JPH01299843A - ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はポリスチレン系樹脂予備発泡粒子に関し、更に
詳しくは、セル構造を有する成形物の製造において、成
形工程中で発泡粒子同志がその境界面で完全に融着し、
粒子間隙が可及的に少ない成形物の製造を可能とするポ
リスチレン系樹脂予備発泡粒子及びその製造方法に関す
るものである。

〔従来技術と問題点〕

ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子は、発泡性スチレン系
樹脂粒子を水蒸気等の加熱媒体で加熱発泡することによ
り得られる。そして、その発泡性スチレン系樹脂粒子は
、例えばポリスチレン樹脂粒子に発泡剤、卯ち咳粒子を
僅かに膨潤せしめる易揮発性の脂肪族炭化水素、例えば
ｎ−ペンタン等を水性懸ｉ液中で含浸せしめるか、又は
ポリスチレン樹脂粒子に常温において気体状のブタン、
プロパン等の発泡剤を、該粒子を溶解する少量のトルエ
ン、シクロヘキサン等の溶剤と共に水性懸／ｎ　液中で
含浸せしめる等の方法により製造される。

このようにして製造された発泡性スチレン系樹脂粒子を
水蒸気等の加熱媒体により加熱発泡して予備発泡粒子と
し、およそ１日の乾燥、熟成期間を経た後、所望の形状
を有し壁面に多数の小孔が穿設された閉鎖型の金型内に
充填し、前記の金型小孔より水蒸気等の加熱媒体を噴出
せしめて予備発泡粒子の軟化点以上の温度に加熱し、互
いに膨潤・融着せしめた後に金型内より取り出して、前
記所望の形状の発泡スチレン系樹脂成形体が製造される
。

上記方法により得られる成形体は、予備発泡粒子が金型
内で更に発泡し、粒子間隙を埋めながら互いに融着する
ことによって形作られているが、従来、粒子間隙の無い
成形体を得ることは難しく、特に、金型壁面付近への予
備発泡粒子の充填率は他の部分に比べて低くなるため、
粒子間隙を完全に埋めることが難しく、その結果、得ら
れる成形体表面には粒子の間隙がくぼみとして存在する
。

このような、成形体表面の粒子間隙の存在は、成形体の
外観を損なうと共に、成形体の強度低下を引き起こす。

特に近年、成形体に印刷をほどこして使用することが多
くなっているが、その際、粒子間隙にはインクが付着し
ないため、該インク非付着部が発泡粒子の白色のままで
点在したり、また逆に粒子間隙にインクの溜りが出来て
極度に濃い点として表れたりして、印刷の見栄えが著し
く損なわれ、商品価値を下げてしまう。

このような成形体の粒子間隙を減少させる方法として、
発泡粒子のセル径を大きくして発泡粒子の表面セル膜を
厚くし、加熱成形時の表面セル膜の崩壊を抑制して予備
発泡粒子の発泡力保持をはかる方法が知られている。し
かし乍ら、かかる方法による場合は、セル径が大きくな
ることによって成形体のセル膜からの光の散乱が少なく
なり、その結果、成形体が黒ずんで見え、またセル径を
大きくする技術に限界があるため表面セル膜が粒子間隙
を完全に埋めるに必要な厚さに到り得す、その結果とし
て、粒子間隙の存在しない成形体は未だ満足すべきもの
は得られていないのが実情である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、上記従来技術の欠点を改善することを目
的として、成形工程中での発泡粒子同志がその境界面で
完全に融着し、粒子間隙が可及的に少なく、且つ光沢の
ある発泡スチレン系樹脂成形体を得るべく鋭意研究した
結果、本発明を完成するに到った。

即ち、本発明の第１は、密度が０．２〜Ｏ，０，２ｇ／
ｄで、粒子表面のセル膜厚みが２〜３０μｍであるポリ
スチレン系樹脂予備発泡粒子を、本発明の第２は、発泡
剤を１〜２０重量％含有する発泡性スチレン系樹脂粒子
の表面付近の前記発泡剤のみを選択的に除去した後、加
熱して発泡させ、密度が０．２〜０．０２ｇ／ｃｎで、
粒子表面のセル膜厚みが２〜３０μｍの予備発泡粒子を
得ることを特徴とするポリスチレン系樹脂予備発泡粒子
の製造方法を、それぞれ内容とするものである。

本発明におけるポリスチレン系樹脂予備発泡粒子は、前
記の通り、発泡性スチレン系樹脂粒子を水蒸気等の加熱
媒体により加熱発泡して得られる。

該発泡性スチレン系樹脂粒子は、発泡剤を重合時に添加
し重合するか、又は重合後に発泡剤を含浸してなる樹脂
粒子であり、例えばスチレン単独の重合体又はスチレン
を主成分とする他のビニル単量体との共重合体等に、常
温で液体状又は気体状の発泡剤を重合中含有せしめるか
、又は発泡剤を重合後に含浸することによって、加熱に
より発泡し得る粒子としたものである。勿論、通常用い
られる添加剤が含有されていてもよい。

発泡剤としては、前記樹脂粒子の軟化温度より低い沸点
を有し、樹脂粒子を溶解しないか又は僅かに膨潤させる
にとどまるものが好ましい。このような発泡剤としては
、例えばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプ
タン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素、あるいは塩
化メチル、フロン等のハロゲン化炭化水素が挙げられ、
これらは単独又は２種以上混合して用いられる。発泡剤
の量は、発泡性スチレン系樹脂粒子に対して１〜２０重
量％が好ましい。１重量％未満では、必要な発泡倍率が
得られず、２０重攪％を越えて用いても、発泡度の更な
る向上は望めず、却って不経済となる。

本発明のポリスチレン系樹脂予備発泡粒子は、密度が０
．２〜０．０２　ｇ　／ｃｊに発泡された粒子であり、
且つ粒子表面のセル膜厚みが２〜３０μｍ、好ましくは
５〜３０μｍの範囲内のものである。

密度０．２〜０．０２ｇ／ｃＩｌｌのポリスチレン系樹
脂予備発泡粒子は、従来から、金型成形用に用いられて
いる。即ち、前記の通り、ポリスチレン系樹脂予備発泡
粒子を所望の形状の金型内に充填し、水蒸気等の加熱媒
体により予備発泡粒子の軟化点以上の温度に加熱し、互
いに融着せしめた後、金型内より取り出して、所望の形
状の発泡性スチレン系樹脂成形体を製造する。例えば、
密度０．２ｇ／　ｃａｌの予備発泡粒子からは、およそ
０．１ｇ／ｃ＋ｄの密度の成形体が得られ、密度０．０
２ｇ／ｃｎｌの予備発泡粒子からは、およそ０．０１　
ｇ　／ｃｌの成形体が得られる。

一般に使用されているポリスチレン系予備発泡粒子のセ
ルの直径は２５０μｍ以下であるので、セル膜の厚みは
２μｍより薄い。従って、加熱を強くすると、容易に破
泡して発泡力を失い、粒子間隙が完全に埋まった成形体
を得ることは不可能である０本発明の如（、予備発泡粒
子表面のセル膜厚みを２〜３０μｍ１好ましくは５〜３
０μｍと厚くすることにより、成形時の加熱を強くして
も破泡が起こらず、従って、十分な発泡力を保持し、発
泡粒子同志がその境界面で完全に融着し、粒子間隙が全
くあるいは殆ど存在しない良好な成形体が得られる０表
面のセル膜厚みが２μｍ未満であると、かかる効果の発
現は見られず、又、３０μｍを越えても、２〜３０μｍ
の範囲内における効果以上のものは見られず、却って非
発泡部分の体積が増加することにより、成形体の軽量化
に支障が生じる。

粒子表面のセル膜厚みを厚くするには、単にセル径を大
きくすることにより表面のセル膜を厚くする方法もある
が、その場合には、セル数の減少をきたし、従って、セ
ル膜からの光の散乱が少なくなり、成形体が黒ずんで見
え美感をｌ員なうこと、及びセル径を大きくする技術に
限界があること等の問題がある。そこで本発明において
は、粒子内部を構成するセル直径を２００μｍ以下にと
どめておくことが好ましい。

本発明の密度０．２〜０．０２ｇ／ｃｄであり、且つ粒
子表面のセル膜厚みが２〜３０μｍであるポリスチレン
系樹脂予備発泡粒子を製造する方法としては、本発明の
予備発泡粒子が得られる方法であれば如何なる方法を採
用しても良い。例えば、発泡剤を含有した発泡性スチレ
ン系樹脂粒子の表面層付近のみから選択的に発泡剤を除
去した後、水蒸気等の加熱媒体によって加熱発泡させし
める方法が挙げられる。即ち、ＨＬＢ値が７以上の非イ
オン性界面活性剤、ポリジメチルシロキサン、流動パラ
フィン等のポリスチレンを僅かに侵蝕し得るような高沸
点の有機化合物を、発泡性スチレン系樹脂粒子の表面に
塗布した後、空気、窒素等の気流中に曝して発泡剤を逸
散させることにより、粒子表面層付近の発泡剤のみを選
択的に除去してセル膜厚みを２〜３０μｍに調整した後
、密度０゜２〜０．０２ｇ／−の範囲に加熱発泡させる
ことにより本発明の予備発泡粒子を得ることが出来る。

そのとき、セル膜の厚みは、塗布する有機化合物の種類
、量及び気流中に曝す時間によりコントロールすること
が出来る。

上記の如くして得られた粒子が、本発明のセル膜厚みを
有するか否かの確認は、該粒子を破断してその表面のセ
ル膜厚みを走査型電子顕微鏡等により観察することによ
ってなされる。

〔作用・効果〕

本発明のポリスチレン系樹脂予備発泡粒子を成形して得
られた成形体は、発泡粒子同志がその境界面で完全に融
着し、粒子間隙が全く又は殆ど存在せず、成形体の外観
は綺麗であり、印刷を施した場合の仕上がりも極めて良
好である。また成形体の強度も従来の成形体に比べて高
い。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例、比較例を挙げて更に詳細に説明
するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものでは
ない。

比較例１ 攪拌機、温度検知管を具備した耐圧反応器中にスチレン
、ｉＪｉ量体１００重量部、水１１０重量部、リン酸三
カルシウム０．１５重量部、ドデシルベンゼンスルホン
酸ソーダ０．００５重量部、ベンゾイルパーオキサイド
０．２５重量部、第三ブチルパーベンゾエート０．１重
量部を添加し、攪拌しながら窒素０．５　ｋｇ　／　ｃ
ｄ加圧下で９０℃に昇温し、５時間重合を行った。

次いで、シクロヘキサン１．８重量部、ブタン８゜５重
量部を添加して１０５℃に昇温し、６時間発泡剤の含浸
を行った。これを室温まで冷却して真球状の発泡性ポリ
スチレン樹脂粒子を得た。該樹脂粒子を乾燥後、篩分け
して１４〜２０メソシユの粒子を得、次いでステアリン
酸亜鉛０．０９重世部を添加し、リボンブレンダーで攪
拌後、取り出した。

得られた発泡性ポリスチレン樹脂粒子を回分式予備発泡
機を用いて蒸気により加熱して発泡させ、見掛は体積で
約６０倍（密度０．０１７　ｇ　／ＣＩＪ）の予備発泡
粒子を得た。発泡所要時間を第１表に示す。

得られた予備発泡粒子をナイフを用いて切断し、切断面
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、セル直径は１４
６μｍ、表面のセル膜厚みは１μｍであった。

実施例１ 比較例１で得た発泡性ポリスチレン樹脂粒子１００重量
部にポリオキシエチレンオレイルエーテル（ＨＬＢ値１
５．４、日本油脂■製）の５重量％水溶ｔ＆　１重量部
を加え、ポリオキシエチレンオレイルエーテルが粒子表
面を均一に被覆するよう容器内で攪拌した後、気流乾燥
機で粒子を乾燥し、次いで箱型通気乾燥器を用いて４０
℃で２０分間含存発泡剤の逸散処理を行った後、比較例
１と同様にして見掛は体積で約６０倍（密度０．０１７
ｇ／ｄの予備発泡粒子を得、表面のセル膜厚みを測定し
た。結果を第１表に示す。予備発泡所要時間も第１表に
示した。

実施例２〜６ ポリオキシエチレンオレイルエーテル５重量％水溶液の
塗布量と発泡剤の逸散処理条件を第１表の如く変更した
以外は、実施例１と同様にして処理し、表面のセル膜厚
みを変えたスチレン樹脂予備発泡粒子を得た。測定結果
を発泡所要時間とともに第１表に示す。

比較例２．３ ポリオキシエチレンオレイルエーテル５重量％水溶液の
塗布量と発泡剤の逸散処理条件を第１表の如く変更した
以外は実施例１と同様に処理して、表面のセル膜厚みを
変えたスチレン樹脂予備発泡粒子を得た。表面セル膜厚
みの測定結果を発泡所要時間とともに第１表に示す。

上記実施例１〜６、比較例１〜３で得られた予備発泡粒
子を大気中で２４時間養生乾燥した後、パールスター９
０自動成形機〔東洋機械金属■製〕でキャビテイ寸法３
００龍×４５０ｍ１×２０■鵬の金型を使い成形しな。

得られた成形体の表面の粒子間隙の存在状態及びＪｔＳ
＾９５１１により測定した成形体曲げ強度の結果を第１
表に示す。

実施例７．８ 実施例１で得た発泡性ポリスチレン樹脂粒子を回分式予
備発泡機で水蒸気による加熱を行う際、加熱時間を変え
ることによって、第２表に示す密度の予備発泡粒子を得
た。

比較例４．５ 比較例１で得た発泡性ポリスチレン樹脂粒子を回分式予
備発泡機で水蒸気による加熱を行う際、加熱時間を変え
ることによって、第２表に示す密度の予備発泡粒子を得
た。

上記実施例７．８、比較例４．５で得られた予備発泡粒
子を前記した成形条件で成形し、粒子間隙の存在状態を
観察するとともに、成形体曲げ強度を測定した。結果を
第２表に示す。

実施例９、比較例６ 実施例１及び比較例１で得られた発泡性ポリスチレン樹
脂粒子をそれぞれ密度０．０２２に予備発泡し、大気中
で２４時間養生乾燥してスチレン樹脂予備発泡粒子を得
た。

得られた予備発泡粒子をバールスター１８００ＶＭ自動
成形機〔東洋機械金属■製〕でキャビティ寸法１８００
龍×９００龍Ｘ４５Ｑｍａのブロック用金型に充填し加
熱成形した。得られたブロック成形体を夫々熱線にクロ
ム線）スライサーで切断し、切断面の粒子間隙を評価し
た。その結果を第３表に示す。

第１表乃至第３表の結果から、本発明のポリスチレン系
樹脂予備発泡粒子は、粒子間隙が改善され、曲げ強度の
良好な成形体を提供することが理解される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、密度が０．２〜０．０２ｇ／ｃｍ＾２で、粒子表面
   のセル膜厚みが２〜３０μｍであるポリスチレン系樹脂
   予備発泡粒子。 ２、粒子内部を構成するセルの直径が２００μｍ以下で
   ある請求項１記載の予備発泡粒子。 ３、発泡剤を１〜２０重量％含有する発泡性スチレン系
   樹脂粒子の表面付近の前記発泡剤のみを選択的に除去し
   た後、加熱して発泡させ、密度が０．２〜０．０２ｇ／
   ｃｍ＾２で、粒子表面のセル膜厚みが２〜３０μｍの予
   備発泡粒子を得ることを特徴とするポリスチレン系樹脂
   予備発泡粒子の製造方法。 ４、発泡剤を１〜２０重量％含有する発泡性スチレン系
   樹脂粒子の表面に該樹脂粒子を侵蝕する有機化合物を塗
   布した後、空気又は窒素の気流中に該樹脂粒子を曝すこ
   とによって、前記粒子表面付近の発泡剤のみを選択的に
   逸散除去する請求項３記載の製造方法。 ５、発泡性スチレン系樹脂粒子を侵蝕する有機化合物が
   、ＨＬＢ〔親水性−脂肪親和性平衡（Ｈｙｄｒｏｐｈｉ
   ｌｅ−Ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ　Ｂａｌａｎｃｅ）〕値が７
   以上の非イオン性界面活性剤、ポリジメチルシロキサン
   及び流動パラフィンから選択される少なくとも１種であ
   る請求項４記載の製造方法。