JPH0657028A

JPH0657028A - ポリスチレン系樹脂発泡体

Info

Publication number: JPH0657028A
Application number: JP21437892A
Authority: JP
Inventors: Hideki Watabe; 秀樹渡部; Sadao Kawamura; 禎生川村; Tetsuya Takahashi; 哲也高橋
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1992-08-11
Publication date: 1994-03-01
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JP3244196B2

Abstract

(57)【要約】【目的】機械的強度に優れ、加熱発泡二次成形性が非
常に良好であり、脆性強度及び外観に優れたポリスチレ
ン系樹脂発泡体を得る。【構成】ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで
測定したＺ平均分子量Ｍｚと重量平均分子量Ｍｗの比Ｍ
ｚ／Ｍｗが1.7 〜2.5 、重量平均分子量Ｍｗと数平均分
子量Ｍｎの比Ｍｗ／Ｍｎが2.0 〜3.0 、重量平均分子量
Ｍｗが２０〜６０万の範囲である樹脂。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械的強度に優れ、し
かも、加熱発泡二次成形性に優れたポリスチレン系樹脂
発泡体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリスチレン系樹脂発泡体は、表面光沢
性、軽量性、熱遮断性及び緩衝性等の特徴を持ち、発泡
体の厚さにより使用分野が異なっている。ポリスチレン
系樹脂発泡体のうち、厚さ約３mm以下のシート状のもの
は、ポリスチレンペーパー（PSP)と称され、成形が容易
であるのに加えて緩衝性や熱遮断性等の特徴を活かして
プリパッケージを中心に弁当箱、丼、カップ及び菓子箱
の中仕切り用などに広く活用されているが、生産性の向
上等の観点から優れた加熱発泡二次成形性が求められて
いる。

【０００３】ポリスチレン系樹脂発泡シートは、ブタ
ンやペンタン等の脂肪族炭化水素、トリクロロモノフル
オルメタン及び塩化メチル等のハロゲン化脂肪族炭化水
素からなる発泡剤を含浸させた発泡性ポリスチレン系樹
脂の粒子を直接押出機でシート状に押出す方法、押出
機内で溶融されたポリスチレン系樹脂に前述の発泡剤を
圧入しながらシート状に押出す方法により製造されてい
る。そして、得られたポリスチレン系樹脂発泡体シート
は、まず加熱ヒーターにより二次発泡され、次いでプラ
グアシスト法等の真空成形、圧空成形又はプレス成形さ
れて容器として使用されている。

【０００４】一般に、ポリスチレン系樹脂は、シート状
に押出されたものを二次加工する際に、シートへの加熱
分布状態が不均一な場合及び加熱不足で成形を行うとシ
ートが破れたり、偏肉部分が発生して成形品の強度が不
足したり、美観を損ねる。特に、発泡シートを用いて発
泡体を成形する際には、加熱二次発泡体成形工程におい
て、加熱炉内の温度分布があることや、外気温の変動の
ために、シートの一部もしくは全部が加熱不足となり、
成形時にシートが破れたり、型決まり性が悪くなった
り、逆に加熱過剰となって、成形品表面がケロイド状に
なったり、成形品の厚みが変動する等の現象が生じる。

【０００５】このようなケロイド状のヤケの発生を防ぐ
ためには、原料ポリスチレン系樹脂の分子量を上げた
り、シート表面にフィルムを貼ったり、樹脂密度の大き
い層いわゆるスキン層を形成する等の方法が知られてい
る。しかし、かかる方法では、生産性の低下を招いた
り、シート押出し時にダイ及びマンドレルでの振動やシ
ート表面の傷つきなどの不具合を起こすことがある。更
に、この様な原料ポリスチレン系樹脂を深絞り用途に用
いた場合は、シート破れを生じやすい。また、成形時に
型決まりの良い発泡体を得るためには、原料ポリスチレ
ン系樹脂の分子量を下げたり、原料ポリスチレン系樹脂
に可塑剤や潤滑剤を添加する方法が知られている。しか
し、この方法は、シートの機械的強度の低下を招いた
り、耐熱性が低下するという問題がある。

【０００６】一方、このような加熱発泡二次加工性の向
上対策としては、例えば、重量平均分子量Ｍｗと数平均
分子量Ｍｎの比Ｍｗ／Ｍｎが3.0 以上の樹脂からなる発
泡体を使用することが特開昭62−22834 号公報に記載さ
れている。しかし、単に樹脂の重量平均分子量Ｍｗと数
平均分子量Ｍｎの比Ｍｗ／Ｍｎが広いということは、そ
の平均分子量の定義上、分子量の広がりが主に低分子量
側に広がっていることを意味し、このように低分子量領
域に分布が広いポリスチレン系樹脂の発泡体は、本質的
に強度が弱いという欠点を有している。

【０００７】また、特開平3-111435号公報では、長鎖ア
ルキルを含む開始剤を用い重合したポリスチレン系樹脂
の使用が提案されている。しかし、この開始剤の分解温
度は、80℃前後と低く、商業的に使用するには重合温度
を低くせざるを得なくなり、重合液の粘度が高くなると
いう欠点と共に、実施例に見られるように長い重合時間
が必要なことから生産性に難点があり、実用的でない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる欠点
を解決するものであり、本発明の目的とするところは、
機械的強度に優れ、しかも、加熱発泡二次成形性に優れ
たポリスチレン系樹脂発泡体を見出し本発明を完成する
に至った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ゲル
パーミエイションクロマトグラフィーで測定した、Ｚ平
均分子量Ｍｚと重量平均分子量Ｍｗの比Ｍｚ／Ｍｗが1.
7 〜2.5 、重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎの比
Ｍｗ／Ｍｎが2.0 〜3.0 、かつ、重量平均分子量Ｍｗが
２０万〜６０万であるポリスチレン系樹脂を発泡剤で発
泡させてなることを特徴とするポリスチレン系樹脂発泡
体を提供するものである。

【００１０】本発明の提供するポリスチレン系樹脂発泡
体を用いると、原料ポリスチレン系樹脂の重量平均分子
量が大きいため、脆性強度に代表される機械的強度に優
れた発泡成形体を得ることができる。

【００１１】また、本発明は、Ｚ平均分子量Ｍｚと重量
平均分子量Ｍｗの比Ｍｚ／Ｍｗが1.7 〜2.5 の範囲にあ
り、重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎの比Ｍｗ／
Ｍｎが2.0 〜3.0 の範囲にあるので、低分子量重合体の
割合が低く、従来のポリスチレン系樹脂に比べ、高分子
量重合体の割合が高くなっており、機械的強度を損なわ
ずに、特に、深絞り成形時に優れた成形性を発揮する。

【００１２】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明のポリスチレン系樹脂発泡体を構成する原料ポリス
チレン系樹脂としては、例えば、スチレン、α−メチル
スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレン及
びビニルベンゼン等の芳香族ビニル系化合物の単独重合
体又はそれらの共重合体が使用できる。

【００１３】更に、上述の芳香族ビニル系化合物と共重
合可能な化合物としては、アクリロニトリルやメタクリ
ロニトリル等のシアン化ビニル化合物、アクリル酸メチ
ルやアクリル酸エチル等のアクリル酸エステル系化合
物、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル及びメタ
クリル酸プロピル等のメタクリル酸エステル系化合物並
びにアクリルアミド等の他のビニル系化合物との共重合
体も使用できる。これらの化合物は、単独でも二種以上
を組み合わせて使用しても良い。

【００１４】本発明で使用する原料ポリスチレン系樹脂
の重量平均分子量Ｍｗは、２０万〜６０万、好ましくは
２５万〜５０万、更に、好ましくは２８万〜４０万が望
ましい。Ｍｗが２０万未満では、発泡体の機械的強度が
弱く、実用に耐える成形品を得ることができない。ま
た、６０万を越えると原料ポリスチレン系樹脂ペレット
を押出す際の負荷が大きく、生産性が著しく低くなり、
更に、加熱発泡二次成形した際の金型への賦型性が著し
く悪くなる。

【００１５】更に、原料ポリスチレン系樹脂は、重量平
均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎの比Ｍｗ／Ｍｎが2.0
〜3.0 の範囲にあり、なおかつ、Ｚ平均分子量Ｍｚと重
量平均分子量Ｍｗの比Ｍｚ／Ｍｗが1.7 〜2.5 の範囲に
なければならない。

【００１６】Ｍｗ／Ｍｎが3.0 を越えると、分子量分布
が主に低分子量側に広がることとなり、得られた成形物
の機械的強度を損なうこととなる。また、Ｚ平均分子量
Ｍｚと重量平均分子量Ｍｗの比Ｍｚ／Ｍｗが1.7 未満の
場合は、加熱発泡二次成形性の改良効果が少ない。更
に、Ｍｚ／Ｍｗが2.5 を越える場合は、高分子量領域の
みならず、低分子量領域の分子量分布も広がることとな
り、得られた原料ポリスチレン樹脂の機械的強度が損な
われる。

【００１７】本発明のポリスチレン系樹脂発泡体を構成
する原料ポリスチレン系樹脂の製造方法は、懸濁重合、
乳化重合、懸濁・乳化重合及び連続重合装置による連続
重合等の公知の重合方法を用いて重合することができ
る。

【００１８】原料ポリスチレン系樹脂に用いる発泡剤と
しては、ブタンやペンタン等の脂肪族炭化水素、トリク
ロロモノフルオルメタンや塩化メチル等のハロゲン化脂
肪族炭化水素からなる発泡剤がある。

【００１９】ポリスチレン系樹脂の発泡方法は、予めポ
リスチレン系樹脂に発泡剤を含浸させたものを直接押出
機でシート状に押出すか、又は、押出機内で溶融された
ポリスチレン系樹脂に前述の発泡剤を圧入しながらシー
ト状に押出す方法によりポリスチレン系発泡体を製造す
ることができる。

【００２０】また、発泡体を製造する際には、発泡核剤
としてタルクや炭酸カルシウム等の無機充填剤を用いる
と良好な発泡体が得られる。更に、本発明のポリスチレ
ン系樹脂発泡体には、必要に応じて可塑剤、滑剤、顔
料、難燃剤及びや帯電防止剤を混合することや塗布する
こともできる。

【００２１】

【実施例】次に、実施例に基づき本発明を具体的に説明
するが、これらは本発明の範囲を制限するものではな
い。実施例１・原料ポリスチレン樹脂の製造３５ｌの攪拌機付きオートクレーブにスチレンモノマー
17.6Kg、エチルベンゼン4.4Kg を仕込み、この混合液10
0 重量部に対して2,2-ビス(4,4- ジターシャリーブチル
パーオキシシクロヘキシル) プロパンを0.01重量部、及
びターシャリーブチルパーオキシイソプロピルカーボネ
ートを0.01重量部を混合して原料溶液とした。この原料
溶液を120 ℃となるように調整して4 時間保持した。4
時間後のスチレンモノマーのポリマーへの転化率は、約
５２％であった。この重合溶液をオートクレーブより取
り出し、多量のメチルアルコールと混合してポリマーを
析出させた。析出したポリマーを乾燥した後、押出機で
ペレットとした。

【００２２】・発泡ポリスチレン樹脂シートの製造上記ポリスチレン樹脂ペレットを適量のタルクと共に単
軸押出機を用いて約 250℃で溶融押出し、その溶融樹脂
100重量部に対して５重量部のブタンガスを溶融樹脂と
共に、連続して接続してある２段目の単軸押出機に直接
圧入し、約 150℃の樹脂温度で押出して発泡させ、シー
ト状のポリスチレン樹脂発泡体を得た。得られた発泡ポ
リスチレン樹脂シートは、厚さ2.6 mm、密度 0.066ｇ／
cm³であった。

【００２３】・容器の成形上記で得られた発泡ポリスチレン樹脂シートを４週間養
生した後に、真空成形機を用いて 220℃のヒーターで1
7.5秒加熱し、軟化、二次発泡させた後に直ちに真空形
成を行い、図１に示すような容器を得た。表１に原料ポ
リスチレン樹脂ペレットのゲルパーミエーションクロマ
トグラフィーの測定結果、発泡シートの脆性強度及び成
形体の表面状態を観察した結果を示した。

【００２４】実施例２実施例１と同じ原料ポリスチレン樹脂ペレットを用い
た。ブタンガスの添加量を4.3 重量部とし、容器成形時
の加熱時間を16.5秒とした以外は、実施例１と同様な操
作を行った。測定結果を表１に示す。

【００２５】実施例３実施例１と同じオートクレーブにスチレンモノマー18.0
Kg、エチルベンゼン4.0Kg を仕込み、この混合液100 重
量部に対して2,2-ビス(4,4- ジターシャリーブチルパー
オキシシクロヘキシル) プロパンを0.015 重量部、及び
連鎖移動剤としてα−メチルスチレンダイマーを0.02重
量部を混合して原料溶液とした。この原料溶液を120 ℃
となるように調整して6 時間保持した。6 時間後のスチ
レンモノマーのポリマーへの転化率は、約５４％であっ
た。以下、実施例１と同様な操作を行った。測定結果を
表１に示す。

【００２６】実施例４実施例３と同じ原料ポリスチレン樹脂ペレットを用い
た。ブタンガスの添加量を4.3 重量部とし、容器成形時
の加熱時間を16.5秒とした以外は、実施例１と同様な操
作を行った。測定結果を表１に示す。

【００２７】比較例１実施例１と同じオートクレーブにスチレンモノマー18.5
Kg、エチルベンゼン3.5Kg を仕込み、この混合液100 重
量部に対してターシャリーブチルパーオキシイソプロピ
ルカーボネートを 0.03 重量部混合したものを原料溶液
とした。この原料溶液を120 ℃となるように調整して4
時間保持した。4 時間後のスチレンモノマーのポリマー
への転化率は、約５１％であった。以下実施例１と同様
な操作を行った。測定結果を表１に示す。

【００２８】比較例２比較例１と同じ原料ポリスチレン樹脂ペレットを用い
た。ブタンガスの添加量を 4.3重量部とし、容器成形時
の加熱時間を16.5秒とした以外は、実施例１と同様な操
作を行った。測定結果を表１に示す。

【００２９】比較例３実施例１と同じオートクレーブにスチレンモノマー18.0
Kg、エチルベンゼン4.0Kg を仕込み、原料溶液とした。
この原料溶液を125 ℃となるように調整して6 時間保持
した。6 時間後のスチレンモノマーのポリマーへの転化
率は、約５５％であった。以下実施例１と同様な操作を
行った。測定結果を表１に示す。

【００３０】比較例４比較例３と同じ原料ポリスチレン樹脂ペレットを用い
た。ブタンガスの添加量を 4.3重量部とし、成形時の加
熱時間を16.5秒とした以外は、実施例１と同様な操作を
行った。測定結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】分子量及び分子量分布の測定ゲルパーミエイションクロマトグラフィーによる分子量
及び分子量分布は、東ソー（株）製、ＨＬＣ−８０２Ａ
型ＧＣＰを用い、次の条件で測定した。カラム：東ソー（株）製カラム移動相：テトラヒドロフラン試料濃度：0.3 重量％測定温度：３８℃ 検出器：示差屈折計

【００３３】物性測定１）脆性強度：重さ３００ｇの球を高さを変えて落下
させ、発泡シートが割れた５０％破壊の高さを示した。２）成形物の亀裂及びケロイド状：成形された容器１
０個について肉眼で亀裂の状態及びケロイド状の発生具
合を５段階表示法で判定した。亀裂、ケロイド状が全くない・・・５亀裂、ケロイド状がほとんどない・４亀裂、ケロイド状が少しある・・・３亀裂、ケロイド状が多い・・・・・２亀裂、ケロイド状が非常に多い・・１

【００３４】

【発明の効果】以上のとおり、本発明のポリスチレン系
樹脂は、発泡シートの原料に用いると、ポリスチレン系
樹脂の分子量分布に特徴があるため、加熱発泡二次成形
性が非常に良好であり、脆性強度及び外観に優れた発泡
体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発泡ポリスチレン樹脂シートを用いて二次発
泡させた後に、真空成形を行った容器の斜視図を示す。

【符号の説明】

１容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゲルパーミエイションクロマトグラフィ
ーで測定した、Ｚ平均分子量Ｍｚと重量平均分子量Ｍｗ
の比Ｍｚ／Ｍｗが1.7 〜2.5 、重量平均分子量Ｍｗと数
平均分子量Ｍｎの比Ｍｗ／Ｍｎが2.0 〜3.0 、かつ、重
量平均分子量Ｍｗが２０万〜６０万であるポリスチレン
系樹脂を発泡剤で発泡させてなることを特徴とするポリ
スチレン系樹脂発泡体。