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原料・素材・材料

発泡プラスチック(FOAMED PLASTICS)

発泡プラスチック・フォーム材料とは

発泡ポリマーは気泡ポリマーまたはセルラープラスチック、expandedプラスチックとも呼ばれ、ほぼすべての種類のポリマーから製造できます。ポリマーの選択は、主に性能要件、経済性、必要な材料スループットに依存します。製造されるすべての高分子発泡体の大部分は、ポリウレタン(PUR)、ポリスチレン(PS)、 ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)およびABS、天然ゴム、シリコンなどの多くのエラストマーに基づいています。

ポリマーの種類によって、得られるフォームが硬くて硬いのか、柔らかくて柔軟なのかが決まります。一般に、エラストマーは柔軟なフォームを生成しますが、剛性(ガラス状)ポリマーは硬質フォームを生成します。発泡体の特性は、その多孔性(密度)と気泡構造によっても影響を受けます。一般に、発泡体に分割され 、高、 中程度および低密度発泡体、それらの密度を考慮します。高密度フォームの密度は、0.5 g /cm³〜1 g /cm³、中密度は0.1 g /cm³〜0.5 g /cm³、低密度は0.1 g /cm³未満です。低密度フォームは主に断熱用途で使用されますが、中密度フォームは包装、建築、建設業界で多くの用途があります。

高密度フォームは、著しく高い強度と弾性率を持っているため、電気/熱伝導率、体積あたりの重量、誘電率、圧縮弾性率、および柔軟性とダンピングが必要な場合に、通常のプラスチックを置き換えることができます。同様に重要なのは、フォームのセル構造です。2つの極端なケースは、すべて 連続気泡フォームとすべて独立気泡フォームです。独立気泡フォームの場合、大部分のセルは通路によって互いに接続されておらず、他のセルと構造を共有していません。このタイプの発泡体は、プラスチック含有量が高く、気体および蒸気の透過性が非常に低くなっています。

また、連続気泡フォームよりも強くて硬いです。一方、連続気泡発泡体は、他の気泡と構造の一部を共有する相互接続された気泡で主に構成されています。このタイプのフォームは、独立気泡フォームよりも柔らかくて柔軟性があり、ガスと蒸気がセル内を自由に移動できるようにし、セルに浸漬すると液体を吸収します。連続気泡および独立気泡の両方の発泡体は、非多孔質プラスチックよりもはるかに優れた断熱および防音特性を備えています。

ポリウレタン(PU)フォーム

ポリウレタンフォームは、プラスチックフォームの世界的な使用量の50%以上を占めるポリマーフォームの最大クラスです。ウレタンフォームの特性は、多くの用途に合わせて広範囲に調整できます。それらは、熱硬化性または熱可塑性、硬くて硬い、または柔軟で柔らかいことができます。それらは、有機ジイソシアナートとポリオールとの反応から形成されます。ポリオールは、主鎖にウレタン結合をもたらします(-NH-C(= O)-O-)。ポリオール化合物は典型的にはポリエステルまたはポリエーテルでありますが、ヒドロキシル基を有する任意の他の樹脂であり得えます。このコンパウンドは通常、ウレタンポリマーの柔軟な部分であり、したがって、フォームの剛性または柔軟性を決定します。発泡ウレタンを製造するには、少量の水と過剰のイソシアネートをポリオールに加えます。水はイソシアネート基のいくつかと反応して、アミンと二酸化炭素ガスを形成し、フォームの気泡構造を形成します。ポリマーが硬化すると、二酸化炭素の泡はウレタンに閉じ込められています。これらの気泡は、ポリウレタンに気泡テクスチャーを与えます。一般に、重合プロセスの初期段階で、混合物を激しく攪拌して小さな気泡を生成します。プロセス条件と添加される水の量に応じて、これらの材料の密度は0.015g / mlから0.95 g / mlまでの範囲になります。ポリウレタンは、ポリオール部分と混合されるフルオロカーボンなどの低沸点の不活性液体を使用して発泡させることもできます。重合プロセス中、放出された熱により液体が揮発し、発泡剤として機能します。混合物を激しく攪拌して、小さな泡を生成します。処理条件と添加する水の量に応じて、これらの材料の密度は0.015g / mlから0.95g / mlまでの範囲になります。ポリウレタンは、ポリオール部分と混合されるフルオロカーボンなどの低沸点の不活性液体を使用して発泡させることもできます。重合プロセス中、放出された熱により液体が揮発し、発泡剤として機能します。混合物を激しく攪拌して、小さな泡を生成します。処理条件と添加する水の量に応じて、これらの材料の密度は0.015g / mlから0.95g / mlまでの範囲になります。ポリウレタンは、ポリオール部分と混合されるフルオロカーボンなどの低沸点の不活性液体を使用して発泡させることもできます。重合プロセス中、放出された熱により液体が揮発し、発泡剤として機能します。

ポリウレタンは、柔らかくて柔軟なフォームだけでなく、強靭で硬いフォームを含む幅広い材料に変換できます。軟質フォームは通常低密度であり、半硬質フォームは中密度です。汎用性のある化学的特性と低価格のため、ポリウレタンフォームには多くの用途があります。連続気泡ウレタンフォームの主な用途には、カーペットの裏張りだけでなく、家具や寝具のクッション製品も含まれます。硬質ウレタンフォームは、自動車のバンパー、ダッシュボード、家具など、多くの軽量(構造)部品に使用されています。発泡ウレタンの需要は、発泡プラスチックに対する需要の高まりに基づいて継続的に成長すると予想されます。

発泡ポリスチレン(EPS)フォーム

発泡スチロール(ダウケミカル)としても知られるポリスチレンフォームは、2番目に重要なプラスチックフォームです。これは、世界中の発泡プラスチックの消費量の約28%に相当します。1発泡スチレンは通常、ペンタンやヘキサンなどの低沸点脂肪族炭化水素発泡剤を含浸させた自由流動ペレットまたはビーズの形で製造される発泡性ポリスチレン(EPS)から作られます。EPSビーズは、熱伝導率と吸湿性が低い独立気泡構造で、密閉容器に室温で数か月間保管できます。

発泡スチロール製品は通常、2段階のプロセスで製造されます。最初のステップでは、膨張性ビーズを熱により予備膨張または予備成形し、数時間保管タンクに保管して平衡化します。2番目のステップでは、ビーズを金型に注入し、さらに最終寸法まで膨張させ、温度がガラス転移温度を超えると、最終的な形状に融合します。典型的な熱源は、金型の穿孔またはチューブから注入される蒸気です。

発泡スチロールは、主に建築および建設および包装業界で断熱材として使用されています。重要な製品には、断熱ボード、コップ、卵のカートン、その他のさまざまな食品容器が含まれます。発泡スチロールの主な制限の1つは、約80°C(175°F)というかなり低い最高使用温度です。

ビニール(プラスチゾル、PVC)フォーム

ビニールフォームは、プラスチックフォームの世界的な使用量の約6%を占めるポリマーフォームの3番目に大きいクラスです。1添加される可塑剤の種類と量に応じて、柔軟性または剛性があります。多くの場合、低コストで低燃焼性が要求される用途に適した材料です。 
PVCは通常、ジアゾアミノベンゼン(DAB)やアゾビスブチロニトリル(AIBN)などの有機窒素化合物で発泡されます。発泡剤の種類に応じて、通常、ガスの発生は狭い温度範囲で発生します。多くの場合、金属有機活性剤が添加されて、分解温度が下がり、ガス発生が増加します。最初のステップでは、粉末発泡剤を可塑剤に分散し、可塑剤をPVCに加えます。次に、プラスチゾル混合物を加熱した金型に注入するか、加熱したダイから押し出します。熱により可塑剤がPVC樹脂に溶解し、PVCの溶媒和によりプラスチゾルの粘度が劇的に増加します。低すぎる温度でのガス充填セルの崩壊、または高すぎる温度で大きな細孔と亀裂の形成を防ぐには、発泡剤の分解温度はプラスチゾルのゲル化温度に非常に近くなければなりません。発泡剤の分解が閉じた金型内で発生すると、内部圧力が非常に高いレベルまで上昇し、樹脂系でガスが溶解し、微視的に小さな気泡を持つ独立気泡プラスチゾルが生成されます。その後、製品は冷却され、金型内で固化してから排出されます。多孔性の高い連続気泡ビニールフォームは、ゲル化温度近くでプラスチゾルに空気を機械的に分散させるか、化学発泡プロセスでビニールを無制限に膨張させることで製造できます。発泡プラスチゾルは、ベルト上または布地またはシート上にキャストされ、選択された厚さにナイフ加工され、その後固化されます。

オープンセルビニールフォームの重要な用途には、室内装飾品、衣服の断熱材、床下張り、カーペットの裏地、壁装材などがあります。低密度PVC発泡体が多層(サンドイッチ)構造の一部である複合用途では、硬質のクローズドセルビニールがよく使用されます。他の用途には、救命胴衣、ブイ、フロートが含まれます。

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