
 金網製の容器を用意し、この金網製の容器を水中に浸漬し、この水中に浸漬した状態における金網製の容器の質量C(g)を測定した。この金網製の容器内に、全ての発泡粒子を入れ、この金網製の容器を水中に浸漬し、水中に浸漬した状態における金網製の容器とこの金網製容器に入れた発泡粒子の全量とを併せた質量D(g)を測定した。なお、発泡粒子及び金網製容器の質量測定には、大和製衡社製「電子天びんHB3000」(最小目盛り0.01g)を使用した。
 そして、下記式に基づいて発泡粒子の見掛け体積E(cm)を算出し、この見掛け体積Eと発泡粒子全体の体積B(cm)に基づいて下記(s3)式により発泡粒子の連続気泡率を算出した。なお、水1gの体積を1cmとした。また、本測定において発泡粒子は、予め、JISK7100-1999 記号23/50、2級の環境下で16時間保管した後、同環境下において測定を実施した。
連続気泡率(%)=100×(E-B)/E・・・(s3)
(E=A+(C-D))
<ガラス転移温度Tg>
 ガラス転移温度Tgは、JIS K7121:1987、JIS K7121:2012に記載されている方法で測定した。但し、サンプリング方法及び温度条件に関しては以下の通りとした。
 発泡粒子又は発泡粒子成形体から切り出した試料をアルミニウム製測定容器の底に、すきまのないように5.5±0.5mg充填後、アルミニウム製の蓋をした。次いで(株)日立ハイテクサイエンス製「DSC7000X、AS-3」示差走査熱量計を用い、示差走査熱量分析を実施した。窒素ガス流量20mL/分のもと、以下のステップ1~4で試料の加熱と冷却とを施して、DSC曲線を得た。
(ステップ1)30℃で2分間保持。
(ステップ2)10℃/分の速度で30℃から300℃まで昇温し(1回目昇温過程)、10分間保持。
(ステップ3)試料を速やかに取出し、25±10℃の環境下にて放冷。
(ステップ4)10℃/分の速度で30℃から300℃まで昇温(2回目昇温過程)。 なお、基準物質としてアルミナを用いた。装置付属の解析ソフトを用いて、2回目昇温過程にみられる融解ピーク及び結晶化ピークのトップの温度を読みとって融点及び結晶化温度とした。ガラス転移温度Tgは2回目昇温過程にみられるDSC曲線より、装置付属の解析ソフトを用いて、中間点ガラス転移温度を算出した。この中間点ガラス転移温度は該規格(9.3)より求めた。
 なお、ガラス転移温度Tgは、加熱速度10℃/分における熱流束示差走査熱量測定チャート(DSC曲線)において、2回目昇温過程にみられる結晶化ピークよりも低温側におけるガラス転移温度Tgを採用した。但し、2回目昇温過程において結晶化ピークが観測されない場合は、2回目昇温過程の温度範囲(30~300℃)におけるガラス転移温度Tgを採用した。
<吸熱量(a)、発熱量(b)、結晶化度>
 吸熱量(a)(融解熱量)及び発熱量(b)(結晶化熱量)はJIS K7121:1987、JIS K7121:2012に記載されている方法で測定した。但し、サンプリング方法及び温度条件に関しては以下の通りとした。
 発泡粒子又は発泡粒子成形体から切り出した試料をアルミニウム製測定容器の底に、すきまのないように5.5±0.5mg充填後、アルミニウム製の蓋をした。次いで(株)日立ハイテクサイエンス製「DSC7000X、AS-3」示差走査熱量計を用い、示差走査熱量分析を実施した。窒素ガス流量20mL/分のもと、以下のステップ1~2で試料の加熱及び冷却を施して、DSC曲線を得た。
(ステップ1)30℃で2分間保持。
(ステップ2)速度10℃/分で30℃から300℃まで昇温(1回目昇温過程)。
 この時の基準物質にはアルミナを用いた。吸熱量(a)及び発熱量(b)は、装置付属の解析ソフトを用いて算出した。具体的には、図4に示すように、吸熱量(a)は低温側のベースラインからDSC曲線が離れる点と、そのDSC曲線が再び高温側のベースラインへ戻る点とを結ぶ直線と、DSC曲線に囲まれる部分の面積から算出した。発熱量(b)は低温側のベースラインからDSC曲線が離れる点と、そのDSC曲線が再び高温側へ戻る点とを結ぶ直線と、DSC曲線に囲まれる部分の面積から算出した。
 結晶化度は、下記方法で求められる。まず、前記吸熱量(a)と前記発熱量(b)の差を求める。この差をポリエチレンテレフタレート完全結晶の理論融解熱量140.1J/gで除して求められる割合を結晶化度とする。
 つまり、結晶化度は下記(s4)式より求める。
結晶化度(%)=(吸熱量(a)(J/g)-発熱量(b)(J/g))/140.1(J/g)×100・・・(s4)
<リンの含有量>
 発泡粒子又は発泡粒子成形体のリンの含有量は、蛍光X線分析のオーダー分析法により求めた。株式会社リガク社製「ZSX PrimusIV」蛍光X線測定装置を使って、下記条件にて、リンの強度測定を行い、オーダー分析法により、熱可塑性樹脂の総質量に対するリンの含有量を求めた。測定対象について、約0.5gを熱プレス成型機で薄膜フィルムとし、装置付属の30mmφ用試料ケースに収めて、測定試料とした。
≪装置条件≫
・装置:ZSX PrimusIV。
・X線管球ターゲット:Rh。
・測定径:30mm。
・スピン:しない。
・雰囲気:真空。
・試料形態:金属。
・バランス成分:C3023N。
・試料フィルム:なし。
・試料重量厚さ:設定する
≪定性元素条件≫
・P-Kα。
・管球:Rh(30kV-100mA)。
・フィルタ:Be30。
・アッテネータ:1/1。
・スリット:S4。
・分光結晶:GeH。
・2θ:141.2deg(測定範囲:137~144deg)。
・検出器:PC。
・PHA:150~300。
・ステップ:0.05deg。
・時間:0.15sec。
<難燃性>
 難燃性はUL94:1996記載の垂直燃焼試験(V)記載の方法に準じて測定した。発泡粒子から縦300mm×横400mm×高さ11mmの大きさに成形した発泡成形体から、長さ125mm×幅13mm×厚さ11mm(厚さ方向にのみスキン層あり)の試験片を切り出し、測定に用いた。試験片はASTM D618の条件で状態調節した後、測定に用いた。測定は温度10~35℃、湿度45~75%環境下で行い、UL94:1996記載の垂直燃焼試験(V)記載に従って難燃性を評価した。
≪評価基準≫
A:燃焼試験の結果がV-0である。
B:燃焼試験の結果がV-1である。
C:燃焼試験の結果がV-2である。
D:燃焼試験の結果がV-0~V-2でない(不適合)。
<加熱寸法変化率(耐熱性)>
 発泡粒子成形体の加熱寸法変化率はJIS K6767:1999「発泡プラスチック-ポリエチレン-試験方法」に記載のB法にて測定した。発泡粒子成形体から、平面形状が一辺150mmの正方形であり、かつ厚みが発泡粒子成形体の厚みである試験片を切り出した。上記試験片の中央部の縦方向及び横方向に、それぞれ互いに平行な3本の100mmの直線を50mm間隔に記入した。縦方向及び横方向についてそれぞれ3本の直線の長さを測定し、それらの相加平均値L0を初めの寸法とした。その後、試験片を180℃に設定した熱風循環式乾燥機の中に168時間に放置して、加熱試験を行った。加熱試験後に試験片を取り出し、試験片を25℃にて1時間放置した。次に、試験片の表面に記入した縦方向及び横方向のそれぞれ3本の直線の長さを測定し、それらの相加平均値L1を加熱後の寸法とした。下記(s5)式に基づいて加熱寸法変化率を算出した。
加熱寸法変化率(%)=100×|(L1-L0)|/L0・・・(s5)
 各設定温度における発泡粒子成形体の加熱寸法変化率測定の結果から以下の判定基準で評価した。
≪判定基準≫
A:加熱寸法変化率が1.0%未満である。
B:加熱寸法変化率が1.0%以上2.0%未満である。
C:加熱寸法変化率が2.0%以上である。
<成形性>
 発泡粒子成形体の表面を目視にて確認し、以下の判定基準で評価した。
≪判定基準≫
A:発泡粒子間の間隙が無く、成形体表面が非常に平滑で成形体外観が非常によい。
B:発泡粒子間の間隙が非常に少なく、成形体表面がほぼ平滑で成形体外観が良好である。
C:発泡粒子間の間隙が少なく、成形体表面に小さな凹凸があり、成形体外観がやや劣る。
D:発泡粒子間の間隙が多数あり、成形体表面に大きな凹凸がある、もしくは、成形時に明らかな収縮が見られ、成形体外観が大きく劣る。
<総合評価>
 成形性、加熱寸法変化率、燃焼試験、難燃性の評価結果を下記評価基準によって分類した。
≪評価基準≫
A:いずれの評価においても評価が「A」であった。
B:各評価においていずれの評価においても評価が「A」又は「B」であり、少なくとも一つの評価が「B」であった。
C:各評価においていずれの評価においても評価が「A」又は「B」又は「C」であり、少なくとも一つの評価が「C」であった。
D:各評価において少なくとも一つの評価が「D」であった。
(実施例1)
 図4~6に示した発泡粒子製造装置10と同様の製造装置を用いて、以下の手順で発泡粒子を作製した。
 まず、表中の配合に従い、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、リン系難燃剤、タルクマスターバッチ及び架橋剤を、シリンダー口径Dが65mmでかつL(シリンダー長さ)/D(シリンダー口径)比が34の単軸押出機に供給し、これらを290℃にて溶融混練した。続いて、押出機の途中から、発泡剤としてブタン(イソブタン:ノルマルブタン=35:65(質量比))を表中の量となるように、溶融状態の溶融混練物に圧入し、溶融混練物中に均一に分散させて、樹脂組成物とした。その後、押出機の前端部において、溶融状態の樹脂組成物を300℃にした後、押出機の前端に取り付けたマルチノズル式のノズル金型1の各ノズルから樹脂組成物を押出発泡させた。樹脂組成物の押出量を36kg/hとした。
 なお、ノズル金型1は、出口部11の直径が0.8mmのノズルを50個有しており、全ての出口部11は、直径139.5mmの仮想円A上に等間隔毎に位置していた。そして、回転軸2の後端部外周面には、2枚の回転刃5が回転軸2の周方向に180°の位相差でもって一体的に設けられており、各回転刃5はノズル金型1の前端面1aに常時、接触した状態で仮想円A上を移動するように構成されていた。
 冷却部材4は、正面円形状の前部41aと、この前部41aの外周縁から後方に向かって延設され、かつ内径が320mmの円筒状の周壁部41bとからなる冷却ドラム41を備えていた。そして、供給管41d及び冷却ドラム41の供給口41cを通じて、冷却ドラム41内に20℃の冷却液42を供給した。冷却ドラム41内の容積は17684cmであった。
 冷却液42は、供給管41dから冷却ドラム41の周壁部41bの内周面に供給される際の流速に伴う遠心力によって、冷却ドラム41の周壁部41b内周面に沿って螺旋を描くように前方に向かって進んでいた。冷却液42は、周壁部41bの内周面に沿って進行中に、徐々に進行方向に直交する方向に広がり、冷却ドラム41の供給口41cより前方の周壁部41bの内周面を全面的に被覆していた。
 前端面1aに配設した回転刃5を3400rpmの回転数で回転させてあり、ノズル金型1の各ノズルの出口部11から押出発泡された押出発泡体を回転刃5によって切断して略球状の粒子状切断物を製造した。押出発泡体は、ノズル金型1のノズルから押し出された直後の未発泡部と、この未発泡部に連続する発泡途上の発泡部とからなっていた。そして、押出発泡体は、ノズルの出口部11の開口端において切断されており、押出発泡体の切断は未発泡部において行われていた。
 なお、上述の発泡粒子の製造にあたっては、まず、ノズル金型1に回転軸2を取り付けず、かつ冷却部材4をノズル金型1から退避させておいた。この状態で、押出機から樹脂組成物を押出発泡して押出発泡体とし、ノズル金型1のノズルから押し出された直後の未発泡部と、この未発泡部に連続する発泡途上の発泡部とからなることを確認した。次に、ノズル金型1に回転軸2を取り付け且つ冷却部材4を所定位置に配設した後、回転軸2を回転させ、押出発泡体をノズルの出口部11の開口端において回転刃5で切断して粒子状切断物を製造した。
 この粒子状切断物は、回転刃5による切断応力によって外方又は前方に向かって飛ばされ、冷却部材4の冷却ドラム41の内面に沿って流れている冷却液42にこの冷却液42の流れの上流側から下流側に向かって冷却液42を追うように冷却液42の表面に対して斜交する方向から衝突し、粒子状切断物は冷却液42中に進入して直ちに冷却され、発泡粒子が製造された。
 得られた発泡粒子は、冷却ドラム41の排出口41eを通じて冷却液42と共に排出された後、脱水機にて冷却液42と分離された。
 金型(雄金型と雌金型)を備えた型内発泡成形機を用意した。評価項目に応じて2種の金型を使い分けた。2種の金型は、雄金型と雌金型とを型締めした状態において、雌雄金型間に内法寸法が縦300mm×横400mm×高さ30mmである直方体形状のキャビティが形成される金型Aと、内法寸法が縦300mm×横400mm×11mmである直方体形状のキャビティが形成される金型Bである。
 金型Aにおいては、金型クラッキングを3mm取った状態で金型内に発泡粒子を充填した。金型Bにおいては、金型クラッキングを1mm取った状態で金型内に発泡粒子を充填した。金型内に発泡粒子を充填した後、雌型からキャビティ内が0.30MPa(ゲージ圧)となるように水蒸気を60秒間導入し(一方加熱)、次いで、雄型からキャビティ内が0.30MPa(ゲージ圧)となるように水蒸気を45秒間導入し(逆一方加熱)、次いで、雄雌両型からキャビティ内が0.33MPa(ゲージ圧)となるように60秒間水蒸気を供給し(両面加熱)、発泡粒子を加熱、二次発泡させて二次発泡粒子同士を熱融着し一体化させた。その後、キャビティ内へ水蒸気の導入を止めた状態で110秒間保持した後(保熱工程)、最後に、キャビティ内に冷却液を供給して金型内の発泡粒子成形体を冷却した上でキャビティを開いて発泡粒子成形体を取り出した。
 金型Aで成形した発泡粒子成形体について、成形性、加熱寸法変化率を評価した。金型Bで成形した発泡粒子成形体について、燃焼試験、難燃性を評価した。それらの結果をもって総合評価を行い、その結果を表中に示す。
(実施例2~20、比較例1~4)
 ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、タルクマスターバッチ、リン系難燃剤、架橋剤及び発泡剤を表中の配合とし、表2~7中に示した成形条件としたこと以外は、実施例1と同様にして発泡粒子と発泡粒子成形体を作製した。
 得られた発泡粒子又は発泡粒子成形体について、成形性、加熱寸法変化率、燃焼試験、難燃性評価及び総合評価を行い、その結果を表中に示す。なお、比較例3及び4は、成形性が「D」であり、評価に供する発泡粒子成形体を得られなかったため、加熱寸法変化率、燃焼試験及び難燃性評価を実施しなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 本発明を適用した実施例1~20は、燃焼試験の結果がV-0~V-2であり、かつ総合評価が「A」~「C」であった。
 リン系難燃剤を含まない比較例1及び2は、燃焼試験の結果が不適合で、難燃性の評価が「D」であった。
 リンの含有量が1.32質量%である比較例3、熱可塑性樹脂の総質量に対するポリイミド系樹脂の含有量が50質量%である比較例4は、成形性が「D」であった。
 以上の結果から、本発明を適用することで、難燃性、耐熱性を高め、かつ発泡粒子成形体の成形性を高められることが、確認された。
 なお、実施例1、実施例3、実施例6で得られた熱可塑性樹脂発泡粒子については、上述した「[ポリイミド系樹脂の含有割合の測定方法]」に記載の方法で、熱可塑性樹脂の総質量に対するポリイミド系樹脂の含有割合を測定した。結果を表8中に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
100 発泡樹脂複合体
102 発泡粒子成形体
104 繊維強化樹脂層

Claims (13)

  1.  熱可塑性樹脂を含み、
     前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂とリン系難燃剤とを含み、
     前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、前記ポリイミド系樹脂の含有量は5~45質量%であり、
     前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、リンの含有量が0.15~1.00質量%である、熱可塑性樹脂発泡粒子。
  2.  前記ポリイミド系樹脂の含有量は、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、25~45質量%である、請求項1に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子。
  3.  ガラス転移温度Tgは80~130℃である、請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子。
  4.  2つ以上の熱可塑性樹脂発泡粒子が互いに熱融着してなり、
     熱可塑性樹脂を含み、
     前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂とリン系難燃剤とを含み、
     前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、前記ポリイミド系樹脂の含有量は5~45質量%であり、
     前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、リンの含有量が0.15~1.00質量%である、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
  5.  UL規格のUL-94垂直法(11mm垂直燃焼試験)に準拠して測定される難燃性が、V-0、V-1又はV-2である、請求項4に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
  6.  前記ポリイミド系樹脂の含有量は、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、25~45質量%である、請求項4に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
  7.  UL規格のUL-94垂直法(11mm垂直燃焼試験)に準拠して測定される難燃性が、V-0又はV-1である、請求項6に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
  8.  ガラス転移温度Tgは80~130℃である、請求項4~7のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体。
  9.  請求項4~7のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体と、前記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の表面の少なくとも一部に設けられた繊維強化樹脂層とを有する、発泡樹脂複合体。
  10.  熱可塑性樹脂と発泡剤とを含む熱可塑性樹脂組成物を押し出し、発泡して、熱可塑性樹脂発泡粒子を得る工程を有し、
     前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル系樹脂とポリイミド系樹脂とリン系難燃剤とを含み、
     前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、前記ポリイミド系樹脂の含有量は5~45質量%であり、
     前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、リンの含有量が0.15~1.00質量%である、熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法。
  11.  前記ポリイミド系樹脂の含有量は、前記熱可塑性樹脂の総質量に対して、25~45質量%である、請求項10に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法。
  12.  請求項10又は11に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方法により前記熱可塑性樹脂発泡粒子を得、得られた熱可塑性樹脂発泡粒子を金型のキャビティ内に充填し、前記キャビティ内の前記熱可塑性樹脂発泡粒子を加熱して二次発泡粒子とし、前記二次発泡粒子同士を熱融着させて熱可塑性樹脂発泡粒子成形体を得る、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の製造方法。
  13.  請求項4~8のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体を含む、電池ケース又はバッテリーケース。
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