JPH04164937A - ポリスチレン系樹脂発泡体及びその製造方法 - 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〕 本発明は樹脂成分の変更なく機械的強度の改善されたポ
リスチレン系樹脂発泡体及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、ポリスチレン系樹脂発泡体は軽量性、緩衝性、断
熱性、衛生性などから産業資材緩衝材、魚箱、りんご箱
、建設断熱材、食品保温コンテナなど広範囲に使用され
ている。

これらのポリスチレン系樹脂発泡体は具体的には以下の
ようにして作られる。すなわち、スチレンモノマーを懸
濁重合によって得た０、　　３〜２゜５μｍのビーズ状
ポリスチレン樹脂にプロパン、ブタンなどの蒸発型発泡
剤を含浸させたものを１００〜１０５℃に加熱して一次
発泡させたのち、所望の形状の成形型に充填して、さら
に１０５〜１１０℃に加熱してポリスチレン系発泡体（
発泡成形品）を得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この様にして得たポリスチレン系樹脂発泡体は
、発泡粒子同志の接触部でしか接着しておらず、したが
って発泡粒子間の空隙が多く、結果として機械的強度の
点において劣るという欠点があった。

これを解決するために発泡するポリスチレン系樹脂成分
に接着性樹脂をブレンドしたり、あるいは共重合して樹
脂を変更するか、あるいは発泡倍率を小さくすることに
よって得ていた。しかし、このような方法はいずれもコ
スト面で大きく影響するため、一部の用途にのみしか採
用されていない。

本発明はかかる欠点を改善し、発泡樹脂を変更すること
なく発泡粒子間の空隙を減少せしめ機械的強度を改善し
たポリスチレン系樹脂発泡体を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のポリスチレン系樹脂発泡体はポリスチレン樹脂
接着性エマルジョン接着剤が表面にコーティングされた
ポリスチレン系樹脂発泡粒子（以下、２次発泡粒子及び
発泡成形体の発泡粒子は単に「発泡粒子」とよぶ。）の
集合体からなることを特徴とする。また、本発明のポリ
スチレン系樹脂発泡体の製造方法は、５〜５０倍に一次
発泡したポリスチレン系樹脂ビーズ（以下、単に「−次
発泡粒子」という）の粒子表面にポリスチレン樹脂接着
性エマルジョン接着剤をコーティングしたのち成形型内
に充填して加熱発泡することを特徴とする。

本発明におけるポリスチレン系樹脂ビーズとはスチレン
モノマーを公知の懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法
によって得たポリスチレンビーズにプロパン、ブタンな
どの蒸発型発泡剤を含浸させたものであるが、発泡剤の
添加法は重合時であっても、樹脂重合後であっても良い
。また、樹脂はエチレンなどビニル性モノマーとの共重
合体であっても良い。

本発明におけるポリスチレン樹脂接着性エマルジョン接
着剤とはポリスチレン樹脂に接着するものである必要が
あるがエマルジョンには若干であればトルエン、キシレ
ンなどの有機溶剤が含まれていてもよいが上限としては
５％である。接着剤の樹脂成分の軟化点は６０〜１２５
°Ｃ１好ましくは８０〜１２０℃であることが望ましい
。軟化点が６０℃未満ではコーテイング後ブロッキング
を生じ、また、コーティングされた１次発泡粒子（以下
、単に「コーティング粒子」とよぶ）同志の摩擦抵抗が
増加するため成形金型に充填するとき均一に充填されな
いため成型品に欠点が生じたり、あるいは成形、冷却後
の製品取出時に金型にブロッキングして取出が困難にな
るので好ましくない。一方、軟化点が１２５℃を越える
と成形時の熱で接着が困難であったり、成形時にコーテ
ィングが発泡挙動に追随しないため、あるいは樹脂の粘
度が急速に低下するため発泡ガスが散逸することにより
、所望の発泡倍率の製品かえられないという欠点を生じ
るので好ましくない。具体的にはエチレン−酢酸ビニル
共重合体（酢酸ビニル含有量が３０重量％以上）とポリ
アクリレートもしくはポリメタアクリレート系重合体か
らなる樹脂成分を主体とするエマルジョンや酢酸ビニル
とアクリル系樹脂成分からなるエマルジョンなど酢酸ビ
ニル成分を含有するもの、あるいはアクリル系樹脂と水
性エポキシ系樹脂成分などからなるものなどがあげられ
る。さらに、この接着剤にはカラー着色するための公知
の顔料を添加してあってもよい。

本発明における一次発泡粒子に上記エマルジョン接着剤
を均一にコーティングする方法は特に限定するものでは
ないが、流動層とエマルジョン接着剤スプレー装置を具
備した流動造粒コーティング装置でかつ接着剤の軟化点
以下の温度の加熱空気で乾燥可能なものがよい。このと
きの乾燥温度はコーテイング品がベタツキのない状態で
あればよいが、コーティング粒子を保管したときブロッ
キングを起こさないように５％未満の水分率にしておく
ほうが望ましい。また、コーティング厚さは乾燥状態で
２〜５０μｍであることが好ましい。

コーティング厚さが２μｍ未満では最終発泡倍率の製品
としたとき膜厚が薄くなり結果的に発泡粒子間の強度が
不足するので好ましくない。一方、膜厚が５０μｍを越
えると成形時にコーテイング膜がビーズの発泡挙動に追
随しないため所望の発泡倍率の製品が得られないという
欠点を生じるので好ましくない。

本発明における成形方法としては特に限定されるもので
はないが公知のビーズ発泡法が適用できる。具体的には
、加熱蒸気、あるいは熱風の吸、排気孔、ジャケット式
の型冷却装置を設けた成形型に、コーティング粒子を細
密充填後１１３〜１１５℃の蒸気あるいは熱風を供給し
て発泡成形する。成形後、蒸気あるいは熱風の供給を停
止して、金型を６５〜７５℃まで冷却した後金型から成
形品を取り出す方法が一般的である。

次に本発明のポリスチレン系樹脂発泡体の製造方法の一
態様について述べる。ただし、本発明は以下の方法に限
定されるものではない。

まず、発泡倍率４５倍に一次発泡させ１〜２時間エージ
ングしたポリスチレン系樹脂ビーズを流動造粒コーティ
ング装置にコンテナーの７０容量％入れて、４５℃の乾
燥空気で流動床を形成させる。このものに固形分４０％
、粘度７００センチポアズの酢酸ビニル−アクリル系エ
マルジョン接着剤に赤色の顔料を入れたものをコーティ
ングする粒子の重量に対し１５重量％を定量供給装置を
供えたスプレー装置で均一に散布し１次発泡粒子にコー
ティングする。このときのコーティング膜厚は２０μｍ
である。このコーティング粒子を加熱用蒸気の吸、排気
孔、ジャケット式の型冷却装置を設けた成形型に細密充
填し、１１３〜１１５℃の蒸気を供給して発泡成形する
。このものを６５〜７５℃まで冷却した後金型から成形
品を取り出す。この成型品を７０℃で乾燥して付着した
水分を除去したのち、室温まで冷却して見掛発泡倍率６
５倍の製品を得る。

この製品は機械的強度に優れており、シャルピー衝撃試
験において同倍率従来品の２．３倍の機械的強度を示す
。また、この製品の表面に青色のインクを垂らしインク
の蒸発を防ぐためシャーレでカバーして浸透状態を見た
が１週間たっても成型品厚さ方向の５％にしか浸透して
おらず発泡粒子間の空隙が極めて少なく強固に接着して
いることが分る。

本発明によるポリスチレン系樹脂発泡体は通常よく用い
られる産業資材緩衝材、魚箱、りんご箱、建設断熱材、
食品保温コンテナなどの用途に適応できる。また、前記
のように接着剤にカラー顔料を添加してコーティングし
て成形することより容易に着色できる。

本発明に用いる特性値の測定並びに評価方法は次の通り
である。

（１）見掛は発泡倍率 成型品より幅５ｃｍＸ長さ５ｃｍのサイズに切り出し、
厚みｔ　（ｃｍ）を測定する。このものの重量Ｗ　（ｇ
）を測定し、次式で見掛は発泡倍率を算出する。

見掛は発泡倍率（倍）＝　（５Ｘ５Ｘｔ）／Ｗ（２）コ
ーティング膜厚 コーティング粒子を任意に取り出し、片刃カミソリで半
分に切る。切った断面を面積倍率１００倍の拡大鏡で拡
大し、ポラロイドカメラで撮影し、コーティング膜厚ｔ
（ｍｍ）を測定し、次式で算出する。

コーティング膜厚（μｍ）＝　（ｔ／１００）ｘ（３）
機械的強度 （Ａ）シャルピー衝撃強度 ＪＩＳ　Ｋ６９１１に準じて測定した。

（Ｂ）荷重落下テスト ａ）重量３００ｇで角度３０°の円錐状荷重を高さ５０
ｃｍよりサンプルに落とし、サンプルの破壊状態で判定
した。

サンプルサイズ：厚さ５ｃｍＸ幅１５ｃｍｘ長さ５ｃｍ 円錐荷重がサンプルにめり 込んだ状態　−−一−−−−−−−−◎円錐荷重のめり
込んだ部分 に軽度の亀裂がある　−一一一一一一〇円錐荷重のめり
込んだ部分 に比較的大きい亀裂がある　−−−一△サンプルが細片
に破断した もの　−−−−−−−−−−−−−−Ｘ◎、○および△
を合格とする。

ｂ）重量３００ｇで径４０ｍｍの円筒状荷重を高さ５０
ｃｍよりサンプルに落とし、サンプルの破壊状態で判定
した。

サンプルサイズ：厚さ５ｃｍＸ幅Ｘ１５ｃｍ長さ１５ｃ
ｍ 円筒状荷重の落下部か若干 凹んだもの　−−−−−−−−−−◎ 円筒状荷重の落下部にくぼ みと軽度の亀裂がある　−一−−−○ 円筒状荷重の落下部にくぼ みと亀裂がある　−一−−−−−−△ サンプルが細片に破断飛散 したもの　−−−−−−−−−−−ｘ ◎、○および△を合格とする。

（４）空隙 厚み５０ｍｍの発泡成形体表面に着色したインク１０ｃ
ｃを垂らし、インク上をガラス製のシャーレで保護して
４８時間後の浸透厚さで判定した。

５ｍｍ未満の浸透　−−−−−一−−−−◎５ｍｍ以上
１５ｍｍ未満の浸透　−ｍ−−〇１５ｍｍ以上３０ｍｍ
未満の浸透　−−一△全厚み浸透　−−−−−−−−−
−−−−ｘ◎、○および△を合格とする。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１ ５０倍に一次発泡したビーズ発泡用ポリスチレン系樹脂
（積水化成品工業株式会社製“ＥＳＣビーズ）を定量供
給装置付きスプレー装置を具備したローターコンテナー
付きフローコーターＦＬ−５（フロイント産業社製）に
３１投入し、６０℃の乾燥空気で流動床を形成させた。

このものにエチレン−酢酸ビニル共重合体とポリウレタ
ンからなるエマルジョン系接着剤ＰＣ−１４Ｌ　（ウォ
ーターケム社製）を固形分１５重量％にしたのちスプレ
ー装置によりスプレーしてコーティングした。このもの
のコーティング厚みは約２７μｍであった。

このコーティングしたＥＳＣビーズを厚さ５０ｍ　ｍ　
、幅５００ｍｍ、長さ５００ｍｍの金型を供えたＥＣＨ
Ｏ−１２０自動成形機（種水機工社製）にかけて発泡成
形した。

得られた発泡成形体を片刃カミソリにて裁断し拡大鏡に
て発泡粒界面の接着状態を見た結果、コーテイング膜同
士が接着して発泡粒界面の空隙は認められなかった。得
られた発泡成形体の特性は第１表に示した。

比較例１ 接着剤をコーティングしないこと以外は実施例１と同様
に成形した。

得られた発泡成形体を片刃カミソリにて裁断して拡大鏡
にて発泡粒界面の接着状態を見た結果、発泡粒の接触し
た部分以外は接着しておらず明らかに空隙の多いもので
あった。得られた発泡成形体の特性は第１表に示した。

第１表に示したように本発明によるポリスチレン系樹脂
発泡体は機械的強度に優れ空隙の少ないものであった。

〔発明の効果〕

かくして得られたポリスチレン系樹脂発泡体は成形前の
一次発泡粒子にポリスチレン系接着性エマルジョン接着
剤をコーティングして成形したため発泡粒子間の空隙が
極めて少なくなり、したがって、成形発泡体に機械的強
度が格段に向上したため従来品より高発泡倍率化が可能
となり低コスト化が可能となった。また、従来のビーズ
成形発泡品の欠点であった水の浸透性が格段に少なくな
ったため水物梱包用成形品の展開が格段に進展した。さ
らに、接着剤に顔料を添加してコーティングして成形す
ることにより、従来困難であったポリスチレン系樹脂発
泡体のカラー化が容易に、かつ多様化が可能になった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリスチレン樹脂接着性エマルジョン接着剤が表
   面にコーティングされたポリスチレン系樹脂発泡粒子の
   集合体からなるポリスチレン系樹脂発泡体。
2. （２）５〜５０倍に一次発泡したポリスチレン系樹脂ビ
   ーズの粒子表面にポリスチレン樹脂接着性エマルジョン
   接着剤をコーティングしたのち成形型内に充填して加熱
   発泡することを特徴とするポリスチレン系樹脂発泡体の
   製造方法。