JPH01289841A - 発泡性スチレン系樹脂粒子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発泡性スチレン系樹脂粒子に関し、更に詳しく
は、セル構造を有する成形物の製造において、成形工程
中で発泡粒子同志がその境界面で完全に融着し、粒子間
隙が可及的に少ない成形物の製造を可能とする発泡性ス
チレン系樹脂粒子及びその製造方法に関するものである
。

Ｃ従来技術と問題点〕 発泡性スチレン系樹脂粒子は、例えばポリスチレン樹脂
粒子に発泡剤、即ち該粒子を僅かに膨潤せしめる易揮発
性の脂肪族炭化水素、例えばｎ−ペンタン等を水性懸濁
液中で含浸せしめるか、又はポリスチレン樹脂粒子に常
温において気体状のブタン、プロパン等の発泡剤を該粒
子を溶解する少量のトルエン、シクロヘキサン等の溶剤
と共に、水性懸濁液中で含浸せしめる等の方法により製
造される。

このようにして製造された発泡性スチレン系樹脂粒子は
、発泡スチレン系樹脂成形体を製造するための原料とし
て用いられる。発泡スチレン系樹脂成形体の工業的及び
経済的な製造方法としては、発泡性スチレン系樹脂粒子
を水蒸気等の加熱媒体により加熱発泡して予備発泡粒子
とし、この予備発泡粒子を所望の形状を有し壁面に多数
の小孔が穿設された閉鎖型の金型内に充填し、前記の金
型小孔より水蒸気等の加熱媒体を噴出せしめて予備発泡
粒子の軟化点以上の温度に加熱し、互いに膨潤・融着せ
しめた後に金型内より取り出して、前記所望の形状の発
泡スチレン系樹脂成形体を得る方法が一般的である。

上記方法により得られる成形体は、予備発泡粒子が金型
内で更に発泡し、粒子間隙を埋めながら互いに融着する
ことによって形作られているが、従来、粒子間隙の無い
成形体を得ることは難しく、特に、金型壁面付近への予
備発泡粒子の充填率は他の部分に比べて低くなるため、
粒子間隙を完全に埋めることが難しく、その結果、得ら
れる成形体表面には粒子の間隙がくぼみとして存在する
。

このような、成形体表面の粒子間隙の存在は、成形体の
外観を損なうと共に、成形体の強度低下を引き起こす。

特に近年、成形体に印刷をほどこして使用することが多
くなっているが、その際、粒子間隙にはインクが付着し
ないため、該インク非付着部が発泡粒子の白色のままで
点在したり、また逆に粒子間隙にインクの溜りが出来て
極度に濃い点として表れたりして、印刷の見栄えが著し
く損なわれ、商品価値を下げてしまう。

このような成形体の粒子間隙を減少させる方法として、
発泡粒子のセル径を大きくして発泡粒子の表面セル膜を
厚くし、加熱成形時の表面セル膜の崩壊を抑制して予備
発泡粒子の発泡力保持をはかる方法が知られている。し
かし乍ら、かかる方法による場合は、セル径が大きくな
ることによって成形体のセル膜からの光の散乱が少なく
なり、その結果、成形体が黒ずんで見え、またセル径を
大きくする技術に限界があるため表面セル膜が粒子間隙
を完全に埋めるに必要な厚さに到り得す、その結果とし
て、粒子間隙の存在しない成形体は未だ満足すべきもの
は得られていないのが実情である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、上記従来技術の欠点を改善することを目
的として、成形工程中での発泡粒子同志がその境界面で
完全に融着し、粒子間隙が可及的に少なく、且つ光沢の
ある発泡スチレン系引脂成形体を得るべく鋭意研究した
結果、本発明を完成するに到った。

即ち、本発明の第１は、発泡剤を１〜２０重量％含有し
、且つその粒子表面から５μｍ以上乃至１００μｍ以下
までの層が非発泡層である発泡性スチレン系樹脂粒子を
、 本発明の第２は、発泡性スチレン系樹脂粒子の表面付近
の発泡剤のみを選択的に除去することにより、前記粒子
の表面から５μｍ以上乃至１００μｍ以下までの層を非
発泡層とすることを特徴とする、発泡剤を１〜２０重量
％含有する発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法を、そ
れぞれ内容とするものである。

本発明における発泡性スチレン系樹脂粒子は、発泡剤を
重合時に添加し重合するか、又は重合後に発泡剤を含浸
してなる樹脂粒子であり、例えばスチレン単独の重合体
又はスチレンを主成分とする他のビニル単量体との共重
合体等に、常温で液体状又は気体状の発泡剤を重合中含
有せしめるが、又は発泡剤を重合後に含浸することによ
って、加熱により発泡し得る粒子としたものである。勿
論、通常用いられる添加剤が含有されていてもよい。

発泡剤としては、前記樹脂粒子の軟化温度より低い沸点
を有し、樹脂粒子を溶解しないが又は僅かに膨潤させる
にとどまるものが好ましい、このような発泡剤としては
、例えばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプ
タノ、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素、あるいは塩
化メチル、フロン等のハロゲン化炭化水素が挙げられ、
これらは単独又は２種以上混合して用いられる０発泡剤
の量は、発泡性スチレン系樹脂粒子に対して１〜２０重
量％が好ましい。１重量％未満では、必要な発泡倍率が
得られｒ、２０重世％を越えて用いても、発泡度の更な
る向上は望めず、却って不経済となる。本発明の発泡性
スチレン系樹脂粒子は、表面から５〜１００μｍの深さ
、好ましくは１０〜５０μｍの深さまでの層が１００℃
の水蒸気で加熱しても発泡しない構造、即ち非発泡層か
らなる。本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子は、粒子直
径０．３〜３■飄程度の範囲のものが好適に用いられる
。これらの粒子表面の非発泡層が５μｍ未満となると、
目的とする粒子間隙の減少効果が小さく、一方、１００
μｍを越える厚さになると、粒子表面の非発泡層の占め
る体積が増大するため、粒子内部の発泡のみによって高
い発泡倍率の成形体を得ることが困難になる。好ましく
は１０〜５０ｐｍの範囲である。

本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子を製造する方法とし
ては、本発明の樹脂粒子の構造が得られる方法であれば
如何なる方法を採用しても良い。

例えば、発泡剤を含有した発泡性スチレン系樹脂粒子の
表面層付近のみから選択的に発泡剤を除去する方法が挙
げられる。即ち、ＨＬＢ値が７以上の非イオン性界面活
性剤、ポリジメチルシロキサン、流動パラフィン等のポ
リスチレンを僅かに侵蝕し得るような高沸点の有機化合
物を、発泡性スチレン系樹脂粒子の表面に塗布した後、
空気、窒素等の気流中に曝して発泡剤を逸散させること
により、粒子表面層付近の発泡剤のみを選択的に除去す
ることが出来る。そのとき、表面非発泡層厚みは、塗布
する有機化合物の種類、■及び気流中に曝す時間により
コントロールすることが出来る。

上記の如くして得られた粒子が、本発明の構造を有する
か否かの確認は、該粒子を１００℃の水蒸気により僅か
に発泡させた後、破断してその表面層部分の非発泡層の
厚みを顕微鏡等により観察することによってなされる。

ここで、非発泡層の確認に１００℃の水蒸気を用いるの
は、発泡スチレン系樹脂粒子の予備発泡には、一般に１
００〜１５０℃程度の水蒸気が加熱媒体として用いられ
るため、かかる実際の発泡成形工程と同様の条件下にお
いて、なおその表面層が非発泡層であることを確認する
ためである。

〔作用・効果〕

本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子を成形して得られる
成形体は、発泡粒子同志がその境界面で完全に融着し、
粒子間隙が全く又は殆ど存在せず、成形体の外観は綺麗
であり、印刷を施した場合の仕上がりも極めて良好であ
る。また成形体の強度も従来の成形体に比べて高い。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例、比較例を挙げて更に詳細に説明
するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものでは
ない。

比較例１ 攪拌機、温度検知管を具備した耐圧反応器中にスチレン
単量体１００重量部、水１１０重量部、リン酸三カルシ
ウム０．１５重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソー
ダＯ，ＯＯ５重量部、ベンゾイルパーオキサイド０．２
５重量部、第三ブチルパーベンゾエート０．１重量部を
添加し、撹拌しながら窒素０．５に＋ｒ／ｃｆｆｌ加圧
下で９０℃に昇温し、５時間重合を行った。

次いで、シクロヘキサン１．８重量部、ブタン８゜５重
量部を添加して１０５℃に昇温し、６時間発泡剤の含浸
を行った。これを室温まで冷却して真球状の発泡性ポリ
スチレン樹脂粒子を得た。該樹脂粒子を乾燥後、篩分け
して１４〜２０メツシユの粒子を得、次いでステアリン
酸亜鉛０．０９重量部を添加し、リボンブレンダーで攪
拌後、取り出した。

得られた樹脂粒子の数粒を１００℃の水蒸気で加熱して
約２倍の体積に発泡させた後、破断し、表面の非発泡層
の存在を調べたところ、セルは全体に発生しており、非
発泡層の存在は認められなかった。

実施例１ 比較例１で得た発泡性ポリスチレン樹脂粒子１００重量
部にポリオキシエチレンオレイルエーテル（ＨＬ　Ｂ値
１５．４、日本油脂■製）の５重量％水溶液１重量部を
加え、ポリオキシエチレンオレイルエーテルが粒子表面
を均一に被覆するよう容器内で攪拌した後、気流乾燥機
で粒子を乾燥し、次いで箱型通気乾燥器を用いて４０℃
で２０分間含有発泡剤の逸散処理を行い、表面に非発泡
層を有する発泡性スチレン樹脂粒子を得た。その非発泡
層の厚みを前記の方法で測定したところ、３０μｍであ
った９ 実施例２〜６ ポリオキシエチレンオレイルエーテル５重量％水溶液の
塗布量と発泡剤の逸散処理条件を第１表の如く変更した
以外は、実施例１と同様にして処理し、表面非発泡層の
厚みを変えた発泡性スチレン摺脂粒子を得た。表面非発
泡層の厚みの測定結果を第１表に示す。

比較例２．３ ポリオキシエチレンオレイルエーテル５重量％水溶液の
塗布量と発泡剤の逸散処理条件を第１表の如く変更し、
表面非発泡層の厚みを変えた以外は、実施例１と同様に
して発泡性スチレン樹脂粒子を得た０表面非発泡層の厚
みの測定結果を第１表に示す。

上記実施例１〜６、比較例１〜３で得られた発泡性ポリ
スチレン樹脂粒子を回分式予備発泡機を用いて蒸気によ
り加熱して発泡させ、見掛は体積で約６０倍の予備発泡
粒子を得た。発泡所要時間を第１表に示す。

上記予備発泡粒子を大気中で２４時間養生乾燥した後、
パールスター９０自動成形機〔東洋機械金属■製〕てキ
ャビティ寸法３００龍Ｘ　４５　Ｑ　璽璽×２０龍の金
型を使い成形した。得られた成形体の表面の粒子間隙の
存在状態及びＪＩＳ　Ａ　９５１１により測定した成形
体曲げ強度の結果を第１表に示す。

実施例７〜１０ 塗布剤の種類と量を第２表の如くした以外は、実施例１
と同様にして、表面に非発泡層を有する発泡性スチレン
樹脂粒子を得た０表面非発泡層の厚みの測定結果を第２
表に示した。

上記実施例７〜１０で得られた発泡性ポリスチレン樹脂
粒子を前記と同様にして予備発泡粒子とし、更に成形体
を得て表面の粒子間隙の存在状態及び成形体曲げ強度を
測定した。結果を第２表に示す。

第１表及び第２表の結果から、５〜１００μｍの表面非
発泡層を設けた本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子は、
粒子間隙が改善され、曲げ強度も良好な成形体を提供す
ることが理解される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発泡剤を１〜２０重量％含有し、且つその粒子表面
   から５μｍ以上乃至１００μｍ以下までの層が、１００
   ℃の水蒸気による加熱下において発泡しない層（以下、
   非発泡層と記す）からなる発泡性スチレン系樹脂粒子。 ２、非発泡層が粒子表面から１０μｍ以上乃至５０μｍ
   以下までである請求項１記載の樹脂粒子。 ３、粒子の直径が０．３〜３ｍｍの範囲である請求項１
   又は２記載の樹脂粒子。 ４、発泡性スチレン系樹脂粒子の表面付近の発泡剤のみ
   を選択的に除去することにより、前記粒子の表面から５
   μｍ以上乃至１００μｍ以下までの層を非発泡層とする
   ことを特徴とする、発泡剤を１〜２０重量％含有する発
   泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法。 ５、発泡性スチレン系樹脂粒子の表面に該発泡剤の沸点
   より高い沸点を有し且つ該樹脂粒子を侵蝕する有機化合
   物を塗布した後、空気又は窒素の気流中に曝すことによ
   って、前記粒子表面付近の発泡剤のみを選択的に逸散除
   去する請求項４記載の製造方法。 ６、発泡性スチレン系樹脂粒子を侵蝕する有機化合物が
   、ＨＬＢ〔親水性−脂肪親和性平衡（Ｈｙ−ｄｒｏｐｈ
   ｉｌｅ−Ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ　Ｂａｌａｎｃｅ）〕値が
   ７以上の非イオン性界面活性剤、ポリジメチルシロキサ
   ン及び流動パラフィンから選択される少なくとも１種で
   ある請求項５記載の製造方法。