JP3244196B2 - ポリスチレン系樹脂発泡体 - Google Patents

ポリスチレン系樹脂発泡体

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JP3244196B2 JP21437892A JP21437892A JP3244196B2 JP 3244196 B2 JP3244196 B2 JP 3244196B2 JP 21437892 A JP21437892 A JP 21437892A JP 21437892 A JP21437892 A JP 21437892A JP 3244196 B2 JP3244196 B2 JP 3244196B2
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秀樹 渡部
禎生 川村
哲也 高橋
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Denka Co Ltd
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  • 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、機械的強度に優れ、し
かも、加熱発泡二次成形性に優れたポリスチレン系樹脂
発泡体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリスチレン系樹脂発泡体は、表面光沢
性、軽量性、熱遮断性及び緩衝性等の特徴を持ち、発泡
体の厚さにより使用分野が異なっている。ポリスチレン
系樹脂発泡体のうち、厚さ約3mm以下のシート状のもの
は、ポリスチレンペーパー(PSP)と称され、成形が容易
であるのに加えて緩衝性や熱遮断性等の特徴を活かして
プリパッケージを中心に弁当箱、丼、カップ及び菓子箱
の中仕切り用などに広く活用されているが、生産性の向
上等の観点から優れた加熱発泡二次成形性が求められて
いる。
【0003】ポリスチレン系樹脂発泡シートは、ブタ
ンやペンタン等の脂肪族炭化水素、トリクロロモノフル
オルメタン及び塩化メチル等のハロゲン化脂肪族炭化水
素からなる発泡剤を含浸させた発泡性ポリスチレン系樹
脂の粒子を直接押出機でシート状に押出す方法、押出
機内で溶融されたポリスチレン系樹脂に前述の発泡剤を
圧入しながらシート状に押出す方法により製造されてい
る。そして、得られたポリスチレン系樹脂発泡体シート
は、まず加熱ヒーターにより二次発泡され、次いでプラ
グアシスト法等の真空成形、圧空成形又はプレス成形さ
れて容器として使用されている。
【0004】一般に、ポリスチレン系樹脂は、シート状
に押出されたものを二次加工する際に、シートへの加熱
分布状態が不均一な場合及び加熱不足で成形を行うとシ
ートが破れたり、偏肉部分が発生して成形品の強度が不
足したり、美観を損ねる。特に、発泡シートを用いて発
泡体を成形する際には、加熱二次発泡体成形工程におい
て、加熱炉内の温度分布があることや、外気温の変動の
ために、シートの一部もしくは全部が加熱不足となり、
成形時にシートが破れたり、型決まり性が悪くなった
り、逆に加熱過剰となって、成形品表面がケロイド状に
なったり、成形品の厚みが変動する等の現象が生じる。
【0005】このようなケロイド状のヤケの発生を防ぐ
ためには、原料ポリスチレン系樹脂の分子量を上げた
り、シート表面にフィルムを貼ったり、樹脂密度の大き
い層いわゆるスキン層を形成する等の方法が知られてい
る。しかし、かかる方法では、生産性の低下を招いた
り、シート押出し時にダイ及びマンドレルでの振動やシ
ート表面の傷つきなどの不具合を起こすことがある。更
に、この様な原料ポリスチレン系樹脂を深絞り用途に用
いた場合は、シート破れを生じやすい。また、成形時に
型決まりの良い発泡体を得るためには、原料ポリスチレ
ン系樹脂の分子量を下げたり、原料ポリスチレン系樹脂
に可塑剤や潤滑剤を添加する方法が知られている。しか
し、この方法は、シートの機械的強度の低下を招いた
り、耐熱性が低下するという問題がある。
【0006】一方、このような加熱発泡二次加工性の向
上対策としては、例えば、重量平均分子量Mwと数平均
分子量Mnの比Mw/Mnが3.0 以上の樹脂からなる発
泡体を使用することが特開昭62−22834 号公報に記載さ
れている。しかし、単に樹脂の重量平均分子量Mwと数
平均分子量Mnの比Mw/Mnが広いということは、そ
の平均分子量の定義上、分子量の広がりが主に低分子量
側に広がっていることを意味し、このように低分子量領
域に分布が広いポリスチレン系樹脂の発泡体は、本質的
に強度が弱いという欠点を有している。
【0007】また、特開平3-111435号公報では、長鎖ア
ルキルを含む開始剤を用い重合したポリスチレン系樹脂
の使用が提案されている。しかし、この開始剤の分解温
度は、80℃前後と低く、商業的に使用するには重合温度
を低くせざるを得なくなり、重合液の粘度が高くなると
いう欠点と共に、実施例に見られるように長い重合時間
が必要なことから生産性に難点があり、実用的でない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる欠点
を解決するものであり、本発明の目的とするところは、
機械的強度に優れ、しかも、加熱発泡二次成形性に優れ
たポリスチレン系樹脂発泡体を見出し本発明を完成する
に至った。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ゲル
パーミエイションクロマトグラフィーで測定した、Z平
均分子量Mzと重量平均分子量Mwの比Mz/Mwが1.
7 〜2.5 、重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比
Mw/Mnが2.0〜3.0 、かつ、重量平均分子量Mwが
28万〜40万であるポリスチレン系樹脂を発泡剤で発
泡させてなることを特徴とするポリスチレン系樹脂発泡
体を提供するものである。
【0010】本発明の提供するポリスチレン系樹脂発泡
体を用いると、原料ポリスチレン系樹脂の重量平均分子
量が大きいため、脆性強度に代表される機械的強度に優
れた発泡成形体を得ることができる。
【0011】また、本発明は、Z平均分子量Mzと重量
平均分子量Mwの比Mz/Mwが1.7 〜2.5 の範囲にあ
り、重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比Mw/
Mnが2.0 〜3.0 の範囲にあるので、低分子量重合体の
割合が低く、従来のポリスチレン系樹脂に比べ、高分子
量重合体の割合が高くなっており、機械的強度を損なわ
ずに、特に、深絞り成形時に優れた成形性を発揮する。
【0012】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明のポリスチレン系樹脂発泡体を構成する原料ポリス
チレン系樹脂としては、例えば、スチレン、α−メチル
スチレン、p−メチルスチレン、t−ブチルスチレン及
びビニルベンゼン等の芳香族ビニル系化合物の単独重合
体又はそれらの共重合体が使用できる。
【0013】更に、上述の芳香族ビニル系化合物と共重
合可能な化合物としては、アクリロニトリルやメタクリ
ロニトリル等のシアン化ビニル化合物、アクリル酸メチ
ルやアクリル酸エチル等のアクリル酸エステル系化合
物、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル及びメタ
クリル酸プロピル等のメタクリル酸エステル系化合物並
びにアクリルアミド等の他のビニル系化合物との共重合
体も使用できる。これらの化合物は、単独でも二種以上
を組み合わせて使用しても良い。
【0014】本発明で使用する原料ポリスチレン系樹脂
の重量平均分子量Mwは、20万〜60万、好ましくは
25万〜50万、更に、好ましくは28万〜40万が望
ましい。Mwが20万未満では、発泡体の機械的強度が
弱く、実用に耐える成形品を得ることができない。ま
た、60万を越えると原料ポリスチレン系樹脂ペレット
を押出す際の負荷が大きく、生産性が著しく低くなり、
更に、加熱発泡二次成形した際の金型への賦型性が著し
く悪くなる。
【0015】更に、原料ポリスチレン系樹脂は、重量平
均分子量Mwと数平均分子量Mnの比Mw/Mnが2.0
〜3.0 の範囲にあり、なおかつ、Z平均分子量Mzと重
量平均分子量Mwの比Mz/Mwが1.7 〜2.5 の範囲に
なければならない。
【0016】Mw/Mnが3.0 を越えると、分子量分布
が主に低分子量側に広がることとなり、得られた成形物
の機械的強度を損なうこととなる。また、Z平均分子量
Mzと重量平均分子量Mwの比Mz/Mwが1.7 未満の
場合は、加熱発泡二次成形性の改良効果が少ない。更
に、Mz/Mwが2.5 を越える場合は、高分子量領域の
みならず、低分子量領域の分子量分布も広がることとな
り、得られた原料ポリスチレン樹脂の機械的強度が損な
われる。
【0017】本発明のポリスチレン系樹脂発泡体を構成
する原料ポリスチレン系樹脂の製造方法は、懸濁重合、
乳化重合、懸濁・乳化重合及び連続重合装置による連続
重合等の公知の重合方法を用いて重合することができ
る。
【0018】原料ポリスチレン系樹脂に用いる発泡剤と
しては、ブタンやペンタン等の脂肪族炭化水素、トリク
ロロモノフルオルメタンや塩化メチル等のハロゲン化脂
肪族炭化水素からなる発泡剤がある。
【0019】ポリスチレン系樹脂の発泡方法は、予めポ
リスチレン系樹脂に発泡剤を含浸させたものを直接押出
機でシート状に押出すか、又は、押出機内で溶融された
ポリスチレン系樹脂に前述の発泡剤を圧入しながらシー
ト状に押出す方法によりポリスチレン系発泡体を製造す
ることができる。
【0020】また、発泡体を製造する際には、発泡核剤
としてタルクや炭酸カルシウム等の無機充填剤を用いる
と良好な発泡体が得られる。更に、本発明のポリスチレ
ン系樹脂発泡体には、必要に応じて可塑剤、滑剤、顔
料、難燃剤及びや帯電防止剤を混合することや塗布する
こともできる。
【0021】
【実施例】次に、実施例に基づき本発明を具体的に説明
するが、これらは本発明の範囲を制限するものではな
い。 実施例1 ・原料ポリスチレン樹脂の製造 35lの攪拌機付きオートクレーブにスチレンモノマー
17.6Kg、エチルベンゼン4.4Kg を仕込み、この混合液10
0 重量部に対して2,2-ビス(4,4- ジターシャリーブチル
パーオキシシクロヘキシル) プロパンを0.01重量部、及
びターシャリーブチルパーオキシイソプロピルカーボネ
ートを0.01重量部を混合して原料溶液とした。この原料
溶液を120 ℃となるように調整して4 時間保持した。4
時間後のスチレンモノマーのポリマーへの転化率は、約
52%であった。この重合溶液をオートクレーブより取
り出し、多量のメチルアルコールと混合してポリマーを
析出させた。析出したポリマーを乾燥した後、押出機で
ペレットとした。
【0022】・発泡ポリスチレン樹脂シートの製造 上記ポリスチレン樹脂ペレット100重量部をキハラ化
成(株)社製タルク(グレード名:SP−GB)0.3
5重量部と共に単軸押出機を用いて約 250℃で溶融押出
し、その溶融樹脂 100重量部に対して5重量部のブタン
ガスを溶融樹脂と共に、連続して接続してある2段目の
単軸押出機に直接圧入し、約 150℃の樹脂温度で押出し
て発泡させ、シート状のポリスチレン樹脂発泡体を得
た。得られた発泡ポリスチレン樹脂シートは、厚さ2.6
mm、密度 0.066g/cm3 であった。
【0023】・容器の成形 上記で得られた発泡ポリスチレン樹脂シートを4週間養
生した後に、真空成形機を用いて 220℃のヒーターで1
7.5秒加熱し、軟化、二次発泡させた後に直ちに真空形
成を行い、図1に示すような容器を得た。表1に原料ポ
リスチレン樹脂ペレットのゲルパーミエーションクロマ
トグラフィーの測定結果、発泡シートの脆性強度及び成
形体の表面状態を観察した結果を示した。
【0024】実施例2 実施例1と同じ原料ポリスチレン樹脂ペレットを用い
た。ブタンガスの添加量を4.3 重量部とし、容器成形時
の加熱時間を16.5秒とした以外は、実施例1と同様な操
作を行った。測定結果を表1に示す。
【0025】実施例3 実施例1と同じオートクレーブにスチレンモノマー18.0
Kg、エチルベンゼン4.0Kg を仕込み、この混合液100 重
量部に対して2,2-ビス(4,4- ジターシャリーブチルパー
オキシシクロヘキシル) プロパンを0.015 重量部、及び
連鎖移動剤としてα−メチルスチレンダイマーを0.02重
量部を混合して原料溶液とした。この原料溶液を120 ℃
となるように調整して6 時間保持した。6 時間後のスチ
レンモノマーのポリマーへの転化率は、約54%であっ
た。以下、実施例1と同様な操作を行った。測定結果を
表1に示す。
【0026】実施例4 実施例3と同じ原料ポリスチレン樹脂ペレットを用い
た。ブタンガスの添加量を4.3 重量部とし、容器成形時
の加熱時間を16.5秒とした以外は、実施例1と同様な操
作を行った。測定結果を表1に示す。
【0027】比較例1 実施例1と同じオートクレーブにスチレンモノマー18.5
Kg、エチルベンゼン3.5Kg を仕込み、この混合液100 重
量部に対してターシャリーブチルパーオキシイソプロピ
ルカーボネートを 0.03 重量部混合したものを原料溶液
とした。この原料溶液を120 ℃となるように調整して4
時間保持した。4 時間後のスチレンモノマーのポリマー
への転化率は、約51%であった。以下実施例1と同様
な操作を行った。測定結果を表1に示す。
【0028】比較例2 比較例1と同じ原料ポリスチレン樹脂ペレットを用い
た。ブタンガスの添加量を 4.3重量部とし、容器成形時
の加熱時間を16.5秒とした以外は、実施例1と同様な操
作を行った。測定結果を表1に示す。
【0029】比較例3 実施例1と同じオートクレーブにスチレンモノマー18.0
Kg、エチルベンゼン4.0Kg を仕込み、原料溶液とした。
この原料溶液を125 ℃となるように調整して6 時間保持
した。6 時間後のスチレンモノマーのポリマーへの転化
率は、約55%であった。以下実施例1と同様な操作を
行った。測定結果を表1に示す。
【0030】比較例4 比較例3と同じ原料ポリスチレン樹脂ペレットを用い
た。ブタンガスの添加量を 4.3重量部とし、成形時の加
熱時間を16.5秒とした以外は、実施例1と同様な操作を
行った。測定結果を表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】分子量及び分子量分布の測定 ゲルパーミエイションクロマトグラフィーによる分子量
及び分子量分布は、東ソー(株)製、HLC−802A
型GCPを用い、次の条件で測定した。 カラム:東ソー(株)製カラム 移動相:テトラヒドロフラン 試料濃度:0.3 重量% 測定温度:38℃ 検出器:示差屈折計
【0033】物性測定 1) 脆性強度:重さ300gの球を高さを変えて落下
させ、発泡シートが割れた50%破壊の高さを示した。 2) 成形物の亀裂及びケロイド状:成形された容器1
0個について肉眼で亀裂の状態及びケロイド状の発生具
合を5段階表示法で判定した。 亀裂、ケロイド状が全くない・・・5 亀裂、ケロイド状がほとんどない・4 亀裂、ケロイド状が少しある・・・3 亀裂、ケロイド状が多い・・・・・2 亀裂、ケロイド状が非常に多い・・1
【0034】
【発明の効果】以上のとおり、本発明のポリスチレン系
樹脂は、発泡シートの原料に用いると、ポリスチレン系
樹脂の分子量分布に特徴があるため、加熱発泡二次成形
性が非常に良好であり、脆性強度及び外観に優れた発泡
体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 発泡ポリスチレン樹脂シートを用いて二次発
泡させた後に、真空成形を行った容器の斜視図を示す。
【符号の説明】
1 容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許5120481(US,A) C.H.PEARSON,L.J.G ARFIELD,The Effect Molecular Weight and Weight Distrib ution Upon Polymer Melt Rheology,POL YMER ENGINEERING A ND SCIENCE,Vol.18,N o.7,1978年5月、第585頁表1 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 9/04 - 9/14

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゲルパーミエイションクロマトグラフィー
    で測定した、Z平均分子量Mzと重量平均分子量Mwの
    比Mz/Mwが1.7〜2.5、重量平均分子量Mwと
    数平均分子量Mnの比Mw/Mnが2.0〜3.0、か
    つ、重量平均分子量Mwが28万〜40万であるポリス
    チレン系樹脂を発泡剤で発泡させてなることを特徴とす
    るポリスチレン系樹脂発泡体。
  2. 【請求項2】 ゲルパーミエイションクロマトグラフィ
    ーで測定した、Z平均分子量Mzと重量平均分子量Mw
    の比Mz/Mwが1.7〜2.5、重量平均分子量Mw
    と数平均分子量Mnの比Mw/Mnが2.0〜3.0、
    かつ、重量平均分子量Mwが28万〜40万であるポリ
    スチレン系樹脂を発泡剤で発泡させてなるポリスチレン
    系樹脂発泡シート。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のポリスチレン系樹脂発泡
    シートをさらに成形してなるポリスチレン系樹脂発泡体
    成形物。
  4. 【請求項4】 発泡剤が脂肪族炭化水素である請求項1
    記載のポリスチレン系樹脂発泡体。
  5. 【請求項5】 容器形状を有する請求項3記載のポリス
    チレン系樹脂発泡体成形物。
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JP4948028B2 (ja) * 2006-04-25 2012-06-06 Psジャパン株式会社 スチレン系樹脂押出発泡シートおよび容器
JP4942080B2 (ja) * 2006-06-07 2012-05-30 株式会社ジェイエスピー スチレン系樹脂積層発泡シート及びスチレン系樹脂発泡容器。

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.H.PEARSON,L.J.GARFIELD,The Effect Molecular Weight and Weight Distribution Upon Polymer Melt Rheology,POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE,Vol.18,No.7,1978年5月、第585頁表1

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