CN103140545B - 发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒及其制造方法、聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒、聚苯乙烯系树脂发泡成形体及其制造方法、绝热材料、以及缓冲材料 - Google Patents

Abstract

该发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒为在聚苯乙烯系树脂颗粒中包含发泡剂的树脂颗粒，在将前述树脂颗粒加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下具有如下气泡结构：内部平均气泡直径在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10%以下。

Description

发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒及其制造方法、聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒、聚苯乙烯系树脂发泡成形体及其制造方法、绝热材料、以及缓冲材料

技术领域

本发明涉及弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度、绝热性和缓冲性优异的聚苯乙烯系树脂发泡成形体、及在其制造中使用的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒。 

本申请主张基于2010年9月30日在日本申请的日本特愿2010-221061号、2010年9月30日在日本申请的日本特愿2010-221062号、以及2010年9月30日在日本申请的日本特愿2010-221063号的优先权，并在此引用其内容。 

背景技术

将发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒发泡成形而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的耐压缩性、轻量性、绝热性、缓冲性、经济性等优异。该聚苯乙烯系树脂发泡成形体广泛用作食品用冷藏容器、住宅用绝热材料、冷却箱等的绝热材料、或运输用包装材料、接触的构件间的冲击吸收材料等缓冲材料等。 

作为发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法之一，已知有所谓的熔融挤出法。在熔融挤出法中，在挤出机内向熔融的聚苯乙烯系树脂添加发泡剂进行混炼，将含发泡剂的熔融树脂从设置在挤出机前端的模具的小孔直接挤出到冷却用液体中，在挤出的同时用高速旋转刀片将挤出物切断，使挤出物与冷却用液体接触而冷却固化，制造发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒。 

一直以来，关于通过熔融挤出法制造发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的方法，例如提出了专利文献1～3中公开的技术。 

专利文献1中公开了一种由无取向性且无应力性的热塑性苯乙烯聚合物形成的发泡性颗粒的挤出式制造方法，其包括：（a）将发泡剂配合聚合物在保持为该发泡性聚合物的玻璃化转变温度（以下简称为Tg）以上的高温的水浴或流体浴中通过模头部挤出的工序；（b）在保持为上述发泡性聚合物的Tg值以上的高温的水浴或流体浴中，在模头部出口将聚合物即刻切断，制成颗粒的工序；和（c）将该颗粒冷却至上述发泡性聚合物的Tg值以下的温度的工序。对于该挤出式制造方法，在上述连续工序中，颗粒的冷却设定为在至少Tg+5℃至Tg-5℃间以低于每分钟3℃的冷却速度进行缓慢冷却，另外，对聚合物的颗粒的切断和颗粒的冷却在2bar以上的压力下进行。 

专利文献2中公开了一种发泡性热塑性树脂颗粒的制法，其中，将热塑性树脂和发泡剂熔融混炼，接着将其从模头的挤出孔挤出到发泡性热塑性树脂颗粒的Tg+5℃以上的加热加压液中，进行即刻切断，在加热加压液中将得到的颗粒保持为相同温度以上而缓和该颗粒内的残留应力，接着将其冷却。 

专利文献3中公开了一种发泡性热塑性树脂颗粒的制造方法，其包括：将热塑性树脂（A）和发泡剂（B）熔融混炼的工序（工序1）；将得到的熔融混炼物从模头的挤出孔挤出到加热·加压至热塑性树脂（A）与发泡剂（B）的熔融混炼物不发泡的温度·压力的加热加压液中，然后即刻切断的工序（工序2）；将得到的颗粒（发泡性热塑性树脂）冷却至在常压下不发泡的温度的工序（工序3）；以及，在加热至30～(T1+15)℃的温度范围的常压的液体中对上述颗粒进行熟化处理的工序，其中，将用差示热分析装置（DSC）测定发泡性热塑性树脂时、在40～120℃的区域中出现的两个吸热峰中的低温侧的峰温度设为T1（工序4）。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特公平5-59138号公报 

专利文献2：日本特开平6-32932号公报 

专利文献3：日本特开平7-314438号公报 

发明内容

发明要解决的问题

然而，对于专利文献1的制造方法，在将从模头部挤出的树脂切断而制成颗粒时，由于是在保持为发泡性聚合物的Tg值以上的高温的加热加压液中进行前述挤出、切断，因而，切断得到的颗粒相互之间变得容易熔接，多个颗粒相互结合而形成块状的次品的产生率高。 

专利文献2的制造方法将即刻切断得到的颗粒在加热加压液中保持在Tg+5℃以上而缓和该颗粒内的残留应力，接着，冷却而制造发泡性热塑性树脂颗粒。然而，在专利文献2的实施例所记载的制造条件下制造发泡性热塑性树脂颗粒时，切断得到的颗粒相互之间变得容易熔接，多个颗粒相互结合而形成块状的次品的产生率高。另外，将通过该制造方法得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热而预发泡时，得到的预发泡树脂颗粒的平均气泡直径容易变大。平均气泡直径变大时，存在对该预发泡颗粒进行模内发泡成形而得到的发泡成形体的机械强度降低、或热导率变高而绝热性能恶化的可能性。 

专利文献3的制造方法是用于得到大泡孔尺寸（气泡直径）的预发泡颗粒的方法。但是，预发泡颗粒的气泡结构中的泡孔直径变大时，存在对该预发泡颗粒进行模内发泡成形而得到的发泡成形体的机械强度降低、或热导率变高而绝热性能恶化的 可能性。 

鉴于前述情况，本发明的目的在于，提供机械强度、绝热性和缓冲性优异的聚苯乙烯系树脂发泡成形体及其制造方法、以及在其制造中使用的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒及其制造方法。 

用于解决问题的方案

根据本发明的第一实施方式，发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒为在聚苯乙烯系树脂颗粒中包含发泡剂的树脂颗粒，在将前述树脂颗粒加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下具有如下气泡结构：内部平均气泡直径在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率其10%以下。 

此时，优选的是，使用下式（1）（式中，D₁表示换算成体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的内部平均气泡直径（μm），D₁’表示发泡成体积发泡倍数X倍时的发泡颗粒的内部平均气泡直径（μm））将发泡为体积发泡倍数X倍时的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₁’换算成体积发泡倍数50倍而得到的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₁满足35μm≤D₁≤140μm的关系。 

[数学式1] 

$D_1=3\sqrt{\frac{50}{X}}\×{D^{\′}}_1\·\·\·\left(1\right)$

另外，前述内部平均气泡直径优选在40～120μm的范围内。 

另外，前述连续气泡率优选为8%以下。 

另外，前述表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值优选为0.90～1.10的范围内。 

另外，相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，优选包含5.0质 量份以下的无机气泡成核剂。 

另外，前述无机气泡成核剂优选为滑石。 

根据本发明的第二实施方式，发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法包括：在树脂供给装置内向聚苯乙烯系树脂添加发泡剂并混炼，将含发泡剂熔融树脂从设置于前述树脂供给装置前端的模具的小孔挤出到不足发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg的温度的冷却用液体中，在挤出的同时将挤出物切断，使挤出物与冷却用液体接触而冷却固化，得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的工序；将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃以上的温度下加热，得到前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的工序。 

此时，切断前述挤出物时的冷却用液体的温度优选在20～60℃的范围内。 

另外，相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，优选添加5.0质量份以下的无机气泡成核剂。 

另外，前述无机气泡成核剂优选为滑石。 

另外，本发明也包括将前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热使其预发泡而得到的聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒。 

另外，本发明也包括将前述聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热、进行模内发泡成形而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体。 

根据本发明的第三实施方式，聚苯乙烯系树脂发泡成形体是将对在聚苯乙烯系树脂颗粒中包含发泡剂的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒进行加热而得到的聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热，进行模内发泡成形，从而得到的，在将前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热使其发泡至体积发泡 倍数50倍的发泡颗粒的状态下如有如下气泡结构：内部平均气泡直径在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10%以下。 

此时，优选的是，使用下式（2）（式中，D₂表示换算成体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的内部平均气泡直径（μm），D₂’表示发泡为体积发泡倍数X倍时的发泡颗粒的内部平均气泡直径（μm））将发泡为体积发泡倍数X倍时的预发泡颗粒的内部平均气泡直径D₂’换算为体积发泡倍数50倍的预发泡颗粒的内部平均气泡直径D₂满足35μm≤D₂≤140μm的关系。 

[数学式2] 

$D_2=3\sqrt{\frac{50}{X}}\×{D^{\′}}_2\·\·\·\left(2\right)$

另外，前述内部平均气泡直径优选在40～120μm的范围内。 

另外，前述连续气泡率优选为8%以下。 

另外，前述表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值优选在0.90～1.10的范围内。 

另外，相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，优选包含5.0质量份以下的无机气泡成核剂。 

另外，前述无机气泡成核剂优选为滑石。 

根据本发明的第四实施方式，聚苯乙烯系树脂发泡成形体是将聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内，蒸汽加热成形模，进行模内发泡成形，从而得到的，在发泡成形为发泡倍数X倍时的状态下具有如下气泡结构：使用下式（3）（式中，D₃表示换算成发泡倍数50倍的发泡成形体中的发泡颗粒的内部平均气泡直径（μm），D₃’表示发泡为发泡倍数X倍时的发 泡成形体中的发泡颗粒的内部平均气泡直径（μm））将该发泡成形体中熔接在一起的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃’换算成发泡倍数50倍而得到的发泡成形体中的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃满足35μm≤D₃≤140μm的关系、前述发泡颗粒的表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且发泡成形体的连续气泡率为10%以下。 

[数学式3] 

$D_3=3\sqrt{\frac{50}{X}}\×{D^{\′}}_3\·\·\·\left(3\right)$

根据本发明的第五实施方式，绝热材料由前述聚苯乙烯系树脂发泡成形体形成。 

根据本发明的第六实施方式，缓冲材料由前述聚苯乙烯系树脂发泡成形体形成。 

根据本发明的第七实施方式，聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法包括：第一工序，在树脂供给装置内向聚苯乙烯系树脂添加发泡剂并混炼，将含发泡剂熔融树脂从设置于前述树脂供给装置前端的模具的小孔挤出到不足发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg的温度的冷却用液体中，在挤出的同时将挤出物切断，使挤出物与冷却用液体接触而冷却固化，得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒；第二工序，将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃以上的温度下加热，得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒；第三工序，接着，将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒将热，制作具有如下气泡结构的聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒：使用前述式（2）换算成体积发泡倍数50倍而得到的预发泡颗粒的内部平均气泡直径D₂在35～140μm的范围内、表面层部分 平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10%以下的；和第四工序，接着，将前述聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热，进行模内发泡成形。 

此时，切断前述挤出物时的冷却用液体的温度优选在20～60℃的范围内。 

另外，相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，优选添加5.0质量份以下的无机气泡成核剂。 

另外，前述无机气泡成核剂优选为滑石。 

另外，在前述第四工序中，也可以将前述聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热，进行模内发泡成形，得到绝热材料。 

另外，在前述第四工序中，也可以将前述聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热，进行模内发泡成形，得到缓冲材料。 

发明的效果

根据本发明，发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下具有如下气泡结构：内部平均气泡直径在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10%以下。因此，会在整个发泡颗粒内形成较小且均匀的独立气泡，对该发泡颗粒进行模内发泡成形而得到的发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度、绝热性和缓冲性优异。 

根据本发明，发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法是将通过熔融挤出法得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃以上的温度下 加热而得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的方法。因此，将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热发泡时，会在整个发泡颗粒内形成较小且均匀的独立气泡。通过对该发泡颗粒进行模内发泡成形，能够高效地制造用于制造弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度、绝热性和缓冲性优异的发泡成形体的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒。 

根据本发明，聚苯乙烯系树脂发泡成形体在发泡成形为发泡倍数X倍时的状态下具有如下气泡结构：使用前述式（3）将该发泡成形体中熔接在一起的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃’换算成发泡倍数50倍而得到的发泡成形体中的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃满足35μm≤D₃≤140μm的关系、前述发泡颗粒的表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且发泡成形体的连续气泡率为10%以下。因此，会在整个发泡成形体内形成较小且均匀的独立气泡，该发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度、绝热性和缓冲性优异。 

附图说明

图1是示出在本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造中使用的制造装置的一个例子的结构图。 

具体实施方式

（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒） 

本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒是在聚苯乙烯系树脂颗粒中包含发泡剂的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，在加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下具有如下气泡结构：内部平均气泡直径在35～140μm的范围内、表面层部分平均 气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10%以下。需要说明的是，前述发泡颗粒的体积发泡倍数是指通过后述聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒的体积发泡倍数的测定方法测定得到的体积发泡倍数。 

在本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒中，进行加热使其发泡后的发泡颗粒的体积发泡倍数为50倍之外时，会使用前述式（1）将该发泡颗粒的内部平均气泡直径D₁’换算成体积发泡倍数50倍，该内部平均气泡直径D₁满足35μm≤D₁≤140μm的关系。这对本发明的聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒和聚苯乙烯系树脂发泡成形体的气泡结构而言也是相同的。 

本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下，内部平均气泡直径优选在35～140μm的范围内、进一步优选在40～120μm的范围内。前述内部平均气泡直径不足35μm时，进行模内发泡成形而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的连续气泡率增加而独立气泡减少，因此弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。前述内部平均气泡直径超过140μm时，弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。 

本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下，表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值优选在0.80～1.20的范围内、进一步优选在0.90～1.10的范围内。其表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值偏离前述范围时，模内发泡成形得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。需要说明的是，在本发明中，关于“表面层部分平均气泡直径”，在将发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下，在以通过其中心的方式切断该发泡 颗粒而得到的截面中，将距发泡颗粒表面的深度为发泡颗粒直径的1/4以下的区域定义为“表面层部分”，“表面层部分平均气泡直径”是指位于该表面层部分的气泡的平均气泡直径。另外，关于“内部平均气泡直径”，将比同一发泡颗粒的上述表面层部分深的区域（中心侧的区域）定义为“内部”，“内部平均气泡直径”是指位于该内部的气泡的平均气泡直径。 

本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下，连续气泡率优选为10%以下、进一步优选为8%以下。前述连续气泡率超过10%时，进行模内发泡成形而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。 

在本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒中，作为聚苯乙烯系树脂，没有特别限定，例如可列举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、氯苯乙烯、乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、二甲基苯乙烯、溴苯乙烯等苯乙烯系单体的均聚物或它们的共聚物等。其中，优选含有50质量%以上的苯乙烯的聚苯乙烯系树脂，尤其更优选聚苯乙烯。 

另外，作为前述聚苯乙烯系树脂，也可以是以前述苯乙烯单体为主成分的、前述苯乙烯系单体和可与该苯乙烯系单体共聚的乙烯基单体的共聚物。作为这种乙烯基单体，例如可列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸鲸蜡酯等(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯腈、马来酸二甲酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸乙酯、以及二乙烯基苯、二甲基丙烯酸亚烷基二醇酯等二官能性单体等。 

另外，只要聚苯乙烯系树脂为主成分，就可以添加其它的树脂。作为添加的树脂，例如可列举出：为了提高发泡成形体的耐冲击性而添加有聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯- 丙烯-非共轭二烯三元共聚物等二烯系的橡胶状聚合物的橡胶改性聚苯乙烯系树脂、所谓的高抗冲聚苯乙烯。或者，可列举出聚乙烯系树脂、聚丙烯系树脂、丙烯酸系树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等。 

对于作为原料的聚苯乙烯系树脂，可以使用市售的通常的聚苯乙烯系树脂、通过悬浮聚合法等方法新制的聚苯乙烯系树脂等非可再生原料的聚苯乙烯系树脂（非再制聚苯乙烯），并且也可以一起使用对使用过的聚苯乙烯系树脂发泡成形体进行再生处理而得到的再生原料。作为该再生原料，可以从将使用过的聚苯乙烯系树脂发泡成形体例如鱼箱、家电缓冲材料、食品包装用托盘等回收而利用柠檬烯溶解方式、加热减容方式再生的再生原料中适当选择质均分子量Mw为12万～40万的范围的原料，或将质均分子量Mw不同的多种再生原料适当组合使用。 

对在本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒中使用的发泡剂没有特别限定。例如可以使用丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷等脂肪族烃、二甲醚、二乙醚等醚类、甲醇、乙醇等各种醇类、二氧化碳、氮气、水等。其中，优选脂肪族烃，进而，更优选正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷的单独一种或它们的混合物。另外，特别优选属于碳数5的烃的正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷、环戊二烯的单独一种或它们的混合物。其中特别优选异戊烷和正戊烷中的一者或两者的混合物。另外，也可以以前述碳数5的烃为主体，包含沸点为20℃以上的碳数5的烃之外的发泡剂（例如正丁烷、异丁烷、丙烷、二氧化碳等）。 

相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，该发泡剂的添加量优选为2～15质量份的范围、更优选为3～8质量份的范围、特别优选为4～7质量份的范围。 

在该发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒中，相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，优选添加滑石、硅酸钙、合成或天然出产的二氧化硅等无机微粉（无机气泡成核剂）或化学发泡剂作为气泡成核剂。作为该气泡成核剂，特别优选滑石。相对于100质量份热塑性树脂，前述气泡成核剂的添加量优选为5质量份以下、更优选为0.05～2.0质量份的范围。作为前述化学发泡剂，例如可列举出偶氮二甲酰胺、N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺、4,4’-氧代双(苯磺酰肼)、碳酸氢钠等。 

另外，作为前述气泡成核剂，优选使用将滑石等无机粉末或化学发泡剂均匀分散在基础树脂（base resin）、优选聚苯乙烯系树脂中而成的母料型气泡成核剂。通过使用该母料型气泡成核剂，在树脂供给装置内将聚苯乙烯系树脂和气泡成核剂混合时，能够将无机粉末或化学发泡剂以非常均匀的状态分散在聚苯乙烯系树脂中。 

在本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒中，除了前述发泡剂和气泡成核剂之外，还可以在不损害所得的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒和发泡成形体的物性的范围内添加抗结剂、气泡调节剂、交联剂、填充剂、阻燃剂、阻燃助剂、润滑剂、着色剂等添加剂。 

本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下具有如下气泡结构：内部平均气泡直径在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10%以下。因此，会在整个发泡颗粒中形成较小且均匀的独立气泡，对该发泡颗粒进行模内发泡成形而得到的发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度、绝热性和缓冲性优异。 

（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法） 

接着，参照附图说明本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法。 

本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法包括：造粒工序，在树脂供给装置内向聚苯乙烯系树脂添加发泡剂并混炼，将含发泡剂熔融树脂从设置于树脂供给装置前端的模具的小孔挤出到不足发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg的温度的冷却用液体中，在挤出的同时将挤出物切断，使挤出物与冷却用液体接触而冷却固化，得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒；再加热工序，将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃以上的温度下加热，得到本发明的前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒。 

（造粒工序） 

图1是示出在前述造粒工序中用于制造发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造装置的一个例子的结构图。 

本例的制造装置是具备如下的部件而构成的：作为树脂供给装置的挤出机1、安装于挤出机1的前端的具有多个小孔的模具2、向挤出机1内投入树脂原料等的原料供给料斗3、通过发泡剂供给口5将发泡剂压入到挤出机1内的熔融树脂中的高压泵4、以使模具2的小孔所贯通设成的树脂排出面与冷却水接触的方式设置的、在室内循环供给冷却水的切割室7、以能够切断从模具2的小孔挤出的树脂的方式可旋转地设置于切割室7内的切割器6、使从切割室7随冷却水的流动一起运送的发泡性树脂颗粒与冷却水分离并脱水干燥而得到发泡性树脂颗粒的带固液分离功能的脱水干燥机10、储存通过带固液分离功能的脱水干燥机10分离得到的冷却水的水槽8、将该水槽8内的冷却水送至切割室7的高压泵9、和贮存通过带固液分离功能的脱水干燥机10脱 水干燥的发泡性树脂颗粒的贮存容器11。 

其中，作为挤出机1，使用螺杆的挤出机或不使用螺杆的挤出机均可使用。作为使用螺杆的挤出机，例如可列举出单螺杆式挤出机、多螺杆式挤出机、排气式挤出机、串联式挤出机等。作为不使用螺杆的挤出机，例如可列举出柱塞式挤出机、齿轮泵式挤出机等。另外，所有挤出机均可使用静态混合器。在这些挤出机中，从生产率的方面来看，优选使用螺杆的挤出机。另外，容纳有切割器6的切割室7也可以使用在基于树脂的熔融挤出的造粒方法中使用的现有周知的切割室。 

为了使用图1所示的制造装置来制造发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，首先，称量原料聚苯乙烯系树脂、气泡成核剂、根据需要添加的阻燃剂等期望的添加剂，从原料供给料斗3投入挤出机1内。原料聚苯乙烯系树脂可以制成球团状（pellet-shaped）、颗粒状并事先充分混合后再由一个原料供给料斗投入，或者，例如使用多批时，也可以分批地从调整了供给量的多个原料供给料斗投入原料，在挤出机内将它们混合。另外，组合使用多批再生原料时，优选的是，事先将多批原料充分混合，通过磁选、筛分、比重分选、鼓风分选等适当的分选手段预先去除杂质。 

向挤出机1内供给聚苯乙烯系树脂、气泡成核剂、其它的任意添加剂后，将树脂加热熔融，边将该熔融树脂输送到模具2侧，边通过高压泵4从发泡剂供给口5压入发泡剂而将发泡剂混合到熔融树脂中。在挤出机1内经过根据需要设置的用于去除杂质的滤网，将熔融物进一步混炼并使其移动至前端侧，将添加有发泡剂的熔融物从设置于挤出机1的前端的模具2的小孔挤出。 

模具2的小孔所贯通设成的树脂排出面配置在在室内循环 供给冷却水的切割室7内。另外，在切割室7内，以能够切断从模具2的小孔挤出的树脂的方式可旋转地设有切割器6。将添加了发泡剂的熔融物从设置于挤出机1的前端的模具2的小孔挤出时，熔融物被切割器6切断成粒状，同时与冷却水接触而骤冷，从而得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒。 

得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒从切割室7随冷却水的流动一起运送到带固液分离功能的脱水干燥机10。发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒通过带固液分离功能的脱水干燥机10与冷却水分离并脱水干燥。干燥后的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒被贮存在贮存容器11中。 

在本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法中，前述冷却水的温度是不足发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg的温度，进一步优选设为20～60℃的范围。冷却水的温度超过发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg时，发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒相互之间变得容易熔接，多个颗粒相互结合而形成块状的次品的产生率高。 

冷却水的温度不足20℃时，得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒存在未球状化，以及产生裂纹的情况。 

另外，前述冷却水优选预先加压至0.5MPa以上。对该冷却水加压可以如下实行：在前述冷却水的循环流路中，将从高压泵9的排出侧起经过切割室7到带固液分离功能的脱水干燥机10的入口侧的部分设为加压区域，提高高压泵9的排出压力，从而实行。前述冷却水的压力优选设为0.6～2.0MPa的范围、更优选为0.8～1.5MPa的范围。 

（再加热工序） 

由前述造粒工序得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒通过接着在（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃ 以上的温度下加热而制成本发明的前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒。 

该再加热工序可以在通过前述造粒工序制造发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒之后立即连续地实施，也可以在通过前述造粒工序制造发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒后先贮藏起来，经过任意的贮藏期间后取出，实施再加热工序。 

该再加热工序例如可以通过如下的方式高效地进行：在具有温度调节功能的耐压容器内加入热介质例如水，预先加热·保温至前述温度范围内的温度，将由前述造粒工序得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒投入到该热介质中。 

前述再加热工序的加热温度为（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃以上的温度即可。具体而言，在后述实施例中使用的Tg为61℃的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的情况下，加热温度设为56℃以上。加热温度也可以设为150℃以上，但从减少树脂颗粒相互之间的熔接的观点来看，优选将150℃左右设为上限。此时的加热温度更优选设为60～90℃的范围。该加热温度不足（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃时，将所得的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热发泡而得到的发泡颗粒内的气泡无法变微细，存在对该发泡颗粒进行模内发泡成形而得到的发泡成形体的机械强度降低的可能性。 

前述再加热工序中的压力为1.5MPa以下，进一步优选为0.1～1.0MPa的范围，更优选为0.1～0.5MPa的范围。该压力超过1.5MPa时，存在得到的发泡成形体的机械强度降低的可能性。进而，为了提高再加热工序中使用的耐压容器的耐压性能，需要使容器壁厚，耐压容器的质量变重，故不优选。 

对前述再加热工序的加热处理时间没有特别限定，优选设 为1～10分钟左右、更优选为1～5分钟左右。该加热处理时间短时，会变得无法充分得到改善由造粒工序得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的气泡结构而提高发泡成形体的机械强度的效果。另一方面，延长加热处理时间时，发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造效率降低，导致成本上升，故不优选。 

完成该再加热工序的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在表面改性剂等添加剂的添加、干燥处理等所需的后处理之后，用于聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒的制造。 

本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法是将通过熔融挤出法得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃以上的温度下加热而得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的方法。因此，将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热发泡时，会在整个发泡颗粒中形成较小且均匀的独立气泡。通过对该发泡颗粒进行模内发泡成形，能够高效地制造用于制造弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度、绝热性和缓冲性优异的发泡成形体的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒。 

（聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒和聚苯乙烯系树脂发泡成形体） 

本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒使用在发泡树脂成形体的制造领域中周知的装置和手法，通过水蒸汽加热等进行加热并预发泡，制成本发明的聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒（以下记为预发泡颗粒）。该预发泡颗粒被预发泡至与应制造的聚苯乙烯系树脂发泡成形体（以下记为发泡成形体）的密度同等的体积密度。在本发明中，对该体积密度和体积发泡倍数没有限定，通常设为0.010～0.100g/cm³的范围内（以体积发泡倍数计为10～100倍的范围内）、优选设为0.015～0.050g/cm³的范围内。 

需要说明的是，在本发明中，预发泡颗粒的体积密度和体积发泡倍数是指根据JIS K6911:1995年“热固性塑料的通用试验方法”测定得到的值。 

＜预发泡颗粒的体积密度＞ 

将预发泡颗粒填充到量筒中直至500cm³的刻度。其中，从水平方向目视量筒，预发泡颗粒只要有一粒达到500cm³的刻度即结束填充。接着，以小数点以下2位的有效数字称量筒内填充的预发泡颗粒的质量，将其质量设为W（g）。通过下式算出预发泡颗粒的体积密度。 

体积密度(g/cm³)=W/500 

＜预发泡颗粒的体积发泡倍数＞ 

另外，预发泡颗粒的体积发泡倍数是通过下式算出的数值。 

体积发泡倍数=1/体积密度(g/cm³) 

前述预发泡颗粒使用在发泡树脂成形体的制造领域中周知的装置和手法，将该预发泡颗粒填充到成形模的模腔内，通过水蒸汽加热等加热，进行模内发泡成形，制造发泡成形体。 

本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体在发泡成形为发泡倍数X倍时的状态下具有如下的气泡结构：使用前述式（3）将该发泡成形体中的熔接在一起的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃’换算成发泡倍数50倍，该发泡成形体中的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃满足35μm≤D₃≤140μm的关系；前述发泡颗粒的表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内；并且，发泡成形体的连续气泡率为10%以下。 

本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体在发泡成形为发泡倍数X倍时的状态下，使用前述式（3）将该发泡成形体中的熔接在一起的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃’换算成发泡倍数50倍，该发泡成形体中的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃满足 35μm≤D₃≤140μm的关系。前述内部平均气泡直径D₃不足35μm时，进行模内发泡成形而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的连续气泡率增加，独立气泡减少，弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。前述内部平均气泡直径D₃超过140μm时，弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。优选的D₃的范围为40μm≤D₃≤120μm，更优选的范围为45μm≤D₃≤115μm。 

本发明的苯乙烯系树脂发泡成形体的前述发泡颗粒的表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内。该表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值偏离前述范围时，模内发泡成形得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。优选的范围为0.90～1.10，更优选的范围为0.93～1.06。 

对于本发明的苯乙烯系树脂发泡成形体，发泡成形体的连续气泡率为10%以下、进一步优选为8%以下。前述连续气泡率超过10%时，模内发泡成形得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。 

对本发明的发泡成形体的密度没有特别限定，通常设为0.010～0.100g/cm³（以体积发泡倍数计为10～100倍）的范围内，优选设为0.015～0.050g/cm³的范围内。 

需要说明的是，在本发明中，发泡成形体的密度是指通过JIS K7122:1999“发泡塑料和橡胶—表观密度的测定”记载的方法测定得到的发泡成形体密度。 

＜发泡成形体的密度＞ 

将50cm³以上（在半硬质和软质材料的情况下为100cm³以上）的试验片以不改变材料本来的气孔结构的方式切断，测定其质量，通过下式算出密度。 

密度(g/cm³)=试验片质量(g)/试验片体积(cm³) 

测定用试验片是从成形后经过了72小时以上的试样切取并在23℃±2℃×50%±5%或27℃±2℃×65%±5%的气氛条件（温度和湿度的条件）下放置了16小时以上的试验片。 

＜发泡成形体的发泡倍数＞ 

另外，发泡成形体的发泡倍数是通过下式算出的数值。 

发泡倍数=1/密度(g/cm³) 

本发明的发泡成形体由于是使用前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒来制造的，因而与未实施前述再加热工序的现有产品相比，弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度、绝热性和缓冲性优异。 

此外，也可以使用本发明的发泡成形体来制造绝热材料或缓冲材料。通过使用本发明的发泡成形体，能够制造具有优异的绝热性的绝热材料、或具有优异的缓冲性的缓冲材料。 

（聚苯乙烯系树脂发泡成形体、绝热材料和缓冲材料） 

本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体是将对在聚苯乙烯系树脂颗粒中包含发泡剂的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒进行加热而得到的聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热，进行模内发泡成形而得到的。另外，本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体在将前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下具有内部如下气泡结构：内部平均气泡直径在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10%以下。需要说明的是，前述预发泡颗粒的体积发泡倍数是指通过后述聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒的体积发泡倍数的测定方法测定得到的体积发泡倍数。 

在前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒中，加热使其发泡后的预发泡颗粒的体积发泡倍数为50倍以外时，优选的是，使用前 述式（2）将该预发泡颗粒的内部平均气泡直径D₂’换算成体积发泡倍数50倍，其内部平均气泡直径D₂满足35μm≤D₂≤140μm的关系。这对于由使该预发泡颗粒进行模内发泡成型而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体形成的绝热材料或缓冲材料的气泡结构而言也是相同的。 

对于前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，在加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下，内部平均气泡直径优选在35～140μm的范围内、进一步优选在40～120μm的范围内。前述内部平均气泡直径不足35μm时，进行模内发泡成形而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的连续气泡率增加、独立气泡减少，因而弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。前述内部平均气泡直径超过140μm时，弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。 

前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下，表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值优选在0.80～1.20的范围内、进一步优选在0.90～1.10的范围内。该表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值偏离前述范围时，进行模内发泡成形而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。需要说明的是，在本发明中，关于“表面层部分平均气泡直径”，在将发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒发泡至体积发泡倍数50倍的预发泡颗粒的状态下，在以通过其中心的方式切断该预发泡颗粒而得到的截面中，将距预发泡颗粒表面的深度为预发泡颗粒直径的1/4以下的区域定义为“表面层部分”，“表面层部分平均气泡直径”是指位于该表面层部分的气泡的平均气泡直径。另外，关于“内部平均气泡直径”，将比同一发泡颗粒的上述表面层部分深的区域（中心侧的区域）定义为“内部”，“内部 平均气泡直径”是指位于该内部的气泡的平均气泡直径。 

前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下，连续气泡率优选为10%以下、进一步优选为8%以下。 

前述连续气泡率超过10%时，进行模内发泡成形而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。 

在前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒中，对聚苯乙烯系树脂没有特别限定，例如可列举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、氯苯乙烯、乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、二甲基苯乙烯、溴苯乙烯等苯乙烯系单体的均聚物或它们的共聚物等。其中，优选含有50质量%以上的苯乙烯的聚苯乙烯系树脂，尤其更优选聚苯乙烯。 

另外，作为前述聚苯乙烯系树脂，也可以是以前述苯乙烯单体为主成分的、前述苯乙烯系单体和可与该苯乙烯系单体共聚的乙烯基单体的共聚物。作为这种乙烯基单体，例如可列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸鲸蜡酯等(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯腈、马来酸二甲酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸乙酯、以及二乙烯基苯、二甲基丙烯酸亚烷基二醇酯等二官能性单体等。 

另外，只要聚苯乙烯系树脂为主成分，就可以添加其它的树脂。作为添加的树脂，例如可列举出：为了提高发泡成形体的耐冲击性而添加有聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-丙烯-非共轭二烯三元共聚物等二烯系的橡胶状聚合物的橡胶改性聚苯乙烯系树脂、所谓的高抗冲聚苯乙烯。或者，可列举出聚乙烯系树脂、聚丙烯系树脂、丙烯酸系树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等。 

对于作为原料的聚苯乙烯系树脂，可以使用市售的通常的聚苯乙烯系树脂、通过悬浮聚合法等方法新制的聚苯乙烯系树脂等非可再生原料的聚苯乙烯系树脂（非再制聚苯乙烯），并且也可以一起使用对使用过的聚苯乙烯系树脂发泡成形体进行再生处理而得到的再生原料。作为该再生原料，可以从将使用过的聚苯乙烯系树脂发泡成形体例如鱼箱、家电绝热材料、食品包装用托盘等回收而利用柠檬烯溶解方式、加热减容方式再生的再生原料中适当选择质均分子量Mw为12万～40万的范围的原料，或将质均分子量Mw不同的多种再生原料适当组合使用。 

对本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒中使用的发泡剂没有特别限定。例如可以使用丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷等脂肪族烃、二甲醚、二乙醚等醚类、甲醇、乙醇等各种醇类、二氧化碳、氮气、水等。其中，优选脂肪族烃，进而，更优选正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷的单独一种或它们的混合物。另外，特别优选属于碳数5的烃的正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷、环戊二烯的单独一种或它们的混合物。其中特别优选异戊烷和正戊烷中的一者或两者的混合物。另外，也可以以前述碳数5的烃为主体，包含沸点为20℃以上的碳数5的烃之外的发泡剂（例如正丁烷、异丁烷、丙烷、二氧化碳等）。 

相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，该发泡剂的添加量优选为2～15质量份的范围、更优选为3～8质量份的范围、特别优选为4～7质量份的范围。 

在前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒中，相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，优选添加滑石、硅酸钙、合成或天然出产的二氧化硅等无机微粉（无机气泡成核剂）或化学发泡剂作为气泡成核剂。作为该气泡成核剂，特别优选滑石。相对于100质量份 热塑性树脂，前述气泡成核剂的添加量优选为5质量份以下、更优选为0.05～2.0质量份的范围。作为前述化学发泡剂，例如可列举出偶氮二甲酰胺、N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺、4,4’-氧代双(苯磺酰肼)、碳酸氢钠等。 

另外，作为前述气泡成核剂，优选使用将滑石等无机粉末或化学发泡剂均匀分散在基础树脂、优选聚苯乙烯系树脂中而成的母料型气泡成核剂。通过使用该母料型气泡成核剂，在树脂供给装置内将聚苯乙烯系树脂和气泡成核剂混合时，能够将无机粉末或化学发泡剂以非常均匀的状态分散在聚苯乙烯系树脂中。 

在前述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒中，除了前述发泡剂和气泡成核剂之外，还可以在不损害得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒和发泡成形体的物性的范围内添加抗结剂、气泡调节剂、交联剂、填充剂、阻燃剂、阻燃助剂、润滑剂、着色剂等添加剂。 

本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体是对在发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下具有内部平均气泡直径在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10%以下的气泡结构的预发泡颗粒进行模内发泡成形而得到的。因此，会在整个预发泡颗粒中形成较小且均匀的独立气泡，将该预发泡颗粒模内发泡成形而得到的发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度、绝热性和缓冲性优异。 

此外，也可以使用本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体来制造绝热材料或缓冲材料。通过使用本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体，能够制造具有优异的绝热性的绝热材料、或具有优异的缓冲性的缓冲材料。 

（聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法） 

接着，参照附图说明本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法。 

本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法包括：造粒工序（第一工序），在树脂供给装置内对聚苯乙烯系树脂添加发泡剂并混炼，将含发泡剂熔融树脂从设置于树脂供给装置前端的模具的小孔挤出到不足发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg的温度的冷却用液体中，在挤出的同时将挤出物切断，使挤出物与冷却用液体接触而冷却固化，得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒；再加热工序（第二工序），将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃以上的温度下加热，得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒；预发泡工序（第三工序），接着，将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热，制作具有如下气泡结构的聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒：使用前述式（2）换算成体积发泡倍数50倍而得到的预发泡颗粒的内部平均气泡直径D₂在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10%以下；成形工序（第四工序），接着，将前述聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热，进行模内发泡成形。 

（造粒工序） 

图1是示出在前述造粒工序中用于制造发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造装置的一个例子的结构图。 

本实施方式的制造装置是具备如下的部件而构成的：作为树脂供给装置的挤出机1、安装在挤出机1的前端的具有多个小孔的模具2、向挤出机1内投入树脂原料等的原料供给料斗3、通过发泡剂供给口5将发泡剂压入到挤出机1内的熔融树脂中的高 压泵4、以使模具2的小孔所贯通设成的树脂排出面与冷却水接触的方式设置的、在室内循环供给冷却水的切割室7、以能够切断从模具2的小孔挤出的树脂的方式可旋转地设置于切割室7内的切割器6、使从切割室7随冷却水的流动一起运送的发泡性树脂颗粒与冷却水分离并脱水干燥而得到发泡性树脂颗粒的带固液分离功能的脱水干燥机10、储存通过带固液分离功能的脱水干燥机10分离得到的冷却水的水槽8、将该水槽8内的冷却水送至切割室7的高压泵9、和贮存通过带固液分离功能的脱水干燥机10脱水干燥的发泡性树脂颗粒的贮存容器11。 

其中，作为挤出机1，使用螺杆的挤出机或不使用螺杆的挤出机均可使用。作为使用螺杆的挤出机，例如可列举出单螺杆式挤出机、多螺杆式挤出机、排气式挤出机、串联式挤出机等。作为不使用螺杆的挤出机，例如可列举出柱塞式挤出机、齿轮泵式挤出机等。另外，所有挤出机均可使用静态混合器。在这些挤出机中，从生产率的方面来看，优选使用螺杆的挤出机。另外，容纳有切割器6的切割室7也可以使用在基于树脂的熔融挤出的造粒方法中使用的现有周知的切割室。 

为了使用图1所示的制造装置来制造发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，首先，称量原料聚苯乙烯系树脂、气泡成核剂、根据需要添加的阻燃剂等期望的添加剂，从原料供给料斗3投入至挤出机1内。原料聚苯乙烯系树脂也可制成球团状、颗粒状并事先充分混合后再由一个原料供给料斗投入，或者，例如使用多批时，也可以分批从调整了供给量的多个原料供给料斗投入原料，在挤出机内将它们混合。另外，将多批再生原料组合使用时，优选的是，事先将多批原料充分混合，通过磁选、筛分、比重分选、鼓风分选等适当的分选手段预先去除杂质。 

向挤出机1内供给聚苯乙烯系树脂、气泡成核剂、其它的任 意添加剂后，将树脂加热熔融，边将该熔融树脂输送到模具2侧，边通过高压泵4从发泡剂供给口5压入发泡剂而将发泡剂混合到熔融树脂中。通过在挤出机1内根据需要设置的用于去除杂质的滤网，将熔融物边进一步混炼边移动到前端侧，使添加有发泡剂的熔融物从设置于挤出机1的前端的模具2的小孔挤出。 

模具2的小孔所贯通设成的树脂排出面配置于在室内循环供给冷却水的切割室7内。另外，在切割室7内，以能够切断从模具2的小孔挤出的树脂的方式可旋转地设有切割器6。将添加了发泡剂的熔融物从设置于挤出机1的前端的模具2的小孔挤出时，熔融物被切割器6被切断成粒状，同时与冷却水接触而骤冷，从而得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒。 

得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒从切割室7随冷却水的流动一起运送到带固液分离功能的脱水干燥机10中。发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒通过带固液分离功能的脱水干燥机10与冷却水分离并脱水干燥。干燥后的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒被贮存在贮存容器11中。 

在前述造粒工序中，前述冷却水的温度是不足发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg的温度，进一步优选设为20～60℃的范围。冷却水的温度超过发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg时，发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒相互之间变得容易熔接，多个颗粒相互结合而形成块状的次品的产生率高。冷却水的温度不足20℃时，有时得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒无法球状化，或者会产生裂纹。 

另外，前述冷却水优选预先加压至0.5MPa以上。对该冷却水加压可以如下实行：在前述冷却水的循环流路中，将从高压泵9的排出侧起经过切割室7到带固液分离功能的脱水干燥机10的入口侧的部分设为加压区域，提高高压泵9的排出压力，从而 实行。前述冷却水的压力优选设为0.6～2.0MPa的范围、更优选未0.8～1.5MPa的范围。 

（再加热工序） 

由前述造粒工序得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒通过接着在（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃以上的温度下加热而制成本发明的前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒。 

该再加热工序可以在通过前述造粒工序制造发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒之后立即连续地实施，也可以在通过前述造粒工序制造发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒后先贮藏起来，经过任意的贮藏期间后取出，实施再加热工序。 

该再加热工序例如可以通过如下的方式高效地进行：在具有温度调节功能的耐压容器内加入热介质例如水，预先加热·保温至前述温度范围内的温度，将由前述造粒工序得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒投入到该热介质中。 

前述再加热工序的加热温度为（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃以上的温度即可。具体而言，在后述实施例中使用的Tg为61℃的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的情况下，加热温度设为56℃以上。加热温度也可以设为150℃以上，但从减少树脂颗粒相互之间的熔接的观点来看，优选将150℃左右设为上限。此时的加热温度更优选设为60～90℃的范围。该加热温度不足（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃时，将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热发泡而得到的发泡颗粒内的气泡未变微细，存在对该发泡颗粒进行模内发泡成形而得到的发泡成形体的机械强度降低的可能性。 

前述再加热工序中的压力为1.5MPa以下，进一步优选为 0.1～1.0MPa的范围，更优选为0.1～0.5MPa的范围。该压力超过1.5MPa时，存在得到的发泡成形体的机械强度降低的可能性。进而，为了提高再加热工序中使用的耐压容器的耐压性能，需要使容器壁厚，耐压容器的质量变重，故不优选。 

对前述再加热工序的加热处理时间没有特别限定，优选设为1～10分钟左右、更优选为1～5分钟左右。该加热处理时间短时，变得无法充分得到改善由造粒工序得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的气泡结构而提高发泡成形体的机械强度的效果。另一方面，延长加热处理时间时，发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造效率降低，导致成本上升，故不优选。 

完成该再加热工序的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在表面改性剂等添加剂的添加、干燥处理等所需的后处理之后，经过聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒，被用于聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造。 

（预发泡工序） 

关于进行再加热处理而得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，使用在发泡树脂成形体的制造领域中周知的装置和手法，通过水蒸汽加热等加热并预发泡，制成本发明的聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒（以下记为预发泡颗粒）。该预发泡颗粒被预发泡至与应制造的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的密度同等的体积密度。在本发明中，对该体积密度和体积发泡倍数没有限定，通常设为0.010～0.100g/cm³的范围内（以体积发泡倍数计为10～100倍的范围内）、优选设为0.015～0.050g/cm³的范围内。 

需要说明的是，在本发明中，预发泡颗粒的体积密度和体积发泡倍数是指根据JIS K6911:1995年“热固性塑料的通用试验方法”测定得到的值。 

＜预发泡颗粒的体积密度＞ 

将预发泡颗粒填充到量筒中直至500cm³的刻度。其中，从水平方向目视量筒，预发泡颗粒只要有一粒达到500cm³的刻度即结束填充。接着，以小数点以下2位的有效数字称量筒内填充的预发泡颗粒的质量，将其质量设为W（g）。通过下式算出预发泡颗粒的体积密度。 

体积密度(g/cm³)=W/500 

＜预发泡颗粒的体积发泡倍数＞ 

另外，预发泡颗粒的体积发泡倍数是通过下式算出的数值。 

体积发泡倍数=1/体积密度(g/cm³) 

使用在发泡树脂成形体的制造领域中周知的装置和手法，将前述预发泡颗粒填充到成形模的模腔内，通过水蒸汽加热等加热，进行模内发泡成形，制造聚苯乙烯系树脂发泡成形体。例如，将前述预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热，进行模内发泡成形，得到作为聚苯乙烯系树脂发泡成形体的绝热材料或缓冲材料。 

本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体在发泡成形为发泡倍数X倍时的状态下具有如下的气泡结构：使用前述式（3）将发泡成形体中熔接在一起的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃’换算成发泡倍数50倍，该发泡成形体中的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃满足35μm≤D₃≤140μm的关系；前述发泡颗粒的表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内；并且，发泡成形体的连续气泡率为10%以下。 

本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体在发泡成形为发泡倍数X倍时的状态下，使用前述式（3）将发泡成形体中熔接在一起的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃’换算成发泡倍数50倍，该发泡成形体中的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃满足35μm≤D₃≤140μm的关系。前述内部平均气泡直径D₃不足35μm 时，进行模内发泡成形而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的连续气泡率增加、独立气泡减少，弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。前述内部平均气泡直径D₃超过140μm时，弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。优选的D₃的范围为40μm≤D₃≤120μm，更优选的范围为45μm≤D₃≤115μm。 

本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的前述发泡颗粒的表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内。该表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值偏离前述范围时，进行模内发泡成形而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。 

优选的范围为0.90～1.10，更优选的范围为0.93～1.06。 

对于本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体，发泡成形体的连续气泡率优选为10%以下、进一步优选为8%以下。前述连续气泡率超过10%时，进行模内发泡成形而得到的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度降低。 

对本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的密度没有特别限定，通常设为0.010～0.100g/cm³（以体积发泡倍数计为10～100倍）的范围内，优选设为0.015～0.050g/cm³的范围内。 

需要说明的是，在本发明中，发泡成形体的密度是指通过JIS K7122:1999“发泡塑料和橡胶—表观密度的测定”记载的方法测定得到的发泡成形体密度。 

＜发泡成形体的密度＞ 

将50cm³以上（在半硬质和软质材料的情况下为100cm³以上）的试验片以不改变材料本来的气孔结构的方式切断，测定其质量，通过下式算出密度。 

密度(g/cm³)=试验片质量(g)/试验片体积(cm³) 

测定用试验片是从成形后经过了72小时以上的试样切取并在23℃±2℃×50%±5%或27℃±2℃×65%±5%的气氛条件（温度和湿度的条件）下放置了16小时以上的试验片。 

＜发泡成形体的发泡倍数＞ 

另外，发泡成形体的发泡倍数是通过下式算出的数值。 

发泡倍数=1/密度(g/cm³) 

本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法是对通过熔融挤出法得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5）℃以上的温度且在压力0.5MPa以下的压力下进行加热处理而得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的方法。因此，使其加热发泡时，会在整个发泡颗粒中形成较小且均匀的独立气泡，通过对该发泡颗粒进行模内发泡成形，能够得到弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度、绝热性和缓冲性优异的聚苯乙烯系树脂发泡成形体、绝热材料或缓冲材料。 

实施例 

[实施例1] 

（发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造） 

将相对于100质量份作为基材树脂的聚苯乙烯树脂（东洋苯乙烯株式会社制，商品名“HRM-10N“）而预先混合有0.5质量份滑石母料（聚苯乙烯树脂40质量%、滑石60质量%）的混合物以按小时计为160kg/hr的比例供给至口径90mm的单螺杆挤出机内，将树脂加热熔融后，从挤出机途中压入相对于100质量份树脂为6质量份的异戊烷作为发泡剂。在挤出机内将树脂和发泡剂混炼，一边以位于挤出机前端部的树脂温度为170℃的方式进行冷却，一边将利用设置于挤出机的加热器而保持在290℃的具有200个直径0.6mm、工作带长度（land length）3.0mm的喷嘴 的造粒用模具挤出到温度50℃、水压1.5MPa的冷却水循环的水中切割室内，同时使在圆周方向具有10个刀片的高速旋转切割器与模具密合，以每分钟3000转旋转来切断树脂，脱水干燥，得到球形的发泡性聚苯乙烯树脂颗粒。得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒未发生变形、毛刺等，平均粒径为1.1mm。 

接着，为了进行再加热处理，在内容积5.7升的带搅拌器的高压釜中放入2000g前述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒、2500g蒸馏水、0.5g十二烷基苯磺酸钠，搅拌使其分散。将该分散液通过氮气加压至0.2MPa，升温至80℃，保持3分钟后进行冷却，取出，进行清洗、脱水、干燥。 

相对于100质量份得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，利用0.03质量份聚乙二醇、0.05质量份硬脂酸锌、0.05质量份硬脂酸单甘油酯、0.05质量份羟基硬脂酸甘油三酯将发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的表面整面均匀地包覆。 

（发泡成形品的制造） 

将如前所述得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒（以下有时记为微珠）供给于圆柱型分批式预发泡机，通过吹入压0.05MPa的水蒸气加热使其发泡，得到预发泡颗粒。得到的预发泡颗粒的体积密度为0.020g/cm³（体积发泡倍数50倍）。 

接着，将得到的预发泡颗粒在室温气氛下放置24小时后，将预发泡颗粒填充到具有长400mm×宽300mm×高25mm的长方形状的模腔的成形模内，在成形蒸汽压0.08MPa（表压）、模具加热3秒，一面加热10秒，相反的一面加热3秒、两面加热10秒、水冷5秒、设定取出面压为0.02MPa的条件下进行成形。 

对于前述微珠、预发泡颗粒和发泡成形体，根据以下测定法对含气量、发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的Tg、内部平均气泡直径、表面层部分平均气泡直径、连续气泡率、弯曲强度、抗 压强度、绝热性（热导率）和落下试验的各实验项目进行测定。将其结果记于表1。 

＜含气量＞ 

对前述微珠在加热温度145℃、2小时的条件下测定加热减量，算出含气量。 

＜发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的Tg的测定＞ 

Tg的测定根据JIS K7121的试验方法测定。具体而言，使用差示扫描量热计装置DSC6220型（SII Nano Technology Inc.制），在测定容器中填充6.5mg试样微珠，在氮气流量25ml/min的条件下、以20℃/min的升温速度从30℃升温至200℃，将中点的玻璃化转变温度作为玻璃化转变温度。 

＜预发泡颗粒的内部平均气泡直径的测定＞ 

预发泡颗粒的内部平均气泡直径是指根据ASTM D2842-69的试验方法测定得到的值。具体而言，首先，用剃刀齿在通过预发泡颗粒的中心附近的平面处切断，使用扫描型电子显微镜（JOEL公司制商品名“JSM-6360LV”）扩大至15倍对切断面进行拍摄。 

接着，将拍摄的图像印刷到A4用纸上，画与预发泡颗粒的表面层内接的第一圆（内接圆）。画具有相对于该第一圆的直径为1/2的直径（1/4的半径）的第二同心圆，在该第二圆的内侧的任意位置画一根长60mm的直线，由该直线上存在的气泡数通过下述式算出气泡的平均弦长（t）。 

平均弦长t=60/(气泡数×照片的倍率) 

其中，画直线时，尽可能地使直线为贯穿气泡的状态而非与其点接触的状态。另外，一部分的气泡与直线点接触时，该气泡也包含在气泡数内，进而，在直线的两个端部位于气泡内而未贯穿气泡的状态的情况下，直线的两个端部所在的气泡也 包含在气泡数内。 

可以根据算出的平均弦长t、通过下式算出平均气泡直径。 

平均气泡直径(mm)D=t/0.616 

进而，通过与上述同样的方法在所拍摄的图像的任意5个位置算出平均气泡直径，将这些平均气泡直径的和的平均值作为预发泡颗粒的内部平均气泡直径。 

＜预发泡颗粒的表面层部分平均气泡直径＞ 

用剃刀齿在通过预发泡颗粒的中心附近的平面处切断，使用扫描型电子显微镜（JOEL公司制商品名“JSM-6360LV”）扩大至15倍对切断面进行拍摄。 

接着，将拍摄的图像印刷到A4用纸上，画与预发泡颗粒的表面层内接的第一圆（内接圆）。画具有相对于该第一圆的直径为1/2的直径（1/4的半径）的第二同心圆，在从表面层至该第二圆之间的任意位置画一根长60mm的直线，与内部平均气泡直径同样地由该直线上存在的气泡数算出气泡的平均弦长（t），作为表面层部分平均气泡直径。 

＜发泡成形体的内部平均气泡直径的测定＞ 

将发泡成形体用剃刀齿切断，使用扫描型电子显微镜（JOEL公司制商品名“JSM-6360LV”）扩大至15倍对该切断面进行拍摄。 

接着，将拍摄的图像印刷到A4用纸上，画与存在于切断面的熔接在一起的发泡颗粒的颗粒边界部内接的第一圆（内接圆）。画具有相对于该第一圆的直径为1/2的直径（1/4的半径）的第二同心圆，在该第二圆的内侧的任意位置画一根长60mm的直线，与预发泡颗粒的内部平均气泡直径同样地由该直线上存在的气泡数算出气泡的平均弦长（t），求出发泡成形品的内部平均气泡直径。 

＜发泡成形体的表面层部分平均气泡直径的测定＞ 

将发泡成形体用剃刀齿切断，使用扫描型电子显微镜（JOEL公司制商品名“JSM-6360LV”）扩大至15倍对该切断面进行拍摄。 

接着，将拍摄的图像印刷到A4用纸上，画与存在于切断面的熔接在一起的发泡颗粒的颗粒边界部内接的第一圆（内接圆）。画具有相对于该第一圆的直径为1/2的直径（1/4的半径）的第二同心圆，在从颗粒边界部至该第二圆之间的任意位置画一根长60mm的直线，与预发泡颗粒的内部平均气泡直径同样地由该直线上存在的气泡数算出气泡的平均弦长（t），求出发泡成形品的表面层部分平均气泡直径。 

＜预发泡颗粒的连续气泡率的测定＞ 

进行下述（1）～（3）各试验，求出预发泡颗粒的连续气泡率（%）。 

（1）预发泡颗粒的质量和体积测定 

预先测定在空气比较式比重计（Tokyoscience Co,Ltd.制1000型）的试样杯中放入约80%左右的预发泡颗粒的质量〔预发泡颗粒质量A（g）〕。 

接着，将预发泡颗粒放入杯中，将该杯安装于上述比重计，通过1-1/2-1气压法测定体积〔预发泡颗粒的体积B（cm³）〕。 

（2）预发泡颗粒的表观体积测定 

拆除电子天平（大和制衡株式会社制HB3000）的秤盘，在将金网制的容器吊挂于其安装配件的状态下将上述容器浸渍到水中，测定水中的容器的质量〔水中的容器质量C（g）〕。 

接着，在同一容器中放入上述（1）测定的预发泡颗粒的总量，同样地在浸渍于水中的状态下测定容器与预发泡颗粒的总质量〔水中的总质量D（g）〕。 

通过下式求出预发泡颗粒的表观体积E（cm³）。其中，水1g换算为体积1cm³。 

E=A+(C-D) 

（3）连续气泡率 

通过下式由上述（1）（2）的结果求出连续气泡率〔%〕。 

连续气泡率(%)=(E-B)/E×100 

＜发泡成形体的连续气泡率的测定＞ 

根据ASTM D2856-87记载的测定方法对发泡成形体进行连续气泡率的测定。即，切出5个试样，所述试样为6面均由成形面等不具有表皮的切断面构成的试验体（25mm的立方体），使用游标卡尺测定表观体积，接着使用空气比较式比重计（Tokyoscience Co,Ltd.制1000型）通过1-1/2-1气压法测定体积。 

连续气泡率(%)=(表观体积-利用空气比较式比重计测定的体积)/表观体积×100 

＜弯曲强度＞ 

从发泡成形体切出长300mm×宽75mm×厚25mm的试验片，根据JIS-A9511进行该试验片的弯曲试验，算出弯曲强度。 

＜抗压强度＞ 

从发泡成形体切出长50mm×宽50mm×厚25mm的试验片，根据JIS-A9511进行该试验片的压缩试验，得到抗压强度。 

＜绝热性（热导率）＞ 

从聚苯乙烯系树脂发泡成形体切出长200mm×宽200mm×厚25mm的长方体形状的试验片。根据JIS A1412使用英弘精机株式会社制的热导率计（AUTO-ΛHC-072）在测定温度23℃下测定该试验片的热导率。 

＜落下试验＞ 

从聚苯乙烯系树脂发泡成形体切出长215mm×宽40mm×厚20mm的平面矩形状的试验片，根据JIS K7211，在存在150mm的间隔而配置的一对支点间架设试验片，使198g的钢球跌落，按照下述式算出落球冲击值、即50%破坏高度。 

落球冲击值=H50=Hi-ΔH×(S/100-1/2) 

其中， 

H50：50%破坏高度（cm）、 

Hi：100%破坏时的最低高度（cm）、 

ΔH：提高或降低试验片的高度时的高度间隔（cm）、 

S：各高度下破坏%的总和（%）。 

[实施例2] 

除了将再加热处理时的加热温度设为150℃、压力设为0.5MPa之外，通过与实施例1同样的方法制造发泡成形体，进行同样的测定。将其结果记于表1。 

[实施例3] 

除了将再加热处理时的加热温度设为60℃之外，通过与实施例1同样的方法制造发泡成形体，进行同样的测定。将其结果记于表1。 

[实施例4] 

除了将再加热处理时的加热温度设为57℃之外，通过与实施例1同样的方法制造发泡成形体，进行同样的测定。将其结果记于表1。 

[实施例5] 

除了使用等量的丁烷作为发泡剂并将再加热处理时的压力设为0.5MPa之外，通过与实施例1同样的方法制造发泡成形体，进行同样的测定。将其结果记于表1。 

[比较例1] 

除了将再加热处理时的加热温度设为100℃之外，通过与实施例1同样的方法制造发泡成形体，进行同样的测定。将其结果记于表1。 

[比较例2] 

除了将水中切割室的冷却水温度设为70℃、将再加热处理时的压力设为1.5MPa、并将再加热处理时间设为升温后加热5分钟之外，通过与实施例1同样的方法制造发泡成形体，进行同样的测定。将其结果记于表1。 

[比较例3] 

除了不进行再加热处理之外，通过与实施例1同样的方法制造发泡成形体，进行同样的测定。将其结果记于表1。 

[比较例4] 

除了将再加热处理时的加热温度设为40℃之外，通过与实施例1同样的方法制造发泡成形体，进行同样的测定。将其结果记于表1。 

[比较例5] 

除了将再加热处理时的升温后的加热时间设为1分钟之外，通过与实施例1同样的方法制造发泡成形体，进行同样的测定。将其结果记于表1。 

[表1] 

由表1记载的结果可知，本发明的实施例1～5中得到的发泡成形体在发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下具有如下气泡结构：内部平均气泡直径在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10%以下。另外，关于对发泡至体积发泡倍数50倍的预发泡颗粒进行模内发泡成形而得到的发泡成形体，其连续气泡率低，独立气泡多，与不进行再加热处理的比较例3的发泡成形体相比，发泡成形体的弯曲强度和抗压强度更高。 

另一方面，比较例1的发泡成形体由于连续气泡率高，独立气泡少，因而发泡成形体的弯曲强度和抗压强度低。 

另外，比较例2的发泡成形体由于内部平均气泡直径超过本发明的范围，因而发泡成形体的弯曲强度和抗压强度低。 

另外，比较例3的发泡成形体未进行再加热处理，结果内部平均气泡直径超过本发明的范围，因而发泡成形体的弯曲强度和抗压强度低。 

另外，比较例4的发泡成形体在低温下进行了再加热处理，结果内部平均气泡直径超过本发明的范围，因而发泡成形体的弯曲强度和抗压强度低。 

另外，比较例5的发泡成形体由于表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在本发明的范围外，因而发泡成形体的弯曲强度和抗压强度低。 

产业上的可利用性

本发明的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒能够广泛应用于弯曲强度、抗压强度、耐冲击性等机械强度、绝热性和缓冲性优异的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造。 

另外，本发明的聚苯乙烯系树脂发泡成形体能够广泛应用 于绝热材料、缓冲材料等各种用途。 

附图标记说明

1…挤出机（树脂供给装置） 

2…模具 

3…原料供给料斗 

4…高压泵 

5…发泡剂供给口 

6…切割器 

7…切割室 

8…水槽 

9…高压泵 

10…带固液分离功能的脱水干燥机 

11…贮存容器 

Claims (33)

1.一种发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，其为在聚苯乙烯系树脂颗粒中包含发泡剂的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，

在将所述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的发泡颗粒的状态下具有如下气泡结构：内部平均气泡直径在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10％以下。

2.根据权利要求1所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，其中，使用下式(1)将发泡为体积发泡倍数X倍时的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₁’换算成体积发泡倍数50倍而得到的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₁满足35μm≤D₁≤140μm的关系。

$D_1=3\sqrt{\frac{50}{X}}\×{D^{\′}}_1\·\·\·\left(1\right)$

3.根据权利要求1所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，其中，所述内部平均气泡直径在40～120μm的范围内。

4.根据权利要求1所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，其中，所述连续气泡率为8％以下。

5.根据权利要求1所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，其中，所述表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.90～1.10的范围内。

6.根据权利要求1所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，其中，相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，包含5.0质量份以下的无机气泡成核剂。

7.根据权利要求6所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒，所述无机气泡成核剂为滑石。

8.一种发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法，其包括：

在树脂供给装置内向聚苯乙烯系树脂添加发泡剂并混炼，将含发泡剂熔融树脂从设置于所述树脂供给装置前端的模具的小孔挤出到不足发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg的温度的冷却用液体中，在挤出的同时将挤出物切断，使挤出物与冷却用液体接触而冷却固化，得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的第一工序；

将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5℃以上的温度下加热，得到权利要求1～5中的任一项所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的第二工序，

所述第二工序中，加热温度为57℃～80℃，且对所述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒施加的压力为0.2MPa～0.5MPa。

9.根据权利要求8所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法，其中，所述第二工序中，将水作为热介质来将所述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热至所述温度。

10.根据权利要求8所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法，其中，切断所述挤出物时的冷却用液体的温度在20～60℃的范围内。

11.根据权利要求8所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法，其中，相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，添加5.0质量份以下的无机气泡成核剂。

12.根据权利要求11所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的制造方法，其中，所述无机气泡成核剂为滑石。

13.一种聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒，其是将权利要求1～7中的任一项所述的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热使其预发泡而得到的。

14.一种聚苯乙烯系树脂发泡成形体，其是将权利要求13所述的聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内，蒸汽加热成形模，进行模内发泡成形，从而得到的。

15.一种聚苯乙烯系树脂发泡成形体，其是将对在聚苯乙烯系树脂颗粒中包含发泡剂的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒进行加热而得到的聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热，进行模内发泡成形，从而得到的，

在将所述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热使其发泡至体积发泡倍数50倍的预发泡颗粒的状态下具有如下气泡结构：内部平均气泡直径在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10％以下。

16.根据权利要求15所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体，其中，使用下式(2)将发泡为体积发泡倍数X倍时的预发泡颗粒的内部平均气泡直径D₂’换算成体积发泡倍数50倍而得到的预发泡颗粒的内部平均气泡直径D₂满足35μm≤D₂≤140μm的关系。

$D_2=3\sqrt{\frac{50}{X}}\×{D^{\′}}_2\·\·\·\left(2\right)$

17.根据权利要求15所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体，其中，所述内部平均气泡直径在40～120μm的范围内。

18.根据权利要求15所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体，其中，所述连续气泡率为8％以下。

19.根据权利要求15所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体，其中，所述表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.90～1.10的范围内。

20.根据权利要求15所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体，其中，相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，包含5.0质量份以下的无机气泡成核剂。

21.根据权利要求20所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体,其中，所述无机气泡成核剂为滑石。

22.一种绝热材料，其由权利要求15的聚苯乙烯系树脂发泡成形体形成。

23.一种缓冲材料，其由权利要求15的聚苯乙烯系树脂发泡成形体形成。

24.一种聚苯乙烯系树脂发泡成形体，其是将聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内，蒸汽加热成形模，进行模内发泡成形，从而得到的，

在发泡成形为发泡倍数X倍时的状态下，该聚苯乙烯系树脂发泡成形体具有如下气泡结构：使用下式(3)将该发泡成形体中熔接在一起的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃’换算成发泡倍数50倍而得到的所述发泡成形体中的发泡颗粒的内部平均气泡直径D₃满足35μm≤D₃≤140μm的关系、所述发泡颗粒的表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且发泡成形体的连续气泡率为10％以下。

$D_3=3\sqrt{\frac{50}{X}}\×{D^{\′}}_3\·\·\·\left(3\right)$

25.一种绝热材料，其由权利要求24的聚苯乙烯系树脂发泡成形体形成。

26.一种缓冲材料，其由权利要求24的聚苯乙烯系树脂发泡成形体形成。

27.一种聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法，其包括：

第一工序，在树脂供给装置内向聚苯乙烯系树脂添加发泡剂并混炼，将含发泡剂熔融树脂从设置于所述树脂供给装置前端的模具的小孔挤出到不足发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg的温度的冷却用液体中，在挤出的同时将挤出物切断，使挤出物与冷却用液体接触而冷却固化，得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒；

第二工序，将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒在发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒的玻璃化转变温度Tg-5℃以上的温度下加热，得到发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒；

第三工序，接着，将得到的发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热，制作具有如下气泡结构的聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒：使用权利要求15的前述式(2)换算成体积发泡倍数50倍而得到的预发泡颗粒的内部平均气泡直径D₂在35～140μm的范围内、表面层部分平均气泡直径/内部平均气泡直径的值在0.80～1.20的范围内、并且连续气泡率为10％以下；和

第四工序，接着，将所述聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热，进行模内发泡成形，

所述第二工序中，加热温度为57℃～80℃，且对所述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒施加的压力为0.2MPa～0.5MPa。

28.根据权利要求27所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法，其中，所述第二工序中，将水作为热介质来将所述发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒加热至所述温度。

29.根据权利要求27所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法，其中，切断所述挤出物时的冷却用液体的温度在20～60℃的范围内。

30.根据权利要求27所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法，其中，相对于100质量份聚苯乙烯系树脂，添加5.0质量份以下的无机气泡成核剂。

31.根据权利要求30所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法，其中，所述无机气泡成核剂为滑石。

32.根据权利要求27所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法，在所述第四工序中，将所述聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热，进行模内发泡成形，得到绝热材料。

33.根据权利要求27所述的聚苯乙烯系树脂发泡成形体的制造方法，在第四工序中，将所述聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒填充到成形模的模腔内并加热，进行模内发泡成形，得到缓冲材料。