JPWO2012043792A1 - 改質ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、発泡性粒子とその製造方法、予備発泡粒子及び発泡成形体 - Google Patents
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Abstract
ポリスチレン系樹脂粒子中に、30〜1000nmの範囲の平均粒子径を有するポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散してなり、ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が(1)粒子表面から20μmまでの表層領域において、0.1〜15%の面積比で存在し、(2)中心から半径の30%までの範囲の中心領域において、11〜50%の面積比で存在する改質ポリスチレン系樹脂粒子。
Description
本発明は、改質ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、発泡性粒子とその製造方法、予備発泡粒子及び発泡成形体(modified polystyrene-based resin particles, method of producing the same, expandable particles method of producing the same, and expanded molded article)に関する。本発明によれば、耐衝撃性に優れた発泡成形体を与えかつ成形性が良好なポリスチレン系樹脂粒子を提供できる。
ポリスチレン系樹脂からなる発泡成形体は、優れた緩衝性及び断熱性を有しかつ成形が容易であることから、包装材や断熱材として多用されている。しかしながら、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易く、例えば精密機器製品の包装等には適さないという問題がある。
一方、ポリプロピレン系樹脂からなる発泡成形体は、耐衝撃性や柔軟性に優れた発泡成形体ではあるが、その成形時に大掛かりな設備を必要とする。また、樹脂の性質上、発泡粒子の形態で原料メーカーから成形加工メーカーに輸送しなければならい。そのため、嵩高い発泡粒子を輸送することになり、製造コストが上昇するという問題がある。
一方、ポリプロピレン系樹脂からなる発泡成形体は、耐衝撃性や柔軟性に優れた発泡成形体ではあるが、その成形時に大掛かりな設備を必要とする。また、樹脂の性質上、発泡粒子の形態で原料メーカーから成形加工メーカーに輸送しなければならい。そのため、嵩高い発泡粒子を輸送することになり、製造コストが上昇するという問題がある。
近年、ポリスチレン系樹脂からなる発泡体よりも耐衝撃性及び柔軟性が改良され、かつ成形が容易なゴム変性スチレン系樹脂発泡成形体、すなわちポリスチレン系樹脂にブタジエンゴム等の弾性体を配合したハイインパクトポリスチレン樹脂(以下「HIPSともいう)を用いた発泡成形体が提案されている(例えば、特開昭56−67344号公報(特許文献1)、特許第2841303号公報(特許文献2)、特許第4101379号公報(特許文献3)及び特開平3−182529号公報(特許文献4)。
例えば、特許文献1には、ポリスチレン中に非配向性のゴム粒子を分散させた樹脂からなる、耐衝撃性の改善された発泡粒子が開示されている。
しかしながら、ゴム粒子が非配向性であるために、ゴム粒子の変形が起こり難く、発泡体を形成する薄い気泡膜中ではゴム粒子が気泡膜面から露出し易く、特に発泡倍率の高い予備発泡粒子においてはゴム粒子の露出により発泡剤ガスの保持性が不十分になるという問題がある。
しかしながら、ゴム粒子が非配向性であるために、ゴム粒子の変形が起こり難く、発泡体を形成する薄い気泡膜中ではゴム粒子が気泡膜面から露出し易く、特に発泡倍率の高い予備発泡粒子においてはゴム粒子の露出により発泡剤ガスの保持性が不十分になるという問題がある。
また、特許文献2には、HIPSと水素添加したスチレン−ブタジエンのブロック共重合体とを機械的に混合した樹脂の発泡体が開示されている。
しかしながら、この発泡体では機械的に混合したゴム成分を含むために、混合されたゴム成分の分散が不十分であると、発泡体気泡膜のゴム成分の分散が不均一になり、気泡が連通化し易いという問題がある。この傾向は特に高倍率発泡させた時に著しく、高倍発泡粒子の膨張力が低下して、発泡成形体には粒子間空隙が生じ、発泡成形体の外観が劣るものになる。また、この発泡成形体の耐衝撃性は、従来のポリスチレン系発泡成形体に比べて向上しているものの、依然実用上不十分なレベルである。
しかしながら、この発泡体では機械的に混合したゴム成分を含むために、混合されたゴム成分の分散が不十分であると、発泡体気泡膜のゴム成分の分散が不均一になり、気泡が連通化し易いという問題がある。この傾向は特に高倍率発泡させた時に著しく、高倍発泡粒子の膨張力が低下して、発泡成形体には粒子間空隙が生じ、発泡成形体の外観が劣るものになる。また、この発泡成形体の耐衝撃性は、従来のポリスチレン系発泡成形体に比べて向上しているものの、依然実用上不十分なレベルである。
本来、HIPSは、ポリスチレン系樹脂の耐衝撃性を向上させたものであるにもかかわらず、上記の従来技術に開示されたポリスチレン系樹脂発泡成形体は、その耐衝撃性が実用上不十分なレベルである。これは、HIPSを使用して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造した場合、配合したブタジエンゴム等の弾性体が発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の表層部と中心部とに均一に存在することが原因であると推測される。すなわち、この発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱し予備発泡して得られた予備発泡粒子は、表層部の気泡膜が弾性体により破れ易くなり、その予備発泡粒子を成形型のキャビティ内に充填して加熱し型内発泡成形して発泡成形体を製造する際に、成形時の予備発泡粒子間の結合が低下するものと推測される。
そこで、本発明は、上記の課題を解決し、耐衝撃性に優れた発泡成形体を与えかつ成形性が良好なポリスチレン系樹脂粒子、その製造方法、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を提供することを課題とする。
そこで、本発明は、上記の課題を解決し、耐衝撃性に優れた発泡成形体を与えかつ成形性が良好なポリスチレン系樹脂粒子、その製造方法、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を提供することを課題とする。
本発明者等は、上記の課題を達成するために鋭意検討の結果、ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子をポリスチレン系樹脂粒子の全体に分散させず、ポリスチレン系樹脂粒子の内部にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を存在させること、すなわちポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散している部分を、これよりもポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の含有量が少ないか又はポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を含まないポリスチレン系樹脂で被覆されている形態にすることにより、耐衝撃性に優れた発泡成形体を与えかつ成形性が良好なポリスチレン系樹脂粒子が得られることを意外にも見出し、本発明に至った。
ポリスチレン系樹脂粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散させた形態でのこれらの樹脂の組み合わせは従来から知られていない。
また、従来のポリスチレン系樹脂とブタジエンゴムの混合は、両者を重合体の状態で混合する必要があるため均一になる。一方、ポリアクリル酸エステル系樹脂とポリスチレン系樹脂の混合は、ポリアクリル酸エステル系単量体をポリスチレン系樹脂に含浸重合できるために、両樹脂を不均一に分散できる。
ポリスチレン系樹脂粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散させた形態でのこれらの樹脂の組み合わせは従来から知られていない。
また、従来のポリスチレン系樹脂とブタジエンゴムの混合は、両者を重合体の状態で混合する必要があるため均一になる。一方、ポリアクリル酸エステル系樹脂とポリスチレン系樹脂の混合は、ポリアクリル酸エステル系単量体をポリスチレン系樹脂に含浸重合できるために、両樹脂を不均一に分散できる。
かくして本発明によれば、ポリスチレン系樹脂粒子中に、30〜1000nmの範囲の平均粒子径を有するポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散してなり、
ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が
(1)粒子表面から20μmまでの表層領域において、0.1〜15%の面積比で存在し、
(2)中心から半径の30%までの範囲の中心領域において、11〜50%の面積比で存在する改質ポリスチレン系樹脂粒子が提供される。
ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が
(1)粒子表面から20μmまでの表層領域において、0.1〜15%の面積比で存在し、
(2)中心から半径の30%までの範囲の中心領域において、11〜50%の面積比で存在する改質ポリスチレン系樹脂粒子が提供される。
また、本発明によれば、上記改質ポリスチレン系樹脂粒子と、揮発性発泡剤とを含む発泡性粒子が提供される。
更に、本発明によれば、上記発泡性粒子を予備発泡させて得られた予備発泡粒子が提供される。
また、本発明によれば、上記予備発泡粒子を発泡成形させて得られた発泡成形体が提供される。
更に、本発明によれば、上記発泡性粒子を予備発泡させて得られた予備発泡粒子が提供される。
また、本発明によれば、上記予備発泡粒子を発泡成形させて得られた発泡成形体が提供される。
更にまた、本発明によれば、上記改質ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法であって、
水性媒体中で、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子に、少なくともアクリル酸エステル系単量体を吸収させた後、前記アクリル酸エステル系単量体を重合させて、前記種粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散形成する工程と、次いで、
前記水性媒体中で、前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散形成された種粒子に、少なくともスチレン系単量体を吸収させた後、前記スチレン系単量体を重合させて、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程と
を含む改質ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法が提供される。
水性媒体中で、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子に、少なくともアクリル酸エステル系単量体を吸収させた後、前記アクリル酸エステル系単量体を重合させて、前記種粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散形成する工程と、次いで、
前記水性媒体中で、前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散形成された種粒子に、少なくともスチレン系単量体を吸収させた後、前記スチレン系単量体を重合させて、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程と
を含む改質ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記発泡性粒子の製造方法であって、
水性媒体中で、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子に、少なくともアクリル酸エステル系単量体を吸収させた後、前記アクリル酸エステル系単量体を重合させて、前記種粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散形成する工程と、次いで、
前記水性媒体中で、前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散形成された種粒子に、少なくともスチレン系単量体を吸収させた後、前記スチレン系単量体を重合させて、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程と、
前記ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程後又は工程中に、前記ポリスチレン系樹脂粒子に揮発性発泡剤を含浸させる工程と
を含む発泡性粒子の製造方法が提供される。
水性媒体中で、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子に、少なくともアクリル酸エステル系単量体を吸収させた後、前記アクリル酸エステル系単量体を重合させて、前記種粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散形成する工程と、次いで、
前記水性媒体中で、前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散形成された種粒子に、少なくともスチレン系単量体を吸収させた後、前記スチレン系単量体を重合させて、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程と、
前記ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程後又は工程中に、前記ポリスチレン系樹脂粒子に揮発性発泡剤を含浸させる工程と
を含む発泡性粒子の製造方法が提供される。
本発明によれば、耐衝撃性に優れた発泡成形体を与えかつ成形性が良好なポリスチレン系樹脂粒子、その製造方法、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を提供できる。
すなわち、本発明の改質ポリスチレン系樹脂粒子は、ポリスチレン系樹脂粒子内にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散したポリスチレン系樹脂からなる部分を有し、粒子表層にはポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が少なく、粒子内部にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が含まれる分布構造を有する。したがって、これに揮発性発泡剤を含ませて発泡性粒子を得、これを加熱して予備発泡し、更に得られた予備発泡粒子を成形型のキャビティ内に充填して加熱し型内発泡成形して発泡成形体を製造した際に、発泡粒子同士の融着度合いを高く保ったままで耐衝撃性を向上できるため、機械強度、成形性及び耐衝撃性の全てにおいて優れた発泡成形体を提供できる。
すなわち、本発明の改質ポリスチレン系樹脂粒子は、ポリスチレン系樹脂粒子内にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散したポリスチレン系樹脂からなる部分を有し、粒子表層にはポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が少なく、粒子内部にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が含まれる分布構造を有する。したがって、これに揮発性発泡剤を含ませて発泡性粒子を得、これを加熱して予備発泡し、更に得られた予備発泡粒子を成形型のキャビティ内に充填して加熱し型内発泡成形して発泡成形体を製造した際に、発泡粒子同士の融着度合いを高く保ったままで耐衝撃性を向上できるため、機械強度、成形性及び耐衝撃性の全てにおいて優れた発泡成形体を提供できる。
また、本発明の改質ポリスチレン系樹脂粒子は、
(i)(1)中心から半径30%の点の吸光度比(D1730/D1600)より2以上低い吸光度比X(D1730/D1600)の表層を有することにより(D1730及びD1600は、赤外分光分析による赤外吸収スペクトル中、1730cm-1での吸光度及び1600cm-1での吸光度を意味する)、
(2)少なくとも中心から半径の30%の点までの全領域で4以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す中心部を有することにより、
(ii)改質ポリスチレン系樹脂粒子が、中心から半径の30%の点と中心から98%の点との間に、4以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することにより、
(iii)(1)6未満の吸光度比X(D1730/D1600)の表層を有することにより(D1730及びD1600は、赤外分光分析による赤外吸収スペクトル中、1730cm-1での吸光度及び1600cm-1での吸光度を意味する)、
(2)少なくとも中心から半径の30%の点までの全領域で6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す中心部を有することにより、
(iv)改質ポリスチレン系樹脂粒子が、中心から半径の30%の点と中心から98%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することにより、
(v)ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子がアクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2エチルヘキシル又はこれらの混合物の重合体から形成されてなることにより、
(vi)ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が200〜500nmの範囲の平均粒子径を有することにより、
(vii)ポリスチレン系樹脂粒子が、3以下の吸光度比Xを有する表層と、中心から半径の30%の点と中心から90%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することにより、
(viii)改質ポリスチレン系樹脂粒子が、3以下の吸光度比Xを有する表層と、中心から半径の30%の点と中心から50%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することにより、
(ix)改質ポリスチレン系樹脂粒子が0.3〜2mmの範囲の平均粒子径を有することにより、
(x)改質ポリスチレン系樹脂粒子が、ポリブタジエン末端アクリレート由来の成分を含むことにより、
上記の優れた効果を更に発揮する。
(i)(1)中心から半径30%の点の吸光度比(D1730/D1600)より2以上低い吸光度比X(D1730/D1600)の表層を有することにより(D1730及びD1600は、赤外分光分析による赤外吸収スペクトル中、1730cm-1での吸光度及び1600cm-1での吸光度を意味する)、
(2)少なくとも中心から半径の30%の点までの全領域で4以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す中心部を有することにより、
(ii)改質ポリスチレン系樹脂粒子が、中心から半径の30%の点と中心から98%の点との間に、4以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することにより、
(iii)(1)6未満の吸光度比X(D1730/D1600)の表層を有することにより(D1730及びD1600は、赤外分光分析による赤外吸収スペクトル中、1730cm-1での吸光度及び1600cm-1での吸光度を意味する)、
(2)少なくとも中心から半径の30%の点までの全領域で6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す中心部を有することにより、
(iv)改質ポリスチレン系樹脂粒子が、中心から半径の30%の点と中心から98%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することにより、
(v)ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子がアクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2エチルヘキシル又はこれらの混合物の重合体から形成されてなることにより、
(vi)ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が200〜500nmの範囲の平均粒子径を有することにより、
(vii)ポリスチレン系樹脂粒子が、3以下の吸光度比Xを有する表層と、中心から半径の30%の点と中心から90%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することにより、
(viii)改質ポリスチレン系樹脂粒子が、3以下の吸光度比Xを有する表層と、中心から半径の30%の点と中心から50%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することにより、
(ix)改質ポリスチレン系樹脂粒子が0.3〜2mmの範囲の平均粒子径を有することにより、
(x)改質ポリスチレン系樹脂粒子が、ポリブタジエン末端アクリレート由来の成分を含むことにより、
上記の優れた効果を更に発揮する。
更に、発泡性粒子において、揮発性発泡剤がペンタンを主成分とする揮発性発泡剤であり、その含有量が発泡性粒子に対して2〜10重量%であることにより、上記の優れた効果を更に発揮する。
また、本発明の改質ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法及び発泡性粒子の製造方法によれば、上記のように機械強度、成形性及び耐衝撃性の全てにおいて優れた発泡成形体を製造可能な改質ポリスチレン系樹脂粒子及び発泡性粒子を効率よく、低コストで製造できる。
また、本発明の改質ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法及び発泡性粒子の製造方法によれば、上記のように機械強度、成形性及び耐衝撃性の全てにおいて優れた発泡成形体を製造可能な改質ポリスチレン系樹脂粒子及び発泡性粒子を効率よく、低コストで製造できる。
本発明の改質ポリスチレン系樹脂粒子(以下、改質粒子とも言う)は、ポリスチレン系樹脂粒子中に30〜1000nmの範囲の平均粒子径を有するポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子(以下、微粒子とも言う)が分散してなり、微粒子が、表層領域(表層)よりも中心領域(中心部)にリッチに存在(偏在)している粒子である。
言い換えれば、改質粒子は、微粒子が分散している部分とこれよりも微粒子の含有量が少ないか又は微粒子を含まないポリスチレン系樹脂で被覆されている構造の粒子である。
尚、微粒子は、内部にポリスチレンを内包する構造、いわゆる「サラミ構造」であってもよい。
言い換えれば、改質粒子は、微粒子が分散している部分とこれよりも微粒子の含有量が少ないか又は微粒子を含まないポリスチレン系樹脂で被覆されている構造の粒子である。
尚、微粒子は、内部にポリスチレンを内包する構造、いわゆる「サラミ構造」であってもよい。
(ポリスチレン系樹脂粒子)
ポリスチレン系樹脂粒子を構成するポリスチレン系樹脂としては、スチレン系単量体を主成分とする樹脂であれば特に限定されず、スチレン又はスチレン誘導体の単独又は共重合体が挙げられる。
スチレン誘導体としては、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。これらのスチレン系単量体は、単独で用いられても、併用されてもよい。
ポリスチレン系樹脂粒子を構成するポリスチレン系樹脂としては、スチレン系単量体を主成分とする樹脂であれば特に限定されず、スチレン又はスチレン誘導体の単独又は共重合体が挙げられる。
スチレン誘導体としては、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。これらのスチレン系単量体は、単独で用いられても、併用されてもよい。
ポリスチレン系樹脂は、スチレン系単量体と共重合可能なビニル系単量体を併用したものであってもよい。
ビニル系単量体としては、例えば、o−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼン、p−ジビニルベンゼン等のジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート等の多官能性単量体;α−メチルスチレン、(メタ)アクリロニトリル、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、多官能性単量体が好ましく、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレン単位数が4〜16のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼンがより好ましく、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートが特に好ましい。尚、単量体は、単独で用いられても、併用されてもよい。
また、単量体を併用する場合、その含有量は、スチレン系単量体が主成分となる量(例えば、50重量%以上)になるように設定されることが好ましい。
本発明において「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」又は「メタクリル」を意味する。
ビニル系単量体としては、例えば、o−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼン、p−ジビニルベンゼン等のジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート等の多官能性単量体;α−メチルスチレン、(メタ)アクリロニトリル、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、多官能性単量体が好ましく、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレン単位数が4〜16のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼンがより好ましく、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートが特に好ましい。尚、単量体は、単独で用いられても、併用されてもよい。
また、単量体を併用する場合、その含有量は、スチレン系単量体が主成分となる量(例えば、50重量%以上)になるように設定されることが好ましい。
本発明において「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」又は「メタクリル」を意味する。
(ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子)
微粒子を構成するポリアクリル酸エステル系樹脂としては、アクリル酸エステル系単量体を主成分とする樹脂であれば特に限定されず、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸2エチルヘキシル、アクリル酸ヘキシル等が挙げられ、これらの中でもアクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2エチルヘキシルが好ましい。これらのアクリル酸エステル系単量体は、単独で用いられても、併用されてもよい。
したがって、微粒子は、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2エチルヘキシル又はこれらの混合物の重合体から形成されてなるのが好ましい。
微粒子を構成するポリアクリル酸エステル系樹脂としては、アクリル酸エステル系単量体を主成分とする樹脂であれば特に限定されず、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸2エチルヘキシル、アクリル酸ヘキシル等が挙げられ、これらの中でもアクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2エチルヘキシルが好ましい。これらのアクリル酸エステル系単量体は、単独で用いられても、併用されてもよい。
したがって、微粒子は、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2エチルヘキシル又はこれらの混合物の重合体から形成されてなるのが好ましい。
微粒子は、改質粒子の表面領域と中心領域において、特定の面積比で存在する。ここで、表面領域は粒子表面から20μmまでの領域を意味し、中心領域は中心から半径の30%までの範囲の領域を意味する。また、面積比の測定法は、実施例の欄に記載する。
具体的な面積比は、表面領域が0.1〜15%の範囲、中心領域が11〜50%の範囲である。
表面領域の面積比が0.1%未満の場合、改質粒子から得られる発泡成形体の耐衝撃性が不十分になることがあることがある。15%より大きい場合、改質粒子から得られる発泡成形体に収縮やその表面に融けが生じて、外観が悪化することがある。
中心領域の面積比が11%未満の場合、改質粒子から得られる発泡成形体の耐衝撃性が不十分になることがあることがある。50%より大きい場合、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の発泡性が低下することがある。
表面領域の面積比は、0.1〜15%の範囲であることが好ましく、1.1〜11%の範囲であることが更に好ましい。中心領域の面積比は、11〜50%の範囲であることが好ましく、11.1〜45%の範囲であることが更に好ましい。
また、中心領域の面積比は、表層領域の面積比の1.1〜100倍であることが好ましい。この面積比の関係を有することで、機械強度、成形性及び耐衝撃性の全てにおいて優れた発泡成形体を提供できる。より好ましい中心領域の面積比は、表層領域の面積比の1.1〜20倍である。
具体的な面積比は、表面領域が0.1〜15%の範囲、中心領域が11〜50%の範囲である。
表面領域の面積比が0.1%未満の場合、改質粒子から得られる発泡成形体の耐衝撃性が不十分になることがあることがある。15%より大きい場合、改質粒子から得られる発泡成形体に収縮やその表面に融けが生じて、外観が悪化することがある。
中心領域の面積比が11%未満の場合、改質粒子から得られる発泡成形体の耐衝撃性が不十分になることがあることがある。50%より大きい場合、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の発泡性が低下することがある。
表面領域の面積比は、0.1〜15%の範囲であることが好ましく、1.1〜11%の範囲であることが更に好ましい。中心領域の面積比は、11〜50%の範囲であることが好ましく、11.1〜45%の範囲であることが更に好ましい。
また、中心領域の面積比は、表層領域の面積比の1.1〜100倍であることが好ましい。この面積比の関係を有することで、機械強度、成形性及び耐衝撃性の全てにおいて優れた発泡成形体を提供できる。より好ましい中心領域の面積比は、表層領域の面積比の1.1〜20倍である。
次に、微粒子は、以下の赤外吸収スペクトルにおける特定の吸光度比によって特徴付けられた状態で改質粒子中に分散していることが好ましい。
(1)表層の吸光度比
改質粒子は、その表層を、赤外分光分析により測定して得られた赤外吸収スペクトルから得られた1730cm-1及び1600cm-1の吸光度比X(D1730/D1600)が、中心から半径30%の点の吸光度比(D1730/D1600)より、2以上低いという関係を有することが好ましい。尚、表層は、粒子表面から深さ数μm(例えば、2μm)までの領域を含む。この関係は、粒子表層には微粒子が少なく、粒子内部に微粒子が含まれる分布構造を意味している。この吸光度比の関係を有することで、機械強度、成形性及び耐衝撃性の全てにおいて優れた発泡成形体を提供できる。
改質粒子の吸光度比は、表層と中心から半径30%の点とが上記関係を有していさえすれば、どのような吸光度比を有していてもよい。改質粒子の吸光度比は、中心から表層に向かって、徐々に小さくなることが好ましい。徐々に小さくなることを傾斜構造と称する。
吸光度比Xは6未満であることが好ましく、4未満であることがより好ましい。
吸光度比Xが4以上(又は6以上)だと、表層における微粒子の比率が向上し、逆にポリスチレン系樹脂粒子の比率が低下する。その結果、後述するように、発泡成形体の表面に融けが生じて外観が悪化したり、発泡成形体に収縮が生じて外観が悪化することがある。
(1)表層の吸光度比
改質粒子は、その表層を、赤外分光分析により測定して得られた赤外吸収スペクトルから得られた1730cm-1及び1600cm-1の吸光度比X(D1730/D1600)が、中心から半径30%の点の吸光度比(D1730/D1600)より、2以上低いという関係を有することが好ましい。尚、表層は、粒子表面から深さ数μm(例えば、2μm)までの領域を含む。この関係は、粒子表層には微粒子が少なく、粒子内部に微粒子が含まれる分布構造を意味している。この吸光度比の関係を有することで、機械強度、成形性及び耐衝撃性の全てにおいて優れた発泡成形体を提供できる。
改質粒子の吸光度比は、表層と中心から半径30%の点とが上記関係を有していさえすれば、どのような吸光度比を有していてもよい。改質粒子の吸光度比は、中心から表層に向かって、徐々に小さくなることが好ましい。徐々に小さくなることを傾斜構造と称する。
吸光度比Xは6未満であることが好ましく、4未満であることがより好ましい。
吸光度比Xが4以上(又は6以上)だと、表層における微粒子の比率が向上し、逆にポリスチレン系樹脂粒子の比率が低下する。その結果、後述するように、発泡成形体の表面に融けが生じて外観が悪化したり、発泡成形体に収縮が生じて外観が悪化することがある。
ここで、本発明における赤外分光分析とは、全反射吸収(Attenuated Total Reflectance)を利用する一回反射型ATR法により赤外吸収スペクトルを測定する分析方法である。この分析方法は、高い屈折率を持つATRプリズムを試料に密着させ、ATRプリズムを通して赤外線を試料に照射し、ATRプリズムからの出射光を分光分析する方法である。
ATR法赤外分光分析は、試料とATRプリズムとを密着させるだけでスペクトルを測定できるという簡便さ、深さ数μmまでの表面分析が可能である等の理由で高分子材料等の有機物をはじめ、種々の物質の表面分析に広く利用されている。
ATR法赤外分光分析は、試料とATRプリズムとを密着させるだけでスペクトルを測定できるという簡便さ、深さ数μmまでの表面分析が可能である等の理由で高分子材料等の有機物をはじめ、種々の物質の表面分析に広く利用されている。
尚、赤外吸収スペクトルから得られる1730cm-1での吸光度D1730は、上記エステルに含まれるエステル基のC=O間の伸縮振動に由来する吸収スペクトルに対応する吸光度である。この吸光度の測定では、1730cm-1で他の吸収スペクトルが重なっている場合でもピーク分離は実施していない。吸光度D1730は、1680cm-1と1785cm-1を結ぶ直線をベースラインとして、1680cm-1と1785cm-1間の最大吸光度を意味する。
また、赤外吸収スペクトルから得られる1600cm-1での吸光度D1600は、ポリスチレン系樹脂に含まれるベンゼン環の面内振動に由来する吸収スペクトルに対応する吸光度である。この吸光度の測定では、1600cm-1で他の吸収スペクトルが重なっている場合でもピーク分離は実施していない。吸光度D1600は、1565cm-1と1640cm-1を結ぶ直線をベースラインとして、1565cm-1と1640cm-1間の最大吸光度を意味する。
また、赤外吸収スペクトルから得られる1600cm-1での吸光度D1600は、ポリスチレン系樹脂に含まれるベンゼン環の面内振動に由来する吸収スペクトルに対応する吸光度である。この吸光度の測定では、1600cm-1で他の吸収スペクトルが重なっている場合でもピーク分離は実施していない。吸光度D1600は、1565cm-1と1640cm-1を結ぶ直線をベースラインとして、1565cm-1と1640cm-1間の最大吸光度を意味する。
(2)表層と中心部の吸光度比の関係
改質粒子は、少なくとも中心から半径の30%の点までの全領域で4以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す中心部を有することが好ましい。このことは、微粒子が、表層部よりも中心部にリッチに存在(偏在)していることを意味している。
中心から半径の30%の点までの全領域の吸光度比Yが、4以上でない場合、得られた発泡成形体の耐衝撃性が不十分になることがある。
改質粒子は、中心から半径の30%の点と中心から98%の点との間に、4以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することがより好ましい。吸光度比Yが4以上を示す領域が、中心から半径の98%の点を超えて、表層側に備えられている場合、得られた予備発泡粒子を型内発泡成形して発泡成形体を製造する際に、得られる発泡成形体の表面に融けが生じて外観が悪化したり、発泡成形体に収縮が生じて外観が悪化することがある。
4以上の吸光度比Yを示す箇所は、中心から半径30%の点に近接して存在することが好ましい。例えば、吸光度比は、4以上の中心から半径30%の点から、表層に向かって徐々に吸光度比が低下し、中心から50%、90%又は98%を超えた点で4未満となる、分布曲線を取りえる。
吸光度比Yは、6以上であることがより好ましい。また、更に、改質粒子は、中心から半径の30%の点と中心から98%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することが更に好ましい。
改質粒子は、少なくとも中心から半径の30%の点までの全領域で4以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す中心部を有することが好ましい。このことは、微粒子が、表層部よりも中心部にリッチに存在(偏在)していることを意味している。
中心から半径の30%の点までの全領域の吸光度比Yが、4以上でない場合、得られた発泡成形体の耐衝撃性が不十分になることがある。
改質粒子は、中心から半径の30%の点と中心から98%の点との間に、4以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することがより好ましい。吸光度比Yが4以上を示す領域が、中心から半径の98%の点を超えて、表層側に備えられている場合、得られた予備発泡粒子を型内発泡成形して発泡成形体を製造する際に、得られる発泡成形体の表面に融けが生じて外観が悪化したり、発泡成形体に収縮が生じて外観が悪化することがある。
4以上の吸光度比Yを示す箇所は、中心から半径30%の点に近接して存在することが好ましい。例えば、吸光度比は、4以上の中心から半径30%の点から、表層に向かって徐々に吸光度比が低下し、中心から50%、90%又は98%を超えた点で4未満となる、分布曲線を取りえる。
吸光度比Yは、6以上であることがより好ましい。また、更に、改質粒子は、中心から半径の30%の点と中心から98%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することが更に好ましい。
改質粒子は、3以下の吸光度比Xを有する表層と、中心から半径の30%の点と中心から50%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することが好ましい。更に、改質粒子は、3以下の吸光度比Xを有する表層と、中心から半径の30%の点と中心から90%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有することがより好ましい。
6以上の吸光度比Yを示す箇所は、中心から半径30%の点に近接して存在することが好ましい。例えば、吸光度比は、6以上の中心から半径30%の点から、表層に向かって徐々に吸光度比が低下し、中心から50%、90%又は98%を超えた点で3未満となる、分布曲線を取りえる。
6以上の吸光度比Yを示す箇所は、中心から半径30%の点に近接して存在することが好ましい。例えば、吸光度比は、6以上の中心から半径30%の点から、表層に向かって徐々に吸光度比が低下し、中心から50%、90%又は98%を超えた点で3未満となる、分布曲線を取りえる。
ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子は、30〜1000nmの範囲の平均粒子径を有する。好ましくは120〜700nmの範囲であり、より好ましくは150〜600nmの範囲であり、更に好ましくは200〜500nmの範囲である。
ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径が30nm未満であると、得られたポリスチレン系樹脂発泡成形体の耐衝撃性が不十分になることがある。一方、ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径が1000nmを超えると、発泡剤の逸散速度が早くなることがある。
ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径が30nm未満であると、得られたポリスチレン系樹脂発泡成形体の耐衝撃性が不十分になることがある。一方、ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径が1000nmを超えると、発泡剤の逸散速度が早くなることがある。
改質ポリスチレン系樹脂粒子は、球状であるのが好ましく、その平均粒子径は、ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子の成形型内への充填性等を考慮すると、好ましくは0.3〜2mmであり、より好ましくは0.5〜1.5mmである。
(3)ポリブタジエン末端アクリレート
改質ポリスチレン系樹脂粒子には、ポリブタジエン末端アクリレート由来の成分が含まれていてもよい。
ポリブタジエン末端アクリレートには、80%以上の1,2−結合と、1,4−結合とを含有するポリブタジエン分子に1以上の(メタ)アクリロイル基が結合した構造の単量体を使用できる。この単量体は、ポリブタジエン分子末端に(メタ)アクリロイル基を導入した構造が好ましい。具体的には、ポリブタジエン末端アクリレートは、1,2−結合による下記繰り返し単位(1)及び1,4−結合による下記繰り返し単位(2)を含有するポリブタジエン分子と、ポリブタジエン分子の一方の末端又は両末端に下記式(3)で表される官能基((メタ)アクリロイル基)を有する単量体である。
改質ポリスチレン系樹脂粒子には、ポリブタジエン末端アクリレート由来の成分が含まれていてもよい。
ポリブタジエン末端アクリレートには、80%以上の1,2−結合と、1,4−結合とを含有するポリブタジエン分子に1以上の(メタ)アクリロイル基が結合した構造の単量体を使用できる。この単量体は、ポリブタジエン分子末端に(メタ)アクリロイル基を導入した構造が好ましい。具体的には、ポリブタジエン末端アクリレートは、1,2−結合による下記繰り返し単位(1)及び1,4−結合による下記繰り返し単位(2)を含有するポリブタジエン分子と、ポリブタジエン分子の一方の末端又は両末端に下記式(3)で表される官能基((メタ)アクリロイル基)を有する単量体である。
単位(1)と(2)のモル比は、(1)/〔(1)+(2)〕≧0.8であることが好ましい。単位(2)は、トランス構造であっても、シス構造であってもよい。また、単位(1)と(2)はランダム、ブロック、交互等の種々の繰り返し形態で単量体中に存在しうる。
式(3)中、Rは、水素原子又は炭素数1〜4の低級アルキル基であることが好ましい。式(3)の官能基は、ポリブタジエン分子の両末端に位置していることが好ましい。
ポリブタジエン末端アクリレートは、例えば、大阪有機化学工業社から入手可能な商品名BAC−45、BAC−15等を使用できる。また、以下の公知の方法により、新たに合成したものも使用できる。
式(3)中、Rは、水素原子又は炭素数1〜4の低級アルキル基であることが好ましい。式(3)の官能基は、ポリブタジエン分子の両末端に位置していることが好ましい。
ポリブタジエン末端アクリレートは、例えば、大阪有機化学工業社から入手可能な商品名BAC−45、BAC−15等を使用できる。また、以下の公知の方法により、新たに合成したものも使用できる。
即ち、水酸基含有ポリブタジエンと(メタ)アクリル基を有する化合物とを反応させることにより、ポリブタジエン構造に(メタ)アクリル基を導入する方法が挙げられる。
上記方法には、例えば、(i)p−トルエンスルホン酸のような脱水触媒を用いて、水酸基含有ポリブタジエンの水酸基と、(メタ)アクリル基を有する化合物のカルボキシル基とを脱水反応させる方法、(ii)チタン触媒、スズ触媒等のエステル交換触媒を用いて、(メタ)アクリル酸エステルとポリブタジエンの水酸基とのエステル交換反応させる方法が挙げられる。
(メタ)アクリル基を有する化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル等が挙げられる(プロピル及びブチルは構造異性体を含む)。
上記方法には、例えば、(i)p−トルエンスルホン酸のような脱水触媒を用いて、水酸基含有ポリブタジエンの水酸基と、(メタ)アクリル基を有する化合物のカルボキシル基とを脱水反応させる方法、(ii)チタン触媒、スズ触媒等のエステル交換触媒を用いて、(メタ)アクリル酸エステルとポリブタジエンの水酸基とのエステル交換反応させる方法が挙げられる。
(メタ)アクリル基を有する化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル等が挙げられる(プロピル及びブチルは構造異性体を含む)。
ポリブタジエン末端アクリレートは、200〜1000000の範囲の数平均分子量を有することが好ましい。数平均分子量が200より小さいと、改質粒子の弾性が低下することがある。1000000より大きいと、反応系内に投入、溶解させにくいことがある。より好ましい数平均分子量は、2500〜3000の範囲である。ここでの数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフで測定することにより得られた値である。
ポリブタジエン末端アクリレートは、500〜9000Pa・sの範囲の粘度(25℃)を有していることが好ましい。粘度が500Pa・sより小さいと、改質粒子の弾性が低下することがある。9000Pa・sより大きいと、反応系内に投入、溶解させにくいことがある。より好ましい粘度は、4000〜8000Pa・sの範囲である。ここでの粘度は、回転式粘度計で測定することにより得られた値である。
ポリブタジエン末端アクリレートに由来の成分は、改質粒子を構成するポリスチレン系樹脂とポリアクリル酸エステル系樹脂の合計100重量部に対して、0.1〜3重量部の範囲で改質粒子中に含まれていることが好ましい。この成分の含有量が、0.1重量部より少ないと、改質粒子の弾性が低下することがある。3重量部より多いと、改質粒子に吸収されにくいことがある。より好ましい含有量は、0.5〜1重量部の範囲である。
ポリブタジエン末端アクリレートは、500〜9000Pa・sの範囲の粘度(25℃)を有していることが好ましい。粘度が500Pa・sより小さいと、改質粒子の弾性が低下することがある。9000Pa・sより大きいと、反応系内に投入、溶解させにくいことがある。より好ましい粘度は、4000〜8000Pa・sの範囲である。ここでの粘度は、回転式粘度計で測定することにより得られた値である。
ポリブタジエン末端アクリレートに由来の成分は、改質粒子を構成するポリスチレン系樹脂とポリアクリル酸エステル系樹脂の合計100重量部に対して、0.1〜3重量部の範囲で改質粒子中に含まれていることが好ましい。この成分の含有量が、0.1重量部より少ないと、改質粒子の弾性が低下することがある。3重量部より多いと、改質粒子に吸収されにくいことがある。より好ましい含有量は、0.5〜1重量部の範囲である。
(改質ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法)
改質粒子の製造方法は、
水性媒体中で、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子に、少なくともアクリル酸エステル系単量体を吸収させた後、アクリル酸エステル系単量体を重合させて、種粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散形成する工程と、次いで、
水性媒体中で、ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散形成された種粒子に、少なくともスチレン系単量体を吸収させた後、スチレン系単量体を重合させて、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程と
を含むことを特徴とする。
種粒子へのアクリル酸エステル系単量体の吸収時に、アクリル酸エステル系単量体以外の他の単量体を吸収させてもよい。アクリル酸エステル系単量体と他の単量体との混合物を単量体混合物と称する。
改質粒子の製造方法は、
水性媒体中で、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子に、少なくともアクリル酸エステル系単量体を吸収させた後、アクリル酸エステル系単量体を重合させて、種粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散形成する工程と、次いで、
水性媒体中で、ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散形成された種粒子に、少なくともスチレン系単量体を吸収させた後、スチレン系単量体を重合させて、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程と
を含むことを特徴とする。
種粒子へのアクリル酸エステル系単量体の吸収時に、アクリル酸エステル系単量体以外の他の単量体を吸収させてもよい。アクリル酸エステル系単量体と他の単量体との混合物を単量体混合物と称する。
改質粒子の製造方法は、例えば、
ポリスチレン系樹脂からなる種粒子を水中に分散させてなる分散液中に、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子100重量部に対して、アクリル酸エステル系単量体10〜90重量部を供給し、このアクリル酸エステル系単量体を種粒子に吸収、重合させてポリスチレン系樹脂粒子を成長させる第1重合工程と、次いで、
この分散液中にスチレン系単量体を供給し、これを種粒子に吸収、重合させてポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる第2重合工程と
を含む。
ポリスチレン系樹脂からなる種粒子を水中に分散させてなる分散液中に、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子100重量部に対して、アクリル酸エステル系単量体10〜90重量部を供給し、このアクリル酸エステル系単量体を種粒子に吸収、重合させてポリスチレン系樹脂粒子を成長させる第1重合工程と、次いで、
この分散液中にスチレン系単量体を供給し、これを種粒子に吸収、重合させてポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる第2重合工程と
を含む。
また、第2重合工程を行って改質粒子を得た後、又は改質粒子の成長途上で発泡剤を含浸させる工程を行って、後述する発泡性粒子を得ることもできる。
第1重合工程に用いられるアクリル酸エステル系単量体としては、ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の項に例示のものが挙げられる。
その使用量は、種粒子100重量部に対して、通常10〜90重量部の範囲、好ましくは20〜80重量部の範囲である。
アクリル酸エステル系単量体の量が10重量部未満では、得られた発泡成形体の耐衝撃性向上の効果が十分に得られないことがある。一方、90重量部を超えると、種粒子にアクリル酸エステル系単量体を十分に吸収させることができず、分散液中において単独で重合し、結果的にポリスチレン系樹脂粒子中に分散しない、多量のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が発生することがある。
改質粒子がポリブタジエン末端アクリレート由来の成分を含む場合は、ポリブタジエン末端アクリレートをアクリル酸エステル系単量体と共に吸収させかつ重合させることにより、改質ポリスチレン系樹脂粒子中に含ませることができる。
第2重合工程に用いられるスチレン系単量体は、(ポリスチレン系樹脂粒子)の項に例示のものが挙げられる。
その使用量は、種粒子100重量部に対して、通常10〜90重量部の範囲、好ましくは20〜80重量部の範囲である。
アクリル酸エステル系単量体の量が10重量部未満では、得られた発泡成形体の耐衝撃性向上の効果が十分に得られないことがある。一方、90重量部を超えると、種粒子にアクリル酸エステル系単量体を十分に吸収させることができず、分散液中において単独で重合し、結果的にポリスチレン系樹脂粒子中に分散しない、多量のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が発生することがある。
改質粒子がポリブタジエン末端アクリレート由来の成分を含む場合は、ポリブタジエン末端アクリレートをアクリル酸エステル系単量体と共に吸収させかつ重合させることにより、改質ポリスチレン系樹脂粒子中に含ませることができる。
第2重合工程に用いられるスチレン系単量体は、(ポリスチレン系樹脂粒子)の項に例示のものが挙げられる。
(種粒子)
ポリスチレン系樹脂からなる種粒子は、特に限定されず、公知の方法により製造できる。例えば、懸濁重合法や、押出機で原料樹脂を溶融混練後、ストランド状に押し出し、所望の粒子径でカットする方法が挙げられる。また、一部又は全部にポリスチレン系樹脂回収品を用いることができ、懸濁重合法やカットする方法で得られた粒子をそのまま、又はその粒子に、水性媒体中で、スチレン系単量体を含浸・重合させることにより得られる粒子であってもよい。
種粒子の粒子径は、改質粒子の平均粒子径等に応じて適宜調整でき、例えば平均粒子径1mmの改質粒子を作成する場合には、平均粒子径0.4〜0.7mm程度の種粒子を用いることが好ましい。
また、種粒子の重量平均分子量は特に限定されないが、好ましくは15万〜70万であり、より好ましくは20万〜50万である。
更に、上記ポリブタジエン末端アクリレートは、種粒子に含まれていることが好ましい。
ポリスチレン系樹脂からなる種粒子は、特に限定されず、公知の方法により製造できる。例えば、懸濁重合法や、押出機で原料樹脂を溶融混練後、ストランド状に押し出し、所望の粒子径でカットする方法が挙げられる。また、一部又は全部にポリスチレン系樹脂回収品を用いることができ、懸濁重合法やカットする方法で得られた粒子をそのまま、又はその粒子に、水性媒体中で、スチレン系単量体を含浸・重合させることにより得られる粒子であってもよい。
種粒子の粒子径は、改質粒子の平均粒子径等に応じて適宜調整でき、例えば平均粒子径1mmの改質粒子を作成する場合には、平均粒子径0.4〜0.7mm程度の種粒子を用いることが好ましい。
また、種粒子の重量平均分子量は特に限定されないが、好ましくは15万〜70万であり、より好ましくは20万〜50万である。
更に、上記ポリブタジエン末端アクリレートは、種粒子に含まれていることが好ましい。
(重合開始剤)
上記の製造方法で使用する重合開始剤としては、従来からスチレン系単量体の重合に用いられるものであれば、特に限定されず、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシアセテート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルヘキサノエート、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、2,2−ジ−t−ブチルパーオキシブタン、ジ−t−ヘキシルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物やアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物等が挙げられる。これらは単独で用いられても、併用されてもよいが、10時間の半減期を得るための分解温度が60〜130℃にある複数種類の重合開始剤を併用することが好ましい。
上記の製造方法で使用する重合開始剤としては、従来からスチレン系単量体の重合に用いられるものであれば、特に限定されず、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシアセテート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルヘキサノエート、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、2,2−ジ−t−ブチルパーオキシブタン、ジ−t−ヘキシルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物やアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物等が挙げられる。これらは単独で用いられても、併用されてもよいが、10時間の半減期を得るための分解温度が60〜130℃にある複数種類の重合開始剤を併用することが好ましい。
(懸濁安定剤)
更に、上記の製造方法において、スチレン系単量体の液滴及び種粒子の分散性を安定させるために懸濁安定剤を用いてもよい。このような懸濁安定剤としては、従来からスチレン系単量体の懸濁重合に用いられているものであれば特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分子や、第三リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム等の難溶性無機化合物等が挙げられる。
また、難溶性無機化合物を用いる場合には、通常アニオン界面活性剤が併用される。
更に、上記の製造方法において、スチレン系単量体の液滴及び種粒子の分散性を安定させるために懸濁安定剤を用いてもよい。このような懸濁安定剤としては、従来からスチレン系単量体の懸濁重合に用いられているものであれば特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分子や、第三リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム等の難溶性無機化合物等が挙げられる。
また、難溶性無機化合物を用いる場合には、通常アニオン界面活性剤が併用される。
このようなアニオン界面活性剤としては、例えば、脂肪酸石鹸、N−アシルアミノ酸又はその塩、アルキルエーテルカルボン酸塩等のカルボン酸塩,アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩、アルキルスルホ酢酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩等のスルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、第二級高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩等の硫酸エステル塩、アルキルエーテルリン酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩等のリン酸エステル塩等が挙げられる。
(他の成分)
尚、改質粒子には、物性を損なわない範囲内において、可塑剤、結合防止剤、気泡調整剤、架橋剤、充填剤、難燃剤、難燃助剤、滑剤、着色剤等の添加剤を添加してもよい。
また、ジンクステアレートのような粉末状金属石鹸類を、後述する発泡性粒子の表面に塗布しておいてもよい。これを塗布することで、発泡性粒子の予備発泡工程において、予備発泡粒子同士の結合を減少できる。
尚、改質粒子には、物性を損なわない範囲内において、可塑剤、結合防止剤、気泡調整剤、架橋剤、充填剤、難燃剤、難燃助剤、滑剤、着色剤等の添加剤を添加してもよい。
また、ジンクステアレートのような粉末状金属石鹸類を、後述する発泡性粒子の表面に塗布しておいてもよい。これを塗布することで、発泡性粒子の予備発泡工程において、予備発泡粒子同士の結合を減少できる。
改質粒子には、加熱発泡時に用いられる水蒸気の圧力が低くても良好な発泡成形性を維持させるために、1気圧下における沸点が200℃を超える可塑剤を含有させることができる。
可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル、グリセリンジアセトモノラウレート、グリセリントリステアレート、グリセリンジアセトモノステアレート等のグリセリン脂肪酸エステル、ジイソブチルアジペート等のアジピン酸エステル、ヤシ油等の可塑剤が挙げられる。
可塑剤の改質粒子中における含有量は、2重量%未満である。
可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル、グリセリンジアセトモノラウレート、グリセリントリステアレート、グリセリンジアセトモノステアレート等のグリセリン脂肪酸エステル、ジイソブチルアジペート等のアジピン酸エステル、ヤシ油等の可塑剤が挙げられる。
可塑剤の改質粒子中における含有量は、2重量%未満である。
(発泡性粒子)
発泡性粒子は、改質粒子と、揮発性発泡剤とを含み、公知の方法により、改質粒子に揮発性発泡剤を含浸させることにより製造できる。
改質粒子に揮発性発泡剤を含浸させる温度としては、低いと、含浸に時間を要し、発泡性粒子の製造効率が低下することがある一方、高いと、発泡性粒子同士の合着が多量に発生することがあるので、70〜130℃が好ましく、80〜120℃がより好ましい。
発泡性粒子は、改質粒子と、揮発性発泡剤とを含み、公知の方法により、改質粒子に揮発性発泡剤を含浸させることにより製造できる。
改質粒子に揮発性発泡剤を含浸させる温度としては、低いと、含浸に時間を要し、発泡性粒子の製造効率が低下することがある一方、高いと、発泡性粒子同士の合着が多量に発生することがあるので、70〜130℃が好ましく、80〜120℃がより好ましい。
(発泡剤)
揮発性発泡剤としては、従来からポリスチレン系樹脂の発泡に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、イソブタン、n−ブタン、イソペンタン、ネオペンタン等炭素数5以下の脂肪族炭化水素等の揮発性発泡剤が挙げられ、特にブタン系発泡剤、ペンタン系発泡剤が好ましく、ペンタンを主成分(例えば、50重量%以上)として含む揮発性発泡剤が特に好ましい。尚、ペンタンは可塑剤としての作用も期待できる。
揮発性発泡剤としては、従来からポリスチレン系樹脂の発泡に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、イソブタン、n−ブタン、イソペンタン、ネオペンタン等炭素数5以下の脂肪族炭化水素等の揮発性発泡剤が挙げられ、特にブタン系発泡剤、ペンタン系発泡剤が好ましく、ペンタンを主成分(例えば、50重量%以上)として含む揮発性発泡剤が特に好ましい。尚、ペンタンは可塑剤としての作用も期待できる。
揮発性発泡剤の発泡性粒子中における含有量は、通常2〜10重量%の範囲とされ、3〜10重量%の範囲が好ましく、3〜8重量%の範囲が特に好ましい。
揮発性発泡剤の含有量が少なく、例えば2重量%未満では、発泡性粒子から低密度の発泡成形体を得ることができないことがあると共に、型内発泡成形時の二次発泡力を高める効果が得られないために、発泡成形体の外観が低下することがある。一方、揮発性発泡剤の含有量が多く、例えば10重量%を超えると、発泡性粒子を用いた発泡成形体の製造工程における冷却工程に要する時間が長くなり生産性が低下することがある。
揮発性発泡剤の含有量が少なく、例えば2重量%未満では、発泡性粒子から低密度の発泡成形体を得ることができないことがあると共に、型内発泡成形時の二次発泡力を高める効果が得られないために、発泡成形体の外観が低下することがある。一方、揮発性発泡剤の含有量が多く、例えば10重量%を超えると、発泡性粒子を用いた発泡成形体の製造工程における冷却工程に要する時間が長くなり生産性が低下することがある。
(発泡助剤)
発泡性粒子には、発泡剤と共に発泡助剤を含有させることができる。
発泡助剤としては、従来からポリスチレン系樹脂の発泡に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、スチレン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族有機化合物、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の環式脂肪族炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル等の1気圧下における沸点が200℃以下の溶剤が挙げられる。
発泡性粒子には、発泡剤と共に発泡助剤を含有させることができる。
発泡助剤としては、従来からポリスチレン系樹脂の発泡に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、スチレン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族有機化合物、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の環式脂肪族炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル等の1気圧下における沸点が200℃以下の溶剤が挙げられる。
発泡助剤の発泡性粒子中における含有量は、通常0.5〜2.5重量%の範囲とされ、1〜2重量%の範囲が好ましい。
発泡助剤の含有量が少なく、例えば0.5重量%未満では、ポリスチレン系樹脂の可塑化効果が発現しないことがある。一方、また、発泡助剤の含有量が多く、2.5重量%を超えると、発泡性粒子を発泡させて得られる発泡成形体に収縮や融けが発生して外観が低下したり、あるいは発泡性粒子を用いた発泡成形体の製造工程における冷却工程に要する時間が長くなることがある。
発泡助剤の含有量が少なく、例えば0.5重量%未満では、ポリスチレン系樹脂の可塑化効果が発現しないことがある。一方、また、発泡助剤の含有量が多く、2.5重量%を超えると、発泡性粒子を発泡させて得られる発泡成形体に収縮や融けが発生して外観が低下したり、あるいは発泡性粒子を用いた発泡成形体の製造工程における冷却工程に要する時間が長くなることがある。
(発泡性粒子の製造方法)
上記のことから、発泡性粒子の製造方法は、
水性媒体中で、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子に、少なくともアクリル酸エステルを吸収させた後、アクリル酸エステルを重合させて、種粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散形成する工程と、次いで、
水性媒体中で、前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散形成された種粒子に、少なくともスチレン系単量体を吸収させた後、スチレン系単量体を重合させて、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程と、
ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程後又は工程中に、ポリスチレン系樹脂粒子に揮発性発泡剤を含浸させる工程と
を含むことを特徴とする。
すなわち、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程を行って改質粒子を得た後、又はこのポリスチレン系樹脂粒子の成長途上で、揮発性発泡剤を含浸させることを特徴とする。また、改質粒子を得た後、揮発性発泡剤を含浸させる場合、改質粒子製造用の水性媒体から改質粒子を取り出して、必要に応じて、洗浄、脱水、乾燥を経た後、新たな水性媒体中で改質粒子に揮発性発泡剤を含浸させてもよい。また、改質粒子製造用の水性媒体から改質粒子を取り出さずに、この水性媒体中で揮発性発泡剤を含浸させてもよい。
上記のことから、発泡性粒子の製造方法は、
水性媒体中で、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子に、少なくともアクリル酸エステルを吸収させた後、アクリル酸エステルを重合させて、種粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散形成する工程と、次いで、
水性媒体中で、前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散形成された種粒子に、少なくともスチレン系単量体を吸収させた後、スチレン系単量体を重合させて、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程と、
ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程後又は工程中に、ポリスチレン系樹脂粒子に揮発性発泡剤を含浸させる工程と
を含むことを特徴とする。
すなわち、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程を行って改質粒子を得た後、又はこのポリスチレン系樹脂粒子の成長途上で、揮発性発泡剤を含浸させることを特徴とする。また、改質粒子を得た後、揮発性発泡剤を含浸させる場合、改質粒子製造用の水性媒体から改質粒子を取り出して、必要に応じて、洗浄、脱水、乾燥を経た後、新たな水性媒体中で改質粒子に揮発性発泡剤を含浸させてもよい。また、改質粒子製造用の水性媒体から改質粒子を取り出さずに、この水性媒体中で揮発性発泡剤を含浸させてもよい。
(予備発泡粒子及び発泡成形体)
予備発泡粒子は、公知の方法により、発泡性粒子を所定の嵩密度(例えば、10〜300kg/m3)に予備発泡させることにより得られる。
予備発泡においては、必要に応じて発泡する際にスチームと同時に空気を導入してもよい。
また、発泡成形体は、公知の方法、例えば、予備発泡粒子を発泡成形機の金型内に充填し、再度加熱して予備発泡粒子を発泡させながら、発泡粒同士を熱融着させることにより得られる。
予備発泡粒子は、公知の方法により、発泡性粒子を所定の嵩密度(例えば、10〜300kg/m3)に予備発泡させることにより得られる。
予備発泡においては、必要に応じて発泡する際にスチームと同時に空気を導入してもよい。
また、発泡成形体は、公知の方法、例えば、予備発泡粒子を発泡成形機の金型内に充填し、再度加熱して予備発泡粒子を発泡させながら、発泡粒同士を熱融着させることにより得られる。
以下、実施例によって本発明の具体例を示すが、以下の実施例は本発明の例示にすぎず、本発明は以下の実施例のみに限定されない。尚、以下において、特記しない限り、「部」及び「%」は重量基準である。
以下の実施例及び比較例において、発泡性粒子の平均粒子径、発泡剤含有量(含有ガス量)、発泡性粒子内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径及び発泡性粒子の吸光度比、ならびに嵩倍数50倍の発泡成形体の落球衝撃値、曲げ破断点変位量、割れ量及び成形性は、次の測定方法及び評価基準により測定・評価した。また、発泡粒子の嵩密度及び嵩倍数についても測定した。
以下の実施例及び比較例において、発泡性粒子の平均粒子径、発泡剤含有量(含有ガス量)、発泡性粒子内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径及び発泡性粒子の吸光度比、ならびに嵩倍数50倍の発泡成形体の落球衝撃値、曲げ破断点変位量、割れ量及び成形性は、次の測定方法及び評価基準により測定・評価した。また、発泡粒子の嵩密度及び嵩倍数についても測定した。
<平均粒子径>
平均粒子径とはD50で表現される値である。
具体的には、ロータップ型篩振とう機(飯田製作所製)を用いて、篩目開き4.00mm、3.35mm、2.80mm、2.36mm、2.00mm、1.70mm、1.40mm、1.18mm、1.00mm、0.85mm、0.71mm、0.60mm、0.50mm、0.425mm、0.355mm、0.300mm、0.250mm、0.212mm及び0.180mmのJIS標準篩で試料約50gを10分間分級し、篩網上の試料重量を測定する。得られた結果から累積重量分布曲線を作成し、累積重量が50%となる粒子径(メディアン径)を平均粒子径とする。
平均粒子径とはD50で表現される値である。
具体的には、ロータップ型篩振とう機(飯田製作所製)を用いて、篩目開き4.00mm、3.35mm、2.80mm、2.36mm、2.00mm、1.70mm、1.40mm、1.18mm、1.00mm、0.85mm、0.71mm、0.60mm、0.50mm、0.425mm、0.355mm、0.300mm、0.250mm、0.212mm及び0.180mmのJIS標準篩で試料約50gを10分間分級し、篩網上の試料重量を測定する。得られた結果から累積重量分布曲線を作成し、累積重量が50%となる粒子径(メディアン径)を平均粒子径とする。
<発泡性粒子の発泡剤含有量>
発泡性粒子を5〜20mg精秤して測定試料とする。
測定試料を温度180〜200℃に保持された熱分解炉(島津製作所製、PYR−1A)にセットし測定試料を密閉後、120秒間に亘って加熱して発泡剤成分を放出させる。
次いで、放出された発泡剤成分をガスクロマトグラフ(島津製作所製、GC−14B、検出器:FID)を用いて発泡剤成分のチャートを得る。予め測定しておいた発泡剤成分の検量線に基づいて、得られたチャートから発泡性粒子中の発泡剤含有量(含有ガス量:重量%)を算出する。
発泡性粒子を5〜20mg精秤して測定試料とする。
測定試料を温度180〜200℃に保持された熱分解炉(島津製作所製、PYR−1A)にセットし測定試料を密閉後、120秒間に亘って加熱して発泡剤成分を放出させる。
次いで、放出された発泡剤成分をガスクロマトグラフ(島津製作所製、GC−14B、検出器:FID)を用いて発泡剤成分のチャートを得る。予め測定しておいた発泡剤成分の検量線に基づいて、得られたチャートから発泡性粒子中の発泡剤含有量(含有ガス量:重量%)を算出する。
<ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径>
粒子をエポキシ樹脂中に包埋させ、樹脂粒子を含むエポキシ樹脂をウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ製、LEICA ULTRACUT UCT)を用いて加工して超薄切片を作成し、その断面を四酸化ルテニウムで染色する。
次いで、染色面を超薄切片とし、透過型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製、H−7600)にて5000倍で写真撮影を行う。撮影した写真をA4用紙に1画像となるように拡大印刷し、画像中の150mm×150mmの範囲における任意に選択した30個のゴム(ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子)の長径と短径を測定し、平均して微粒子1つ当りの平均粒子径とする。得られた総平均粒子径を算出し、ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径とする。
粒子をエポキシ樹脂中に包埋させ、樹脂粒子を含むエポキシ樹脂をウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ製、LEICA ULTRACUT UCT)を用いて加工して超薄切片を作成し、その断面を四酸化ルテニウムで染色する。
次いで、染色面を超薄切片とし、透過型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製、H−7600)にて5000倍で写真撮影を行う。撮影した写真をA4用紙に1画像となるように拡大印刷し、画像中の150mm×150mmの範囲における任意に選択した30個のゴム(ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子)の長径と短径を測定し、平均して微粒子1つ当りの平均粒子径とする。得られた総平均粒子径を算出し、ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径とする。
<表層及び中心部の吸光度比>
(1)表層の吸光度比(D1730/D1600)を次の要領で測定する。
無作為に選択した10個の粒子について、赤外分光分析ATR測定法により表層分析を行って赤外吸収スペクトルを得る。この分析では、粒子表面から数μm(約2μm)までの深さの範囲の赤外吸収スペクトルが得られる。
各赤外吸収スペクトルから個別吸光度比(D1730/D1600)をそれぞれ算出し、表層について算出した個別吸光度比の相加平均を吸光度比とする。
吸光度D1730及びD1600は、Nicolet社から商品名「フーリエ変換赤外分光分析計 MAGNA560」で販売されている測定装置と、ATRアクセサリーとしてSpectra−Tech社製「サンダードーム」を用いて次の条件で測定する。
(1)表層の吸光度比(D1730/D1600)を次の要領で測定する。
無作為に選択した10個の粒子について、赤外分光分析ATR測定法により表層分析を行って赤外吸収スペクトルを得る。この分析では、粒子表面から数μm(約2μm)までの深さの範囲の赤外吸収スペクトルが得られる。
各赤外吸収スペクトルから個別吸光度比(D1730/D1600)をそれぞれ算出し、表層について算出した個別吸光度比の相加平均を吸光度比とする。
吸光度D1730及びD1600は、Nicolet社から商品名「フーリエ変換赤外分光分析計 MAGNA560」で販売されている測定装置と、ATRアクセサリーとしてSpectra−Tech社製「サンダードーム」を用いて次の条件で測定する。
(測定条件)
高屈折率結晶種:Ge(ゲルマニウム)
入射角:45°±1°
測定領域:4000cm-1〜675cm-1
測定深度の端数依存性:補正せず
反射回数:1回
検出器:DTGS KBr
分解能:4cm-1
積算回数:32回
その他:試料と接触させずに赤外線吸収スペクトルを下記条件で測定する。測定されたスペクトルをバックグラウンドとする。試料の測定時には、バックグラウンドが測定スペクトルに関与しないように、測定データを処理する。ATR法では、試料と高屈折率結晶の密着度合によって、赤外吸収スペクトルの強度が変化する。そのため、ATRアクセサリーの「サンダードーム」で掛けられる最大荷重を掛けて密着度合をほぼ均一にして測定を行う。
(バックグランド測定条件)
モード:透過
ピクセルサイズ:6.25μm
測定領域:4000cm-1〜650cm-1
検出器:MCT
分解能:8cm-1
スキャン/ピクセル:60回
その他:試料の近傍の試料の無い部分のフッ化バリウム結晶を測定した赤外吸収スペクトルをバックグランドとして測定スペクトルに関与させない処理を実施する。
高屈折率結晶種:Ge(ゲルマニウム)
入射角:45°±1°
測定領域:4000cm-1〜675cm-1
測定深度の端数依存性:補正せず
反射回数:1回
検出器:DTGS KBr
分解能:4cm-1
積算回数:32回
その他:試料と接触させずに赤外線吸収スペクトルを下記条件で測定する。測定されたスペクトルをバックグラウンドとする。試料の測定時には、バックグラウンドが測定スペクトルに関与しないように、測定データを処理する。ATR法では、試料と高屈折率結晶の密着度合によって、赤外吸収スペクトルの強度が変化する。そのため、ATRアクセサリーの「サンダードーム」で掛けられる最大荷重を掛けて密着度合をほぼ均一にして測定を行う。
(バックグランド測定条件)
モード:透過
ピクセルサイズ:6.25μm
測定領域:4000cm-1〜650cm-1
検出器:MCT
分解能:8cm-1
スキャン/ピクセル:60回
その他:試料の近傍の試料の無い部分のフッ化バリウム結晶を測定した赤外吸収スペクトルをバックグランドとして測定スペクトルに関与させない処理を実施する。
尚、赤外吸収スペクトルから得られる1730cm-1での吸光度D1730は、上記エステルに含まれるエステル基のC=O間の伸縮振動に由来する吸収スペクトルに対応する吸光度である。この吸光度の測定では、1730cm-1で他の吸収スペクトルが重なっている場合でもピーク分離は実施していない。吸光度D1730は、1680cm-1と1785cm-1を結ぶ直線をベースラインとして、1680cm-1と1785cm-1間の最大吸光度を意味する。
また、赤外吸収スペクトルから得られる1600cm-1での吸光度D1600は、ポリスチレン系樹脂に含まれるベンゼン環の面内振動に由来する吸収スペクトルに対応する吸光度である。この吸光度の測定では、1600cm-1で他の吸収スペクトルが重なっている場合でもピーク分離は実施していない。吸光度D1600は、1565cm-1と1640cm-1を結ぶ直線をベースラインとして、1565cm-1と1640cm-1間の最大吸光度を意味する。
また、赤外吸収スペクトルから得られる1600cm-1での吸光度D1600は、ポリスチレン系樹脂に含まれるベンゼン環の面内振動に由来する吸収スペクトルに対応する吸光度である。この吸光度の測定では、1600cm-1で他の吸収スペクトルが重なっている場合でもピーク分離は実施していない。吸光度D1600は、1565cm-1と1640cm-1を結ぶ直線をベースラインとして、1565cm-1と1640cm-1間の最大吸光度を意味する。
(2)中心部の吸光度比(D1730/D1600)を次の要領で測定する。
(a)測定試料の作製
無作為に選択した10個の粒子をエポキシ樹脂台座に固定する。次いで、粒子をウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ製、LEICA ULTRACUT UCT)を用いてダイヤモンドナイフによって、ほぼ中心を通って約10μm厚みにスライスすることで、スライスサンプルを得る。得られたスライスサンプルを2枚のフッ化バリウム結晶(ピュアーオプテックス社製)で挟む。これを測定試料とする。
(b)中心点のX及びY座標値の設定
スライスサンプルの画像を、下記測定装置付属のCCDで取り込む。画像の取り込みは、ウルトラミクロトームの刃の進行方向をY軸とし、それに対して垂直方向をX軸として行う。スライスサンプル中の粒子は、刃の進行方向に、極僅かに潰れが発生している。取り込まれる画像のY軸を刃の進行方向に合わせることで、測定される吸光度比がバラツクことを抑制する。
吸光度D1730及びD1600は、Perkin Elmer社から商品名「高速IRイメージングシステムSpectrum Spotlight 300」で販売されている装置を用いる。この装置を用いて、下記条件にて、スライスサンプルの画像を得る。得られた画像から、各箇所における赤外吸収スペクトルを下記測定条件で得る。
(a)測定試料の作製
無作為に選択した10個の粒子をエポキシ樹脂台座に固定する。次いで、粒子をウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ製、LEICA ULTRACUT UCT)を用いてダイヤモンドナイフによって、ほぼ中心を通って約10μm厚みにスライスすることで、スライスサンプルを得る。得られたスライスサンプルを2枚のフッ化バリウム結晶(ピュアーオプテックス社製)で挟む。これを測定試料とする。
(b)中心点のX及びY座標値の設定
スライスサンプルの画像を、下記測定装置付属のCCDで取り込む。画像の取り込みは、ウルトラミクロトームの刃の進行方向をY軸とし、それに対して垂直方向をX軸として行う。スライスサンプル中の粒子は、刃の進行方向に、極僅かに潰れが発生している。取り込まれる画像のY軸を刃の進行方向に合わせることで、測定される吸光度比がバラツクことを抑制する。
吸光度D1730及びD1600は、Perkin Elmer社から商品名「高速IRイメージングシステムSpectrum Spotlight 300」で販売されている装置を用いる。この装置を用いて、下記条件にて、スライスサンプルの画像を得る。得られた画像から、各箇所における赤外吸収スペクトルを下記測定条件で得る。
測定条件
モード:透過
ピクセルサイズ:6.25μm
測定領域:4000cm-1〜650cm-1
検出器:MCT
分解能:8cm-1
スキャン/ピクセル:2回
取り込んだ画像から、図1に示すように、X座標値の最小値と最大値及びY軸のY座標値の最小値と最大値を線で結び、その線の交点を中心点Aとする。画像処理における、中心点のX、Y座標値設定は、中心点Aの±20μmの範囲内におさまるようにする。
次に、画像中に、中心点Aを通り、X軸に平行な直線を引く。この直線が、粒子(樹脂)が存在する末端の位置(X軸の最大値)と交わる点を点Dとする。点Aと点Dを結ぶ線上の赤外吸収スペクトルをX座標値で12±2μmごとに抽出する。
抽出した赤外吸収スペクトルから、吸光度D1730及びD1600をそれぞれ読み取り、各赤外吸収スペクトルにおける個別吸光度比(D1730/D1600)を算出する。10個の粒子について算出した個別吸光度比の相加平均を吸光度比とする。
抽出した赤外吸収スペクトルの中心部からの位置をX軸とし、このX軸に対応する吸光度比をY軸として、粒子断面における吸光度比グラフを作成する。このグラフから中心部の吸光度比Yを読み取る。
モード:透過
ピクセルサイズ:6.25μm
測定領域:4000cm-1〜650cm-1
検出器:MCT
分解能:8cm-1
スキャン/ピクセル:2回
取り込んだ画像から、図1に示すように、X座標値の最小値と最大値及びY軸のY座標値の最小値と最大値を線で結び、その線の交点を中心点Aとする。画像処理における、中心点のX、Y座標値設定は、中心点Aの±20μmの範囲内におさまるようにする。
次に、画像中に、中心点Aを通り、X軸に平行な直線を引く。この直線が、粒子(樹脂)が存在する末端の位置(X軸の最大値)と交わる点を点Dとする。点Aと点Dを結ぶ線上の赤外吸収スペクトルをX座標値で12±2μmごとに抽出する。
抽出した赤外吸収スペクトルから、吸光度D1730及びD1600をそれぞれ読み取り、各赤外吸収スペクトルにおける個別吸光度比(D1730/D1600)を算出する。10個の粒子について算出した個別吸光度比の相加平均を吸光度比とする。
抽出した赤外吸収スペクトルの中心部からの位置をX軸とし、このX軸に対応する吸光度比をY軸として、粒子断面における吸光度比グラフを作成する。このグラフから中心部の吸光度比Yを読み取る。
<発泡成形体の落球衝撃値>
JIS K7211:1976「硬質プラスチックの落錘衝撃試験方法通則」に記載の方法に準拠して落球衝撃強度を測定する。
得られた倍数50倍の発泡成形体を温度50℃で1日間乾燥した後、この発泡成形体から40mm×215mm×20mm(厚さ)の試験片(6面とも表皮なし)を切り出す。
次いで、支点間の間隔が150mmになるように試験片の両端をクランプで固定し、重さ321gの剛球を所定の高さから試験片の中央部に落下させて、試験片の破壊の有無を観察する。
試験片5個が全数破壊する最低の高さから全数破壊しない最高の高さまで5cm間隔で剛球の落下高さ(試験高さ)を変えて試験して、落球衝撃値(cm)、すなわち50%破壊高さを次の計算式により算出する。
JIS K7211:1976「硬質プラスチックの落錘衝撃試験方法通則」に記載の方法に準拠して落球衝撃強度を測定する。
得られた倍数50倍の発泡成形体を温度50℃で1日間乾燥した後、この発泡成形体から40mm×215mm×20mm(厚さ)の試験片(6面とも表皮なし)を切り出す。
次いで、支点間の間隔が150mmになるように試験片の両端をクランプで固定し、重さ321gの剛球を所定の高さから試験片の中央部に落下させて、試験片の破壊の有無を観察する。
試験片5個が全数破壊する最低の高さから全数破壊しない最高の高さまで5cm間隔で剛球の落下高さ(試験高さ)を変えて試験して、落球衝撃値(cm)、すなわち50%破壊高さを次の計算式により算出する。
H50=Hi+d[Σ(i・ni)/N±0.5]
式中の記号は次のことを意味する。
H50 :50%破壊高さ(cm)
Hi :高さ水準(i)が0のときの試験高さ(cm)であり、試験片が破壊することが予測される高さ
d :試験高さを上下させるときの高さ間隔(cm)
i :Hiのときを0とし,1つずつ増減する高さ水準(i=…−3、−2、−1、0、1、2、3…)
ni :各水準において破壊した(又は破壊しなかった)試験片の数で、いずれか多いほうのデータを使用(同数の場合はどちらを使用してもよい)
N :破壊した(又は破壊しなかった)試験片の総数(N=Σni)で、いずれか多いほうのデータを使用(同数の場合はどちらを使用してもよい)
±0.5:破壊したデータを使用するときは負の数、破壊しなかったデータを使用するときは正の数を採用
式中の記号は次のことを意味する。
H50 :50%破壊高さ(cm)
Hi :高さ水準(i)が0のときの試験高さ(cm)であり、試験片が破壊することが予測される高さ
d :試験高さを上下させるときの高さ間隔(cm)
i :Hiのときを0とし,1つずつ増減する高さ水準(i=…−3、−2、−1、0、1、2、3…)
ni :各水準において破壊した(又は破壊しなかった)試験片の数で、いずれか多いほうのデータを使用(同数の場合はどちらを使用してもよい)
N :破壊した(又は破壊しなかった)試験片の総数(N=Σni)で、いずれか多いほうのデータを使用(同数の場合はどちらを使用してもよい)
±0.5:破壊したデータを使用するときは負の数、破壊しなかったデータを使用するときは正の数を採用
得られた落球衝撃値を次の基準で評価する。落球衝撃値が大きいほど発泡成形体の耐衝撃性が大きいことを示す。
◎(優) :落球衝撃値が13cm以上
○(良) :落球衝撃値が11cm以上13cm未満の範囲
△(可) :落球衝撃値が9cm以上11cm未満の範囲
×(不可):落球衝撃値が9cm未満
◎(優) :落球衝撃値が13cm以上
○(良) :落球衝撃値が11cm以上13cm未満の範囲
△(可) :落球衝撃値が9cm以上11cm未満の範囲
×(不可):落球衝撃値が9cm未満
<発泡成形体の曲げ破断点変位量>
JIS K7221−1:2006「硬質発泡プラスチック−曲げ試験−第1部:曲げ試験」に記載の方法に準拠して曲げ強さを測定する。
得られた嵩倍数50倍の発泡成形体を温度50℃で1日間乾燥した後、この発泡成形体から25mm×130mm×20mm(厚さ)の試験片を切り出す。
次いで、万能試験機(オリエンテック社製、テンシロン(登録商標)UCT―10T)に先端冶具として加圧くさび5R及び支持台5Rを装着し、支点間距離100mmで試験片をセットし、圧縮速度10mm/分の条件で曲げ試験を行う。この試験において、破断検出感度を0.5%に設定し、直前荷重サンプリング点と比較して、その減少が設定値0.5%を超えた時、直前のサンプリング点を曲げ破断点変位量(mm)として測定する。
JIS K7221−1:2006「硬質発泡プラスチック−曲げ試験−第1部:曲げ試験」に記載の方法に準拠して曲げ強さを測定する。
得られた嵩倍数50倍の発泡成形体を温度50℃で1日間乾燥した後、この発泡成形体から25mm×130mm×20mm(厚さ)の試験片を切り出す。
次いで、万能試験機(オリエンテック社製、テンシロン(登録商標)UCT―10T)に先端冶具として加圧くさび5R及び支持台5Rを装着し、支点間距離100mmで試験片をセットし、圧縮速度10mm/分の条件で曲げ試験を行う。この試験において、破断検出感度を0.5%に設定し、直前荷重サンプリング点と比較して、その減少が設定値0.5%を超えた時、直前のサンプリング点を曲げ破断点変位量(mm)として測定する。
得られた曲げ破断点変位量を次の基準で評価する。曲げ破断点変位量が大きいほど発泡成形体の柔軟性が大きいことを示す。
◎(優) :曲げ破断点変位量が14mm以上
○(良) :曲げ破断点変位量が12mm以上14mm未満の範囲
△(可) :曲げ破断点変位量が10mm以上12mm未満の範囲
×(不可):曲げ破断点変位量が10mm未満
◎(優) :曲げ破断点変位量が14mm以上
○(良) :曲げ破断点変位量が12mm以上14mm未満の範囲
△(可) :曲げ破断点変位量が10mm以上12mm未満の範囲
×(不可):曲げ破断点変位量が10mm未満
<発泡成形体の割れ量>
JIS Z0235:1976「包装用緩衝材料−評価試験方法」に記載の方法に準拠して割れ量を測定する。
得られた嵩倍数50倍の発泡成形体を温度50℃で1日間乾燥した後、この発泡成形体から75mm×300mm×50mm(厚さ)の試験片を切り出す。
次いで、緩衝材用落下衝撃試験機(吉田精機社製、CST−320S)の基盤中央上に試験片が衝撃を受けたときに移動しないように試験片を軽く固定し、図2に示すように、試験片の長さ方向のほぼ中央部でかつ幅方向の全面に亘るように重さ13.5kgの錘を高さ60cmから落下させ、このときに発生する試験片の亀裂を観察し、次の計算式により割れ量(%)を算出する。
JIS Z0235:1976「包装用緩衝材料−評価試験方法」に記載の方法に準拠して割れ量を測定する。
得られた嵩倍数50倍の発泡成形体を温度50℃で1日間乾燥した後、この発泡成形体から75mm×300mm×50mm(厚さ)の試験片を切り出す。
次いで、緩衝材用落下衝撃試験機(吉田精機社製、CST−320S)の基盤中央上に試験片が衝撃を受けたときに移動しないように試験片を軽く固定し、図2に示すように、試験片の長さ方向のほぼ中央部でかつ幅方向の全面に亘るように重さ13.5kgの錘を高さ60cmから落下させ、このときに発生する試験片の亀裂を観察し、次の計算式により割れ量(%)を算出する。
S=H/T×100
式中の記号は次のことを意味する。
S:割れ量(%)
H:亀裂寸法(mm)
T:試験片の厚み(mm)
得られた割れ量を次の基準で評価する。割れ量が小さいほど発泡成形体の耐衝撃性が大きいことを示す。
◎(優) :割れ量が45%未満
○(良) :割れ量が45%以上50%未満の範囲
△(可) :割れ量が50%以上55%未満の範囲
×(不可):割れ量が55%以上
式中の記号は次のことを意味する。
S:割れ量(%)
H:亀裂寸法(mm)
T:試験片の厚み(mm)
得られた割れ量を次の基準で評価する。割れ量が小さいほど発泡成形体の耐衝撃性が大きいことを示す。
◎(優) :割れ量が45%未満
○(良) :割れ量が45%以上50%未満の範囲
△(可) :割れ量が50%以上55%未満の範囲
×(不可):割れ量が55%以上
<発泡成形体の成形性>
発泡成形体の外観を目視で観察し、次の基準で発泡成形体の成形性を評価する。
◎(優) :成形体表面に融け、又は成形体の収縮が発生しない
○(良) :成形体表面に融け、又は成形体の収縮が極僅かに発生する
△(可) :成形体表面に融け、又は成形体の収縮が発生して、成形体外観が劣る(耐衝撃性には影響しない)
発泡成形体の外観を目視で観察し、次の基準で発泡成形体の成形性を評価する。
◎(優) :成形体表面に融け、又は成形体の収縮が発生しない
○(良) :成形体表面に融け、又は成形体の収縮が極僅かに発生する
△(可) :成形体表面に融け、又は成形体の収縮が発生して、成形体外観が劣る(耐衝撃性には影響しない)
<予備発泡粒子の嵩密度及び嵩倍数>
予備発泡粒子の嵩密度及び嵩倍数を次のように測定する。
約5gの予備発泡粒子の重量(a)を小数以下2位で秤量し、最小メモリ単位が5cm3である500cm3メスシリンダーに秤量した予備発泡粒子を入れる。次に、メスシリンダーの口に、その口径よりやや小さい円形の樹脂板であって、その中心に巾約1.5cm、長さ約30cmの棒状の樹脂板が直立して固定された押圧具を当てて、予備発泡粒子の体積(b)を読み取る。
得られた予備発泡粒子の重量(a)及び予備発泡粒子の体積(b)から、次式により
予備発泡粒子の嵩密度(g/cm3)=(a)/(b)
嵩倍数=嵩密度の逆数=(b)/(a)
を求める。
予備発泡粒子の嵩密度及び嵩倍数を次のように測定する。
約5gの予備発泡粒子の重量(a)を小数以下2位で秤量し、最小メモリ単位が5cm3である500cm3メスシリンダーに秤量した予備発泡粒子を入れる。次に、メスシリンダーの口に、その口径よりやや小さい円形の樹脂板であって、その中心に巾約1.5cm、長さ約30cmの棒状の樹脂板が直立して固定された押圧具を当てて、予備発泡粒子の体積(b)を読み取る。
得られた予備発泡粒子の重量(a)及び予備発泡粒子の体積(b)から、次式により
予備発泡粒子の嵩密度(g/cm3)=(a)/(b)
嵩倍数=嵩密度の逆数=(b)/(a)
を求める。
実施例1
(種(核PS)粒子の製造)
内容積100リットルの撹拌機付き重合容器に、水40000g、懸濁安定剤として第三リン酸カルシウム100g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2gを供給し撹拌しながらスチレン単量体40000gならびに重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド96g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート28gを添加したうえで90℃に昇温して重合した。そして、この温度で6時間保持し、更に、125℃に昇温してから2時間後に冷却してポリスチレン系樹脂粒子(A)を得た。
前記ポリスチレン系樹脂粒子(A)を篩分けし、種粒子として粒子径0.5〜0.71mm(平均粒子径D50=0.66mm)のポリスチレン系樹脂粒子(B−1)、粒子径0.71〜1.18mm(平均粒子径D50=0.99mm)のポリスチレン系樹脂粒子(B−2)をそれぞれ得た。
(種(核PS)粒子の製造)
内容積100リットルの撹拌機付き重合容器に、水40000g、懸濁安定剤として第三リン酸カルシウム100g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2gを供給し撹拌しながらスチレン単量体40000gならびに重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド96g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート28gを添加したうえで90℃に昇温して重合した。そして、この温度で6時間保持し、更に、125℃に昇温してから2時間後に冷却してポリスチレン系樹脂粒子(A)を得た。
前記ポリスチレン系樹脂粒子(A)を篩分けし、種粒子として粒子径0.5〜0.71mm(平均粒子径D50=0.66mm)のポリスチレン系樹脂粒子(B−1)、粒子径0.71〜1.18mm(平均粒子径D50=0.99mm)のポリスチレン系樹脂粒子(B−2)をそれぞれ得た。
(改質粒子の製造)
次に、内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として前記ポリスチレン系樹脂粒子(B−1)500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.75gを溶解させたアクリル酸ブチル200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持して重合させて反応液を得た。
次に、内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として前記ポリスチレン系樹脂粒子(B−1)500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.75gを溶解させたアクリル酸ブチル200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を120℃まで225分で昇温しつつ、かつスチレン単量体1300gを200分で重合容器内に一定量づつ供給した。次いで、120℃に昇温した後、130℃に昇温して2時間経過後に冷却し、改質粒子を得た。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
(発泡性粒子の製造)
次いで、別の内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2200g、改質粒子1800g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム7.2g及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.36gを供給して撹拌しながら100℃に昇温した。次に、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)180gを前記5リットル重合容器に圧入して3時間保持することで発泡性粒子を得た。保持後、30℃以下まで冷却した上で、発泡性粒子を重合容器内から取り出し、乾燥させた上で13℃の恒温室内に5日間放置した。
次いで、別の内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2200g、改質粒子1800g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム7.2g及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.36gを供給して撹拌しながら100℃に昇温した。次に、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)180gを前記5リットル重合容器に圧入して3時間保持することで発泡性粒子を得た。保持後、30℃以下まで冷却した上で、発泡性粒子を重合容器内から取り出し、乾燥させた上で13℃の恒温室内に5日間放置した。
(発泡性粒子の予備発泡)
次いで、ジンクステアレート及びヒドロキシステアリン酸トリグリセリドからなる表面処理剤で、発泡性粒子の表面を被覆処理した。処理後、スチームで予熱した常圧予備発泡機に発泡性粒子を投入し、攪拌しながら約0.02MPaの設定でスチームを導入して、約2〜3分間で50倍の嵩倍数まで予備発泡させた。
次いで、ジンクステアレート及びヒドロキシステアリン酸トリグリセリドからなる表面処理剤で、発泡性粒子の表面を被覆処理した。処理後、スチームで予熱した常圧予備発泡機に発泡性粒子を投入し、攪拌しながら約0.02MPaの設定でスチームを導入して、約2〜3分間で50倍の嵩倍数まで予備発泡させた。
(発泡成形体の製造)
内寸300mm×400mm×50mm(厚さ)の直方体形状のキャビティを有する成形金型を備えた発泡ビーズ自動成形機(積水工機製作所社製、ACE−3SP)のキャビティ内に、予備発泡後、常温で24時間熟成した予備発泡粒子を充填した。充填後、次の条件でスチーム加熱及び冷却した後に発泡成形体を金型から取り出し、発泡成形体を得た。
(成形条件)金型加熱:5秒
一方加熱:10秒
逆一方加熱:5秒
両面加熱:20秒
水冷:10秒
設定スチーム圧:0.07MPa
得られた発泡成形体について、落球衝撃値、曲げ破断点変位量、割れ量及び成形性を測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
内寸300mm×400mm×50mm(厚さ)の直方体形状のキャビティを有する成形金型を備えた発泡ビーズ自動成形機(積水工機製作所社製、ACE−3SP)のキャビティ内に、予備発泡後、常温で24時間熟成した予備発泡粒子を充填した。充填後、次の条件でスチーム加熱及び冷却した後に発泡成形体を金型から取り出し、発泡成形体を得た。
(成形条件)金型加熱:5秒
一方加熱:10秒
逆一方加熱:5秒
両面加熱:20秒
水冷:10秒
設定スチーム圧:0.07MPa
得られた発泡成形体について、落球衝撃値、曲げ破断点変位量、割れ量及び成形性を測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例2
改質粒子の製造において、アクリル酸ブチルに代えてアクリル酸2−エチルヘキシルを用いること以外は、実施例1と同様にして、ポリスチレン系樹脂粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
改質粒子の製造において、アクリル酸ブチルに代えてアクリル酸2−エチルヘキシルを用いること以外は、実施例1と同様にして、ポリスチレン系樹脂粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例3
改質粒子の製造において、アクリル酸ブチルに代えてアクリル酸エチルを用いること以外は、実施例1と同様にして、ポリスチレン系樹脂粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
改質粒子の製造において、アクリル酸ブチルに代えてアクリル酸エチルを用いること以外は、実施例1と同様にして、ポリスチレン系樹脂粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例4
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−2)1000g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド4g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.5gを溶解させたアクリル酸ブチル400gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持して重合させて反応液を得た。
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−2)1000g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド4g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.5gを溶解させたアクリル酸ブチル400gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を115℃まで160分で昇温しつつ、かつスチレン単量体600gを120分で重合容器内に一定量づつ供給した。次いで、115℃に昇温した後、130℃に昇温して2時間経過後に冷却し、改質粒子を得た。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
(発泡性粒子の製造)
次いで、別の内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2200g、改質粒子1800g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム7.2g及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.36gを供給して撹拌しながら100℃に昇温した。次に、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)126gを前記5リットル重合容器に圧入して3時間保持することで発泡性粒子を得た。保持後、30℃以下まで冷却した上で、発泡性粒子を重合容器内から取り出し、乾燥させた上で13℃の恒温室内に5日間放置した。
次いで、別の内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2200g、改質粒子1800g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム7.2g及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.36gを供給して撹拌しながら100℃に昇温した。次に、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)126gを前記5リットル重合容器に圧入して3時間保持することで発泡性粒子を得た。保持後、30℃以下まで冷却した上で、発泡性粒子を重合容器内から取り出し、乾燥させた上で13℃の恒温室内に5日間放置した。
(発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。また、ポリスチレン系樹脂粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係(ポリアクリル酸ブチル断面分布状態)を図2示す。
実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。また、ポリスチレン系樹脂粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係(ポリアクリル酸ブチル断面分布状態)を図2示す。
実施例5
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−2)1000g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド0.8gを溶解させたアクリル酸ブチル400gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で60分保持後、130℃に昇温して2時間保持した。
その後、75℃に冷却し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド2.4g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.5gを溶解させたスチレン単量体100gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にスチレン単量体を吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−2)1000g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド0.8gを溶解させたアクリル酸ブチル400gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で60分保持後、130℃に昇温して2時間保持した。
その後、75℃に冷却し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド2.4g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.5gを溶解させたスチレン単量体100gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にスチレン単量体を吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を110℃まで140分で昇温しつつ、かつスチレン単量体500gを100分で重合容器内に一定量づつ供給した。次いで、110℃に昇温した後、140℃に昇温して2時間経過後に冷却し、改質粒子を得た。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1に示す。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1に示す。
(発泡性粒子の製造、発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
次いで、実施例4と同様にして、得られた改質粒子から発泡性粒子を製造し、実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係を図2示す。
次いで、実施例4と同様にして、得られた改質粒子から発泡性粒子を製造し、実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係を図2示す。
実施例6
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−2)600g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド0.8gを溶解させたアクリル酸ブチル400gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持後、130℃に昇温して2時間保持した。
その後、75℃に冷却し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド4g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.7gを溶解させたスチレン単量体200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にスチレン単量体を吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−2)600g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド0.8gを溶解させたアクリル酸ブチル400gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持後、130℃に昇温して2時間保持した。
その後、75℃に冷却し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド4g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.7gを溶解させたスチレン単量体200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にスチレン単量体を吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を115℃まで160分で昇温しつつ、かつスチレン単量体800gを140分で重合容器内に一定量づつ供給した。次いで、115℃に昇温した後、140℃に昇温して2時間経過後に冷却し、改質粒子を得た。
得られた改質粒子について、樹脂粒子の平均粒子径、樹脂粒子内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、樹脂粒子表層及び樹脂粒子内部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。また、改質粒子のマッピングイメージ及びポリスチレン系樹脂粒子の中心からの距離と吸光度比との関係をそれぞれ図1及び図2示す。図1では、表層から中心部へ向かって吸光度比が低下していることが色分けされて示されている。
得られた改質粒子について、樹脂粒子の平均粒子径、樹脂粒子内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、樹脂粒子表層及び樹脂粒子内部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。また、改質粒子のマッピングイメージ及びポリスチレン系樹脂粒子の中心からの距離と吸光度比との関係をそれぞれ図1及び図2示す。図1では、表層から中心部へ向かって吸光度比が低下していることが色分けされて示されている。
(発泡性粒子の製造、発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
次いで、実施例4と同様にして、得られた改質粒子から発泡性粒子を製造し、実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
次いで、実施例4と同様にして、得られた改質粒子から発泡性粒子を製造し、実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例7
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−1)500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド0.4gを溶解させたアクリル酸ブチル200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で60分保持後、130℃に昇温して2時間保持した。
その後、75℃に冷却し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド5.2g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.75gを溶解させたスチレン単量体200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にスチレン単量体を吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−1)500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド0.4gを溶解させたアクリル酸ブチル200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で60分保持後、130℃に昇温して2時間保持した。
その後、75℃に冷却し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド5.2g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.75gを溶解させたスチレン単量体200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にスチレン単量体を吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を120℃まで180分で昇温しつつ、かつスチレン単量体1100gを160分で重合容器内に一定量づつ供給した。次いで、120℃に昇温した後、140℃に昇温して2時間経過後に冷却し、改質粒子を得た。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
(発泡性粒子の製造、発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
発泡性粒子の製造において、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)126gを162gとすること以外は、実施例4と同様にして、発泡性粒子を得、更に予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
発泡性粒子の製造において、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)126gを162gとすること以外は、実施例4と同様にして、発泡性粒子を得、更に予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例8
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−1)600g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド0.8gを溶解させたアクリル酸ブチル400gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持後、130℃に昇温して2時間保持した。
その後、75℃に冷却し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド4g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.7gを溶解させたスチレン単量体200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にスチレン単量体を吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−1)600g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド0.8gを溶解させたアクリル酸ブチル400gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持後、130℃に昇温して2時間保持した。
その後、75℃に冷却し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド4g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.7gを溶解させたスチレン単量体200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にスチレン単量体を吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を115℃まで160分で昇温しつつ、かつスチレン単量体800gを120分で重合容器内に一定量づつ供給した。次いで、115℃に昇温した後、140℃に昇温して2時間経過後に冷却し、改質粒子を得た。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
(発泡性粒子の製造、発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
発泡性粒子の製造において、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)126gを144gとすること以外は、実施例4と同様にして、発泡性粒子を得、更に予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係を図2に示す。
発泡性粒子の製造において、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)126gを144gとすること以外は、実施例4と同様にして、発泡性粒子を得、更に予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係を図2に示す。
実施例9
(ポリスチレン系樹脂粒子の製造、発泡性粒子の製造、発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
発泡性粒子の製造において、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)144gの代わりにn−ブタン/i−ブタン=60/40〜70/30のブタン(ガス種b:コスモ石油社製、製品名コスモブタンシルバー)126gを用いること以外は、実施例8と同様にして、発泡性粒子を得、更に予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
(ポリスチレン系樹脂粒子の製造、発泡性粒子の製造、発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
発泡性粒子の製造において、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)144gの代わりにn−ブタン/i−ブタン=60/40〜70/30のブタン(ガス種b:コスモ石油社製、製品名コスモブタンシルバー)126gを用いること以外は、実施例8と同様にして、発泡性粒子を得、更に予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例10
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−2)1500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド2g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.25gを溶解させたアクリル酸ブチル200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−2)1500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド2g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.25gを溶解させたアクリル酸ブチル200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を90℃に昇温し、スチレン単量体300gを前記5リットル重合容器に供給してから、90℃で180分保持した。その後、130℃に昇温して2時間経過後に冷却し、改質粒子を得た。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
(発泡性粒子の製造、発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
実施例1と同様にして、得られた改質粒子から発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例1と同様にして、得られた改質粒子から発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例11
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−2)1500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド2g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.25gを溶解させたアクリル酸ブチル400gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持して重合させて反応液を得た。
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−2)1500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド2g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.25gを溶解させたアクリル酸ブチル400gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を90℃に昇温し、スチレン単量体100gを前記5リットル重合容器に供給してから、90℃で120分保持した。その後、130℃に昇温して2時間経過後に冷却し、改質粒子を得た。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
(発泡性粒子の製造、発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
実施例1と同様にして、得られた改質粒子から発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
(発泡性粒子の製造、発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
実施例1と同様にして、得られた改質粒子から発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例12
改質粒子の製造において、スチレン単量体600gを120分で重合容器内に一定量づつ供給することに代えて、スチレン単量体600gを60分で重合容器内に一定量づつ供給すること以外は、実施例4と同様にして、改質粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
改質粒子の製造において、スチレン単量体600gを120分で重合容器内に一定量づつ供給することに代えて、スチレン単量体600gを60分で重合容器内に一定量づつ供給すること以外は、実施例4と同様にして、改質粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例13
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−1)300g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.85gを溶解させたアクリル酸ブチル200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持して重合させて反応液を得た。
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−1)300g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6.8g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.85gを溶解させたアクリル酸ブチル200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で120分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を120℃まで225分で昇温しつつ、かつスチレン単量体1500gを200分で重合容器内に一定量づつ供給した。次いで、120℃に昇温した後、130℃に昇温して2時間経過後に冷却し、改質粒子を得た。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
(発泡性粒子の製造、発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
実施例8と同様にして、得られた改質粒子から発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係を図2に示す。
実施例8と同様にして、得られた改質粒子から発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係を図2に示す。
比較例1
(ポリスチレン系樹脂粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−1)500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.75gを溶解させたスチレン単量体100gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内に吸収させ、75℃で30分保持して重合させて反応液を得た。
(ポリスチレン系樹脂粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−1)500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド6g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.75gを溶解させたスチレン単量体100gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内に吸収させ、75℃で30分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を120℃まで180分で昇温しつつ、かつスチレン単量体1400gを160分で重合容器内に一定量づつ供給した。次いで、120℃に昇温した後、130℃に昇温して2時間経過後に冷却し、ポリスチレン系樹脂粒子(C)を得た。
得られたポリスチレン系樹脂粒子(C)の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
得られたポリスチレン系樹脂粒子(C)の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。それらの結果を表1及び2に示す。
(発泡性粒子の製造)
次いで、別の内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2200g、ポリスチレン系樹脂粒子(C)1800g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム7.2g及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.36gを供給して撹拌しながら100℃に昇温した。次に、発泡剤としてn−ブタン/i−ブタン=60/40〜70/30のブタン(ガス種b:コスモ石油社製、製品名コスモブタンシルバー)126gを前記5リットル重合容器に圧入して3時間保持することで発泡性粒子を得た。保持後、30℃以下まで冷却した上で、発泡性粒子を重合容器内から取り出し、乾燥させた上で13℃の恒温室内に5日間放置した。
次いで、別の内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2200g、ポリスチレン系樹脂粒子(C)1800g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム7.2g及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.36gを供給して撹拌しながら100℃に昇温した。次に、発泡剤としてn−ブタン/i−ブタン=60/40〜70/30のブタン(ガス種b:コスモ石油社製、製品名コスモブタンシルバー)126gを前記5リットル重合容器に圧入して3時間保持することで発泡性粒子を得た。保持後、30℃以下まで冷却した上で、発泡性粒子を重合容器内から取り出し、乾燥させた上で13℃の恒温室内に5日間放置した。
(発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
比較例2
(ゴム変性ポリスチレン系樹脂粒子の製造)
ブタジエン成分が60重量%であるスチレン−ブタジエンブロック共重合体をスチレン単量体に溶解させて14.5重量%溶液とした。この溶液100重量部にエチルベンゼン5重量部、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.05重量部及びt−ドデシルメルカプタン0.05重量部を添加して重合原料液を得た。
次いで、得られた重合原料液を、内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に供給して次の条件で重合を行った。重合温度105℃で3時間、温度を上げ130℃で2時間、更に温度を上げ145℃で1時間重合させた後、得られた重合液を加熱真空下の脱揮装置に送り未反応スチレン単量体及びエチルベンゼンを除去して、重合体を得た。
得られた重合体を押出機に供給、混練し、ダイの細孔からストランドを引き、直ちに水冷した後、直径約1mm、長さ約1.5mmのペレット状に切断した。得られたペレット状のゴム変性ポリスチレン系樹脂粒子におけるブタジエン成分の含有量は、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレンのマスバランスから算出したところ10.5重量%であった。
(ゴム変性ポリスチレン系樹脂粒子の製造)
ブタジエン成分が60重量%であるスチレン−ブタジエンブロック共重合体をスチレン単量体に溶解させて14.5重量%溶液とした。この溶液100重量部にエチルベンゼン5重量部、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.05重量部及びt−ドデシルメルカプタン0.05重量部を添加して重合原料液を得た。
次いで、得られた重合原料液を、内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に供給して次の条件で重合を行った。重合温度105℃で3時間、温度を上げ130℃で2時間、更に温度を上げ145℃で1時間重合させた後、得られた重合液を加熱真空下の脱揮装置に送り未反応スチレン単量体及びエチルベンゼンを除去して、重合体を得た。
得られた重合体を押出機に供給、混練し、ダイの細孔からストランドを引き、直ちに水冷した後、直径約1mm、長さ約1.5mmのペレット状に切断した。得られたペレット状のゴム変性ポリスチレン系樹脂粒子におけるブタジエン成分の含有量は、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレンのマスバランスから算出したところ10.5重量%であった。
(発泡性粒子の製造)
次いで、別の内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2200g、ゴム変性ポリスチレン系樹脂粒子1800g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム7.2g及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.36gを供給して撹拌しながら125℃に昇温した。次に、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)144gを前記5リットル重合容器に圧入して5時間保持することで発泡性粒子を得た。保持後、30℃以下まで冷却した上で、発泡性粒子を重合容器内から取り出し、乾燥させた上で13℃の恒温室内に5日間放置した。
次いで、別の内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2200g、ゴム変性ポリスチレン系樹脂粒子1800g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム7.2g及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.36gを供給して撹拌しながら125℃に昇温した。次に、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)144gを前記5リットル重合容器に圧入して5時間保持することで発泡性粒子を得た。保持後、30℃以下まで冷却した上で、発泡性粒子を重合容器内から取り出し、乾燥させた上で13℃の恒温室内に5日間放置した。
(発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表1及び2に示す。
実施例14
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−1)500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド0.6gとポリブタジエン末端アクリレート(大阪有機化学工業社製、製品名:BAC−45)10gを溶解させたアクリル酸ブチル200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で60分保持後、130℃に昇温して2時間保持した。
その後、75℃に冷却し、重合開始剤としてベンソイルパーオキサイド6.1g及びt−ブチルパーオキシベンソエート0.75gを溶解させたスチレン単量体200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にスチレン単量体を吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を115℃まで160分で昇温しつつ、かつスチレン単量体1100gを120分で重合容器内に一定量づつ供給した。次いで、115℃に昇温した後、140℃に昇温して2時間経過後に冷却し、改質粒子を得た。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。これらの結果を表3及び4に示す。
(改質粒子の製造)
内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2000g、種粒子として実施例1で得られたポリスチレン系樹脂粒子(B−1)500g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム8g及びアニオン界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4gを供給して撹拌しながら75℃に昇温した。
次に、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド0.6gとポリブタジエン末端アクリレート(大阪有機化学工業社製、製品名:BAC−45)10gを溶解させたアクリル酸ブチル200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にアクリル酸ブチルを吸収させ、75℃で60分保持後、130℃に昇温して2時間保持した。
その後、75℃に冷却し、重合開始剤としてベンソイルパーオキサイド6.1g及びt−ブチルパーオキシベンソエート0.75gを溶解させたスチレン単量体200gを前記5リットル重合容器に供給してから、種粒子内にスチレン単量体を吸収させ、75℃で60分保持して重合させて反応液を得た。
続いて、反応液を115℃まで160分で昇温しつつ、かつスチレン単量体1100gを120分で重合容器内に一定量づつ供給した。次いで、115℃に昇温した後、140℃に昇温して2時間経過後に冷却し、改質粒子を得た。
得られた改質粒子の平均粒子径、内部のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の平均粒子径、表層及び中心部の吸光度比を測定した。これらの結果を表3及び4に示す。
(発泡性粒子の製造)
次いで、別の内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2200g、改質粒子1800g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム7.2g及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.36gを供給して撹拌しながら125℃に昇温した。次に、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)144gを前記5リットル重合容器に圧入して3時間保持することで発泡性粒子を得た。保持後、20℃以下まで冷却した上で、発泡性粒子を重合容器から取り出し、乾燥させた上で13℃の恒温室内に5日間放置した。
(発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表3及び4に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係(ポリアクリル酸ブチル断面分布状態)を図4に示す。
次いで、別の内容積5リットルの撹拌機付き重合容器に、水2200g、改質粒子1800g、懸濁安定剤としてピロリン酸マグネシウム7.2g及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.36gを供給して撹拌しながら125℃に昇温した。次に、発泡剤としてn−ペンタン/i−ペンタン=75/25〜85/15のペンタン(ガス種a:コスモ石油社製、製品名ペンタン)144gを前記5リットル重合容器に圧入して3時間保持することで発泡性粒子を得た。保持後、20℃以下まで冷却した上で、発泡性粒子を重合容器から取り出し、乾燥させた上で13℃の恒温室内に5日間放置した。
(発泡性粒子の予備発泡及び発泡成形体の製造)
実施例1と同様にして、得られた発泡性粒子から予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表3及び4に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係(ポリアクリル酸ブチル断面分布状態)を図4に示す。
実施例15
改質粒子の製造において、ポリブタジエン末端アクリレート10gを16gとすること以外は、実施例14と同様にして、改質粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表3及び4に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係(ポリアクリル酸ブチル断面分布状態)を図4に示す。
実施例16
改質粒子の製造において、ポリブタジエン末端アクリレート10gを20gとすること以外は、実施例14と同様にして、改質粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表3及び4に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係(ポリアクリル酸ブチル断面分布状態)を図4に示す。
実施例17
改質粒子の製造において、ポリブタジエン末端アクリレート10gを40gとすること以外は、実施例14と同様にして、改質粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表3及び4に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係(ポリアクリル酸ブチル断面分布状態)を図4に示す。
改質粒子の製造において、ポリブタジエン末端アクリレート10gを16gとすること以外は、実施例14と同様にして、改質粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表3及び4に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係(ポリアクリル酸ブチル断面分布状態)を図4に示す。
実施例16
改質粒子の製造において、ポリブタジエン末端アクリレート10gを20gとすること以外は、実施例14と同様にして、改質粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表3及び4に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係(ポリアクリル酸ブチル断面分布状態)を図4に示す。
実施例17
改質粒子の製造において、ポリブタジエン末端アクリレート10gを40gとすること以外は、実施例14と同様にして、改質粒子、発泡性粒子、予備発泡粒子及び発泡成形体を得、測定・評価した。それらの結果を表3及び4に示す。また、改質粒子の中心からの距離と、吸光度比との関係(ポリアクリル酸ブチル断面分布状態)を図4に示す。
実施例18
実施例1〜17の内の表5に示す10粒子について、ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の表層領域と中心領域の分散状態を確認した。表層領域は粒子表面から20μmまでの領域であり、中心領域は中心から半径の30%までの範囲の領域である。分散状態の確認方法を下記する。
改質樹脂粒子をエポキシ樹脂中に包埋させ、改質樹脂粒子を含むエポキシ樹脂をウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ社製、LEICA ULTRACUT UCT)を用いて加工して超薄切片を作成し、その断面を四酸化ルテニウムで染色する。
次いで、染色面を超薄切片とし顕微鏡のグリッドに載せ、表層領域と中心領域のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の分散状態を透過型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、H−7600)にて10000倍で写真撮影を行う。
TEM写真を、画像処理ソフト(ナノシステム社製のNanoHunter NS2K−Pro)により、2値化し、かつ得られた2値化図を解析することで、微粒子の個数と面積を求める。
実施例1〜17の内の表5に示す10粒子について、ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の表層領域と中心領域の分散状態を確認した。表層領域は粒子表面から20μmまでの領域であり、中心領域は中心から半径の30%までの範囲の領域である。分散状態の確認方法を下記する。
改質樹脂粒子をエポキシ樹脂中に包埋させ、改質樹脂粒子を含むエポキシ樹脂をウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ社製、LEICA ULTRACUT UCT)を用いて加工して超薄切片を作成し、その断面を四酸化ルテニウムで染色する。
次いで、染色面を超薄切片とし顕微鏡のグリッドに載せ、表層領域と中心領域のポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子の分散状態を透過型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、H−7600)にて10000倍で写真撮影を行う。
TEM写真を、画像処理ソフト(ナノシステム社製のNanoHunter NS2K−Pro)により、2値化し、かつ得られた2値化図を解析することで、微粒子の個数と面積を求める。
尚、画像処理ソフトにより上記微粒子の個数と面積を求めるための処理は、
(1)スケール設定(測定倍率10000倍の場合、スケールバーの長さ=100nm、「スケール値=1.852nm/1画素」)
(2)領域設定(表層領域を画像処理する場合、改質粒子とエポキシ樹脂との界面が含まれないように領域設定する。)
(3)平滑化フィルタ(フィルタサイズ:3×3、8近傍、処理回数=1回)
(4)NS法2値化(背景より暗い、ノイズ除去、濃度範囲=0〜255)
(5)穴埋め
(6)特徴量(面積)による画像のみ選択(100.0〜∞nm2(面積100.0nm2未満の小さな対象物を除く)、8近傍)
(7)面積計測(8近傍)
の条件で行う。尚、2値化は、TEM写真において、微粒子の周囲の黒い部分(ポリスチレン樹脂と微粒子との界面)が、白領域と黒領域の境界となるように、鮮明度及び感度を調節しつつ行う。
10粒子の中心領域と表層領域の微粒子数と面積比を表5に示す。表5には、2値化の際の鮮明度及び感度も示す。
(1)スケール設定(測定倍率10000倍の場合、スケールバーの長さ=100nm、「スケール値=1.852nm/1画素」)
(2)領域設定(表層領域を画像処理する場合、改質粒子とエポキシ樹脂との界面が含まれないように領域設定する。)
(3)平滑化フィルタ(フィルタサイズ:3×3、8近傍、処理回数=1回)
(4)NS法2値化(背景より暗い、ノイズ除去、濃度範囲=0〜255)
(5)穴埋め
(6)特徴量(面積)による画像のみ選択(100.0〜∞nm2(面積100.0nm2未満の小さな対象物を除く)、8近傍)
(7)面積計測(8近傍)
の条件で行う。尚、2値化は、TEM写真において、微粒子の周囲の黒い部分(ポリスチレン樹脂と微粒子との界面)が、白領域と黒領域の境界となるように、鮮明度及び感度を調節しつつ行う。
10粒子の中心領域と表層領域の微粒子数と面積比を表5に示す。表5には、2値化の際の鮮明度及び感度も示す。
粒子1〜7及び9〜10の表面領域のTEM写真を図5(a)〜図13(a)に、TEM写真の2値化図を図5(b)〜図13(b)に、それぞれ示す。また、粒子1〜6及び9〜10の中心領域のTEM写真を図14(a)〜図21(a)に、TEM写真の2値化図を図14(b)〜図21(b)に、それぞれ示す。
上記表及び図から、この実施例の改質粒子は、いずれも特定の範囲の面積比でポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が、表面領域及び中心領域に存在していることが判る。更に、微粒子が、表面領域よりも中心領域により多く存在していることが判る。
上記表及び図から、この実施例の改質粒子は、いずれも特定の範囲の面積比でポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が、表面領域及び中心領域に存在していることが判る。更に、微粒子が、表面領域よりも中心領域により多く存在していることが判る。
<改質粒子(樹脂粒子)の平均粒子径>
平均粒子径とはD50で表現される値である。
具体的には、ロータップ型篩振とう機(飯田製作所製)を用いて、篩目開き4.00mm、3.35mm、2.80mm、2.36mm、2.00mm、1.70mm、1.40mm、1.18mm、1.00mm、0.85mm、0.71mm、0.60mm、0.50mm、0.425mm、0.355mm、0.300mm、0.250mm、0.212mm及び0.180mmのJIS標準篩で試料約50gを10分間分級し、篩網上の試料重量を測定する。得られた結果から累積重量分布曲線を作成し、累積重量が50%となる粒子径(メディアン径)を平均粒子径とする。
平均粒子径とはD50で表現される値である。
具体的には、ロータップ型篩振とう機(飯田製作所製)を用いて、篩目開き4.00mm、3.35mm、2.80mm、2.36mm、2.00mm、1.70mm、1.40mm、1.18mm、1.00mm、0.85mm、0.71mm、0.60mm、0.50mm、0.425mm、0.355mm、0.300mm、0.250mm、0.212mm及び0.180mmのJIS標準篩で試料約50gを10分間分級し、篩網上の試料重量を測定する。得られた結果から累積重量分布曲線を作成し、累積重量が50%となる粒子径(メディアン径)を平均粒子径とする。
(2)中心部の吸光度比(D1730/D1600)を次の要領で測定する。
(a)測定試料の作製
無作為に選択した10個の粒子をエポキシ樹脂台座に固定する。次いで、粒子をウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ製、LEICA ULTRACUT UCT)を用いてダイヤモンドナイフによって、ほぼ中心を通って約10μm厚みにスライスすることで、スライスサンプルを得る。得られたスライスサンプルを2枚のフッ化バリウム結晶(ピアーオプティックス社製)で挟む。これを測定試料とする。
(b)中心点のX及びY座標値の設定
スライスサンプルの画像を、下記測定装置付属のCCDで取り込む。画像の取り込みは、ウルトラミクロトームの刃の進行方向をY軸とし、それに対して垂直方向をX軸として行う。スライスサンプル中の粒子は、刃の進行方向に、極僅かに潰れが発生している。取り込まれる画像のY軸を刃の進行方向に合わせることで、測定される吸光度比がバラツクことを抑制する。
吸光度D1730及びD1600は、Perkin Elmer社から商品名「高速IRイメージングシステムSpectrum Spotlight 300」で販売されている装置を用いる。この装置を用いて、下記条件にて、スライスサンプルの画像を得る。得られた画像から、各箇所における赤外吸収スペクトルを下記測定条件で得る。
(a)測定試料の作製
無作為に選択した10個の粒子をエポキシ樹脂台座に固定する。次いで、粒子をウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ製、LEICA ULTRACUT UCT)を用いてダイヤモンドナイフによって、ほぼ中心を通って約10μm厚みにスライスすることで、スライスサンプルを得る。得られたスライスサンプルを2枚のフッ化バリウム結晶(ピアーオプティックス社製)で挟む。これを測定試料とする。
(b)中心点のX及びY座標値の設定
スライスサンプルの画像を、下記測定装置付属のCCDで取り込む。画像の取り込みは、ウルトラミクロトームの刃の進行方向をY軸とし、それに対して垂直方向をX軸として行う。スライスサンプル中の粒子は、刃の進行方向に、極僅かに潰れが発生している。取り込まれる画像のY軸を刃の進行方向に合わせることで、測定される吸光度比がバラツクことを抑制する。
吸光度D1730及びD1600は、Perkin Elmer社から商品名「高速IRイメージングシステムSpectrum Spotlight 300」で販売されている装置を用いる。この装置を用いて、下記条件にて、スライスサンプルの画像を得る。得られた画像から、各箇所における赤外吸収スペクトルを下記測定条件で得る。
かくして本発明によれば、ポリスチレン系樹脂粒子中に、30〜1000nmの範囲の平均粒子径を有するポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散してなり、かつ0.3〜2mmの範囲の平均粒子径を有する改質ポリスチレン系樹脂粒子であり、
前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が
(1)粒子表面から20μmまでの表層領域において、0.1〜15%の面積比で存在し、
(2)中心から半径の30%までの範囲の中心領域において、11〜50%の面積比で存在し、
(3)アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸2エチルヘキシル、アクリル酸ヘキシルから選択される単量体に由来する改質ポリスチレン系樹脂粒子が提供される。
前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が
(1)粒子表面から20μmまでの表層領域において、0.1〜15%の面積比で存在し、
(2)中心から半径の30%までの範囲の中心領域において、11〜50%の面積比で存在し、
(3)アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸2エチルヘキシル、アクリル酸ヘキシルから選択される単量体に由来する改質ポリスチレン系樹脂粒子が提供される。
Claims (20)
- ポリスチレン系樹脂粒子中に、30〜1000nmの範囲の平均粒子径を有するポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散してなり、
ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が
(1)粒子表面から20μmまでの表層領域において、0.1〜15%の面積比で存在し、
(2)中心から半径の30%までの範囲の中心領域において、11〜50%の面積比で存在する改質ポリスチレン系樹脂粒子。 - 前記中心領域の面積比が、前記表層領域の面積比の1.1〜100倍である請求項1に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子。
- ポリスチレン系樹脂粒子中に、30〜1000nmの範囲の平均粒子径を有するポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散してなり、
(1)中心から半径30%の点の吸光度比(D1730/D1600)より2以上低い吸光度比X(D1730/D1600)の表層を有し(D1730及びD1600は、赤外分光分析による赤外吸収スペクトル中、1730cm-1での吸光度及び1600cm-1での吸光度を意味する)、
(2)少なくとも中心から半径の30%の点までの全領域で4以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す中心部を有する
請求項1に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子。 - 前記改質ポリスチレン系樹脂粒子が、中心から半径の30%の点と中心から98%の点との間に、4以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有する請求項3に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子。
- ポリスチレン系樹脂粒子中に、30〜1000nmの範囲の平均粒子径を有するポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散してなり、
(1)6未満の吸光度比X(D1730/D1600)の表層を有し(D1730及びD1600は、赤外分光分析による赤外吸収スペクトル中、1730cm-1での吸光度及び1600cm-1での吸光度を意味する)、
(2)少なくとも中心から半径の30%の点までの全領域で6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す中心部を有する
請求項1に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子。 - 前記改質ポリスチレン系樹脂粒子が、中心から半径の30%の点と中心から98%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有する請求項5に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子。
- 前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2エチルヘキシル又はこれらの混合物の重合体から形成されてなる請求項1に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子。
- 前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が、200〜500nmの範囲の平均粒子径を有する請求項1に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子。
- 前記改質ポリスチレン系樹脂粒子が、3以下の吸光度比Xを有する表層と、中心から半径の30%の点と中心から90%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有する請求項1に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子。
- 前記改質ポリスチレン系樹脂粒子が、3以下の吸光度比Xを有する表層と、中心から半径の30%の点と中心から50%の点との間に、6以上の吸光度比Y(D1730/D1600)を示す箇所を少なくとも一部分有する請求項1に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子。
- 前記改質ポリスチレン系樹脂粒子が、0.3〜2mmの範囲の平均粒子径を有する請求項1に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子。
- 前記改質ポリスチレン系樹脂粒子が、ポリブタジエン末端アクリレート由来の成分を含む請求項1に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子。
- 請求項1に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子と、揮発性発泡剤とを含む発泡性粒子。
- 前記揮発性発泡剤がペンタンを主成分とする揮発性発泡剤であり、その含有量が発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に対して2〜10重量%である請求項13に記載の発泡性粒子。
- 請求項14に記載の発泡性粒子を予備発泡させて得られた予備発泡粒子。
- 請求項15に記載の予備発泡粒子を発泡成形させて得られた発泡成形体。
- 請求項1に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法であって、
水性媒体中で、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子に、少なくともアクリル酸エステル系単量体を吸収させた後、前記アクリル酸エステル系単量体を重合させて、前記種粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散形成する工程と、次いで、
前記水性媒体中で、前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散形成された種粒子に、少なくともスチレン系単量体を吸収させた後、前記スチレン系単量体を重合させて、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程と
を含む改質ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。 - 前記改質ポリスチレン系樹脂粒子が、ポリブタジエン末端アクリレート由来の成分を含み、前記ポリブタジエン末端アクリレート由来の成分を、ポリブタジエン末端アクリレートを前記アクリル酸エステル系単量体と共に吸収させかつ重合させることにより、前記改質ポリスチレン系樹脂粒子中に含ませる請求項17に記載の改質ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
- 請求項13に記載の発泡性粒子の製造方法であって、
水性媒体中で、ポリスチレン系樹脂からなる種粒子に、少なくともアクリル酸エステル系単量体を吸収させた後、前記アクリル酸エステル系単量体を重合させて、前記種粒子中にポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子を分散形成する工程と、次いで、
前記水性媒体中で、前記ポリアクリル酸エステル系樹脂微粒子が分散形成された種粒子に、少なくともスチレン系単量体を吸収させた後、前記スチレン系単量体を重合させて、ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程と、
前記ポリスチレン系樹脂粒子を更に成長させる工程後又は工程中に、前記ポリスチレン系樹脂粒子に揮発性発泡剤を含浸させる工程と
を含む発泡性粒子の製造方法。 - 前記改質ポリスチレン系樹脂粒子が、ポリブタジエン末端アクリレート由来の成分を含み、前記ポリブタジエン末端アクリレート由来の成分を、ポリブタジエン末端アクリレートを前記アクリル酸エステル系単量体と共に吸収させかつ重合させることにより、前記改質ポリスチレン系樹脂粒子中に含ませる請求項19に記載の発泡性粒子の製造方法。
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