JP2008144169A - 発泡成型品のための出発物の製造方法および得られた発泡成型品 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡成型品を形成するための出発物の製造方法であって、反復的に機械的負荷を課せられあとも成型品が亀裂を生じるリスクを最小化する製造方法を提供する。
【解決手段】発泡成型品を形成するための出発物の製造方法であって、該出発物は発泡性ポリスチレン（ＥＰＳ）粒状物をベースとするものであり、該製造方法は下記工程を含むことを特徴とする：i)ＥＰＳ粒状物、発泡剤およびポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）（ＳＢＳ）含有出発物を押出機に供給する工程、ii)工程i）で供給された該混合物を押し出す工程、および、iii)工程ii)で得られた材料を粒子化する工程。

【選択図】 なし

Description

本発明は、発泡成型品を形成するための出発物の製造方法に関する。該出発物は発泡性ポリスチレン（ＥＰＳ）粒状物をベースとするものである。本発明はさらに、発泡性ポリスチレン（ＥＰＳ）粒状物をベースとする発泡成型品にも関する。該発泡成型品は微細気泡構造および低密度を有するものである。

特許文献１から、スチレンポリマーをベースとするビーズを製造する方法が知られている。このポリマービーズはコーティングを備えている。この方法は懸濁剤の存在下にスチレンポリマーをベースとするビーズの水性サスペンジョンを形成する工程と、主としてスチレン系モノマーと少量のエラストマーとからなる可塑化コーティング用組成物を含むエマルジョンを調製する工程とを含む。該エマルジョンが該サスペンジョンに加えられると、スチレンポリマービーズの表面に重合によりコーティングが形成される。こうして形成された該ビーズに、次いで発泡剤を含浸させ、そのあと、発泡成型品を得ることができる。ＥＰＳ粒状物は一般に包装容器用の原料としておよび建設業の材料として用いられる。

特許文献２から、ポリスチレンをブロックコポリマーと機械的に、特に押出機内で、溶融状態で混合すること、および発泡剤を含浸させることにより発泡性のスチレンポリマーを製造する方法が知られている。該発泡剤は、好ましくは、分離工程において水性サスペンジョン中で粒状ポリマー混合物中に含浸させられる。

特許文献３から、いわゆる連続気泡発泡体の製造方法が知られている。該方法では、脂肪族炭化水素を加えたポリスチレンと核剤との混合物が押出機に供給され、該混合物の押し出しのあとに発泡プレートシートが得られる。押し出されるべき該混合物は１０〜２０％の緩衝性ポリスチレン、特にポリスチレン中のポリブタジエン分散物からなる。

特許文献４は、ベース樹脂、例えばポリスチレンと、界面活性剤と、可塑剤、例えばポリエチレンとからなる低密度、連続気泡および熱可塑性の発泡体に関する。
米国特許第４３０７１３４号明細書 独国特許出願公開第１９７１０４４２号明細書 欧州特許出願公開第０８４９３０９号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１２４７０９号明細書

経験的に、ＥＰＳ粒状物が包装産業において、例えば、テレビジョン、ＬＣＤディスプレー、プラズマディスプレー、プリンターなどの精密装置をくるむ発泡材料として用いられる場合、ＥＰＳ粒状物でできた包装材料は、該製品が数回落下したあと、望ましくないが亀裂を生じるおそれがある。このような亀裂を生じる包装材料の衝撃吸収特性は、著しく劣化し、その結果、保護すべき製品が損傷を被るというリスクがあり、これは好ましくないことである。

ＥＰＳ粒状物ベースの上記包装材料のもう１つの欠点は、製造工程で発泡剤、特にペンタンが使われるが、この発泡剤はポリマーマトリックス中にわずかしか溶解しないという特性を示すことである。使用される該発泡剤の揮発性に因る発泡剤の早期ロスを避けるように輸送中に該材料を冷却しておく必要がある。現実には、これは、該中間製品を、世界中で冷却コンテナ中で長距離に亘って輸送することを意味し、また、半製品のさらなる加工がなされる場所において、該発泡剤のロスを最小限化するために、冷却された空間が利用可能でなければならないことを意味する。

よって、本発明の目的は、発泡成型品を形成するための出発物の製造方法であって、反復的に機械的負荷を課せられあとも該成型品が亀裂を生じるリスクを最小化する製造方法を提供することである。

本発明の他の目的は、発泡成型品を形成するための出発物の製造方法であって、ＥＰＳ粒子とその他の成分との最適な混合がなされる製造方法を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、発泡成型品を形成するための出発物の製造方法であって、該方法で得られた製品を発泡剤のロス無しで長時間に亘って貯蔵することができる製造方法を提供することである。

本発明による製造方法は、下記工程を含むことを特徴とするものである。

i) ＥＰＳ粒状物、発泡剤およびポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）（ＳＢＳ）含有出発物を押出機に供給する工程、
ii) 工程i）で供給された該混合物を押し出す工程、および、
iii) 工程ii)で得られた材料を粒子化する工程。

該方法を用いることにより、１またはそれ以上の上記目的が達成される。ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）（ＳＢＳ）含有出発物は、例えば、高インパクト（すなわち耐衝撃性）ポリスチレン（HIPS）である。他のポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）（ＳＢＳ）含有出発物は、低インパクトポリスチレン（LIPS）、中インパクトポリスチレン（MIPS）であり、そして、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）コポリマー、スチレン−イソプレン−スチレン（ＳIＳ）コポリマー、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＥＢＳ）コポリマー、スチレン−ブタジエン（ＳＢ）コポリマーおよびその組み合わせを含み、たとえばEPS/HIPS/SBSである。本発明者らは、特に、ペンタンのような発泡剤の保留性が高いことを見出した。これは大きな利点である。さらに、本発明方法は独立気泡構造を有する発泡体を生じ、その結果有利なリジリエンス(resilience)特性が得られることがわかった。

工程i)を実施するには二軸押出機を用いることが特に好ましい。本発明者らは、押出機に供給された出発物はこのようにして最適に混合されると推定する。工程i)では３成分だけが押出機に供給されることが示されているが、これは通常の補助物質、例えば遅延剤、断熱値向上剤，液化剤、離型剤、凝固防止剤などの存在を排除するものではないことは明かである。これらの補助物質は他の出発物と混合されてもされなくても良い。押出プロセスおよび出発物のこのような特別な選択の結果として、独立気泡構造を有する製品が得られ、このことにより、該製品を発泡剤のロス無しで室温で長時間に亘って貯蔵することができる。

工程iii）を実施したあと、このように形成した粒状物のさらなる加工が予備発泡処理を含むならば、それは好ましいことである。該予備発泡処理において、こうして工程iii）で得られたＥＰＳビーズからなる１つの層を経て水蒸気が発泡容器内で通され、ＥＰＳビーズ中に存在している発泡剤、好ましくはペンタンを蒸発させる。そのあと、ビーズの発泡が起こる。約４〜４８時間の貯蔵期間のあと、「セッティング」とも呼ばれるが、こうして予備発砲されたビーズは型に導入され、ここで水蒸気の影響下にビーズはさらに発砲される。使用される型には小さな開口が設けられ、残った発泡剤が発泡中にここから逃げられるようにしてある。ビーズは一緒に溶融して所望の形に成型される。原則的に、こうして発砲された成型品の寸法は限定されず、建設産業、エンジニアリング産業のみならず、食肉トレー、魚ボックス、包装ユニット用のブロックを得ることができる。押出プロセス中はポリオレフィンの添加をしないことが特に好ましい。該化合物は粒状物材料の加工に悪影響を及ぼすからである。

本発明者らは、こうして得られた発泡成型品の亀裂抵抗を測定する幾つかの実験を行った。同製品は独立気泡タイプのものである。驚いたことに、該発泡成型品の重量を基準に計算したブタジエンの重量％が少なくとも１．５重量％、特に少なくとも１．６重量％、さらには特に少なくとも２．０重量％であるならば、亀裂抵抗（crack resistance）に関しては優れた特性が得られることがわかった。ブタジエンの割合はＮＭＲによって測定される。

つぎに、本発明を幾つかの実施例によって説明するが、本発明はこれらの特別な実施例に限定されるものではない。測定した結果は下記の表にまとめて示す。

実施例１
市販の材料、すなわち、ＢＡＳＦ ４８６Ｍ 高インパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）を１０重量％になるようにＥＰＳビーズに添加し、そのあと、ペンタンの存在下に押出操作を行った。こうして、出発物ＨＩＰＳおよびＥＰＳビーズをまず混合して溶融させ、ついで成型(reduction)が起きる前に押出機にペンタンを注入した。ＢＡＳＦ ４８６Ｍは約５．５％のブタジエンを含む。こうして得られた材料を成型し密度２０ｋｇ／ｍ^３を有する発泡成型品に形成した。発泡成型品中のブタジエンの量は、０．５％であり、ペンタンの量は５％であった。高さ１ｍから落下するハンマーを用いて亀裂抵抗をテストした。このハンマーは２ｋｇの重さを有する。実施例１から、この発泡成形製品は１回目の落下のあと、すでに幾つかの亀裂を示していた。上記落下テストを３回行ったあと、該発泡成形品にさらに多くの亀裂が観察された。

実施例２
ＢＡＳＦ ４８６Ｍの量が２０％であり、ブタジエンの量が１．１％である点を除いて、実施例１と同じ操作を行った。この場合も、亀裂抵抗は不十分であった。

実施例３
ＢＡＳＦ ４８６Ｍの量が３０％であり、ブタジエンの量が１．６％である点を除いて、実施例１と同じ操作を行った。発泡成形品は１回目の落下テストの直後に数個の亀裂を示した。

実施例４
ＢＡＳＦ ４８６Ｍの量が４０％であり、ブタジエンの量が２．２％である点を除いて、実施例１と同じ操作を行った。実施例１に記載の落下テストは、同テストを数回繰り返したあとも、該発泡成型品には亀裂が発生しないことを示した。

実施例５
ＢＡＳＦ ４８６Ｍの代わりに、Ａｓａｆｌｅｘ transparent ＳＢＳ コポリマーを１０％の量で加えた点を除いて、実施例１と同じ操作を行った。。Ａｓａｆｌｅｘ中のブタジエンの量は２７％であった。該発泡成型品中のブタジエンの重量％は２．７％であった。該発泡成型品は落下テストのあと、同テストを数回繰り返したあとでさえ、該発泡成型品にはいかなる亀裂も発生しなかった。

実施例６
Ａｓａｆｌｅｘtransparent ＳＢＳ コポリマーを２０重量％用いた点を除いて、実施例５と同じ操作を行った。該発泡成型品中のブタジエンの重量％は５．４％であった。該発泡成型品の亀裂抵抗は、テストを数回繰り返したあとでさえ、良好のようであった。

実施例７
市販のＥＰＳ材料、すなわち、Ｓｕｎｐｏｒ(登録商標）を発泡剤の存在下に押し出し、さらにブタジエンを０．７重量％含む発泡成型品に加工した。亀裂抵抗は不十分であり、最初の落下テストですでに発泡成型品に亀裂が観察された。

実施例８
市販品であるＡｒｃｅｌ（ポリエチレンに、重合によって形成されたポリスチレンコーティングを設けるいわゆる播種重合を用いて得られたもの）を比較の発泡材料として用いた。ブタジエンの量は０％であった。該材料は、当該産業において良好な亀裂抵抗を有するものとして知られており、これは落下テスト結果に反映されている。

実施例９
発泡成型品の製造に、重合によって得られる標準タイプのＥＰＳビーズを用いた。発泡成型品中のブタジエンの量は０％であった。落下テストは、該発泡成型品が非常に壊れやすく(delicate)、そして１回目の落下のあとすでにクラッキングが起きたことを示した。

下記の表から、押出（実施例１〜６）によって得られた発泡成型品の場合、少なくとも１．５重量％、特に少なくとも１．６重量％のブタジエン量が亀裂抵抗の向上をもたらすことがわかる。実施例７〜９は参考として挙げたものに過ぎず、これらの材料は本発明方法によって得られたものではない。

Claims (9)

1. 発泡成型品を形成するための出発物の製造方法であって、該出発物は発泡性ポリスチレン（ＥＰＳ）粒状物をベースとするものであり、該製造方法は下記工程を含むことを特徴とする：
   i) ＥＰＳ粒状物、発泡剤およびポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）（ＳＢＳ）含有出発物を押出機に供給する工程、
   ii) 工程i）で供給された該混合物を押し出す工程、および、
   iii) 工程ii)で得られた材料を粒子化する工程。
2. 二軸押出機において行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ＳＢＳ含有出発物の量が、工程iii)のあと得られた粒状物で構成された発泡成型品の重量を基準に計算したブタジエンの重量％が少なくとも１．５重量％であるように選択されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. ＳＢＳ含有出発物の量が、工程iii)のあと得られた粒状物で構成された発泡成型品の重量を基準に計算したブタジエンの重量％が少なくとも２．０重量％であるように選択されることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 該製造方法はさらに下記工程を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法：
   iｖ) 工程iii)のあと得られた粒状物を予備発砲する工程、
   ｖ) 工程iｖ）のあと得られた予備発泡粒状物をセットする工程、および、
   ｖi) 工程ｖ)のあと得られた材料を発泡成型品に転換する工程。
6. 工程iv)を水蒸気によって実施することを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 工程v)を室温で実施することを特徴とする請求項５記載の方法。
8. 発泡性ポリスチレン（ＥＰＳ）粒状物をベースとする発泡成型品であって、該成型品は独立気泡タイプのものであり、かつ、発泡成型品の重量を基準に計算したブタジエンの重量％が少なくとも１．５重量％であることを特徴とする発泡成型品。
9. 発泡成型品の重量を基準に計算したブタジエンの重量％が少なくとも２重量％であることを特徴とする請求項８記載の発泡成型品。