JP2883269B2 - スチレン系樹脂高発泡成形体の製造方法 - Google Patents

スチレン系樹脂高発泡成形体の製造方法

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新平 中山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、嵩倍率100〜350
倍に加熱発泡した後、大気中で一旦収縮せしめた収縮一
次高発泡粒子を炭酸ガス雰囲気中で回復させた後、発泡
成形するスチレン系樹脂高発泡成形体の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来技術と問題点】発泡剤を含有した発泡性スチレン
系樹脂粒子を原料とし、これを加熱して一次発泡粒子を
得て、次いで成形型内に充填し、蒸気加熱することによ
り所望の形状を有した発泡成形体を得ている。従来、か
かる発泡成形体としては、発泡倍率が数倍から約80倍
程度のものが、用途に応じて適宜使用されているが、最
近、緩衝包装材、断熱材、浮子材、ブロックのカット品
等の分野において、より高発泡倍率のものが要求されて
きている。
【0003】高発泡倍率の成形体を得る方法として、例
えば、特開昭63ー182353号公報には、特定の発
泡剤と有機溶剤を併用し、一次発泡させた後収縮したも
のを、自然に回復させ、その後発泡成形してポリスチレ
ン高発泡成形体を得る方法が開示されている。一般に、
嵩倍率が数倍から約80倍程度であれば、加熱発泡後に
収縮することなく成形できるが、特に100倍以上に高
度に加熱発泡させた発泡体粒子は大気中に取り出し冷却
すると大きく収縮するので、この収縮を回復させた後で
なければ成形することができなかった。また、大気中で
自然に回復させるには数日間を必要としていた。このよ
うに自然に回復させるには長期間を要するため、生産効
率が悪く、また、多くの保管場所を必要としていた。
【0004】また、加熱発泡することで得られる一次発
泡粒子中に残留する発泡剤量が少ない場合、前記の収縮
せしめた収縮一次発泡粒子が加熱発泡時の発泡倍率まで
自然回復するのに1週間以上という長期間を必要とする
場合があり、工業生産に適しているとは言えなかった。
【0005】本発明者らは、このような実情に鑑み、嵩
倍率を100〜350倍に加熱発泡した一次発泡粒子を
発泡成形して得る高発泡成形体の製造において、一次発
泡後に収縮せしめた発泡粒子を早期にほぼ元の嵩倍率に
まで回復させ、発泡成形することでスチレン系樹脂高発
泡成形体を得んと鋭意検討した結果、一旦収縮させた発
泡粒子を炭酸ガス雰囲気中に置くことで、非常に早く回
復できることを見出し、本発明を完成させるに至ったも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、発泡性スチレ
ン系樹脂粒子を嵩倍率100〜350倍に加熱発泡した
後、大気中で冷却し収縮せしめて収縮一次高発泡粒子を
得、該粒子を炭酸ガス雰囲気中で元の嵩倍率の90〜1
00%に回復させ、次いで成形型内に充填して加熱発泡
成形することを特徴とするスチレン系樹脂高発泡成形体
の製造方法、を要旨するものである。
【0007】本発明で使用する発泡性スチレン系樹脂粒
子は、易揮発性発泡剤を水性懸濁液中で含浸する懸濁含
浸法や、押出機を使用してポリスチレンを溶融し、易揮
発性発泡剤を圧入、混練して、所望の形状をしたノズル
より吐出し、未発泡状態のままで水により急冷し切断す
る押出法といった公知の方法を採用して得ることができ
る。これらの方法で発泡剤をスチレン系樹脂に含有させ
た後、脱水、乾燥、冷暗所で熟成した後、発泡性スチレ
ン系樹脂粒子中に含まれる発泡剤量は、スチレン系樹脂
100に対して、3〜9重量部であることが好ましい。
嵩倍率100〜350倍という高い嵩倍率の一次発泡粒
子を1回の一次発泡で得るためには、スチレン系樹脂中
に含まれる発泡剤は5〜8重量部であることが好まし
い。
【0008】本発明において使用するスチレン系樹脂と
は、スチレン系モノマーの単独又は他のコモノマーとの
共重合体である。スチレン系モノマーとしては、スチレ
ン、パラメチルスチレン、ビニルトルエン、ターシャリ
ーブチルスチレン等が挙げられる。また、共重合可能な
コモノマーとしてはアクリロニトリル、メチルメタアク
リレート、無水マレイン酸、アクリル酸、メタアクリル
酸、N−フェニルマレイミド等が挙げられる。これらの
スチレン系樹脂は公知の方法で重合される。
【0009】また、本発明において使用するスチレン系
樹脂には、必要に応じて気泡調整剤を使用することがで
きる。特にスチレン系樹脂としてポリスチレンの単独重
合体を使用する場合の気泡調整剤には、ジラウリル3,
3−チオジプロピネート、ジミリスチル3,3−チオジ
プロピネート、ジステアリル3,3−チオジプロピネー
ト等の有機イオウ系化合物を、ポリスチレン100重量
部に対して0.001〜0.01重量部という極く微量
使用することが好ましい。このほか、ベンゼン、トルエ
ン、エチルベンゼンスチレン、等の有機溶剤、難燃剤や
帯電防止剤等を必要に応じて添加してもよい。
【0010】本発明において発泡性スチレン系樹脂に含
有される発泡剤としては、脂肪族炭化水素あるいはハロ
ゲン化炭化水素等の易揮発性発泡剤を単独で又は2種以
上混合して使用できる。脂肪族炭化水素の具体例とし
て、例えば、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、等が挙げら
れる。また、ハロゲン化炭化水素の具体例として、例え
ば、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、モノクロロトリフルオロメタン、ジクロロモ
ノフルオロメタン、モノクロロジフルオロメタン、トリ
クロロトリフルオロエタン、ジクロロテトラフルオロエ
タン、ジクロロトリフルオロエタン、モノクロロペンタ
フルオロエタン、モノクロロテトラフルオロエタン、モ
ノクロロトリフルオロエタン、モノクロロジフルオロエ
タン、テトラフルオロエタン、ジフルオロエタン、等が
挙げられる。なかでも、ペンタン、ブタン、及びこれら
の混合物からなる発泡剤を使用すると、一度の加熱発泡
で高倍率の発泡体が得やすく特に好ましい。
【0011】本発明において、発泡性スチレン系樹脂粒
子を100〜350倍に加熱発泡する方法として、特に
制限はないが、特に水蒸気を用いて直接加熱発泡する方
法が好ましい。この時の蒸気圧は、通常ゲージ圧で0〜
2kg/cm2 であれば充分であり、加熱時間は、発泡
性スチレン系樹脂中に含まれる発泡剤量に応じて、また
目標とする発泡倍率に応じて選ばれるが、大体約10秒
〜600秒である。本発明では、一段階の発泡で高倍率
の発泡体を得ることができるが、必要であればこれを多
段階行ってもよい。また、発泡性スチレン系樹脂粒子に
ベンゼン、トルエン、エチルベンゼンスチレン、等の有
機溶剤を添加した場合は、一次発泡する際の蒸気圧を、
通常ゲージ圧で0.5kg/cm2 未満とすることが好
ましい。これは、蒸気圧が0.5kg/cm2 以上で一
次発泡した際に、一次発泡粒子同士が合着しやすいから
である。
【0012】本発明において、発泡性スチレン系樹脂粒
子を嵩倍率100〜350倍に加熱発泡した後、大気中
で冷却し収縮せしめた収縮一次高発泡粒子を、炭酸ガス
雰囲気中で回復させることを特徴とするものであるが、
回復を早期に完了させるためには、炭酸ガス雰囲気濃度
は少なくとも50%以上であることが好ましく、特に8
0%以上であることが最も好ましい。例えば、嵩倍率約
40〜100倍の収縮一次高発泡粒子であれば、炭酸ガ
ス雰囲気濃度を80%以上とすることで、約15分以内
に元の嵩倍率、例えば、嵩倍率約100〜350倍に回
復させることができる。また、炭酸ガス雰囲気を加圧雰
囲気にすることで、さらに回復に要する時間を短縮可能
であるが、その加圧雰囲気は2気圧未満であることが好
ましい。このように、従来の大気中での自然回復では数
日を要したのに比較して、著しく回復に要する時間を短
縮できる。早期に回復させた嵩倍率90〜350倍の一
次高発泡粒子を成形型内に充填し、発泡成形すること
で、良好なスチレン系樹脂高発泡成形体を製造すること
ができる。さらに、一次発泡した後、連続的に高発泡ス
チレン系樹脂粒子を炭酸ガス雰囲気中に導入すること
で、収縮させることなくスチレン系樹脂高発泡成形体を
製造することも可能である。
【0013】また本発明において、嵩倍率100〜35
0倍に加熱発泡した一次高発泡粒子を一旦収縮させる
が、大気中で自然に回復させた場合と比較して、炭酸ガ
ス雰囲気中で回復させたほうがより元の嵩倍率に近い、
すなわち加熱発泡時の嵩倍率の90〜100%にまで回
復できる。さらに、一次発泡粒子中に残留する発泡剤量
が少ない場合でも、より加熱発泡時の嵩倍率に近い発泡
嵩倍率まで回復できるという特異な作用効果を発揮する
ことがわかった。
【0014】
【実施例】次に、実施例をもって本発明の方法をさらに
具体的に説明する。 実施例1〜3 ポリスチレン100重量部に対して、気泡調整剤として
ジラウリル3,3−チオジプロピネートを0.002重
量部含有する平均粒径1.0mmのパール状ポリスチレ
ンに、発泡剤としてn−ブタン10重量部を使用して、
水分散系オートクレーブ内で含浸して、n−ブタン8.
0重量部を含む発泡性ポリスチレン粒子を得た。得られ
た発泡性ポリスチレン粒子を冷暗所で5日間熟成した。
熟成後の発泡性ポリスチレン粒子はn−ブタン6.4重
量部を含むものとなった。この発泡性ポリスチレン粒子
を発泡槽内の蒸気圧(ゲージ圧)を0.9kg/cm2
とし、加熱時間を20、40、60秒とかえて発泡させ
た。発泡性ポリスチレン粒子は嵩倍率、おのおの105
倍、215倍、310倍に、一旦一次発泡したが、大気
中で冷却するとすぐにそれぞれ45倍、55倍、65倍
に収縮した。
【0015】次に、収縮したポリスチレン収縮一次高発
泡粒子を炭酸ガス濃度90%となる雰囲気中で回復させ
たところ、約12分で加熱発泡時の嵩倍率に回復した。
この炭酸ガス雰囲気中での回復挙動について、図1に示
した。また、回復した嵩倍率は、それぞれ105倍、2
15倍、310倍であった。
【0016】回復したポリスチレン一次高発泡粒子を蒸
気孔をもつ300x400x50mmの金型に充填し、
0.8kg/cm2 (ゲージ圧)の蒸気で30秒間加熱
後成形し、水冷却して高発泡成形体を得た。この高発泡
成形体を50℃の熱風乾燥室に24時間放置した。得ら
れたポリスチレン高発泡成形体の発泡倍率は100倍、
200倍、300倍であり、何ら特性がそこなわれるこ
とはなかった。
【0017】比較例1〜3 実施例1〜3で得られた、それぞれ45倍、55倍、6
5倍に収縮したポリスチレン収縮一次発泡粒子を大気中
に自然放置した。大気中での回復挙動について、図2に
示した。また、2日後に自然に回復した嵩倍率は、それ
ぞれ100倍、190倍、250倍であった。このよう
に自然に回復したポリスチレン一次発泡粒子を実施例1
〜3と全く同様の方法で成形して、ポリスチレン高発泡
成形体を得た。得られたポリスチレン高発泡成形体の発
泡倍率は95倍、180倍、240倍であり、実施例1
〜3と比較して約5%〜25%発泡倍率が低いものしか
得られなかった。
【0018】実施例4〜6 スチレンーアクリロニトリル樹脂を先端にノズルダイ装
備した押出機を使用して、ストランド状に押出し、イン
ライン中で冷却した後切断し、直径1mm,長さ1.5
mmのペレット状スチレンーアクリロニトリル樹脂を得
た。このペレット状スチレンーアクリロニトリル樹脂
に、発泡剤としてn−ペンタンを使用して、水分散系オ
ートクレーブ内で含浸して、スチレンーアクリロニトリ
ル樹脂100重量部に対してn−ペンタン8.0重量部
を含む発泡性スチレンーアクリロニトリル樹脂粒子を得
た。この得られた発泡性スチレンーアクリロニトリル樹
脂粒子を冷暗所で熟成した。熟成後の発泡性スチレンー
アクリロニトリル樹脂粒子はn−ペンタン7.0重量部
を含むものとなった。この発泡性スチレンーアクリロニ
トリル樹脂粒子を0kg/cm2 (ゲージ圧)の蒸気で
加熱発泡し、加熱時間を1分30秒、4分、9分秒とか
えて発泡させた。得られたスチレンーアクリロニトリル
樹脂一次高発泡粒子の嵩倍率は、おのおの115倍、2
20倍、320倍に、一旦発泡したが、大気中で冷却す
るとすぐにそれぞれ80倍、65倍、50倍に収縮し
た。
【0019】次に、収縮したスチレンーアクリロニトリ
ル樹脂一次高発泡粒子を炭酸ガス濃度98%となる大気
圧雰囲気中に置いたところ約10分で回復した。回復し
た嵩倍率は、それぞれ115倍、220倍、320倍で
あった。回復したスチレンーアクリロニトリル樹脂一次
高発泡粒子を蒸気孔をもつ300x400x50mmの
金型に充填し、0.5kg/cm2 (ゲージ圧)の蒸気
で60秒間加熱後成形し、水冷却して高発泡成形体を得
た。この高発泡成形体を50℃の熱風乾燥室に24時間
放置した。このようにして得られたスチレンーアクリロ
ニトリル樹脂高発泡成形体の発泡倍率は100倍、20
0倍、300倍であり、何ら特性がそこなわれることは
なかった。
【0020】比較例4〜6 実施例4〜6で得られた、それぞれ80倍、65倍、5
0倍に収縮したスチレンーアクリロニトリル樹脂一次高
発泡粒子を大気中に放置した。7日後、自然に回復した
嵩倍率は、それぞれ105倍、195倍、290倍であ
った。この自然に回復したスチレンーアクリロニトリル
樹脂一次発泡粒子を実施例4〜6と全く同様の方法で成
形して、スチレンーアクリロニトリル樹脂高発泡成形体
を得た。得られたスチレンーアクリロニトリル樹脂高発
泡成形体の発泡倍率は90倍、185倍、280倍であ
った。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、発泡性スチ
レン系樹脂粒子を発泡倍率100〜350倍に加熱発泡
させ、大気中で冷却し収縮せしめたスチレン系樹脂収縮
一次高発泡粒子を炭酸ガス雰囲気中で回復させること
で、非常に短時間に回復させることが可能となる。した
がって、早期に成形することが可能となり、回復のため
の保管時間、場所を削減して効率よくスチレン系樹脂高
発泡成形体を製造できるという効果を奏する。また、大
気中で長期間を要して自然回復した場合と比較して、よ
り高倍率に回復できるので、より高発泡したスチレン系
樹脂発泡成形体を得ることができるという効果を奏する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】炭酸ガス雰囲気中での回復挙動。
【図2】大気中での回復挙動。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−195135(JP,A) 特開 昭63−238141(JP,A) 特開 平3−166237(JP,A) 特開 昭61−95041(JP,A) 特開 平5−310986(JP,A) 特開 昭58−126128(JP,A) 特開 平3−275738(JP,A) 特開 平4−279640(JP,A) 特開 平5−9328(JP,A) 特公 昭33−9488(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08J 9/22 - 9/228

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発泡性スチレン系樹脂粒子を嵩倍率100
    〜350倍に加熱発泡した後、大気中で冷却し収縮せし
    めて収縮一次高発泡粒子を得、該粒子を炭酸ガス雰囲気
    中で元の嵩倍率の90〜100%に回復させ、次いで成
    形型内に充填して加熱発泡成形することを特徴とするス
    チレン系樹脂高発泡成形体の製造方法。
JP32387893A 1993-12-22 1993-12-22 スチレン系樹脂高発泡成形体の製造方法 Expired - Lifetime JP2883269B2 (ja)

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