JP2007031462A - ゴム状ラテックス及び無機化合物含有発泡スチレン系樹脂成形品及びその製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】難燃性、結露防止性、鮮度保持性、軋み音防止性、耐熱性、機械的強度等に優れる発泡スチレン系樹脂成形品及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ゴム状ラテックス、水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物及び発泡性スチレン系樹脂粒子を混合し、表面をゴム状ラテックスと無機化合物で被覆した発泡性スチレン系樹脂粒子を製造する。これらの粒子を予備発泡し、成形して、ゴム状ラテックスと、水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物とを含む発泡性スチレン系樹脂成形品を得る。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム状ラテックス及び無機化合物含有発泡スチレン系樹脂成形品及びその製造方法に関する。

発泡スチレン系樹脂成形品は、独立気泡を有しているため優れた断熱性と緩衝特性を有しているが、ポリスチレン基材が可燃性の上に当該気泡中の空気及び残存する可燃性の発泡剤のため着火源が存在すると燃焼し易いという欠点がある。また、スチレン系樹脂成形品には水を吸着する能力が低いため例えば発泡スチレン系樹脂成形品の容器中に冷えた材料を保存すると容器中の空気に含まれる水分が結露し製品に付着したり、生鮮野菜を保存すると葉肉から水分が放散しそれが結露することにより鮮度が妨げられたり、さらに静電気が発生し易く埃が付着しやすい等の欠点を持っている。また、成形品を摩擦すると不快な軋み音も発生する。従ってこれらの欠点を解決してその用途を拡大することが望まれている。

これらの欠点を克服する技術として、燃焼性を低減させるために従来から行われている公知の方法は臭素又は塩素を含む有機ハロゲン化合物単独又は有機過酸化物との混合物を発泡性樹脂粒子の合成中に粒子中に含浸する、又はスチレン系樹脂と共に押出機にて練り込ませペレットにした後、次いで発泡剤を含浸させる方法がある。しかしこれらの方法は燃焼ガスとして有毒なハロゲン化合物が生成し環境汚染の原因となる。また、ハロゲン化合物が含まれていてリサイクルが難しく、廃棄物として燃焼させるためには高温燃焼ができる特殊な焼却炉が必要となり、高価な設備投資、莫大なランニングコストを負担しなければならない。

さらに、アンチモン化合物等の難燃剤をポリフェニレンエーテルとポリスチレンに共存させ押出発泡させる方法（例えば特許文献１）や臭素化ポリスチレンを使用する方法（例えば特許文献２）、臭素化ジフェニル化合物と酸化アンチモンを混合する方法（例えば特許文献３）、難燃剤として有機リン系の添加剤を含有させる方法（例えば特許文献４、特許文献５）が提案されているがこれらの材料はいずれも高価でありコスト高の要因になっている。さらに、環境汚染につながる要素も残されている。

また結露防止のために、親水性付与を目的に複数の水酸基を有する多糖類の添加剤例えばシュガーエステル等を発泡性スチレン系樹脂粒子に被覆する方法が従来技術として公知である。この方法は発泡スチレン系樹脂粒子表面に単に付着しているだけであり、予備発泡、次いで成形する際に使用するスチームや冷却水により多糖類の持つ親水性のためにその大半が水と共に脱離し効果が半減する。目的の効果を発現するためには過剰量被覆する必要があり、このことが成形時の特性不良（融着不良）や含水の多い成形品の原因となり品質上の問題、コスト高の要因にもなっている。

一方、発泡スチレン系樹脂成形品の軋み音低減を目的に、成形品の滑り性向上を狙って滑材を発泡性スチレン系樹脂粒子に含浸させる方法が行われているが、その効果は十分でない。さらに発泡成形品に不織布を貼りつける方法が採られているが、工程が増え加工費高騰の原因になっている。

特開平８−３０２１０号広報 特開平９−２９８７７号広報 特開平９−３１２７５号広報 ＷＯ９９／２８３８２パンフレット 特開２００４―５９９２９号公報

本発明の目的は、難燃性、結露防止性、鮮度保持性、軋み音防止性及び耐熱性を有し、併せて機械的強度に優れる発泡スチレン系樹脂成形品及びその製造方法を提供することを目的とする。

発明者は、上記問題点を鑑み鋭意研究を行った結果、ゴム状ラテックスのバインダー機能等を生かすことで、従来不可能であった発泡スチレン系樹脂と無機化合物との密着性を向上させることに成功し、従来の課題解決を可能にした。
即ち発泡スチレン系樹脂成形品にゴム状ラテックス及び無機化合物を含ませることにより、従来の発泡スチレン系樹脂成形品が有する優れた断熱性と緩衝特性を損なうことなく、ゴム状ラテックスの被覆による機械的強度の向上と無機化合物による難燃性、鮮度保持性、結露防止性及び軋み音防止性を付与できることを見出し本発明に至った。

本発明によれば、以下の発泡スチレン系樹脂成形品等が提供される。
１．表面に、ゴム状ラテックスと、水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物とを有することを特徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子。
２．前記ゴム状ラテックスが、合成ゴムラテックス、アクリル酸エステル共重合体エマルジョン、アクリルゴムエマルジョン、ワックスエマルジョン又はこれらの２種以上の混合物であることを特徴とする１記載の発泡性スチレン系樹脂粒子。
３．ゴム状ラテックス及び発泡性スチレン系樹脂粒子を混合し、その後水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物を添加して、前記発泡性スチレン系樹脂粒子の表面を前記ゴム状ラテックス及び前記無機化合物で被覆することを特徴とする１又は２記載の発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法。
４．表面に、ゴム状ラテックスと、水酸機及び／又は水和水を含有する無機化合物とを有することを特徴とする予備発泡スチレン系樹脂粒子。
５．１又は２記載の発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡することを特徴とする４記載の予備発泡スチレン系樹脂粒子の製造方法。
６．ゴム状ラテックスと、水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物とを含むことを特徴とする発泡スチレン系樹脂成形品。
７．表面がゴム状ラテックスで被膜され、このゴム状ラテックスに水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物が付着していることを特徴とする６記載の発泡スチレン系樹脂成形品。
８．４記載の予備発泡スチレン系樹脂粒子を、成形させて得ることを特徴とする６又は７記載の発泡スチレン系樹脂成形品。

本発明によれば、難燃性、結露防止性、鮮度保持性、軋み音防止性及び耐熱性を有し、併せて機械的強度に優れる発泡スチレン系樹脂成形品及びその製造方法を提供できる。

以下、本発明の発泡スチレン系樹脂成形品及びその製造方法を詳細に説明する。
本発明は、ゴム状ラテックスの有するバインダー特性等を有効に活用するものであり、発泡スチレン系樹脂成形品は、ゴム状ラテックス及び無機化合物を内部及び表面に有する。本発明で使用するゴム状ラテックスは、ゴム層を形成していてもよく、ゴム層は連続層とすることができる。本発明で使用する無機化合物は、水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物である。無機化合物は通常微小粒子であり、ゴム状ラテックスで強固に発泡スチレン系樹脂粒子及び成形品に付着している。

好ましくは成形品は表面がゴム状ラテックスで被膜され、このゴム状ラテックスに水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物が付着している。このとき、表面のほとんどがゴム状ラテックスで被覆される。

本発明で使用する発泡性スチレン系樹脂粒子は、ポリスチレン又はスチレンとこれと共重合可能なモノマーとの共重合体である。スチレンと共重合可能なモノマーとしては、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体又はその置換体、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸アルキルエステル、アクリロニトリル、ブタジエン、アクリル酸ブチル及びエチレン、プロピレン等のオレフィンがあり、その使用量はモノマーの総量に対し５０質量％未満が好ましいが目的によってはこの限りではない。また、これらの混合物も含まれる。

発泡剤としては、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素がある。発泡剤をスチレン系樹脂に含浸させる方法としては、懸濁重合法又は押出発泡法があり既に公知の技術である。

本発明で使用するゴム状ラテックスとしては、合成ゴムラテックス、アクリル酸エステル共重合体エマルジョン、アクリルゴムエマルジョン及びワックスエマルジョンが例示される。これらのゴム状ラテックスは、単独でもこれらを２種以上を混合して使用してもよい。

合成ゴムラテックスとして、変性アクリロニトリル・ブタジエン共重合体、変性アクリル酸エステル・ブタジエン共重合体、変性スチレン・ブタジエン共重合体、変性メタクリル酸エステル・ブタジエン共重合体等が挙げられる。

上記のゴム状ラテックスは変性されていてもよく、例えば、接着性や耐熱性向上を目的としたカルボキシル基変性やアルコキシシリル基変性等が挙げられる。またエマルジョンに使用される乳化剤はアニオン、ノニオン、又はソープフリータイプいずれでも構わない。

本発明で使用する無機化合物は、水酸基及び／又は水和水を有する無機化合物であれば鉱物又は合成品のどちらでもよく、マグネシウム、アルミニウム等の水酸化物、ミョウバン、ウンモ、セッコウ、珪藻土、硫酸マグネシウム等が例示される。

これらの無機化合物は、水と密接な関係がある。水酸基を有する化合物を加熱すると水酸基が酸化され水を脱離する。また水和水を有する化合物を加熱すると水が遊離する。一方、水を脱離・遊離させた化合物（無水物）は、水分を吸収することにより水酸基物又は水和水を有する化合物になる。本発明ではこれらの化学・物理変化を利用していると考えられる。

マグネシウム、アルミニウム以外のアルカリ金属やアルカリ土類金属等の水酸化物は水に溶けると塩基性が強くなる恐れがあるため、マグネシウム及びアルミニウムの水酸化物が好ましい。

これらの無機化合物は粒子径がＪＩＳ篩で２００メッシュスルーの微粒子が好適である。これ以上の粒子径であると表面積が小さく効果が十分発揮されない恐れがある。これらの無機化合物は単独でも２種以上の混合物で使用しても差し支えない。

また、本発明の効果を増大するために、目的に応じて改質剤を添加することができる。改質剤として、ゴム状ラテックスと無機化合物及び発泡性スチレン系樹脂と密着性を高めるジイソオクチルスルホコハク酸ナトリウム等の濡れ性向上剤、水分の吸着や保水を助長する吸水性ポリマー等の調整剤を適宜加えることができる。

本発明で発現する難燃性、鮮度保持性、結露防止性には水酸基の保有又は水和状態にある無機化合物に少量の吸水性ポリマーを添加することによりその効果を高めることができる。一方、濡れ性向上剤を加えることにより無機化合物の脱離を防止でき、成形品の機械的強度の向上、軋み音の低下に効果的である。また、これらを共に添加してもよい。

次に本発明の成形品の製造方法について説明する。
本発明の成形品は、ゴム状ラテックスと無機化合物で被膜した発泡性スチレン系樹脂粒子、ゴム状ラテックスと無機化合物で被膜した予備発泡スチレン粒子を用いて製造できる。

本発明における発泡性スチレン系樹脂粒子へのゴム状ラテックス及び無機化合物の被覆方法として、発泡性スチレン系樹脂粒子、ゴム状ラテックス及び無機化合物をリボンブレンダー、Ｖブレンダー等のブレンダーやヘンシェルミキサー、レディゲミキサー等のミキサーにて混合して製造できる。

好ましくは、発泡性スチレンとゴム状ラテックスを、まずＶブレンダー、ヘンシャルミキサー等で混合した後、無機化合物を添加して混合する。これにより無機化合物が均一に混合被覆する。ゴム状ラテックス及び無機化合物は、各粒子表面にほぼ均一に被覆することが好ましい。必要により乾燥させる。

混合比率は、好ましくは発泡性スチレン系樹脂粒子１００質量部に対し、ゴム状ラテックス０．１〜１５質量部、無機化合物０．０５〜１５質量部であり、特性及び生産性の面からより好ましい配合は、ゴム状ラテックス０．５〜５質量部、無機化合物０．３〜１０質量部である。

本発明の成形品は、ゴム状ラテックス及び無機化合物を被覆した発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡、成形して得られる。

このようにして得られた本発明の成形品は、ゴムの特徴と無機化合物の特徴が発現できる。使用するゴム状ラテックス及び無機化合物は目的に応じて選択できる。

次に実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。
実施例で使用した発泡性スチレン系樹脂粒子等は以下の通りである。
（１）発泡性スチレン系樹脂粒子
発泡性スチレン樹脂粒子（ＪＳＰ社製 商品名ＸＪ２５１）（ＥＰＳ）

（２）ゴム状ラテックス
変性アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックス（日本ゼオン製 商品名Ｎｉｐｏｌ ＳＸ１５０３ ４２％濃度）（ＡＮ・Ｂ）
変性スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス（日本ゼオン製 商品名Ｎｉｐｏｌ ＳＸ１１０５ ４５％濃度）（ＳＴ・Ｂ）
アクリル酸エステル共重合体エマルジョン（日本ゼオン製 商品名Ｎｉｐｏｌ ＳＸ１７０６ ４８％濃度）（ＡＥ）
カルボキシ変性スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス（日本エイアンドエル社製 商品名ナルスターＳＲ−１０７ ５１％濃度）（ＣＳＴ・Ｂ）
ワックスエマルジョン（日本精蝋社製 商品名ＥＭＵＳＴＡＲ−０１３５ ４０％濃度）（ＷＥ）
アクリルゴム系エマルジョン（エスケー化研社製 レナフンド主材）（ＡＲ）

（３）無機化合物
水酸化マグネシウム（和光純薬工業社製）
水酸化アルミニウム（和光純薬工業社製）
ミョウバン（（株）三幸社製 商品名 焼きミョウバン）
ウンモ（（株）山口雲母工業所製 商品名 雲母粉Ａ−２１）
セッコウ（家庭化学工業社製 商品名 石こう）（焼セッコウ）
珪藻土（日本ダイヤコム工業社製 商品名 珪藻土）

（４）改質剤
ジイソオクチルスルホコハク酸ナトリウム（和光純薬工業社製 商品名エールゾルＯＴ）（ＯＴ）
吸水性ポリマー（日本触媒社製 商品名 アクアリック）

実施例１
発泡性スチレン樹脂粒子１０ｋｇに対し変性アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックス２００ｇ（２質量部）を、まずＶブレンダーで１０分間混合した後、水酸化アルミニウム１００ｇ（１質量部）を添加して１０分間混合した。得られた被覆発泡性ポリスチレン樹脂粒子を予備発泡機（日立化成テクノプラント製、ＨＢＰ−５００）にて嵩発泡倍数が５１倍（密度１９．６ｋｇ／ｍ^３）に予備発泡し、予備発泡粒子を１６時間室温にて熟成した。
次いで当該予備発泡粒子を寸法３００ｍｍ（長）×５０ｍｍ（幅）×２０ｍｍ（厚み）の平板状の成形品６個取りの金型を取り付けた成形機（ダイセン工業製、ＶＳ―３００）にてスチーム圧０．０８Ｍｐａで成形を行い、それぞれ５０倍（密度２０．０ｋｇ／ｍ^３）の成形品を各６枚得た。
この成形品は、内部及び表面にラテックスと水酸化アルミニウムを含んでいた。表面はラテックスで均一に被覆され、その中に水酸化アルミニウムの粒子が分散していた。

実施例２
発泡性ポリスチレン樹脂粒子１０ｋｇに対しアクリル酸エステル共重合体エマルジョン２００ｇ（２質量部）及びミョウバン３００ｇ（３質量部）を実施例１と同様にＶブレンダーで１０分間混合し、同方法によりを５０倍（密度２０．０ｋｇ／ｍ^３）の成形品を各６枚得た。

実施例３
発泡性ポリスチレン樹脂粒子１０ｋｇに対し、ワックスエマルジョン３００ｇ（３質量部）、濡れ性向上剤であるジイソオクチルスルホコハク酸ナトリウム０．３ｇ及び吸水ポリマー１．０ｇを加え溶解させ、これとウンモ５００ｇ（５質量部）を実施例１と同様にＶブレンダーで１０分間混合した。実施例１と同様の方法で６１倍（密度１６．４ｋｇ／ｍ^３）に予備発泡し予備発泡粒子を１６時間室温にて熟成した。
次いで寸法４００ｍｍ（縦）×３３０ｍｍ（横）×１８０ｍｍ（深さ）、肉厚２５ｍｍの容器６個取りの金型を取り付けた成形機（ダイセン工業製、ＤＡＩＹＡ−ＣＶＳ１３００Ｌ２）にてスチーム圧０．０８ｍＰａで成形し倍数６０倍（密度１６．７ｋｇ／ｍ^３）の成形品６個を得た。容器の質量は１個あたり１４５ｇであった。また同様に上記の容器の蓋も成形した。

実施例４
実施例３において、ワックスエマルジョン３００ｇの代わりにカルボキシ変性スチレン・ブタジエン重合体ラテックス３００ｇ（３質量部）、ウンモ５００ｇの代わりに半水セッコウ４００ｇ（４質量部）を使用し、吸水ポリマーは使用しない以外は実施例３と同様に混合した。実施例１と同様にして、５１、６１、７１倍（密度１９．６、１６．４、１４．１ｋｇ／ｍ^３）に予備発泡した。実施例1と同じ成形方法により、５０、６０、７０倍（密度２０．０、１６．７、１４．３ｋｇ／ｍ^３）の成形品をそれぞれ各６枚得た。

実施例５
実施例３において、ワックスエマルジョン３００ｇの代わりにワックスエマルジョン２００ｇ（２質量部）及びアクリルゴム系エマルジョン２００ｇ（２質量部）を使用し、ウンモ５００ｇの代わりにミョウバン５００ｇ（５質量部）を使用し、吸水ポリマーは使用しない以外は実施例３と同様にして６０倍（密度１６．７ｋｇ／ｍ^３）の成形品６個を得た。

実施例６
実施例３において、ワックスエマルジョン３００ｇの代わりに変性スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス３００ｇ（３質量部）、ウンモ５００ｇの代わりに珪藻土２００ｇ（２質量部）を使用し、吸水ポリマーは使用しない以外は実施例３と同様にして６０倍（密度１６．７ｋｇ／ｍ^３）の成形品６個を得た。

比較例１
ゴム状ラテックス及び無機化合物を混合しないで発泡性ポリスチレン樹脂粒子のみを嵩倍数が５１、６１、７１倍（密度１９．６、１６．４、１４．１ｋｇ／ｍ^３）に予備発泡を行い、その後実施例１と同様の成形機及び金型で成形して密度が５０、６０、７０倍（密度２０．０、１６．７、１４．３ｋｇ／ｍ^３）の発泡ポリスチレン成形品をそれぞれ各６枚得た。

比較例２
実施例３において、ワックスエマルジョン、ジイソオクチルスルホコハク酸ナトリウム、吸水ポリマー及びウンモを使用しない以外は実施例３と同様にして６０倍（密度１６．７ｋｇ／ｍ^３）の成形品を得た。

比較例３
実施例４において、カルボキシ変性スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス及びジイソオクチルスルホコハク酸ナトリウムを使用しない以外（４質量部の半水セッコウは使用）は実施例４と同様に混合した。その後は実施例１と同様にして５０倍（密度２０．０ｋｇ／ｍ^３）の成形品を得た。

実施例１〜６、及び比較例１〜３で得た発泡スチレン系樹脂成形品の評価結果を表１に示す。表１における特性評価の方法は下記のとおりである。

（１）難燃性
（ａ）自消性
ＪＩＳ−Ａ−９５１１に基づいて測定した。
（ｂ）酸素指数
ＪＩＳ―Ｋ―７２０１に基づいて測定した。

（２）野菜の鮮度試験
実施例３，５，６及び比較例２において作製した容器に、収穫直後のホウレンソウ２００ｇを入れ容器と同種の発泡スチレン樹脂製の蓋をして室温に２日間放置しその鮮度（萎れ状態）を目視で観察した。野菜を冷蔵庫に保管したものを標準とし、冷蔵庫に保管したものと同等のものを○、やや萎びれているものを△、萎びれているものを×とした。

（３）結露
実施例３，５，６及び比較例２において作製した容器に、ドライアイスで−２０℃に冷却し密閉した２００ｍｌポリ容器（内容物１５０ｇの水）５個を入れ、蓋を締めて２４時間室温に放置しその結露性を観察した。
評価は、○：無し、△：一部結露、×：結露とした。

（４）軋み音
同一種類の成形品同士を摩擦し、その際発生する軋み音を聞いて評価した。
評価は、○：無し、△：音はするが不快ではない、×：不快音とした。
（５）曲げ強度
ＪＩＳ−Ａ―９５１１、ＪＩＳ―Ｋ―７２２０に準じて測定した。

（６）耐熱性
３００(長さ)×５０(幅)×２０(厚み)ｍｍの成形板をニクロム熱線により長さ方向で３等分し、９９×５０×２０ｍｍの成形板を試験片とし、ノギスでそれぞれ長さ、幅、厚み及び長さと幅方向の対角線の寸法を測定した。恒温器（藤本科学会社製、形式ＤＮＥ４００）の中に実施例４（密度２０ｋｇ／ｍ^３）及び比較例１（密度２０ｋｇ／ｍ^３）の試験片各３個を同時に入れ８０±２℃で５時間静置したのち取り出しそれぞれの寸法を測定した。別の試験片は９０±２℃で２時間静置し、それぞれの寸法を測定した。
厚み方向にはほとんど変化がなかったので、長さと幅方向の対角線の寸法を測定し、元寸法で除した収縮率（ｎ＝３の平均値）を求めた。

本発明の発泡スチレン系樹脂成形品は、難燃性、結露防止性、鮮度保持性、軋み音防止性、耐熱性、機械的強度に優れ、様々な用途、例えば、構造部材、断熱材、梱包材、緩衝材、工芸品等、具体的には盛土用ブロック成形体、自動車用フロアスペーサー、ドレンパン、容器、フロート、住宅用建材、浴室部材、棺、車載用デッキボード等に好適に使用できる。

Claims (8)

1. 表面に、ゴム状ラテックスと、水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物とを有することを特徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子。
2. 前記ゴム状ラテックスが、合成ゴムラテックス、アクリル酸エステル共重合体エマルジョン、アクリルゴムエマルジョン、ワックスエマルジョン又はこれらの２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１記載の発泡性スチレン系樹脂粒子。
3. ゴム状ラテックス及び発泡性スチレン系樹脂粒子を混合し、その後水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物を添加して、前記発泡性スチレン系樹脂粒子の表面を前記ゴム状ラテックス及び前記無機化合物で被覆することを特徴とする請求項１又は２記載の発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法。
4. 表面に、ゴム状ラテックスと、水酸機及び／又は水和水を含有する無機化合物とを有することを特徴とする予備発泡スチレン系樹脂粒子。
5. 請求項１又は２記載の発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡することを特徴とする請求項４記載の予備発泡スチレン系樹脂粒子の製造方法。
6. ゴム状ラテックスと、水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物とを含むことを特徴とする発泡スチレン系樹脂成形品。
7. 表面がゴム状ラテックスで被膜され、このゴム状ラテックスに水酸基及び／又は水和水を含有する無機化合物が付着していることを特徴とする請求項６記載の発泡スチレン系樹脂成形品。
8. 請求項４記載の予備発泡スチレン系樹脂粒子を、成形させて得ることを特徴とする請求項６又は７記載の発泡スチレン系樹脂成形品。