JPS63182353A - ポリスチレン高発泡成形体の製造方法 - 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） 本発明は発泡倍率１００以上の高発泡倍率を有するポリ
スチレン高発泡成形体を製造する方法に関する。

（従来の技術） 発泡剤を含有した発泡性ポリスチレン樹脂粒子を原料と
し、これを加熱して一次発泡粒子を得、次いで成形型内
に充填し、蒸気等で加熱することにより所望の形状を有
した発泡成形体が得られる。

従来、かかる発泡成形体としては、発泡倍率が数倍から
約８０倍程度のものが、用途に応じて適宜使用されてい
るが、最近、緩衝包装材、ブロックのカット品等の分野
において、より高発泡倍率のものが要求されてきている
。

高発泡倍率の発泡成形体を得るには発泡性ポリスチレン
樹脂粒子を原料としてこれを多段階に発泡成形する方法
が知られている。しかし、かかる方法で８０倍以上の発
泡成形体を製造すると、得られた成形体は収縮、変形等
を起す欠点があった。

特公Ｗ４４３−６５５２号公帽ではポリスチレン系樹脂
に揮発性発泡剤を含有させた発泡性ポリスチレン樹脂を
軟化温度以上で加熱し、減圧状態で発泡させ、更に液体
窒素と接触させて高発泡性粒子を得ることを提案してい
る。しかし、この方法は短時間であれ、液体窒素中に置
くことは産業上人きな制約となり、実際的でない、また
、特開昭６０−２１９０３２号公報には架橋ポリスチレ
ンに発泡剤としてフレオンを含有させた発泡性ポリスチ
レン樹脂を樹脂のガラス転移温度以上に加熱して、−次
発泡粒子を得、ついで３気圧以上の不活性ガス中に２４
時間発泡粒子を加圧した後、直ちに再加熱して高発泡成
形体を製造することが記載されている。この方法におい
ては、使用されるポリスチレンが溶剤に対してゲルを形
成する架橋ポリスチレンであるため、１３０℃というか
なり高温下で加熱発泡させる必要があると共に発泡剤と
して通常用いられているブタン、ペンタン等の炭化水素
でなく、フレオン系のものを使用する必要がある。更に
は、特開昭６１−１６２３２号公報にはスチレン・アク
リロニトリル系共重合体樹脂を最終発泡倍率１３０倍に
発泡させることが記載されているが、ポリスチレン樹脂
については減圧上発泡とか加圧空気適温再発泡といった
付加的な工程なしに１３０倍の高発泡を得ることは困難
であると記載し、特公昭５８−５８３７４号公報には汎
用の発泡性ポリスチレン粒子に代えて、スチレン・ジア
リルフタレート・アクリル酸エステルを共重合させて得
られる熱可塑性樹脂を７０倍以上に発泡させることが記
載されている。特開昭６１−１９５１３５号公報は発泡
成形体の製造方法ではないが。

ポリスチレン系樹脂に揮発性のフレオン又は炭化水素の
単独又は組合せからなる発泡剤を多量（０゜１１ｇモル
フ１００樹脂以上）含有させた発泡性ポリスチレン系樹
脂の小片を加熱発泡させることにより高発泡倍率の発泡
体を得ることが開示されている。

こ１で発泡性ポリスチレン系樹脂小片を発泡機で高度に
発泡させた発泡体小片は自然冷却すると一旦は収縮する
が、大気下で放置すると膨張回復し高発泡化が可能であ
る。膨張回復させるためには、常温（３０℃以下）常圧
で気体である発泡剤を発泡粒子中に残留させる必要があ
り、特にフレオン系発泡剤を主体と使用することが望ま
しいとしている。

この場合１発泡性樹脂粒子中に多量（０，１１ｇモルフ
１００ｇ樹脂；これはトリクロロモノフルオロメタンで
あれば１５．１ｗｔ％／樹脂に相当する。）の発泡剤を
含有させることを必須条件としている。すなわち、発泡
粒子中に多量のガスを残留させる必要上、比較的ガス透
過性の大きい炭化水素系発泡剤（例えばプロパン、ブタ
ン、ペンタン）のみを単独で使用することは品質安定上
（例えば流通段階での経日による発泡の低下）好ましく
ないと推定される。

例えば１発泡剤としてブタンの含有量を長期間０゜ｔｔ
ｇモル／１００ｇ樹脂（６，３８ｖｔ％樹脂）に保持す
ることは難しく、高発泡性を示し難い欠点を示すことが
認められる。

（解決すべき問題点） 本発明者は基材樹脂として汎用のポリスチレン樹脂を、
また、発泡剤としてブタン、ペンタン等の通常の炭化水
素系の発泡剤を用い、しかも発泡剤を多量に含有させる
ことなしに簡単な方法でもって１００倍以上の高度に発
泡し、しがも安定した発泡成形体を得ることについて種
々研究を重ねた結果１本発明を完成するに至ったもので
ある。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明はポリスチレン樹脂粒子にブタン、ペ
ンタン、ブタンとペンタンとの混合物及びこれらを主と
した他の炭化水素系発泡剤からなる群から選ばれた少な
くとも一種の発泡剤と有機溶剤とを含浸させて得た発泡
性ポリスチレン樹脂粒子を蒸気で嵩倍率１００倍以上に
加熱発泡させた後、該粒子を大気圧に放置させ、その後
収縮回復させて嵩倍率１００倍以上とした後成形型内に
充填し、発泡成形することを特徴とするポリスチレン高
発泡成形体の製造方法である。

ところで１本発明において使用する発泡剤としてはブタ
ン、ペンタン、ブタンとペンタンの混合物、これらと他
の炭化水素系発泡剤に限られる。

そして、その使用量は樹脂に対して０．０７モル％〜０
．１１モル％であって、０．０７モル％未満では発泡倍
率１００倍以上のものが得難く、他方、０．１１モル％
以上では発泡剤を安定して保持することが困難で、経日
により発泡能の低下を生ずる。また、これらの発泡剤と
同一重量部のフレオン、プロパンガス単独を発泡剤とし
て使用した場合には一回の予備発泡によっても高倍率の
ものが得られない、そして、本発明では発泡剤と共に溶
剤を含浸させることが肝要であって、この溶剤の種類と
してはベンゼン、トルエン、エチルベンゼンスチレン、
シクロヘキサン等であり、その添加量としてはポリマー
に対して約０．５〜４％程度の量である。ポリスチレン
に発泡剤と溶剤を含有させる方法については制限はない
。例えば■オートクレーブ内でスチレンの重合の途中あ
るいは重合終了後、又はポリスチレンに発泡剤と溶剤を
加温、加圧下で含浸させる方法、■押出機内でポリスチ
レンの溶融した状態下で発泡剤、溶剤を混合し、実質的
に発泡しない温度で金型より取出す方法等がある。ポリ
スチレンの形状については球状ペレット状のものであっ
ても良い。

次に発泡剤及び溶剤を含浸した発泡性ポリスチレン樹脂
粒子を先ず発泡粒子が大気下で収縮するまで予備発泡（
−次発泡）行う、予備発泡には通常加圧蒸気発泡槽で行
う、この時の発泡条件としてはＯ−０，８ｋｇ／ｃｄ（
ゲージ圧）、発泡温度としては約１００〜１１５℃であ
り、発泡に要する時間は大体約３゜秒〜６００秒である
。蒸気温度により目的とする発泡倍率に到達する時間が
異なる。

すなわち、当業界で一般的である１００℃の蒸気であれ
ば長時間を要し、１１５℃の蒸気であれば短時間で発泡
可能である。

このようにして得られた一次発泡粒子は発泡槽から大気
下に取出すと、冷却され粒子内に残留していた水蒸気が
急速に凝縮ドレン化するため、一時的に粒子内が減圧状
態になる。そのため発泡粒子は大気圧に坑しきれず収縮
するが、大気下に一昼夜前後放置すると空気が浸透し大
気と均圧になると共に回復するものと考えられる。

この際に樹脂にトルエン等の溶剤が存在すると樹脂を可
塑化させ、より高発泡性を示すと共に再加熱に際し、二
次発泡をより大きく独立気泡を保持していると考えられ
る。この現象により一日後の発泡嵩倍率としては約１３
０〜３００倍の発泡倍率を示す、かくして得られた一次
発泡粒子（予備発泡粒子）を二次発泡を行なって発泡成
形体とするのである。二次発泡条件としては加圧蒸気下
は０．２〜１．０瞳／ａｔ（ゲージ圧）、蒸気温度で１
０４℃〜１２０℃であって、発泡時間としては約１０〜
１８０秒程度である。このようにして得られた発泡体は
一次発泡時と同様取出し直後は収縮するが一昼夜大気下
で放置すると回復し約１０〜３００倍程度の超高発泡体
となる。しかし、良好な高発泡体を得るには予備発泡倍
率で２００倍以下に限定される。２００倍を越えた一次
発泡粒子を通常の成形金型に充填し蒸気にて再加熱して
成形体を得る方法で得られた成形体は発泡粒子間の熱融
着は充分であるが、自然放置。

又は４０〜６０℃の雰囲気下に放置しても、若干は回復
するが成形時に使用した金型の寸法に対し著しく小さい
寸法のものしか得られない、これは、−次発泡粒子の倍
率に対する二次発泡倍率の比（二次発泡力と表現する）
が小さいためである。なお、こ１で使用するポリスレン
は特に限定するものではないが、一部ゲルが成形されな
い程度にジビニルベンゼンで表面ないしは中心部まで架
橋したものであってもよい、又、難燃剤、帯電防止剤等
を添加しても良い。

次に実施例をもって本発明の方法を更に具体的に説明す
る。

実施例１ 平均径約１ｍのパール状ポリスチレン樹脂１００重量部
に発泡剤としてブタン１０重量部及びトルエン２重量部
の組成で水分散系オートクレーブ内で含浸して１発泡性
ポリスチレン樹脂を得た。この得られた発泡性ポリスチ
レン樹脂を１０日間冷暗所にて熟成した。この時点でブ
タンの含有量は０．０９ｇモル／１００　ｇ樹脂であり
、トルエンは１．６ｖｔ％／樹脂であった。

この発泡性ポリスチレン樹脂を発泡槽内の蒸気圧（ゲー
ジ圧）と加熱時間を変えて、発泡嵩倍率を測定し、その
結果を表１及び図１，２に示した。

表１１図１は発泡槽から発泡粒子を取出し、３０分以内
に測定した０図２はこれらを一昼夜室内に放置した後に
測定した発泡嵩倍率である。

次に、−昼夜放置した一次発泡粒子を０．４ｋｇ／ｃｄ
（ゲージ圧）で２分加熱して二次発泡し、再び一昼夜放
置して得られた発泡粒子の嵩倍率及び二次発泡力を表１
に併記した。

（２）発泡槽から取出してから３０分以内に測定した高
発泡倍率 （３）、（４）発泡槽から取出し、−昼夜室内に放置し
た後測定した高発泡倍率 実施例２ 実施例１で得られた発泡性ポリスチレン樹脂を発泡条件
を変えて一次発泡し、−昼夜室内に放置した。この−次
発泡粒子を蒸気穴をもつ３００　Ｘ　４００×５０ｍの
金型に充填し、０．８ｋｇ／ａｌ（ゲージ圧）の蒸気を
３０秒間加熱後、水冷却して成形体を得た。この成形体
を５０℃の熱風乾燥室に、　１５時間放置した結果を表
２に示した。

表２ （１）−次発泡し一昼夜放置後嵩倍率 （２）成形体を割り破断面で粒子と粒子が熱溶融してい
る全体に対する割合 （３）金型寸法に対する成形体の寸法収縮率で表示し１
０／１０００以下を０．１０−２０／１０００をΔ、２
０／１０００以上を×とした。

実施例３ 実施例１の内発泡剤として、ペンタンを使用した発泡性
ポリスチレン樹脂を３０日間熟成し、同様に発泡挙動を
測定した。その結果表に示した。

（２）発泡槽から取出してから３０分以内に測定した高
発泡倍率 （３）　、　（４）発泡槽から取出し、−昼夜室内に放
置した後測定した高発泡倍率 次に実施例２と同様に成形を行った結果は下記の通りで
あった。

表４ 比較例１ 実施例１の内、発泡剤としてプロパンを使用した発泡性
ポリスチレン樹脂同様に一次発泡一一昼夜一二次発泡の
工程を行った。その結果、−次発泡の発泡条件を、０．
７５ｋｇ／ａＪ（ゲージ圧）の蒸気を１分間加熱した時
１１０倍の実倍率を得た以外、１００倍を保持出来なか
った。又、この１１０倍の一次発泡粒子の二次発泡力は
１．４であり、実施例２の条件で成形したところ満足な
成形体を得ることが出来なかった。

比較例２ 実施例１の内温剤を除いた以外同様の発泡性ポリスチレ
ン樹脂を１０日間熟成し、発泡挙動を測定した結果を表
５に示した。なお、この時の発泡性ポリスチレン中のブ
タンの含有量はＯ，ｌＯｇモル／１００ｇ樹脂であった
。

（２）発泡槽から取出してから３０分以内に測定した嵩
発泡倍率 ここで得られた一次発泡粒子を実施例２と同様に成形し
た結果はいずれも満足な成形体を得ることが出来なかっ
た。

（効果） 以上述べたように本発明はポリスチレン樹脂粒子に特定
の発泡剤及び有機溶剤とを含浸させて得た発泡性ポリス
チレン樹脂粒子を一次発泡させた後、約−昼夜放置後二
次発泡させるという極めて簡単な操作により高発泡ポリ
スチレン成形体が得られる効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

図面は発泡性ポリスチレン樹脂の第一次発泡条件と得ら
れた発泡粒の発泡高倍率の測定図であって、第１図は一
次発泡直後、第２図は一昼夜放置後のそれぞれの場合を
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリスチレン樹脂粒子にブタン、ペンタン、ブタンとペ
   ンタンとの混合物及びこれらを主とした他の炭化水素系
   発泡剤からなる群から選ばれた少なくとも一種の発泡剤
   と有機溶剤とを含浸させて得た発泡性ポリスチレン樹脂
   粒子を加熱媒体で嵩倍率１００倍以上に加熱発泡させた
   後、該粒子を大気圧に放置させ、その後収縮回復させて
   嵩倍率１００倍以上とした後成形型内に充填し、発泡成
   形することを特徴とするポリスチレン高発泡成形体の製
   造方法