JP3311398B2 - 発泡性スチレン系樹脂粒子及びその製造方法 - Google Patents

発泡性スチレン系樹脂粒子及びその製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発泡性スチレン系樹脂
粒子及びその製造方法に関する。更に詳しくは、発泡成
形工程で発泡粒子同士がその境界面で完全に融着し粒子
間隙が少なく、発泡セルが均一微細で、表面硬度が高
く、しかも収縮のない発泡成形体の製造を可能とする発
泡性スチレン系樹脂粒子及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】発泡性スチレン系樹脂粒子は、例えばポ
リスチレン樹脂粒子に発泡剤、即ち該粒子を僅かに膨潤
せしめる易揮発性の脂肪族炭化水素、例えばn−ペンタ
ン等を水性懸濁液中で含浸せしめる、又はブタン、プロ
パン等の発泡剤をポリスチレン樹脂粒子に対して溶解性
を有する少量のトルエン、シクロヘキサン等の溶剤と共
に水性懸濁液中で含浸せしめる等の方法により製造され
る。更に発泡性スチレン系樹脂粒子は、予備発泡工程中
に各粒子がブロッキング(集塊化)を発生しやすいた
め、一般にブロッキング防止剤として脂肪酸の金属塩、
タルク粉末、アミド化合物又はワックス等を塗布するこ
とが行なわれる。このようにして製造された発泡性スチ
レン系樹脂粒子は、発泡成形体を製造するための原料と
して用いられる。即ち、発泡性スチレン系樹脂粒子を水
蒸気等により予備発泡粒子とし、この予備発泡粒子を所
望の形状を有する壁面に多数の小孔を穿設した閉鎖型の
金型に充填し、小孔より水蒸気等の加熱媒体を噴出せし
めて予備発泡粒子をその軟化点以上の温度に加熱して粒
子同士を融着せしめ、冷却後に金型内より発泡成形体を
取り出す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにして得られた発泡性スチレン系樹脂の発泡成形体
は、一般的に粒子同士が充分に融着せず、成形体表面に
は粒子間隙が存在するという欠点を有する。粒子間隙が
存在すると、成形体の含水量が増加して成形体の断熱性
が低下したり、成形体から水漏れを生じたりする。更に
は、成形体表面の見栄が悪く、破壊強度も低下する。上
記欠点を解決する方法が、特開昭62−11740、特
開昭63−69843、特開昭63−69844等に開
示されている。この技術は、発泡性スチレン系樹脂粒子
の表面を特定の非イオン界面活性剤で被覆した後、乾燥
処理を施するものである。しかしながら、このような処
理を行なった粒子を発泡した場合、往々にしてセルが粗
大化し且つ不均一となる問題があり、強度や表面硬度が
低下する。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
技術の課題を解決することを目的として、鋭意研究を行
なった結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明
の第1は、スチレン系樹脂粒子100重量部に対して易
揮発性発泡剤1〜20重量部及びポリエチレンワックス
0.01〜1.0重量部を含有してなり、且つその粒子
表面層が発泡しない層からなる発泡性スチレン系樹脂粒
子を、本発明の第2は、スチレン系樹脂粒子100重量
部に対して易揮発性発泡剤1〜20重量部及びポリエチ
レンワックス0.01〜1.0重量部を含有してなる発
泡性スチレン系樹脂粒子の表面を該樹脂粒子100重量
部に対して0.01〜0.3重量部の非イオン界面活性
剤で被膜した後、気流雰囲気中で乾燥処理することを特
徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法をそれぞ
れ内容とするものである。
【0005】本発明における発泡性スチレン系樹脂粒子
とは、スチレン単独の重合体粒子、又はスチレンとスチ
レンを50%以上含有する他のビニル単量体との共重合
体粒子に常温で液状又は気体状の発泡剤を重合中に含有
せしめること、あるいは重合後含浸せしめることによっ
て得られる重合体粒子である。
【0006】本発明においては、発泡性スチレン系樹脂
粒子中に造核剤としてポリエチレンワックスが含有され
ていることが必要である。ポリエチレンワックスを含有
しない発泡性スチレン系樹脂粒子あるいは一般的に造核
剤として用いられている脂肪酸ビスアミド、脂肪酸金属
塩等を含有する発泡性スチレン系樹脂粒子では本発明の
効果は得られない。本発明において使用するポリエチレ
ンワックスの分子量は、好ましくは700〜2000、
より好ましくは850〜1500である。分子量が70
0未満あるいは2000を越えるとセル径が大きくなる
とともにセルが均一微細になる効果が低下する。ポリエ
チレンワックスの使用量は、発泡性スチレン系樹脂粒子
100重量部に対して0.01〜1.0重量部である。
0.01重量部未満ではセル径が大きくなるとともにセ
ルが均一微細になる効果が充分でなく、1.0重量部を
越えるとセルが微細化しすぎて成形体表面の粒子境界が
溶融状態となり外観が悪くなる。
【0007】本発明における易揮発性発泡剤としては、
プロパン、ブタン、ブテン、ペンタン、ヘキサン、ヘプ
タン等の脂肪族鎖式化合物あるいはシクロブタン、シク
ロペンタン、シクロヘキサン等の脂肪族環式化合物を単
独又は2種以上組み合わせて用いることができ、所望す
る発泡倍率に応じて発泡性スチレン系樹脂粒子100重
量部に対して1〜20重量部使用する。これらの発泡剤
のうち、分枝状C4 留分を30〜50重量%を含有する
ものが好適に用いられる。分枝状C4 留分はセルを均一
微細にする効果が高く、これを上記の量含有する発泡剤
を使用すると、驚くべきことに粒子を高倍率に発泡せし
めて成形しても収縮の少ない成形体が得られる。ここで
いう分枝状C4 留分としては、イソブタン、イソブテ
ン、イソブチレンが挙げられ、単独又は2種以上組み合
わせて用いられる。分枝状C4 留分の含有量が30重量
%未満ではセル径が大きくなり、50重量%を越えると
セル径が微細化しすぎて成形体表面の粒子が溶融状態と
なり外観が悪くなる。
【0008】本発明において、発泡性スチレン系樹脂粒
子の表面層を発泡しない層(以下、非発泡層と記す)と
する狙いは、粒子を予備発泡粒子としたときの表面層を
厚くして耐熱性を高めることにより、成形工程における
加熱による予備発泡粒子の表面層の破泡を防止すること
にある。非発泡層の厚みは5〜100μmであることが
望ましい。非発泡層の厚みが5μm未満では、予備発泡
粒子の表面層の耐熱性が充分でなく、一方100μmを
越える厚みの非発泡層を得ようとすると、易揮発性発泡
剤の逸散量を多くしなければならないので所望する発泡
倍率の成形体は得られ難い。
【0009】このような非発泡層は発泡性スチレン系樹
脂粒子の表面層から水分及び発泡剤を逸散させることに
よって形成することができる。即ち、発泡性スチレン系
樹脂粒子の表面を非イオン界面活性剤で被覆した後、気
流雰囲気中で乾燥処理する。本発明において被覆剤とし
て使用される非イオン界面活性剤としては、ポリオキシ
エチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステア
リルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノール
エーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリ
オキシエチレンノニルフェノールエーテル等が挙げら
れ、これらは単独又は2種以上組み合わせて用いられる
が、特にHLB(hydrophile-lypophilebalance :親水
性親油性バランス) 値が7以上のものは、水に溶解ある
いは分散させて使用することができるので好ましい。該
被覆剤は、発泡性スチレン系樹脂粒子100重量部に対
して0.01〜0.3重量部が使用される。0.01重
量部未満では成形体表面を平滑にする効果が充分でな
く、0.3重量部を越えると成形体粒子境界が溶融状態
となり外観が悪くなる。該被覆剤は、水溶液又は水に分
散した状態で発泡性スチレン系樹脂粒子の表面にブレン
ダー等により被覆される。
【0010】本発明における乾燥処理とは、所定温度の
気流中で所定時間乾燥することである。好ましい一例を
示せば、温度30〜60℃、風速0.02〜1.0m/se
c の気流中で5〜60分乾燥する。気流温度が30℃未
満では、発泡剤の逸散が充分でなく非発泡層の厚みを5
μm以上にすることは困難であり、60℃を越えると発
泡剤の逸散が過度になり易い。また風速が0.02m/se
c 未満では充分に通風させることが困難で水分、発泡剤
の逸散が不均一となり易く、1.0m/sec を越えると粒
子が飛散し易くなる。更に処理時間が5分未満では水
分、発泡剤の逸散が不充分となる傾向があり、60分を
越えると発泡剤の逸散が過度になり易い。
【0011】
【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではな
い。 実施例1 攪拌機、温度検知管を具備した耐圧反応機中にスチレン
単量体100重量部、水110重量部、燐酸カルシウム
0.15重量部、ドデシルベンジルスルホン酸ソーダ
0.005重量部、ベンゾイルパーオキサイド0.25
重量部、第3ジブチルパーベンゾエート0.1重量部及
びポリエチレンワックス(分子量1000)0.1重量
部を仕込み、攪拌しながら反応機内の圧力が0.5kg/c
m2Gに達するまで窒素を導入した後、90℃に昇温し5
時間重合を行なった。次いで、イソブタン45重量%と
ノルマンブタン55重量%からなる混合発泡剤8.5重
量部及びシクロヘキサン1.8重量部を添加して105
℃に昇温した後、6時間発泡剤の含浸を行なった。これ
を室温まで冷却して真球状の発泡性スチレン樹脂粒子を
得た。この発泡性スチレン系樹脂粒子100重量部を容
器にとり、ポリオキシエチレンオレイルエーテル(日本
油脂株式会社製 E−220 HLB値15.4、PO
E(20))の5重量%水溶液1重量部を添加し攪拌し
ながら均一に粒子表面を被覆した。この樹脂粒子から気
流乾燥機を用いて水分を除き、次いで粒子を箱型通気乾
燥機に入れて40℃で20分間乾燥した。該樹脂粒子を
篩い分けして14〜20メッシュの粒子を得、次いでこ
れにステアリン酸亜鉛0.09重量部を添加し、リボン
ブレンダーで攪拌した後取り出した。得られた発泡性ス
チレン樹脂粒子を回分式発泡機を用いて蒸気で加熱し、
見掛け体積で約60倍の予備発泡粒子を得た。この予備
発泡粒子を大気中で24時間養成した後、パールスター
90自動成形機(東洋機械金属株式会社製)でキャビテ
ィー寸法300m/m×450m/m×20m/mの金
型を用いて成形した。
【0012】得られた発泡成形体のセル状態、表面状
態、表面硬度及び破壊強度を表1に示す。なお、非発泡
層の厚みは電子顕微鏡写真から測定した。セル状態は成
形体の内部から切り出した面のセル状態を観察したもの
で、◎、〇、△、×の順に均一微細セルから不均一粗大
セルであることを意味する。表面状態は、表面の平滑性
及び粒子間隙状態を示すもので、◎は優秀、〇は良好、
△はやや不良を意味する。表面硬度は、スプリング式硬
さ試験機CS(高分子計器株式会社製)にて成形体表面
の硬度を測定した値である。破壊強度は、強度測定機S
ENSTAR(東京計器株式会社製)にて成形体の底板
の破壊強度を測定した値である。
【0013】実施例2 ポリエチレンワックスとして分子量655のポリエチレ
ンワックスを用いた以外は実施例1と同一方法で実施し
た。結果を表1に示す。
【0014】実施例3 ポリエチレンワックスとして分子量2000のポリエチ
レンワックスを用いた以外は実施例1と同一方法で実施
した。結果を表1に示す。
【0015】実施例4 箱型乾燥機での処理時間を5分間とした以外は実施例1
と同一方法で実施した。結果を表1に示す。
【0016】実施例5 ポリオキシエチレンオイルエーテル(日本油脂株式会社
製 E−205S、HLB値9.0)の5重量%水溶液
の添加量を0.2重量部とした以外は実施例1と同一方
法で実施した。結果を表1に示す。
【0017】実施例6 箱型乾燥機の温度55℃、乾燥時間を5分間とした以外
は実施例1と同一方法で実施した。結果を表1に示す。
【0018】実施例7 発泡剤としてイソブタン20重量%とノルマルブタン8
0重量%からなる混合発泡剤を用いた以外は実施例1と
同一方法で実施した。結果を表1に示す。
【0019】実施例8 非イオン界面活性剤としてポリオキシエチレンオレイル
エーテルに代えてポリオキシエチレンノニルフェノール
エーテル(日本油脂株式会社製 NS−202、HLB
値5.7)5重量%水溶液1.0重量部を用いた以外は
実施例1と同一方法で実施した。結果を表1に示す。
【0020】実施例9 ポリエチレンワックスとの添加量0.02重量部とした
以外は実施例1と同一方法で実施した。結果を表1に示
す。
【0021】比較例1 ポリエチレンワックスを用いなかった以外は実施例1と
同一方法で実施した。結果を表1に示す。
【0022】比較例2 ポリエチレンワックスに代えてエチレンビスステアリル
アミド0.1重量部を用いた以外は実施例1と同一方法
で実施した。結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子は、
発泡粒子のセルが均一微細であり、粒子同士が完全に融
着し粒子間隙がなく、表面硬度、強度に優れ、しかも収
縮のない成形体を提供することができる。本発明により
何故このような優れた成形体が得られるかという点につ
いては、必ずしも明らかでないが、発泡粒子の表面層の
強度が向上することに因るものと考えられる。

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スチレン系樹脂粒子100重量部に対し
    て易揮発性発泡剤1〜20重量部及びポリエチレンワッ
    クス0.01〜1.0重量部を含有してなり、且つその
    粒子表面層が発泡しない層からなる発泡性スチレン系樹
    脂粒子。
  2. 【請求項2】 発泡しない層の厚みが5〜100μmで
    ある請求項1記載の樹脂粒子。
  3. 【請求項3】 易揮発性発泡剤が分枝状のC4 留分を3
    0〜50重量%含有する発泡剤である請求項1又は2記
    載の樹脂粒子。
  4. 【請求項4】 易揮発性発泡剤の分枝状のC4 留分がイ
    ソブタンである請求項3記載の樹脂粒子。
  5. 【請求項5】 ポリエチレンワックスの分子量が700
    〜2000である請求項1〜4のいずれか1項に記載の
    樹脂粒子。
  6. 【請求項6】 スチレン系樹脂粒子100重量部に対し
    て易揮発性発泡剤1〜20重量部及びポリエチレンワッ
    クス0.01〜1.0重量部を含有してなる発泡性スチ
    レン系樹脂粒子の表面を該樹脂粒子100重量部に対し
    て0.01〜0.3重量部の非イオン界面活性剤で被膜
    した後、気流雰囲気中で乾燥処理す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。
  7. 【請求項7】 易揮発性発泡剤が分枝状のC4 留分を3
    0〜50重量%含有する発泡剤である請求項6記載の製
    造方法。
  8. 【請求項8】 易揮発性発泡剤の分枝状のC4 留分がイ
    ソブタンである請求項7記載の製造方法。
  9. 【請求項9】 ポリエチレンワックスの分子量が700
    〜2000である請求項6〜8のいずれか1項に記載の
    製造方法。
  10. 【請求項10】 非イオン界面活性剤のHLB値が7以
    上である請求項6〜9のいずれか1項に記載の製造方
    法。
  11. 【請求項11】 乾燥処理温度が30〜60℃である請
    求項6〜10のいずれか1項に記載の製造方法。
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