JP2007009018A - 発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法、並びに発泡性スチレン系樹脂粒子およびスチレン系樹脂発泡粒子成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、自己消火性能に優れ、加熱減容再生処理における分子量低下が小さいスチレン系樹脂発泡粒子成形体を得ることができる発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法を提供しようとするものである。
【解決手段】 本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法においては、芳香族ビニルモノマー100重量部に対して0.1〜5重量部の2,3−ジブロモ−2−アルキルプロピル構造を有する臭素系有機化合物を難燃剤として含む芳香族ビニルモノマーを懸濁重合することによりスチレン系樹脂粒子を得ると共に、該重合中または重合後にスチレン系樹脂粒子中に発泡剤を含有させる。
【選択図】 なし
Description
〔1〕 芳香族ビニルモノマー100重量部に対して下記構造式(1)で表される2,3−ジブロモ−2−アルキルプロピル構造を有する臭素系有機化合物を難燃剤として0.1〜5重量部含む芳香族ビニルモノマーを懸濁重合することによりスチレン系樹脂粒子を得ると共に、該重合中または重合後にスチレン系樹脂粒子中に発泡剤を含有させること特徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法。
〔2〕 該2,3−ジブロモ−2−アルキルプロピル構造を有する臭素系有機化合物が、下記構造式(2)で表される2,2−ビス[4−(2,3−ジブロモ−2−メチルプロポキシ)−3,5−ジブロモフェニル]プロパンであることを特徴とする前記〔1〕に記載の発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法。
〔4〕 発泡剤を含有しているスチレン系樹脂粒子であって、該樹脂粒子中に難燃剤として2,3−ジブロモ−2−アルキルプロピル構造を有する臭素系有機化合物を含み、かつ該樹脂粒子中のスチレンモノマー、トルエン、キシレン、エチルベンゼンの総含有量が0.2重量%以下(0重量%も含む)であることを特徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子。
〔5〕 前記〔4〕に記載の発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡させて得られた発泡粒子を型内成形してなることを特徴とするスチレン系樹脂発泡粒子成形体。
本発明請求項2に係わる発明の発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法によれば、特定の臭素系有機化合物を用いることにより、請求項1の効果に加え、特に自己消火性能において更に優れる発泡粒子成形体を得ることができる発泡性スチレン系樹脂粒子を製造できる。
本発明請求項3に係わる発明の発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法によれば、特定の重合開始剤を特定量用いることにより、請求項1又は請求項2の効果に加え、特に芳香族ビニルモノマー含有量が少なく、有機揮発性成分の発散量が極めて少ない発泡粒子成形体を得ることができる発泡性スチレン系樹脂粒子を製造できる。
本発明請求項4に係わる発明の発泡性スチレン系樹脂粒子は、難燃剤として特定の臭素系有機化合物を含むと共に特定の芳香族炭化水素の総含有量が0.2重量%以下のものなので、自己消火性能に優れると共に有機揮発性成分の発散量が少ない発泡粒子成形体を得ることができる発泡性スチレン系樹脂粒子である。
本発明請求項5に係わる発明のスチレン系樹脂発泡粒子成形体は、自己消火性能に優れると共に有機揮発性成分の発散量が少ないものである。
本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法においては、芳香族ビニルモノマー100重量部に対して0.1〜5重量部の2,3−ジブロモ−2−アルキルプロピル構造を有する臭素系有機化合物を難燃剤として含む芳香族ビニルモノマーを懸濁重合すると共に、該重合中または重合後にスチレン系樹脂粒子中に発泡剤を含有させることにより、発泡性スチレン系樹脂粒子が得られる。
2,3−ジブロモ−2−アルキルプロピル構造を有する臭素系有機化合物は、難燃性に優れ、連鎖移動反応によるスチレンモノマー重合反応を従来のもののように阻害せず、得られるスチレン系樹脂の分子量を下げたり、未反応のスチレンモノマーを増やす可能性が小さいものである。更に、回収した成形体を加熱減容により再生処理しても、著しい分子量低下を起こさせないものである。
尚、上記臭素系有機化合物は単独で用いても、2種類以上を混合して用いてもよい。2種類以上の臭素系有機化合物を用いる場合は、使用された2種類以上の臭素系有機化合物の合計添加量が本発明により特定される添加量となるようにする。
本発明方法では芳香族ビニルモノマーに難燃剤を含有させた状態で重合反応を行うことにより、得られる発泡性樹脂粒子中に難燃剤が均一に分散するので、添加した難燃剤を効率よく難燃性に寄与させることができる。
また、押出機を用いて、樹脂とともに難燃剤と発泡剤を混練し、未発泡状態で押し出してペレット化するクエンチ法によっても、難燃剤を発泡性スチレン系樹脂粒子中に添加することはできる。しかし、クエンチ法には難燃剤が押出機中にて高温状態でスチレン系樹脂と共に溶融混練されるため分解し易いという問題があり、該溶融混練時の高温状態で分解しにくい難燃剤を選択して熱安定性を高めると難燃性能が低下する傾向がある。
従って、本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子を製造する為の方法としては、芳香族ビニルモノマーに難燃剤を含有させた状態で重合反応を行うことにより発泡性スチレン系樹脂粒子を得る方法が最も好ましい。
本発明方法では、10時間半減期温度が60℃以上80℃未満である有機過酸化物(a)と、10時間半減期温度が80〜120℃である有機過酸化物(b)と、2,3−ジブロモ−2−アルキルプロピル構造を有する臭素系有機化合物とを芳香族ビニルモノマーに溶解させ、該芳香族ビニルモノマーを撹拌装置の付いた密閉容器内で、適当な懸濁剤の存在下で水性媒体中に分散させた後、重合反応を開始し、重合途中あるいは重合完了後に発泡剤を添加することにより、発泡性スチレン系樹脂粒子を得ることができる。該重合反応では、70〜100℃に加熱して(第1段階)反応を開始させ、次いで100〜130℃に加熱して(第2段階)重合反応を完了させることが好ましい。尚、第1段階の加熱温度は80〜90℃、第2段階の加熱温度は110〜130℃であることがより好ましい。
また、本発明にて使用される前記の難燃剤の他に、ヘキサブロモベンゼン、テトラブロモシクロオクタン、ヘキサブロモシクロドデカン、テトラブロモブタン、ヘキサブロモシクロヘキサン、トリブロモフェノール、テトラブロモビスフェノールA、エチレンビスブロマイド・2,2−ビス(4−(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン縮合物、2,2−ビス(4−(2,3−ジブロモプロポキシ)−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、デカブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、パークロロシクロペンタデカン、塩素化ポリエチレンなどのハロゲン系難燃剤、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリ(イソプロピルフェニル)ホスフェートなどの非ハロゲンリン系難燃剤、トリス(クロロエチル)ホスフェート、トリス(ジクロロプロピル)ホスフェート、トリス(クロロプロピル)ホスフェート、トリス(2,3−ジブロモプロピル)ホスフェート、トリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェートなどの含ハロゲンリン系難燃剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、三酸化アンチモン、膨張性黒鉛、赤リンなどの無機系難燃剤、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタンなどの難燃助剤を本発明の目的効果が達成される範囲において併用することもできる。
該発泡剤としては、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、シクロペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、フラン等のエーテル類、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール等のアルコール類、HCFC−141b、HCFC−142b、HCFC−124、HFC−152a、HFC−134a等のハロゲン化炭化水素等が挙げられる。これらの発泡剤は単独で、あるいは2種類以上を併用することができる。
上記観点から、発泡性樹脂粒子および発泡粒子成形体中には、有機揮発性4成分以外に、スチレン系樹脂中に不純物としてプロピルベンゼン(n−プロピルベンゼン、i−プロピルベンゼン)も含まれるため、有機揮発性4成分にプロピルベンゼンを加えた5成分の総含有量が0.2重量%以下、更に0.15重量%以下、特に0.1重量%以下であることが好ましい。
1.100mLのメスフラスコにシクロペンタノール約5gを小数点以下第3位まで精秤し(このときの重量をWiとする)、DMFを加えて全体を100mLとする。このDMF溶液をさらにDMFで100倍に希釈し内部標準溶液とする。
2.測定対象となる発泡性樹脂粒子、又は発泡粒子成形体から、測定用試料約1gを小数点以下第3位まで精秤し、このときの重量をWS(g)とする。
3.精秤した試料を約18mLのDMFに溶解させ、前記1で作製した内部標準溶液をホールピペットにて正確に2mL加える。
4.この溶液をマイクロシリンジにて1μL採集し、ガスクロマトグラフに導入し、クロマトグラムを得る。
得られたクロマトグラムより各有機揮発性成分及び内部標準のピーク面積を求め、以下の(3)式により各成分濃度を求める。
各成分濃度(重量%)=[(Wi/10000)×2]×[An/Ai]×Fn÷WS×100・・・(3)
(但し、Wi:内部標準溶液を作成したときのシクロペンタノール重量(g)、WS:DMFに溶解させた試料重量(g)、An:ガスクロマトグラフ測定時の各有機揮発性成分物質のピーク面積、Ai:ガスクロマトグラフ測定時の内部標準物質のピーク面積、Fn:あらかじめ作成した検量線より求めた各有機揮発性成分の補正係数。)
また、上記ガスクロマトグラフ分析の条件は以下の通りである。
使用機器 :(株)島津製作所製のガスクロマトグラフGC−6AM。
カラム材質 :内径3mm、長さ5000mmのガラスカラム。
カラム充填剤 :〔液相名〕FFAP(遊離脂肪酸)、〔液相含浸率〕10重量%、〔担体名〕ガスクロマトグラフ用珪藻土Chromosorb W、〔担体粒度〕60/80メッシュ、〔担体処理方法〕AW−DMCS(水洗・焼成・酸処理・シラン処理)、〔充填量〕90mL
注入口温度 :250℃
カラム温度 :120℃
検出部温度 :250℃
キャリヤーガス:N2、流量40m/min.
検出器 :FID(水素炎イオン化検出器)
検出限界 :20重量ppm
使用機器 :東ソー製SC−8020型
カラム :昭和電工社製Shodex AC−80M2本を直列に連結
カラム温度:40℃
流速 :1.0ml/分
検出器 :東ソー社製紫外可視光検出機UV−8020型
また、発泡粒子を成形する方法としては、例えば、金型内に発泡粒子を充填し、スチームなどで加熱する、型内成形法が挙げられる。
撹拌装置の付いた内容積が50Lのオートクレーブに、脱イオン水16kg、懸濁剤として第3リン酸カルシウム20g(太平化学工業株式会社製)、界面活性剤としてα−オレフィンスルホン酸ナトリウム2.1g(ライオン株式会社製『リポランLB−440』)を投入した。
難燃剤として2,2−ビス(4−(2,3−ジブロモ−2−メチルプロポキシ)−3,5−ジブロモフェニル)プロパン170gを用いた以外は、実施例1と同様にスチレン樹脂発泡粒子成形体を得た。
難燃剤として1,2,5,6,9,10−ヘキサブロモシクロドデカン102g(第一エフアール株式会社製)を用い、難燃助剤としてジクミルパーオキサイド51g(日本油脂株式会社製『パークミルD』)を添加した以外は実施例1と同様にスチレン樹脂発泡粒子成形体を得た。
難燃剤として2,2−ビス(4−(2,3−ジブロモプロポキシ)−3,5−ジブロモフェニル)プロパン170g(帝人化成株式会社製『ファイアガード3100』)を用い、難燃助剤としてジクミルパーオキサイド51g(日本油脂株式会社製『パークミルD』)を添加した以外は実施例1と同様にスチレン樹脂発泡粒子成形体を得た。
難燃剤として2,2−ビス(4−(2−アリルオキシ)−3,5−ジブロモフェニル)プロパン170g(帝人化成社製『ファイアガード3200』)を用いた以外は実施例1と同様にスチレン樹脂発泡粒子成形体を得た。
前述したように、発泡性スチレン系樹脂粒子またはスチレン系樹脂発泡粒子成形体をジメチルホルムアミドに溶解させ、ガスクロマトグラフ測定にて、スチレンモノマー、トルエン、ベンゼン、m−キシレン、p−キシレン、o−キシレン、エチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、i−プロピルベンゼンそれぞれの含有量を測定した。尚、m−キシレンとp−キシレンが、ガスクロマトグラムでピークの分離が困難であるため両者の合算値を測定した。
前述したように、スチレン系樹脂発泡粒子成形体をテトラヒドロフランに溶解させ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定し、標準ポリスチレンで校正して求めた。
スチレン系樹脂発泡粒子成形体を切断して、縦10mm×横10mm×厚さ10mmの試験片を作成し、アルミ製の皿に乗せ、180℃のオーブン内に30分保持した後、オーブンから試験片を取り出し、室温まで冷却させた。ついで、試験片の加熱試験後の重量平均分子量を上記の通りGPCにより求めた。
前述したように、スチレン系樹脂発泡粒子成形体に対してJIS A9511(1995)の燃焼試験(A法)に準拠して燃焼試験を行い、3秒以内に消火し残塵がなく、限界線を越えて燃焼が継続しなかった場合を合格とした。
Claims (5)
- 該スチレン系樹脂粒子の懸濁重合における重合開始剤が10時間半減期温度60℃以上80℃未満の有機過酸化物(a)と10時間半減期温度80℃以上120℃以下の有機過酸化物(b)とからなり、該有機過酸化物(a)が芳香族ビニルモノマー100重量部に対して0.01〜1重量部、該有機過酸化物(b)が芳香族ビニルモノマー100重量部に対して0.01〜1重量部の割合で芳香族ビニルモノマー中に添加されていることを特徴とする請求項1または2に記載の発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法。
- 発泡剤を含有しているスチレン系樹脂粒子であって、該樹脂粒子中に難燃剤として2,3−ジブロモ−2−アルキルプロピル構造を有する臭素系有機化合物を含み、かつ該樹脂粒子中のスチレンモノマー、トルエン、キシレン、エチルベンゼンの総含有量が0.2重量%以下(0重量%も含む)であることを特徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子。
- 請求項4に記載の発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡させて得られた発泡粒子を型内成形してなることを特徴とするスチレン系樹脂発泡粒子成形体。
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