JP2021102750A - スチレン系樹脂発泡粒子、スチレン系樹脂発泡成形体および発泡性スチレン系樹脂粒子 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の別の実施形態によるスチレン系樹脂発泡粒子は、該粒子全体の重量平均分子量が200000〜350000であり、かつ、下記式(1)で求められる分子量変化率が−25%〜25%である:
分子量変化率(%)=(Y−X)/Y×100 ・・・(1)
式(1)において、Xは粒子表層部の重量平均分子量であり、Yは粒子全体の重量平均分子量である。
本発明のさらに別の実施形態によるスチレン系樹脂発泡粒子は、嵩密度が0.008g/cm3〜0.02g/cm3であり、該粒子の中心から表面までの距離をtとしたとき、該中心から距離t/2の位置までの領域Aに存在する気泡の平均径DAと該距離t/2の位置から該表面までの領域Bに存在する気泡の平均径DBとの差の絶対値|DA−DB|が、100μm以下であり、ならびに、該粒子全体の重量平均分子量が200000〜350000であり、かつ、下記式(1)で求められる分子量変化率が−25%〜25%である:
分子量変化率(%)=(Y−X)/Y×100 ・・・(1)
式(1)において、Xは粒子表層部の重量平均分子量であり、Yは粒子全体の重量平均分子量である。
本発明の別の局面によれば、発泡性スチレン系樹脂粒子が提供される。この発泡性スチレン系樹脂粒子は、スチレン系樹脂と発泡剤とを含み、発泡により上記のスチレン系樹脂発泡粒子を形成する。
本発明の別の発泡性スチレン系樹脂粒子は、100℃における貯蔵弾性率が15MPa〜3000MPaであり、かつ、60℃における貯蔵弾性率が2500MPa〜4000MPaである。
本発明のさらに別のスチレン系樹脂発泡粒子は、上記の発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡してなる。
本発明のさらに別のスチレン系樹脂発泡粒子は、100℃における貯蔵弾性率が15MPa〜3000MPaであり、かつ、60℃における貯蔵弾性率が2500MPa〜4000MPaである発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡してなり、嵩密度が0.008g/cm3〜0.02g/cm3であり、該粒子の中心から表面までの距離をtとしたとき、該中心から距離t/2の位置までの領域Aに存在する気泡の平均径DAと該距離t/2の位置から該表面までの領域Bに存在する気泡の平均径DBとの差の絶対値|DA−DB|が、100μm以下であり、ならびに、該粒子全体の重量平均分子量が200000〜350000であり、かつ、下記式(1)で求められる分子量変化率が−25%〜25%である:
分子量変化率(%)=(Y−X)/Y×100 ・・・(1)
式(1)において、Xは粒子表層部の重量平均分子量であり、Yは粒子全体の重量平均分子量である。
本発明のさらに別の局面によれば、スチレン系樹脂発泡成形体が提供される。このスチレン系樹脂発泡成形体は、上記のスチレン系樹脂発泡粒子を発泡させた発泡スチレン系樹脂粒子を含有し、互いに融着した複数の該発泡スチレン系樹脂粒子により構成されている。
1つの実施形態においては、上記スチレン系樹脂発泡成形体は、電気抵抗加熱線により所定形状にカットされている。
発泡性スチレン系樹脂粒子(単に発泡性粒子と称する場合がある):発泡前の発泡剤を含浸した粒子を意味する。
スチレン系樹脂発泡粒子(単に発泡粒子と称する場合がある):発泡した粒子を意味する。
スチレン系発泡樹脂成形体(単に発泡成形体と称する場合がある):スチレン系樹脂発泡粒子の成形体を意味する。
発泡スチレン系樹脂粒子(2次発泡粒子とも称する):発泡成形体を構成する、必要に応じてスチレン系樹脂発泡粒子をさらに発泡させた粒子を意味する。
本発明の1つの実施形態によるスチレン系樹脂発泡粒子は、嵩密度が0.008g/cm3〜0.02g/cm3であり、好ましくは0.009g/cm3〜0.014g/cm3であり、より好ましくは0.01g/cm3〜0.012g/cm3である。発泡粒子の嵩発泡倍率は、好ましくは50倍〜125倍であり、より好ましくは70倍〜110倍であり、さらに好ましくは80倍〜100倍である。嵩発泡倍率は、嵩密度の逆数である。嵩発泡倍率および嵩密度は、例えば以下のようにして求められる。
発泡性粒子を測定試料としてW(g)採取する。この測定試料をメスシリンダー内に自然落下させ、メスシリンダー内に落下させた測定試料の容積V(cm3)をJIS K 6911に準拠した見掛け密度測定器を用いて測定する。測定試料の質量および容積から、下記式に基づいて嵩発泡倍数および嵩密度を求めることができる。なお、スチレン系樹脂の比重は1.0として計算され得る。
嵩発泡倍数(倍=cm3/g)=メスシリンダー中の試料容積(cm3)/試料質量(g)×樹脂比重
嵩密度(g/cm3)=試料質量(g)/メスシリンダー中の試料容積(cm3)
分子量変化率(%)=(Y−X)/Y×100 ・・・(1)
式(1)において、Xは粒子表層部の重量平均分子量であり、Yは粒子全体の重量平均分子量である。粒子全体の重量平均分子量は、好ましくは220000〜340000であり、より好ましくは240000〜330000である。粒子全体の重量平均分子量がこのような範囲であれば、機械的強度を維持しつつ、発泡成形体のニクロムカットの際の糸引きを抑制することができる。糸引き抑制のメカニズムは、|DA−DB|の場合と同様であると推察される。分子量変化率は、好ましくは−22%〜22%であり、より好ましくは−15%〜10%であり、さらに好ましくは−12%〜5%であり、特に好ましくは−12%〜3%である。分子量変化率は小さい方が好ましい。発泡粒子の全体の重量平均分子量と表層部における重量平均分子量とがこのような関係であれば、発泡成形体のニクロムカットの際の糸引きを顕著に抑制し、かつ、ニクロムカットにより平滑な表面を形成することができる。特に、分子量変化率を所定範囲とすることにより、ニクロムカットにより平滑な表面を形成することができる。なお、本明細書において「表層部」とは、発泡粒子表面から発泡粒子の直径の1/16までの部分をいう。あるいは、「表層部」とは、発泡成形体を作成した後、その成形体の表面を30μm〜200μmの厚みでスライスした部分をいう。これら何れの方法でも重量平均分子量の数値には大きく左右しない。
発泡性粒子は、スチレン系樹脂と発泡剤とを含み、全体として粒子の形状を有する。発泡性粒子の粒径は、例えば0.3mm〜3.0mmであり、好ましくは0.3mm〜1.7mmである。粒径は、JIS Z 8815に準拠して測定され得る。具体的には、粒径は、JIS Z 8815の篩分け試験による粒度分布から積算値50%の粒径として測定した値とされる。発泡性粒子の形状としては、任意の適切な形状を採用することができる。形状の具定例としては、球状、略球状、楕円球状(卵状)、円柱状、略円柱状が挙げられる。発泡性粒子の形状は、代表的には、得られる発泡粒子の形状に対応し得る。
スチレン系樹脂は、単量体成分としてスチレン系単量体を含む高分子化合物である。スチレン系単量体は、スチレンまたはスチレン誘導体を含む。スチレン誘導体としては、例えば、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルスチレン、i−プロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレンが挙げられる。スチレン系単量体は、単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。スチレン系単量体は、好ましくは、少なくともスチレンを含有する。スチレン系単量体は、スチレンをスチレン系単量体の全量に対して好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上含有する。
発泡剤としては、任意の適切な発泡剤を用いることができる。発泡剤は、好ましくは、沸点がスチレン系樹脂の軟化点以下であり、常圧でガス状または液状の有機化合物である。具体例としては、プロパン、n−ブタン、イソブタン、ペンタン(n−ペンタン、イソペンタンまたはネオペンタン)、n−ヘキサン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロペンタジエン等の脂環式炭化水素;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルエチルエーテル等の低沸点のエーテル化合物;トリクロロモノフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等のハロゲン含有炭化水素が挙げられる。発泡剤として、炭酸ガス、窒素、アンモニア等の無機ガスを用いてもよい。発泡剤は、単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。脂肪族炭化水素が好ましい。オゾン層の破壊を防止することができ、かつ、空気と速く置換するので発泡成形体の経時変化を抑制することができるからである。より好ましくは、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、およびこれらの組み合わせである。
発泡性粒子は、発泡剤とともに発泡助剤を含んでいてもよい。発泡助剤としては、例えば、アジピン酸ジイソブチル、トルエン、シクロヘキサン、エチルベンゼン、流動パラフィン、植物油(例えば、ヤシ油)、グリセリン酢酸脂肪酸エステル等が挙げられる。上記発泡助剤により、気泡を調整することができ、その結果、糸引きを低減させることができ、および、カット面の平滑性を向上させることができる。また、発泡助剤として、RоHS指令(RоHS2)や食品衛生法などの法令で使用が禁止されている化学物質を用いないことが好ましい。当該化学物質としては、例えば、フタル酸エステルが挙げられる。フタル酸エステルとしては、例えば、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル、フタル酸−n−オクチルが挙げられる。
C−1.製造方法の概略
発泡性粒子は、上記所定の|DA−DB|、上記所定の粒子全体の重量平均分子量および上記所定の分子量変化率、ならびに/あるいは、上記所定の貯蔵弾性率を有する発泡粒子を形成し得る発泡性粒子が得られる限りにおいて、任意の適切な方法により製造され得る。
C−2−1.種粒子の形成
種粒子は、1つの実施形態においては、スチレン系単量体の懸濁重合により形成される。懸濁重合は、代表的には、分散剤を含む水性媒体中に、スチレン系単量体と、重合開始剤と、必要に応じて添加剤(例えば、連鎖移動剤)と、を入れ、加熱および撹拌することによりスチレン系単量体を重合する。
スチレン系樹脂粒子の形成は、上記のとおり、分散剤および種粒子を含む水性媒体を所定温度まで昇温した後、重合開始剤を溶解したスチレン系単量体を反応系に供給して重合し、目的とする粒子径まで成長させることを含む。分散剤および重合開始剤は、上記C−2−1項に記載したとおりである。本工程において好ましい重合開始剤は、ベンゾイルパーオキサイド(過酸化ベンゾイル)とt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネートとの組み合わせ、あるいは、ベンゾイルパーオキサイド(過酸化ベンゾイル)とt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネートとの組み合わせである。重合開始剤の使用量は、スチレン系単量体100質量部に対して0.02質量部〜2.0質量部が好ましく、0.1質量部〜1.0質量部がより好ましい。重合開始剤は、スチレン系単量体ではなく種粒子に含有させてもよく、スチレン系単量体および種粒子の両方に含有させてもよい。スチレン系単量体は、目的に応じた任意の適切な様式で反応系に供給され得る。例えば、スチレン系単量体は、連続的に滴下して添加されてもよく、一括で添加されてもよく、複数回に分割して添加されてもよい。スチレン系樹脂粒子の形成は、上記種粒子の形成から連続して行ってもよく、上記種粒子に一旦処理(例えば、洗浄、乾燥、篩い分け)を施してから行ってもよい。
1段法、2段法またはシード重合法により得られたスチレン系樹脂粒子に発泡剤を添加(実質的には、含浸)することにより、発泡性粒子が得られ得る。発泡剤は、スチレン系樹脂粒子を反応系(水性媒体)から取り出した後に添加してもよく、水性媒体に圧入して水性媒体中のスチレン系樹脂粒子に添加してもよい。あるいは、発泡剤は、スチレン系樹脂粒子の重合中に添加してもよい。1つの実施形態においては、発泡剤を含浸する前に、発泡時の気泡を調整するために気泡調整剤を添加してもよい。気泡調整剤としては、例えば、メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド等の脂肪族ビスアマイド、ポリエチレンワックス等などが挙げられる。気泡調整剤の使用量は、スチレン系単量体100質量部に対して0.01質量部〜0.25質量部が好ましく、0.01質量部〜0.15質量部がより好ましい。
別の実施形態においては、発泡性粒子は、溶融押出法により製造され得る。溶融押出法は、スチレン系樹脂ペレットを樹脂供給装置に供給し、樹脂供給装置内で溶融されたスチレン系樹脂に発泡剤を圧入・混練し、発泡剤を含有した溶融樹脂を樹脂供給装置先端に付設されたダイの小孔から押し出し、その後冷却して、発泡性粒子を得る方法である。ダイの小孔から冷却用液体中に直接押し出し、押し出した直後に押出物を回転刃で切断し、切断された粒子を冷却用液体中で冷却する方法は水中カット法と呼ばれる。ダイの小孔から一旦空気中にストランド状に押し出し、ストランドが発泡する前に冷却用水槽中に導き、ストランドを冷却用水槽中で冷却した後、切断し円柱状の粒子とする方法はストランドカット法と呼ばれる。水中カット法、ストランドカット法のいずれの方法によっても、発泡性粒子を製造することができる。水中カット法によれば、ほぼ球状の発泡性粒子が得られるという利点がある。
本発明の実施形態による発泡成形体は、上記A項に記載の発泡粒子をさらに発泡させた発泡スチレン系樹脂粒子(2次発泡粒子)を含む。発泡成形体は、代表的には、互いに融着した複数の2次発泡粒子により構成されている。
密度(g/cm3)=試料片質量(g)/試験片体積(cm3)
発泡倍数(倍=cm3/g)=試験片体積(cm3)/試料片質量(g)×樹脂比重
発泡粒子の中心部で略二分割した断面の中心部を(株)日立ハイテクノロジーズ製「SU1510」走査電子顕微鏡を用いて、18倍〜100倍に拡大して撮影した。このとき、顕微鏡画像は、横向きのA4用紙1枚に縦横2画像(合計4画像)並んだ状態で印刷した際に所定の倍率となるように撮影した。
具体的には、上記のように印刷した画像上に、タテ方向(画像の上下方向)、ヨコ方向(画像の左右方向)の各方向に平行する60mmの任意の直線を描いた際に、この任意の直線上に存在する気泡の数が5個〜30個程度となるように電子顕微鏡での撮影倍率を調整した。
発泡粒子の中心から表面までの距離をtとしたとき、該中心から距離t/2の位置までの領域A、該距離t/2の位置から該表面までの領域Bとした。2粒の発泡粒子の断面に対して、領域Aおよび領域Bそれぞれ1視野ずつ合計4視野の顕微鏡画像を撮影し、上記のようにA4用紙に印刷した。
領域Aにおける発泡粒子断面の2つの画像のそれぞれに、タテ方向およびヨコ方向に平行な3本の任意の直線(長さ60mm)を描き、任意の直線を各方向6本ずつ描いた。なお、任意の直線はできる限り気泡が接点でのみ接しないようにし、接してしまう場合には、この気泡も数に加えた。タテ方向、ヨコ方向の各方向の6本の任意の直線について数えた気泡数を算術平均し、各方向の気泡数とした。気泡数を数えた画像倍率とこの気泡数から気泡の平均弦長tAを次式により算出した。
平均弦長 tA(mm)=60/(気泡数×画像倍率)
画像倍率は画像上のスケールバーを株式会社ミツトヨ製「デジマチックキャリパ」にて1/100mmまで計測し、次式により求めた。
画像倍率=スケールバー実測値(mm)/スケールバーの表示値(mm)
さらに、次式により各方向における気泡径を算出し、それらの積の2乗根を平均気泡径とした。
気泡径DA(mm)=tA/0.616
領域Bにおける発泡粒子断面についても、上記方法を実施し、気泡径DBを求めた。
得られた気泡径DAと気泡径DBより、その差|DA−DB|を算出した。
(粒子全体)
重量平均分子量(Mw)はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて測定した。ここで、重量平均分子量はポリスチレン換算重量平均分子量を意味する。具体的には、以下の手順で測定した。
実施例および比較例で得られた発泡粒子3mgをテトラヒドロフラン(THF)10mLに室温で24時間かけて完全溶解した後、非水系0.45μmクロマトディスクで濾過した上で次の測定条件にてクロマトグラフを用いて測定し、予め作製しておいた標準ポリスチレンの検量線から発泡粒子の重量平均分子量を求めた。
(測定条件)
装置:高速GPC装置
商品名:東ソーHLC−8320GPC EcoSECシステム(RI検出器内蔵)
分析条件:
ガードカラム:TSKguardcolumn SuperHZ−H(4.6mmID×2cmL)×1本
カラム:TSKgel SuperHZM−H(4.6mmI.D×15cmL)×2本
カラム温度:40℃
システム温度:40℃
移動相:THF
移動相流量:サンプル側ポンプ=0.175mL/min
リファレンス側ポンプ=0.175mL/min
検出器:RI検出器
試料濃度:0.3g/L
注入量:50μL
測定時間:0〜25min
ランタイム:25min
サンプリングピッチ:200msec
検量線用標準ポリスチレン試料は、東ソー社製、商品名「TSK standard POLYSTYRENE」の重量平均分子量が、5480000、3480000、1090000、355000、102000、37900、9100、2630、及び589である標準ポリスチレン試料を用いた。
上記検量線用標準ポリスチレン試料をグループA(重量平均分子量が1090000のもの)、グループB(重量平均分子量が3480000、102000、9100、及び589のもの)及びグループC(重量平均分子量が5480000、355000、37900、及び2630のもの)にグループ分けした。グループAに属する重量平均分子量が1090000である標準ポリスチレン試料を5mg秤量した後にTHF20mLに溶解し、得られた溶液50μLを試料側カラムに注入した。グループBに属する重量平均分子量が3480000、102000、9100及び589である標準ポリスチレン試料をそれぞれ5mg、5mg、5mg、及び10mg秤量した後にTHF50mLに溶解し、得られた溶液50μLを試料側カラムに注入した。グループCに属する重量平均分子量が5480000、355000、37900及び2630である標準ポリスチレン試料をそれぞれ1mg、5mg、5mg、及び5mg秤量した後にTHF40mLに溶解し、得られた溶液50μLを試料側カラムに注入した。これら標準ポリスチレン試料の保持時間から較正曲線(三次式)をHLC−8320GPC専用データ解析プログラムGPCワークステーション(EcoSEC−WS)にて作成し、これをポリスチレン換算重量平均分子量測定の検量線として用いた。
実施例および比較例で得られた発泡粒子の直径Dに対して、直径の1/16の位置を剃刀刃にてスライスした。スライス方法の一例として、次の方法で行った(図1参照)。まず直径の1/2の位置を剃刀にて2等分にスライスした。次に半球状の径1/2Dに対して、1/2の位置を剃刀刃にて2等分にスライスした。さらに径1/4Dに対して、1/2の位置を剃刀刃にて2等分にスライスした。最後に径1/8Dに対して、1/2の位置を剃刀刃にてスライスし、径1/16Dのサンプルを得た。この作業をもう半分の半球についても実施した。この作業を測定に必要な3mgが得られるまで繰り返してサンプリングを行い、その後、粒子全体に関して記載した方法と同様の方法にて測定を実施した。なお、別の方法として、発泡成形体からサンプリングを行ってもよい。具体的には、発泡成形体の表面を30μm〜200μmの厚みでスライスし、測定に必要な3mgが得られるまで繰り返してサンプリングを行ってもよい。サンプリング後の手順は上記と同様である。
(分子量変化率)
発泡粒子表層部の重量平均分子量をX、発泡粒子全体の重量平均分子量をYとし、式(1)から分子量変化率を算出した。
分子量変化率(%)=(Y−X)/Y×100 ・・・(1)
(試験片の作製)
固体粘弾性測定の試験片は以下のように作製した。発泡性粒子を180℃で10分間静置して発泡剤を除去した。その後、熱プレス機にて、温度180℃×5分の条件下で脱泡プレスした。さらに脱泡プレスした試料を温度180℃×5分の条件下で、幅10mm、厚み1mmの短冊状サンプルに成形した後、長さ40mmに切り出し、試験片とした。なお、試験片の寸法測定には、Mitutoyo Corporation製、「DIGIMATIC」CD−15タイプを用いた。
(固体粘弾性測定)
固体粘弾性測定は、エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製「EXSTRAR DMS6100」粘弾性スペクトロメータを用いた。条件は次の通りであった。
モード:引張制御モード
雰囲気:窒素雰囲気
周波数:1Hz
昇温速度:5℃/分
測定温度:30℃〜220℃
チャック間隔:20mm
歪振幅:5μm
最小張力/圧縮力:100mN
張力/圧縮力ゲイン:1.5
力振幅初期値:100mN
解析は装置付属の解析ソフトを用いた。そこから、貯蔵弾性率の数値を読み取った。
実施例および比較例で得られた発泡成形体を50℃3日間で保管することにより内部の水分を十分に除去した。23℃24時間にて保管して養生した後、この発泡成形体の固定側(高さ300mm、幅400mmの平面)を下にしてニクロムカット機の台に載置し、張力8N〜10Nで張った0.6mm径のステンレス線に対し、成形体を送り速度630mm/分、電流4A/本の条件にてニクロムカットを行い、発生する「糸引き」の量を測定した。具体的には、粘着性テープ(積水化学工業製、養生テープ スマートカットテープNo.833)10cm×5cmの重量をW0とし、これを上記ニクロムカット面に貼り付け、5分間放置した。なお、粘着テープは上記の成形体同様に23℃24時間にて保管して養生した後に使用した。その後、養生テープを発泡成形体から剥離し、重量W1を測定した。これより、50cm2当たりの「糸引き」量Wを測定した。
W[mg/50cm2] = W1[mg/50cm2] − W0[mg/50cm2]
上記より算出したW量より、以下の評価を行った。
5(良): W=7mg/50cm2未満
4 : W=7mg/50cm2以上15mg/50cm2未満
3 : W=15mg/50cm2以上20mg/50cm2未満
2 : W=20mg/50cm2以上30mg/50cm2未満
1(悪): W=30mg/50cm2以上
上記(4)と同様にして発泡成形体をニクロムカットし、カット面表面に発生した凹凸(クレーター)を目視により観察し、以下の基準で評価した。
5(良): 凹凸がなく表面が平滑で良好
4 : 凹凸がほとんどなく表面が平滑
3 : 凹凸が少なく表面が平滑
2 : 凹凸が認められ表面の平滑が劣る
1(悪): 凹凸が顕著であり表面の平滑が劣悪
上記(4)および(5)の評価の合計点数により、以下の基準で総合評価を行った。
◎:合計点数が9〜10
○:合計点数が5〜8
×:合計点数が4以下
(スチレン系樹脂粒子の作製)
内容積100リットルの攪拌機付反応器にリン酸三カルシウム120g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1g、過酸化ベンゾイル(純度75%)140g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート30g、イオン交換水40kg及びスチレン単量体40kgを投入した後、粒子径が0.5mm〜0.7mmとなるように撹拌することにより懸濁液を形成した。その後、反応器内の温度を90℃まで昇温した後、6時間保持した。その後、さらに反応器内の温度を120℃まで昇温し、120℃で2時間保持した後、反応器内の温度を25℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級して粒子径が0.5mm〜0.7mmで重量平均分子量が30万のスチレン系樹脂粒子を得た。
100リットルの攪拌機付反応器に純水35kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2g、ピロリン酸マグネシウム100gを入れ、さらに、上記で得られたスチレン系樹脂粒子10kgを加えて攪拌し懸濁させた。
次いで、予め用意しておいた乳濁液を80℃に保持した反応器に添加した。この乳濁液は、純水5kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6gの分散液に、重合開始剤の過酸化ベンゾイル(純度75%)190g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート34g、2,4−ジフェニルー4―メチルー1−ペンテン29gを溶解したスチレン単量体4kgを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化させたものである。
その後、ポリスチレン系樹脂粒子中にスチレン単量体と重合開始剤とがよく吸収されるように15分間保持し、保持した直後からスチレン単量体25kgを180分かけて連続的に滴下した。反応器の温度としては、上記80℃で120分間保持し、その後、0.08℃/分の割合で85℃まで昇温した。次に、スチレン単量体の滴下が終了してから45分間85℃を保持した。
その後、予め調製しておいた乳濁液を反応器に添加した。この乳濁液は、純水2.5kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6g、ピロリン酸マグネシウム15gの分散液に、トルエン195g、エチレンビスステアリン酸アマイド19gを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化したものである。この乳濁液を添加してから20分後に、発泡剤として、ブタン(イソブタン/ノルマルブタン=30/70)3210gとペンタン(イソペンタン/ノルマルペンタン=20/80)1146gとを圧入し、その状態で15分保持した後、100℃まで30分かけ昇温した後、3時間保持し、反応器内の温度を25℃まで冷却した。
その後、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級し、発泡性粒子を得た。
発泡性粒子40kgと、表面処理剤としてのポリエチレングリコール20g及びステアリン酸亜鉛60g、脂肪酸トリグリセライド40g、脂肪酸モノグリセライド20gとをタンブラーミキサーに投入し、30分間撹拌し、発泡性粒子を表面処理剤で被覆した。
表面処理剤で被覆された発泡性粒子を15℃の保冷庫にて7日間保管後、容積量が330リットルである円筒型バッチ式加圧発泡機に投入し、蒸気により2分間加熱し発泡粒子を得た。発泡粒子の嵩密度は0.011g/cm3、嵩発泡倍数は90倍であった。発泡粒子の嵩密度および嵩発泡倍数は、以下のようにして測定した。
<嵩密度の測定方法>
嵩密度は発泡粒子を試料としてメスシリンダー内に自然落下させたのち、メスシリンダーの底をたたいて試料容積を一定にさせ、その容積と質量を測定し次式により算出した。
嵩密度(g/mL)=試料質量(g)/メスシリンダー中の試料容積(mL)
<嵩発泡倍数の測定方法>
嵩発泡倍数は発泡粒子を試料としてメスシリンダー内に自然落下させたのち、メスシリンダーの底をたたいて試料容積を一定にさせ、その容積と質量を測定し次式により算出した。樹脂比重は、スチレン系樹脂の場合1.0とした。
嵩発泡倍数(倍)=メスシリンダー中の試料容積(mL)/試料質量(g)×樹脂比重
なお、嵩発泡倍数は、嵩密度の逆数として算出してもよい。
発泡粒子を室温雰囲気下で24時間放置後、キャビティのサイズ:高さ300mm、幅400mm、奥行100mmの成形型を有する成形機を用い、成形型のキャビティ内に上記発泡粒子を充填し、0.05MPa(ゲージ圧)の蒸気圧で30秒間加熱し、次いで成形型内圧力が−0.01MPaになるまで冷却した後、成形型から離型し、成形型に対応するブロック状の発泡成形体を得た。発泡成形体の密度は0.0111g/cm3、発泡倍数は90倍であった。その後、発泡成形体を、50℃乾燥室に3日間保管した。なお、発泡成形体の密度および発泡倍数は、以下のようにして測定した。
<密度の測定方法>
発泡成形体の密度は試験片の寸法と質量を有効数字3桁以上になるように測定し、次式により算出した。
密度(g/cm3)=試験片質量(g)/試験片体積(cm3)
<発泡倍数の測定方法>
発泡成形体の発泡倍数は試験片の寸法と質量を有効数字3桁以上になるように測定し、次式により算出した。樹脂比重は、スチレン系樹脂の場合1.0とした。
発泡倍数(倍)=試験片体積(cm3)/試験片質量(g)×樹脂比重
実施例1と同様にしてスチレン系樹脂粒子を作製した。
100リットルの攪拌機付反応器に純水35kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2g、ピロリン酸マグネシウム100gを入れ、さらに、このスチレン系樹脂粒子10kgを加えて攪拌し懸濁させた。
次いで、予め用意しておいた乳濁液を75℃に保持した反応器に添加した。この乳濁液は、純水5kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6gの分散液に、重合開始剤の過酸化ベンゾイル(純度75%)151g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート8.6gを溶解したスチレン単量体4kgを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化させたものである。
その後、ポリスチレン系樹脂粒子中にスチレン単量体と重合開始剤とがよく吸収されるように15分間保持し、保持した直後からスチレン単量体25kgを150分かけて連続的に滴下した。反応器の温度としては、上記75℃から105℃までで150分間かけて昇温した。次に、スチレン単量体の滴下が終了してから30分かけて110℃まで昇温させ、20分かけて120℃とし、30分間120℃を保持した。
その後、50分かけて95℃まで冷却しながら、予め調製しておいた乳濁液を反応器に添加した。この乳濁液は、純水2.5kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6g、ピロリン酸マグネシウム15gの分散液に、トルエン382g、スチレン単量体268g、エチルベンゼン172g、エチレンビスステアリン酸アマイド11gを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化したものである。
この乳濁液を添加してから95℃に達した後、発泡剤としてブタン(イソブタン/ノルマルブタン=30/70)4204gを反応器に圧入し、その状態で3時間保持し、反応器内の温度を25℃まで冷却した。
その後、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級し、発泡性粒子を得た。
(スチレン系樹脂粒子の作製)
内容積100リットルの攪拌機付反応器にリン酸三カルシウム120g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1g、過酸化ベンゾイル(純度75%)140g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート30g、イオン交換水40kg及びスチレン単量体40kgを投入した後、粒子径が1.0mm〜1.4mmとなるように撹拌、溶解及び分散させて懸濁液を形成した。引き続き、反応器内の温度を90℃まで昇温した後、90℃で6時間保持した。その後、さらに反応器内の温度を120℃まで昇温し、120℃で2時間保持した後、反応器内の温度を25℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級して粒子径が1.0mm〜1.4mmで重量平均分子量が30万のスチレン系樹脂粒子を得た。
次いで、100リットルの攪拌機付反応器に純水33kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5g、ピロリン酸マグネシウム100gを入れ、さらに、上記で得られたスチレン系樹脂粒子38kgを加えて攪拌した。
その後、予め調製しておいた乳濁液を反応器に添加した。この乳濁液は、純水4kgに、アジピン酸ジイソブチル191g、シクロヘキサン573g、エチレンビスステアリン酸アマイド31gを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化したものである。この乳濁液を添加してから20分後に、発泡剤として、ブタン(イソブタン/ノルマルブタン=30/70)4204gを圧入し、その状態で15分保持した後、100℃まで30分かけ昇温した後、3時間保持し、反応器内の温度を25℃まで冷却した。
その後、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級し、発泡性粒子を得た。
実施例1と同様にしてスチレン系樹脂粒子を作製した。
100リットルの攪拌機付反応器に純水35kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2g、ピロリン酸マグネシウム100gを入れ、さらに、このスチレン系樹脂子10kgを加えて攪拌し懸濁させた。
次いで、予め用意しておいた乳濁液を80℃に保持した反応器に添加した。この乳濁液は、純水5kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6gの分散液に、重合開始剤の過酸化ベンゾイル(純度75%)190g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート34g、2,4−ジフェニルー4―メチルー1−ペンテン7gを溶解したスチレン単量体4kgを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化させたものである。
その後、スチレン系樹脂粒子中にスチレン単量体と重合開始剤とがよく吸収されるように15分間保持し、保持した直後からスチレン単量体25kgを180分かけて連続的に滴下した。反応器の温度としては、80℃で120分間保持した後、スチレン単量体を同温度で重合させ、その後、0.08℃/分の割合で85℃まで昇温した。次に、スチレン単量体の滴下が終了してから45分間85℃を保持した。
その後、予め調製しておいた乳濁液を反応器に添加した。この乳濁液は、純水2.5kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6g、ピロリン酸マグネシウム15gの分散液に、アジピン酸ジイソブチル306g、シクロヘキサン407g、エチレンビスステアリン酸アマイド38gを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化したものである。この乳濁液を添加してから20分後に、発泡剤として、イソブタン3300gとペンタン(イソペンタン/ノルマルペンタン=20/80)1150gとを圧入し、その状態で15分保持した後、110℃まで45分かけ昇温した後、3時間保持し、反応器内の温度を25℃まで冷却した。
その後、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級し、発泡性粒子を得た。
(スチレン系樹脂粒子の作製)
内容積100リットルの攪拌機付反応器にリン酸三カルシウム120g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1g、過酸化ベンゾイル(純度75%)171g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート30g、イオン交換水40kg及びスチレン単量体40kgを投入した後、粒子径が0.85mm〜1.4mmとなるように撹拌、溶解及び分散させて懸濁液を形成した。引き続き、反応器内の温度を90℃まで昇温した後、90℃で6時間保持した。その後、さらに反応器内の温度を120℃まで昇温し、120℃で2時間保持した後、反応器内の温度を25℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級して粒子径が0.85mm〜1.4mmで重量平均分子量が25万のスチレン系樹脂粒子を得た。
100リットルの攪拌機付反応器に純水33kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5g、ピロリン酸マグネシウム100gを入れ、さらに、上記で得られたスチレン系樹脂粒子38kgを加えて攪拌した。
その後、予め調製しておいた乳濁液を反応器に添加した。この乳濁液は、純水4kgに、トルエン382g、スチレン単量体80g、エチレンビスステアリン酸アマイド31gを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化したものである。この乳濁液を添加してから20分後に、発泡剤として、イソブタン4204gを圧入し、その状態で15分保持した後、100℃まで30分かけ昇温した後、3時間保持し、反応器内の温度を25℃まで冷却した。
その後、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級し、発泡性粒子を得た。
実施例1と同様にしてスチレン系樹脂粒子を作製した。
100リットルの攪拌機付反応器に純水35kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2g、ピロリン酸マグネシウム100gを入れ、さらに、このスチレン系樹脂粒子10kgを加えて攪拌し懸濁させた。
次いで、予め用意しておいた乳濁液を80℃に保持した反応器に添加した。この乳濁液は、純水5kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.8gの分散液に、重合開始剤の過酸化ベンゾイル(純度75%)190g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート34g、2,4−ジフェニルー4―メチルー1−ペンテン7gを溶解したスチレン単量体4kgを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化させたものである。
その後、スチレン系樹脂粒子中にスチレン単量体と重合開始剤とがよく吸収されるように15分間保持し、保持した直後からスチレン単量体25kgを180分かけて連続的に滴下した。反応器の温度としては、80℃で180分間保持し重合させた。次に、スチレン単量体の滴下が終了してから45分間80℃を保持した。
その後、予め調製しておいた乳濁液を反応器に添加した。この乳濁液は、純水2.5kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ0.8g、ピロリン酸マグネシウム15gの分散液に、アジピン酸ジイソブチル306g、シクロヘキサン407g、エチレンビスステアリン酸アマイド38gを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化したものである。この乳濁液を添加してから20分後に、発泡剤として、イソブタン3300gとペンタン(イソペンタン/ノルマルペンタン=20/80)1150gとを圧入し、その状態で15分保持した後、110℃まで45分かけ昇温した後、3時間保持し、反応器内の温度を25℃まで冷却した。
その後、オートクレーブから内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級し、発泡性粒子を得た。
実施例1と同様にしてスチレン系樹脂粒子を作製した。
100リットルの攪拌機付反応器に純水35kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2g、ピロリン酸マグネシウム100gを入れ、さらに、このスチレン系樹脂子10kgを加えて攪拌し懸濁させた。次いで、予め用意しておいた乳濁液を80℃に保持した反応器に添加した。この乳濁液は、純水5kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6gの分散液に、重合開始剤の過酸化ベンゾイル(純度75%)190g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート34g、2,4−ジフェニル−4―メチル−1−ペンテン29gを溶解したスチレン単量体4kgを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化させたものである。その後、スチレン系樹脂粒子中にスチレン単量体と重合開始剤とがよく吸収されるように15分間保持し、保持した直後からスチレン単量体25kgを180分かけて連続的に滴下した。反応器の温度としては、80℃で120分間保持した後、スチレン単量体を同温度で重合させ、その後、0.08℃/分の割合で85℃まで昇温した。次に、スチレン単量体の滴下が終了してから45分間85℃を保持した。
その後、予め調製しておいた乳濁液を反応器に添加した。この乳濁液は、純水2.5kg、ドデシルベンンゼンスルホン酸ナトリウム0.6g、ピロリン酸マグネシウム15gの分散液に、アジピン酸ジイソブチル230g、シクロヘキサン306g、エチレンビスステアリン酸アマイド6gを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化したものである。この乳濁液を添加してから20分後に、発泡剤として、イソブタン2350gとノルマルブタン1010gとペンタン(イソペンタン/ノルマルペンタン=20/80)1150gとを圧入し、その状態で15分保持した後、110℃まで45分かけて昇温し、110℃で3時間保持した後、反応器内の温度を25℃まで冷却した。
その後、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級し、発泡性粒子を得た。
実施例1と同様にしてスチレン系樹脂粒子を作製した。
100リットルの攪拌機付反応器に純水35kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2g、ピロリン酸マグネシウム100gを入れ、さらに、このスチレン系樹脂子10kgを加えて攪拌し懸濁させた 。次いで、予め用意しておいた乳濁液を80℃に保持した反応器に添加した。この乳濁液は、純水5kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6gの分散液に、重合開始剤の過酸化ベンゾイル(純度75%)190g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート34gを溶解したスチレン単量体4kgを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化させたものである。その後、スチレン系樹脂粒子中にスチレン単量体と重合開始剤とがよく吸収されるように15分間保持し、保持した直後からスチレン単量体25kgを180分かけて連続的に滴下した 。反応器の温度としては、80℃で120分間保持した後、スチレン単量体を同温度で重合させ、その後、0.08℃/分の割合で85℃まで昇温した。次に、スチレン単量体の滴下が終了してから45分間85℃を保持した。
その後、予め調製しておいた乳濁液を反応器に添加した。この乳濁液は、純水2.5kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6g、ピロリン酸マグネシウム15gの分散液に、アジピン酸ジイソブチル230g、シクロヘキサン306g、エチレンビスステアリン酸アマイド6gを加え、ホモミキサーで攪拌して乳濁化したものである。この乳濁液を添加してから20分後に、発泡剤として、イソブタン2350gとノルマルブタン1010gとペンタン(イソペンタン/ノルマルペンタン=20/80)1150gとを圧入し 、その状態で15分保持した後、110℃ まで45分かけて昇温し、110℃で3時間保持した後、反応器内の温度を25℃まで冷却した。
その後、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級し、発泡性粒子を得た 。
特開2004−137448号公報の実施例3の手順に従って発泡性粒子を得た。以下の手順は実施例1と同様にして、発泡粒子および発泡成形体を作製した。得られた発泡粒子の|DA−DB|および重量平均分子量、ならびに発泡性粒子の貯蔵弾性率をそれぞれ上記(1)〜(3)の手順で測定および算出した。さらに、得られた発泡成形体を、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
特開平8−295757号公報の実施例1の手順に従って発泡性粒子を得た。以下の手順は実施例1と同様にして、発泡粒子および発泡成形体を作製した。得られた発泡粒子の|DA−DB|および重量平均分子量、ならびに発泡性粒子の貯蔵弾性率をそれぞれ上記(1)〜(3)の手順で測定および算出した。さらに、得られた発泡成形体を、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
特開平8−295757号公報の実施例4の手順に従って発泡性粒子を得た。以下の手順は実施例1と同様にして、発泡粒子および発泡成形体を作製した。得られた発泡粒子の|DA−DB|および重量平均分子量、ならびに発泡性粒子の貯蔵弾性率をそれぞれ上記(1)〜(3)の手順で測定および算出した。さらに、得られた発泡成形体を、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
特開2004−137448号公報の実施例2の手順に従って発泡性粒子を得た。以下の手順は実施例1と同様にして、発泡粒子および発泡成形体を作製した。得られた発泡粒子の|DA−DB|および重量平均分子量、ならびに発泡性粒子の貯蔵弾性率をそれぞれ上記(1)〜(3)の手順で測定および算出した。さらに、得られた発泡成形体を、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
特開平8−295756号公報の実施例1の手順に従って発泡性粒子を得た。以下の手順は実施例1と同様にして、発泡粒子および発泡成形体を作製した。得られた発泡粒子の|DA−DB|および重量平均分子量、ならびに発泡性粒子の貯蔵弾性率をそれぞれ上記(1)〜(3)の手順で測定および算出した。さらに、得られた発泡成形体を、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
特開平8−295756号公報の実施例3の手順に従って発泡性粒子を得た。以下の手順は実施例1と同様にして、発泡粒子および発泡成形体を作製した。得られた発泡粒子の|DA−DB|および重量平均分子量、ならびに発泡性粒子の貯蔵弾性率をそれぞれ上記(1)〜(3)の手順で測定および算出した。さらに、得られた発泡成形体を、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
特開2004−307729号公報の実施例1の手順に従って発泡粒子を得た。以下の手順は実施例1と同様にして、発泡粒子および発泡成形体を作製した。得られた発泡粒子の|DA−DB|および重量平均分子量、ならびに発泡性粒子の貯蔵弾性率をそれぞれ上記(1)〜(3)の手順で測定および算出した。さらに、得られた発泡成形体を、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
表1から明らかなように、本発明の実施例によれば、|DA−DB|、発泡粒子全体の重量平均分子量および分子量変化率、ならびに/あるいは、発泡性粒子の貯蔵弾性率を適切に調整することにより、発泡成形体のニクロムカットの際の糸引きを顕著に抑制し、かつ、ニクロムカットにおいて平滑な表面を形成することができる。
Claims (9)
- スチレン系樹脂発泡粒子であって、
嵩密度が0.008g/cm3〜0.02g/cm3であり、
該粒子の中心から表面までの距離をtとしたとき、該中心から距離t/2の位置までの領域Aに存在する気泡の平均径DAと該距離t/2の位置から該表面までの領域Bに存在する気泡の平均径DBとの差の絶対値|DA−DB|が、100μm以下である、
スチレン系樹脂発泡粒子。 - スチレン系樹脂発泡粒子であって、
該粒子全体の重量平均分子量が200000〜350000であり、かつ、下記式(1)で求められる分子量変化率が−25%〜25%である、スチレン系樹脂発泡粒子:
分子量変化率(%)=(Y−X)/Y×100 ・・・(1)
式(1)において、Xは粒子表層部の重量平均分子量であり、Yは粒子全体の重量平均分子量である。 - スチレン系樹脂発泡粒子であって、
嵩密度が0.008g/cm3〜0.02g/cm3であり、
該粒子の中心から表面までの距離をtとしたとき、該中心から距離t/2の位置までの領域Aに存在する気泡の平均径DAと該距離t/2の位置から該表面までの領域Bに存在する気泡の平均径DBとの差の絶対値|DA−DB|が、100μm以下であり、ならびに、
該粒子全体の重量平均分子量が200000〜350000であり、かつ、下記式(1)で求められる分子量変化率が−25%〜25%である、スチレン系樹脂発泡粒子:
分子量変化率(%)=(Y−X)/Y×100 ・・・(1)
式(1)において、Xは粒子表層部の重量平均分子量であり、Yは粒子全体の重量平均分子量である。 - スチレン系樹脂と発泡剤とを含み、発泡により請求項1から3のいずれかに記載のスチレン系樹脂発泡粒子を形成する、発泡性スチレン系樹脂粒子。
- 100℃における貯蔵弾性率が15MPa〜3000MPaであり、かつ、60℃における貯蔵弾性率が2500MPa〜4000MPaである、発泡性スチレン系樹脂粒子。
- 請求項5に記載の発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡してなる、スチレン系樹脂発泡粒子。
- 100℃における貯蔵弾性率が15MPa〜3000MPaであり、かつ、60℃における貯蔵弾性率が2500MPa〜4000MPaである発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡してなる、スチレン系樹脂発泡粒子であって、
嵩密度が0.008g/cm3〜0.02g/cm3であり、
該粒子の中心から表面までの距離をtとしたとき、該中心から距離t/2の位置までの領域Aに存在する気泡の平均径DAと該距離t/2の位置から該表面までの領域Bに存在する気泡の平均径DBとの差の絶対値|DA−DB|が、100μm以下であり、ならびに、
該粒子全体の重量平均分子量が200000〜350000であり、かつ、下記式(1)で求められる分子量変化率が−25%〜25%である、スチレン系樹脂発泡粒子:
分子量変化率(%)=(Y−X)/Y×100 ・・・(1)
式(1)において、Xは粒子表層部の重量平均分子量であり、Yは粒子全体の重量平均分子量である。 - 請求項1、2、3、6および7のいずれかに記載のスチレン系樹脂発泡粒子を発泡させた発泡スチレン系樹脂粒子を含有し、互いに融着した複数の該発泡スチレン系樹脂粒子により構成されている、スチレン系樹脂発泡成形体。
- 電気抵抗加熱線により所定形状にカットされている、請求項8に記載のスチレン系樹脂発泡成形体。
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