JP3010315B2 - 予備発泡スチレン系樹脂粒子の製造方法 - Google Patents

予備発泡スチレン系樹脂粒子の製造方法

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JP3010315B2 JP3067614A JP6761491A JP3010315B2 JP 3010315 B2 JP3010315 B2 JP 3010315B2 JP 3067614 A JP3067614 A JP 3067614A JP 6761491 A JP6761491 A JP 6761491A JP 3010315 B2 JP3010315 B2 JP 3010315B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34Auxiliary operations
    • B29C44/3461Making or treating expandable particles

Landscapes

  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発泡倍率が高く、収縮
等のない外観の良好な予備発泡スチレン系樹脂粒子の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリスチレン樹脂の予備発泡粒子
を製造するには、たとえば発泡槽内圧力0.01〜0.
5kg/cm2 Gでの水蒸気加熱により加熱発泡させていた
が(特公昭62−41442号公報参照)、この方法で
は予備発泡倍率120倍が限度であり、かつ高い発泡倍
率まで予備発泡させると発泡粒子の収縮が著しい欠点が
あった。
【0003】また従来、高発泡倍率の予備発泡粒子を得
るために、加熱媒体の供給量を多くしたり、加熱発泡時
間を長くしたりしても、収縮がなく、外観良好で、かつ
高い発泡倍率の予備発泡粒子が得られなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、短時間の加
熱で、収縮がなく、高い発泡倍率(たとえば発泡倍率3
00倍以下、又は500倍以下)の予備発泡粒子が得ら
れる予備発泡スチレン系樹脂粒子の製造方法を提供しよ
うとするものである。
【0005】本発明者らは、前記の課題を解決するため
に種々研究を重ねた結果、発泡槽内の加熱温度を特定の
温度範囲の高温度下に保って樹脂の加熱軟化と発泡剤の
膨張とを急激に行なわせ、短時間に高い発泡倍率に予備
発泡させ、かつ得られた予備発泡粒子を、収縮防止のた
めに直ちに特定温度の加熱雰囲気下で熟成させることに
よって、その目的を達成することができたのである。
【0006】
【発明の構成】すなわち、本発明の予備発泡スチレン系
樹脂粒子の製造方法は、空気を排除した攪拌装置を有す
る密閉型発泡槽内において該槽底部より供給される加熱
媒体により発泡性スチレン系樹脂粒子を加熱して予備発
泡させる方法において、前記の発泡性スチレン系樹脂粒
子の加熱発泡を発泡槽内温度が112〜134℃の高温
加熱により行なわせ、かつ生成予備発泡粒子を40〜1
00℃の加熱雰囲気下で熟成して発泡倍率300倍以下
の予備発泡粒子とすることを特徴とする方法である。
【0007】また、本発明においては、前記の方法で得
られた予備発泡粒子に対して、再び前記と同じ高温加熱
発泡と、同じ加熱雰囲気下の熟成とを行なわせると、発
泡倍率500倍以下の、さらに高い発泡倍率の予備発泡
粒子を製造することができる。
【0008】一般に、加熱発泡後の予備発泡粒子を、た
とえば大気中のような低温雰囲気中に取出すと、急激な
温度変化により予備発泡粒子内の圧力が負圧となり、し
かも特に高い発泡倍率に発泡させた予備発泡粒子の場合
には、セル壁強度が低いために、その予備発泡粒子は大
気圧との圧力差によって圧しつぶされ、収縮し、発泡倍
率が高くなるほどその収縮が激しくなる。
【0009】しかるに、本発明においては、予備発泡粒
子を40〜100℃の比較的に高い温度の加熱雰囲気下
で熟成するので、その熟成期間中に雰囲気ガスが予備発
泡粒子内へ侵入し、セル内圧を大気圧に近づけるととも
に、予備発泡粒子が急冷されないために、粒子内圧が過
度の減圧にならず、内外の圧力差でつぶされることが少
なくなり、両者相まって予備発泡粒子の収縮を有効に防
止できる。そのために、本発明の製造方法で製造された
予備発泡粒子は、発泡倍率が高くても収縮が少なく、外
観が良好である。しかも、本発明の製造方法では、加熱
発泡を比較的高温で行なわせるから、加熱発泡時間を短
縮でき、発泡槽の生産性も向上する。
【0010】本発明の製造方法で用いる原料の発泡性ス
チレン系樹脂粒子としては、種々の重合体粒子(たとえ
ば懸濁重合法で得られたスチレンホモ重合体、スチレン
とα−メチルスチレン、クロルスチレン、アクリロニト
リル、メタクリル酸メチルなどとの共重合体、メタクリ
ル酸メチルとスチレン、α−メチルスチレン、クロルス
チレン、アクリロニトリルなどとの共重合体の樹脂粒
子)に、常圧下の沸点が60℃以下の揮発性膨張剤(た
とえばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサンなどの脂
肪族炭化水素、塩化メチル、ジクロロフルオロメタン、
トリクロロフルオロエタンなどの脂肪族ハロゲン化炭化
水素等)を5〜8重量%含有せしめた樹脂粒子があげら
れる。また、そのスチレン系樹脂粒子には、可塑剤とし
てトルエン、キシレン、シクロヘキサンなどを0.01
〜2重量%含有させることもできる。
【0011】本発明の製造方法において、発泡槽内空気
を排除する方法としては、原料の発泡性スチレン系樹脂
粒子を投入した発泡槽内に、攪拌下で槽底部より加熱発
泡に用いられるのと同じ加熱媒体を供給して、槽内空気
を槽外に排出させ加熱媒体で置換する方法(その際に槽
内が同時に予熱される)、及び原料樹脂粒子を投入した
発泡槽内を攪拌下で槽内圧力が−10〜−650mmHgに
なるように吸引・減圧して空気を除く方法があげられ
る。
【0012】本発明における発泡性スチレン系樹脂粒子
の加熱発泡は、樹脂粒子を投入した発泡槽内を攪拌しな
がら前記の方法で槽内空気を槽外に排除したのち、発泡
槽底部より加熱媒体を供給して槽内温度を112〜13
4℃、好ましくは115〜125℃に加熱することによ
り行わせる。槽内温度が111℃以下(加熱媒体として
は水蒸気を用いるときは槽内圧力が0.5kg/cm2G未
満)の場合には、長時間加熱しても発泡倍率が120倍
が限度であるし、しかも加熱発泡に長時間を要するので
発泡槽の生産性が低下する。また、槽内温度が135℃
以上になると、樹脂粒子が瞬時に溶融するために真球の
予備発泡粒子にはならず、しかも発泡倍率も溶融・収縮
するために、むしろ低くなる。
【0013】その加熱媒体としては、通常、水蒸気が用
いられるが、水蒸気以外の加熱気体(たとえば加熱され
た空気、炭酸ガス、窒素ガスなど)も用いることができ
る。使用する加熱媒体の加熱温度も112〜134℃、
好ましくは115〜125℃である。
【0014】本発明における加熱発泡時間は、加熱媒体
による空気の排除に要する時間を除いて、通常1〜60
秒、好ましくは1〜30秒である。このような加熱発泡
により、発泡倍率が100〜300倍、好ましくは12
0〜280倍に容易に発泡させることができる。
【0015】本発明においては、上記のようにして得ら
れた予備発泡粒子を、直ちに40〜100℃、好ましく
は50〜80℃の加熱雰囲気下で熟成させる。熟成用の
雰囲気ガスには格別の制限がないが、通常、空気が用い
られる。熟成温度が40℃よりも低くなると、予備発泡
粒子が収縮が激しくなり、外観不良となるばかりでな
く、加熱発泡時の高い発泡倍率を保持できなくなる。ま
た、熟成温度が100℃より高くなっても、熟成時間の
経過とともに収縮により発泡粒子の径が小さくなり、発
泡前の樹脂粒子径に近づき、発泡倍率の高い予備発泡粒
子が得られなくなる。
【0016】そして、上記の本発明の加熱発泡条件を用
いて予備発泡させ、得られた予備発泡粒子を引続き上記
の本発明の加熱雰囲気下で熟成することにより、発泡倍
率が300倍以下、好ましくは120〜280倍であっ
て、収縮がなく、外観良好な予備発泡粒子が容易に得ら
れるのである。
【0017】また、本発明においては、発泡倍率のさら
に高い予備発泡粒子を製造するには、前記のような方法
で得られた予備発泡粒子に対して、再び前記と同じ加熱
発泡と、同じ加熱雰囲気下の熟成とを繰返し施すことに
よって、最初の原料発泡性樹脂粒子に対する発泡倍率が
500倍以下、好ましくは200〜400倍の予備発泡
粒子を得ることができる。
【0018】添付の図1は、本発明を実施するのに用い
られる発泡槽の1例を切断概略図で示したものである。
図中、1は発泡槽、2は攪拌軸、3は攪拌用モーター、
4は攪拌棒、5はジヤマ棒であり、攪拌棒4は攪拌軸2
に対して直角に取付けられている。
【0019】また、10は原料の発泡性熱可塑性樹脂粒
子のホッパー、11は原料投入弁、12は予備発泡粒子
の発泡レベル検出器、13は予備発泡粒子の排出シリン
ダー、14は発泡槽内温度を検出する温度計、15は発
泡槽内の圧力を検出する圧力計、16は発泡槽内温度を
検知する温度センサーである。
【0020】また、20は熱媒体供給弁であり、21は
発泡槽内の温度を調節する温度調節あり、この温度調節
弁21と温度センサー16によって発泡槽内の温度を一
定に保つことができる。22は排気弁であり、23は排
気流量調節弁であり、弁23のバルブ開度によって加熱
媒体の排気流量を調節することができる。24は安全弁
である。
【0021】図1に示す発泡槽を用いて本発明の予備発
泡熱可塑性樹脂粒子を製造する代表的な態様例について
説明をすると、まず、発泡粒子排出シリンダー13を閉
じ、排気弁22を開いたのち、熱媒体供給弁20を開
き、発泡槽1内にたとえば水蒸気を供給し、発泡槽を予
熱する。原料ホッパー10には発泡性熱可塑性樹脂粒子
が所定量収納してあるから、次いで攪拌モーター3を起
動させて攪拌しながら、その原料供給弁11を開いて発
泡槽内に発泡性熱可塑性樹脂粒子を供給し、完全に供給
を終えたら弁11を閉じる。すると、発泡槽内の空気は
水蒸気により追出されて槽外に排出される。
【0022】発泡槽1内の温度が温度計14で測定して
100℃に達した時点で排気弁22を閉じ発泡槽内温度
を高める。発泡槽内温度が112〜134℃、好ましく
は112〜125℃の範囲内の所定の温度になるように
調節弁21で調節する。この水蒸気による所定温度の加
熱によって、原料樹脂粒子が発泡するから、その予備発
泡粒子のレベルが、検出器12の指示する所定のレベル
に達したなら、熱媒体供給弁20を閉じるとともに、排
気弁22を開いて加熱発泡工程を終了する。
【0023】この加熱発泡工程終了後、排出シリンダー
13を開いて、予備発泡粒子を全量発泡槽外に排出し、
前記したように、図示していない加熱雰囲気を有する密
閉容器内に収納して、40〜100℃、好ましくは40
〜80℃の加熱雰囲気下で所定時間熟成する。さらに、
かかる加熱発泡及び加熱雰囲気下の熟成を行なわせて得
られた予備発泡粒子に対しては、再び前記と同じ加熱発
泡と加熱雰囲気下の熟成を行なわせると、発泡倍率をさ
らに高めることができるのは、前記のとおりである。
【0024】
【実施例】実施例1 図1に示す発泡槽を用いて上記した方法で、ブタンを7
重量%含有する懸濁重合法で得られた原料の発泡性ポリ
スチレンビーズを予備発泡させた。すなわち、シリンダ
ー13を閉じ、排気弁22を開いた状態の発泡槽1内に
弁20を開いて水蒸気を供給し、槽内空気の排出と槽の
予熱を開始した。次いで、モーター3を起動させて攪拌
を開始するとともに、原料の前記した発泡性ポリスチレ
ンビーズを、弁11を開いて槽内に供給した。原料が完
全に供給されたのち、弁11を閉じてからも水蒸気の供
給を続け、その間の槽内雰囲気を排気弁22より排出さ
せた。槽内温度が100℃に達した時点で弁22を閉じ
てから、槽内温度が114℃に保持されるように温度調
節弁21を調節しながら加熱して発泡させた。
【0025】槽内の予備発泡粒子のレベルが検出器12
の指示する所定のレベルに達したら、弁20を閉じて水
蒸気の供給を停止するとともに弁22を開いて加熱発泡
工程を終了した。この加熱発泡工程中の槽内温度は11
4℃、槽内圧力は0.7kg/cm2 Gであり、予熱及び空
気の排出に要した時間は5秒であり、加熱発泡に要した
時間は31秒であった。加熱発泡工程の終了後、直ちに
シリンダー13により槽内の予備発泡粒子を全量排出
し、60℃の空気の雰囲気下で2時間放置して、熟成し
た。得られた予備発泡粒子は発泡倍率が150倍であ
り、収縮のない真球状の外観良好な粒子であった。
【0026】実施例2 槽内加熱温度を116℃、槽内圧力を0.8kg/cm2
に変更し、そのほかは実施例1の方法に準じて加熱発泡
させ、同様の方法で熟成した。加熱発泡に要した時間は
15秒であり、得られた予備発泡粒子は発泡倍率が15
0倍であり、収縮がなく、真球状の外観良好な粒子であ
った。
【0027】実施例3 槽内加熱温度を124℃、槽内圧力を1.3kg/cm2
に変更し、そのほかは実施例1の方法に準じて加熱発泡
させ、同様の方法で熟成した。加熱発泡に要した時間は
3秒であり、得られた予備発泡粒子は、発泡倍率が17
8倍であり、収縮のない真球状の外観良好な粒子であっ
た。
【0028】実施例4 実施例1で得られた予備発泡粒子を、再度、発泡槽1内
に投入し、槽内温度114℃、槽内圧力0.7kg/cm2
Gの条件を用い、そのほかは実施例1の方法に準じて加
熱発泡させ、同様にして熟成した。得られた予備発泡粒
子は、発泡倍率が300倍であり、収縮のない真球状の
外観良好な粒子であった。
【0029】比較例1 槽内加熱温度を99℃に、槽内圧力を大気圧に変更し、
そのほかは実施例1に準じて加熱発泡させた。加熱発泡
に要した時間は300秒であった。次いで得られた発泡
粒子を23℃の大気中に放出し、そのまま24時間放置
して熟成した。得られた予備発泡粒子は、発泡倍率が9
8倍であり、粒子の収縮が著しく、外観不良であった。
【0030】比較例2 槽内加熱温度を111℃に、槽内圧力を0.5kg/cm2
Gに変更し、そのほかは実施例1の方法に準じて加熱発
泡させた。加熱発泡に要した時間は100秒であった。
得られた発泡粒子を23℃の大気中に放出し、そのまま
24時間放置して熟成した。得られた予備発泡粒子は、
発泡倍率が107倍であり、収縮していて外観不良であ
った。
【0031】比較例3 槽内加熱温度を135℃に、槽内圧力を2.2kg/cm2
Gに変更し、そのほかは実施例1の方法に準じて加熱発
泡させた。加熱発泡に要した時間は5秒であった。得ら
れた発泡粒子を実施例1と同様の方法で熟成した。得ら
れた予備発泡粒子は、発泡倍率が37倍であり、溶融し
ていて収縮が著しく、真球状の原料樹脂粒子の原形を全
くとどめていなかった。
【0032】以上の各実施例及び比較例における予備発
泡粒子の製造条件及び得られた予備発泡粒子の発泡倍率
及び粒子の収縮状態を表1にまとめて示した。なお、粒
子の収縮状態は、下記の基準で評価した。 ○--- 粒子の収縮がない ×--- 粒子の収縮が激しい
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】本発明の製造方法は、発泡倍率が高く、
収縮が少なく外観良好な予備発泡スチレン系樹脂粒子を
容易に製造することができ、かつ加熱発泡に要する時間
が短かいので、生産性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法を実施するのに用いられる発
泡槽の1例を示す切断概略図である。
【符号の説明】
1 発泡槽 2 攪拌軸 3 攪拌用モーター 4 攪拌棒 10 原料ホッパー 12 発泡レベル検出器 13 予備発泡粒子排出シリンダー 14 温度計 15 圧力計 16 温度センサー 20 熱媒体供給弁 21 温度調節弁 22 排気弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−131635(JP,A) 特開 平1−272642(JP,A) 特開 平1−249408(JP,A) 特開 昭64−45442(JP,A) 特開 昭63−267513(JP,A) 特公 昭62−41442(JP,B2) 特公 昭48−24501(JP,B1) 特公 昭47−29587(JP,B1) 特公 昭43−18635(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 9/16 - 9/22 B29B 9/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気を排除した攪拌装置を有する密閉型
    発泡槽内において該槽底部より供給される加熱媒体によ
    り発泡性スチレン系樹脂粒子を加熱して予備発泡させる
    方法において、前記の発泡性スチレン系樹脂粒子の加熱
    発泡を発泡槽内温度が112〜134℃の高温加熱によ
    り行なわせ、かつ生成予備発泡粒子を40〜100℃の
    加熱雰囲気下で熟成して、発泡倍率300倍以下の予備
    発泡粒子とすることを特徴とする予備発泡スチレン系樹
    脂粒子の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法で得られた予備発
    泡粒子に対して、再び請求項1に記載された同じ高温加
    熱発泡と同じ加熱雰囲気下の熟成を施して発泡倍率50
    0倍以下の予備発泡粒子とすることを特徴とする予備発
    泡スチレン系樹脂粒子の製造方法。
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