JPH09208771A - 発泡用ポリスチレン組成物 - Google Patents

発泡用ポリスチレン組成物

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JPH09208771A
JPH09208771A JP1644596A JP1644596A JPH09208771A JP H09208771 A JPH09208771 A JP H09208771A JP 1644596 A JP1644596 A JP 1644596A JP 1644596 A JP1644596 A JP 1644596A JP H09208771 A JPH09208771 A JP H09208771A
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JP
Japan
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weight
polystyrene
foaming
mabs
polystyrene composition
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Withdrawn
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JP1644596A
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English (en)
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Takatoshi Kitagawa
孝敏 北川
Takeshi Fujisawa
剛士 藤沢
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低発泡倍率から高発泡倍率まで成形でき、更
に発泡体成形品の強度が優れ、二次成形における不良率
も軽減されるポリスチレン組成物を提供する。 【解決手段】 ツインキャピラリーレオメーター(狭窄
型粘度計)にて温度220℃で測定される伸長粘度の値
が、剪断速度10〜1000sec-1の範囲で、1500
0〜25000Pa・secの範囲で連続的に変化し、か
つ、ゲルパーミュエーションクロマトグラフ法で測定し
た重量平均分子量が20万〜40万で、そのとき示差屈
折率検出法(Mr)とレイリー小角散乱法(Mabs)
で求められる分子量の比、Mabs/Mr=1.2〜
2.0となるポリスチレンが99重量%〜99.9重量
%、流動パラフィンが1重量%〜0.1重量%であるこ
とを特徴とするポリスチレン組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高発泡倍率から低
発泡倍率の押出発泡において、発泡押出安定性に優れ、
その発泡体が機械的強度にも優れ、更に加熱発泡二次成
形特性に優れたポリスチレン系樹脂発泡体を得られるポ
リスチレン組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】発泡ポリスチレンとしては、厚くて、発
泡倍率が高いものは、断熱材等に使用されるボード用と
薄くて、発泡倍率が低ものは、トレー、カップ等に使用
されるポリスチレンペーパー(以下PSPとする)の、
2種に大きく分類される。どちらも、ポリスチレン系樹
脂にブタン、ペンタン等の脂肪族系炭化水素、塩化メチ
ル等のハロゲン化脂肪族炭化水素からなる発泡剤を含浸
させて、押出機によりシート状あるいは板状の発泡体を
押出して作られる。
【0003】しかし、ボードは30倍以上、PSPは約
10倍と発泡状態が異なるため発泡剤の含浸率はかなり
差があり、発泡剤の含浸量は高発泡と低発泡を比べると
高発泡が約3倍多い。ここで発泡剤はポリスチレンに対
し可塑効果があり、含浸量が異なれば当然発泡状態の粘
弾性挙動がことなることが推測できる。更に膨らむ速度
もかなりの差がある。
【0004】また、PSPは、シート状の発泡体を更に
加熱しプラグアシスト等の成形方法にてトレー、カップ
等に成形するが、ボードは押出機より出た板状の発泡体
を適当な大きさ、形に切削して製品を得る。従って、ボ
ードは構造体の強度がかなり重要な因子となり、PSP
は強度も必要だが更にシートの熱成形性が必要になる。
従って原料のポリスチレンに対する発泡性、加工性に対
する要求性能は異なってくる。
【0005】よって、高発泡と低発泡の両方の特性を満
足するのは難しく、また、PSPにおいてはトレー(浅
い容器)とカップ(深い容器)でも要求特性が異なる面
もあるため、現在はボード用、カップ用、トレー用と使
い分けをしているのが一般的である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、原料を使い
分けをせずに高発泡から低発泡までのポリスチレン発泡
体を提供する事にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ツ
インキャピラリーレオメーター(狭窄型粘度計)にて温
度220℃で測定される伸長粘度の値が、剪断速度10
〜1000sec-1の範囲で、15000〜25000P
a・secの範囲で連続的に変化し、かつ、ゲルパーミュ
エーションクロマトグラフ法で測定した重量平均分子量
が20万〜40万で、そのとき示差屈折率検出法(M
r)とレイリー小角散乱法(Mabs)で求められる分
子量の比、Mabs/Mr=1.2〜2.0となるポリ
スチレンが99重量%〜99.9重量%、流動パラフィ
ンが1重量%〜0.1重量%であることを特徴とするポ
リスチレン組成物する。
【0008】以下に、本発明の詳細を述べる。ボード用
に必要な特性は、一次発泡つまり押出機から発泡体を押
出すときの安定性と構造体としての強度にある。ボード
は30倍以上と体積変化が大きいため、発泡状態が安定
せず吐出が振れるとセル状態、密度等が均一にならず品
質の一定しないものが出来てしまう。また構造体として
の強度が無いと切削加工時に破断、割れ等を起こし歩留
まりも悪くなる。
【0009】あまり低分子量であると、高発泡に耐えき
れずセルが破泡し成形体にならない上、切削加工時に破
断する可能性がある。また、あまり高分子量であると、
切削時は硬くて良いが硬いため膨らむ速度が遅くなり最
外面の層が冷却され硬くなり内部の膨らみにより押され
て表面に亀裂を生じることもある。これらを起こさない
ようなポリスチレンの条件は、重量平均分子量がある程
度高く、メルトフロレートが高めの流れのあるものが良
いと考えられる。ゆえに分子量は、重量平均分子量20
〜40万の範囲が好ましい。
【0010】一方、PSPにおいては成形体の種類によ
って、2次成形性、製品強度等の性能を出すため原料を
選択するため一概に原料の特色を言うのは難しい。しか
し強いて言うならば、押出安定性、二次成形における成
形性が重要になる。二次成形性が良いと言うのは、PS
Pシートを成形する際、加熱するときに比較的短時間で
柔らかくなり温度分布にムラがあっても柔らかさと張り
を有することと言える。これは、103〜130℃にお
ける粘度活性化エネルギーの絶対値、すなわちEva値
が低いものと言い換えることができる。また、セルの形
状、大きさ、数等によっても二次成形性は変化する。こ
れらの因子を制御するには押出条件が幅広く、押出安定
性が良いものが適している。ゆえに、Eva値は400
kJ/mol以下が好ましい。これを越えるとPSPの
二次成形において伸びの不均一性を招き成形不良率が増
す。
【0011】ここで、ボードとPSPの発泡に関する共
通点を考えると、押出安定性と考えられる。つまり、発
泡剤(脂肪族系炭化水素、ハロゲン化脂肪族系炭化水素
等)が含浸するとき偏らず平均的にすばやく分散し、含
浸したあとも風船やシャボン玉を膨らませる時の様に、
ある程度柔らかく(粘性)、膨らむときも形が崩れず均
一に膨らむ(弾性)、と発泡体を形成する際の性能のバ
ランスの良いものが適していると言える。発泡体形成に
おいて重要な因子となる上記の粘性と弾性を評価するこ
とで原料の良し悪しを判断することができる。
【0012】粘性の評価に関しては、メルトフローレー
ト、剪断粘度を測定すれば評価できる。ここで、粘性に
おいては原料を加熱溶融し、その上発泡剤が可塑剤の役
割を果たすため発泡押出時においての粘性は重量平均分
子量が20万〜50万の範囲のポリスチレンに関しては
大差無いものと考える。従って原料評価において重要な
項目は弾性となる。弾性については、常温、個体時の弾
性を必要とするのでなく、高温溶融状態(可塑化状態)
での弾性によって定まるのである。従って評価する項目
は、粘弾性を測定することになる。
【0013】そこで注目する粘弾性として伸長粘度があ
る。伸長粘度は樹脂が変形するときの樹脂の抗力度を表
す。これは、発泡の際セルが膨らむときの抵抗力を示す
と考えられる。この測定にはROSAND社製のツイン
キャピロレオメーターが用いられる。この伸長粘度が低
いと発泡時にセルが引き延ばされるとき耐えきれず破泡
してしまたり、発泡の膨らみ方がいびつであれば多方向
均一に膨らまずセルの形、大きさが不均一になる。また
あまりにも高いと膨らみづらく高発泡になりにくく発泡
の制御も難しい。従って、伸長粘度には適正な範囲があ
ると考える。その適正範囲が伸長粘度が温度220℃に
おいて剪断速度が10〜1,000sec-1で20,0
00〜30,000Pa・secが好ましい。
【0014】以下に狭窄型粘度計による伸長粘度の測定
について簡単に説明する。測定機の概念図を図1に示
す。この測定において観測されるのは2本のバレルに設
置された圧力計の値である。この測定された圧力とピス
トン速度から得られる剪断速度から伸長粘度を求める事
ができる。計算は以下の数式による。 剪断速度=4×Q/(π×r2 ) Q:容積流量、r:ダイス半径 剪断応力=(P1−P0 )×r/(2×D) P1:ロングダイス側圧力、P0 :ショートダイス側の
厚みゼロ換算圧力、D:ダイス直径 剪断粘度=剪断応力/剪断速度 伸長応力=(3/8)×(n+1)×P0 (n=1,
2,3,・・・)
【0015】
【数1】
【0016】ここで用いられる狭窄型粘度計はバレルが
2本対になっているもので、一方のバレルには適当な厚
みを持つダイスを取り付け、もう一方にはほとんど厚み
のない同一径のダイスを取り付け同時に2本のピストン
を動かし同時にダイスの小穴を通過するときの狭窄する
部分の法線方向の圧力を測定することによりダイスの厚
みの差による圧力差を測定しそこから伸長粘度を求める
ことができる。
【0017】本発明のポリスチレン組成物の製造方法
は、連続重合のプロセスにおいてスチレンモノマーに過
酸化ベンゾイルやアゾビスブチロニトリルに代表される
重合開始剤(ラジカル発生剤)をプロセスの初段階と、
中段階あるいは後段階に添加して重合する。
【0018】
【発明の実施の形態】
【0019】
【実施例1〜4、比較例1〜4】図2にポリスチレンの
合成工程を示す。ここで示す連続管状反応器に重合開始
剤として1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロ
ヘキサンを0.01重量%添加したスチレンモノマー9
3重量%、エチルベンゼン6.5重量%、αーメチルス
チレンダイマー0.5重量%に調整した重合液を入口よ
り流入させ、反応器途中で重合液に適宜下記のように開
始剤を添加する。
【0020】このとき、各部の温度はA:120℃、
B:130℃、C:135℃、D:140℃に設定す
る。管状反応器内を重合液がピストンフローに進み、B
点でポリマー転化率が50%、D点でポリマー転化率が
80%になるようにする。そして、モノマー回収工程の
温度は260℃以下になるようにし、真空度は10mm
Hgになるように調整する。
【0021】実施例1〜4においては、連続管状反応器
の初段(入口、A)より1,1−ビス(t−ブチルパー
オキシ)シクロヘキサンを0.01重量%、中段(B、
C)より2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオ
キシシクロヘキサシル)プロパンを0.005重量%と
して、モノマー回収を残留スチレンモノマーが1000
ppm以下になるようにし、その後流動パラフィンを
0.5重量%添加して得られたスチレン系樹脂組成物を
使用する。
【0022】比較例1〜4においては、A、B、C及び
Dより開始剤を添加しないで、入口のみより開始剤を
0.01重量%添加して得られたスチレン系樹脂組成物
を使用する。発泡体の評価に使用したサンプルは以下の
ようにして得たものである。押出機の吐出量3kg/時
間に対し、核剤(タルク)を1重量%、発泡剤(ブタ
ン)を2〜4重量%を溶融した樹脂に含浸させて、大気
圧下で発泡させたものである。
【0023】表1の発泡体の評価を示す。評価は、◎:
極めて良好、○:良好、△:やや不良、×:不良の4段
階である。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】本発明の効果は、高発泡から低発泡まで
原料を選ばず発泡体を効率良く得ることができ、その上
シート状の低発泡においては二次成形の歩留まりが良
く、成形品の強度も優れたものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】伸長粘度を測定する狭窄型粘度計の概念図。
【図2】ポリスチレンの合成工程図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ツインキャピラリーレオメーター(狭窄
    型粘度計)にて温度220℃で測定される伸長粘度の値
    が、剪断速度10〜1000sec-1の範囲で、1500
    0〜25000Pa・secの範囲で連続的に変化し、か
    つ、ゲルパーミュエーションクロマトグラフ法で測定し
    た重量平均分子量が20万〜40万で、そのとき示差屈
    折率検出法(Mr)とレイリー小角散乱法(Mabs)
    で求められる分子量の比、Mabs/Mr=1.2〜
    2.0となるポリスチレンが99重量%〜99.9重量
    %、流動パラフィンが1重量%〜0.1重量%であるこ
    とを特徴とするポリスチレン組成物。
  2. 【請求項2】 ポリスチレン組成物が103℃から13
    0℃における熱変化活性化エネルギーの絶対値が400
    kJ/mol以下であることを特徴とする請求項1記載
    のポリスチレン組成物。
JP1644596A 1996-02-01 1996-02-01 発泡用ポリスチレン組成物 Withdrawn JPH09208771A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100798204B1 (ko) * 2003-08-28 2008-01-24 닛토덴코 가부시키가이샤 폴리올레핀 수지 발포체용 조성물, 폴리올레핀 수지발포체, 및 이의 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100798204B1 (ko) * 2003-08-28 2008-01-24 닛토덴코 가부시키가이샤 폴리올레핀 수지 발포체용 조성물, 폴리올레핀 수지발포체, 및 이의 제조방법
US7803862B2 (en) 2003-08-28 2010-09-28 Nitto Denko Corporation Composition for polyolefin resin foam, foam of the same, and process for producing foam

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