JPH0742362B2 - 発泡性スチレン系樹脂粒子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発泡性スチレン系樹脂粒子に関し、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発泡性ス
チレン系樹脂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〕

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、即ち該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濁
液中で含浸せしめるか、又はポリスチレン樹脂粒子に常
温における気体状のブタン、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、水性懸濁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
は、発泡スチレン系樹脂成形体を製造するための原料と
して用いられる。発泡スチレン系樹脂成形体の工業的及
び経済的な製造方法としては、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、この予備発泡粒子を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を得る方法が一般的である。

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ず、その結果と
し、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、発泡剤を１〜20重量％含有し、
且つその粒子表面から５μｍ以上乃至100μｍ以下まで
の層が非発泡層である発泡性スチレン系樹脂粒子を、 本発明の第２は、発泡性スチレン系樹脂粒子の表面付近
の発泡剤のみを選択的に除去することにより、前記粒子
の表面から５μｍ以上乃至100μｍ以下までの層を非発
泡層とすることを特徴とする、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重量％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。本発明の発泡性
スチレン系樹脂粒子は、表面から５〜100μｍの深さ、
好ましくは10〜50μｍの深さまでの層が100℃の水蒸気
で加熱しても発泡しない構造、即ち非発泡層からなる。
本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子は、粒子直径0.3〜3
mm程度の範囲のものが好適に用いられる。これらの粒子
表面の非発泡層が５μｍ未満となると、目的とする粒子
間隙の減少効果が小さく、一方、100μｍを越える厚さ
になると、粒子表面の非発泡層の占める体積が増大する
ため、粒子内部の発泡のみによって高い発泡倍率の成形
体を得ることが困難になる。好ましくは10〜50μｍの範
囲である。

本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子を製造する方法とし
ては、本発明の樹脂粒子の構造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する方法が挙げられる。即ち、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することが出
来る。そのとき、表面非発泡層厚みは、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、本発明の構造を有する
か否かの確認は、該粒子を100℃の水蒸気により僅かに
発泡させた後、破断してその表面層部分の非発泡層の厚
みを顕微鏡等により観察することによってなされる。こ
こで、非発泡層の確認に100℃の水蒸気を用いるのは、
発泡スチレン系樹脂粒子の予備発泡には、一般に100〜1
50℃程度の水蒸気が加熱媒体として用いられるため、か
かる実際の発泡成形工程と同様の条件下において、なお
その表面層が非発泡層であることを確認するためであ
る。

〔作用・効果〕

本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子を成形して得られる
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、成形体の外観は奇麗
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
単量体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0.5kg/cm²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メッシュの粒子を得、次いでステアリン酸亜鉛0.09
重量部を添加し、リボンブレンダーで攪拌後、取り出し
た。

得られた樹脂粒子の数粒を100℃の水蒸気で加熱して約
２倍の体積に発泡させた後、破断し、表面の非発泡層の
存在を調べたところ、セルは全体に発生しており、非発
泡層の存在は認められなかった。

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
にポリジメチルシロキサンの10重量％水分散液1.0重量
部を加え、ポリジメチルシロキサン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
有発泡剤の逸散処理を行い、表面に非発泡層を有する発
泡性スチレン樹脂粒子を得た。その非発泡層の厚みを前
記の方法で測定したところ、30μｍであった。

実施例２〜４ 塗布剤の種類と量を第１表の如くした以外は、実施例１
と同様にして、表面に非発泡層を有する発泡性スチレン
樹脂粒子を得た。表面非発泡層の厚みの測定結果を第１
表に示した。

比較例２、３ ポリジメチルシロキサン10重量％水分散液の塗布量と発
泡剤の逸散処理条件を第１表の如く変更し、表面非発泡
層の厚みを変えた以外は、実施例１と同様にして発泡性
スチレン樹脂粒子を得た。表面非発泡層の厚みの測定結
果を第１表に示す。

上記実施例１〜４、比較例１〜３で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、見掛け体積で約60倍の予備発泡粒
子を得た。発泡所要時間を第１表に示す。

上記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90自動成形機〔東洋機械金属（株）製〕でキ
ャビティ寸法300mm×450mm×20mmの金型を使い成形し
た。得られた成形体の表面の粒子間隙の存在状態及びJI
S A 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。

第１表の結果から、５〜100μｍの表面非発泡層を設け
た本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子は、粒子間隙が改
善され、曲げ強度も良好な成形体を提供することが理解
される。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発泡剤を１〜20重量％含有し、且つその粒
   子表面から５μｍ以上乃至100μｍ以下までの層が、100
   ℃の水蒸気による加熱下において発泡しない層（以下、
   非発泡層と記す）からなる発泡性スチレン系樹脂粒子。
2. 【請求項２】非発泡層が粒子表面から10μｍ以上乃至50
   μｍ以下までである請求項１記載の樹脂粒子。
3. 【請求項３】粒子の直径が0.3〜3mmの範囲である請求項
   １又は２記載の樹脂粒子。
4. 【請求項４】発泡性スチレン系樹脂粒子の表面付近の発
   泡剤のみを選択的に除去することにより、前記粒子の表
   面から５μｍ以上乃至100μｍ以下までの層を非発泡層
   とすることを特徴とする、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製造方法。
5. 【請求項５】発泡性スチレン系樹脂粒子の表面に該発泡
   剤の沸点より高い沸点を有し且つ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４記載の製造方法。
6. 【請求項６】発泡性スチレン系樹脂粒子を侵蝕する有機
   化合物が、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５記載の製
   造方法。