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特開2023-147763発泡性スチレン系樹脂粒子、予備発泡スチレン系樹脂粒子、および、スチレン系樹脂発泡成形体
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023147763
(43)【公開日】2023-10-13
(54)【発明の名称】発泡性スチレン系樹脂粒子、予備発泡スチレン系樹脂粒子、および、スチレン系樹脂発泡成形体
(51)【国際特許分類】
   C08J 9/16 20060101AFI20231005BHJP
【FI】
C08J9/16 CET
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022055462
(22)【出願日】2022-03-30
(71)【出願人】
【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】100107641
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 耕一
(74)【代理人】
【識別番号】110002239
【氏名又は名称】弁理士法人G-chemical
(74)【代理人】
【識別番号】100122471
【弁理士】
【氏名又は名称】籾井 孝文
(74)【代理人】
【識別番号】100121636
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 昌靖
(72)【発明者】
【氏名】吉田 早織
【テーマコード(参考)】
4F074
【Fターム(参考)】
4F074AA33
4F074BA37
4F074BA38
4F074BA39
4F074BA95
4F074BC12
4F074CA34
4F074CA38
4F074CA45
4F074CA49
4F074DA32
4F074DA33
4F074DA34
(57)【要約】
【課題】流動性に優れ、発泡機に投入する前の計量装置内への付着を抑制でき、発泡時間が短縮でき、それから得られる成形体の成形性に優れる、発泡性スチレン系樹脂粒子を提供する。また、そのような発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡させてなる予備発泡スチレン系樹脂粒子を提供する。さらに、そのような、発泡性スチレン系樹脂粒子や予備発泡スチレン系樹脂粒子から成形されるスチレン系樹脂発泡成形体を提供する。
【解決手段】本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子は、スチレン系樹脂と発泡剤とを含む発泡性スチレン系樹脂粒子であって、該発泡性スチレン系樹脂粒子中の水分量が10000ppm以下であり、平均粒子径が0.2mm~5.0mmの範囲内にあり、該発泡性スチレン系樹脂粒子をJIS標準篩で分級したときに、該発泡性スチレン系樹脂粒子の存在割合が最も高い篩上の該存在割合が30質量%~100質量%である。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】
【請求項1】
スチレン系樹脂と発泡剤とを含む発泡性スチレン系樹脂粒子であって、
該発泡性スチレン系樹脂粒子中の水分量が10000ppm以下であり、
平均粒子径が0.2mm~5.0mmの範囲内にあり、
該発泡性スチレン系樹脂粒子をJIS標準篩で分級したときに、該発泡性スチレン系樹脂粒子の存在割合が最も高い篩上の該存在割合が30質量%~100質量%である、
発泡性スチレン系樹脂粒子。
【請求項2】
残存単量体量が10000ppm以下である、請求項1に記載の発泡性スチレン系樹脂粒子。
【請求項3】
発泡助剤を含む、請求項1または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から3までのいずれかに記載の発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡させてなる予備発泡スチレン系樹脂粒子であって、
該予備発泡の嵩発泡倍率が2倍~150倍である、
予備発泡スチレン系樹脂粒子。
【請求項5】
請求項1から3までのいずれかに記載の発泡性スチレン系樹脂粒子から成形される、スチレン系樹脂発泡成形体。
【請求項6】
請求項4に記載の予備発泡スチレン系樹脂粒子から成形される、スチレン系樹脂発泡成形体。

【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、予備発泡スチレン系樹脂粒子、および、スチレン系樹脂発泡成形体に関する。
【背景技術】
【0002】
発泡成形体は、軽量かつ断熱性および機械的強度に優れることから、住宅および自動車等に用いられる断熱材、建築資材等に用いられる保温材、発泡スチロール土木工法に用いられる盛土材料、魚箱および食品容器等の輸送用梱包材、緩衝材、クッションの充填剤等に幅広く使用されている。中でも、発泡性粒子(代表的には、発泡性スチレン系樹脂粒子あるいはそれを予備発泡させた予備発泡スチレン系樹脂粒子)を原料として製造される型内発泡成形体が、所望の形状を得やすい等の利点から多く使用されている。このような発泡成形体は、互いに融着した複数の発泡性粒子により構成されている。
【0003】
発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡させる際、該発泡性スチレン系樹脂粒子の流動性が悪いと、該発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡機に投入する前の計量装置内に付着するという問題や、発泡機内での該発泡性スチレン系樹脂粒子の撹拌が均一にならない等のために発泡時間が長くなるという問題があった。
【0004】
発泡性熱可塑性樹脂粒子の表面が表皮層で被覆されており、この表皮層は、発泡性熱可塑性樹脂粒子100質量部に対して、ポリアルキレングリコール及びポリビニル系樹脂が質量比(ポリアルキレングリコール/ポリビニル系樹脂)4~50で混合され且つ粘度が100~300mPa・sである混合水溶液0.1~0.6質量部と、粉体状被覆剤0.03~0.6質量部とからなることを特徴とする発泡性熱可塑性樹脂粒子であって予備発泡機や発泡成形機への流通過程において粉体状被覆剤の脱落を抑え且つ流動性が優れていて流通時間を短縮することができると共に優れた光沢性を有する発泡成形品を得ることができる発泡性熱可塑性樹脂粒子が報告されている(特許文献1)。しかし、発泡性熱可塑性樹脂粒子にブレンドする混合水溶液の量が多いため、ブレンド後の発泡性熱可塑性樹脂粒子がかなり湿っており、優れた流動性は実現できていない。
【0005】
発泡助剤としてリモネン類を用いて発泡性ポリスチレン樹脂粒子を得ることにより、発泡速度を大きくし、高発泡倍率の成形品を得ることができ、より低蒸気圧での成形を可能にすることにより、予備発泡時間を大幅に短縮できるため、省蒸気性が改善され、また、成形時にも低蒸気圧で融着の良い成形品が得られ、全体として省エネルギー性が非常に改善される技術が報告されている(特許文献2)。しかし、この技術においても、発泡前の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は湿った状態であり、また、流動性改善の工夫は積極的になされておらず、優れた流動性は実現できていない。
【0006】
ジャケットを備えた予備発泡槽内で発泡性熱可塑性樹脂粒子を予備発泡させる予備発泡工程、予備発泡槽内から予備発泡粒子を回収する回収工程を少なくとも含み、前記発泡性熱可塑性樹脂粒子が、100~135℃の軟化温度を有する熱可塑性樹脂で構成され、前記予備発泡工程および前記回収工程が、この順で繰り返し実施され、前記予備発泡工程と前記回収工程との間に予備発泡槽冷却工程を設けず、前記回収工程の間に前記予備発泡槽内に乾燥空気を導入し、前記熱可塑性樹脂の軟化温度をT℃とした場合、ジャケットが、90~T℃の温度に保たれることを特徴とする予備発泡粒子同士の合着を引き起こさず、予備発泡時間を大幅に短縮することができる発泡性熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法が報告されている(特許文献3)。しかし、この技術においては、発泡機の保温にジャケットが必要であり、設備変更に伴うコスト高の問題がある。また、発泡前の発泡性熱可塑性樹脂粒子は湿った状態であり、また、流動性改善の工夫は積極的になされておらず、優れた流動性は実現できていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2005-015715号公報
【特許文献2】特開平7-309968号公報
【特許文献3】特開2011-202113号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、流動性に優れ、発泡機に投入する前の計量装置内への付着を抑制でき、発泡時間が短縮でき、それから得られる成形体の成形性に優れる、発泡性スチレン系樹脂粒子を提供することにある。また、そのような発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡させてなる予備発泡スチレン系樹脂粒子を提供することにある。さらに、そのような、発泡性スチレン系樹脂粒子や予備発泡スチレン系樹脂粒子から成形されるスチレン系樹脂発泡成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子は、
スチレン系樹脂と発泡剤とを含む発泡性スチレン系樹脂粒子であって、
該発泡性スチレン系樹脂粒子中の水分量が10000ppm以下であり、
平均粒子径が0.2mm~5.0mmの範囲内にあり、
該発泡性スチレン系樹脂粒子をJIS標準篩で分級したときに、該発泡性スチレン系樹脂粒子の存在割合が最も高い篩上の該存在割合が30質量%~100質量%である。
【0010】
一つの実施形態においては、上記発泡性スチレン系樹脂粒子は、残存単量体量が10000ppm以下である。
【0011】
一つの実施形態においては、上記発泡性スチレン系樹脂粒子は、発泡助剤を含む。
【0012】
本発明の実施形態による予備発泡スチレン系樹脂粒子は、
上記発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡させてなる予備発泡スチレン系樹脂粒子であって、
該予備発泡の嵩発泡倍率が2倍~150倍である。
【0013】
本発明の実施形態によるスチレン系樹脂発泡成形体は、上記発泡性スチレン系樹脂粒子から成形される。
【0014】
本発明の実施形態によるスチレン系樹脂発泡成形体は、上記予備発泡スチレン系樹脂粒子から成形される。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、流動性に優れ、発泡機に投入する前の計量装置内への付着を抑制でき、発泡時間が短縮でき、それから得られる成形体の成形性に優れる、発泡性スチレン系樹脂粒子を提供することができる。また、そのような発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡させてなる予備発泡スチレン系樹脂粒子を提供することができる。さらに、そのような、発泡性スチレン系樹脂粒子や予備発泡スチレン系樹脂粒子から成形されるスチレン系樹脂発泡成形体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【0017】
本明細書において「(メタ)アクリル」とある場合は、アクリルおよび/またはメタクリルを意味し、「(メタ)アクリレート」とある場合は、アクリレートおよび/またはメタクリレートを意味する。本明細書における「質量」は「重量」と読み替えてもよい。
【0018】
≪≪A.発泡性スチレン系樹脂粒子≫≫
本発明の実施形態による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中の水分量が、好ましくは10000ppm以下であり、より好ましくは5000ppm以下であり、さらに好ましくは1000ppm以下であり、特に好ましくは800ppm以下であり、最も好ましくは500ppm以下である。上記水分量の下限値は、小さければ小さいほどよいが、現実的には、好ましくは0.01ppm以上である。本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子中の水分量が上記範囲内にあれば、該発泡性スチレン系樹脂粒子は、流動性により優れ、発泡機に投入する前の計量装置内への付着をより抑制でき、発泡時間がより短縮でき、それから得られる成形体の成形性により優れる。
【0019】
本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子は、全体として粒子の形状を有する。本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子の具体的な形状としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な形状を採用することができる。このような形状としては、例えば、球状、略球状、楕円球状(卵状)、円柱状、略円柱状などが挙げられる。
【0020】
本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子は、平均粒子径が、好ましくは0.2mm~5.0mmの範囲内にあり、より好ましくは0.2mm~4.5mmの範囲内にあり、さらに好ましくは0.2mm~3.0mmの範囲内にあり、特に好ましくは0.3mm~3.0mmの範囲内にあり、最も好ましくは0.3mm~1.7mmの範囲内にある。本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子の平均粒子径が上記範囲内にあれば、該発泡性スチレン系樹脂粒子は、流動性により優れ、発泡機に投入する前の計量装置内への付着をより抑制でき、発泡時間がより短縮でき、それから得られる成形体の成形性により優れる。上記平均粒子径は、JIS Z 8815に準拠して測定され得る。上記平均粒子径の測定方法については後述する。
【0021】
本発明の実施形態による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JIS標準篩で分級したときに、該発泡性スチレン系樹脂粒子の存在割合が最も高い篩上の該存在割合が、好ましくは30質量%~100質量%であり、より好ましくは35質量%~100質量%であり、さらに好ましくは40質量%~100質量%である。本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子をJIS標準篩で分級したときの、該発泡性スチレン系樹脂粒子の存在割合が最も高い篩上の該存在割合が上記範囲内にあれば、該発泡性スチレン系樹脂粒子は、流動性により優れ、発泡機に投入する前の計量装置内への付着をより抑制でき、発泡時間がより短縮でき、それから得られる成形体の成形性により優れる。本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子をJIS標準篩で分級したときの、該発泡性スチレン系樹脂粒子の存在割合が最も高い篩上の該存在割合が上記範囲内にあれば、特に、上記発泡時間の短縮と上記成形体の成形性向上に対して好影響を与え得る。上記存在割合の測定方法については後述する。
【0022】
本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子は、残存単量体量が、好ましくは14000ppm以下であり、より好ましくは12000ppm以下であり、さらに好ましくは10000ppm以下であり、特に好ましくは8000ppm以下であり、最も好ましくは6000ppm以下である。本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子の残存単量体量が上記範囲内にあれば、該発泡性スチレン系樹脂粒子は、流動性により優れ、発泡機に投入する前の計量装置内への付着をより抑制でき、発泡時間がより短縮でき、それから得られる成形体の成形性により優れる。残存単量体量の測定方法については後述する。
【0023】
本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子は、スチレン系樹脂と発泡剤を含む。
【0024】
≪A-1.スチレン系樹脂≫
スチレン系樹脂は、該スチレン系樹脂を構成する単量体成分としてスチレン系単量体を含む。すなわち、スチレン系樹脂は、スチレン系単量体を含む単量体成分を重合させて得られる。
【0025】
スチレン系単量体は、スチレンまたはスチレン誘導体を含む。スチレン誘導体としては、例えば、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、i-プロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレンが挙げられる。スチレン系単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。スチレン系単量体は、好ましくは、少なくともスチレンを含有する。スチレン系単量体の全量に対するスチレンの含有割合は、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上であり、特に好ましくは95質量%以上である。
【0026】
単量体成分は、主成分としてスチレン系単量体を含んでいれば、他の単量体を含んでいてもよい。本明細書において「主成分」とは、全成分中の該成分の含有割合が、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上であり、特に好ましくは95質量%以上である。
【0027】
他の単量体としては、代表的には、ビニル単量体が挙げられる。
【0028】
ビニル単量体としては、例えば、多官能単量体、(メタ)アクリル酸エステル単量体、マレイン酸エステル単量体、フマル酸エステル単量体が挙げられる。ビニル単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0029】
多官能単量体の具体例としては、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;が挙げられる。多官能単量体を用いることにより、スチレン系樹脂に分岐構造を付与することができる。スチレン系樹脂を構成する単量体成分中の多官能単量体の含有量は、好ましくは0質量%~0.1質量%であり、より好ましくは0.005質量%~0.05質量%である。
【0030】
(メタ)アクリル酸エステル単量体の具体例としては、例えば、(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2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘキシルが挙げられる。これら(メタ)アクリル酸エステル単量体の中でも、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸エチルが好ましく、アクリル酸ブチルがさらに好ましい。(メタ)アクリル酸エステル単量体を用いることにより、スチレン系樹脂のガラス転移温度(Tg)を低くすることができる。スチレン系樹脂を構成する単量体成分中のアクリル酸エステル単量体の含有量は、好ましくは0質量%~4.0質量%であり、より好ましくは0.1質量%~3.0質量%である。
【0031】
マレイン酸エステル単量体としては、例えば、マレイン酸ジメチルなどが挙げられる。
【0032】
フマル酸エステル単量体としては、例えば、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸エチルなどが挙げられる。
【0033】
スチレン系樹脂は、汎用スチレン樹脂(GPPS)、市販されているスチレン系樹脂、懸濁重合法等の方法で新たに調製されたスチレン系樹脂等、リサイクル原料でないスチレン系樹脂であってもよいし、リサイクル原料のスチレン系樹脂であってもよい。リサイクル原料は、代表的には、使用済みのスチレン系樹脂発泡成形体であってもよい。リサイクル原料は、食品包装用トレー、魚箱、家電緩衝材等を回収し、リモネン溶解方式や加熱減容方式によって再生したもの等であってもよい。リサイクル原料は、家電製品(例えば、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコン等)や事務用機器(例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等)から分別回収された非発泡のスチレン系樹脂成形体を粉砕し、溶融混練してリペレット化したものであってもよい。
【0034】
1つの実施形態においては、スチレン系樹脂は、スチレン系樹脂とオレフィン系樹脂との複合樹脂であってもよい。複合樹脂におけるスチレン系樹脂とオレフィン系樹脂との含有比(スチレン系樹脂/オレフィン系樹脂:質量比)は、好ましくは50/50~90/10であり、より好ましくは60/40~85/15である。スチレン系樹脂の含有量が少なすぎると、発泡性および/または成形加工性が不十分になる場合がある。スチレン系樹脂の含有量が多すぎると、耐衝撃性および/または柔軟性が不十分になる場合がある。
【0035】
オレフィン系樹脂としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切なオレフィン系樹脂を採用することができる。オレフィン系樹脂は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。具体例としては、例えば、分岐状低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-メチルメタクリレート共重合体、これら重合体の架橋体等のポリエチレン系樹脂;プロピレン単独重合体、プロピレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-プロピレンランダム共重合体、プロピレン-1-ブテン共重合体、エチレン-プロピレン-ブテンランダム共重合体等のポリプロピレン系樹脂;が挙げられる。これらのオレフィン系樹脂の中でも、好ましくは、エチレン-酢酸ビニル共重合体、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、およびこれらの混合物である。なお、低密度は、好ましくは0.91g/cm~0.94g/cmであり、より好ましくは0.91g/cm~0.93g/cmである。高密度は、好ましくは0.95g/cm~0.97g/cmであり、より好ましくは0.95g/cm~0.96g/cmである。中密度は、低密度と高密度との間の密度である。
【0036】
≪A-2.発泡剤≫
発泡剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0037】
発泡剤としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な発泡剤を用いることができる。発泡剤は、好ましくは、沸点がスチレン系樹脂の軟化点以下であり、常圧でガス状または液状の有機化合物である。具体例としては、例えば、プロパン、n-ブタン、イソブタン、ペンタン(n-ペンタン、イソペンタンまたはネオペンタン)、n-ヘキサン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロペンタジエン等の脂環式炭化水素;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;が挙げられる。発泡剤として、炭酸ガス、窒素、アンモニア等の無機ガスを用いてもよい。これらの中でも、発泡剤としては、脂肪族炭化水素が好ましい。オゾン層の破壊を防止することができ、かつ、空気と速く置換するので発泡成形体の経時変化を抑制することができるからである。発泡剤としては、より好ましくは、プロパン、n-ブタン、イソブタン、n-ペンタン、イソペンタン、およびこれらの組み合わせである。
【0038】
発泡性スチレン系樹脂粒子中における発泡剤の含有量は、予備発泡スチレン系樹脂粒子およびスチレン系樹脂発泡成形体を形成するに十分な量である限り、目的に応じて適切に設定され得る。発泡剤の含有量は、スチレン系樹脂100質量部に対して、好ましくは2質量部~16質量部であり、より好ましくは3質量部~8質量部である。
【0039】
≪A-3.表面添加剤≫
発泡性スチレン系樹脂粒子は、その表面に表面添加剤が添加(代表的には塗布)されていてもよい。表面添加剤が発泡性スチレン系樹脂粒子の表面に塗布されることにより、発泡性スチレン系樹脂粒子の表面特性を目的に応じて適切に改質し得る。表面添加剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0040】
表面添加剤の添加量は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な添加量を採用しうる。このような添加量としては、代表的には、発泡性スチレン系樹脂粒子100質量部に対して、好ましくは0.05質量部~3.0質量部であり、より好ましくは0.05質量部~2.0質量部であり、さらに好ましくは0.1質量部~1.6質量部である。
【0041】
表面添加剤としては、例えば、展着剤、帯電防止剤、結合防止剤、融着促進剤、滑剤が挙げられる。
【0042】
表面添加剤として、例えば、ポリエチレングリコール(代表的には、展着剤および帯電防止剤として機能):中鎖脂肪酸トリグリセリド(炭素数が5~12の直鎖状または分岐状の脂肪酸のグリセリド)などの5℃において液体である脂肪族化合物(代表的には、融着促進剤として機能);ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの高級脂肪酸の金属塩(代表的には、結合防止剤として機能);ステアリン酸トリグリセリド(代表的には、融着促進剤として機能)、ステアリン酸モノステアレート(代表的には、帯電防止剤として機能);シリコーンオイル(代表的には、滑剤として機能);が挙げられる。
【0043】
≪A-4.その他≫
発泡性スチレン系樹脂粒子は、発泡剤とともに発泡助剤を含んでいてもよい。発泡助剤としては、例えば、アジピン酸ジイソブチル、トルエン、シクロヘキサン、エチルベンゼン、流動パラフィン、ヤシ油が挙げられる。発泡助剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0044】
発泡性スチレン系樹脂粒子は、発泡剤とともに難燃剤や難燃助剤を含んでもよい。難燃剤としては、例えば、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、ヘキサブロモシクロヘキサン、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F、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)、テトラブロモビスフェノールA-ジグリシジルエーテル、2,2-ビス[4’(2’’,3’’-ジブロモアルコキシ)-3’,5’-ジブロモフェニル]-プロパンが挙げられる。難燃助剤としては、例えば、クメンヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド、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が挙げられる。
【0045】
発泡性スチレン系樹脂粒子は、任意の適切なその他の添加剤をさらに含んでいてもよい。その他の添加剤としては、例えば、輻射伝熱抑制成分、スチレン系樹脂以外の樹脂、架橋剤、可塑剤、充填剤、着色剤、気泡調整剤、耐候剤、老化防止剤、防曇剤、香料が挙げられる。その他の添加剤の種類、数、組み合わせ、含有量等は、目的に応じて適切に設定され得る。添加剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0046】
≪≪B.発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法≫≫
本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な方法によって製造しうる。このような製造方法は、代表的には、スチレン系単量体を含む単量体成分を重合させる工程(I)と、重合の途中および/または重合の終了後に発泡剤を添加して発泡性粒子を得る工程(II)と、を含む。
【0047】
単量体成分の重合方法としては、代表的には、懸濁重合法が挙げられる。
【0048】
重合の途中および/または重合の終了後に発泡剤を添加して含浸させる方法は1段法と呼ばれる。
【0049】
発泡剤を添加せずに重合して得られた粒子をふるい分けして必要な粒径範囲の粒子のみを得て、この粒子と水と分散剤を供給した反応容器を昇温して分散液を調製し、この分散液に発泡剤を添加して粒子に発泡剤を含浸させる方法は2段法(後含浸法)と呼ばれる。
【0050】
小粒子のスチレン系樹脂粒子(種粒子)と水と分散剤を供給した反応容器を昇温して分散液を調製し、ここに、重合開始剤を溶解した単量体成分を連続的に供給し、必要に応じて、さらに単量体成分を連続的に供給し、これによって重合を行い、目的とする粒子径まで成長させる方法はシード重合法と呼ばれる。シード重合法において、発泡剤は、重合の途中および/または重合の終了後に添加され、含浸される。
【0051】
1段法、2段法(後含浸法)、シード重合法のいずれの方法によっても、発泡性スチレン系樹脂粒子を製造することができる。
【0052】
シード重合法において用いる小粒子のスチレン系樹脂粒子(種粒子)は、本発明の効果をより発現させ得る点で、その平均粒子径が、好ましくは0.2mm~4.0mmであり、より好ましくは0.25mm~3.0mmであり、さらに好ましくは0.3mm~2.5mmであり、特に好ましくは0.3mm~2.0mmである。シード重合法において用いる小粒子のスチレン系樹脂粒子(種粒子)の平均粒子径が上記範囲を外れて小さすぎると、重合時に粒子同士が分散不良を起こし、凝集して合一体となるおそれがある。シード重合法において用いる小粒子のスチレン系樹脂粒子(種粒子)の平均粒子径が上記範囲を外れて大きすぎると、重合後に得られた樹脂粒子に均一にガスの含浸がしにくくなり、発泡や成形性が悪化するおそれがある。
【0053】
スチレン系単量体の重合における重合開始剤としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切なラジカル発生型重合開始剤を用いることができる。このような重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシベンゾート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート、ジクミルパーオキサイド、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、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イハイドロテレフタレート等の有機過酸化物;アゾビスジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物;が挙げられる。これらの重合開始剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0054】
重合開始剤としては、分子量を調整し、残存単量体量を減少させるために、10時間の半減期を得るための分解温度が50℃~80℃の範囲にある重合開始剤と、10時間の半減期を得るための分解温度が80℃~120℃の範囲にある重合開始剤とを併用してもよい。重合開始剤は、種粒子に均一に吸収させる必要があることから、液状物として添加することが好ましい。重合開始剤を直接に分散液中に添加すると、種粒子に均一に吸収されにくくなるので、重合開始剤は水性媒体に懸濁または乳化させた状態で添加するか、あるいは少量のスチレン系単量体に溶解し、分散剤を加えて、水性懸濁液として添加することが好ましい。
【0055】
重合開始剤の使用量は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な使用量を採用しうる。このような使用量としては、スチレン系単量体に対して、好ましくは0.1質量%~1.0質量%であり、より好ましくは0.1質量%~0.8質量%である。
【0056】
分散剤としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な分散剤を採用しうる。このような分散剤としては、例えば、懸濁安定剤、アニオン界面活性剤が挙げられる。これらは1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0057】
懸濁安定剤としては、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などの水溶性高分子;第三リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、酸化マグネシウムなどの難溶性無機金属塩;が挙げられる。難溶性無機金属塩を用いる場合には、アニオン界面活性剤が通常併用される。
【0058】
アニオン界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウムなどのアルキル硫酸塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアルキルベンゼンスルホン酸塩;オレイン酸ナトリウムなどの高級脂肪酸塩;β-テトラヒドロキシナフタレンスルホン酸塩;が挙げられる。
【0059】
重合開始剤は、好ましくは、スチレン系単量体を含む単量体成分または溶剤に溶解して添加する。溶剤としては、例えば、エチルベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素;ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素;が挙げられる。溶剤を用いる場合は、通常、スチレン系単量体に対して10質量%以下の量で用いる。
【0060】
スチレン系単量体を含む反応液(代表的には懸濁液)は、添加剤をさらに含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、輻射伝熱抑制成分、スチレン系樹脂以外の樹脂、架橋剤、可塑剤、充填剤、着色剤、気泡調整剤、耐候剤、老化防止剤、防曇剤、香料などが挙げられる。添加剤の種類、数、組み合わせ、含有量等は、目的に応じて適切に設定され得る。添加剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0061】
発泡性スチレン系樹脂粒子は、溶融押出法により製造してもよい。溶融押出法は、スチレン系樹脂ペレットを樹脂供給装置に供給し、樹脂供給装置内で溶融されたスチレン系樹脂に発泡剤を圧入・混練し、発泡剤を含有した溶融樹脂を樹脂供給装置先端に付設されたダイの小孔から押し出し、その後冷却して、発泡性スチレン系樹脂粒子を得る方法である。ダイの小孔から冷却用液体中に直接押し出し、押し出した直後に押出物を回転刃で切断し、切断された粒子を冷却用液体中で冷却する方法はホットカット法と呼ばれる。ダイの小孔から一旦空気中にストランド状に押し出し、ストランドが発泡する前に冷却用水槽中に導き、ストランドを冷却用水槽中で冷却した後、切断し円柱状の粒子とする方法はストランドカット法(コールドカット法)と呼ばれる。ホットカット法、ストランドカット法(コールドカット法)のいずれの方法によっても、発泡性スチレン系樹脂粒子を製造することができる。
【0062】
本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法は、本発明の効果をより発現させ得る点で、得られた粒子(代表的には、工程(II)で得られた発泡性粒子)を乾燥する乾燥工程を含むことが好ましい。乾燥条件としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な乾燥条件を設定しうる。
【0063】
本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法は、工程(II)で得られた発泡性粒子の表面に表面添加剤を添加(代表的には塗布)する工程(III)を含んでいてもよい。表面添加剤については、前述の通りである。
【0064】
≪≪C.予備発泡スチレン系樹脂粒子≫≫
予備発泡スチレン系樹脂粒子は、発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡させてなる。
【0065】
すなわち、本発明の実施形態による予備発泡スチレン系樹脂粒子は、本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡させてなる。予備発泡は、発泡性スチレン系樹脂粒子を、水蒸気等を用いて所望の嵩発泡倍率(嵩密度)に発泡させることを含む。予備発泡スチレン系樹脂粒子の嵩発泡倍率は、好ましくは2倍~150倍であり、より好ましくは5倍~100倍である。嵩密度は、嵩発泡倍率の逆数である。嵩発泡倍率および嵩密度は、例えば、以下のようにして求められる。予備発泡スチレン系樹脂粒子の嵩発泡倍率が上記範囲内にあることにより、発泡時や成形時のブロッキングをより防止でき、さらに、発泡時と成形時の帯電性をより抑制しつつより良好な融着性や表面性を発現し、静電気のより少ないスチレン系樹脂発泡成形体を成形することができる、予備発泡スチレン系樹脂粒子を提供し得る。
【0066】
発泡性スチレン系樹脂粒子を測定試料としてW(g)採取する。この測定試料をメスシリンダー内に自然落下させ、メスシリンダー内に落下させた測定試料の体積V(cm)をJIS K 6911に準拠した見掛け密度測定器を用いて測定する。測定資料の質量および体積から、下記式に基づいて嵩発泡倍数および嵩密度を求めることができる。
嵩発泡倍数(倍=cm/g)=測定試料の体積(V)/測定試料の質量(W)
嵩密度(g/cm)=測定試料の質量(W)/測定試料の体積(V)
【0067】
1つの代表的な実施形態においては、予備発泡スチレン系樹脂粒子は、スチレン系樹脂発泡成形体の成形に用いることができる。別の実施形態においては、予備発泡スチレン系樹脂粒子は、そのままで緩衝剤、断熱材等として用いることができる。予備発泡スチレン系樹脂粒子をそのまま用いる場合、予備発泡スチレン系樹脂粒子は、好ましくは、多数の予備発泡スチレン系樹脂粒子を袋体に充填した充填体として用いられ得る。
【0068】
≪≪D.スチレン系樹脂発泡成形体≫≫
本発明の一つの実施形態によるスチレン系樹脂発泡成形体は、本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子から成形されるスチレン系樹脂発泡成形体である。本発明の別の一つの実施形態によるスチレン系樹脂発泡成形体は、本発明の実施形態による予備発泡スチレン系樹脂粒子から成形されるスチレン系樹脂発泡成形体である。
【0069】
スチレン系樹脂発泡成形体は、代表的には、予備発泡スチレン系樹脂粒子をさらに発泡させた発泡スチレン系樹脂粒子(以下、単に「発泡粒子」と称する場合がある)を含む。
【0070】
スチレン系樹脂発泡成形体は、代表的には、互いに融着した複数の発泡粒子により構成されている。
【0071】
スチレン系樹脂発泡成形体は、代表的には、目的に応じた所定の形状を有する型内に予備発泡スチレン系樹脂粒子を仕込み、型内発泡成形を行うことにより作製され得る。より詳細には、型内発泡成形は、(i)予備発泡スチレン系樹脂粒子を多数の小孔を有する閉鎖金型内に充填すること、(ii)熱媒体(例えば、加圧水蒸気等)で予備発泡スチレン系樹脂粒子を加熱発泡させて発泡粒子を得ること、(iii)当該加熱発泡により、発泡粒子間の空隙を埋めると共に、発泡粒子を相互に融着させることにより一体化させること、を含む。スチレン系樹脂発泡成形体の密度は、目的に応じて適切に設定され得る。スチレン系樹脂発泡成形体の密度は、例えば、金型内に充填する予備発泡スチレン系樹脂粒子の嵩発泡倍率を予め調整すること、あるいは、金型内への予備発泡スチレン系樹脂粒子の充填量を調整することにより調整することができる。
【0072】
加熱発泡の温度(実質的には、熱媒体の温度)は、好ましくは90℃~150℃であり、より好ましくは110℃~130℃である。加熱発泡時間は、好ましくは5秒~50秒であり、より好ましくは10秒~50秒である。加熱発泡の成形蒸気圧(熱媒体の吹き込みゲージ圧)は、好ましくは0.04MPa~0.1MPaであり、より好ましくは0.06MPa~0.08MPaである。加熱発泡がこのような条件であれば、発泡粒子を相互に良好に融着させることができる。
【0073】
必要に応じて、スチレン系樹脂発泡成形体の成形前に予備発泡スチレン系樹脂粒子を熟成させてもよい。予備発泡スチレン系樹脂粒子の熟成温度は、好ましくは20℃~60℃である。熟成温度が低すぎると、過度に長い熟成時間が必要とされる場合がある。熟成温度が高すぎると、予備発泡スチレン系樹脂粒子中の発泡剤が散逸して成形性が低下する場合がある。
【0074】
スチレン系樹脂発泡成形体における発泡粒子の嵩発泡倍率は、好ましくは2倍~150倍であり、より好ましくは5倍~100倍である。
【実施例0075】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、各特性の測定方法および評価方法は以下の通りである。
【0076】
<平均粒子径と篩による存在割合>
水分量1000ppm以下まで十分乾燥された状態の発泡性スチレン系樹脂粒子を25g量り取った。水分量が多い場合は追加で乾燥させた。次に、JIS標準篩(JIS Z8801-1)の公称目開き3.350mm~0.180mmの18段階の篩を用いて目開きが小さい篩から順に下から重ねていき、一番目開きが粗い最上段の篩に、量り取った発泡性スチレン系樹脂粒子を投入した。その後、ロータップ型篩振とう機にて10分間振動させ、各篩に分級された発泡性スチレン系樹脂粒子についてそれぞれ質量を測定した。その測定結果から、最初に量り取った発泡性スチレン系樹脂粒子の質量に対する各篩に分級された発泡性スチレン系樹脂粒子の質量の割合(篩による存在割合)Rn(%)を求めた。また、平均粒子径は、質量割合Rn(%)と各篩の中心粒径Dn(mm)から求めた。
平均粒子径={Σ(D×R)}/100
なお、使用した篩サイズは、表1の通りである。
【0077】
【表1】
【0078】
<水分量測定(カールフィッシャー法)>
発泡性スチレン系樹脂粒子を0.30g精秤し、デシケーターで保存していたバイアル瓶へ投入し、キャップを閉めた。オートサンプラーへバイアル瓶をセットし、三菱化学アナリテック社製のカールフィッシャー水分計「CA-310」、および、三菱化学アナリテック社製の水分気化装置「VA-236S」を使用して、N=3で測定し、その平均値を求めた。測定条件は以下の通りである。
<測定条件>
気化温度:150℃
キャリア―ガス:窒素
窒素流量:250 mL/min
動作モード:CA
なおブランクの水分量は、バイアル瓶容器中の空気中の水分と容器側面付着水分の合計量とした。
【0079】
<残存単量体量>
残存単量体量はガスクロマトグラフィーにより測定した。具体的には、発泡性スチレン系樹脂粒子を1g精秤し、精秤したサンプルに、0.1体積%のシクロペンタノールを含有するジメチルホルムアミド溶液1mLを内部標準液として加えた後、さらに、ジメチルホルムアミドを加えて25mLの測定溶液を調製した。次いで、この測定溶液1.8μLをガスクロマトグラフ(島津製作所社製、商品名「GC-2014」)に供給して測定した。予め測定しておいたスチレン系単量体の検量線に基づいて、測定溶液中のスチレン系単量体の量を算出することにより、発泡性スチレン系樹脂粒子の全質量に対する残存スチレン系単量体含有量(ppm)を算出した。測定条件は以下のとおりである。
<GC測定条件>
検出器:FID
カラム:ジーエルサイエンス社製(φ3mm×2m)
液相:PEG-20MPT25%
担体:Chromosorb WAW-DWCS
メッシュ:60/80
カラム温度:95℃
DET温度:220℃
検出器温度:220℃
キャリアーガス:窒素
窒素流量:40mL/min
【0080】
<発泡時間の測定と評価>
スチームで予熱した常圧予備発泡機(積水工機製作所社製SKK-70)に発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を投入し、スチームを導入して、自動運転を開始したと同時にストップウォッチをスタートさせ、所定の嵩密度に到達したときのレベル計が点灯するまでの時間を測定した。
また、発泡時間の評価基準は以下の通りとした。
◎:3分以内
○:3分を超えて4分以内
×:4分を超える
【0081】
<発泡機の計量タンク内残量割合の測定と評価>
発泡終了後に計量タンク内にエアーを注入し、残存していた発泡性スチレン系樹脂粒子をすべて発泡機内へ落とした。その後、発泡機を再度予備加熱(約90℃の蒸気で3分20秒加熱)させることによって、残存していた発泡性スチレン系樹脂粒子を発泡させて可視化し、加熱終了後に発泡粒を回収し、気流乾燥機にて乾燥後総質量Aを測定し、計量タンクへの投入量Bに対する割合を計算した。
計量タンク内残量割合(%)=(A/B)×100
また、計量タンク内残量割合の評価基準は以下の通りとした。
◎:0.1%未満
○:0.1%以上0.4%未満
△:0.4%以上1%未満
×:1%以上
【0082】
<発泡成形体の融着評価>
幅300mm、長さ400mm、厚み30mmの平板形状のスチレン系樹脂発泡成形体の表面に、一対の長辺の中心同士を結ぶ直線に沿ってカッターナイフで深さ約2mmの切り込み線を入れた後、この切り込み線に沿って該スチレン系樹脂発泡成形体を手で二分割し、その破断面における発泡粒子について、100個~150個の任意の範囲について粒子内で破断している粒子の数(a)と粒子同士の界面で破断している粒子の数(b)とを数え、式[(a)/((a)十(b))]×100に代入して得られた値を融着率(%)とした。
また、融着性の評価基準は以下の通りとした。
◎:融着率が90%以上
○:融着率が80%以上90%未満
×:融着率が80%未満
【0083】
[実施例1]
<発泡性スチレン系樹脂粒子の製造>
内容量100リットルの攪拌機付き重合容器に、水:40000質量部、懸濁安定剤としてリン酸三カルシウム:100質量部、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:3.2質量部を供給し、攪拌しながら、スチレン:40000質量部、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド:102質量部、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート:24質量部を添加し、90℃に昇温して重合した。この温度で6時間保持し、さらに、125℃に昇温してから2時間後に冷却し、スチレン系樹脂粒子を得た。得られたスチレン系樹脂粒子を篩分けし、種粒子として粒子径0.5mm~0.71mm(平均粒子径0.55mm)のスチレン系樹脂粒子を得た。なお、撹拌の回転数については、上記粒子径が得られるように調整した。
次に、内容積25リットルの撹拌機付き重合容器に、種粒子:2150質量部、水:7550質量部、ピロリン酸マグネシウム:30質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:1.0質量部を供給し、撹拌しつつ72℃に加熱して、分散液を作製した。続いて、ベンゾイルパーオキサイド:31質量部、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート:8質量部、気泡調整剤としてジドデシル3,3’-チオジプロピオネート:0.7質量部をスチレン:786質量部、アクリル酸ブチル:137質量部の単量体混合物に溶解させた溶液を調製し、この全てを上記分散液中に撹拌しつつ供給した。そして、分散液中に上記溶液を供給し終えてから72℃で60分間維持した。
次いで、87℃まで1時間で昇温させながら、スチレン:2346質量部を一定供給し、次いで、87℃で1時間30分保持しながら、スチレン:3744質量部にジビニルベンゼン:2.7質量部を溶解した単量体混合物を一定供給し、さらに30分保持した。
次いで、125℃まで昇温し、30分保持することで、未反応の単量体を反応させた。次いで、100℃まで冷却し、重合容器内に、シクロヘキサン:92質量部、アジピン酸ジイソブチル:82質量部、スチレン:45質量部、混合ブタン:640質量部を圧入し、2時間保持した後、重合容器内を25℃に冷却した。
その後、洗浄して、遠心分離機で脱水をした後、20℃、風速15m/秒で40分間、気流乾燥機を用いて乾燥し、表2の水分量となるように調整した。
得られた発泡性スチレン系樹脂粒子100質量部に対して、ブロッキング防止剤としてステアリン酸亜鉛:0.1質量部、融着促進剤として12-ヒドロキシステアリン酸トリグリセライド:0.08質量部を被覆した。
被覆後、発泡性スチレン系樹脂粒子をビニール袋に充填し、13℃の恒温室にて5日間放置した。熟成が完了しているのを確認し、発泡性スチレン系樹脂粒子(1)を得た。
<予備発泡スチレン系樹脂粒子の作製>
得られた発泡性スチレン系樹脂粒子(1)を吸引機で発泡機の計量タンクへ移送し、スチームで予熱した常圧予備発泡機(積水工機製作所社製SKK-70)に発泡性スチレン系樹脂粒子(1)を計量タンクから5kg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、嵩密度0.0166g/cmに予備発泡させ、予備発泡スチレン系樹脂粒子(1)を得た。発泡時間は自動運転を開始したと同時にストップウォッチをスタートさせ、所定の嵩密度に到達したときのレベル計が点灯するまでの時間を測定した。得られた予備発泡スチレン系樹脂粒子(1)は室温で24時間放置することにより熟成した。
<スチレン系樹脂発泡成形体の作製>
熟成した予備発泡スチレン系樹脂粒子(1)を型内発泡成形し、400mm×300mm×30mmサイズの板状のスチレン系樹脂発泡成形体(1)を得た。型内発泡成形は、積水工機社製のACE-3SP成形機を用いて行った。加熱時間は、一方加熱時間8秒、逆一方加熱時間1秒、両面加熱時間10秒とし、成形圧(水蒸気吹き込みゲージ圧)は0.07MPaとした。
結果を表2に示した。
【0084】
[実施例2]
<発泡性スチレン系樹脂粒子の製造>
質量平均分子量20万のバージンポリスチレン樹脂:100質量部に対し、発泡核剤として微粉末タルク:0.7質量部加え、これらを口径90mmの単軸押出機に、時間当たり150kgで連続供給した。押出機内温度としては、最高温度220℃に設定し、樹脂を溶融させた後、発泡剤として樹脂100質量部に対して6質量部のペンタン(イソペンタン:ノルマルペンタン=20:80(質量比))を押出機の途中から圧入した。押出機内で樹脂と発泡剤を混練するとともに冷却し、押出機先端部での樹脂温度を170℃、ダイの樹脂導入部の圧力を15MPaに保持して、直径0.6mmで小孔が200個配置されたダイより、このダイの吐出側に連結され30℃の水が循環するカッティング室内に、発泡剤含有溶融樹脂を押し出すと同時に、ダイスに接触する刃を有する回転カッターを用いて、切断及び小粒化した。切断した粒子を循環水で冷却しながら、粒子分離器に搬送し、粒子を循環水と分離した。さらに、捕集した粒子を遠心脱水機にて脱水した後、21℃、風速15m/秒で40分間、気流乾燥機を用いて乾燥し、表2の水分量となるように調整した。
得られた発泡性スチレン系樹脂粒子100質量部に対して、ブロッキング防止剤としてステアリン酸亜鉛:0.1質量部、融着促進剤として12-ヒドロキシステアリン酸トリグリセライド:0.08質量部を被覆した。
被覆後、発泡性スチレン系樹脂粒子をビニール袋に充填し、13℃の恒温室にて5日間放置した。熟成が完了しているのを確認し、発泡性スチレン系樹脂粒子(2)を得た。
<予備発泡スチレン系樹脂粒子の作製>
得られた発泡性スチレン系樹脂粒子(2)を用い、実施例1と同様に行い、予備発泡スチレン系樹脂粒子(2)を得た。得られた予備発泡スチレン系樹脂粒子(2)は室温で24時間放置することにより熟成した。
<スチレン系樹脂発泡成形体の作製>
得られた熟成した予備発泡スチレン系樹脂粒子(2)を用い、実施例1と同様に行い、スチレン系樹脂発泡成形体(2)を得た。
結果を表2に示した。
【0085】
[実施例3]
脱水後、気流乾燥機を用いた乾燥条件を、25℃、風速15m/秒で1日の気流乾燥に変更した以外は、実施例1と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(3)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(3)、スチレン系樹脂発泡成形体(3)を得た。
結果を表2に示した。
【0086】
[実施例4]
脱水後、気流乾燥機を用いた乾燥条件を、25℃、風速7m/秒で10分間の気流乾燥に変更した以外は、実施例1と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(4)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(4)、スチレン系樹脂発泡成形体(4)を得た。
結果を表2に示した。
【0087】
[実施例5]
篩分けの基準を変更した以外は、実施例1と同様に行い、種粒子として粒子径0.2mm~0.4mm(平均粒子径0.3mm)のスチレン系樹脂粒子を得た。
内容積25リットルの撹拌機付き重合容器に、種粒子:8164質量部、水:18145質量部、ピロリン酸マグネシウム:30質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:1.0質量部を供給し、撹拌しつつ72℃に加熱して、分散液を作製した。続いて、ベンゾイルパーオキサイド:31質量部、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート:8質量部、気泡調整剤としてジドデシル3,3’-チオジプロピオネート:7質量部をスチレン:103質量部、アクリル酸ブチル:115質量部の単量体混合物に溶解させた溶液を調製し、この全てを上記分散液中に撹拌しつつ供給した。そして、分散液中に上記溶液を供給し終えてから72℃で60分間維持した。
次いで、87℃まで1時間で昇温させながら、スチレン:308質量部を一定供給し、次いで、87℃で1時間30分保持しながら、スチレン:490質量部にジビニルベンゼン:0.3質量部を溶解した単量体混合物を一定供給し、さらに30分保持した。
次いで、125℃まで昇温し、30分保持することで未反応の単量体を反応させた。次いで、100℃まで冷却し、重合容器内に、酸化マグネシウム:127質量部、シクロヘキサン:45質量部、スチレン:6質量部、混合ブタン:640質量部を圧入し、2時間保持した後、重合容器内を25℃に冷却した。
その後、実施例1と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(5)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(5)、スチレン系樹脂発泡成形体(5)を得た。
結果を表2に示した。
【0088】
[実施例6]
種粒子として粒子径1.8mm~2.0mm(平均粒子径1.9mm)のスチレン系樹脂粒子を使用した以外は実施例1と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(6)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(6)、スチレン系樹脂発泡成形体(6)を得た。
結果を表2に示した。
【0089】
[実施例7]
種粒子として粒子径0.7mm~1.1mm(平均粒子径0.9mm)のスチレン系樹脂粒子を使用した以外は実施例1と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(7)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(7)、スチレン系樹脂発泡成形体(7)を得た。
結果を表2に示した。
【0090】
[実施例8]
種粒子として粒子径0.54mm~0.6mm(平均粒子径0.56mm)のスチレン系樹脂粒子を使用した以外は実施例1と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(8)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(8)、スチレン系樹脂発泡成形体(8)を得た。
結果を表2に示した。
【0091】
[実施例9]
100℃まで冷却し、重合容器内に、シクロヘキサン:92質量部、アジピン酸ジイソブチル:82質量部、スチレン:45質量部、混合ブタン:640質量部を圧入した代わりに、シクロヘキサン:92質量部、アジピン酸ジイソブチル:82質量部、スチレン:100質量部、混合ブタン:640質量部を圧入した以外は、実施例1と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(9)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(9)、スチレン系樹脂発泡成形体(9)を得た。
結果を表2に示した。
【0092】
[実施例10]
質量平均分子量20万のバージンポリスチレン樹脂:100質量部に対し、発泡核剤として微粉末タルク:0.7質量部加え、アジピン酸ジイソブチル:0.5質量部をさらに加え、これらを口径90mmの単軸押出機に、時間当たり150kgで連続供給した。押出機内温度としては、最高温度220℃に設定し、樹脂を溶融させた後、発泡剤として樹脂100質量部に対して6質量部のペンタン(イソペンタン:ノルマルペンタン=20:80(質量比))と発泡助剤としてシクロヘキサン:0.4質量部を押出機の途中から圧入した。その後、実施例2と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(10)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(10)、スチレン系樹脂発泡成形体(10)を得た。
結果を表2に示した。
【0093】
[実施例11]
ブロッキング防止剤および融着促進剤を用いなかった以外は実施例1と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(11)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(11)、スチレン系樹脂発泡成形体(11)を得た。
結果を表2に示した。
【0094】
[実施例12]
100℃まで冷却し、重合容器内に、シクロヘキサン:92質量部、アジピン酸ジイソブチル:82質量部、スチレン:45質量部、混合ブタン:640質量部を圧入した代わりに、シクロヘキサン:92質量部、アジピン酸ジイソブチル:82質量部、スチレン:150質量部、混合ブタン:640質量部を圧入した以外は、実施例1と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(12)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(12)、スチレン系樹脂発泡成形体(12)を得た。
結果を表2に示した。
【0095】
[比較例1]
得られる発泡性スチレン系樹脂粒子が表2の水分量となるように調整した以外は、実施例1と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(C1)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(C1)、スチレン系樹脂発泡成形体(C1)を得た。
結果を表2に示した。
【0096】
[比較例2]
種粒子として粒子径0.3mm以下(平均粒子径0.1mm)のスチレン系樹脂粒子を使用し、さらに、脱水後、気流乾燥機を用いた乾燥条件を、20℃、風速15m/秒で1日の気流乾燥に変更した以外は、実施例5と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(C2)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(C2)、スチレン系樹脂発泡成形体(C2)を得た。
結果を表2に示した。
【0097】
[比較例3]
種粒子として粒子径0.4mm~0.85mm(平均粒子径0.5mm)のスチレン系樹脂粒子を使用した以外は、実施例1と同様に行い、発泡性スチレン系樹脂粒子(C3)、予備発泡スチレン系樹脂粒子(C3)、スチレン系樹脂発泡成形体(C3)を得た。
結果を表2に示した。
この比較例3においては、粒度分布がかなり幅広(篩による存在割合の最大値が20%)となっているため、粒子間の大きさとして大小のスペースがあり、粒径の小さい粒子が大きい粒子間スペースに入り込むため、粒子間スペースが非常に小さくなる。このため、乾燥しにくくなったり発泡時にも粒子間に蒸気が通りにくくなったり等の原因によって、発泡時間が長くなり、また、長時間の発泡により熱がかかりすぎるため、ガスが抜けた粒子が存在してしまい、成形品の融着が悪化していると推察される。
【0098】
【表2】
【産業上の利用可能性】
【0099】
本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子、予備発泡スチレン系樹脂粒子、およびスチレン系樹脂発泡成形体は、住宅および自動車等に用いる断熱材、建築資材等に用いる保温材、魚箱および食品容器等の輸送用梱包材、緩衝材等に好適に用いられる。本発明の実施形態による発泡性スチレン系樹脂粒子、予備発泡スチレン系樹脂粒子、およびスチレン系樹脂発泡成形体は、より具体的には、壁用断熱材、床用断熱材、屋根用断熱材、自動車用断熱材、温水タンク用保温材、配管用保温材、ソーラーシステム用保温材、給湯器用保温材、食品および工業製品等の容器(例えば、魚箱などの食品容器、通い箱)、緩衝材、フロート、ブロック、魚および農産物等の梱包材、盛土材(盛土用成形体や盛土ブロックなど)、畳の芯材、クッションの芯材、コンクリートの骨材等に好適に用いられる。