JP7196078B2 - 発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、ポリスチレン系予備発泡粒子及び発泡成形体 - Google Patents
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Description
<条件>
篩により所定の粒子径に分級される前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を、吹き込み蒸気圧0.09~0.12MPaの条件でかさ倍率45倍へ予備発泡し、得られたスチレン系予備発泡粒子を、吹き込み蒸気圧0.07MPaで型内成形を行うことで、厚み25mmで長さ400mm×幅350mmの平板状の発泡成形体を得た。
<条件>
篩により所定の粒子径に分級される前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を、吹き込み蒸気圧0.09~0.12MPaの条件でかさ倍率45倍へ予備発泡し、得られたスチレン系予備発泡粒子を、吹き込み蒸気圧0.07MPaで型内成形を行うことで、厚み25mmで長さ400mm×幅350mmの平板状の発泡成形体を得る。
得られた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に対して、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子0.02gをテトラヒドロフラン(以下、「THF」と略す場合がある)20mLに溶解させた後、ゲル成分をろ過した。次いで、THFに可溶な成分のみをゲルパーミェーションクロマトグラフ(GPC)を用いて、以下の条件にてGPC測定を行い、GPC測定チャートおよび、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)を得た。尚、得られた値はポリスチレン換算の相対値である。
測定装置:東ソー社製、高速GPC装置 HLC-8220
使用カラム:東ソー社製、SuperHZM-H×2本、SuperH-RC×2本
カラム温度:40℃、移動相:THF(テトラヒドロフラン)
流量:0.35mL/分、注入量:10μL
検出器:RI。
未反応のポリシロキサン含有マクロモノマーを除去するために、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を2g秤量し、エタノール不溶分・可溶分に分別した。エタノール不溶分を更にヘキサン不溶分・可溶分に分別し、不溶分をTEM観察に用いた。TEM観察には、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子表面を含む断面について、凍結条件下ウルトラミクロトームにより超薄切片を作成し、断面のポリシロキサンが主成分の層の厚みを10個測定し平均値を算出した。
凍結超薄切片作成(クライオウルトラミクロトーム)
装置:ライカ製 FC6
透過型電子顕微鏡(TEM)
装置:日立ハイテクノロジーズ製 H-7650
観察条件:加速電圧 100kV。
篩により所定の粒子径に分級した発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を、加圧式予備発泡機「大開工業製、BHP」を用いて、吹き込み蒸気圧0.09~0.12MPaの条件でかさ倍率45倍へ予備発泡した。その後、常温下で1日放置して嵩倍率45倍のスチレン系予備発泡粒子を得た。
得られたスチレン系予備発泡粒子を、成形機「ダイセン製、KR-57」を用いて吹き込み蒸気圧0.07MPaで型内成形を行うことで、厚み25mmで長さ400mm×幅350mmの平板状の発泡成形体を得た。
発泡成形体の表面の状態を目視観察にて評価した。数値が大きいほうが粒子同士の隙間が少ない美麗な表面状態であり、5点満点で表現した3以上を合格とした。
4:部分的に隙間があるが、ほとんどわからない
3:ところどころ隙間があるが、全体としては許容できる
2:隙間が目立つ
1:隙間が多い。
得られた発泡成形体を破断し、破断面を観察した。粒子界面ではなく、粒子が破断している割合を求めて、以下の基準にて、融着性を判定した。
合格:粒子破断の割合が70%以上。
不合格:粒子破断の割合が70%未満。
得られた発泡成形体を、バーチカルスライサー(桜エンジニアリング製)を用いて長さ60mm幅60mm厚み4mmの片面スキンの試験片を切り出した。
得られた発泡成形体を、バーチカルスライサー(桜エンジニアリング製)を用いて長さ300mm幅60mm厚み25mmの両面にスキン層を有する直方体の試験片を切り出した。また、底辺120mm高さ60mm厚み25mmの両面にスキン層を有する三角柱の試験片を切り出し、両者を温度23℃、湿度50%の恒温恒湿室に12時間静置した。その後、同環境下で直方体の試験片の上に三角柱の試験片を角部が当たるように載せ、三角柱の試験片の上に2000gの荷重を載せた。その状態で試験片を幅50mmの区間を6000mm/分の速度で10往復させた。
得られた発泡成形体から、熱線スライサーを用いて、長さ356mm×幅101.6mm×厚み12mmのサンプルを切断して、燃焼試験用試験片を得た。燃焼速度は、得られた試験片を用いて、米国自動車安全基準FMVSS302に準拠した方法で評価した。
D:炎が進んだ距離(mm)、最後まで延焼した場合は25.4cm
T:延焼に要した時間(秒)
評価は以下の基準とした。
○:標線前に自消。
×:燃焼速度80mm/min.超。
MPS:側鎖型メタクリロイル含有ポリシロキサン(分子量:20万、粘度:不明、官能基数:7.5個、官能基当量:9300g/mol)
X-22-164B:両末端型メタクリロイル含有ポリシロキサン(分子量:0.35万、粘度:55mm2/s、官能基数:2.1個、官能基当量:1630g/mol)(信越シリコーン社製)
KF-2012:片末端型メタクリロイル含有ポリシロキサン(分子量:0.40万、粘度:60mm2/s、官能基数:0.8個、官能基当量:4600g/mol)(信越シリコーン社製)
<使用外添剤種>
ヒマシ硬化油:カスターワックス、融点:84度(日油社製)
VT-50:ステアリン酸トリグリセライド、リケマールVT-50、融点:67度(理研ビタミン社製)
S-100:ステアリン酸モノグリライド、リケマールS-100、融点:67度(理研ビタミン社製)
リモネン:(R)-(+)-リモネン、融点:-74度(和光純薬工業社製)
ヤシ油:融点:25度
DBS:セバシン酸ジブチル、融点:-11度(和光純薬工業社製)
(実施例1)
<ポリスチレン系樹脂種粒子の製造>
攪拌機を具備した反応器に、純水100重量部、第3リン酸カルシウム0.4重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.01重量部、塩化ナトリウム0.5重量部及び造核剤としてポリエチレンワックス0.07重量部を入れて攪拌して水懸濁液とした。その後、スチレン単量体100重量部に重合開始剤として、ベンゾイルパーオキサイド0.2重量部及び1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.2重量部を溶解し、反応器に加え、98℃に昇温してから4.5時間かけて重合した。その後、得られた重合物を冷却して、その内容物を取り出し脱水・乾燥した。続いて、篩い分けして粒子径0.4~0.5mmのポリスチレン系樹脂種粒子を得た。
撹拌機付属の6Lのオートクレーブに、純水重量167重量部、第3リン酸カルシウム1.2重量部、α―オレフィンスルフォン酸ソーダ0.022重量部、塩化ナトリウム0.2重量部、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(10時間半減期温度99℃)0.04重量部、粒子径が0.4~0.5mmのポリスチレン系樹脂種粒子20重量部を仕込んだ後、攪拌を開始した。続いて、90℃まで昇温させた後、ベンゾイルパーオキサイド30%溶液0.22重量部を5時間、スチレン単量体78.5重量部を5時間30分かけて反応器中に仕込みながら重合した。この際、スチレン単量体の添加終了時期(90℃昇温後5時間目)にメタクリロイル含有ポリシロキサン(メタクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン含有量:2.5重量%、分子量:20万)1.5重量部とジ-t-ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート0.075重量部とを1時間30分かけて仕込み、30分間90℃を保持した。その後、120℃まで昇温し1時間保持した後、98℃まで冷却してシクロヘキサン1.0重量部、ノルマルリッチブタン(ノルマルブタン70%、イソブタン30%)6.5重量部を仕込み、更に110℃に昇温して1.5時間保持した後、40℃まで冷却した。懸濁液を取り出し脱水・乾燥・分級して、粒子径が0.6~1.15mmの発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
表1に記載のとおり、ポリシロキサン含有マクロモノマーの種類、量、添加時期、添加時間及び添加開始剤の種類、量等を変更した以外は、実施例1と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、予備発泡粒子、発泡成形体を得て、同様の評価を実施した。
撹拌機付属の6Lのオートクレーブに、純水重量167重量部、第3リン酸カルシウム1.2重量部、α―オレフィンスルフォン酸ソーダ0.022重量部、塩化ナトリウム0.2重量部、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(10時間半減期温度99℃)0.04重量部、粒子径が0.4~0.5mmのポリスチレン系樹脂種粒子20重量部を仕込んだ後、攪拌を開始した。次いで、難燃剤としてピロガードSR-130(第一工業製薬製)3.0重量部とジクミルパーオキサイド0.6重量部をスチレン10重量部に溶解した後、上記懸濁液の中に添加した。その後、60℃で1時間保持した後、ベンゾイルパーオキサイド30%溶液0.03重量部を添加し、90℃まで昇温し1時間30分保持した。続いて、ベンゾイルパーオキサイド30%溶液0.2重量部を4時間30分、スチレン単量体68重量部を4時間50分かけて反応器中に仕込みながら重合した。この際、スチレン単量体の添加終了時期(90℃昇温後4時間20分目)にメタクリロイル含有ポリシロキサン(メタクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン含有量:2.5重量%、分子量:20万)2.0重量部とジ-t-ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート0.1重量部とを2時間かけて仕込み、30分間90℃を保持した。その後の操作は実施例1と同様の操作を行い、評価結果を表1に示した。
撹拌機付き6Lオートクレーブに純水96重量部、第3リン酸カルシウム0.17重量部、α-オレフィンスルフォン酸ソーダ0.048重量部、難燃剤として臭素化ブタジエン・スチレン共重合体(ケムチュラ社製「EMERALD 3000」臭素含有量64%)3.0重量部、難燃助剤としてジクミルパーオキサイド0.2重量部、重合開始剤として過酸化ベンゾイル0.1重量部、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0.37重量部、及び、可塑剤としてやし油1.4重量部を仕込んだ。その後、スチレン98重量部を仕込み、98℃まで昇温して重合を実施した。重合2時間目に第3リン酸カルシウム0.10重量部添加し、5時間重合を行った。続いてメタクリロイル含有ポリシロキサン(メタクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン含有量:2.5重量%、分子量:20万)2.0重量部とジ-t-ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート0.1重量部とを2時間かけて添加し、更に30分重合した。更に、シクロヘキサン1.0重量部と発泡剤としてノルマルリッチブタン(ノルマルブタン70%、イソブタン30%)6.5重量部とを仕込んで120℃まで昇温し4時間発泡剤の含浸及び重合を行った。その後、40℃まで冷却後、洗浄・脱水・乾燥することにより発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
Claims (7)
- スチレン系単量体とポリシロキサン含有マクロモノマーとからなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、融点40℃以上の外添剤を含み、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を予備発泡し成形することで得られる発泡成形体の静止摩擦係数が4.0以下であり、
表層部の主成分がポリシロキサンであり、
前記表層部は、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の最外層より30nm以上250nm以下の範囲であり、
前記「主成分がポリシロキサンである」とは、ポリシロキサン成分が共重合体100重量%に対して50重量%以上含まれている状態であることを特徴とする発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。 - 前記外添剤が、脂肪酸トリグリセライド、脂肪酸ジグリセライド、脂肪酸モノグリセライド、植物油のいずれか1種又は複数の混合物であることを特徴とする請求項1に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
- 前記ポリシロキサン含有マクロモノマーが両末端及び/または側鎖に官能基を有することを特徴とする請求項1または2に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
- 前記ポリシロキサン含有マクロモノマーの官能基が、ビニル基であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
- 前記スチレン系単量体が89.0重量部以上99.2重量部以下であり、前記ポリシロキサン含有マクロモノマーが0.8重量部以上11.0重量部以下である(スチレン系単量体とポリシロキサン含有マクロモノマーとの合計量が100重量部である)ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を予備発泡させてなることを特徴とするポリスチレン系予備発泡粒子。
- 請求項6に記載のポリスチレン系予備発泡粒子を成形してなることを特徴とする発泡成形体。
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