JP4622155B2 - 発泡性ポリスチレン系樹脂粒子及びこれを用いた発泡成形体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に関するものである。更に詳しくは、予備発泡し、成形して得られる発泡成形体とした場合に、該発泡成形体内に収容した内容物が外部へ浸透する性質を顕著に抑制することを可能とする発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子から造られた発泡成形体は、経済性、軽量性、断熱性、強度、衛生性に優れ、食品容器、緩衝材、断熱材等に利用されている。本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、例えば、即席麺、フライドチキン、カレー、コーヒーなどの食品容器や、界面活性剤水溶液の容器、エアコンに用いられるドレンパン等の発泡成形材料として好適である。
【０００３】
発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、水蒸気や熱風等により加熱すると、粒子内に多数の気泡が生成し、予備発泡粒子となる。この予備発泡樹脂粒子を所望の形状を有する金型内に充填し蒸気により加熱すると、上記予備発泡粒子が互いに融着し発泡成形体を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして得られた発泡体は粒子同士が融着して金型通りの形状を形作っているが、粒子同士が完全に一体化しているわけではないため、粒子融着面に微細な毛細管が存在している。よって、例えば成形体を容器として使用する場合、収容される内容物の種類によっては、内容物の成分が成形体の外壁あるいは成形体の内部に浸透してくる恐れがある。
【０００５】
この浸透を防止する方法として、アメリカ合衆国特許４８４０７５９号公報では発泡剤にイソペンタンを用いる方法が提案されている。しかし、この方法が目的とするコーヒーを内容物とする場合は実質的な浸透を防止することが可能であるが、界面活性剤溶液のような浸透力の強い内容物の浸透を防止することは困難であった。尚、界面活性剤溶液での浸透を防止することが可能であれば、内容物として油分を含む広範囲の内容物について、浸透が防止できることが知られており、浸透性を計る１つのテスト法として用いられている。
【０００６】
さらに、特開平０２−８８６５２号公報、特開平０３−７２５３５号公報、特開平０３−１９０９４１号公報、特開平１１−３２２９９５号公報では、界面活性剤溶液を含む浸透力の強い内容物の浸透を防止する方法として、フッ素系高分子で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子表面を被覆する方法が提案されている。この方法を用いれば、界面活性剤溶液の浸透を抑制することが可能であるが、フッ素系高分子が非常に高価であるためコスト的に不利となり、成形時に融着を阻害する傾向を有するため、成形条件を慎重に管理しなければ得られた成形体の機械的強度が低くなる場合が生じるという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる実状に鑑み鋭意研究した結果、本発明者らは、易揮発性発泡剤中にイソペンタンを３０〜６０重量％含有する易揮発性発泡剤を使用して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造し、更にその粒子表面をステアリン酸亜鉛０．３５〜０．５部で被覆した上で発泡成形させることにより、得られた発泡成形体は界面活性剤溶液の浸透を実質的に防止できることを見い出し、本発明を完成した。
【０００８】
かくして、本発明によれば、３．０〜５．５重量％の易揮発性発泡剤を含有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、該易揮発性発泡剤の３０〜６０重量％がイソペンタンであり、かつ、該樹脂粒子１００重量部に対して０．３５〜０．５重量部のステアリン酸亜鉛で被覆されていることを特徴とする発泡性ポリスチレン系樹脂粒子（請求項１）、請求項１に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を予備発泡して得られる予備発泡粒子（請求項２）、請求項２に記載の予備発泡粒子を発泡成形して得られる発泡成形体（請求項３）、発泡成形体が食品容器である請求項３に記載の発泡成形体（請求項４）が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態をより詳細に説明する。
【００１０】
本発明における発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、一般に知られている発泡性ポリスチレン系樹脂の粒状物で、スチレンを主成分とするものであり、スチレンの単独重合体でも、α−メチルスチレン、パラメチルスチレン、ｔ−ブチルスチレン、クロルスチレンなどのスチレン系誘導体、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、セチルメタクリレートなどのアクリル酸およびメタクリル酸のエステル、あるいはアクリロニトリル、ジメチルフマレート、エチルフマレートなどの各種単量体との共重合体でもよい。また、ジビニルベンゼン、アルキレングリコールジメタクリレートなどの２官能性単量体を併用してもよい。
【００１１】
発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の粒子径は特に限定するものではないが、薄肉の食品容器などに用いる場合は０．２〜０．６mmのものを用いるのが好ましい。重量平均分子量は一般に発泡ポリスチレンとして使用可能な１５万〜４０万、好ましくは２５万〜３５万のものを使用することができる。
【００１２】
本発明における発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、通常の懸濁重合法、もしくは水性懸濁液中に分散したスチレン系樹脂種粒子にスチレン系単量体を添加して該種粒子に含浸させながら重合せしめるいわゆる懸濁シード重合法によって製造されたものを使用することができる。懸濁シード重合法に用いる樹脂種粒子は、（１）通常の懸濁重合法、（２）重合性単量体を規則的な振動下にノズルを通すことにより液滴群として水性媒体中に分散させ、合着および付加的な分散を生じせしめることなく重合させる方法、などによって得ることができる。
【００１３】
本発明においては、イソペンタンを全易揮発性発泡剤量の３０〜６０重量％、好ましくは３５〜５５重量％、特に好ましくは３５〜５０重量％含む易揮発性発泡剤を用いる。イソペンタンが３０重量％を下回ると、界面活性剤溶液など浸透力の強い内容物の浸透を十分に防止できないため好ましくなく、６０重量％を超えると、成形体の粒子間隙が多くなり表面美麗性を損なうため好ましくない。
【００１４】
イソペンタン以外に使用可能な易揮発性発泡剤としては、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、ノルマルヘキサンなどの脂肪族炭化水素、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素、ジフルオロエタン、テトラフルオロエタンなどのオゾン破壊係数がゼロであるフッ化炭化水素などが挙げられるが、ノルマルペンタンとイソペンタンを併用するのが好ましく、更にブタンを併用してもよい。
【００１５】
イソペンタン以外の易揮発性発泡剤の使用量は、全易揮発性発泡剤量の７０〜４０重量％となる。本発明における易揮発性発泡剤の使用量は、３．０〜５．５重量％である。好ましくは３．３〜５．０重量％、特に好ましくは３．５〜４．５重量％である。３．０重量％より少ないと、成形時の融着率が低下する傾向を有するため好ましくなく、５．５重量％を越えると、成形体の粒子間隙が多くなり表面美麗性を損なう傾向を有するため好ましくない。これらの発泡剤は発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の重合工程中に添加してもよいし、重合工程終了後に添加してもよい。
【００１６】
本発明においては、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の予備発泡時間を短縮するために、可塑剤として流動パラフィンを用いてもよい。特に食品容器として用いる場合、流動パラフィンは食品添加物として登録されているため、安心して使用できる。使用量は０．０５〜１．０重量部であるのが好ましく、０．０５重量部未満では予備発泡時間の短縮がほとんどみられず、１．０重量部を超えると成形して得られる発泡成形体の表面にべとつきが生じるため好ましくない。
【００１７】
本発明においては、予備発泡時の集塊化防止、金型からの離型促進、食品容器等における内容物の浸透防止を目的として、ステアリン酸亜鉛を０．３５〜０．５重量部の範囲で用いることを要件とする。従来技術において、ステアリン酸亜鉛を予備発泡時の集塊化防止剤として使用するのは公知であるが、その使用料はせいぜい０．２重量部未満であった。ステアリン酸亜鉛の使用量が０．２重量部を下回ると界面活性剤溶液の浸透を十分抑制できなくなる傾向を有し、０．５重量部を超えると成形時の融着が不十分となる傾向となる。ステアリン酸亜鉛を発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とともにヘンシェルミキサーなどの混合機内で一定時間混合することにより、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子表面にステアリン酸亜鉛を被覆または付着させることができる。なお、本発明では、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子表面にステアリン酸亜鉛が被覆または付着等により、何らかの形で存在する状態を被覆と表現している。

【００１８】
また、成形時に融着促進効果のある添加剤の使用も可能であり、例えば、ステアリン酸アミドなどの高級脂肪酸アミド、硬化ひまし油、硬化大豆油等の高級脂肪酸グリセライドなどが挙げられる。
【００１９】
さらに、帯電防止剤として一般に使用されるグリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、脂肪酸モノグリセライドなどの１種または２種以上の併用も可能である。
【００２０】
本発明における発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の予備発泡方法は、従来公知の方法を用いることができる。例えば、回転攪拌式予備発泡装置で、水蒸気を用いて加熱することにより、予備発泡粒を得ることができる。また、得られた予備発泡粒子を所望の形状の金型内に充填し、水蒸気等を用いて加熱することにより発泡成形体とすることができる。
【００２１】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子から成形された発泡成形体は、即席麺、カレールウ、シチュー、マヨネーズ、マーガリン、ドーナツ、ハンバーガー、フライドチキン、コーヒー等の食品容器や、界面活性剤水溶液の容器、エアコンに用いられるドレンパン等の発泡成形材料として使用される。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
【００２３】
（参考例）
＜発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造法の一例＞
攪拌機を具備した５リットル反応器に、純水１．５リットル、第三リン酸カルシウム９．７ｇ、アルファオレフィンスルフォン酸ソーダ１重量％水溶液１５ｃｃ、塩化ナトリウム１．７ｇ、粒子径が０．２〜０．３ｍｍのスチレン系樹脂種粒子４２７ｇを入れ、攪拌下に反応器中の分散液を９０℃に昇温した。次いで、ベンゾイルパーオキサイド３．６ｇ、１，１−ビス−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン３．０ｇをスチレン単量体１２８０ｇに溶解した溶液を５時間かけて反応器中に仕込みながら重合した。単量体溶液の仕込みが終了した後、直ちに１２０℃に昇温して３時間後重合を行った。その後所望の易揮発性発泡剤を系内に仕込み更に３時間１２０℃で保持した後、冷却した。懸濁液を取り出し脱水・乾燥したところ、粒子径が０．３〜０．５ｍｍ、重量平均分子量が３０万の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子が得られた。
【００２４】
（実施例１〜１０、比較例１〜８）
参考例に記した製造法により、表１に示す易揮発性発泡剤を含有させて得られた発泡性ポリスチレン樹脂粒子１０００ｇ（１００重量部）をヘンシェルミキサーに入れ、攪拌しながら表１に示す重量部数のポリエチレングリコール（分子量４００）、シリコンオイル、ステアリン酸亜鉛を順次加え、被覆された発泡性スチレン系樹脂粒子を得た。
【００２５】
これを回転攪拌式予備発泡装置に投入し、約９５℃の水蒸気中で嵩密度が９８ｇ／Ｌになるまで約６分間発泡し、予備発泡粒子を得た。
得られた予備発泡粒子を室温で約２０時間養生乾燥した後、内容積５００ｍｌ、肉厚２ｍｍのカップ状金型内に充填し、２．４ｋｇｆ／ｃｍ²の水蒸気で５秒加熱し、冷却後金型よりカップ状発泡成形体を得た。
【００２６】
【表１】

このカップ状発泡成形体について、以下のような評価を行った。
（１）融着率：カップ状成形体の側壁を手で割り、破断面に存在する全ての粒子の内、発泡粒子そのものが破断している粒子の割合を百分率で表した。
（２）表面粒子間隙：粒子間隙がほとんどないものを◎、印刷しても色飛びがほとんどなく、実用上問題のないものを○、印刷すると色飛びが認められ使用不可能なものを×とした。
（３）界面活性剤溶液浸透試験：花王社製スコアロールコンク７００を０．１重量％含む界面活性剤水溶液約４００ｇをカップ状成形体に入れ、カップ外壁面に界面活性剤水溶液が浸透し、水滴が現れ始める時間を測定した。３０分以上が合格である。
カップ状発泡成形体の評価結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】

【００２８】
【発明の効果】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、イソペンタンを３０〜６０重量％含む易揮発性発泡剤を３．０〜５．５重量％含有し、かつ、ステアリン酸亜鉛０．２〜０．５重量部で被覆されており、これを予備発泡・成形すると融着に優れ、工業的に不必要なコスト高を防止できた良好な成形体が得られるとともに、特に成形体に収容された内容物の成形体の外壁もしくは成形体の内部への浸透性を極めて抑制することができた発泡成形体を得ることができる。

Claims (4)

1. ３．０〜５．５重量％の易揮発性発泡剤を含有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、該易揮発性発泡剤の３０〜６０重量％がイソペンタンであり、かつ、該樹脂粒子１００重量部に対して０．３５〜０．５重量部のステアリン酸亜鉛で被覆されていることを特徴とする発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
2. 請求項１に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を予備発泡して得られる予備発泡粒子。
3. 請求項２に記載の予備発泡粒子を発泡成形して得られる発泡成形体。
4. 発泡成形体が食品容器である請求項３に記載の発泡成形体。