JP3264610B2 - 発泡用スチレン系樹脂粒子の製造方法、発泡性スチレン系樹脂粒子およびその製造方法 - Google Patents
発泡用スチレン系樹脂粒子の製造方法、発泡性スチレン系樹脂粒子およびその製造方法Info
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Description
粒子及び発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法に関す
る。更に詳しくは、本発明は、粒度分布の狭い発泡用ス
チレン系樹脂粒子及び発泡性スチレン系樹脂粒子の製造
方法に関する。本発明の製造方法による発泡用スチレン
系樹脂粒子及び発泡性スチレン系樹脂粒子は、インスタ
ント食品などのカップ用、鋳造におけるフルモールド法
用、各種梱包用、魚箱用、軽量盛土工法などのブロック
用、各種OA機器、オーディオ機器、電化製品等の緩衝
包装材用の原料として好適に使用される。
のスチレン系樹脂粒子の製造方法としては、水性媒体中
で、スチレン系単量体に懸濁安定剤を添加して重合させ
る懸濁重合法が知らされている。この懸濁重合法におい
て使用される懸濁安定剤は、熱安定性、機械的強度及び
透明性等の観点から、難水溶性無機塩が使用されてい
る。この難水溶性無機塩は単量体との親和性に乏しいの
で、通常、少量の界面活性剤が懸濁安定助剤として使用
される。
剤を使用した懸濁重合法は、特定の粒度の範囲に粒子を
揃えることが困難であり、粒度分布幅の広い樹脂粒子し
か得られなかった。これに対して、粒径の揃った粒子を
製造するために難水溶性リン酸塩の存在下で、界面活性
剤を使用することなく、スチレン系単量体を重合させる
方法(以下ソープフリー重合法とする)が知られている
(特公昭46-15112号公報、米国特許第2652392号明細
書)。ソープフリー重合の為に必須の添加剤として、特
公昭46-15112号公報では水溶性亜硫酸塩が、米国特許第
2652392号明細書では水溶性過硫酸塩が添加されてい
る。
0.25〜2.0mmの粒子が使用されている。粒径が0.25〜0.5
mm粒子は、カップ等の温湯容器、鋳造におけるフルモー
ルド法用等に、粒径が0.5〜1.2mm粒子は各種梱包用、魚
箱用等の型物成形体として、0.7〜2.0mm、軽量盛土工
法、家屋等の断熱材、緩衝包装材としてのブロック用に
主に使用されている。
造方法は、上記のそれぞれの用途を満足できるものであ
り、且つ、生産性の面より、必要な粒度を効率よく製造
し不要な粒度の発生を少なくする粒度分布の狭い重合方
法が必要となる。
2652392号明細書によるソープフリー重合法では、十分
に満足の出来る粒径の揃った粒子の製造は困難であっ
た。そこで、このような課題を鑑み本発明の発明者ら
は、鋭意検討の結果、ソープフリー重合法において、重
合槽の撹拌速度が粒度分布に大きく影響し、特定の撹拌
速度で粒径の揃った粒子が得られることを見い出し本発
明に至った。
溶性リン酸塩と、水溶性亜硫酸塩及び/または水溶性過
硫酸塩の存在下にてスチレン系単量体を懸濁重合するに
おいて、重合槽の撹拌速度を撹拌翼の先端速度で2.3
〜5.5m/sec、好ましくは2.6〜4.5m/secにすることを
特徴とする発泡用スチレン系樹脂粒子の製造方法であ
る。
粒径の揃った粒子の製造が出来ず好ましくない。5.5
m/sec以上では効果が変わらず必要動力が大きくなるだ
けで不経済となる。更に、本発明は、上記の発泡用スチ
レン系樹脂粒子の重合中又は重合後に発泡剤を含浸させ
る発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法ある。
重合に使用されるもので、例えば、フラットパドル翼、
ピッチドパドル翼、アンカー翼等の形状で、単段又は多
段で使用でき特に限定されるものではない。本発明のス
チレン系単量体は、スチレン単量体又はスチレンを主成
分とする単量体混合物、すなわちスチレン単独又はスチ
レンを主成分とし、これと少量の他の単量体との単量体
混合物である。その他の単量体としてはたとえば、α−
メチルスチレン、p−メチルスチレン、t−ブチルスチ
レン、クロロスチレン等のスチレン系単量体、メチルメ
タクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタ
クリレート等のメタクリレート単量体、エチルアクリレ
ート、2−エチルヘキシルアクリレート等のアクリレー
ト単量体、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の
シアン化ビニル系単量体、ジビニルベンゼン、ポリエチ
レングリコールジメタクリレート等の多官能性単量体等
があげられる。
として使用される。難水溶性リン酸塩としては、リン酸
三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸マグネシ
ウム等があり、粉末又は水性スラリーの状態で使用され
る。その使用量はスチレン系単量体に対して、固形分換
算で0.03重量%以上添加される。0.03重量%より少ない
と分散状態が維持できず、1重量%以上でも反応は可能
であるがさらなる効果がないと共に経済的ではない。
亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水
素アンモニウム等があげられる。さらに水に溶解及び重
合反応系内で反応して亜硫酸塩となる物質も使用でき
る。これらの前駆物質としては水溶性のピロ亜硫酸塩、
ピロ硫酸塩、亜二チオン酸塩、チオ硫酸塩、スルホキシ
ル酸塩、硫酸塩等があげられる。
ピロ亜硫酸ナトリウム、亜二チオン酸ナトリウム、ホル
ムアルデヒドナトリウムスルホキシラートが好ましく、
スチレン単量体に対して単独では1.5〜100ppm、好まし
くは2〜50ppmの範囲で用いられる。1.5ppmより少ない
と、添加の効果が現れないもしくは、発泡成形体の品質
が悪くなるため好ましくなく、100ppmより多いと品質上
の問題はないが量を増やす効果がない。
過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウ
ム等が挙げられる。この内特に過硫酸カリウムが好まし
く、スチレン系単量体に対して単独では1.5〜50ppm、好
ましくは2〜10ppmの範囲で用いられる。1.5ppmより少な
いと添加の効果が現れないもしくは、粒度分布が広くな
り発泡成形体の品質が劣るため好ましくなく、50ppmよ
り多いと発泡成形体の品質が劣るため好ましくない。
用する場合は両者の添加量の和が1.5ppm以上必要であ
る。1.5ppmより少ないと重合反応途中で分散不良となり
反応が完結でできないので好ましくない。さらに併用す
る水溶性過硫酸塩は0.1〜10ppmの範囲で用いられる。
してはベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキ
シアセテート、t−ブチルパーオキシー2−エチルヘキ
サノエート、t−ブチルパーオキオシベンゾエート、
2,2−ビス−t−ブチルパーオキシブタン等の有機過
酸化物、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物な
ど一般的なラジカル重合に使用される重合開始剤が用い
られる。
使用できる。例えばエチレンビスステアリルアマイド、
ポリエチレンワックス等の造核剤、ヘキサブロモシクロ
ドデカン等の難燃剤が使用できる。
子の重合中又は重合後に、スチレン系樹脂粒子に発泡剤
を添加することにより、発泡性スチレン系樹脂粒子を製
造する方法である。本発明において使用される発泡剤と
しては種々の公知のものが挙げられるがプロパン、ブタ
ン、ペンタン、ヘキサン、シクロペンタン、シクロヘキ
サン、等の炭素数3〜6の飽和炭化水素、メチルクロラ
イド、ジクロルジフルオロメタン等のハロゲン化炭化水
素等が挙げられ、単独もしくは2種以上を組み合わせて
使用してもよい。
樹脂粒子に対して3〜15重量%が好ましい。添加、含浸
時期は重合途中又は重合後のいずれでもよいが、重合転
化率85%以上の時点が好ましい。上記のように製造され
た発泡性スチレン系樹脂粒子は、所望時に、加熱して予
備発泡粒子とし、更に所定の形状を有する金型を用いて
発泡成形体とすることができる。
て説明する。なお、ここで、ピーク3ふるいとは、JI
S標準ふるい目開き2.36mm(7.5メッシュ)、目開き2.00
mm(8.6メッシュ)、目開き1.70mm(10メッシュ)、目
開き1.40mm(12メッシュ)、目開き1.18mm(14メッシ
ュ)、目開き1.00mm(16メッシュ)、目開き0.85mm(18
メッシュ)、目開き0.71mm(22メッシュ)、目開き0.60
mm(26メッシュ)、目開き0.50mm(30メッシュ)、目開
き0.425mm(36メッシュ)、目開き0.355mm(42メッシ
ュ)、目開き0.300mm(50メッシュ)、目開き0.250mm
(60メッシュ)、目開き0.212mm(70メッシュ)、目開
き0.180mm(83メッシュ)、で分級し、累積重量分布曲
線を基にして累積重量が50%となる粒径(メディアン
径)をD50とし、D50の粒径が属する範囲から分布
割合の多い3個のふるいの範囲の粒度分布の割合を示し
たものをいう。
ウム(太平化学(株)製)と、表1〜2に示す量の亜硫酸
水素ナトリウム及び過硫酸カリウムを加え、更に140g
の過酸化ベンゾイル(純度75%)、30gのt−ブチルパ
ーオキシベンゾエート、40kgのイオン交換水及び40kgの
スチレン単量体を混合して仕込み、撹拌下で溶解及び分
散させ懸濁液を形成した。
量体を90℃、6時間、さらに 115℃で2時間重合反応さ
せた。反応終了後、冷却し、オートクレーブから内容物
を取り出し、遠心分離工程に付したのち、乾燥させたス
チレン樹脂粒子を得た。得られたスチレン樹脂粒子の中
心粒径(D50)及び粒度分布(ピーク3ふるい)を表
1に亜硫酸水素ナトリウム使用時の懸濁重合結果、表2
に過硫酸カリウム使用時の懸濁重合結果と両者の使用時
の懸濁重合結果を示した。
造方法は、難水溶性リン酸塩と、水溶性亜硫酸塩及び/
または水溶性過硫酸塩存在下に、界面活性剤を添加しな
い水性媒体中でスチレン系単量体を懸濁重合するにおい
て、重合槽の撹拌速度を撹拌翼の先端速度で2.3〜5.5m/
secでスチレン系単量体を重合させることを特徴とし
て、粒度分布の狭いスチレン系樹脂粒子が製造できるこ
とにより、生産性、在庫管理等の経済性に優れた効果が
得られる。
レン系樹脂粒子に発泡剤を含浸することにより発泡性粒
子を容易に製造でき、そして粒度分負が狭いからそれぞ
れカップ用、フルモールド用、ブロック用と用途別に好
適に使用できる。
Claims (3)
- 【請求項1】難水溶性リン酸塩と、水溶性亜硫酸塩及び
/または水溶性過硫酸塩の存在下にてスチレン系単量体
を懸濁重合するにおいて、重合槽の撹拌速度を撹拌翼の
先端速度で2.3〜5.5m/secにすることを特徴とす
る発泡用スチレン系樹脂粒子の製造方法。 - 【請求項2】請求項1に記載のスチレン系樹脂粒子の製
造方法において、重合途中又は重合後に発泡剤を含浸さ
せることを特徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子の製造
方法。 - 【請求項3】請求項2に記載の製造方法で得られたこと
を特徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子。
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