(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーズ発泡成形体の形成に用いられ、ポリスチレン系樹脂と発泡剤とを含有し、該発泡剤としてペンタンが含有されている発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、
前記発泡剤としてさらにブタンが含有されており、該発泡剤が前記ポリスチレン系樹脂１００質量部に対して２質量部以上１０質量部以下となる割合で含有され、前記ペンタンと前記ブタンとが２０：８０〜８０：２０の質量割合で含有されており、前記ペンタンとしてイソペンタンが含まれているとともに前記ブタンとしてイソブタンとノルマルブタンとが含まれ、且つ、発泡倍率が１．０５倍以上１．２５倍以下となるように内部に複数の気泡が形成されていることを特徴とする発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項２】
嵩密度が０．５８ｇ／ｃｍ3以上０．６３ｇ／ｃｍ3以下である請求項１記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項３】
ポリスチレン系樹脂と、少なくともペンタンを含有する発泡剤とを押出機に供給して該押出機内で前記ポリスチレン系樹脂を前記発泡剤と溶融混練して溶融ポリスチレン系樹脂を作製し、該溶融ポリスチレン系樹脂を冷却液体中に押出しつつ粒状に切断する水中ホットカット法によってビーズ発泡成形体の形成に用いられる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を作製する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法であって、
前記発泡剤としてさらにブタンを前記押出機に供給して前記溶融ポリスチレン系樹脂を作製させることにより前記発泡剤が前記ポリスチレン系樹脂１００質量部に対して２質量部以上１０質量部以下となる割合で含有され、前記ペンタンと前記ブタンとが２０：８０〜８０：２０の質量割合で含有されており、前記ペンタンとしてイソペンタンが含まれているとともに前記ブタンとしてイソブタンとノルマルブタンとが含まれている発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を作製し、且つ、前記冷却液体の温度、及び、圧力の少なくとも一方を調整することによって前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の内部に複数の気泡を形成させて発泡倍率が１．０５倍以上１．２５倍以下の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を作製することを特徴とする発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項４】
嵩密度が０．５８ｇ／ｃｍ3以上０．６３ｇ／ｃｍ3以下の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を作製する請求項３記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、及び、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法に関し、より詳しくは、水中カット式造粒機を用いた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ペンタンなどの炭化水素を発泡剤として含有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を使って発泡成形したビーズ発泡成形体は、“発泡スチロール”などと呼ばれて断熱容器や緩衝材として広く利用されている。
【０００３】
この種の用途に利用される発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を作製する方法としては、懸濁重合によって発泡剤を含有していないポリスチレン系樹脂粒子を水中において形成させた後に、このポリスチレン系樹脂粒子が水中に分散されているスラリーをペンタンなどの発泡剤とともにオートクレーブ容器に収容させて圧力を加える方法が知られている。
また、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、下記特許文献１に示されているように、水中ホットカット法と呼ばれる製造方法によって作製されたりもしている。
【０００４】
この水中ホットカット法においては、ポリスチレン系樹脂を発泡剤とともに押出機で溶融混練して前記発泡剤を含有する溶融ポリスチレン系樹脂を作製し、該溶融ポリスチレン系樹脂を前記押出機の先端部に装着したダイスから水などの冷却液体中に押出しながら前記ダイスの前方に取り付けられた回転刃で前記溶融ポリスチレン系樹脂を粒状に切断するような方法が採用されている。
即ち、水中ホットカット法は、オートクレーブを用いてポリスチレン系樹脂粒子に後から発泡剤を含浸させるようなバッチ式の方法と違って連続生産が可能であり、このことから発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法において広く採用されている。
【０００５】
ところで、ビーズ発泡成形体の形成に用いられるような用途においては、従来、優れた品質のビーズ発泡成形体を効率よく作製させることができる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子が求められている。
例えば、この種の用途においては発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を蒸気で加熱して予備発泡粒子を形成させた後に、該予備発泡粒子を型内に充填して蒸気加熱によって前記予備発泡粒子どうしを熱融着させる型内成形が行われてビーズ発泡成形体を作製する方法が通常採用されているが、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子には、前記予備発泡粒子の形成に利用されるまでの保管期間中に発泡剤を散逸させてその発泡性が損なわれないことが求められているとともに成形サイクルの短縮化といった観点からは素早く所定の発泡倍率まで発泡することが求められている。
【０００６】
また、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子には、強度等の特性に優れたビーズ発泡成形体を形成させるのに有利となることから、蒸気加熱によって均質な発泡状態となることが求められている。
しかし、従来の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、このような要望を十分に満足させ得るものとはなっておらず、このような要望を満足させ得る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を作製するための製造方法も見出されてはいない。
即ち、従来、優れた品質のビーズ発泡成形体を効率よく作製させ得る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子や、このような発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造することができる製造方法が確立されていないという問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】再表２００５／０２８１７３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、上記のような問題を解決することを課題としており、優れた品質のビーズ発泡成形体を効率よく作製させ得る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、及び、このような発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造することができる製造方法の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく本発明者らが鋭意検討を行ったところ、従来、ビーズ発泡成形体の形成に用いられる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子には、発泡剤として専らペンタンが用いられていたがペンタンに加えてブタンを発泡剤として用い、且つ、内部に複数の気泡を形成させて、該気泡を予備発泡における気泡核として機能させることで発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に対する前記のような要望を満足させうることを見出して本発明を完成させるに至ったものである。
【００１０】
即ち、上記課題を解決するための発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に係る本発明は、ビーズ発泡成形体の形成に用いられ、ポリスチレン系樹脂と発泡剤とを含有し、該発泡剤としてペンタンが含有されている発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、前記発泡剤としてさらにブタンが含有されており、該発泡剤が前記ポリスチレン系樹脂１００質量部に対して２質量部以上１０質量部以下となる割合で含有され、前記ペンタンと前記ブタンとが２０：８０〜８０：２０の質量割合で含有されており、前記ペンタンとしてイソペンタンが含まれているとともに前記ブタンとしてイソブタンとノルマルブタンとが含まれ、且つ、発泡倍率が１．０５倍以上１．２５倍以下となるように内部に複数の気泡が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、上記課題を解決するための発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法に係る本発明は、ポリスチレン系樹脂と、少なくともペンタンを含有する発泡剤とを押出機に供給して該押出機内で前記ポリスチレン系樹脂を前記発泡剤と溶融混練して溶融ポリスチレン系樹脂を作製し、該溶融ポリスチレン系樹脂を冷却液体中に押出しつつ粒状に切断する水中ホットカット法によってビーズ発泡成形体の形成に用いられる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を作製する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法であって、前記発泡剤としてさらにブタンを前記押出機に供給して前記溶融ポリスチレン系樹脂を作製させることにより前記発泡剤が前記ポリスチレン系樹脂１００質量部に対して２質量部以上１０質量部以下となる割合で含有され、前記ペンタンと前記ブタンとが２０：８０〜８０：２０の質量割合で含有されており、前記ペンタンとしてイソペンタンが含まれているとともに前記ブタンとしてイソブタンとノルマルブタンとが含まれている発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を作製し、且つ、前記冷却液体の温度、及び、圧力の少なくとも一方を調整することによって前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の内部に複数の気泡を形成させて発泡倍率が１．０５倍以上１．２５倍以下の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を作製することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、ペンタンとブタンとを所定の割合で用いるとともに発泡性ポリスチレン系樹脂粒子が所定の発泡倍率となるように該発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中に複数の気泡を形成させていることから予備発泡粒子の形成までに実用上問題となるようなレベルにまで発泡性が散逸されてしまうことを抑制しうるとともに予備発泡粒子の形成時に素早く均質な発泡性を発揮させ得る。
即ち、本発明によれば優れた品質のビーズ発泡成形体を効率よく作製させ得る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、及び、このような発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造することができる製造方法が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に用いる水中カット式造粒機の概略構成図。
【図２】図１に示した水中カット式造粒機の造粒用ダイス部分の内部構造を拡大して示した概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法について、図を参照しつつ説明する。
まず、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造するための水中カット式造粒機について説明する。
【００１５】
図１および図２に示すように、本実施形態における水中カット式造粒装置Ｔ（以下、単に「造粒装置」ともいう）は、いわゆる水中ホットカット法によって発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を造粒するための造粒装置である。
【００１６】
前記造粒装置Ｔは、２台の押出機２，３が直列的に接続されてなるタンデム型押出機と、該タンデム型押出機を構成している押出機２，３の内の下流側の押出機３の先端部に装着された造粒用ダイス１と、造粒用ダイス１のダイス孔１５から吐出される溶融ポリスチレン系樹脂２０（発泡剤を含有した溶融状態のポリスチレン系樹脂）を切断する回転刃４が収容されるとともに造粒用ダイス１の前面となる樹脂吐出面１０ｆに冷却水（冷却液体）を接触させるためのチャンバー５とを備えている。
前記チャンバー５には、循環する冷却水を流すための管路６が接続され、この管路６の一端（チャンバー５より上流側）が、送水ポンプ７を介して水槽８に接続されている。
また、管路６の他端（チャンバー５より下流側）には、循環水から発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を分離し、脱水・乾燥する脱水処理部９が設けられている。
この脱水処理部８で分離され、脱水・乾燥した発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、容器Ａに送られるようになっており、水は前記水槽８に返送されるようになっている。
そして、符号２１は上流側の押出機２に原材料を供給するためのホッパー、２２は発泡剤供給口、２３は高圧ポンプである。
なお、造粒装置Ｔおよび造粒用ダイス１において、樹脂が吐出される側を「先方」、「先端」とし、その反対側を「後方」、「後端」として以下の説明では統一して用いる。
【００１７】
造粒用ダイス１は、図２（側面視における概略断面図）からもわかるようにダイス本体１０（ダイプレートとも呼称される）と、押出機３の先端側に固定されたダイホルダ１１とからなり、前記ダイス本体１０が、ダイホルダ１１の先端側に複数のボルトによって固定されており、該ダイス本体１０が固定されている前記ダイホルダ１１の先端側の一部が可動式となってダイバータバルブ１３として機能するようになっている。
【００１８】
前記ダイス本体１０は、後端面中央部において、後方側に突出してなる円錐状凸部１０ａが形成され、ダイス本体１０とダイホルダ１１とが接続した状態で、ダイホルダ１１の先端側流路１１ｂ内に、所定隙間をもって円錐状凸部１０ａが挿入されている。
すなわち、前記ダイス本体１０は、ダイホルダ１１の後端側流路１１ａを通過した溶融ポリスチレン系樹脂２０が、先端側流路１１ｂにおいて円錐状凸部１０ａの周面に沿って流れ、複数の樹脂流路１４を通ってダイス本体１０の先端面に開口する複数のダイス孔１５から吐出されるように構成されている。
【００１９】
前記ダイス本体１０は、その先端面で水流に接触する樹脂吐出面１０ｆと、押出機３から押出された溶融ポリスチレン系樹脂２０を樹脂吐出面１０ｆに向けて移送するための複数の樹脂流路１４と、複数の樹脂流路１４の先端に設けられると共に樹脂吐出面１０ｆに開口する複数のダイス孔１５と、樹脂吐出面１０ｆの中心位置に設けられた断熱材１６と、樹脂吐出面１０ｆよりも押出機側の位置で樹脂吐出面１０ｆや樹脂流路１４を温めるためのカートリッジヒーター１７、ダイス本体１０を温めるための短ヒーター１８とを備えている。
【００２０】
ダイス本体１０の樹脂吐出面１０ｆは、中心部に円形断面の断熱材１６を配置し、その断熱材１６の径方向外側に複数のダイス孔１５がその開口を周方向に沿って並べた状態で設けられている。
そして、断熱材１６が配置され、複数のダイス孔１５が開口されている樹脂吐出面１０ｆの中央部分は、チャンバー内において冷却水と接触するようになっている。
【００２１】
前記樹脂流路１４は、円形断面をなし、樹脂吐出面１０ｆに対して直交する方向に延在されるとともに、ダイス本体１０の中心軸線（図２の仮想線Ｃ）を中心とした円周（樹脂吐出面１０ｆ上に描かれた円周）に沿って一定の間隔をもって配置されている。本実施の形態では、樹脂流路１４は、８箇所設けられており、前記円周の周方向に隣り合う樹脂流路１４どうしの中心角が４５°になっている。
そして、前述したように各樹脂流路１４は、ダイホルダ１１の先端側流路１１ｂに連通しており、前記ダイバータバルブ１３の第一流路１１ｃを通じて溶融ポリスチレン系樹脂２０をダイス孔１５まで流通させ得るように設けられている。
【００２２】
前記ダイス孔１５は、中心軸線を中心とした円周を樹脂吐出面１０ｆ上に描いたとした場合に、この円周に沿って所定間隔を保った状態となるようにして配置されており、前記回転刃４は、この複数個所のダイス孔１５から吐出される溶融ポリスチレン系樹脂を粒状に切断すべく設けられている。
【００２３】
本実施形態においては、前記回転刃４は、前記ダイス本体１０の中心軸線の軸周りに回転可能で、前記樹脂吐出面１０ｆよりも前方側に該樹脂吐出面１０ｆに対向するように設けられた回転板４ａと、前記樹脂吐出面１０ｆと対面している前記回転板４ａの板面から前記ダイス孔１５に向けて突出するように立設された複数の切断刃４ｂとを備え、図示していないモーター等に接続された回転軸４ｘによって前記回転が可能となるようにチャンバー内に備えられている。
複数の前記切断刃４ｂは、前記ダイス孔１５の円周状の配置に対応するように回転板４ａの回転中心から放射状となるように配置されており、前記回転板４ａが回転された際に、前記ダイス孔１５の僅かに前方を刃先が横切るように配置されている。
【００２４】
なお、本実施形態においては、この回転刃４が備えられたチャンバー内における冷却水の水圧と水温とを調整するための水圧調整機構と水温調整機構とが備えられている。
該水圧調整機構は、例えば、前記送水ポンプ７の回転数（送水量）を調整してチャンバー５を通過する冷却水の動圧によってチャンバー内の水圧を調整するような機構とすることができる。
或いは、前記水圧調整機構は、前記チャンバー５から冷却水が排出される排水口５ｅにおいてその内径を拡縮させるための絞り機構を設け前記送水ポンプ７の回転数を一定としながらもこの絞り機構によって排水口５ｅの内径を変化させてチャンバー内の水圧を調整するような機構とすることもできる。
また、これらを組み合わせて水圧調整機構を構成させてもよい。
【００２５】
前記水温調整機構は、冷却水の循環経路のいずれかにおいて該冷却水と熱交換を行わせるような機構とすることができ、例えば、水槽８に熱交換器を取り付けて該水槽中において熱交換を行わせるようにしてもよく、管路６を構成している配管にジャケット式の冷却装置を取り付けて該配管内を流れる冷却水の温度調節を行わせるようにしてもよい。
【００２６】
この水圧調整機構及び水温調整機構は、後述するように、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の内部に所定の状態で気泡を形成させるためのものであるが、チャンバー内の水温を過度に低くするとダイス孔１５の目詰まりを発生させるおそれを有することから、冷却水の水温はある程度成り行きとし、水圧側を調整して内部に所定の気泡を有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を形成させるようにすることが好ましい。
【００２７】
なお、ここではこれ以上の詳述は割愛するが、本実施形態の造粒装置Ｔには、上記に例示している以外の構成部材を採用させることが可能であり、造粒装置について従来公知の構成を採用させることが可能なものである。
【００２８】
次いで、このような造粒装置Ｔを用いて製造する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の原材料について説明する。
本実施形態において、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を形成させるための材料は特に限定されないが、例えば、スチレン、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、ブロモスチレン等のスチレン系モノマーの単独重合体又はこれらの共重合体等が挙げられる。
【００２９】
なお、前記ポリスチレン系樹脂としては、前記スチレン系モノマーとこのスチレン系モノマーと共重合可能なビニルモノマーとの共重合体であってもよく、このようなビニルモノマーとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、ジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、エチルフマレートの他、ジビニルベンゼン、アルキレングリコールジメタクリレートなどの二官能性モノマーなどが挙げられる。
【００３０】
また、本実施形態においては、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を形成させるためのポリスチレン系樹脂として、スチレン単独重合体（汎用ポリスチレン（ＧＰＰＳ））にポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−プロピレン−非共役ジエン三次元共重合体などのジエン系のゴム状重合体がブレンドされたハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）を用いることも可能である。
【００３１】
本実施形態に係る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の原料となるポリスチレン系樹脂としては、市販されている通常のポリスチレン系樹脂、懸濁重合法などの方法で新たに作製したポリスチレン系樹脂などの、リサイクル原料でないポリスチレン系樹脂（以下、バージンポリスチレンと記す。）を使用できる他、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体を再生処理して得られたリサイクル原料を使用することができる。
このリサイクル原料としては、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体、例えば、魚箱、家電緩衝材、食品包装用トレーなどを回収し、リモネン溶解方式や加熱減容方式によって再生したリサイクル原料を用いることができる。
また、使用することができるリサイクル原料は、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体を再生処理して得られたもの以外にも、家電製品（例えば、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコンなど）や事務用機器（例えば、複写機、ファクシミリ、プリンターなど）から分別回収された非発泡のポリ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したものを用いることができる。
【００３２】
本実施形態の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に発泡性を付与するための前記発泡剤については、少なくともペンタンとブタンとを用いることが重要である。
なお、前記発泡剤は、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子における含有量が過少な場合には、当然ながら発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の発泡性が損なわれるおそれを有し、一方で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に発泡剤を過度に含有させても一定以上には発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の発泡性を向上させることが難しく、ビーズ発泡成形体の形成後に、型内の圧力を十分に低下させるために冷却を十分に行わなければならなくなりビーズ発泡成形体の製造サイクルを長期化させるおそれを有する。
【００３３】
したがって、優れた品質のビーズ発泡成形体を効率よく作製させ得る点において前記ポリスチレン系樹脂１００質量部に対する割合が２質量部以上１０質量部以下となるように前記発泡剤を発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させることが重要であり、このような効果をより確実に発揮させる上においては、前記発泡剤の含有量を、前記ポリスチレン系樹脂１００質量部に対して３質量部以上９質量部以下とすることが好ましく４質量部以上８質量部以下とすることが特に好ましい。
【００３４】
なお、前記発泡剤の内、ペンタンは、ビーズ発泡成形体の形成時における型内成形後の冷却を十分に行う必要性を生じさせる傾向にある一方で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に優れた発泡性を付与することができる。
このことからペンタンとともに含有させるブタンを過度な割合で含有させようとするとペンタンの含有量を減少させる結果となって発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の発泡性が損なわれるおそれを有する。
したがって、優れた品質のビーズ発泡成形体を効率よく作製させ得る点において、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子には前記ペンタンと前記ブタンとが２０：８０〜８０：２０の質量割合となるように含有させることが重要であり、上記効果をより確実に発揮させる上においては、この割合（ペンタン：ブタン）が３０：７０〜７０：３０となるようにペンタンとブタンとを発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させることが好ましい。
【００３５】
前記ペンタンとしては、ノルマルペンタン、イソペンタン、シクロペンタンの何れを用いることも可能ではあるが、ノルマルペンタン、イソペンタンの何れか一方、又は、両方を発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させることが好ましい。
より好ましくは、少なくともイソペンタンを含有させることが好ましく、イソペンタンとノルマルペンタンとを質量割合（イソペンタン：ノルマルペンタン）で２０：８０〜１００：０となるように発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させることが好ましい。
【００３６】
また、前記ブタンとしては、ノルマルブタン、イソブタン、シクロブタンの何れを用いることも可能ではあるが、ノルマルブタン、イソブタンの何れか一方、又は、両方を発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させることが好ましい。
より好ましくは、少なくともイソブタンを含有させることが好ましく、イソブタンとノルマルブタンとを質量割合（イソブタン：ノルマルブタン）で２０：８０〜１００：０となるように発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させることが好ましい。
【００３７】
なお、本実施形態の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子には、前記ポリスチレン系樹脂や前記発泡剤以外に気泡核剤を含有させることができ、該気泡核剤としては、例えば、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、珪藻土、シリカ、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウムなどの微細粒子を採用することができる。
この気泡核剤は、通常、前記ポリスチレン系樹脂１００質量部に対する割合が０．３質量部以上２．０質量部以下となるように発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させることができる。
【００３８】
また、本実施形態の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子には、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリル樹脂といったその他の樹脂や、水、アルコール、二酸化炭素、窒素といったその他の発泡剤を本発明の効果が著しく損なわれない範囲において含有させてもよい。
さらに、本実施形態の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子には、難燃剤、抗菌剤、防黴剤、耐候剤、消臭剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、帯電防止剤、着色剤といった各種添加剤を含有させることもできる。
【００３９】
次いで、本実施形態に係る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法について説明する。
造粒装置Ｔを用いて発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を作製するには、まず、押出機２にホッパー２１からポリスチレン系樹脂、気泡核剤を供給するとともに発泡剤供給口２２から高圧ポンプ２３によって発泡剤を所定の圧力で押出機２に圧入してこれらの溶融混練を実施する。
なお、前記気泡核剤は、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させる割合よりも大過剰にポリスチレン系樹脂に含有させたマスターペレットの状態で押出機に供給することが好ましい。
【００４０】
また、本実施形態の造粒装置Ｔには、押出機２の樹脂流れ方向において離れた位置にそれぞれ発泡剤供給口２２と高圧ポンプ２３とが備えられていることから、この２箇所の発泡剤供給口２２の内の一方をブタン圧入用とし、他方をペンタン圧入用とすることが好ましい。
例えば、押出機２の上流側において常温常圧において液体となるペンタンを圧入した後で、下流側において常温常圧で気体のブタンを圧入することで先に圧入したペンタンでポリスチレン系樹脂を可塑化させて後から圧入されるブタンの溶解性向上を図ることができる。
【００４１】
そして、押出機２，３での前記溶融混練によって作製された溶融ポリスチレン系樹脂２０を前記樹脂流路１４の側に供給し、前記ダイス孔１５から冷却水を導入させた前記チャンバー内に押出させ、前記回転刃４を回転させて押出された溶融ポリスチレン系樹脂を粒状に切断させて前記冷却水で十分に冷却して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を形成させ、該発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を前記冷却水とともに前記排水口５ｅを通じてチャンバーから排出させる。
【００４２】
なお、水中ホットカット法による従来の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法においては、発泡剤としてブタンを利用しようとすると前記ダイス孔１５からの吐出と略同時にブタンによって発泡性ポリスチレン系樹脂粒子が過度に発泡してしまい、予備発泡粒子の作製に適さない状態になることから前記発泡剤としては専らペンタンが用いられている。
一方で、本実施形態においては、ブタンを含有させることで敢えて発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の内部に複数の気泡を形成させ、しかも、前記水圧調整機構と前記水温調整機構とによってこの気泡の形成を制御して発泡倍率が１．０５倍以上１．２５倍以下、好ましくは、１．０６倍以上１．２０倍以下となるように発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を形成させる。
【００４３】
なお、発泡倍率が１．０５倍以上１．２５倍以下となっているかどうかについては、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を形成しているポリスチレン系樹脂の密度と発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の見かけ密度から計算して確認することができる。
このとき、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の見かけ密度は、例えば、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子から、無作為に数ｇから数十ｇの測定用試料を採取してこの試料の全体質量（Ｍ）を精秤し、この質量を試料体積（Ｖ）で除して求めることができる。
なお、試料体積については、所謂水投法によって求めることができ、例えば、ビーカー等に一定体積（Ｖ0）のエタノールや水を入れ、これに前記試料を入れて該試料が水面下に没するようにさせた時に示す全体の体積（Ｖ1）を測定し、この全体の体積（Ｖ1）から水やエタノールの体積（Ｖ0）を引いた値（Ｖ1−Ｖ0）を試料体積（Ｖ）として求めることができる。
【００４４】
一般的なポリスチレン系樹脂では、密度が１．０３ｇ／ｃｍ3〜１．０６ｇ／ｃｍ3程度となっているが、例えば、密度が１．０５ｇ／ｃｍ3のポリスチレン系樹脂で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を形成させた際にその見かけ密度が、０．８４（１．０５／１．２５）ｇ／ｃｍ3〜１．０（１．０５／１．０５）ｇ／ｃｍ3となっていれば、当該発泡ポリスチレン系樹脂粒子の発泡倍率が１．０５倍から１．２５倍の間であると判断することができる。
【００４５】
発泡倍率が１．０５倍〜１．２５倍となっているということは、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、その内部に５体積％〜２０体積％程度の気泡を存在させており、本実施形態においては、この気泡を予備発泡粒子の形成に際して気泡形成の核として利用するものである。
したがって、該気泡は、細かく均一に発泡性ポリスチレン系樹脂粒子内に分散していることが好ましい。
【００４６】
より具体的には、ビーズ発泡成形体の形成に用いられる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、通常、平均径（直径）が０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の大きさとされるが、略中心部を通るように剃刀等でこの発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を切断し、断面を光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して画像を撮影し、実物の１００倍に引き伸ばした画像において観察される気泡の半分以上が５０μｍ以下となっていることが好ましい。
【００４７】
なお、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子をこのような状態にさせるためには、形成させる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の大きさや、前記ダイス本体１０を通過して前記ダイス孔１５から吐出される溶融ポリスチレン系樹脂の樹脂温度などにもよるが、通常、前記冷却水の温度を、３０℃〜７０℃に設定し前記チャンバー内の水圧を０．２ＭＰａ〜１．５ＭＰａとすればよい。
【００４８】
また、本実施形態における発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、上記のように内部に複数の気泡を形成させて所定の発泡倍率となるように形成されることが優れた品質のビーズ発泡成形体を効率よく作製させ得る点において重要なものではあるが、さらに、このような効果を顕著に発揮させうる上において、その集合体としての嵩密度が０．５８ｇ／ｃｍ3以上０．６３ｇ／ｃｍ3以下であることが好ましい。
この嵩密度は、ＪＩＳ  Ｋ６９１１に準拠して測定することができ、所定質量の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子をメスシリンダーに入れて見かけ上の体積を測定し、前記質量をこの見かけ上の体積で除して求めることができる。
【００４９】
このような発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、使用時までに発泡剤の散逸が少なく利用可能期間を長く確保させることができ、例えば、５０倍以上もの発泡倍率でありながら、２．９ＭＰａ以上の曲げ強度を示し、且つ、１．１ＭＰａ以上の圧縮強度を示すような優れた品質のビーズ発泡成形体を効率よく作製させ得る。
しかも、本実施形態の製造方法によれば、このような発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を簡便に得ることができる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を前記のような好適な状態に形成させることが容易である点において上記のような水中ホットカット法を例示しているが、本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、上記例示の水中ホットカット法以外の製造方法によっても製造可能なものである。
【実施例】
【００５１】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５２】
（評価）
実施例において得られる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子や予備発泡粒子、あるいは、ビーズ発泡成形体については、以下のような評価を行った。
【００５３】
（嵩密度）
発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の嵩密度は、ＪＩＳ  Ｋ６９１１：１９９５年「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠して測定した。
即ち、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子からＷａ（ｇ）の測定試料を採取し、この測定試料をメスシリンダー内に自然落下させて測定試料の体積Ｖａ（ｃｍ3）をＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠した見掛け密度測定器で測定し、次式に基づいて嵩密度を求めた。
嵩密度（ｇ／ｃｍ3）＝Ｗａ／Ｖａ
【００５４】
（嵩発泡倍率）
予備発泡粒子の嵩密度を発泡性ポリスチレン系樹脂粒子と同様にして求め、次式に基づいて嵩発泡倍率を求めた。
嵩発泡倍率＝１／嵩密度
【００５５】
（ビーズ発泡成形体の発泡倍率）
ビーズ発泡成形体の発泡倍率は、ポリスチレン系樹脂の密度（≒１）をビーズ発泡成形体の密度（ρ）で除して求めた。
ビーズ発泡成形体の発泡倍率＝１／ρ
なお、ビーズ発泡成形体の密度（ρ）は、５０ｃｍ3以上（半硬質及び軟質材料の場合は１００ｃｍ3以上）の試験片を元のセル構造を変化させないように切り出し、切り出した試験片の体積（Ｖｂ）と質量（Ｍｂ）を測定して次式にて求めることができる。
ビーズ発泡成形体の密度（ρ）＝Ｍｂ／Ｖｂ
なお、ビーズ発泡成形体の密度測定用試料は、成形後７２時間以上経過した成形体から切り出し、２３±２℃の温度、５０±５％の相対湿度、又は、２７±２℃の温度、６５±５％の相対湿度に１６時間以上放置したものを用いて測定を行った。
【００５６】
（平均気泡径）
ビーズ発泡成形体の気泡径（平均気泡径）は、ＡＳＴＭ Ｄ−２８４２−６９に準拠し、以下の条件で測定した。
まず、ビーズ発泡成形体を剃刀で切断し、その切断面を走査型電子顕微鏡（日立製作所社製、型名「Ｓ−３０００Ｎ」）で写真撮影した。
撮影した写真をＡ４用紙に印刷し、任意の方向に直線（長さ６０ｍｍ）を引いた際にこの直線が通る気泡数から下記のようにして平均弦長（ｔ）、及び、気泡径（直径：ｄ）を算出した。
平均弦長（ｔ）＝６０／（気泡数×写真の倍率）
平均気泡径（ｄ）＝ｔ／０．６１６
なお、前記直線を引くのに際しては、直線と気泡とが点接触するような状態にならないようにし、仮に、点接触するような状態になった場合は、この気泡も気泡数にカウントした。
また、同様の測定を１０箇所において実施し、１０個の平均気泡径（ｄ）のデータを算術平均したものを、そのビーズ発泡成形体における平均気泡径とした。
【００５７】
（実施例１）
（発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造）
ポリスチレン樹脂（東洋スチレン社製、商品名「ＨＲＭ−１０Ｎ」）１００質量部に対して、微粉末タルク０．５質量部を加えた原料を５０ｋｇ／ｈのペースで、口径５０ｍｍの単軸押出機と口径６５ｍｍの単軸押出機とが連結されたタンデム型押出機に連続的に供給した。
該押出機内における最高到達温度が２２０℃となるようにしてポリスチレン樹脂を溶融混練しつつ、前記ポリスチレン樹脂１００質量部に対する割合が２質量部となる割合でペンタン（イソペンタン：ノルマルペンタン＝１００：０（質量比））と４質量部となるブタン（イソブタン：ノルマルブタン＝３０：７０（質量比））とを押出機途中より圧入し、これらの発泡剤とともに前記ポリスチレン樹脂をさらに溶融混練した。
この溶融ポリスチレン樹脂を下流側の押出機（口径６５ｍｍの押出機）を通過させつつ該押出機先端部における樹脂温度が１５０℃となるように冷却した。
この溶融ポリスチレン樹脂を押出機の先端部に装着したダイス（温度：３００℃、入り口側樹脂圧：１３ＭＰａ）のダイス孔（直径０．６ｍｍ、ランド長さ３．０ｍｍのノズルが８０個配置）から約４０℃の冷却水を収容したチャンバー内に押出させ８枚の切断刃を有する回転刃で粒状に切断し前記冷却水で冷却させて発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を作製した。
脱水、乾燥後に発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の形状を測定したところ、平均粒径が約１ｍｍの略球状となっており、変形やひげ等の形状異常は見られなかった。
得られた、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子には、該発泡性ポリスチレン系樹脂粒子１００質量部に対する割合が０．０４質量部となるポリエチレングリコールと、０．０５質量部となるステアリン酸亜鉛と、０．０５質量部となるステアリン酸モノグリセライドと、０．０５質量部となるヒドロキシステアリン酸トリグリセライドとを表面に略均一に被覆させる表面処理を行った。
【００５８】
（ビーズ発泡成形体の製造）
前記表面処理を行った発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を１５℃の保冷庫中に入れ、２４時間に亘って放置した後、円筒型バッチ式予備発泡機に供給して、吹き込み圧０．０２ＭＰａの水蒸気により加熱し、予備発泡粒子を得た。
得られた予備発泡粒子は、嵩密度０．０２０ｇ／ｃｍ3（嵩発泡倍率５０倍）であった。
続いて、得られた予備発泡粒子を室温雰囲気下、２４時間に亘って放置した後、長さ４００ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ３０ｍｍの長方形状のキャビティを有する成形型内に予備発泡粒子を充填し、その後、成形型のキャビティ内を水蒸気でゲージ圧０．０７ＭＰａの圧力で２０秒間に亘って加熱した後、成形型のキャビティ内の圧力が０．０２ＭＰａになるまで冷却し、その後成形型を開き、長さ４００ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ３０ｍｍの長方形状のビーズ発泡成形体を取り出した。
得られたビーズ発泡成形体は、密度０．０２ｇ／ｃｍ3（発泡倍率５０倍）であった。
【００５９】
（発泡剤含有量の測定）
この実施例１で得られた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を１５℃の保冷庫に２４時間放置した後、発泡性ポリスチレンを１５０℃の恒温槽にて１．５時間加熱し、加熱前後の質量変化（加熱減量）から、発泡剤含有量を次式より算出した。
発泡剤含有量（質量％）＝（Ｗｄ−Ｗｃ）／Ｗｃ
（ここでＷｄは加熱前の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の質量（ｇ）を表し、Ｗｃは加熱後の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の質量（ｇ）を表している。）
【００６０】
（ビーズライフ（利用可能期間）の評価）
実施例で得られた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を１５℃の保冷庫に１ヶ月間保管した後、これを円筒型バッチ式予備発泡機に供給して、吹き込み蒸気圧０．０２ＭＰａの水蒸気により７分間に亘って加熱し、得られた予備発泡粒子の嵩発泡倍率を下記の通り測定し、次の評価基準に照らし、ビーズライフの評価を行った。
（評価基準）
嵩発泡倍率５０倍以上を良好（◎）
嵩発泡倍率４０倍以上５０倍未満をやや良好（○）
嵩発泡倍率４０倍未満を不良（×）、
【００６１】
（成型サイクルの評価）
長さ４００ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ３０ｍｍの長方形状のキャビティを有する成形型内に予備発泡粒子を充填し、成形型のキャビティ内を水蒸気でゲージ圧０．０７ＭＰａの圧力で２０秒間に亘って加熱し、その後、成形型のキャビティ内の圧力が０．０２ＭＰａになるまで冷却時間を測定し、次の評価基準に基づき、成型サイクルを評価した。
（評価基準）
２１０秒未満を特に良好（◎）
２１０秒以上２７０秒未満を良好（○）
２７０秒以上を３００秒未満をやや不良（△）
３００秒以上を不良（×）
【００６２】
（曲げ強度の評価）
実施例１の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を型内成形して得られたビーズ発泡成形体をＪＩＳ  Ｋ７２２１−２：１９９９「硬質発泡プラスチック−曲げ試験  第２部：曲げ特性の測定  附属書  大形試験片による曲げ試験方法」に記載の方法に準じて曲げ強度を測定した。
すなわち、オリエンテック社製の型名「テンシロン万能試験機ＵＣＴ−１０Ｔ」 を用い、試験体サイズは幅７５ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚み３０ｍｍとし、圧縮速度を１０ｍｍ／ｍｉｎ、先端治具は加圧くさび１０Ｒ、支持台１０Ｒで、支点間距離２００ｍｍの条件として測定し、次式にて曲げ強度を算出した。
曲げ強度（ＭＰａ）＝３ＦＬ／２ｂｈ2
（ここで、Ｆは曲げ最大荷重（Ｎ）を表し、Ｌは支点間距離（ｍｍ）を表し、ｂは試験片の幅（ｍｍ）を表し、ｈは試験片の厚み（ｍｍ）を表す。）
なお、試験片の数は６個として、その平均値を求め、次の評価基準に照らして曲げ強度を評価した。
（評価基準）
曲げ強度が０．２９ＭＰａ以上を良好（◎）
曲げ強度が０．２７ＭＰａ以上０. ２９ＭＰａ未満をやや良好（○）
曲げ強度が０．２７ＭＰａ未満を不良（×）
【００６３】
（圧縮強度の評価）
実施例１の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を型内成形して得られたビーズ発泡成形体をＪＩＳ  Ｋ７２２０：１９９９「発泡プラスチック−硬質材料の圧縮試験」に記載の方法に準じて圧縮強度を測定した。
すなわち、オリエンテック社製の型名「テンシロン万能試験機ＵＣＴ−１０Ｔ」 を用い、試験体サイズは幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚み３０ｍｍとし、圧縮速度を１０ｍｍ／ｍｉｎとして５％圧縮時の圧縮応力を圧縮強度とし、試験片の数は６個として、その平均値を求めた。
このようにして圧縮強度の平均値を求め、次の評価基準に照らして圧縮強度を評価した。
（評価基準）
圧縮強度が０．１１ＭＰａ以上を良好（◎）
圧縮強度が０．１０ＭＰａ以上０. １１ＭＰａ未満をやや良好（○）
圧縮強度が０．１０ＭＰａ未満を不良（×）
【００６４】
（総合評価）
前記の評価の内、「ビーズライフの評価」、「成形サイクルの評価」、「曲げ強度の評価」、及び、「圧縮強度の評価」において、  不良（×）が無い場合を良好（○）、一つでも不良（×）がある場合を不良（×）として総合評価した。
【００６５】
（実施例２）
用いる発泡剤を、４質量部のペンタン（イソペンタン：ノルマルペンタン＝１００：０（質量比））と２質量部のブタン（イソブタン：ノルマルブタン＝３０：７０（質量比））とした以外は実施例１と同様にして、前述した各項目の評価を行った。
【００６６】
（実施例３）
用いる発泡剤を、３質量部のペンタン（イソペンタン：ノルマルペンタン＝１００：０（質量比））と３質量部のブタン（イソブタン：ノルマルブタン＝３０：７０（質量比））とした以外は実施例１と同様にして、前述した各項目の評価を行った。
【００６７】
（実施例４）
用いる発泡剤を、４質量部のペンタン（イソペンタン：ノルマルペンタン＝１００：０（質量比））と３質量部のブタン（イソブタン：ノルマルブタン＝３０：７０（質量比））とした以外は実施例１と同様にして、前述した各項目の評価を行った。
【００６８】
（比較例１）
用いる発泡剤を、６質量部のブタン（イソブタン：ノルマルブタン＝３０：７０（質量比））とした以外は実施例１と同様にして、前述した各項目の評価を行った。
【００６９】
（比較例２）
用いる発泡剤を、６質量部のペンタン（イソペンタン：ノルマルペンタン＝１００：０（質量比））とした以外は実施例１と同様にして、前述した各項目の評価を行った。
【００７０】
（比較例３）
用いる発泡剤を、７質量部のブタン（イソブタン：ノルマルブタン＝３０：７０（質量比））とした以外は実施例１と同様にして、前述した各項目の評価を行った。
【００７１】
（比較例４）
用いる発泡剤を、７質量部のペンタン（イソペンタン：ノルマルペンタン＝１００：０（質量比））とした以外は実施例１と同様にして、前述した各項目の評価を行った。
【００７２】
これらの実施例、比較例の評価結果を表１に示す。
【表１】
0005710465.tif 000002
【００７３】
上記の結果からも、本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は優れた品質のビーズ発泡成形体を効率よく作製させ得ることが分かる。
【符号の説明】
【００７４】
１：造粒用ダイス、４：回転刃、５：チャンバー、１０：ダイス、１５：ダイス孔
【図１】
0005710465.tif 000003
【図２】
0005710465.tif 000004