JPH11228727A - 発泡性スチレン系樹脂粒子及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温で優れた発泡性を有する発泡スチレン系
樹脂粒子及びその製造法を提供する。 【解決手段】 平均粒子径が０．２〜１．２ｍｍ、重量
平均分子量が１５万〜５０万であるスチレン系樹脂粒子
を用いて、側鎖を有する炭素数が５以下の脂肪族炭化水
素を主成分とする発泡剤３〜１０重量％を含有し、発泡
開始温度が５０〜７０℃，最高発泡温度が８０〜１１０
℃で製造される発泡性スチレン系樹脂粒子及びその製造
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低温で優れた発泡
性を有する発泡スチレン系樹脂粒子及びその製造法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、食品用容器や梱包緩衝材料に用い
られる発泡プラスチックとしては、優れた断熱性、経済
性、衛生性等を有する発泡スチロールが多く使用されて
いる。発泡スチロールの製造工程には、予備発泡、成
形、乾燥等の熱を使用する諸工程があることから、これ
らにかかる熱的効率の向上及び省エネルギー対策が必要
不可欠である。特に、発泡、成形工程において、低温で
優れた発泡性を付与された低温発泡性スチレン系樹脂が
求められている。通常、一般に市販されている、発泡性
スチレン系樹脂粒子は熱媒としてスチームを使用するこ
とを前提としていることから、１００℃以上での発泡に
適した材料が使用されている。

【０００３】従来、低温でより高い発泡性を付与させる
方法としては、スチレン系樹脂粒子の分子量を低下させ
る方法、見かけのガラス転移点の低下を目的とした可塑
剤の配合、ガラス転移点を低下させる効果のある単量体
と共重合すること等が一般的であった。

【０００４】発泡性スチレン系樹脂粒子に供される重量
平均分子量は、１５〜３０万程度であり、これ以下では
スチロール成形品となったときの強度が低くなるため一
般的ではなく、充分な強度を得る範囲の分子量では、本
発明の目的とする低温で優れた発泡性を示すことは困難
であった。

【０００５】可塑剤の配合による低温発泡性を付与する
方法では、相溶性の差から充分な低温発泡性を得ること
が困難であるばかりでなく、樹脂の軟化と発泡剤の逸散
速度のバランスをとることが困難であり実用に耐えうる
低温発泡性発泡性スチレン系樹脂粒子を得ることが困難
であった。

【０００６】上記の理由により、スチレン系樹脂粒子を
低温発泡化する方法として、スチレンを基材とし、これ
にガラス転移点を低下させる単量体を共重合することに
よる方法が提案されている。例えば、特公昭４６−４２
２２３６号公報及び特開昭６０−１５６７３６号公報で
は、スチレン−アクリル酸エステル共重合を使用してカ゛
ラス転移温度を低下させることにより、より少ない発泡剤
量で良好な成型品が得られること、または低温で発泡成
形が可能なことが開示されている。しかし、この重合方
法では、充分な低温発泡性が得られないばかりでなく、
水性懸濁重合中に安定した油滴を形成することが難しい
ため、目的とする粒径範囲の樹脂粒子を高収率で得るこ
とが困難である。また、一般的な発泡剤では工業的に安
定した発泡性を得るのが困難である問題点を有してい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、熱水
を熱媒体とすることにより熱容量の差から省エネルギー
が可能となることより、熱水で優れた発泡性能を示し、
且つその性能発現期間の長い、発泡性スチレン系樹脂粒
子を、より経済的に市場に供することを目的とする。

【０００８】発泡性スチレン系樹脂粒子への低温発泡性
能付与を行うに当たっては、アクリル酸エステル又は／
及びメタクリル酸エステルとの共重合体による低温発泡
性の効率的な発現のための組成、目的とする粒径範囲を
選択的に高収率で得ること、及び共重合体からの発泡剤
の逸散の少ない性質を付与することが課題である。

【０００９】本発明者らは鋭意検討した結果、特定のス
チレン系樹脂粒子を核として、スチレンと所定量配合さ
れたアクリル酸エステル又は／及びメタクリル酸エステ
ルとが含浸しつつ重合すること、重合の後半または重合
完結後に側鎖を有する炭素数が５以下の脂肪族炭化水素
を主成分とする発泡剤を含浸することにより、より効果
的に低温発泡性の共重合体をより経済的に得られること
を見いだし、本発明に至った。

【００１０】

【課題を解決しようとする手段】本発明は平均粒子径が
０．２〜１．２ｍｍ、重量平均分子量が１５万〜５０万
であるスチレン系樹脂粒子を用いて、側鎖を有する炭素
数が５以下の脂肪族炭化水素を主成分とする発泡剤３〜
１０重量％を含有し、発泡開始温度が５０〜７０℃，最
高発泡温度が８０〜１１０℃で製造される発泡性スチレ
ン系樹脂粒子に関する。

【００１１】本発明においては、スチレン系樹脂粒子が
スチレン系重合体またはスチレン、アクリル酸エステル
又は／及びメタクリル酸エステルとの共重合体であるス
チレン系樹脂粒子であることが好ましい。

【００１２】また本発明は、スチレン系樹脂粒子の平均
粒子径に対し、０．３３〜０．９倍の平均粒子径の発泡
性スチレン系樹脂粒子を発泡剤を含まない水系分散媒に
分散させて、スチレンとアクリル酸エステル又は／及び
メタクリル酸エステルの単量体を、含浸しつつ重合して
共重合樹脂粒子を得る際に、その重合の後半または完了
後に側鎖を有する炭素数が５以下の脂肪族炭化水素を主
成分とする発泡剤を含浸する発泡性スチレン系樹脂粒子
の製造法に関する。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明の発泡性スチレン系樹
脂粒子及びその製造法について説明する。本発明におい
ては、まずスチレン系樹脂粒子を核とし、スチレンとア
クリル酸エステル又は／及びメタクリル酸エステルを含
浸しつつ重合し、共重合樹脂粒子が製造される。ここで
核となるスチレン系樹脂粒子は、スチレンホモポリマー
もしくはスチレンを主成分とする共重合体であって、粒
子径が目的とする発泡性スチレン系樹脂粒子粒径の０．
３３〜０．９倍の粒子径のものが使用される。重合方法
及び造粒方法にはとくに制限はないが、懸濁重合により
得られる球状の重合体粒子が好ましく、かつ分級等によ
り予め粒度を揃えることが好ましい。

【００１４】本発明における含浸及び重合は分散剤を含
む水性分散媒中で行われる。分散剤は、リン酸カルシウ
ム，炭酸カルシウム等の難溶性無機化合物、ポリビニル
アルコール，ポリビニルピロリドン，カルボキシメチル
セルロース，ヒドロキシエチルセルロース等の有機分散
剤等の従来公知のものの中より１種または２種以上を用
いることができる。

【００１５】本発明における共重合成分であるアクリル
酸エステル又は／及びメタクリル酸エステルはスチレン
と共重合することによって、スチレンホモポリマーに比
べガラス転移温度を低下させる単量体の中から選ばれ
る。このような単量体としては、アクリル酸メチル，ア
クリル酸エチル，アクリル酸ブチル，アクリル酸プロピ
ル，アクリル酸２エチルヘキシル等のアクリル酸エステ
ル、及びメタクリル酸ブチル，メタクリル酸２エチルヘ
キシル等のメタクリル酸エステルがある。これらの共重
合組成は含浸及び重合される単量体に対し、１０〜９０
重量％の範囲から選ばれることが好ましい。

【００１６】本発明におけるスチレン系樹脂粒子と含浸
及び重合される単量体の比率は、目的とする粒径と核と
なる粒子径によって決定されるが、本発明においては、
核粒子の量は５〜６０重量％であることが好ましい。５
重量％未満では、粒子径の安定的な制御が困難であり、
低温発泡性が付与できても、強度と発泡剤の逸散に問題
がある傾向があり、また６０重量％を越えると十分な低
温発泡性を付与することが困難となる傾向がある。

【００１７】本発明における重合温度は使用する有機過
酸化物の分解温度と単量体の沸点から決定されるが、７
０℃〜１２０℃の範囲とすることが好ましい。できる有
機過酸化物としては、ラウロイル パーオキサイド，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 イソプロピル カ
ーボネイト等がある。

【００１８】本発明におけるスチレン系樹脂粒子の平均
粒子径は０．２〜１．２ｍｍとされ、０．３〜１．２ｍ
ｍが好ましい。平均粒子径が０．２ｍｍ未満では、十分
な発泡性を付与させることが困難であり、また１．２ｍ
ｍを越えると、合成時において合一粒子が発生しやすく
なり、目的とする収率を得ることが困難である。また本
発明におけるスチレン系樹脂粒子の重量平均分子量はポ
リスチレン換算で１５万〜５０万とされ、重量平均分子
量が１０万〜５０万であることが好ましい。重量平均分
子量が１５万未満では発泡体としての十分な強度を得る
ことが困難であり、５０万を越えると低温発泡性を付与
することが困難となる。

【００１９】本発明に用いられる発泡剤としては、イソ
ブタン，イソペンタン等の側鎖を有する炭素数が５以下
の脂肪族炭化水素が主成分として用いられる。発泡剤は
３〜１０重量％で含有される。発泡剤は３重量％未満で
あると十分な発泡性を付与させることが困難であり、ま
た発泡剤が１０重量％を越えると可塑性が強くなり、異
形、合一粒子が発生する等の問題がある。また本発明に
おける発泡温度は、発泡開始温度が５０〜７０℃，最高
発泡温度が８０〜１１０℃とされる。発泡開始温度が５
０℃未満であるとスチレン系樹脂が軟化できず、発泡を
開始しないの問題があり、また７０℃を越えるとスチレ
ン系樹脂が軟化が大きくなり収縮してしまう問題があ
る。また最高発泡温度が８０℃未満であると、良好な発
泡性を付与できない問題があり、また１１０℃を越える
と、発泡粒子自体が収縮して良好な発泡性を付与できな
い問題がある。

【００２０】本発明における発泡助剤として、炭素数が
６以上の炭化水素，芳香族炭化水素、２−エチルヘキシ
ルアジペート（ＤＯＡ），２−エチルヘキシルフタレー
ト（ＤＯＰ），エポキシ化大豆油等の可塑剤を適宜用い
ることもできる。

【００２１】本発明になる低温発泡性スチレン系樹脂粒
子は、表面被覆剤により被覆することが好ましい。表面
被覆剤としては、予備発泡時の固化防止を目的とした金
属石鹸類や脂肪酸アマイド、熱融着性を促進するための
グリセライド類、静電気防止剤等従来公知の被覆剤が適
用できる。

【００２２】

【実施例】以下実施例により本発明を更に詳しく説明す
るが、本発明はこれらにより制限されるものではない。
尚、物性の測定は次の方法により行った。 残留単量体の定量方法 ：ガスクロマトグラフィー法によった 発泡剤含有量 ：熱分解ガスクロマトグラフ法によった 発泡開始温度及び最高発泡温度の測定方法 ：熱分解分析装置（ＴＭＡ、精工 社 ）を用い、昇温速度１０℃／分、測定範囲３０〜１７０℃とした。 熱水での発泡性能 ：８０℃のウォターバスに発泡性ホ゜リスチレン樹脂粒子 を投入 し、発泡させ乾燥後、密度を測定した。

【００２３】

【実施例１】＜ステッフ゜ 1 分散液の調製＞２リットルのビ
ーカーに、ポリビニルアルコール３．０ｇ（日本合成化
学製、ＰＶＡ ＫＨ−２０）を溶解した純水１０００ｇ
及び過酸化ベンゾイル３．０ｇ，ｔ−ブチルパーベンゾ
エート０．５ｇを溶解したスチレン４５０ｇ及びアクリ
ル酸ブチル１５０ｇを入れ、ホモミキサーで分散し分散
液を調製した。 ＜ステッフ゜ 2 - 1 懸濁重合＞３リットルの攪拌機付きオー
トクレーブに純水６００ｇ、分散剤としてリン酸三カル
シウム６ｇ及びポリスチレン粒子（平均径0.28mm 日立
化成工業製 ハイヒ゛ース゛ ７ＳＢ）４００ｇを仕込み、８５
℃まで昇温した。８５℃昇温後、１重量％ドデシルベン
ゼンスルホンソーダ水溶液１２ｇを加え、引き続き、ステ
ッフ゜1 で調製した単量体分散液を２４０分かけて滴下
し、含浸及び重合させた。滴下完了後、同温度でさらに
１時間保持したのち、１１５℃まで昇温し３時間保温し
重合を完了した。 ＜ステッフ゜ 2-2 発泡剤含浸＞１１５℃で保温完了後、１０
０℃まで冷却したのち、イソブタン８重量％を圧入し、
さらに５時間保温した。保温完了後３０℃まで冷却して
オートクレーブより取り出した。 ＜ステッフ゜ 3 後処理＞得られたスラリーを洗浄，脱水，
乾燥工程を経て低温発泡性スチレン系共重合体粒子１０
５０ｇを得た。 得られた、共重合体粒子１０００ｇに
ジンクステアレート１．０ｇ、ステアリン酸アマイド
１．０ｇを混合被覆した。 ＜評価（１）＞得られた低温発泡性スチレン系樹脂の性
状は次の通りであった。 残留単量体量 ： ０．３１重量％，重量平均分子量 ： ２８万 イソブタン含有量 ： ６．３重量％，平均粒子径 ０．３７mm ＜評価（２）＞低温発泡性を評価したところ熱機械分析
による、発泡開始温度，最高発泡温度はそれぞれ、５６
℃，１０３℃であった。また、８０℃の温水中に１０分
間保持したときの発泡粒子の嵩密度は０．０５ｇ／mlで
あった。

【００２４】

【実施例２】実施例１におけるステップ１の分散液の調
製において、スチレンを３００ｇ，アクリル酸ブチル３
００ｇとした以外は、実施例１と同様に低温発泡性スチ
レン系樹脂粒子を作製した。評価結果を表１に示した。

【００２５】

【比較例１】実施例１におけるステップ１の分散液の調
製において、アクリル酸ブチルを用いないで全量をスチ
レンのみで懸濁重合した以外は実施例１と同様に発泡性
スチレン系樹脂粒子を作製した。評価結果を表１に示し
た。

【００２６】

【比較例２】実施例１において核粒子を用いないで、ス
チレン８５０ｇ、アクリル酸ブチル１５０ｇを懸濁重合
で共重合した以外は実施例１と同様に発泡性スチレン系
樹脂粒子を作製した。評価結果を表１に示した。

【００２７】

【比較例３】発泡剤としてノルマルブタンを用いた以外
は実施例１と同様に発泡性スチレン系樹脂粒子を作製し
た。評価結果を表１に示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明になる発泡スチレン系樹脂粒子は
熱水を熱媒体とすることにより熱容量の差から省エネル
ギーが可能となり、熱水で優れた発泡性能を示し、且つ
その性能発現期間の長い、発泡性スチレン系樹脂粒子
を、より経済的に市場に供することができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒子径が０．２〜１．２ｍｍ、重量
   平均分子量が１５万〜５０万であるスチレン系樹脂粒子
   を用いて、側鎖を有する炭素数が５以下の脂肪族炭化水
   素を主成分とする発泡剤３〜１０重量％を含有し、発泡
   開始温度が５０〜７０℃，最高発泡温度が８０〜１１０
   ℃で製造される発泡性スチレン系樹脂粒子。
2. 【請求項２】 スチレン系樹脂粒子がスチレン系重合体
   またはスチレン、アクリル酸エステル又は／及びメタク
   リル酸エステルとの共重合体である請求項１記載の発泡
   性スチレン系樹脂粒子。
3. 【請求項３】 スチレン系樹脂粒子の平均粒子径に対
   し、０．３３〜０．９倍の平均粒子径の発泡性スチレン
   系樹脂粒子を発泡剤を含まない水系分散媒に分散させ
   て、スチレンとアクリル酸エステル又は／及びメタクリ
   ル酸エステルの単量体を、含浸しつつ重合して共重合樹
   脂粒子を得る際に、その重合の後半または完了後に側鎖
   を有する炭素数が５以下の脂肪族炭化水素を主成分とす
   る発泡剤を含浸する請求項１または２記載の発泡性スチ
   レン系樹脂粒子の製造法。