JPS6220221B2

JPS6220221B2 -

Info

Publication number: JPS6220221B2
Application number: JP56164758A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Shibata; Shigeo Kurino; Mototake Katori; Hiroshi Myajima
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1981-10-14
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1987-05-06
Also published as: JPS5865635A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は低密度に発泡させられた（高発泡の）
予備発泡スチレン系樹脂粒子の製造法に関する。

従来、広く行なわれている発泡性スチレン系樹
脂粒子の１次発泡（予備発泡）方法は、大気圧下
開放系下で当該粒子とスチームを接触させ、発泡
した粒子を連続的にあるいは間歇的に発泡槽の外
部へ排出するものがある。この方法では、スチレ
ン系樹脂粒子の発泡、膨張は当該粒子の大きさ、
組成にもよるが、最終的に良好な発泡成形体を得
るためには、あまり高発泡に予備発泡させること
ができない。

一方、大気圧開放系下ではなく、密閉系であつ
て予め、発泡槽内部の空気を真空ポンプ等で減圧
状態とし、しかるのち発泡性の粒子とスチームを
投入して１次発泡すると開放系で行なうより高い
発泡度が得易いということが知られている。（特
公昭43−18635号公報）しかし、この方法でも十分に高い発泡度（低密
度）を有する予備発泡粒子は得られなかつた。

以上のごとく既存の技術で高い発泡度の予備発
泡粒子が得られないのであるが、本発明者らはこ
の原因について、鋭意研究解明を行なつた結果、
スチレン系樹脂粒子がスチームを接触する際、共
存する空気の影響であることをつきとめた。空気
（正確には、スチレン系樹脂の膜の透過速度がス
チームに較べ著しく小さいガス体）が発泡粒子の
周囲に存在することにより、発泡膨張が阻害され
るのである。空気の影響のみを排除するために
は、前記の、発泡槽内を減圧にする方法で、その
減圧度を高めればよいが装置上、操作上の不利益
が大きくなるうえ、さらに密閉系であるため、ス
チレン系樹脂粒子が発泡工程で自ら吐き出す発泡
剤の影響をまぬがれない。

本発明者らは、この空気および粒子から逸出す
る発泡剤の発泡阻害作用を防いで、高い発泡度の
予備発泡粒子を効率よく得る方法について研究し
た結果、この発明に至つたのである。

すなわち、本発明は常温、常圧で気体状の有機
化合物を50重量％以上含む有機発泡剤を含有して
ある発泡性スチレン系樹脂粒子を大気圧より大き
い圧力下で略スチームのみを接触させて加熱発泡
させることを特徴とする予備発泡スチレン系樹脂
粒子の製造法に関する。

本発明において、発泡性スチレン系樹脂粒子と
は、スチレンを50重量％以上含有するスチレン系
樹脂の粒子に有機発泡剤が含浸させられた粒子で
ある。

該スチレン系樹脂としてはポリスチレン、スチ
レンと他のビニルモノマーとの共重合体であり、
ここで、他のビニルモノマーとしてはアクリロニ
トリル、ブタジエン、アクリル酸、アクリル酸エ
チル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸エステ
ル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、
メタクリル酸セチル等のメタクリル酸エステル、
α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロス
チレン等のスチレン誘導体、ジビニルベンゼン、
無水マレイン酸、マレイン酸、マレイン酸モノア
ルキルエステル等がある。また、上記スチレン系
樹脂としては、ポリスチレンと上記他のビニルモ
ノマーの単独重合体または共重合体とのブレンド
物、ポリスチレンまたはスチレン共重合体と他の
熱可塑性樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリフエニレンオキサイド等）とのブレ
ンド物があり、さらに、上記スチレン系樹脂中に
タルク、炭酸カルシウム等の無機質微粉末が含ま
れていてもよい。

本発明のスチレン系樹脂がスチレンを50重量％
未満しか含まない場合は、該樹脂のスチーム透過
性と加熱処理、発泡終了後のセル隔壁の強さの間
の調和が難しく、低密度（高発泡）の発泡体が得
られない。

上記有機発泡剤としては常温、常圧で気体状の
有機化合物でありブタン、プロパン等の脂肪族炭
化水素、ジクロロジフルオロメタン等のハロゲン
化炭素水素があり、特に１気圧付近で沸点が約５
℃以下のものが好ましい。

本発明において有機発泡剤として他の有機化合
物、例えば常温、常圧で液状のものなども使用で
きるが、その使用量は発泡剤全量に対して50重量
％以下、好ましくは30重量％以下にされる。この
ような発泡剤が50重量％を越えると実用的な低密
度（高発泡）の予備発泡粒子を得ることができに
くい。発泡剤はスチレン系樹脂に対して、通常１
〜20重量％含有させられる。

上記発泡剤スチレン系樹脂粒子は水性懸濁重合
を利用するなど従来知られた方法で製造できる。
水性懸濁重合を利用する場合、発泡剤は重合途
中、若しくは重合後または得られたスチレン系樹
脂粒子を改めて水中に懸濁させて、圧入すること
によりスチレン系樹脂粒子中に含浸させることが
できる。

上記発泡性スチレン系樹脂粒子の加熱発泡は、
略スチームのみで、しかも、大気圧より大きい圧
力下で行なわれる。

ここで、略スチームのみとは、発泡性スチレン
系樹脂粒子の加熱媒体として、スチームが2/3以
上を占めることを意味する。加熱媒体としてはス
チームが100％またはほぼ100％であることが好ま
しい。スチーム以外の加熱媒体としては、加熱さ
れた空気、窒素等があるが、このような加熱媒体
が多くなると発泡性スチレン系樹脂の発泡が阻害
されるため高発泡の予備発泡スチレン系樹脂粒子
が得にくくなり好ましくない。

上記加熱発泡は大気圧より大きい圧力で行なわ
れるが、大気圧より１Kgｆ／cm²以下で高い圧力で
あれば充分である。すなわち、ゲージ圧で１Kg
ｆ／cm²以下で充分である。また、本発明の効果を
得るためにゲージ圧で0.05Kgｆ／cm²が好ましい。
圧力が高すぎると高い発泡度が得易くまた所定発
泡度への到達時間も短縮できるが、発泡槽内部の
器壁等への発泡粒子の付着が多くなり、また、発
泡度の調整が難しくなる。圧力の設定の目安は基
材樹脂の軟化点及び内部に含有されている発泡剤
とスチレン系樹脂との親和性により決る、発泡剤
の粒子外部への逸散性の大小である。ただしこの
発泡槽内圧の設定の正確さは決定的な要件ではな
い。略スチームのみの雰囲気下で大気圧より高い
状態に維持されていることが、従来の発泡系では
得られなかつた驚くべき効果を生み出すのであ
る。最適な圧力の設定は二、三回の試行錯誤によ
り容易に求められる。

このような略スチームのみの加圧状態を作り出
すには、まず、スチームを発泡槽中に吹き込み、
空気を追い出し、ついで加圧状態（大気圧より高
い圧力）になるように、スチームを吹き込む。略
スチームのみの加圧状態を作り出すために、さら
に効率的には、発泡槽へのスチーム吹込口を下部
に排気口を上部に設け、スチームが発泡槽内部で
混合され、滞溜部分を最小限に押さえること及び
スチームの吹込量、発泡槽内部の混合気体の排出
量を調節制御することにより達成できる。

加熱発泡の停止は、所定値の発泡度に達した
時、スチームの吹き込みを停止し、予備発泡され
たスチレン系樹脂粒子をできるだけ速やかに大気
中に排出することにより行なうことができる。

本発明に実施するにあたつて発泡槽は、加圧状
態に耐えられる程度に耐圧性および密閉系にさ
れ、一部分が開放状態になつていてもよい。

本発明を実施に使用し得る発泡装置の一例を図
面を用いて説明する。

第１図は、本発明のために使用できる発泡装置
の一例を示す模式図である。

発泡槽１に撹拌翼２、該撹拌翼２が取りつけら
れる軸３、該軸３を回転させる動力４、さらに、
邪魔棒５が備えつけられる。加圧発泡する場合、
発泡槽１は密閉できる耐圧構造であることが好ま
しい。予め計量された発泡性スチレン系樹脂粒子
がホツパー６から発泡槽内に導入される。ホツパ
ー６の下部に投入器弁７が設けられ、粒子の投入
後に閉じられる。ついで、スチーム弁８が開か
れ、スチーム吹込器９から発泡槽１内にスチーム
が吹き込まれる。スチーム吹込みの初期は排気弁
１０は開かれたままで操作し、発泡槽１内の空気
を排出する。一定時間（通常10〜60秒程度）後、
排気弁１０は閉じられる。この排気弁１０はこの
時完全に閉じないで、誤操作による減圧によつて
発泡槽１が変形するのを防ぎ、発泡槽内の残余空
気および粒子から逸散するガス（発泡剤）を完全
に排出できるように、わずか開いた状態にしてお
くことができる。

スチーム吹込みにより、発泡槽１内の粒子は発
泡膨張し、粒子層の上面が上昇する。この間に加
圧発泡する場合は、発泡槽１内の圧力を圧力計１
１で検出し、必要に応じて手動でまたは制御器１
２を経て、スチーム弁８の開閉度を調整する。発
泡度が所定値まで達したことは、レベル検出器１
３が発泡粒子層の上面を検知して行なうようにな
つている。この信号を制御器１２に送り、排気弁
１０が全開し、スチーム弁８が閉鎖され、さら
に、発泡粒子排出弁１４が開いて、発泡粒子が受
器１５に落下、収容されるように制御される。発
泡粒子が排出されたのち、発泡粒子排出弁１４が
閉じられ、以下、上記の操作がくり返される。

発泡度が所定値までに達したことの確認は、タ
イマーの使用、のぞき窓からの肉眼による観察等
によつても行なうことができ、排出弁の全開、ス
チーム弁の閉鎖、発泡粒子排出弁の開放は手動に
よつて行なうことができる。

次に、本発明の実施例を示す。

実施例１平均粒子径1.05mmの発泡性ポリスチレン粒子
〔ハイビーズSB−TK（日立化成工業(株)商品
名）；発泡剤組成、ｎ−ブタン60重量％、ｉ−ブ
タン40重量％；発泡剤含有量5.3重量％；シクロ
ヘキサン含有量1.5重量％〕を第１図に示す発泡
装置（ただ、検知器のかわりにのぞき窓を使用）
を用いて発泡を行なつた。

発泡槽１（有効内容積1200）に撹拌翼３を回
転させながら７Kgｆ／cm²のスチームを減圧して２
Kgｆ／cm²でスチーム弁８を介して吹き込み、予熱
すると共に槽内空気をスチームで置換した。つい
で、上記発泡性ポリスチレン粒子17Kgをホツパー
６から発泡槽１内に入れ、排出弁１０を開放にし
たまま、スチーム弁８を開放して、スチームを発
泡槽１内に吹き込んだ。スチームの吹込み後20秒
経過後、排出弁１０の弁開度を約1/2にした。発
泡槽１内の圧力は上昇を始め約20秒0.2Kgｆ／cm²
となり、圧力計１１が作動し、制御器１２が、作
動−停止を繰り返し始め発泡槽１内の圧力は0.2
Kgｆ／cm²で一定となつた。さらに約40秒後、投入
した上記粒子が膨張して、その発泡粒子層の上面
は予め設定した覗き窓内の高さ（設定位置下の容
積1000）に到達したので、スチーム弁８を閉
じ、続いて排気弁１０を全開し、発泡を停止し
た。次いで、発泡粒子の排出弁１４を開いて、発
泡粒子をとり出した。このもののカサ発泡度を測
定したところ71ml／ｇであつた。これを乾燥して
約20時間25℃の雰囲気下に放置してから、再び発
泡度を測定したが71ml／ｇであつた。これを用い
て、肉厚20mmで内容積20の箱状物のスチーム発
泡成形を行なつたが、形状および寸法共に正確で
外観も平滑で美麗なものが得られた。

比較例１実施例１で用いたハイビーズSB−TKの発泡剤
（ｎ−ブタン、ｉ−ブタン）が1.8％まで減少した
ものにペンタン（ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタンの
混合物）を含浸して実施例１で用いた発泡性ポリ
スチレンとは発泡剤のみ異なる試料を準備した。
このものはポリスチレン以外ｉ−ブタン0.7重量
％、ｎ−ブタン1.0重量％、ｉ−ペンタン0.7重量
％、ｎ−ペンタン3.3重量％、シクロヘキサン1.5
重量％を含有していた。これを実施例１を同じ操
作、条件で発泡したが発泡１時間後のカサ発泡度
は63ml／ｇであり、発泡粒子は明らかに収縮して
いた。これを25℃の雰気下で20時間放置したとこ
ろ、発泡粒子の収縮状態は消えていた。発泡粒子
のカサ発泡度は71ml／ｇであつた。次いで、この
発泡粒子を実施例１と同じ方法で成形実験を行な
つたところ、製品は変形が大きく実用には供し得
なかつた。

本発明により、実用的な高発泡（低密度）の予
備発泡スチレン系樹脂粒子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用できる発泡装置の一例を
示す模式図である。符号の説明、１……発泡槽、２……撹拌翼、３
……軸、４……動力、５……邪魔棒、６……ホツ
パー、７……投入器弁、８……スチーム弁、９…
…スチーム吹込器、１０……排気弁、１１……圧
力計、１２……制御器、１３……レベル検知器、
１４……排出弁、１５……受器。

Claims

【特許請求の範囲】

１常温、常圧で気体状の有機化合物を50重量％
以上含有する有機発泡剤を含有してなる発泡性ス
チレン系樹脂粒子を大気圧以上の圧力下で略スチ
ームのみと接触させて加熱発泡させることを特徴
とする予備発泡スチレン系樹脂粒子の製造法。