JP2893731B2 - 発泡性スチレン系樹脂粒子の熟成方法 - Google Patents

発泡性スチレン系樹脂粒子の熟成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は新規にて有用なる発泡性ポリスチレン系樹脂
粒子の熟成法に関するものであり、更に詳細には当該樹
脂粒子を早期に熟成完成するもので発泡性スチレン系樹
脂粒子を工業的に有利に熟成し得ることを特徴とする。
(従来の技術) スチレン系樹脂にプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキ
サンの如き脂肪族系炭化水素発泡剤等を該樹脂100重量
部に対して1から15重量部含浸した発泡性スチレン系樹
脂粒子は、既に良く知られている。
一般に発泡性スチレン系樹脂粒子を成形する方法とし
て、当該樹脂粒子を水蒸気等により予備発泡粒子とし、
この予備発泡粒子を小さな孔やスリットが設けられてい
る金型内で更に加熱して、これらの予備発泡粒子を互い
に融着させて種々の成形体とする方法が知られている。
このような目的で使用される発泡性スチレン系樹脂粒
子は、製造後の熟成工程を経ずに製品化し、これを成形
する為の予備発泡した時、多くの場合、均一で安定した
予備発泡粒子、即ち、個々の予備発泡粒子の切断面セル
が互いに均一で、特に中心部と表皮部のセルの比が1前
後(1:0.5〜1:2)で、そのセルの大きさが150μm以下
(50〜150μm)である予備発泡粒子を得ることが出来
なかった。この様な樹脂粒子を得るためには、通常常温
常圧下、大気中で数日から約1ケ月の所謂熟成期間を必
要とするのが一般的である。
その為に、生産管理上は多量の製品在庫を保有する必
要があり、生産効率が悪い。更に生産直後から数日間、
即ち熟成初期段階では発泡剤の飛散量も多く、防災上の
観点からも好ましくない。
これらの問題を解決する為の試みとして、特定の脂
肪酸アミドの存在下にスチレン等のビニル系モノマーを
懸濁重合させ、独立気泡体の均一安定化を図る方法(特
開昭48−48588号公報、特開昭59−168037号公報)、更
には発泡性スチレン系樹脂粒子を常圧下大気中で5か
ら−15℃の温度下に放置することにより熟成を促進する
方法(特公昭43−6553号公報)等がある。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の方法で熟成した発泡性スチレ
ン系樹脂粒子の予備発泡粒子は成形時の融着性が悪くな
るという欠点があり、またの方法では熟成効果が不十
分で、短時間の熟成では均一で安定した予備発泡粒子が
得にくいという欠点がある。更にこれらの方法では原料
費、設備費、ランニング費等の経費が増大し、コストア
ップとなるという問題もある。
また、水中で発泡性スチレン系樹脂粒子を熟成する方
法としては、例えば、特公昭35−9640号公報には、押出
機内でスチレン系樹脂と発泡剤とを溶融混練し、押出後
急冷し、切断した後、50〜75℃の水中で熱処理を行う技
術が挙げられているが、当該技術は、押出法による発泡
粒子の製造方法に関するものであり、樹脂と発泡剤とが
溶融状態で混練されている為、懸濁法における様な発泡
剤の均一分散という問題は元来存在しない。また、当該
公報記載の方法は歪み除去を目的とするものであるが、
スチレン系樹脂のTg以下での処理の為、充分な歪み除去
はできず、金型賦型性や成形品外観はやはり、懸濁法に
比べ劣ったものであった。
(課題を解決するための手段) 上記に鑑み、本発明者らは掛かる従来の欠点を解決す
るため鋭意検討した結果、懸濁重合で得られた発泡性ス
チレン系樹脂粒子を30℃以上の水性系に撹拌等により浸
漬させることにより短時間で熟成を完了させることがで
き、この直後に取り出し、直ちに予備発泡させ、成形に
供した場合でも良好なる成形体を安定して得る事が出来
ること、およびこの成形体は成形時の融着性および成形
品表面の平滑性が向上することを見い出し、本発明を完
成するに至った。
すなわち、本発明は、懸濁重合で得られた発泡性スチ
レン系樹脂粒子を常圧下、30℃以上の水性系で熟成する
ことを特徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子の熟成方法
を提供するものである。
本発明で用いるスチレン系樹脂としてはスチレンの単
独重合体、スチレンと共重合可能な他のモノマー、例え
ばα−メチルスチレン、核ハロゲン化スチレン、核アル
キル化スチレン等の他のスチレン系モノマー;アクリロ
ニトリル;アクリル酸、メタクリル酸;アクリル酸又は
メタクリル酸と1〜8個の炭素原子を有するアルコール
とのエステル;ビニルカルバゾールなどのN−ビニル化
合物;無水マレイン酸;ブタジエン、ブタンジオールジ
アクリレートなどの二個の重合可能な二重結合を有する
化合物等との共重合体、更にスチレン40〜90wt%及び10
〜60%のエチレン又はプロピレンとのブロック共重合体
又はグラフト共重合体等が挙げられる。
本発明で用いる発泡性スチレン系樹脂粒子の製造法
は、特に限定されない。例えば、一般的な発泡性スチレ
ン系樹脂粒子の製造法、即ち懸濁重合、発泡剤封入、篩
分けを経て製品化する所謂一段法又は懸濁重合、篩分け
した後、発泡剤封入を経て製品化する所謂二段法のどち
らでも発泡剤封入後の樹脂粒子に本発明の熟成方法を施
す事が出来る。なかでも、前記の方法の様に脂肪酸ア
ミドの存在下で製造した樹脂粒子は、本発明の熟成方法
で熟成し、予備発泡させることによりセルが比較的小さ
く、均一であって、しかも成形時の融着性および成形品
表面の平滑性に優れる予備発泡粒子が得られる点で好ま
しい。
ここで用いる脂肪酸アミドとしては、例えば下記一般
式(I)および(II)で表わされるものが挙げられる。
(式中、RおよびR′は炭素原子数6〜24の炭化水素
基、nは1〜6を示す。) 具体例としては、メチレンビスラウリン酸アミド、エ
チレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスパ
ルミチン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、N
−ラウリルステアリン酸アミド、N−パルミチルステア
リン酸アミド、N−オレイルステアリン酸アミド、N−
ステアリルステアミン酸アミド、N−ベヘニルステアミ
ン酸アミド、N−エルカイルステアリル酸アミド、N−
ラウリルオレイン酸アミド、N−パルミチルオレイン酸
アミド、N−オレイルオレイン酸アミド、N−ステアリ
ルオレイン酸アミド、N−ベヘニルオレイン酸アミド、
N−アルカイルオレイン酸アミド等及びこれらと同様の
ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ベヘニン酸ア
ミド、エルカ酸アミド等がある。
その使用量は、スチレン系樹脂100部に対して0.005重
量部以上、好ましくは0.01〜3.0重量部である。
また、トルエン、エチルベンゼンの如き有機溶剤の
他、水素添加植物性硬化油及びエポキシ化不飽和脂肪酸
エステル、ジオクチルアジペート、ジブチルマレート等
の所謂可塑化成分等を含有していても良い。
さらに、発泡性スチレン系樹脂粒子の形状に関して
は、特別に限定されるものでないが、成形時の金型への
充填効率やスチームの加熱効率の良い球形状である事が
好ましい。
発泡剤としてはプロパン、ブタン、ペンタン等、公知
の脂肪族系飽和炭化水素を単独又は任意に混合して使用
することが出来る。この場合使用する発泡剤の種類、混
合比に依り水の温度および時間が若干異なるが、概ね発
泡剤単独の沸点が高い程、水の温度は高い方が好まし
い。
本発明の熟成方法は、製造された発泡性スチレン系樹
脂粒子を常圧下で30℃以上の水性系、例えば、水中に浸
漬させておけばよく、例えば該粒子の上に重しとなるも
のを置いて水中に浸漬させる方法等でもよいが、なかで
も製造された発泡性スチレン系樹脂粒子を系から、即
ち、懸濁重合液から分離後、30℃以上の水中に加え、ゆ
るやかに撹拌しながら熟成させる方法、あるいは懸濁液
中で発泡剤をスチレン系樹脂粒子中に含浸させた後、該
粒子を分離せずに系の減圧と冷却を行い、必要に応じて
水を加えて希釈した懸濁液又はその水希釈液中でゆるや
かに撹拌しながら熟成させる方法等が好ましい。また、
水の温度、熟成時間としては、なかでも35〜60℃の水中
に1〜48時間が好ましく、40〜55℃の水中に2〜10時間
が特に好ましい。
(実施例) 以下に実施例および比較例を示して本発明の方法を具
体的に説明する。尚、例中の%は融着率を除きいずれも
重量%である。
実施例1 タービン型撹拌翼を備えた5ステンレス製反応機に
蒸留水2000gを仕込み、懸濁安定剤としてリン酸カルシ
ウム8.4g及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.
05gを溶解させ、次いでスチレン2000g、ペルオキシヘキ
サヒドロテレフタル酸ジ第3級ブチル8g及び過安息香酸
第3ブチル2gを順次仕込んだ。器内を窒素ガスで置換
後、500rpmの攪拌下で昇温して90℃で10時間懸濁重合さ
せ、重合率が90%に達した時点で反応器を密閉状態に
し、トルエン40gおよびブタン160gを窒素加圧により反
応器に圧入した後、120℃に昇温して3時間維持した。
しかる後、30℃以下に冷却し、過剰の発泡剤を大気下に
抜き、発泡性ポリスチレン粒子を製造した。この発泡性
ポリスチレン粒子は製造直後にブタン7%を含有してい
た。
この粒子を懸濁重合液から分離後、常圧下、35℃の
水中で12時間、45℃の水中で7時間、50℃の水中で
3時間、それぞれ60rpmの撹拌下に熟成を行った。その
後脱水、洗滌、乾燥し、さらにブロッキング防止剤(ス
テアリン酸亜鉛)を表面に付着させて目的とする熟成さ
れた発泡性ポリスチレン粒子を得た。この粒子を100℃
のスチームに依り90秒間発泡させたところ、各々断面セ
ルの均一な予備発泡粒子を得た。またこの予備発泡粒子
を24時間放置した後、金型内に充填し、0.8kg/cm2(ゲ
ージ圧)のスチームで30×40×3cmの魚箱のフタを成形
したところ、融着性と表面平滑性の優れた成形体を得る
に至った。
比較例1 発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を懸濁重合液から分離
後、20℃の水中で60rpmの撹拌下に48時間熟成させた以
外は全て実施例1と同様にして、発泡性ポリスチレン粒
子を得た。この粒子を実施例1と同様にスチームに依り
発泡させたところ、断面セルは不均一で、かつ中心部は
粗大化し、商品として使用に耐えないものであった。
比較例2 発泡性ポリスチレン粒子を懸濁重合液から分離後、25
℃の大気中に1週間放置して熟成させた以外は全て実施
例1と同様にして、発泡性ポリスチレン市を得た。この
粒子を実施例1と同様にスチームに依り発泡させたとこ
ろ、断面セルは不均一で、かつ中心部は粗大化し、商品
として使用に耐えないものであった。
比較例3 発泡性ポリスチレン粒子を懸濁重合液から分離後、−
5℃の大気中に48時間放置して熟成させた以外は全て実
施例1と同様にして、発泡性ポリスチレン粒子を得た。
この粒子を実施例1と同様にスチームに依り発泡させた
ところ、断面セルは不均一で、かつ中心部は粗大化し、
商品として使用に耐えないものであった。
実施例2 ブタンの代わりにペンタンを用い、さらに水の温度と
熟成時間をそれぞれ35℃の水中で20時間、45℃の水中で
12時間及び50℃の水中で6時間に変えた以外は全て実施
例1と同様にして製造した。この樹脂粒子をスチームに
依り発泡させたところ、各々断面セルの均一な予備発泡
粒子を得た。またこの予備発泡粒子を24時間放置した
後、成形したところ、融着性と表面平滑性の優れた成形
体を得るに至った。
実施例3 懸濁重合反応に用いた重合液を発泡性ポリスチレン粒
子から分離せずに、そのまま加温し、実施例1と同様の
3条件で熟成を行った。この発泡性ポリスチレン粒子を
実施例1と同様にスチームに依り発泡させたところ、各
々断面セルの均一な予備発泡粒子を得た。またこの予備
発泡粒子を24時間放置した後、成形したところ、融着性
と表面平滑性の優れた成形体を得るに至った。
比較例4 エチレンビスステアリン酸アミド2gの存在下に重合さ
せた以外は実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン粒
子を得た。この粒子を実施例1と同様にスチームに依り
発泡させたところ、断面セルが80μm前後と比較的小さ
く、しかも均一な予備発泡粒子を得た。しかし、この予
備発泡粒子を24時間放置した後、成形したところ、融着
性が悪く、商品として使用に耐えないものであった。
実施例4 比較例4で得た発泡性ポリスチレン粒子を実施例1と
同様にして3条件で熟成を行った。この発泡性ポリスチ
レン粒子を実施例1と同様にスチームに依り発泡させた
ところ、各々断面セルが80μm前後と比較的小さく、し
かも均一な予備発泡粒子を得た。この予備発泡粒子を24
時間放置した後、成形したところ、融着性と表面平滑性
の優れた成形体を得るに至った。
実施例5 ポリスチレン粒子の代わりにメタクリル酸含有率10%
のスチレン−メタクリル酸共重合樹脂粒子を用いた以外
は実施例1と同様にして3条件で熟成を行った。この発
泡性スチレン−メタクリル酸共重合樹脂粒子を実施例1
と同様にスチームに依り発泡させたところ、各々断面セ
ルの均一な予備発泡粒子を得た。この予備発泡粒子を24
時間放置した後、成形したところ、融着性と表面平滑性
の優れた成形体を得るに至った。
以下の第1表に実施例1〜4および比較例1〜4の試
験結果をまとめて示す。
(発明の効果) 本発明の熟成方法によれば、短時間で熟成を完了させ
ることができ、均一で安定した予備発泡粒子を容易に得
ることができる。しかも成形時の融着率が高く、成形品
の表面平滑性も良好である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−87435(JP,A) 特開 昭58−222122(JP,A) 特開 昭58−126128(JP,A) 特開 昭61−116526(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08J 9/16 - 9/236

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】懸濁重合によって得られた発泡性スチレン
    系樹脂粒子を常圧下、30℃以上の水性系で熟成すること
    を特徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子の熟成方法。
  2. 【請求項2】35〜60℃の水中で1〜48時間熟成する請求
    項1記載の熟成方法。
  3. 【請求項3】40〜55℃の水中で2〜10時間熟成する請求
    項1記載の熟成方法。
  4. 【請求項4】スチレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸するに
    要した懸濁液又はその水希釈液中で熟成させる請求項1
    記載の熟成方法。
  5. 【請求項5】発泡性スチレン系樹脂粒子を懸濁重合液か
    ら分離後、熟成する請求項1記載の熟成方法。
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