JP5188083B2 - 難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、難燃性が要求される建材分野などにおいて好適に用いられる難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造することができる難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法に関する。

一般に、直方体形状などの所望形状のポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造する方法として、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱して予備発泡し、得られた予備発泡粒子を金型のキャビティ内に充填し、予備発泡粒子を二次発泡させて予備発泡粒子同士を熱融着一体化してポリスチレン系樹脂発泡成形体を成形する、所謂、型内発泡成形が採用されている。

又、ポリスチレン系樹脂発泡成形体が建材用途に用いられる場合には、ポリスチレン系樹脂発泡成形体は、目的とする寸法や形状に合致させるために、通電加熱したニクロム線を用いて切断されることがある。

そして、上述のようにニクロム線を用いて切断（以下、「ニクロムカット」という）してなるポリスチレン系樹脂発泡成形体を建材用パネルに用いることが近年、多くなってきており、それに伴って、ニクロム切断面に対する要求品質が高まっている。

一方、建材用途に用いられるポリスチレン系樹脂発泡成形体は、一定基準の難燃性が要求されており、この基準をクリアするために、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子として難燃剤が含有されたものが用いられる。

このような、難燃剤が含有されてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子としては、特許文献１に、ポリスチレン系樹脂１００重量部にハロゲン系難燃剤を０．１〜６重量部及び脂肪族ビスアマイドを０．００１〜０．３重量部含有させることを特徴とする発泡性ポリスチレン系樹脂粒子が開示されている。

そして、上記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の具体的な製造方法として、実施例１に、「オートクレーブ内に蒸留水、第三リン酸カルシウム及びα−オレフィンスルホン酸ソーダを供給した後に、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）をスチレン単量体に溶解させた上でオートクレーブ内に供給して懸濁重合し、しかる後、ブタンをポリスチレン粒子に含浸させて発泡性ポリスチレン粒子を製造する」要領が記載され、更に、段落番号〔００３４〕には、「本発明における重合法は、特定の難燃剤と特定の気泡径調整剤を用いる以外は公知の発泡性スチレン系重合体を得る懸濁重合法及びシード重合法などが限定されることなく採用し得る。」ことが記載されている。

しかしながら、特許文献１には、具体的な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法として懸濁重合法が記載されているに過ぎず、しかも、ヘキサブロモシクロドデカンを全量、スチレン単量体の全量に溶解させた上で蒸留水中に分散させて懸濁重合を行っている。

従って、スチレン単量体の重合過程の全てにおいてヘキサブロモシクロドデカンが存在し、このヘキサブロモシクロドデカンはスチレン単量体の重合阻害を生じさせることが知られており、その結果、得られる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中には残存スチレン単量体が多く含有されており、昨今、要望されている低ＶＯＣ化への対応が困難となるといった問題点があった。

更に、ヘキサブロモシクロドデカンによるスチレン単量体の重合阻害によって、得られるポリスチレンの重量平均分子量が低下し、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を用いて得られる発泡成形体の機械的強度などが低下し、或いは、得られる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の耐熱性が低下して発泡成形時の加熱に耐えきれずに破泡し収縮して硬化粒となり、ポリスチレン系樹脂発泡成形体をニクロムカットする際に、硬化粒部分においてニクロム線が跳ねてしまって、ポリスチレン系樹脂発泡成形体のニクロム切断面に凹凸状のスジが発生して製品の価値が著しく低下すると共に、パネルに対する充分な接着強度が得られないといった問題点があった。

そして、懸濁重合による発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造は、得られる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の粒度分布が広くなり、所望の粒子径を得るためには発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を分級する必要があるといった問題点も有していた。

又、上述したように、段落番号〔００３４〕には、シード重合法においても採用し得ることが記載されているものの、シード重合法についてはこれ以外に記載はなく、しかも、懸濁重合法においてヘキサブロモシクロドデカンの全量をスチレン単量体の全量に溶解させた上で蒸留水中に分散させていることからして、シード重合法においても、ヘキサブロモシクロドデカンなどのハロゲン系難燃剤をスチレン単量体の全量に溶解させた上で、シード粒子を分散させた懸濁液中に添加することを意図しているものと判断され、シード重合においても上記と同様にヘキサブロモシクロドデカンによるスチレン単量体の重合阻害に伴う同様の問題点が発生する。

一方、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に難燃剤を含有させる方法として、粉末状の難燃剤を反応釜（オートクレーブ）へ直接添加する方法があるが、この方法では粉末状の難燃剤が懸濁液中で二次凝集を起こすことによって難燃剤の懸濁液中における分散が不均一となり、その結果、粉末状の難燃剤の樹脂粒子への吸収が不均一となってしまい、一部の樹脂粒子が難燃剤を多く吸収してしまうといった問題を生じた。

このような難燃剤を多く含有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、耐熱性に劣ることから、発泡成形時の加熱に耐えきれずに破泡し収縮して硬化粒となり、ポリスチレン系樹脂発泡成形体をニクロムカットする際に、硬化粒部分においてニクロム線が跳ねてしまって、ポリスチレン系樹脂発泡成形体のニクロム切断面に凹凸状のスジが発生して製品の価値が著しく低下すると共に、パネルに対する充分な接着強度が得られないといった問題点があった。

又、特許文献２には、スチレン系樹脂粒子本体に発泡剤を含有させてなる発泡性スチレン系樹脂粒子において、平均粒子径が１２０μｍ以下のテトラブロムビスフェノールＡジアリルエーテルを、スチレン系樹脂粒子本体とテトラブロムビスフェノールＡジアリルエーテルとの合計量に対して、１．０〜５．０重量％の範囲内で含浸させてなる難燃性を有する発泡性スチレン系樹脂粒子が開示されている。

しかしながら、難燃剤は、界面活性剤の存在下にて撹拌下で水中に分散可能であるが、難燃剤を分散させた分散液をタンクから反応釜（オートクレーブ）へ送る時には分散液は攪拌されておらず、その結果、タンクの下部や配管ラインに難燃剤が沈降し、配管ラインが閉塞する危険性があるといった問題点の他に、得られる発泡性スチレン系樹脂粒子の表面付近に多くの難燃剤が存在しがちになり、この難燃剤によって予備発泡時に二次発泡粒子同士が融着し結合してしまう、所謂、ブロッキングが発生し易いといった問題点を有していた。

特開２００２−１９４１３０号公報 特開平１１−２５５９４６号公報

本発明は、難燃剤を二次凝集させることなく各シード粒子中に均一に含浸させることができ、型内発泡成形により、ニクロムカットした際に良好な切断面が得られ且つ機械的強度に優れた難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体を得ることができる難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法を提供する。

本発明の難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法は、ポリスチレン系樹脂シード粒子を水性媒体中に分散させてなる懸濁液中に、可塑剤に難燃剤を溶解させてなる難燃剤溶液を水性媒体中に分散させてなる分散体を供給して上記ポリスチレン系樹脂シード粒子に難燃剤を含浸させた後、上記懸濁液中にスチレン系単量体を供給してシード重合を行って難燃性ポリスチレン系樹脂粒子を製造し、この難燃性ポリスチレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させることを特徴とする。

先ず、ポリスチレン系樹脂シード粒子を水性媒体中に分散させて懸濁液を作製する。ポリスチレン系樹脂シード粒子の製造方法としては、汎用の方法が用いられ、例えば、スチレン系単量体に必要に応じてビニル単量体を加えた上で水中にて懸濁重合させてポリスチレン系樹脂シード粒子を製造する方法、ポリスチレン系樹脂を押出機に供給して溶融混練し、押出機からストランド状に押出して所定長さ毎に切断し、ポリスチレン系樹脂シード粒子を製造する方法などが挙げられる。

上記ポリスチレン系樹脂シード粒子を構成するポリスチレン系樹脂としては、特に限定されず、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルスチレン、ｉ−プロピルスチレン、ジメチルスチレンなどのスチレン系単量体の単独重合体又はこれらの共重合体などが挙げられる。

又、上記ポリスチレン系樹脂としては、上記スチレン系単量体を主成分とする、上記スチレン系単量体とこのスチレン系単量体と共重合可能なビニル単量体との共重合体であってもよく、このようなビニル単量体としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、ジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、エチルフマレートなどが挙げられる。なお、上記ポリスチレン系樹脂の重量平均分子量は、１５万〜４０万が好ましく、２５万〜３５万がより好ましい。

そして、上記ポリスチレン系樹脂シード粒子を分散させる水性媒体としては、従来からシード重合に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、水、アルコールなどが挙げられ、水が好ましい。

次に、上記懸濁液中に、可塑剤に難燃剤を溶解させてなる難燃剤溶液を供給してポリスチレン系樹脂シード粒子中に難燃剤を含浸させる。なお、難燃剤溶液は、懸濁液中に一度に全量を供給してもよいし、複数回に分割して供給してもよいし、或いは、所定の供給速度で連続的に供給してもよい。

上記難燃剤溶液は、可塑剤に粉末状の難燃剤を溶解させてなる。このような可塑剤としては、粉末状の難燃剤を溶解させることができれば、特に限定されず、例えば、スチレン、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジイソノニル、セバシン酸ジブチル、トルエン、エチルベンゼン、シクロヘキサンなどが挙げられ、スチレン、アジピン酸ジイソブチル、トルエンが好ましく、スチレンがより好ましい。

可塑剤としてスチレンを用いることによって、この後に行うシード重合においてスチレンを重合させてスチレンを概ね消失させることができ、得られる難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の低ＶＯＣ化を図ることができる

そして、上記難燃剤としては、ポリスチレン系樹脂シード粒子中に含浸させる条件下において他の媒体に溶解させない状態で存在した場合に粉末状である難燃剤が本発明の効果を顕著に発揮し、このような難燃剤としては、例えば、ヘキサブロモシクロドデカン、テトラブロモシクロオクタン、テトラブロモブタン、ヘキサブロモシクロヘキサンなどの臭素化脂肪族炭化水素系化合物、テトラブロモビスフェノールＡ、テトラブロモビスフェノールＦ、２，４，６−トリブロモフェノールなどの臭素化フェノール類、テトラブロモビスフェノールＡ−ビス（２，３−ジブロモプロピルエーテル）、テトラブロモビスフェノールＡ−ビス（２，３−ジブロモ−２−メチルプロピルエーテル）、テトラブロモビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテルなどの臭素化フェノール誘導体などが挙げられ、臭素化脂肪族炭化水素系化合物が好ましく、テトラブロモシクロオクタン、テトラブロモビスフェノールＡ−ビス（２，３−ジブロモ−２−メチルプロピルエーテル）がより好ましく、テトラブロモシクロオクタンが特に好ましい。

そして、難燃剤溶液中における難燃剤の含有量は、少ないと、使用しなければならない難燃剤溶液の量が多くなり、ポリスチレン系樹脂シード粒子中への難燃剤の含浸効率が低下する一方、多いと、難燃剤が可塑剤に溶解し難くなるので、可塑剤１００重量部に対して１〜２００重量部が好ましく、３〜１００重量部が好ましい。

そして、難燃剤を可塑剤に溶解させる要領としては、特に限定されず、例えば、可塑剤を必要に応じて所定温度に加熱した上で、この可塑剤を攪拌しながら可塑剤中に難燃剤を添加する方法などが挙げられる。

又、懸濁液中に供給する難燃剤溶液の量は、少ないと、得られる難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の難燃性が低下することがある一方、多いと、難燃剤がシード重合を阻害することがあるので、ポリスチレン系樹脂シード粒子１００重量部に対して、難燃剤が０．６〜６．０重量部となるように調整することが好ましく、難燃剤が１．０〜５．０重量部となるように調整することがより好ましい。

このように、難燃剤を可塑剤に溶解させた上で懸濁液中に供給しており、可塑剤は液体状であって懸濁液中に均一に且つ安定的に分散することから、この可塑剤中に溶解している難燃剤も懸濁液中に均一に且つ安定的に分散させることができ、よって、懸濁液中に分散させた各ポリスチレン系樹脂シード粒子中に難燃剤を均一に且つ優れた含浸効率にて含浸させることができる。

更に、上記難燃剤溶液は水性媒体中に分散させて分散体とする。このように難燃剤溶液を水性媒体中に分散させることによって、難燃剤溶液を水性媒体中にて更に微分散化させて微細な液滴状とすることができ、ポリスチレン系樹脂シード粒子を分散させた懸濁液中に、難燃剤溶液をより微細化した状態にして分散化させることができ、難燃剤をポリスチレン系樹脂シード粒子中により均一に含浸させることができる。

なお、水性媒体は、ポリスチレン系樹脂シード粒子を分散させている懸濁液と相溶性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、水、アルコールなどが挙げられるが、ポリスチレン系樹脂粒子を分散させてなる懸濁液の水性媒体と同一のものが好ましい。

そして、難燃剤溶液を分散させる水性媒体の量は、少ないと、難燃剤溶液を水性媒体中に安定的に分散させることができないことがある一方、多いと、ポリスチレン系樹脂中への難燃剤の含浸効率が低下することがあるので、難燃剤溶液中の可塑剤１００重量部に対して２０〜１０００重量部が好ましい。

又、難燃剤溶液を水性媒体中に分散させる場合、水性媒体中に、難燃剤溶液と水性媒体との間における界面エネルギーを低下させて、難燃剤溶液を水性媒体中により安定的に分散させるために界面活性剤を含有させてもよい。

このような界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ラウリル硫酸ナトリウムなどのアルキル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアルキルベンゼンスルホン酸塩、オレイン酸ナトリウムなどの高級脂肪酸塩、β−テトラヒドロキシナフタレンスルホン酸塩などのアニオン界面活性剤；アルキルアンモニウム酢酸塩類、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩類、アルキルトリメチルアンモニウム塩類、ジアルキルジメチルアンモニウム塩類、アルキルピリジニウム塩類、オキシアルキレンアルキルアミン類、ポリオキシアルキレンアルキルアミン類などのカチオン界面活性剤；脂肪酸ジエタノールアミド類、シリコーン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレングリコール類、ポリエーテル変性シリコーン類などのノニオン界面活性剤などが挙げられ、アニオン界面活性剤が好ましく、アルキルベンゼンスルホン酸塩がより好ましい。なお、界面活性剤は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。

そして、界面活性剤の使用量は、少ないと、水性媒体中における難燃剤溶液の分散性が向上しない一方、多いと、界面活性剤に起因した泡立ちが過剰になり、生産上のトラブルが発生する虞れがあるので、難燃剤溶液中の可塑剤１００重量部に対して０．００５〜１．０重量部が好ましい。

又、難燃剤溶液を水性媒体中に分散させる場合、水性媒体中に難水溶性無機塩を含有させることが好ましく、このような難水溶性無機塩としては、例えば、第三リン酸カルシウム、ハイドロキシアパタイト、ピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、炭酸マグネシウムなどが挙げられ、ピロリン酸マグネシウムが好ましい。

そして、難水溶性無機塩の使用量は、少ないと、水性媒体中における難燃剤溶液の分散性が低下することがある一方、多いと、難燃剤溶液を分散させてなる分散液の粘性が上昇して、難燃剤溶液が水性媒体中に均一に分散させることができないので、難燃剤溶液中の可塑剤１００重量部に対して０．２〜１０重量部が好ましい。

難燃剤溶液を水性媒体中に分散させる要領としては、例えば、水性媒体中に必要に応じて界面活性剤や難水溶性無機塩を添加して所定温度に加熱した上で、難燃剤及び可塑剤を添加して攪拌し、難燃剤を可塑剤に溶解させて難燃剤溶液を形成させると同時に難燃剤溶液を水性媒体中に分散させる方法、水性媒体中に必要に応じて界面活性剤や難水溶性無機塩を添加して所定温度に加熱する一方、難燃剤を可塑剤に溶解させて難燃剤溶液を作製し、この難燃剤溶液を上記水性媒体中に供給して攪拌して分散させる方法などが挙げられる。

上述のようにして、難燃剤溶液を懸濁液に供給して、難燃剤をポリスチレン系樹脂シード粒子中に含浸させた後、懸濁液中に難燃剤を含有しないスチレン系単量体を供給し、このスチレン系単量体をポリスチレン系樹脂シード粒子に含浸させながら重合開始剤の存在下にてシード重合させて難燃性ポリスチレン系樹脂粒子を製造する。

上記重合開始剤は、難燃剤溶液中に溶解させて難燃剤と共にポリスチレン系樹脂シード粒子に含浸させ、若しくは、難燃剤溶液とは別の可塑剤に溶解させた上で懸濁液中に供給してポリスチレン系樹脂シード粒子中に含浸させることによってシード重合に先立って予め供給しておいてもよいし、又は、難燃剤を含有しないスチレン系単量体中に溶解させてスチレン系単量体と共にポリスチレン系樹脂シード粒子中に含浸させることによって供給してもよい。

なお、上記重合開始剤としては、従来からシード重合に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキサイド、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン；ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、イソプロピルパーオキシカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシ−３、３、５−トリメチルヘキサノエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレートなどのパーオキシエステル型有機過酸化物などの有機過酸化物やアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリルなどのアゾ化合物などが挙げられ、パーオキシエステル型有機過酸化物が好ましく、パーオキシエステル型で且つ１０時間半減期が７０〜８０℃である有機過酸化物がより好ましい。これらは単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。

更に、上記シード重合法において、スチレン系単量体を重合させる際に、スチレン系単量体の液滴又はポリスチレン系樹脂シード粒子の分散性を安定させるために懸濁安定剤を用いてもよく、このような懸濁安定剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドンなどの水溶性高分子や、第三リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウムなどの難水溶性無機塩などが挙げられ、難水溶性無機塩を用いる場合には、アニオン界面活性剤が通常、併用される。

上記アニオン界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウムなどのアルキル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアルキルベンゼンスルホン酸塩、オレイン酸ナトリウムなどの高級脂肪酸塩、β−テトラヒドロキシナフタレンスルホン酸塩などが挙げられ、アルキルベンゼンスルホン酸塩が好ましい。

このように、本発明の難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子では、ポリスチレン系樹脂シード粒子中に難燃剤を予め含浸させた上でシード重合を行っていることから、シード重合時に難燃剤による重合阻害を殆ど発生させることなくスチレン系単量体の重合を行うことができ、よって、得られるポリスチレン系樹脂粒子を構成しているポリスチレン系樹脂の重量平均分子量の低下を防止することができる。

次に、上記懸濁液中に分散させた難燃性ポリスチレン系樹脂粒子中に発泡剤を公知の要領で含浸させて難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得ることができる。このような発泡剤としては、沸点がポリスチレン系樹脂の軟化点以下であって、常圧でガス状もしくは液状の有機化合物が適しており、例えば、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、シクロペンタン、シクロペンタジエン、ｎ−ヘキサン、石油エーテルなどの炭化水素、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルエチルエーテルなどの低沸点のエーテル化合物、炭酸ガス、窒素、アンモニアなどの無機ガスなどが挙げられ、沸点が−４５〜４０℃の炭化水素が好ましく、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタンがより好ましい。なお、発泡剤は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。

なお、ポリスチレン系樹脂粒子を懸濁液から濾過分離して分級した上で別の水性媒体に分散させた上で公知の要領で発泡剤を含浸させて難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得てもよい。

そして、懸濁液中の難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を懸濁液中から取り出して、必要に応じて、難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に洗浄処理、乾燥処理を施せばよい。

難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の平均粒子径は、型内発泡成形を行う場合に、難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を予備発泡させて得られる予備発泡粒子のキャビティ内への充填性の観点から、０．３〜２．０ｍｍが好ましく、０．６〜１．４ｍｍがより好ましい。

なお、難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子には、難燃剤以外に、物性を損なわない範囲内において、エチレンビスステアリン酸アマイドなどの気泡調整剤、充填剤、難燃助剤、滑剤、着色剤、溶剤などの添加剤を必要に応じて添加してもよく、気泡調整剤を添加することが好ましく、エチレンビスステアリン酸アマイドを添加することがより好ましい。

上記添加剤を難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に添加する場合には、ポリスチレン系樹脂シード粒子を分散させた懸濁液中に添加剤を添加するか、又は、難燃剤溶液若しくは該難燃剤溶液の分散体中に添加剤を添加すればよい。

次に、上記難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を用いて難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造する要領について説明する。難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を用いて難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造する要領としては、公知の方法を採用することができ、具体的には、難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱して予備発泡させて、嵩密度０．０１〜０．０５ｇ／ｃｍ³程度のポリスチレン系樹脂予備発泡粒子とし、このポリスチレン系樹脂予備発泡粒子を金型のキャビティ内に充填して加熱、発泡させることによって難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体を得ることができる。

上記難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体の密度は、低いと、難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体の独立気泡率が低下して、難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体の断熱性や機械的強度が低下することがある一方、高いと、型内発泡成形における一サイクルに要する時間が長くなり、難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体の生産効率が低下することがあるので、０．０１〜０．０５ｇ／ｃｍ³が好ましい。

本発明の難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法は、ポリスチレン系樹脂シード粒子を水性媒体中に分散させてなる懸濁液中に、可塑剤に難燃剤を溶解させてなる難燃剤溶液を供給して上記ポリスチレン系樹脂シード粒子に難燃剤を含浸させた後、上記懸濁液中にスチレン系単量体を供給してシード重合を行って難燃性ポリスチレン系樹脂粒子を製造し、この難燃性ポリスチレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させることを特徴とするので、難燃剤をポリスチレン系樹脂シード粒子中に可塑剤に溶解させた状態で含浸させることができ、難燃剤の二次凝集を防止しながら各ポリスチレン系樹脂シード粒子に難燃剤を略均一に含浸させることができると共に、難燃剤の使用量も低減することができる。

そして、各ポリスチレン系樹脂シード粒子に難燃剤を凝集させることなく均一に含浸させることができる上に、後述するように、得られるポリスチレン系樹脂シード粒子を構成するポリスチレン系樹脂の重量平均分子量の低下を防止して優れた耐熱性を付与していることから、難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子が発泡過程において破泡して硬化粒となることはなく、よって、本発明の難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子によれば、その発泡過程において充分な発泡圧を発揮し互いに強固に熱融着一体化して機械的強度に優れた難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体を得ることができると共に、得られた難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体には硬化粒が略存在しておらず、ニクロムカットによって美麗な切断面を得ることができる。

更に、上述のように、難燃剤を可塑剤中に溶解させていることから、難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造装置を構成するタンクの下部や配管ラインに難燃剤が沈降して配管ラインが閉塞するような不測の事態は発生しない。

そして、難燃剤をポリスチレン系樹脂シード粒子に含浸させた後に懸濁液中にスチレン系単量体を供給してシード重合を行っていることから、シード重合において難燃剤による重合阻害を殆ど生じさせることなくスチレン系単量体の重合を行うことができる。

従って、得られるポリスチレン系樹脂の重量平均分子量の低下を防止することができ、得られた難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を型内発泡成形して得られる難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体は優れた機械的強度を有している。

更に、シード重合において難燃剤による重合阻害が殆ど生じないことから、得られる難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中においてスチレン系単量体が殆ど残存しないものとすることができ、低ＶＯＣ化を図ることができる。

又、シード重合に先立ってポリスチレン系樹脂シード粒子中に難燃剤を含有させていることから、得られる難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の表面には難燃剤が殆ど或いは低濃度でしか存在しておらず、よって、得られる難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、その予備発泡時において難燃剤に起因した合一は発生しないと共に、優れた熱融着性を有しており、難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を用いて得られる難燃性ポリスチレン系樹脂発泡成形体は優れた機械的強度を有する。

以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。

（実施例１）
内容積１００リットルの攪拌機付オートクレーブ内に、複分解法で得られたピロリン酸マグネシウム６４ｇ、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム２．４ｇ、ベンゾイルパーオキサイド（純度：７５重量％）１０７ｇ、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート２８ｇ、イオン交換水４０ｋｇ及びスチレン単量体４０ｋｇを供給して攪拌羽を１００ｒｐｍの回転速度にて回転させて攪拌し懸濁液を形成した。

次に、攪拌羽を１００ｒｐｍの回転速度にて回転させて懸濁液を攪拌しながら、オートクレーブ内の温度を９０℃まで昇温して９０℃にて６時間に亘って保持し、更に、オートクレーブ内の温度を１２５℃まで昇温し、１２５℃で２時間に亘って保持することによって、スチレン単量体を懸濁重合した。

しかる後、オートクレーブ内の温度を２５℃まで冷却してオートクレーブ内からポリスチレン粒子を取り出して洗浄、脱水を複数回に亘って繰り返し行い、乾燥工程を経た後、ポリスチレン粒子を分級して、粒子径が０．５０〜０．７１ｍｍで且つ重量平均分子量が３０万のポリスチレン粒子を得た。

続いて、別の内容積１００リットルの攪拌機付オートクレーブ内に、複分解法で得られたピロリン酸マグネシウム１００ｇ、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム４ｇ及びイオン交換水３０ｋｇを供給した後、オートクレーブに上記のようにして得られたポリスチレン粒子１１ｋｇをシード粒子として供給し、攪拌して水中に均一に分散させて懸濁液を作製した。

又、イオン交換水６ｋｇに、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム２ｇ、及び、複分解法で得られたピロリン酸マグネシウム２０ｇを分散させてなる分散液Ａを作製する一方、スチレン単量体５ｋｇに、重合開始剤であるベンゾイルパーオキサイド（純度：７５重量％）１６０ｇ及びｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート５０ｇ、並びに、難燃剤であるテトラブロモシクロオクタン４４０ｇを溶解させて難燃剤溶液を作製し、この難燃剤溶液を上記分散液Ａに添加してホモミキサーを用いて攪拌し乳濁化させることにより乳濁液Ａを得た。

そして、上記オートクレーブ内の温度を９０℃に加熱、保持した上でオートクレーブ内の懸濁液に上記乳濁液Ａを添加して３０分間に亘って放置して、ポリスチレンシード粒子中にスチレン単量体、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート及びテトラブロモシクロオクタンをポリスチレンシード粒子に含浸させた。

しかる後、オートクレーブ内の温度を９０℃に保持したままオートクレーブ内の懸濁液中にスチレン単量体２８ｋｇを１８０分かけて連続的に滴下し、スチレン単量体の滴下が終了してから３０分後に、懸濁液を１℃／分の昇温速度で１１０℃まで昇温して１１０℃で３時間に亘って保持してシード重合を行って難燃性ポリスチレン粒子を得た。なお、スチレン単量体は全てポリスチレンシード粒子に吸収されていた。

又、イオン交換水２ｋｇに、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．８ｇ、及び、複分解法で得られたピロリン酸マグネシウム２０ｇを分散させてなる分散液Ｂを作製し、この分散液Ｂを５０℃に加熱、保持した上で、アジピン酸ジイソブチル（田岡化学工業社製 商品名「ＤＩ４Ａ」）３０８ｇ及び難燃助剤のジクミルパーオキサイド１３２ｇを加え、ホモミキサー（特殊機化工業社製 商品名「Ｔ．Ｋ．ホモミクサーＭＡＲＫII ｆｍｏｄｅｌ」）を用いて７０００ｒｐｍの回転速度で３０分間に亘って攪拌し、乳濁化させることにより乳濁液Ｂを得た。

次に、オートクレーブ内を１℃／分の降温速度にて９０℃まで冷却した後、オートクレーブを密閉し、この密閉状態のオートクレーブ内に上記乳濁液Ｂを圧入し、この状態で３０分間保持した後、発泡剤としてブタン（イソブタン／ノルマルブタン（重量比）＝３０：７０）２６４０ｇと、ペンタン（イソペンタン／ノルマルペンタン（重量比）＝２０：８０）１１００ｇとを窒素加圧によってオートクレーブ内に３０分間で圧入し、その状態で更に３時間保持した。

しかる後、オートクレーブ内の温度を２５℃まで冷却してオートクレーブ内から難燃性発泡性ポリスチレン粒子を取り出して洗浄、脱水を複数回に亘って繰り返し行い、乾燥工程を経た後、難燃性発泡性ポリスチレン粒子を分級して、粒子径が０．７１〜１．０ｍｍで且つ平均粒子径が０．９ｍｍである難燃性発泡性ポリスチレン粒子を得た。

（実施例２）
難燃剤であるテトラブロモシクロオクタンを４４０ｇの代わりに２２０ｇとしたこと以外は実施例１と同様にして難燃性発泡性ポリスチレン粒子を得た。

（実施例３）
難燃剤であるテトラブロモシクロオクタン４４０ｇの代わりに、難燃剤であるテトラブロモビスフェノールＡ−ビス（２，３−ジブロモ−２−メチルプロピルエーテル）４４０ｇとしたこと以外は実施例１と同様にして難燃性発泡性ポリスチレン粒子を得た。

（実施例４）
内容積１００リットルの攪拌機付オートクレーブ内に、複分解法で得られたピロリン酸マグネシウム６４ｇ、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム２．４ｇ、ベンゾイルパーオキサイド（純度：７５重量％）１０７ｇ、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート２８ｇ、イオン交換水４０ｋｇ及びスチレン単量体４０ｋｇを供給して撹拌羽を１００ｒｐｍの回転速度にて回転させて撹拌し懸濁液を作成した。

次に、攪拌羽を１００ｒｐｍの回転速度にて回転させて懸濁液を撹拌しながら、オートクレーブ内の温度を９０℃まで昇温して９０℃にて６時間に亘って保持し、更に、オートクレーブ内の温度を１２５℃まで昇温し、１２５℃で2時間に亘って保持することによって、スチレン単量体を懸濁重合した。

しかる後、オートクレーブ内の温度を２５℃まで冷却してオートクレーブ内からポリスチレン粒子を取り出して洗浄、脱水を複数回に亘って繰り返し行い、乾燥工程を経た後、ポリスチレン粒子を分級して、粒子径が０．５０〜０．７１ｍｍで且つ重量平均分子量が３０万のスチレン粒子を得た。

続いて、別の内容積１００リットルの撹拌機付オートクレーブ内に、複分解法で得られたピロリン酸マグネシウム１００ｇ、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム４ｇ及びイオン交換水３０ｋｇを供給した後、オートクレーブに上記のようにして得られたポリスチレン粒子１１ｋｇをシード粒子として供給し、撹拌して水中に均一に分散させて懸濁液を作製した。

又、イオン交換水２ｋｇに、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム１ｇ、及び、複分解法で得られたピロリン酸マグネシウム２０ｇを分散させてなる分散液Ｃを作製する一方、難燃剤であるテトラブロモシクロオクタン１５０ｇをトルエン４４０ｇに溶解させて難燃剤溶液を作製し、この難燃剤溶液を上記分散液Ｃに添加してホモミキサーを用いて撹拌し乳濁化させることにより乳濁液Ｃを得た。

一方、スチレン単量体５kgに重合開始剤であるベンゾイルパーオキサイド（純度：７５重量％）１６０ｇ及びｔ−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート５０ｇを溶解させた後、イオン交換水４ｋｇ及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム１ｇを添加してホモミキサーを用いて撹拌し乳濁化させることにより乳濁液Ｄを得た。

そして、上記オートクレーブ内の温度を９０℃に加熱、保持した上でオートクレーブ内の懸濁液に上記乳濁液Ｃ及びＤを添加して３０分間に亘って放置して、ポリスチレンシード粒子中にスチレン単量体、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、トルエン及びテトラブロモシクロオクタンをポリスチレンシード粒子に含浸させた。

しかる後、オートクレーブ内の温度を９０℃に保持したままオートクレーブ内の懸濁液中にスチレン単量体２８ｋｇを１８０分かけて連続的に滴下し、スチレン単量体の滴下が終了してから３０分後に、懸濁液を１℃／分の昇温速度で１１０℃まで昇温して１１０℃で３時間に亘って保持してシード重合を行って難燃性ポリスチレン粒子を得た。なお、スチレン単量体は全てポリスチレンシード粒子に吸収されていた。

又、イオン交換水２ｋｇに、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．８ｇ、及び、複分解法で得られたピロリン酸マグネシウム２０ｇを分散させてなる分散液Ｄを作製し、この分散液Ｄを５０℃に加熱、保持した上で、難燃助剤のジクミルパーオキサイド１３２ｇを加え、ホモミキサー（特殊機化工業社製 商品名「Ｔ．Ｋ．ホモミキサーＭＡＲＫII ｆｍｏｄｅｌ」）を用いて７０００ｒｐｍの回転速度で３０分間に亘って撹拌し、乳濁化させることにより乳濁液Ｅを得た。

次に、オートクレーブ内を１℃／分の降温速度にて９０℃まで冷却した後、オートクレーブを密閉し、この密閉状態のオートクレーブ内に上記乳濁液Ｅを圧入し、この状態で３０分間保持した後、発泡剤としてブタン（イソブタン／ノルマルブタン（重量比）＝３０／７０）２６４０ｇと、ペンタン(イソペンタン／ノルマルペンタン（重量比）＝２０／８０) １１００ｇとを窒素加圧によってオートクレーブ内に３０分間で圧入し、その状態で更に３時間保持した。

しかる後、オートクレーブ内の温度を２５℃まで冷却して、オートクレーブ内から難燃性発泡性ポリスチレン粒子を取り出して洗浄、脱水を複数回に亘って繰り返し行い、乾燥工程を経た後、難燃性発泡性ポリスチレン粒子を分級して、粒子径が０．７１〜１．０ｍｍで且つ平均粒子径が０．９ｍｍである難燃性発泡性ポリスチレン粒子を得た。

（実施例５）
難燃剤であるテトラブロモシクロオクタン１５０ｇをトルエン４４０ｇに溶解させて難燃剤溶液を作製する代わりに、難燃剤であるテトラブロモシクロオクタン２２０ｇを９０℃に加熱したアジピン酸ジイソブチル（田岡化学工業社製 商品名「ＤＩ４Ａ」）３０８ｇに溶解させて難燃剤溶液を作製したこと以外は、実施例４と同様にして難燃性発泡性スチレン粒子を得た。

（比較例１）
難燃剤溶液の代わりに、スチレン単量体５ｋｇに、重合開始剤であるベンゾイルパーオキサイド（純度：７５重量％）１６０ｇ及びｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート５０ｇを溶解させてなるスチレン単量体溶液を用いたこと、このスチレン単量体溶液を懸濁液中に供給した後に供給するスチレン単量体２８ｋｇに難燃剤であるテトラブロモシクロオクタン４４０ｇを溶解させた上で１８０分かけて連続的に懸濁液中に供給したこと以外は実施例１と同様にして難燃性発泡性ポリスチレン粒子を得た。

（難燃性ポリスチレン発泡成形体の成形）
得られた難燃性発泡性ポリスチレン粒子４０ｋｇ、並びに、表面処理剤としてポリエチレングリコール２０ｇ、ステアリン酸亜鉛６０ｇ、脂肪酸トリグリセライド（理研ビタミン社製 商品名「リケマールＶＴ−５０」）４０ｇ及び脂肪酸モノグリセライド（理研ビタミン社製 商品名「リケマールＳ−１００Ｐ」）２０ｇをタンブラーミキサーに供給し、３０分間に亘って攪拌して難燃性発泡性ポリスチレン粒子の表面に表面処理剤を被覆した。

次に、難燃性発泡性ポリスチレン粒子を１５℃の保冷庫にて４８時間に亘って保管した後、特許庁公報 ５７（１９８２）−１３３〔３３４７〕周知・慣用技術集（発泡成形）第３９頁に記載の発泡層上面検出器までの容積量が３５０リットルである円筒型バッチ式加圧予備発泡機に１ショット当たり難燃性発泡性ポリスチレン粒子５．８ｋｇを供給して水蒸気により２分間加熱しポリスチレン予備発泡粒子を得た。

しかる後、上記ポリスチレン予備発泡粒子を室温雰囲気下で２４時間に亘って放置する一方、縦１８４０ｍｍ×横９３０ｍｍ×高さ５３０ｍｍの直方体形状のキャビティを有する金型を備えたブロック成形機（笠原工業株式会社製 商品名「ＰＥＯＮＹ‐２０５ＤＳ」）を用意し、この金型のキャビティ内にポリスチレン予備発泡粒子を充填して０．０７ＭＰａ（ゲージ圧）の水蒸気を金型のキャビティ内に２０秒間に亘って圧入することによってポリスチレン予備発泡粒子を二次発泡させ、次に、金型内圧力が−０．０１ＭＰａとなるまで金型を冷却して直方体形状の難燃性ポリスチレン発泡成形体を得た。その後、難燃性ポリスチレン発泡成形体を７０℃の乾燥室にて３日間に亘って保管した。

（難燃性ポリスチレン発泡成形体のニクロムカット）
上述の要領で得られた難燃性ポリスチレン発泡成形体を長辺１８４０ｍｍで且つ短辺９３０ｍｍの面が下となるようにしてニクロムカット機の台上に載置し、直径が０.４ｍｍのニクロム線を高さ方向に５０ｍｍ間隔で互いに平行に１０本、張設し、ブロック送り速度６００ｍｍ／分、電流３Ａ／本の条件下にて難燃性ポリスチレン発泡成形体をその高さ方向に５０ｍｍ間隔毎にニクロムカットして平板形状のスライス品を得た。

得られたスライス品の切断面に発生した凹凸状のスジを目視にて数え、１ｍ²当りのスジの本数を算出し、その結果を表１に示した。

（燃焼性試験）
得られた難燃性ポリスチレン発泡成形体から縦２００ｍｍ×横２５ｍｍ×高さ１０ｍｍの直方体形状の試験片５個をバーチカルカッターにて切り出し、６０℃に保持したオーブン内で２４時間に亘って養生後、ＪＩＳ Ａ９５１１₋₂₀₀₆の測定方法Ａに準じて測定を行い、５個の試験片の平均値を求め、消炎時間とし、下記基準に基づいて総合的に評価し、その結果を表１に示した。なお、上記ＪＩＳ規格では消炎時間が３秒以内である必要があり、２秒以内であれば好ましく、１秒以内であればより好ましい。
◎：消炎時間が１秒以内であり、５個のサンプル全てにおいて、残じんがなく燃焼限界
指示線を超えて燃焼しない。
○：消炎時間が１秒を超え且つ３秒以内であり、５個のサンプル全てにおいて、残じん
がなく燃焼限界指示線を超えて燃焼しない。
×：消炎時間が３秒を超えているか、又は、試験片の１個でも残じんがあるか若しくは
燃焼限界指示線を超えて燃焼する。

（融着率）
ニクロムカットにより得られた下から６枚目のスライス品（縦１８４０ｍｍ×横９３０ｍｍ×厚み５０ｍｍ）の上面における長辺方向の中央部分に、短辺方向に沿ってカッターナイフで深さ５ｍｍの切り込み線を入れた後、この切り込み線に沿ってスライス品を手で二分割して縦９２０ｍｍ×横９３０ｍｍ×厚み５０ｍｍの分割片を得た。

得られた分割片の破断面において、発泡粒子内で破断している粒子数（ａ）と、発泡粒子同士の界面で破断している粒子数（ｂ）とを数え、下記式に基づいて融着率（％）を算出し、その結果を表１に示した。
融着率（％）＝１００×粒子数（ａ）／（粒子数（ａ）＋粒子数（ｂ））

（重量平均分子量の測定）
得られた難燃性発泡性ポリスチレン粒子５０ｍｇをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ミリリットルに浸漬して２４時間に亘って室温にて保管した後、孔径０．４５μｍの非水系クロマトディスクで濾過し、得られた濾液をＨＰＬＣ（Waters社製 Detector「４８４」、Pump「５１０」）に供給し、難燃性発泡性ポリスチレン粒子の重量平均分子量を測定し、その結果を表１に示した。なお、重量平均分子量の測定条件は以下のとおりである。
カラム：昭和電工社製 商品名「Shodex GPC K-806L」（内径８ｍｍ×長さ３００ｍｍ
）を２本使用。
カラム温度 ：４０℃
移動相 ：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）
移動相流量 ：１．２ミリリットル／分
注入・ポンプ温度：室温
注入量 ：５０マイクロリットル
検出 ：ＵＶ２５４ｎｍ
検量線用標準ポリスチレン：昭和電工社製 商品名「Shodex」、分子量：1,030,000
東ソー社製 分子量：5,480,000、3,840,000、355,000、
102,000、37,900、9,100、2,630及
び495。

（残存スチレン単量体量の測定）
得られた難燃性発泡性ポリスチレン粒子１ｇを精秤し、この１ｇの難燃性発泡性ポリスチレン粒子に、０．１体積％のシクロペンタノールを含有するジメチルホルムアミド溶液１ミリリットルを内部標準液として加えた後、更に、ジメチルホルムアミドを加えて２５ミリリットルの測定溶液を作製した。そして、この測定溶液１．８マイクロリットルをガスクロマトグラフ（島津製作所社製 商品名「ＧＣ−１４Ａ」）に供給して下記測定条件にて測定し、測定溶液中の化合物のチャートを得た。そして、予め測定しておいたスチレン単量体の検量線に基づいて、測定溶液中のスチレン単量体の量を算出することにより、難燃性発泡性ポリスチレン粒子の全重量に対する残存スチレン単量体量（ｐｐｍ）を算出し、その結果を表１に示した。
検出器 ：ＦＩＤ
カラム ：ジーエルサイエンス社製（内径３ｍｍ×長さ２．５ｍ）
液相（ＰＥＧ−２０Ｍ ＰＴ ２５％）
担体（Chromosorb Ｗ ＡＷ−ＤＷＣＳ）
メッシュ：６０／８０
カラム温度：１００℃
ＤＥＴ温度：２３０℃
検出器温度：２３０℃
キャリアーガス ：窒素
キャリアーガス流量：４０ミリリットル／分

（予備発泡粒子の結合度）
上述の要領で得られたポリスチレン予備発泡粒子をＷ₁ｇ用意し、このポリスチレン予備発泡粒子を目開きが１ｃｍの篩でふるい、篩上に残ったポリスチレン予備発泡粒子の重量Ｗ₂を測定して、下記式に基づいてポリスチレン予備発泡粒子の結合度（重量％）を算出し、その結果を表１に示した。
予備発泡粒子の結合度（重量％）＝１００×Ｗ₂／Ｗ₁

Claims (2)

1. ポリスチレン系樹脂シード粒子を水性媒体中に分散させてなる懸濁液中に、可塑剤に難燃剤を溶解させてなる難燃剤溶液を水性媒体中に分散させてなる分散体を供給して上記ポリスチレン系樹脂シード粒子に難燃剤を含浸させた後、上記懸濁液中にスチレン系単量体を供給してシード重合を行って難燃性ポリスチレン系樹脂粒子を製造し、この難燃性ポリスチレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させることを特徴とする難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
2. 可塑剤がスチレンであることを特徴とする請求項１に記載の難燃性発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。