JP5284987B2 - 発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、予備発泡粒子及び発泡成形体 - Google Patents
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Description
本願は、2008年1月30日に日本に出願された特願2008−19000号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
更に、加熱圧力が高くなると、発泡成形体の表面が熱で融けることで、発泡成形体の外観が低下する。
逆に加熱圧力を低くして成形すると、1ショット当たりの成形時間は短かくなるが、予備発泡粒子同士の接着が弱くなり、発泡成形体の外観、強度が低下する。
このように、成形工程におけるスチームの加熱蒸気圧が低圧から高圧まで、ある程度自由に成形できることは、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の重要な特性の一つである。
特許文献1には、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の表面に、常温で固体で60メッシュ以下の粉末状の脂肪族カルボン酸と脂肪族アルコールのエステルを被覆する方法が提案されている。この方法は、成形時間のうち、冷却時間が大幅に短縮でき、成形時間の短縮には有効であるが、強度の低下を伴なう傾向がある。
また特許文献2にはパラフィンワックスのエマルジョンを、特許文献3には流動パラフィンを、特許文献4には特定のシリコーン化合物を、特許文献5ではポリエーテルを発泡性ポリスチレン系樹脂粒子または発泡粒子表面に被覆する方法が提案されている。しかし、これらの方法も、発泡成形体としたときの強度の低下は避けられない。
(1)ポリスチレン系樹脂種粒子を水中に分散させてなる分散液中に、ポリスチレン系樹脂種粒子100質量部に対し、スチレン系単量体7.0〜80.0質量部とアクリル酸エステル系単量体2.0〜12.0質量部とを供給し、これらの単量体を種粒子に吸収、重合させてポリスチレン系樹脂種粒子を成長させる第1重合工程と、
(2)次いで、該分散液中にスチレン系単量体のみを供給し、これを種粒子に吸収、重合させてポリスチレン系樹脂粒子を成長させる第2重合工程と、
(3)第2重合工程を行ってポリスチレン系樹脂粒子を製造した後、又はポリスチレン系樹脂粒子の成長途上で発泡剤を含浸させる工程とを行って発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法を提供する。
ATR法赤外分光分析により前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の表面を分析し得られた赤外線吸収スペクトルのうち、1730cm−1での吸光度D1730と1600cm−1での吸光度D1600とを求め、D1730/D1600から算出される吸光度比(A)と、
ATR法赤外分光分析により前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の中心部を分析し得られた赤外線吸収スペクトルのうち、1730cm−1での吸光度D1730と1600cm−1での吸光度D1600とを求め、D1730/D1600から算出される吸光度比(B)とが、
(A)<(B)であり、且つ
(A)が0.05以上であること、
の関係を満たす発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を提供する。
前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、前記吸光度比(A)が0.05〜0.50の範囲内であり、且つ前記吸光度比(B)が0.20〜0.60の範囲内であることが好ましい。
前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、前記吸光度比(A)と(B)との比(B/A)が、1.10〜3.00の範囲内であることが好ましい。
前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法により得られたものであることが好ましい。
本発明によれば、高い蒸気圧力での成形においても耐熱性低下による成形体外観の劣化が起こりにくい発泡成形体を得ることができる。
本発明によれば、成形可能な条件範囲が非常に広く、様々な成形時に要望される品質を満足する発泡成形体を提供することができる。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子及び予備発泡粒子は、従来品と比べて、発泡性能の経時変化が少なくなり、従来品よりも長期保存した後でも、十分な発泡性能を有しており、保存性に優れている。
(1)ポリスチレン系樹脂種粒子を水中に分散させてなる分散液中に、ポリスチレン系樹脂種粒子100質量部に対し、スチレン系単量体7.0〜80.0質量部とアクリル酸エステル系単量体2.0〜12.0質量部とを供給し、これらの単量体を種粒子に吸収、重合させてポリスチレン系樹脂種粒子を成長させる第1重合工程と、
(2)次いで、該分散液中にスチレン系単量体のみを供給し、これを種粒子に吸収、重合させてポリスチレン系樹脂粒子を成長させる第2重合工程と、
(3)第2重合工程を行ってポリスチレン系樹脂粒子を製造した後、又はポリスチレン系樹脂粒子の成長途上で発泡剤を含浸させる工程とを行って発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得ることを特徴としている。
さらに、種粒子の粒径は、作製するポリスチレン系樹脂粒子の平均粒子径等に応じて適宜調整でき、例えば、平均粒子径が1.0mmのポリスチレン系樹脂粒子を作製する場合には、平均粒子径が0.4〜0.7mm程度の種粒子を用いることが好ましい。
本発明の第1重合工程に用いられるスチレン系単量体としては、ポリスチレン系樹脂種粒子100質量部に対して7.0〜80.0質量部とする。7.0質量部未満の場合、成形時の耐熱性が低下し、80.0質量部を超えると低圧成形性に劣る。好ましくは、8.0〜72.0質量部である。
また、本発明の第1重合工程に用いられるアクリル酸エステル単量体としては、ポリスチレン系樹脂種粒子100質量部に対して2.0〜12.0質量部とする。2.0質量部未満では、低圧成形性に劣り、12.0質量部を超えると耐熱性が低下する。好ましくは、2.0〜11.2質量部である。
(a)ポリスチレン系樹脂粒子を製造した後に、発泡剤を含浸させる方法、
(b)又はポリスチレン系樹脂粒子の成長途上で発泡剤を含浸させる方法、
のいずれかを用いることができる。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、スチレン系単量体とアクリル酸エステル系単量体との共重合体を含有し、
ATR法赤外分光分析により発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の表面を分析し得られた赤外線吸収スペクトルのうち、1730cm−1での吸光度D1730と1600cm−1での吸光度D1600とを求め、D1730/D1600から算出される吸光度比(A)と、
ATR法赤外分光分析により発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の中心部を分析し得られた赤外線吸収スペクトルのうち、1730cm−1での吸光度D1730と1600cm−1での吸光度D1600とを求め、D1730/D1600から算出される吸光度比(B)とが、
(A)<(B)であり、且つ
(A)が0.05以上であること、
の関係を満たすことを特徴とする。
この分析方法は、高い屈折率を持つATRプリズムを試料に密着させ、ATRプリズムを通して赤外線を試料に照射し、ATRプリズムからの出射光を分光分析する方法である。ATR法赤外分光分析は、試料とATRプリズムとを密着させるだけでスペクトルを測定できるという簡便さ、深さ数μmまでの表面分析が可能である等の理由で高分子材料等の有機物をはじめ、種々の物質の表面分析に広く利用されている。
なお、赤外吸収スペクトルから得られる1600cm−1での吸光度D1600 は、ポリスチレン系樹脂に含まれるベンゼン環の面内振動に由来する1600cm−1付近に現われるピークの高さをいう。
また、赤外吸収スペクトルから得られる1730cm−1での吸光度D1730は、アクリル酸エステルに含まれるエステル基のC=0間の伸縮振動に由来する1730cm−1付近に現われるピークの高さをいう。
また、表面の吸光度は、図1に示すように発泡性ポリスチレン系樹脂粒子1の表面AについてATR法赤外分光分析により測定して求めた値であり、また中心部の吸光度は、図2に示すように、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子1をその中心を通って切断した断面の中心部BについてATR法赤外分光分析により測定して求めた値である。
(A)<(B)であり、且つ
(A)が0.05以上であること、
の関係を満たすことを特徴とする。
すなわち、本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、粒子の直径方向において、含有されているスチレン−アクリル酸エステル共重合体成分の割合が、中心部で濃度が高く、表層側で低濃度となる傾向にある。また、粒子の表層部においても、ある程度のスチレン−アクリル酸エステル共重合体成分が存在している。
また前記吸光度比(B)は、0.20〜0.60の範囲内が好ましく、0.23〜0.55の範囲がさらに好ましい。
さらに、前記吸光度比(A)と(B)との比(B/A)は、1.10〜3.00の範囲内が好ましく、1.17〜2.88の範囲内がさらに好ましい。
(種粒子の製造)
内容量100リットルの撹拌機付き重合容器に、水40000g、懸濁安定剤として第三リン酸カルシウム100g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルフォン酸カルシウム2.0gを供給し撹拌しながらスチレン40000g並びに重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド96.0g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート28.0gを添加した上で90℃に昇温して重合した。そして、この温度で6時間保持し、更に、125℃に昇温してから2時間保持し、その後冷却してポリスチレン系樹脂粒子(a)を得た。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gをスチレン180g(種粒子100質量部に対して36質量部)、アクリル酸ブチル30g(種粒子100質量部に対して6質量部)の混合液に溶解させたものを前記5リットルの重合容器に供給し、75℃で60分間保持した。
60分経過後に反応液を110℃まで150分で昇温しつつ、且つスチレン1290gを150分で重合容器内にポンプで一定量づつ供給した上で、120℃に昇温して2時間経過後に冷却しポリスチレン系樹脂粒子(c)を得た。
得られたポリスチレン系樹脂粒子(c)について、下記<吸光度比の測定>によって樹脂粒子の表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定した。その結果を表1に記す。
また、吸光度比(A)と(B)との比((B)/(A))を算出し、これも表1に記す。
また、得られた発泡性ポリスチレン系樹脂についても、下記の「吸光度比の測定」により吸光度比を測定することができる。
吸光度比(D1730/D1600)は下記の要領で測定される。
即ち、無作為に選択した10個の各樹脂粒子の表面(図1中の符号A)、及び粒子を中心を通って切断した断面の中心部(図2中の符号B)について、ATR法赤外分光分析により粒子表面分析を行なって赤外線吸収スペクトルを得る。各赤外線吸収スペクトルから吸光度比(D1730/D1600)をそれぞれ算出し、表面Aについて算出した吸光度比の相加平均を吸光度比(A)とし、中心部Bについて算出した吸光度比の相加平均を吸光度比(B)とする。
吸光度D1730及びD1600は、例えば、Nicolet社から商品名「フーリエ変換赤外分光光度計 MAGMA560」で販売されている測定装置を用いて測定する。
なお、赤外吸収スペクトルから得られる1600cm−1での吸光度D1600は、ポリスチレン系樹脂に含まれるベンゼン環の面内振動に由来する1600cm−1付近に現われるピークの高さをいう。
また、赤外吸収スペクトルから得られる1730cm−1での吸光度D1730は、アクリル酸エステルに含まれるエステル基のC=0間の伸縮振動に由来する1730cm−1付近に現われるピークの高さをいう。
続いて、別の内容量5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2200g、ポリスチレン系樹脂粒子(c)1800g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム6.0g及びドデシルベンゼンスルフォン酸カルシウム1.0gを供給して撹拌しながら70℃に昇温した。次に、発泡助剤としてシクロヘキサン27.0g及び可塑剤としてジイソブチルアジペート12.6gを重合容器内に入れて密閉し100℃に昇温した。次に、発泡剤としてn−ブタン90gをポリスチレン系樹脂粒子(c)が入った重合容器内に圧入して3時間保持した後、30℃以下まで冷却した上で重合容器内から取り出し乾燥させた上で13℃の恒温室内に5日間放置して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
第1重合工程において、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gを、スチレン200g(種粒子100質量部に対して40質量部)、アクリル酸ブチル10g(種粒子100質量部に対して2質量部)の混合液に溶解したこと以外は、実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
第1重合工程において、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gを、スチレン154g(種粒子100質量部に対して30.8質量部)、アクリル酸ブチル56g(種粒子100質量部に対して11.2質量部)の混合液に溶解したこと以外は、実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
第1重合工程において、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gを、スチレン40g(種粒子100質量部に対して8質量部)、アクリル酸ブチル30g(種粒子100質量部に対して6質量部)の混合液に溶解したこと、及び第2重合工程において、150分で昇温しつつ、重合容器内にポンプで一定量づつ供給するスチレンを1430gとしたこと以外は、実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
第1重合工程において、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gを、スチレン360g(種粒子100質量部に対して72質量部)、アクリル酸ブチル30g(種粒子100質量部に対して6質量部)の混合液に溶解したこと、及び第2重合工程において、150分で昇温しつつ、重合容器内にポンプで一定量づつ供給するスチレンを1110gとしたこと以外は、実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
第1重合工程において、使用するアクリル酸エステル種をアクリル酸エチルとし、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gを、スチレン170g(種粒子100質量部に対して34質量部)、アクリル酸エチル40g(種粒子100質量部に対して8質量部)の混合液に溶解し、且つ150分で昇温しつつ、重合容器内にポンプで一定量づつ供給するスチレン系単量体を1290gとした以外は、実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gをスチレン180g、アクリル酸ブチル30gの混合液に溶解し、150分で昇温しつつ、重合容器内にポンプで一定量づつ供給するスチレンを750gとした以外は実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gをスチレン180g、アクリル酸ブチル30gの混合液に溶解し、150分で昇温しつつ、重合容器内にポンプで一定量づつ供給するスチレンを2000gとした以外は実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gをスチレン180g、アクリル酸ブチル30gの混合液に溶解し、150分で昇温しつつ、重合容器内にポンプで一定量づつ供給するスチレンを500gとした以外は実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gをスチレン180g、アクリル酸ブチル30gの混合液に溶解し、150分で昇温しつつ、重合容器内にポンプで一定量づつ供給するスチレンを2750gとした以外は実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
実施例1において、第1重合工程でアクリル酸エステルは使用せずに、ベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gを、スチレン210g(種粒子100質量部に対して42質量部)とした以外は、実施例と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
第1重合工程において、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gを、スチレン202g(種粒子100質量部に対して40.4質量部)、アクリル酸ブチル8g(種粒子100質量部に対して1.6質量部)の混合液に溶解したこと、及び第2重合工程において、150分で昇温しつつ、重合容器内にポンプで一定量づつ供給するスチレンを1290質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
第1重合工程において、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gを、スチレン140g(種粒子100質量部に対して28質量部)、アクリル酸ブチル70g(種粒子100質量部に対して14質量部)の混合液に溶解したこと、及び第2重合工程において、150分で昇温しつつ、重合容器内にポンプで一定量づつ供給するスチレンを1290gとしたこと以外は、実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
第1重合工程において、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gを、スチレン30g(種粒子100質量部に対して6質量部)、アクリル酸ブチル30g(種粒子100質量部に対して6質量部)の混合液に溶解したこと、及び第2重合工程において、150分で昇温しつつ、重合容器内にポンプで一定量づつ供給するスチレンを1440質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
第1重合工程において、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート1.5gを、スチレン460g(種粒子100質量部に対して92質量部)、アクリル酸ブチル30g(種粒子100質量部に対して6質量部)の混合液に溶解したこと、及び第2重合工程において、150分で昇温しつつ、重合容器内にポンプで一定量づつ供給するスチレンを1010gとしたこと以外は、実施例1と同様にして発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
内容量5リットルの撹拌機付き重合容器内に、水2000質量部、前記スチレン系樹脂粒子(B)500質量部、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム6.0質量部及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルフォン酸カルシウム0.3質量部を供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
実施例1と同様に、発泡剤含浸前のポリスチレン系樹脂粒子(c)について、表面の吸光度比(A)と中心部の吸光度比(B)とを測定し、またこれらの比((B)/(A))を算出した。結果を表1に記す。
また、実施例1〜10では、吸光度比(A)が0.05〜0.50の範囲内であり、且つ前記吸光度比(B)が0.20〜0.60の範囲内であった。
さらに、実施例1〜10では、吸光度比(A)と(B)との比(B/A)が、1.10〜3.00の範囲内であった。
また比較例2では、第1重合工程で使用したアクリル酸ブチルが少なかったために、表面の吸光度比(A)が0.02と、本発明で規定した表面の吸光度比(A)の下限(0.05)未満となった。
また比較例3では、第1重合工程で使用したアクリル酸ブチルの量が多かったために、表面の吸光度比(A)が中心部の吸光度比(B)よりも大きくなった。
また比較例4では、第1重合工程で使用したスチレンの量が少なかったために、表面の吸光度比(A)が中心部の吸光度比(B)よりも大きくなった。
また比較例5では、第1重合工程で使用したスチレンの量が多かったために、表面の吸光度比(A)が0.04と、本発明で規定した表面の吸光度比(A)の下限(0.05)未満となった。
また比較例6では、第2重合工程においてスチレンと共にアクリル酸ブチルを使用したことによって、表面の吸光度比(A)が中心部の吸光度比(B)よりも大きくなった。
前述したように製造し、5日間13℃以下で保管した実施例1〜10、及び比較例1〜6のそれぞれの発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、粒子の表面に表面処理剤としてジンクステアレート及びヒドロキシステアリン酸トリグリセリドを被覆処理した上で予備発泡装置にて嵩密度0.0167g/cm3に予備発泡した後に20℃で24時間熟成して予備発泡粒子を得た。
次に、内寸300mm×400mm×30mmの直方体形状のキャビティを有する成形型を備えた発泡ビーズ自動成形機のキャビティ内に前記予備発泡粒子を充填し、下記の2条件(成形蒸気圧)にて、密度0.0167g/cm3のポリスチレン系樹脂発泡成形体の成形を行った。
成形条件 (成形機 株式会社積水工機製作所製 ACE―3SP)
成形蒸気圧 2条件(ケージ圧:0.04MPa、0.09MPa)
金型加熱 5秒
一方加熱 (設定圧力0.03MPa)
逆一方加熱 3秒
両面加熱 15秒
水冷 5秒
放冷 (真空放冷 QS成形モード)
取出設定面圧 0.02MPa
実施例(及び比較例)で得られた発泡成形体について、JIS A9511:2006「発泡プラスチック保温材」記載の方法に準じて曲げ強度を測定した。
すなわち、テンシロン万能試験機UCT−10T(オリエンテック社製)を用い、試験体サイズは75mm×300mm×50mmとし、圧縮速度を10mm/min、先端治具は加圧くさび10R、支持台10Rで、支点間距離200mmの条件として測定し、次式にて曲げ強度を算出した。試験片の数は3個とし、その平均値を求めた。
曲げ強度(MPa)=3FL/2bh2
(ここで、Fは曲げ最大荷重(N)を表し、Lは支点間距離(mm)を表し、bは試験片の幅(mm)を表し、hは試験片の厚み(mm)を表す。)
発泡成形体の表面を目視にて確認し、以下の評価基準に基づき評価した。
○:外観が美麗で発泡粒子間に隙間がないもの。
×:発泡粒子間に隙間が多い、または融けが発生したもの。
本発明の冷却時間は前記記載の成形条件にて成形した際の、水冷工程終了後からキャビティ内の成形体の発泡圧が取出設定面圧0.02MPaになるまでの放冷時間を冷却時間とした。冷却時間は、1条件(成形蒸気圧)につき各3枚成形し、その平均値とした。
次の評価基準に基づき総合評価した。
◎:成形時の水蒸気圧0.04MPaの場合、0.09MPaの場合の両方ともに、得られた発泡成形体の外観が美麗なもの。
×:成形時の水蒸気圧0.04MPaの場合、0.09MPaの場合の少なくとも一方で発泡成形体の外観が劣るもの。
第1重合工程でアクリル酸エステルを本発明の範囲未満の量で添加した比較例2は、低い水蒸気圧(0.04MPa)での成形により得られる発泡成形体の外観が悪く、且つ曲げ強度が低くなった。
第1重合工程でのアクリル酸エステルの量が本発明の範囲を超えている比較例3は、高い水蒸気圧(0.09MPa)での成形により得られる発泡成形体の外観が悪く、且つ曲げ強度が低くなった。
第1重合工程でのスチレンの量が本発明の範囲未満である比較例4は、低い水蒸気圧(0.04MPa)及び高い水蒸気圧(0.09MPa)の両方の成形で得られる発泡成形体ともに、外観が悪く、且つ曲げ強度が低くなった。
第1重合工程でのスチレンの量が本発明の範囲を超えている比較例4は、低い水蒸気圧(0.04MPa)での成形により得られる発泡成形体の外観が悪く、且つ曲げ強度が低くなった。
第1重合工程及び第2重合工程の両方で、スチレンとアクリル酸エステルとの混合物を用いた比較例6は、高い水蒸気圧(0.09MPa)での成形により得られる発泡成形体の外観が悪く、且つ曲げ強度が低くなった。
前記(予備発泡・発泡成形)の場合と同様に、実施例1〜10、及び比較例1〜6のそれぞれの発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の表面に表面処理剤としてジンクステアレート及びヒドロキシステアリン酸トリグリセリドを被覆処理した上で予備発泡装置にて嵩密度0.0167g/cm3に予備発泡した。
予備発泡後、得られた各予備発泡粒子を30℃、湿度50%の雰囲気下で7日間放置した。
成形条件 (成形機 株式会社積水工機製作所製 ACE―3SP)
成形蒸気圧 ケージ圧:0.04MPa
金型加熱 5秒
一方加熱 (設定圧力0.03MPa)
逆一方加熱 3秒
両面加熱 15秒
水冷 5秒
放冷 (真空放冷 QS成形モード)
取出設定面圧 0.02MPa
◎:得られた発泡成形体の外観が美麗なもの。
×:発泡成形体の外観が悪いもの。
この試験結果から、本発明に係る実施例1〜10で得られた予備発泡粒子は、発泡力の保持性に優れ、保存性が良好であることが分かる。
Claims (4)
- スチレン系単量体とアクリル酸エステル系単量体との共重合体を含有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、
ATR法赤外分光分析により前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の表面を分析し得られた赤外線吸収スペクトルのうち、1730cm−1での吸光度D1730と1600cm−1での吸光度D1600とを求め、D1730/D1600から算出される吸光度比(A)と、
ATR法赤外分光分析により前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の中心部を分析し得られた赤外線吸収スペクトルのうち、1730cm−1での吸光度D1730と1600cm−1での吸光度D1600とを求め、D1730/D1600から算出される吸光度比(B)とが、
前記吸光度比(A)が0.05〜0.50の範囲内であり、前記吸光度比(B)が0.20〜0.60の範囲内であり、且つ前記吸光度比(A)と(B)との比(B/A)が1.10〜3.00の範囲内であること、の関係を満たす発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。 - 請求項1に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を嵩密度が0.01〜0.033g/cm3の範囲となるように予備発泡して得られた予備発泡粒子。
- 請求項2に記載の予備発泡粒子を成形型のキャビティ内に充填し、加熱して型内発泡成形することにより得られた発泡成形体。
- 請求項1に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法であって、
(1)ポリスチレン系樹脂種粒子を水中に分散させてなる分散液中に、ポリスチレン系樹脂種粒子100質量部に対し、スチレン系単量体7.0〜80.0質量部とアクリル酸エステル系単量体2.0〜12.0質量部とを供給し、これらの単量体を種粒子に吸収、重合させてポリスチレン系樹脂種粒子を成長させる第1重合工程と、
(2)次いで、該分散液中にスチレン系単量体のみを供給し、これを種粒子に吸収、重合させてポリスチレン系樹脂粒子を成長させる第2重合工程と、
(3)第2重合工程を行ってポリスチレン系樹脂粒子を製造した後、又はポリスチレン系樹脂粒子の成長途上で発泡剤を含浸させる工程とを行って発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
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