JP4832716B2 - 小粒径スチレン系発泡性樹脂粒子、発泡ビーズ及び成形品 - Google Patents
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Description
本発明のスチレン系発泡性樹脂粒子は、スチレン系単量体を懸濁重合して製造できる。スチレン系単量体として、スチレン、又はスチレンを主成分とし、α―メチルスチレン、クロルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸エステル類との混合単量体を使用できる。
難溶性無機塩として、リン酸マグネシウム、リン酸三カルシウム等が使用できる。界面活性剤として、オレイン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、その他懸濁重合に一般的に使用されるアニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤のいずれでも使用できる。有機分散剤として、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、メチルセルロース等が使用できる。
連鎖移動剤としては、α−メチルスチレンダイマー等の従来公知のものが使用できる。連鎖移動剤の添加量は、重合性単量体に対して20ppm〜100ppm使用することが好ましい。
反応槽内を密閉して重合を進める場合は、重合反応物の仕込み温度から反応温度の昇温に際して、又は重合触媒の反応に際して、水分中及びスチレン単量体中に含まれる酸素、攪拌により液中に巻き込まれた酸素、さらに重合反応時に発生する酸素等が析出してくるため、酸素濃度が1体積%を超えるときは、再度窒素等により置換する。
重合中に酸素濃度を1体積%以下に保つため、酸素濃度計を接続して管理するとよい。
重合率が97%以上の場合、樹脂粒子へのスチレン系単量体の吸収が低下し、樹脂粒子内のラジカル量及び重合触媒量が減少し、樹脂粒子最表面部の分子量が低分子量化し耐熱性が低下する。そのため、発泡成形時において熱融着が促進しすぎて、成形品の外観を低下させると共に、空隙が増加し液漏れを防止できなくなる恐れがある。
添加量が5重量%より少ない量では、スチレン系樹脂粒子における最表面部の高分子量化効果が小さく、成形品の外観向上効果や液漏れ防止効果を十分に得られない場合がある。反面、添加量が30重量%より多い量では、樹脂粒子が軟化し、スチレン系単量体の吸収が促進され中心部の分子量が高分子量化する等、粒子内の最も高分子量化する部分が中心部へ移動するため、発泡力が低下し成形品で融着しにくくなる場合がある。
昜揮発性発泡剤としては、プロパン、イソブタン、ノルマルブタン、イソペンタン、ノルマルペンタン、シクロペンタン等の脂肪族炭化水素の中から選ばれる。また、発泡助剤として脂肪族炭化水素の他に、ノルマルヘキサン等の脂環式炭化水素や芳香族炭化水素を昜揮発性発泡剤と併用することもできる。
ものである。平均粒径は、例えば難溶性無機塩等の分散剤の添加時間と量により調整可能であり、量が多いほど粒径が小さく添加時間が早いほど粒径が小さくなる傾向にある。
さらに、本発明の製造方法によれば、重合反応の最後で、即ち、特に表面に近い部分で、分子量が低下しない。
本発明の製造方法により得られるスチレン系発泡性樹脂粒子では、分子量が表面付近で高くなりそのまま低下しないので、中心部分を低分子量に保ちながら、表面部分を高分子量にできる。一般に、中心部分が低分子量であると良好な発泡性が発揮でき、表面部分が高分子量であると耐熱性が向上する。従って、本発明の粒子では、発泡性と表面部の耐熱性を共に満足させることができる。その結果、良好な成形品外観と液漏れを防止することができる。例えば、良好な発泡性を保ち、成形加熱時のスチームに対する高い耐熱性を示すことから、従来のスチレン系樹脂粒子では表面部分が溶融低下するような成形時の加熱圧力や時間に対し裕度ができ、外観が向上し液漏れを防止する粒子間融着も向上する。
ここで、「表面から1/4〜4/4までを形成する部分」について、図面を用いて説明する。図1(a)に示すように、まず、樹脂粒子10を1/2に切り、次に、表面から中心に向かって3等分する。最も外側にある、表面から1/3までを形成する部分1を図1(b)に示すように4等分する。「表面から1/4〜4/4までを形成する部分」は、表面から、この4等分した各部分までである。
ここで表面部分と中心部分について、図面を用いて説明する。図1(c)に示すように樹脂粒子10の表面から中心に向かって3等分する。最も外側にある、表面から1/3までを形成する部分11が、表面部分である。また、最も内側にある、中心から1/3までを形成する部分13が、中心部分である。
一般には、スチレン系発泡性樹脂粒子をスチーム等により加熱して所定の嵩密度まで予備発泡し、熟成工程を経て発泡ビーズを製造する。その後、発泡ビーズを成形金型に充填し再度加熱発泡成形して、発泡成形品を製造する。
(1)重量平均分子量(分子量)
スチレン系発泡性樹脂粒子の分子量は、粒子を発泡させて測定した。
スチレン系発泡性樹脂粒子を飽和水蒸気中で嵩倍数45ml/gに発泡した。
「表面から1/4〜4/4までを形成する部分」の分子量を以下のようにして測定した。図1(a)に示すように、まず、樹脂粒子10を1/2に切り、次に、表面から中心に向かって3等分した。最も外側にある、表面から1/3までを形成する部分1を、さらに、図1(b)に示すように、顕微鏡の下で4等分に切断し、部分a,b,c,dを得た。部分a,b,c,dの分子量をそれぞれ測定した。部分aの分子量が、表面から1/4までを形成する部分の分子量、部分a,bの分子量の平均値が、表面から2/4を形成する部分の分子量、部分a,b,cの分子量の平均値が、表面から3/4を形成する部分の分子量、部分a,b,c,dの分子量の平均値が、表面から4/4を形成する部分の分子量である。
「中心から1/3までを形成する部分」及び「中心から2/3までを形成する部分」の分子量を以下のように測定した。図1(c)に示すように、粒子10を半分等間隔に3等分して、外側から部分11,12,13を形成した。内側の部分13(中心から1/3を形成する部分)については、この部分を3等分した中心を注射針で繰り抜いて取り出し、分子量を測定した。部分12(中心から2/3までを形成する部分)については、部分13と同じ中心を注射針で繰り抜いて取り出し、分子量を測定した。
尚、分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法により、測定した。
また、図1(c)に示す表面側の部分11(表面部分)について、GPC法によるチャート(GPCチャート)を得た。そのとき、以下の装置及び条件で測定した。
測定装置: (株)日立製作所社製
溶離液 : テトラヒドロフラン(THF)
流量 : 2ml/分
検出器 : 220nm
カラム : 日立化成工業(株)社製 GL−R400M 2本
発泡性は、スチレン系発泡性樹脂粒子の揮発性成分量が5重量%のときの100℃沸騰水中で3分間発泡させた際の嵩密度(発泡度)を測定した。
小粒径スチレン系発泡性樹脂粒子を、日立テクノプラント(株)社製のHBP−500L発泡機を用いて、嵩密度10ml/gに発泡させて小粒径発泡ビーズを得た。さらに、この小粒径発泡ビーズを、カップ用成形機を用い成形して、ヌードルカップ(95mm(上外径)×65mm(下外径)×105mm(高さ)×2.2mm(厚み))を製造した。このカップの側面表面部分のピンホール数を目視で判断し外観の評価数値とした(3cm角の範囲内の表面)。評価基準は以下の通りである。
◎:ピンホール5以内(印刷性良好)
○:ピンホール6〜10(印刷性普通)
△:ピンホール11以内(印刷性悪い)
上記カップに、スコアロールコンク700(花王社製)の0.1%濃度水溶液を成形品に入れ、成形品外壁面に浸透し、漏れ始める時間を測定した。
攪拌機付属の14リットルオートクレーブ中を窒素で置換した後、純水6000g、燐酸三カルシウム9g、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ0.3gを入れ200回転/分で攪拌しながら仕込んだ。続いてスチレン5400g、ベンゾイルパーオキサイド20.0g(Wet75%)、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネイト3.6g、エチレンビスアミド0.6gを攪拌しながら仕込んだ。
攪拌機付属の14リットルオートクレーブ中に、純水6000g、燐酸三カルシウム9g、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ0.3gを入れ200回転/分で攪拌しながら仕込んだ。
分子量及び特性を測定し、その結果を表1に示した。また、表面部分のGPC法によるチャート(GPCチャート)を図2(b)に示す。
Claims (5)
- 樹脂粒子の表面から中心に向かって3等分した表面から1/3までを形成する表面部分を、さらに表面から中心に向かって4等分に切断し、表面から順に部分a,b,c,dを得たとき、部分aの重量平均分子量Wa、部分bの重量平均分子量Wb、部分cの重量平均分子量Wc、部分dの重量平均分子量Wdが以下の関係を満たし、平均粒径が0.2〜0.6mmであることを特徴とする小粒径スチレン系発泡性樹脂粒子。
(Wa+Wb+Wc+Wd)/4 < (Wa+Wb+Wc)/3 < (Wa+Wb)/2 < Wa - 請求項1記載の小粒径スチレン系発泡性樹脂粒子を発泡させて得られることを特徴とする小粒径スチレン系発泡ビーズ。
- 請求項2記載のスチレン系発泡ビーズを成形させて得られることを特徴とするスチレン系発泡成形品。
- 容器であることを特徴とする請求項3記載のスチレン系発泡成形品。
- ヌードルカップであることを特徴とする請求項4記載のスチレン系発泡成形品。
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