JPH11147970A - 発泡性ゴム変性スチレン系樹脂組成物 - Google Patents
発泡性ゴム変性スチレン系樹脂組成物Info
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Abstract
外観の良好な発泡成形体を得ることができる,発泡性ゴ
ム変性スチレン系樹脂組成物を提供すること。 【解決手段】 スチレン系樹脂の連続相中にジエン系重
合体のゴム粒子が分散してなるゴム変性スチレン系樹脂
85〜99重量%と沸点が80℃以下の揮発性発泡剤1
重量%〜15重量%とよりなり,上記連続相の重量平均
分子量は150,000〜300,000であり,ジエ
ン系重合体へのスチレン系樹脂のグラフト率は70%〜
135%であり,かつ,25℃トルエン中における上記
ジエン系重合体のゲル分の膨潤度は12〜25であるこ
と。
Description
倍率の高い発泡成形体を得るための,発泡性ゴム変性ス
チレン系樹脂組成物に関する。
優れた緩衝性,断熱性を有し,成形も容易であるため,
包装材,断熱材として多く用いられている。しかし,耐
衝撃性や柔軟性が不十分であるため,割れや欠けが発生
しやすく,例えば精密機器製品の包装などには適さない
という問題がある。
形体は,耐衝撃性や柔軟性に優れた発泡成形体ではある
が,発泡成形体の成形時に大がかりな設備を必要とす
る。また,樹脂の性質上,発泡粒子の形態で製造メーカ
ーから成形加工メーカーに輸送しなければならない。そ
のため,製造コストが上昇するという問題があった。近
年,成形が容易で,ポリスチレン系発泡体よりも耐衝撃
性及び柔軟性を改良したものとして,ゴム変性スチレン
系樹脂発泡成形体が,特開平3−182529号,特開
平5−116227号,特開平7−11043号,及び
特開平7−90105号などに提案されている。
は,耐衝撃性及び柔軟性の改良の程度が不十分であった
り,発泡倍率の高い発泡成形体を得ようとする場合,収
縮などによる発泡成形品外観の悪化や,発泡成形品強度
の低下が起きる。そのため,高い発泡倍率で発泡成形体
を使用することができず,包装材料の省資源化に限界が
あった。
泡倍率が高く,耐衝撃性や柔軟性に優れ,外観の良好な
発泡成形体を得ることができる,発泡性ゴム変性スチレ
ン系樹脂組成物を提供しようとするものである。
系樹脂の連続相中にジエン系重合体のゴム粒子が分散し
てなるゴム変性スチレン系樹脂85〜99重量%と沸点
が80℃以下の揮発性発泡剤1重量%〜15重量%とよ
りなり,上記連続相の重量平均分子量は150,000
〜300,000であり,ジエン系重合体へのスチレン
系樹脂のグラフト率は70%〜135%であり,かつ,
25℃トルエン中における上記ジエン系重合体のゲル分
の膨潤度は12〜25であることを特徴とする発泡性ゴ
ム変性スチレン系樹脂組成物である。
合体をスチレン,p−メチルスチレン,α−メチルスチ
レンなどの芳香族ビニル化合物に溶解させ,アゾビスイ
ソブチロニトリルなどのアゾ化合物あるいは,過酸化ベ
ンゾイル,t−ブチルパーオキシベンゾエートなどの過
酸化物の存在下で,ラジカル重合させ,バルク重合,溶
液重合,懸濁重合,バルク−懸濁重合法などを用いて得
られるものである。
150,000〜300,000である。重量平均分子
量が上記の150,000よりも小さいと,発泡成形体
とした場合に強度が低下し,一方300,000を超え
る場合,発泡成形体の製造が困難になる。なお,好まし
くは180,000〜250,000である。
ン系重合体は,ブタジエン,イソプレンなどのジエン系
化合物の重合体や,ジエン系化合物と共重合の可能な,
例えばスチレンなどの芳香族ビニル化合物との共重合体
を用いることができる。なお,好ましくは,ブタジエン
重合体である。
変性スチレン系樹脂中は,ジエン系重合体を,5重量%
〜20重量%含有していることが好ましい。5重量%未
満の場合では,十分な耐衝撃性や柔軟性を有する発泡成
形体が得難い。一方,20重量%を超える場合には,使
用量に見合う強度の向上が見られない上に,発泡成形体
の表面が溶融するなどの成形性が悪化する。なお,更に
好ましくは7重量%〜15重量%である。
のグラフト率は,70%〜135%である。グラフト率
が70%未満の場合には,十分な耐衝撃性や柔軟性を有
する発泡成形体が得られない。一方,135%を超える
場合では,気泡膜中にゴム粒子が配向できないために気
泡成形がうまく行われず,高い発泡倍率の発泡成形体と
したときに収縮や変形が起きる恐れがある。なお,好ま
しくは,80%〜130%である。更に好ましくは,1
00〜120%である。
である。 〔グラフト率〕=〔ゲル含有量−ジエン系重合体含有
量〕×100/〔ジエン系重合体含有量〕 上記含有量は,上記ゴム変性スチレン系樹脂中に占める
重量(%)である。
5℃トルエン中における膨潤度が12〜25である。ゲ
ル分の膨潤度が12未満の場合には,気泡膜中にゴム粒
子が配向できないために気泡成形がうまく行われず,高
い発泡倍率の発泡成形体としたときに収縮や変形が起き
る恐れがある。一方,25を超える場合には,十分な耐
衝撃性や柔軟性を有する発泡成形体が得られない。な
お,好ましくは13〜20である。更に好ましくは,1
5〜20%である。
次式で定義される値である。 〔膨潤度〕=〔25℃トルエン中で膨潤したゲルの重
量〕/〔乾燥ゲルの重量〕
泡性ゴム変性スチレン系樹脂組成物中に85〜99重量
%含有されている。
ものを用いる。上記の揮発性発泡剤は,発泡性ゴム変性
スチレン系樹脂組成物における含有量が1重量%〜15
重量%である。1重量%未満では発泡性が不十分で,所
定の倍率まで発泡させることができない。一方,15重
量%を超えると発泡成形体としたときに,収縮や変形が
起きる問題がある。
ノルマルブタン,イソブタン,ノルマルペンタン,イソ
ペンタン,ネオペンタン,シクロペンタン,ヘキサン,
トリクロロフロロメタン,ジクロロジフロロメタン,ジ
クロロテトラフロロエタン,クロロメタン,ジクロロメ
タン,メタノール,ジエチルエーテル等の沸点が80℃
以下の有機化合物を,単独または2種類以上混合して用
いることができる。
性ゴム変性スチレン系樹脂組成物は,発泡成形体に柔軟
性を付与するための柔軟性調整剤を含有していることが
好ましい。上記柔軟性調整剤としては,フタル酸ジオク
チル,アジピン酸ジオクチルなどのエステル類,またト
ルエン,キシレン,シクロヘキサンなどの炭化水素類,
グリセリントリステアレート,グリセリントリオクトエ
ートなどの多価アルコールの脂肪酸エステル類あるいは
鉱油,流動パラフィン等がある。
組成物は,無機充填剤,滑剤,難燃剤,酸化防止剤,帯
電防止剤,紫外線吸収剤,カーボンブラックのいずれか
1種以上の添加剤を含有していても良い。即ち,発泡性
ゴム変性スチレン系樹脂組成物中には,タルク,クレ
イ,炭酸カルシウム,酸化チタン等の無機充填剤,また
ステアリン酸アルミニウム,ステアリン酸亜鉛,p−t
−ブチル安息香酸アルミニウム,エチレンビスステアリ
ルアミド等の滑剤,またトリス(ジブロモプロピル)ホ
スフェート,ペンタブロモジフェニルエーテル,テトラ
ブロモブタン,ジブロモエチルベンゾール,1,2,
5,6,9,10−ヘキサブロモシクロデカン等の難燃
剤,あるいは酸化防止剤,帯電防止剤,紫外線吸収剤,
カーボンブラック等が含有されていても良い。
チレン系重合体の連続相中に分散しているジエン系重合
体ゴム粒子の粒子径は,2μm〜10μmであることが
好ましい。上記粒子径が2μm未満の場合には,十分な
耐衝撃性や柔軟性を有する発泡成形体が得難い。一方,
10μmを超える場合には,ゴム粒子が大きすぎて気泡
成形がうまく行われず,発泡成形体としたときに収縮や
変形が起きる恐れがある。なお,さらに好ましくは3μ
m〜7μmである。
エン系重合体は,1,4−シス構造の割合が80%以上
のものを用いることが好ましい。1,4−シス構造の割
合が80%未満である場合は,本発明にかかる発泡性組
成物を発泡させて得られた発泡成形体の柔軟性や耐衝撃
性が不十分になるおそれがある。なお,さらに好ましく
は90%以上であり,全てが1,4−シス構造であって
もよい。
組成物を製造する方法としては,例えば,押出機中でゴ
ム変性スチレン系樹脂と揮発性発泡剤を溶融混練し,押
出機先端のダイの細孔より押出し,直ちに水中へ導入し
急冷し,未発泡の状態で粒子化し,発泡性ゴム変性スチ
レン系樹脂組成物を製造する方法がある。
を溶融混練し,押出機先端のダイの細孔より押出し,ス
トランドカット,ホットカット,水中カットなどの方法
により0.5mg/ヶ〜5mg/ヶの大きさの粒子と
し,得られたゴム変性スチレン系樹脂の樹脂粒子を密閉
容器中,懸濁剤の存在下で水性媒体に分散させ,揮発性
発泡剤を樹脂粒子に含浸させて,発泡性ゴム変性スチレ
ン系樹脂組成物を製造する方法などがある。
成物は,加熱により発泡させて,ゴム変性スチレン系樹
脂の発泡粒子とする。発泡の方法としては,例えば,ポ
リスチレンビーズ用の発泡機を用いて,スチームによ
り,ゴム変性スチレン系樹脂のガラス転移温度付近(約
100℃)まで加熱し,発泡させる方法が挙げられる。
発泡粒子を,例えば,ポリスチレン発泡成形体の製造に
用いられる成形機を用いて,成形することができる。す
なわち,金型内に発泡粒子を充填し,スチーム加熱によ
り発泡粒子同士を融着させ,所定時間冷却後,金型より
取り出して発泡成形体とする。
性ゴム変性スチレン系樹脂組成物及びその製造方法につ
き,具体例を挙げて順次説明する。 実施例1〜5,及び比較例1,2 (1)ゴム変性スチレン系樹脂の製造方法 ゴム変性スチレン系樹脂を,塊状重合により製造した。
即ち,スチレンモノマー100重量部に対して,ブタジ
エン重合体10重量部とターシャリーブチルパーオキシ
ベンゾエート0.03重量部,エチルベンゼン12重量
部を混合溶解した。次いで,このものを,内容積30リ
ットルの撹拌槽型反応器に,平均滞留時間が2.5時間
になるように連続的に供給し,110〜130℃でスチ
レンモノマーの重合を行った。
ロー型反応器へ連続的に供給し,それぞれ120〜13
0℃,150〜180℃で最終重合率が80〜90%に
なるまで重合反応を行った。その後,未反応のスチレン
モノマーおよび溶媒を加熱下で減圧脱気して取り除き,
ペレット化して,目的とするゴム変性スチレン系樹脂を
得た。
および脱気槽の温度条件を変化させることにより,グラ
フト率,ゲルの膨潤度,ゴム粒径が異なるゴム変性スチ
レン系樹脂を得た。更に,上記スチレンモノマーに対し
て供給するブタジエン重合体濃度を変化させることによ
り,ゴム変性スチレン系樹脂中におけるブタジエン重合
体含有量を調整した。
物の製造法 上記により得たゴム変性スチレン系樹脂(表1)を65
mm単軸押出機で溶融後,水中カットにより約1.3m
g/ヶの大きさの樹脂粒子とした。ついで,撹拌装置付
きの3リットル反応器に上記樹脂粒子100重量部,脱
イオン水150重量部,ピロリン酸ナトリウム0.7重
量部,硫酸マグネシウム1.4重量部,硫酸ナトリウム
3重量部,ラウリル硫酸ナトリウム0.075重量部を
投入し,反応器を密閉した。
後,揮発性発泡剤としてペンタン4重量部およびブタン
8重量部を反応器に圧入し,100℃で5時間保持し
た。次いで30℃に冷却後,発泡剤が含浸された樹脂粒
子を取り出し,水洗および脱水を行った。次に,上下に
目開き0.1mmの金網を取り付けた金属製の円筒形容
器に樹脂粒子を入れ,毎分500リットルの流量で室温
の乾燥窒素を円筒形容器下部より10分間吹き込み乾燥
させた。これにより,発泡性ゴム変性スチレン系樹脂組
成物を得た。
物の樹脂粒子100重量部に対して,帯電防止剤0.0
4重量部,ブロッキング防止剤0.06重量部を混合し
てコーティングした後,0℃で24時間保管した。
バッチ式発泡機で,0.1MPaのスチームを吹き込み
約55倍に発泡させ,ゴム変性スチレン系樹脂の発泡粒
子を得た。1日室温で放置後,ポリスチレン発泡成形用
の成形機(ダイセン工業(株)製,VS−500)によ
り,ゴム変性スチレン系樹脂の発泡成形体を得た。
物の評価 1)スチレン系樹脂連続相の重量平均分子量 THF(テトラヒドロフラン)にゴム変性スチレン樹脂
を溶解し,メンブランフィルターにて不溶分を除去した
後,ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GP
C)により測定した。 2)ジエン系重合体のゲル分の膨潤度 発泡性ゴム変性スチレン系樹脂組成物約1gにメチルエ
チルケトン30mlを加え,25℃で24時間親戚後,
5時間振とうし,5℃,18,000rpmで1時間遠
心分離する。上澄みをデカンテーションして除いた後,
新たにトルエン30mlを加え,25℃で1時間振とう
し,5℃,18,000rpmで2時間遠心分離する。
上澄み液を除き,重量を秤量する(25℃トルエン中で
膨潤したゲルの重量)。
物の重量を秤量する(乾燥ゲルの重量)。次式により,
ゲル分の膨潤度を求めた。 〔膨潤度〕=〔25℃トルエン中で膨潤したゲルの重
量〕/〔乾燥ゲルの重量〕
%〕×100/〔ジエン系重合体重量%〕
散させたゴム粒子を(株)堀場製作所製のレーザー回折
/散乱式粒度分布測定装置 LA−700を用いて測定
し,得られた体積基準粒度分布から次式により求めた。 〔粒子径〕=〔ΣDi4×Ni〕/〔ΣDi3×Ni〕 Ni=Pi/〔Di3×π/6〕 ここで,Diはi番目の粒子径,Piはi番目の体積頻
度,πは円周率である。
組成物を120℃で4時間加熱した後,重量を測定し,
加熱前後の重量変化より全揮発分含有量(重量%)を求
め,次いで,カールフィッシャー法により測定した水分
含有量(重量%)を減じて,揮発性発泡剤の含有量とし
た。 揮発性発泡剤含有量(重量%)=〔加熱後のサンプル重
量(g)× 100/加熱前のサンプル重量(g)〕−
水分含有量(重量%)
泡成形体の体積(m3)より,発泡成形体の密度(kg
/m3)を求めた。
価した。 ○;収縮,メルト,間隙がほとんどない。 △;収縮,メルト,間隙が見られる。 ×;著しい収縮,メルト,間隙が見られる。 なお,ここで言うメルトとは,発泡成形体の表面が成形
時の加熱により,溶融してしまった状態である。
の大きさに切断し試験片とし,重さ255gの鋼球を落
下させ,JIS K 7211に準拠して,50%破壊
高さ(cm)を求めた。これにより,耐衝撃強度を評価
した。
の大きさに切断し試験片とした。軸径が100mmから
10mmまでの10本の金属製円筒軸を準備し,試験片
の中央部を円筒軸に押し当て,等速度で,約5秒間で円
筒軸に沿って試験片を折り曲げて試験を行う。
行い,試験片が割れなかったら,軸径が10mm小さい
円筒軸に変えて同様の試験を行う。割れるまで軸径が1
0mmずつ小さい円筒軸に変えてながら試験を繰り返
す。試験片が割れたら,割れたときの1つ前の試験に使
った円筒軸の軸径の値を記録する。試験片10個の平均
値(mm)から柔軟性を評価した。従って,値が小さい
ほど柔軟性に優れる。以上の各実施例および比較例の結
果を表1に示す。
る実施例1〜5の発泡成形体は,高発泡倍率(55倍,
密度が約18kg/m3)においても,発泡成形体の表
面外観,耐衝撃性(50%破壊高さ),柔軟性に優れて
いることが分かる。一方,グラフト率が高く,膨潤度の
小さいゴム変性スチレン系樹脂を用いた場合(比較例1
及び2)では,高発泡倍率において,耐衝撃性や柔軟性
が悪いことが分かる。
撃性や柔軟性に優れ,外観の良好な発泡成形体を得るこ
とができる,発泡性ゴム変性スチレン系樹脂組成物を提
供することができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 スチレン系樹脂の連続相中にジエン系重
合体のゴム粒子が分散してなるゴム変性スチレン系樹脂
85〜99重量%と沸点が80℃以下の揮発性発泡剤1
重量%〜15重量%とよりなり,上記連続相の重量平均
分子量は150,000〜300,000であり,ジエ
ン系重合体へのスチレン系樹脂のグラフト率は70%〜
135%であり,かつ,25℃トルエン中における上記
ジエン系重合体のゲル分の膨潤度は12〜25であるこ
とを特徴とする発泡性ゴム変性スチレン系樹脂組成物。 - 【請求項2】 請求項1において,上記連続相中に分散
しているジエン系重合体ゴム粒子の粒子径は2μm〜1
0μmであることを特徴とする発泡性ゴム変性スチレン
系樹脂組成物。 - 【請求項3】 請求項1又は2において,上記ジエン系
重合体中の1,4−シス構造の割合は80%以上である
ことを特徴とする発泡性ゴム変性スチレン系樹脂組成
物。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項において,
上記ジエン系重合体はブタジエン重合体,又はイソプレ
ン重合体であることを特徴とする発泡性ゴム変性スチレ
ン系樹脂組成物。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項において,
上記ゴム変性スチレン系樹脂は,5〜20重量%のジエ
ン系重合体を含有していることを特徴とする発泡性ゴム
変性スチレン系樹脂組成物。 - 【請求項6】 請求項1〜4のいずれか一項において,
上記発泡性ゴム変性スチレン系樹脂組成物は,発泡成形
体に柔軟性を付与するための柔軟性調整剤を含有してい
ることを特徴とする発泡性ゴム変性スチレン系樹脂組成
物。
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