特許 6031378 発泡性スチレン系樹脂粒子、発泡粒子及び軽量コンクリート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6031378

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】発泡性スチレン系樹脂粒子、発泡粒子及び軽量コンクリート

(51)【国際特許分類】

   C08J 9/18 20060101AFI20161114BHJP

   C04B 16/08 20060101ALI20161114BHJP

   C04B 28/02 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   C08J9/18CET

   C04B16/08

   C04B28/02

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-32138(P2013-32138)

(22)【出願日】2013年2月21日

(65)【公開番号】特開2014-162805(P2014-162805A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2015年8月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002440

【氏名又は名称】積水化成品工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100065248

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100159385

【弁理士】

【氏名又は名称】甲斐 伸二

(74)【代理人】

【識別番号】100163407

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 裕輔

(74)【代理人】

【識別番号】100166936

【弁理士】

【氏名又は名称】稲本 潔

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 悠介

【審査官】 加賀 直人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０７４２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２５６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２６５０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｊ ９／１８

Ｃ０４Ｂ １６／０８

Ｃ０４Ｂ ２８／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アクリル酸エステル由来の樹脂成分と発泡剤とを含む軽量コンクリート製造用の発泡性スチレン系樹脂粒子であり、
前記発泡性スチレン系樹脂粒子が、
（１）２００〜５００μｍの平均粒子径を有し、
（２）表層と中心部のそれぞれの赤外線吸収スペクトルを顕微透過イメージング法により測定し、前記赤外線吸収スペクトルから１７３０ｃｍ^-1の吸光度Ｄ１７３０と１６００ｃｍ^-1の吸光度Ｄ１６００を得、前記吸光度Ｄ１７３０と吸光度Ｄ１６００から表層の吸光度比（Ｄ１７３０／Ｄ１６００）（Ａ）と中心部の吸光度比（Ｄ１７３０／Ｄ１６００）（Ｂ）を算出した場合、
（ｉ）前記吸光度比（Ａ）が前記吸光度比（Ｂ）より大きく、
（ｉｉ）前記吸光度比（Ａ）が０．１５〜０．５の範囲である
ことを特徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子。

【請求項2】

前記吸光度比（Ｂ）が、０．０５〜０．４の範囲である請求項１に記載の発泡性スチレン系樹脂粒子。

【請求項3】

前記発泡性スチレン系樹脂粒子は、該発泡性スチレン系樹脂粒子を８０℃に加熱された発泡槽内に入れ、０．０７ＭＰａの蒸気によって加熱して発泡槽内の温度を９０℃に上げ、９０℃に達してから１分間経過後に発泡粒子を得た場合、前記発泡粒子に５０〜６５倍の嵩倍数を与える粒子である請求項１又は２に記載の発泡性スチレン系樹脂粒子。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１つに記載の発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡させることにより得られ、軽量コンクリートの製造に使用される発泡粒子。

【請求項5】

請求項４に記載の発泡粒子を含む生コンクリート組成物を、硬化させるか、又は硬化後、焼成して前記発泡粒子を分解させることにより得られた軽量コンクリート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発泡性スチレン系樹脂粒子、発泡粒子及び軽量コンクリートに関する。本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子は、外壁等の軽量コンクリートとして好適に使用できる。

【背景技術】

【0002】

従来、軽量コンクリートには、砂利のような重い骨材に代えて、軽量骨材が含まれている。軽量骨材としては、パーライト、バーミキュライト、軽石・石炭スラグ、火山灰等の多孔質材が使用されている。しかし、これらの軽量骨材は、形状が不揃いであるから、流動性が悪いため、軽量骨材を含む生コンクリートの作業性を低下させるという欠点がある。また、これら軽量骨材は、無機物であるから、コンクリートを焼成しても分解することなく、コンクリート内部に残ることになる。その結果、内部に空隙を持たせたより軽量のコンクリートを製造できないという欠点がある。

【0003】

これに対して、発泡スチレン系樹脂粒子（発泡粒子）を軽量コンクリートの製造に使用する技術が提案されている（特開２０１１−７４２４２：特許文献１）。発泡粒子は、球状で形状が揃っている。また、発泡粒子は、有機物であるため、高温での焼成により分解する。従って、発泡粒子を軽量コンクリートの製造に用いると、上記のような欠点を解消できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−７４２４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

軽量コンクリートに使用される発泡粒子には、軽量コンクリートの意匠性（例えば、表面平滑性）を向上するため粒子径を小さくすることが望まれている。発泡粒子の粒子径を小さくするということは、それを得るための発泡性粒子の粒子径を小さくすることを意味する。粒子径の小さな発泡性粒子は、比表面積が大きく、発泡剤の逸散が早く進みやすいため、発泡性が低く（発泡速度が遅く）、所望の倍数に発泡させるには時間がかかるという課題があった。
また、発泡性粒子に溶剤のような可塑剤を入れることで、発泡性を向上させることが考えられるが、可塑剤が軽量コンクリートを劣化させることがあるという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の発明者は、アクリル酸エステル由来の樹脂成分が偏在する発泡性スチレン系樹脂粒子であれば、粒子径が小さくても十分な発泡性を確保できることを見出し、本発明に至った。

【0007】

かくして本発明によれば、アクリル酸エステル由来の樹脂成分と発泡剤とを含む軽量コンクリート製造用の発泡性スチレン系樹脂粒子であり、
前記発泡性スチレン系樹脂粒子が、
（１）２００〜５００μｍの平均粒子径を有し、
（２）表層と中心部のそれぞれの赤外線吸収スペクトルを顕微透過イメージング法により測定し、前記赤外線吸収スペクトルから１７３０ｃｍ^-1の吸光度Ｄ１７３０と１６００ｃｍ^-1の吸光度Ｄ１６００を得、前記吸光度Ｄ１７３０と吸光度Ｄ１６００から表層の吸光度比（Ｄ１７３０／Ｄ１６００）（Ａ）と中心部の吸光度比（Ｄ１７３０／Ｄ１６００）（Ｂ）を算出した場合、
（ｉ）前記吸光度比（Ａ）が前記吸光度比（Ｂ）より大きく、
（ｉｉ）前記吸光度比（Ａ）が０．１５〜０．５の範囲である
ことを特徴とする発泡性スチレン系樹脂粒子が提供される。
また、本発明によれば、上記発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡させることにより得られ、軽量コンクリートの製造に使用される発泡粒子が提供される。
更に、本発明によれば、上記発泡粒子を含む生コンクリート組成物を、硬化させるか、又は硬化後、焼成して上記発泡粒子を分解させることにより得られた軽量コンクリートが提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、粒子径が小さくても十分な発泡性を確保可能な発泡性スチレン系樹脂粒子を提供できる。この効果は、アクリル酸エステル由来の樹脂成分が発泡性スチレン系樹脂粒子中で偏在することにより奏されると発明者は考えている。本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子は、吸光度比（Ａ）と（Ｂ）の大小関係から、アクリル酸エステル由来の樹脂成分が、中心部より表層に多く存在している。このため、発泡時の加熱で発泡性粒子の表層の軟化が、スチレンの単独重合体からなる発泡性粒子より低温で生じることになる。より低温で表層が軟化することにより、発泡性を高く（発泡速度を速く）することができると発明者は考えている。

【0009】

発泡性スチレン系樹脂粒子は、
吸光度比（Ａ）が前記吸光度比（Ｂ）より大きければ、粒子径が小さくてもより十分な発泡性を確保できる。
また、本発明の発泡粒子は、粒子径が十分小さい上記発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡させることにより得られるため、軽量コンクリートの意匠性を向上できる。
更に、本発明の軽量コンクリートは、上記発泡粒子を含む生コンクリート組成物を、硬化させるか、又は硬化後、焼成して発泡粒子を分解させることにより得られるため、意匠性が良好で、強度や質量等の物性のバラツキを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】赤外吸収スペクトル法による吸光度比の測定手順を説明するための概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（発泡性スチレン系樹脂粒子）
発泡性スチレン系樹脂粒子（以下、発泡性粒子）は、スチレン系樹脂成分、アクリル酸エステル由来の樹脂成分と発泡剤とを含んでいる。また、発泡性粒子は、
（ａ）２００〜５００μｍの平均粒子径を有し、
（ｂ）前記吸光度比（Ａ）が前記吸光度比（Ｂ）より大きく、
（ｃ）吸光度比（Ａ）が０．１５〜０．５の範囲である
粒子である。
上記吸光度比（Ａ）は、発泡性粒子の表層の吸光度Ｄ１７３０と吸光度Ｄ１６００の比（Ｄ１７３０／Ｄ１６００）である。一方、上記吸光度比（Ｂ）は、発泡性粒子の中心部の吸光度Ｄ１７３０と吸光度Ｄ１６００の比（Ｄ１７３０／Ｄ１６００）である。吸光度Ｄ１７３０と吸光度Ｄ１６００は、顕微透過イメージング法により測定された表層と中心部のそれぞれの赤外線吸収スペクトルから得られた、吸収波長１７３０ｃｍ^-1と１６００ｃｍ^-1時の値を意味する。

【0012】

（１）構成成分
（ａ）スチレン系樹脂成分
スチレン系樹脂成分としては、特に限定されず、公知のスチレン系モノマー由来の樹脂成分をいずれも使用できる。例えば、スチレン、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、ブロモスチレン等に由来する樹脂成分が挙げられる。これらスチレン系樹脂成分は、一種類でも、複数種の混合物であってもよい。好ましいスチレン系樹脂成分は、スチレンのホモポリマーである。
（ｂ）アクリル酸エステル由来の樹脂成分
アクリル酸エステル由来の樹脂成分は、特に限定されないが、スチレン系モノマーと共重合可能なモノマーに由来する樹脂成分が好ましい。アクリル酸エステルは、炭素数３〜２０のエステルであることが好ましい。この範囲の炭素数のモノマーを使用することで、より発泡性の向上した発泡性粒子を提供できる。

【0013】

具体的なアクリル酸エステルとしては、（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、（メタ）アクリル酸ペンチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸ヘプチル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸ノニル、（メタ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリル酸ウンデシル、（メタ）アクリル酸トリデシル、（メタ）アクリル酸テトラデシル、（メタ）アクリル酸ヘプタデシル等が挙げられる。炭素数３以上のアルキル基は、直鎖状のアルキル基以外に、イソ構造、ｓｅｃ構造やｔｅｒｔ構造のような構造異性のアルキル基も含む。

【0014】

（ｃ）スチレン系樹脂成分とアクリル酸エステル由来の樹脂成分の割合
スチレン系樹脂成分とアクリル酸エステル由来の樹脂成分の割合は、１：０．００５〜０．０３１（質量比）の範囲であることが好ましい。
アクリル酸エステル由来の樹脂成分が０．００５より少ない場合、発泡性を十分向上できないことがある。０．０３１より多い場合、蒸気による加熱によって樹脂が軟化してしまい収縮・合着が発生してしまい高倍の発泡粒子を得難いことがある。より好ましい割合は、１：０．００５〜０．０２１の範囲であり、更に好ましい割合は、１：０．０１〜０．０１６の範囲である。
なお、スチレン系樹脂成分とアクリル酸エステル由来の樹脂成分の割合は、原料としてのモノマーの割合と実質的に一致している。

【0015】

（ｄ）その他の樹脂成分
発泡性粒子は、本発明の効果を阻害しない範囲（例えば、全樹脂成分１００質量部に対して５質量部以下）で、スチレン系樹脂及びアクリル酸エステル由来の樹脂成分に加えて、他の樹脂成分を含んでいてもよい。
他の樹脂成分としては、多官能ビニル系モノマー由来の樹脂成分、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル等の樹脂成分が挙げられる。
多官能性ビニル系モノマーとしては、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２官能モノマー、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリメタクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート等の３官能モノマーが挙げられる。

【0016】

（ｅ）添加剤
物性を損なわない範囲内において、難燃剤、難燃助剤、可塑剤、滑剤、ブロッキング防止剤、融着促進剤、帯電防止剤、展着剤、気泡調整剤、充填剤、着色剤等の添加剤が含まれていてもよい。
難燃剤としては、テトラブロモシクロオクタン、ヘキサブロモシクロドデカン、トリスジブロモプロピルホスフェート、テトラブロモビスフェノールＡ、テトラブロモビスフェノールＡ−ビス（２，３−ジブロモ−２−メチルプロピルエーテル）、テトラブロモビスフェノールＡ−ビス（２，３−ジブロモプロピルエーテル）等が挙げられる。

【0017】

難燃助剤としては、２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン、３，４−ジメチル−３，４−ジフェニルヘキサン、ジクミルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイドの有機過酸化物が挙げられる。
可塑剤としては、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、ジアセチル化グリセリン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のようなアジピン酸エステル等が挙げられる。
滑剤としては、パラフィンワックス、ステアリン酸亜鉛等が挙げられる。
ブロッキング防止剤としては、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、ステアリン酸亜鉛、水酸化アルミニウム、エチレンビスステアリン酸アミド、第三リン酸カルシウム、ジメチルシリコン等が挙げられる。

【0018】

融着促進剤としては、例えばステアリン酸、ステアリン酸トリグリセリド、ヒドロキシステアリン酸トリグリセリド、ステアリン酸ソルビタンエステル、ポリエチレンワックス等が挙げられる。
帯電防止剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ステアリン酸モノグリセリド、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
展着剤としては、ポリブテン、ポリエチレングリコール、シリコンオイル等が挙げられる。
気泡調整剤としては、メタクリル酸エステル系共重合ポリマー、エチレンビスステアリン酸アミド、ポリエチレンワックス、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。

【0019】

（２）平均粒子径
発泡性粒子は、２００〜５００μｍの平均粒子径を有している。この範囲であれば、十分な発泡性を確保しつつ、意匠性の良好な軽量コンクリートを得ることができる発泡粒子を提供できる。平均粒子径が２００μｍ未満の場合、十分な発泡性を得難いことがある。５００μｍより大きい場合、十分な意匠性が得難いことがある。好ましい平均粒子径は、２５０〜４００μｍであり、より好ましい平均粒子径は、３３０〜３８０μｍである。更に、十分な発泡性と良好な意匠性の確保のために、２００μｍ未満及び５００μｍより大きい発泡性粒子はあらかじめ除去しておくことが好ましい。
なお、発泡性粒子の形状が、球状でない場合、平均粒子径は最大径の平均値を意味する。

【0020】

（３）吸光度比（Ａ）及び（Ｂ）
ここでの吸光度比は、赤外吸収スペクトル法によって測定された赤外線吸収スペクトルから得られる。
吸光度比は、測定された赤外吸収スペクトル中、１６００ｃｍ^-1での吸光度Ｄ１６００に対する１７３０ｃｍ^-1での吸光度Ｄ１７３０の比Ｄ１７３０／Ｄ１６００である。ここで、１７３０ｃｍ^-1の吸収はアクリル酸エステルに由来する樹脂に含まれるエステル基のＣ＝Ｏ間の伸縮振動に由来するピークを示している。１６００ｃｍ^-1の吸収は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ピークの存在を示している。
なお、吸光度Ｄ１６００及び吸光度Ｄ１７３０は、測定対象にその表面から入射した波長１６００ｃｍ^-1と１７３０ｃｍ^-1の光が測定対象を透過して測定機器へ到達する際に、光が吸収される度合い（量）を意味する。

【0021】

表層の吸光度比（Ａ）は、中心部の吸光度比（Ｂ）より大きい値である。このことは、アクリル酸エステルに由来する樹脂成分が、中心部より表層に多く含まれることを意味している。ここで、吸光度比（Ａ）における表層とは粒子最表層から粒子半径の約２０％以内の領域を意味する。また、吸光度比（Ｂ）における中心部とは粒子中心から粒子半径の約１５％以内の領域を意味する。
吸光度比は、発泡性粒子の表面から中心部に向かって低下する傾向を示していることが好ましい。低下の傾向としては、例えば、表面から中心部に向かって直線的に低下する傾向でもよく、表面に近い領域又は中心部に近い領域で大きく低下しその後ほぼ一定値となる傾向でもよい。

【0022】

表層の吸光度比（Ａ）は、０．１５〜０．５の範囲であることが好ましい。吸光度比（Ａ）が０．１５未満の場合、十分な発泡速度を得難くなることがある。吸光度比が０．５より大きい場合、表層の樹脂が軟化し過ぎてしまい高倍の発泡粒子を得難くなることがある。より好ましい吸光度比（Ａ）は０．２〜０．４の範囲であり、更に好ましい吸光度比（Ａ）は０．２５〜０．３５の範囲である。
中心部の吸光度比（Ｂ）は、０．０５〜０．４の範囲であることが好ましい。吸光度比（Ｂ）が０．０５未満の場合、十分な発泡速度を得難くなることがある。吸光度比（Ｂ）が０．４より大きい場合、高倍の発泡粒子を得難くなることがある。より好ましい吸光度比（Ｂ）は０．０８〜０．３の範囲であり、更に好ましい吸光度比（Ｂ）は０．１〜０．２の範囲である。
吸光度比（Ａ）と（Ｂ）との差は、０．０５〜０．３の範囲であることが好ましい。差が０．３より大きい場合、発泡時の気泡径にバラツキが生じ、発泡粒外観が悪くなることがある。より好ましい差は０．０５〜０．２の範囲であり、更に好ましい差は０．０５〜０．１の範囲である。

【0023】

（４）発泡性粒子の発泡速度
発泡性粒子は、その発泡性粒子を８０℃に加熱された発泡槽内に入れ、０．０７ＭＰａの蒸気によって加熱して発泡槽内の温度を９０℃に上げ、９０℃に達してから１分間経過後に発泡粒子を得た場合、その発泡粒子に６５〜５０倍の範囲の嵩倍数を与える粒子であることが好ましい。

【0024】

（発泡性粒子の製造方法）
発泡性粒子の製造方法は特に限定されない。例えば、スチレン系樹脂からなる種粒子に、アクリル酸エステルを少なくとも含むモノマー混合物を吸収させ重合させることで、樹脂粒子を得、重合と同時又は重合後に、樹脂粒子に発泡剤を含浸させることにより得ることができる。モノマー混合物には、通常、スチレン系モノマーが含まれる。
（ａ）種粒子
種粒子は、公知の方法で製造されたものを用いることができ、例えば、（ｉ）スチレン系樹脂を押出機で溶融混練し、ストランド状に押し出し、ストランドをカットすることにより種粒子を得る押出方法、（ｉｉ）水性媒体、スチレン系モノマー、又は一部ポリスチレン系樹脂を溶解させたスチレン系モノマー、及び重合開始剤をオートクレーブ内に供給し、オートクレーブ内において加熱、攪拌しながらスチレン系モノマーを懸濁重合させて種粒子を製造する懸濁重合法、（ｉｉｉ）水性媒体及びスチレン系樹脂粒子をオートクレーブ内に供給し、スチレン系樹脂粒子を水性媒体中に分散させた後、オートクレーブ内を加熱、攪拌しながらスチレン系モノマーを連続的にあるいは断続的に供給して、スチレン系樹脂粒子にスチレン系モノマーを吸収させつつ重合開始剤の存在下にて重合させて種粒子を製造するシード重合法等が挙げられる。
また、種粒子は一部、又は全部に樹脂回収品を用いることができる。回収品を使用する場合は、押出方法による種粒子の製造が向いている。

【0025】

種粒子の平均粒子径は、樹脂粒子の平均粒子径に応じて適宜調整できる。例えば平均粒子径が３５０μｍの樹脂粒子を得ようとする場合には、平均粒子径が３３０〜３４０μｍ程度の種粒子を用いることが好ましい。更に、種粒子の重量平均分子量は特に限定されないが１０万〜５０万が好ましく、更に好ましくは１５万〜４０万である。

【0026】

（ｂ）含浸工程
種粒子を水性媒体中に分散させてなる分散液中に、モノマー混合物を供給することで、モノマー混合物を種粒子に吸収させる。モノマー混合物中のアクリル酸エステルは、種粒子１００質量部に対して、０．５〜３．４質量部の範囲で使用されることが好ましい。また、アクリル酸エステルは、モノマー混合物中に５．０〜３０．０質量％含まれていることが好ましい。
水性媒体としては、水、水と水溶性溶媒（例えば、アルコール）との混合媒体が挙げられる。

【0027】

モノマー混合物には、重合開始剤を含ませてもよい。重合開始剤としては、従来からモノマーの重合に用いられているものであれば、特に限定されない。例えば、ベンゾイルパーオキサイド、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、ラウリルパーオキサイド、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−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等の有機過酸化物、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。これら開始剤の内、残存モノマーを低減させるために、１０時間の半減期を得るための分解温度が８０〜１２０℃にある異なった二種以上の重合開始剤を併用することが好ましい。なお、重合開始剤は単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。

【0028】

水性媒体中には、モノマーの小滴及び種粒子の分散を安定させるために懸濁安定剤が含まれていてもよい。懸濁安定剤としては、従来からモノマーの懸濁重合に用いられているものであれば、特に限定されない。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、第三リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、酸化マグネシウム等の難溶性無機化合物等が挙げられる。そして、前記懸濁安定剤として難溶性無機化合物を用いる場合には、アニオン界面活性剤を併用するのが好ましく、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フォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、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−オレフィンスルフォン酸塩等のスルフォン酸塩；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。

【0029】

（ｃ）重合工程
重合工程は、使用するモノマー種、重合開始剤種、重合雰囲気種等により異なるが、通常、６０〜１３０℃の加熱を、２〜１０時間維持することにより行われる。重合工程は、モノマー混合物を含浸させつつ行ってもよい。
重合工程は、使用するモノマー混合物全量を１段階で重合させてもよく、２段階以上に分けて重合させてもよい。２段階以上に分けて重合させる場合、通常、含浸工程も２段階に分けて行われる。２段階以上に分けた重合工程の重合温度及び時間は、同一であっても、異なっていてもよい。

【0030】

例えば、１段階で行われる場合、次のように重合工程を調整することが好ましい。
スチレン系樹脂の種粒子に、スチレン系モノマーとアクリル酸エステルを含むモノマー混合物を吸収させて種粒子内で重合させる。ここで、モノマー混合物は１〜３０分かけて重合容器に添加することが好ましい。
重合工程を経て得られた樹脂粒子は、１０万〜７０万の範囲の重量平均分子量を有していることが好ましい。重量平均分子量が１０万未満である場合、発泡粒の強度が低下してしまうことがある。７０万より大きい場合、十分な発泡を得られることができなくなることがある。より好ましい重量平均分子量は１０万〜５０万の範囲であり、更に好ましい重量平均分子量は１５万〜３０万の範囲である。

【0031】

（ｄ）発泡剤含浸工程
上記樹脂粒子に発泡剤を含浸させることで、発泡性粒子を得る。
発泡剤としては、特に限定されず、公知のものをいずれも使用できる。特に、沸点がスチレン系樹脂の軟化点以下であり、常圧でガス状又は液状の有機化合物が適している。例えばプロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、シクロペンタン、シクロペンタジエン、ｎ−ヘキサン、石油エーテル等の炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルエチルエーテル等の低沸点のエーテル化合物、トリクロロモノフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等のハロゲン含有炭化水素、炭酸ガス、窒素、アンモニア等の無機ガス等が挙げられる。これらの発泡剤は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。この内、炭化水素を使用するのが、オゾン層の破壊を防止する観点、及び空気と速く置換し、発泡成形体の経時変化を抑制する観点で好ましい。炭化水素の内、沸点が−４５〜４０℃の炭化水素がより好ましく、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン等が更に好ましい。

【0032】

更に、発泡剤の含有量は、２〜１４質量％の範囲であることが好ましい。２質量％より少ないと、発泡性粒子から所望の嵩密度の発泡粒子を得られないことがある。１４質量％より多いと、樹脂が軟化し、発泡時に破泡することがある。より好ましい発泡剤の含有量は、３〜１３質量％である。

【0033】

発泡剤の含浸は、モノマー混合物の重合と同時に湿式で行ってもよく、重合後に湿式又は乾式で行ってもよい。湿式で行う場合は、上記重合工程で例示した、懸濁安定剤及び界面活性剤の存在下で行ってもよい。
発泡剤の含浸温度は、６０〜１２０℃が好ましい。６０℃より低いと、樹脂粒子に発泡剤を含浸させるのに要する時間が長くなって生産効率が低下することがある。また、１２０℃より高いと、樹脂粒子同士が融着して結合粒が発生することがある。より好ましい含浸温度は、７０〜１１０℃である。
発泡助剤を、発泡剤と併用してもよい。発泡助剤としては、アジピン酸イソブチル、トルエン、シクロヘキサン、エチルベンゼン等が挙げられる。
特に、発泡性粒子は、水性媒体中で、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含むモノマー混合物を吸収及び重合させて樹脂粒子を得、樹脂粒子に発泡剤を含浸させることにより得られ、
アクリル酸エステルを、種粒子１００質量部に対して、０．５〜３．４質量部使用し、かつ発泡性スチレン系樹脂粒子を構成するスチレン系樹脂１００質量部に対して、０．５〜３．１質量部使用することにより得られた粒子であることが好ましい。

【0034】

（発泡粒子）
上記発泡性粒子から得られる発泡粒子の平均粒子径は、１．０〜２．０ｍｍであることが好ましい。平均粒子径は、１．１〜１．５ｍｍがより好ましく、１．２〜１．３ｍｍが更に好ましい。
なお、発泡粒子の形状が、球状でない場合、平均粒子径は最大径の平均値を意味する。
発泡粒子の嵩倍数は、５０〜６５倍の範囲であることが好ましい。嵩倍数が６５倍より大きい場合、発泡速度が早すぎて発泡倍数にバラツキが発生することがある。一方、嵩倍数が５０倍より小さい場合、発泡時間に時間がかかることがある。より好ましい嵩倍数は５５〜６０倍である。

【0035】

（発泡粒子の製造方法）
発泡粒子は、上記発泡性粒子を水蒸気等を用いて所望の嵩密度に発泡させることで発泡粒子が得られる。本発明では、スチレンの単独重合体からなる発泡性粒子より発泡速度を約１．１〜１．５倍に速くすることができる。なお、発泡は、例えば、０．０６〜０．０８ＭＰａの水蒸気を用いて、必要に応じて加圧しつつ、１〜３分間加熱することにより実施できる。
なお、発泡前に、発泡性粒子の表面に、帯電防止剤としてのポリエチレングリコールや、ブロッキング防止剤としてのステアリン酸亜鉛のような粉末状金属石鹸類を塗布しておくことが好ましい。

【0036】

（軽量コンクリート）
軽量コンクリートは、上記発泡粒子を含む生コンクリート組成物を、硬化させるか、又は硬化後、焼成して前記発泡粒子を分解させることにより得られる。
生コンクリート組成物は、上記発泡粒子以外に、通常使用される成分を含んでいてもよい。例えば、水及び結合材（セメント、アスファルト等）を必須成分とし、必要に応じて、骨材としての砂利や、化学混和剤としての収縮抑制剤、凍結抑制剤等の他の成分が含まれていてもよい。
軽量コンクリートは、例えば、次の方法により得ることができる。即ち、発泡粒子、水、結合材及び他の成分を混合して生コンクリート組成物を得る。得られた生コンクリート組成物を所定の型枠に打設する。打設後、必要に応じて締固め、養生等の工程を経ることで軽量コンクリートを得ることができる。
得られた軽量コンクリートを焼成することで発泡粒子を分解除去してもよい。分解除去することで、軽量コンクリートに、調湿性、透水性等の機能を更に付与できる。
軽量コンクリートは、例えば、建造物の壁面、床面、天井板等の比較的薄い部材、比較的厚い板状構造物や柱状構造物の充填用のコンクリートとして使用できる。

【実施例】

【0037】

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。なお、以下において、特記しない限り、「部」及び「％」は質量基準である。

【0038】

＜重量平均分子量＞
「重量平均分子量（Ｍｗ）」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて測定したポリスチレン（ＰＳ）換算重量平均分子量を意味する。
具体的には、試料３ｍｇをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｍＬに溶解させ（完全溶解）、非水系０．４５μｍのクロマトディスクで濾過して測定する。予め測定し、作成しておいた標準ポリスチレンの検量線から試料の重量平均分子量を求める。また、クロマトグラフの条件は下記の通りとする。
・装置：高速ＧＰＣ装置
・商品名：東ソー社製 ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ ＥｃｏＳＥＣ-ＷｏｒｋＳｔａｔｉｏｎ（ＲＩ検出器内蔵）
・分析条件
カラム：ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨＺＭ−Ｈ×２本（４．６ｍｍＩ．Ｄ×１５ｃｍＬ×２本）
ガードカラム：ＴＳＫｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎ ＳｕｐｅｒＨＺ−Ｈ×１本（４．６ｍｍＩＤ×２ｃｍＬ）
流量：サンプル側 ０．１７５ｍｌ／ｍｉｎ、リファレンス側 ０．１７５ｍｌ／ｍｉｎ
検出器：内蔵ＲＩ検出器
濃度：０．３ｇ／Ｌ
注入量：５０μＬ
カラム温度：４０℃
システム温度：４０℃
溶離液：ＴＨＦ

（検量線の作成）
検量線用標準ポリスチレン試料としては、東ソー社製商品名「ＴＳＫ ｓｔａｎｄａｒｄ ＰＯＬＹＳＴＹＲＥＮＥ」の重量平均分子量が、５００、２６３０、９１００、３７９００、１０２０００、３５５０００、３８４００００、及び５４８００００である標準ポリスチレン試料と、昭和電工社製商品名「Ｓｈｏｄｅｘ ＳＴＡＮＤＡＲＤ」の重量平均分子量が１０３００００である標準ポリスチレン試料を用いる。
検量線の作成方法は以下の通りである。まず、上記検量線用標準ポリスチレン試料をグループＡ（重量平均分子量が１０３００００のもの）、グループＢ（重量平均分子量が５００、９１００、１０２０００及び３４８００００のもの）及びグループＣ（重量平均分子量が２６３０、３７９００、３５５０００及び５４８００００のもの）にグループ分けする。グループＡに属する重量平均分子量が１０３００００である標準ポリスチレン試料を５ｍｇ秤量した後にＴＨＦ２０ｍＬに溶解し、得られた溶液５０μＬを試料側カラムに注入する。グループＢに属する重量平均分子量が５００、９１００、１０２０００及び３４８００００である標準ポリスチレン試料をそれぞれ１０ｍｇ、５ｍｇ、５ｍｇ、及び５ｍｇ秤量した後にＴＨＦ５０ｍＬに溶解し、得られた溶液５０μＬを試料側カラムに注入する。グループＣに属する重量平均分子量が２６３０、３７９００、３５５０００及び５４８００００である標準ポリスチレン試料をそれぞれ５ｍｇ、５ｍｇ、５ｍｇ、及び１ｍｇ秤量した後にＴＨＦ４０ｍＬに溶解し、得られた溶液５０μＬを試料側カラムに注入する。これら標準ポリスチレン試料の保持時間から較正曲線（三次式）をＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ専用データ解析プログラムＧＰＣワークステーション（ＥｃｏＳＥＣ−ＷＳ）にて作成し、これをポリスチレン換算重量平均分子量測定の検量線として用いる。

【0039】

＜各種粒子の平均粒子径＞
平均粒子径は次の方法で測定する。すなわち、ＪＩＳ標準ふるい目開き２３６０μｍ（７．５メッシュ）、目開き２０００μｍ（８．６メッシュ）、目開き１７００μｍ（１０メッシュ）、目開き１４００μｍ（１２メッシュ）、目開き１１８０μｍ（１４メッシュ）、目開き１０００μｍ（１６メッシュ）、目開き８５０μｍ（１８メッシュ）、目開き７１０μｍ（２２メッシュ）、目開き６００μｍ（２６メッシュ）、目開き５００μｍ（３０メッシュ）、目開き４２５μｍ（３６メッシュ）、目開き３５５μｍ（４２メッシュ）、目開き３００μｍ（５０メッシュ）、目開き２５０μｍ（６０メッシュ）、目開き２１２μｍ（７０メッシュ）、目開き１８０μｍ（８３メッシュ）のふるいで分級し、累積重量分布曲線を基にして、累積質量が５０％となる粒径（メジアン系）を平均粒子径とする。
＜中心部及び表層の吸光度比＞
スチレン系樹脂粒子の中心部及び表層部分の吸光度比（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個の粒子をプラスチック試料支持台（日新ＥＭ社製）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。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ばらつくことを抑制する。
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。

【0040】

（測定条件）
モード：顕微透過イメージング法
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
（バックグランド測定条件）
モード：顕微透過イメージング法
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しない処理を実施する。

【0041】

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。

【0042】

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。尚、本発明での中心部分とはＡ点からＤ点までの距離の１５％以内をいい、一方表層部分とはＤ点からＡ点までの距離の２０％の部分をいう。

【0043】

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、中心部、及び表層部分における吸光度比（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。

【0044】

なお、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、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。

【0045】

＜初期発泡速度＞
初期発泡速度は測定を行う発泡性粒子を蒸篭に量り取り、発泡槽内で水蒸気によって加熱し、測定する。測定に使用する発泡槽は幅１１２０ｍｍ、高さ６３５ｍｍ、奥行き９００ｍｍの外寸であり、槽内下部及び側面に設置された蒸気流入口より水蒸気が流入し、槽内上部に設置されたφ１４０ｍｍの開口部より水蒸気が外部に排出される。また槽内には天井部から５０ｍｍの位置に温度計の測定部が位置するように温度計が設置されており、槽内温度を測定することが可能である。
測定は水蒸気によって９０℃以上に加熱された発泡槽の扉を開放し、槽内温度が８０℃なったのを確認した後、測定を行う発泡性粒子３ｇを蒸篭に量り取り、発泡性粒子を発泡槽内中心付近に静置する。発泡性粒子を発泡槽内に静置した後、即座に発泡槽の扉を閉め、０．０７ＭＰａの水蒸気で発泡槽内の加熱を開始する。発泡槽内の温度が９０℃に達した時点より１分経過した後、水蒸気を止め、即座に扉を開放し、発泡粒子を回収する。
次いで、得られた発泡粒子の嵩倍数を、ＪＩＳ Ｋ６９１１：１９９５年「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠して測定する。具体的は、まず、発泡粒子をメスシリンダー内に自然落下させる。メスシリンダー内に落下させた発泡粒子の体積Ｖｃｍ³をＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠した見掛け密度測定器を用いて測定する。Ｖｃｍ³を下記式に代入することで、発泡粒子の嵩倍数を算出する。
発泡粒子の嵩倍数（倍）＝発泡粒子の体積（Ｖ）／発泡粒子の質量３ｇ
初期発泡速度は、嵩倍数／１分で表される。

【0046】

（実施例１）
内容積が１００Ｌの撹拌機付きオートクレーブにリン酸三カルシウム１２０ｋｇ、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ４ｇ、ベンゾイルパーオキサイド１０５ｇ、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート３０ｇ、イオン交換水４０ｋｇ及びスチレン４０ｋｇを供給した後、２００ｒｐｍの撹拌速度で撹拌羽を撹拌させて懸濁液を作製した。
引き続き、オートクレーブ内温度を９０℃に加熱し、６時間に亘って保持した。次いで、オートクレーブ内の温度を１２５℃に昇温し、２時間に亘って保持した後、オートクレーブ内の温度を２５℃まで冷却し、生成された粒子を回収、脱水、乾燥を経て後、ポリスチレン粒子を分級して、平均粒子径が３５０μｍでかつ重量平均分子量が２０万のポリスチレン粒子を得た。

【0047】

内容積５Ｌの撹拌機付き重合容器に、種粒子としての上記ポリスチレン樹脂１８００ｇ、ピロリン酸マグネシウム５ｇ及びドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム０．２ｇを添加して撹拌しつつ７５℃に加熱して分散液を作製した。
続いて、スチレン８０ｇ、アクリル酸ブチル２０ｇを混合させた溶液を全て前記分散液中に撹拌しつつ添加した。
そして、分散液中に前記溶液を供給し終えてから１５分経過後に、この分散液中に、ベンゾイルパーオキサイド１．２ｇ、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート０．２ｇをスチレン１００ｇに溶解させた溶液を全て前記分散液中に撹拌しつつ添加した。添加した後、分散液を７５℃に保持しながら、４０分間重合反応を行った。
次いで、重合容器の温度を１２０℃に昇温し、１時間に亘って保持した後、オートクレーブ内の温度を２５℃まで冷却し、生成された粒子を回収、脱水、乾燥を経て平均粒子径が３６０μｍでかつ重量平均分子量が２０万の樹脂粒子を得た。

【0048】

次に、樹脂粒子が分散した分散液を９０℃に保持し、重合容器内にプロパン２０ｇ、ペンタン（ｎ−ペンタン／イソペンタン（質量比）＝４）１５０ｇ、イソブタン１００ｇを圧入して３時間に亘って保持することにより、樹脂粒子中に発泡剤を含浸させて発泡性粒子を得た。この後、重合容器内を２５℃に冷却して発泡性粒子を取り出した。
発泡性粒子の表面に、帯電防止剤としてポリエチレングリコールを塗布した。この後、更に、発泡性粒子の表面にブロッキング防止剤としてステアリン酸亜鉛を塗布した。塗布後、発泡性粒子を１３℃の恒温室にて７日間放置した。
そして、発泡性粒子を用いて初期発泡速度を測定した。
（実施例２）
スチレン８０ｇとアクリル酸ブチル２０ｇを、スチレン９０ｇとアクリル酸ブチル１０ｇに代えたこと以外は実施例１と同様にして発泡性粒子を得、実施例１と同様にして初期発泡速度を測定した。
（実施例３）
スチレン８０ｇとアクリル酸ブチル２０ｇを、スチレン４０ｇとアクリル酸ブチル６０ｇとしたこと以外は実施例１と同様にして発泡性樹脂粒子を得、実施例１と同様にして初期発泡速度を測定した。

【0049】

（比較例１）
スチレン８０ｇとアクリル酸ブチル２０ｇを、スチレン１００ｇとアクリル酸ブチル０ｇとしたこと以外は実施例１と同様にして発泡性樹脂粒子を得、実施例１と同様にして初期発泡速度を測定した。
（比較例２）
スチレン８０ｇとアクリル酸ブチル２０ｇを、スチレン９４ｇとアクリル酸ブチル６ｇとしたこと以外は実施例１と同様にして発泡性樹脂粒子を得、実施例１と同様にして初期発泡速度を測定した。
（比較例３）
スチレン８０ｇとアクリル酸ブチル２０ｇを、スチレン３０ｇとアクリル酸ブチル７０ｇとしたこと以外は実施例１と同様にして発泡性樹脂粒子を得、実施例１と同様にして初期発泡速度を測定した。
実施例１〜３及び比較例１〜３の結果を表１にまとめて示す。

【0050】

【表1】

【0051】

表１から、平均粒子径が２００〜５００μｍであり、前記吸光度比（Ａ）が前記吸光度比（Ｂ）より大きく、吸光度比（Ａ）が０．１５〜０．５の範囲の要件を満たす実施例の発泡性粒子は、これら要件のいずれかを満たさない比較例の発泡性粒子に比べて、発泡速度が早いことがわかる。また、吸光度比（Ａ）が０．５を超えている場合、初期発泡速度は早いものの発泡粒子が収縮してしまい発泡粒子外観が悪化してしまっている。

【図1】