(57)【要約】【課題】強度に優れた発泡成形体を得ることが可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法の提供。【解決手段】物理発泡剤とポリスチレン系樹脂とを含有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、前記ポリスチレン系樹脂は、２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上であることを特徴とする発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理発泡剤とポリスチレン系樹脂とを含有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、
前記ポリスチレン系樹脂は、２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上であ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】
前記ポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分が０．１〜５．０質量％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項３】
発泡性ポリスチレン系樹脂粒子全体（但し、内部気泡は除く）に無機発泡核剤と化学発泡剤との一方又は両方が均一に含有されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項４】
樹脂供給装置内で溶融されたポリスチレン系樹脂に物理発泡剤を圧入・混練し、発泡剤含有の溶融樹脂を樹脂供給装置先端に付設されたダイの小孔から冷却用液体中に直接押し出し、冷却用液体中に押し出した押出物を冷却用液体中にて回転刃で切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却固化する溶融押出法によって製造されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項５】
樹脂供給装置内で溶融されたポリスチレン系樹脂に物理発泡剤を圧入・混練し、発泡剤含有の溶融樹脂を樹脂供給装置先端に付設されたダイの小孔から冷却用液体中に直接押し出し、冷却用液体中に押し出した押出物を冷却用液体中にて回転刃で切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る、溶融押出法による発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法において、
発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂が、２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上であ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６】
発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分が０．１〜５．０質量％の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項７】
前記ポリスチレン系樹脂に無機発泡核剤と化学発泡剤との一方又は両方を添加し、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子全体（但し、内部気泡は除く）に無機発泡核剤と化学発泡剤との一方又は両方が均一に含有されている発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得ることを特徴とする請求項５又は６に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱し発泡させて得られた予備発泡粒子。
【請求項９】
請求項８に記載の予備発泡粒子を成形型のキャビティに充填し、加熱して型内発泡成形して得られた発泡成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外観良好で強度にも優れた発泡成形体を得ることが可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、該発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を用いて得られる予備発泡粒子及び発泡成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリスチレン系樹脂発泡成形体は、物理発泡剤を含有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を水蒸気などの加熱媒体によって加熱・発泡させて予備発泡粒子とし、この予備発泡粒子を成形型のキャビティ内に充填した上で、成形型内に水蒸気などの加熱媒体を圧入して予備発泡粒子を加熱、発泡させて発泡粒子間の隙間を埋めながら発泡圧によって互いに融着一体化させた後、得られた発泡成形体を型内にて冷却する冷却工程を経て製造されている。
従来、ポリスチレン系樹脂発泡成形体（以下、発泡成形体と記す）の機械強度向上などを目的とし、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の原料として用いるポリスチレン系樹脂の溶融張力等に着目した技術としては、例えば、特許文献１に開示された技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、密度ρが０．０２〜０．００８ｇ／ｃｍ３のスチレン系樹脂発泡体において、スチレン系樹脂の溶融張力が５〜４０ｇｆであり、平均気泡径ｄ（μｍ）と上記密度ρとの間に、
３５／ρ１／３  ≦  ｄ  ≦７０／ρ１／３  ・・・（１）なる関係を有し、かつ熱伝導率λ（ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）と上記密度ρとの間に、
λ  ≦  ０．０００１×１／ρ＋０．０２３  ・・・（２）
なる関係を有することを特徴とするスチレン系樹脂発泡体が開示されている。
このスチレン系樹脂発泡体は、スチレン系重合体粒子からなる種粒子を分散させた水性媒体中にて、スチレン系単量体を重合開始剤の存在下で懸濁重合させ、次いで得られた重合体粒子に発泡剤を含浸させることによって製造された発泡性スチレン系重合体粒子を加熱して予備発泡し、得られた予備発泡粒子を型内発泡成形して製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】再公表ＷＯ９７／１７３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されたスチレン系樹脂発泡体は、低密度で有りながら、低い熱伝導率を有し、断熱性に優れているものの、発泡成形体の外観や強度に関しては未だ改善すべき点があった。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、外観良好で強度にも優れた発泡成形体を得ることが可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、該発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を用いて得られる予備発泡粒子及び発泡成形体の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するため、本発明は、物理発泡剤とポリスチレン系樹脂とを含有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、前記ポリスチレン系樹脂は、２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上であることを特徴とする発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を提供する。
【０００８】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、前記ポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分が０．１〜５．０質量％の範囲であることが好ましい。
【０００９】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子全体（但し、内部気泡は除く）に無機発泡核剤と化学発泡剤との一方又は両方が均一に含有されていることが好ましい。
【００１０】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、樹脂供給装置内で溶融されたポリスチレン系樹脂に物理発泡剤を圧入・混練し、発泡剤含有の溶融樹脂を樹脂供給装置先端に付設されたダイの小孔から冷却用液体中に直接押し出し、冷却用液体中に押し出した押出物を冷却用液体中にて回転刃で切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却固化する溶融押出法によって製造されたことが好ましい。
【００１１】
また本発明は、樹脂供給装置内で溶融されたポリスチレン系樹脂に物理発泡剤を圧入・混練し、発泡剤含有の溶融樹脂を樹脂供給装置先端に付設されたダイの小孔から冷却用液体中に直接押し出し、冷却用液体中に押し出した押出物を冷却用液体中にて回転刃で切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る、溶融押出法による発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法において、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂が、２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上であ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を提供する。
【００１２】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法において、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分が０．１〜５．０質量％の範囲であることが好ましい。
【００１３】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法において、前記ポリスチレン系樹脂に無機発泡核剤と化学発泡剤との一方又は両方を添加し、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子全体（但し、内部気泡は除く）に無機発泡核剤と化学発泡剤との一方又は両方が均一に含有されている発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得ることが好ましい。
【００１４】
また本発明は、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱し発泡させて得られた予備発泡粒子を提供する。
【００１５】
また本発明は、前記予備発泡粒子を成形型のキャビティに充填し、加熱して型内発泡成形して得られた発泡成形体を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、物理発泡剤とポリスチレン系樹脂とを含有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、前記ポリスチレン系樹脂は、２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上である構成としたことによって、該樹脂粒子を加熱して予備発泡し、得られた予備発泡粒子を型内発泡成形して、外観良好で強度に優れた発泡成形体を得ることができる。
【００１７】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法は、溶融押出法による発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法において、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂が、２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上である構成としたので、外観良好で強度に優れた発泡成形体を得ることができる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】溶融押出法による発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造装置の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（発泡性ポリスチレン系樹脂粒子）
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、物理発泡剤とポリスチレン系樹脂とを含有する発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、前記ポリスチレン系樹脂は、２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上であることを特徴とする。
【００２０】
なお、本発明において、「メルトフローレイト（ＭＦＲ）」、「溶融張力（ＭＴ）」及び「メタノール可溶分」は、それぞれ下記の測定方法により測定された値を指す。
【００２１】
＜メルトフローレイト（ＭＦＲ）＞
メルトフローレイトは、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０：１９９９「プラスチック−熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）及びメルトボリュームフローレイト（ＭＶＲ）の試験方法」Ｂ法記載の方法に準拠して測定したものをいう。）
具体的には、例えば、東洋精機製作所社から商品名「セミオートメルトインデクサー」で市販されている測定装置を用い、この測定装置のシリンダー内に試料を３〜８ｇ充填して充填棒を用いて試料を圧縮し、試験温度２００℃、荷重４９．０３Ｎ、予熱時間４分の測定条件下にてポリスチレン系樹脂のメルトフローレイトを測定する。そして、試験数を３個以上として、各測定にて得られたポリスチレン系樹脂のメルトフローレイトの相加平均値をポリスチレン系樹脂のメルトフローレイトとする。
【００２２】
＜溶融張力（ＭＴ）＞
ツインボアキャピラリーレオメーターＲｈｅｏｌｏｇｉｃ５０００Ｔ（イタリア  チアスト社製）を用いて測定した。具体的には、まず、試験温度２００℃に加熱された径１５ｍｍのバレルに測定試料樹脂を充填後、５分間予熱した。次いで、上記測定装置のピストン押出式プラストメーターのオリフィス（口径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍ、流入角度９０度（コニカル））からピストン降下速度（０．０７７３０ｍｍ／ｓ）を一定に保持して紐状に押出しながら、得られた紐状物を上記オリフィスの下方２７ｃｍに位置する張力検出のプーリーに通過させた。その後、前記紐状物を、巻取りロールを用いて、その巻取り速度を初速３．９４３８８ｍｍ／ｓ、加速度１２ｍｍ／ｓ２で徐々に増加させつつ巻き取った。そして、当紐状物が切断した点の直前の極大値・極小値の平均張力を試料樹脂の溶融張力（ＭＴ）とした。
【００２３】
＜メタノール可溶分＞
ポリスチレン系樹脂３．５ｇをトルエン溶媒１００ｍＬに溶解させる。次に、それをメタノール６００ｍＬに攪拌しながら徐々に入れ、メタノール不溶分を沈殿させる。メタノール不溶分を濾過分別した後、メタノール不溶分を乾燥し、メタノールを除去する。得られた乾燥サンプルの質量を測定し、次の式にてメタノール可溶分量を求める。
メタノール可溶分量＝｛３．５−（ａ）｝／３．５×１００（質量％）
ここで、ａは乾燥サンプルの質量（ｇ）を表す。
【００２４】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に用いられるポリスチレン系樹脂は、特に限定されず、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、スチレンを５０質量％以上含有するポリスチレン系樹脂が好ましく、ポリスチレンがより好ましい。
【００２５】
また、前記ポリスチレン系樹脂としては、前記スチレンモノマーを主成分とする、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。
【００２６】
また、ポリスチレン系樹脂が主成分であれば、他の樹脂を添加してもよく、添加する樹脂としては、例えば、発泡成形体の耐衝撃性を向上させるために、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を添加したゴム変性ポリスチレン系樹脂、いわゆるハイインパクトポリスチレンが挙げられる。あるいは、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体などが挙げられる。
【００２７】
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、再生品ではないポリスチレン系樹脂（バージンポリスチレン）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再生ポリスチレン系樹脂を使用することができる。
この再生ポリスチレン系樹脂としては、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ポリスチレン系樹脂を用いることができる。また、使用することができる再生ポリスチレン系樹脂は、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再生ポリスチレン系樹脂を用いることができる。
【００２８】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させる物理発泡剤としては、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン等の脂肪族炭化水素、１，１−ジクロロ−１−フルオロエタン（ＨＣＦＣ−１４１ｂ）、１，１−ジクロロ−２，２，２−トリフルオロエタン（ＨＣＦＣ−１２３）、クロロジフルオロメタン（ＨＣＦＣ−２２）、１−クロロ−１，２，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＣＦＣ−１２４）等のクロロフルオロカーボン、１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３ａ）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）等のフルオロカーボン、各種アルコール、二酸化炭素、水、及び窒素などが挙げられ、これらの中の１種又は２種以上を併用して使用することができる。これらのうち、好ましい発泡剤としては、炭素数４又は５の炭化水素系物理発泡剤が挙げられ、特に、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタンが挙げられる。
物理発泡剤の添加量は、ポリスチレン系樹脂１００質量部に対し２〜１０質量部の範囲内が好ましく、３〜８質量部の範囲内がより好ましい。
【００２９】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、無機発泡核剤と化学発泡剤との一方又は両方が均一に含有されていることが好ましい。
前記無機発泡核剤としては、タルク、シリカ、ケイ酸塩鉱物粉末、マイカ、クレー、ゼオライト、炭酸カルシウム等が挙げられ、それらの中でも特に、タルク、シリカ、ケイ酸塩鉱物粉末から選択される１種又は２種以上が好ましい。
前記無機発泡核剤の量は、ポリスチレン系樹脂１００質量部に対し、０．０５〜５．０質量部の範囲内が好ましく、０．１〜２．０質量部の範囲内がより好ましい。
【００３０】
前記化学発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウムとクエン酸の混合物等が挙げられ、それらの中でも特に、アゾジカルボンアミド、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウムとクエン酸の混合物から選択される１種又は２種以上が好ましい。
前記化学発泡剤の量は、ポリスチレン系樹脂１００質量部に対し０．０５〜５．０質量部の範囲内が好ましく、０．１〜３．０質量部の範囲内がより好ましい。
【００３１】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子には、物性を損なわない範囲内において、架橋剤、可塑剤、充填剤、難燃剤、難燃助剤、滑剤、着色剤等の添加剤を添加してもよく、又、ジンクステアレート等の粉末状金属石鹸類を前記発泡性スチレン樹脂粒子の表面に塗布しておけば、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の予備発泡工程においてポリスチレン系樹脂予備発泡粒子同士の結合を減少させることができて好ましい。
【００３２】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の粒径は、特に限定されないが、通常は０．５〜３．０ｍｍの範囲が好ましく、０．７〜２．０ｍｍの範囲がより好ましい。また、粒子の形状は、特に限定されないが、球状乃至略球状であることが好ましい。
【００３３】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、該粒子中のポリスチレン系樹脂の２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、１．２〜８．０ｇ／１０分の範囲内であることがより好ましい。メルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０ｇ／１０分未満であると、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱して得られる発泡体の発泡倍数が高倍化できなくなるおそれがある。メルトフローレイト（ＭＦＲ）が１０．０グラム／１０分を超えると、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱して得られる発泡体の強度が低下するおそれがある。
【００３４】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、該粒子中のポリスチレン系樹脂の２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上であり、７ｃＮ以上であることがより好ましい。溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ未満であると、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱して得られる発泡体の強度が低下するおそれがある。溶融張力（ＭＴ）の上限は特に制限されないが、通常は３０ｃＮ以下であることが好ましい。
【００３５】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、該粒子中のポリスチレン系樹脂のメタノール可溶分が０．１〜５．０質量％の範囲であることが好ましく、０．５〜４．０質量％の範囲であることが好ましい。メタノール可溶分が０．１質量％未満であると発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱して得られる発泡体の発泡倍数が高倍化できなくなり、また、外観が悪くなり、強度が低下するおそれがある。メタノール可溶分が５．０質量％を超えると、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱して得られる発泡体の耐熱性や強度が低下するおそれがある。
【００３６】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、物理発泡剤を含有するポリスチレン系樹脂を粒子状としてなり、ポリスチレン系樹脂は、２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上である構成としたことによって、該樹脂粒子を加熱して予備発泡し、得られた予備発泡粒子を型内発泡成形して、外観良好で強度に優れた発泡成形体を得ることができる。
【００３７】
（発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法）
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法では、樹脂供給装置内で溶融されたポリスチレン系樹脂に発泡剤を圧入・混練し、発泡剤含有の溶融樹脂を樹脂供給装置先端に付設されたダイの小孔から冷却用液体中に直接押し出し、冷却用液体中に押し出した押出物を冷却用液体中にて回転刃で切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る。この発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法のことを、溶融押出法ということがある。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法では、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂が、２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上であることを特徴としている。
【００３８】
図１は、本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法に用いられる製造装置の一例を示す構成図であり、本例の製造装置は、樹脂供給装置としての押出機１と、押出機１の先端に取り付けられた多数の小孔を有するダイ２と、押出機１内に樹脂原料等を投入する原料供給ホッパー３と、押出機１内の溶融樹脂に発泡剤供給口５を通して発泡剤を圧入する高圧ポンプ４と、ダイ２の小孔が穿設された樹脂吐出面に冷却水を接触させるように設けられ、室内に冷却水が循環供給されるカッティング室７と、ダイ２の小孔から押し出された樹脂を切断できるようにカッティング室７内に回転可能に設けられたカッター６と、カッティング室７から冷却水の流れに同伴して運ばれる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を冷却水と分離すると共に脱水乾燥して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る固液分離機能付き脱水乾燥機１０と、固液分離機能付き脱水乾燥機１０にて分離された冷却水を溜める水槽８と、この水槽８内の冷却水をカッティング室７に送る高圧ポンプ９と、固液分離機能付き脱水乾燥機１０にて脱水乾燥された発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を貯留する貯留容器１１とを備えて構成されている。
【００３９】
なお、押出機１としては、スクリュを用いる押出機またはスクリュを用いない押出機のいずれも用いることができる。スクリュを用いる押出機としては、例えば、単軸式押出機、多軸式押出機、ベント式押出機、タンデム式押出機などが挙げられる。スクリュを用いない押出機としては、例えば、プランジャ式押出機、ギアポンプ式押出機などが挙げられる。また、いずれの押出機もスタティックミキサーを用いることができる。これらの押出機のうち、生産性の面からスクリュを用いた押出機が好ましい。また、カッター６を収容したカッティング室７も、樹脂の溶融押出による造粒方法において用いられている従来周知のものを用いることができる。
【００４０】
図１に示す製造装置を用い、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造するには、まず、原料の前記ポリスチレン系樹脂、無機発泡核剤と化学発泡剤との一方又は両方、必要に応じて添加される所望の添加剤を秤量し、原料供給ホッパー３から押出機１内に投入する。原料のポリスチレン系樹脂は、ペレット状や顆粒状にして事前に良く混合してから１つの原料供給ホッパーから投入してもよいし、あるいは例えば複数のロットを用いる場合は各ロットごとに供給量を調整した複数の原料供給ホッパーから投入し、押出機内でそれらを混合してもよい。また、複数のロットのリサイクル原料を組み合わせて使用する場合には、複数のロットの原料を事前に良く混合し、磁気選別や篩分け、比重選別、送風選別などの適当な選別手段により異物を除去しておくことが好ましい。
【００４１】
押出機１内にポリスチレン系樹脂、無機発泡核剤と化学発泡剤との一方又は両方、必要に応じて添加される所望の添加剤を供給後、樹脂を加熱溶融し、その溶融樹脂をダイ２側に移送しながら、発泡剤供給口５から高圧ポンプ４によって発泡剤を圧入して溶融樹脂に発泡剤を混合し、押出機１内に必要に応じて設けられる異物除去用のスクリーンを通して、溶融物をさらに混練しながら先端側に移動させ、発泡剤を添加した溶融物を押出機１の先端に付設したダイ２の小孔から押し出す。
【００４２】
ダイ２の小孔が穿設された樹脂吐出面は、室内に冷却水が循環供給されるカッティング室７内に配置され、且つカッティング室７内には、ダイ２の小孔から押し出された樹脂を切断できるようにカッター６が回転可能に設けられている。発泡剤添加済みの溶融物を押出機１の先端に付設したダイ２の小孔から押し出すと、溶融物は粒状に切断され、同時に冷却水と接触して急冷され、発泡が抑えられたまま固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子となる。
【００４３】
形成された発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、カッティング室７から冷却水の流れに同伴して固液分離機能付き脱水乾燥機１０に運ばれ、ここで発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を冷却水と分離すると共に脱水乾燥する。乾燥された発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、貯留容器１１に貯留される。
【００４４】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法は、溶融押出法による発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法において、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂が、２００℃で測定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、２００℃で測定した溶融張力（ＭＴ）が５ｃＮ以上である構成なので、外観良好で強度に優れた発泡成形体を得ることができる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を効率よく製造することができる。
【００４５】
（予備発泡粒子及び発泡成形体）
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、発泡樹脂成形体の製造分野において周知の装置及び手法を用い、水蒸気加熱等により加熱して予備発泡し、予備発泡粒子とする。この予備発泡粒子は、製造するべき発泡成形体の密度と同等の嵩密度となるように予備発泡される。本発明において、その嵩密度は限定されないが、通常は０．０１０〜０．１０ｇ／ｃｍ３の範囲内とし、０．０１５〜０．０５０ｇ／ｃｍ３の範囲内とするのが好ましい。
【００４６】
なお、本発明において予備発泡粒子の嵩密度とは、ＪＩＳ  Ｋ６９１１：１９９５年「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠して測定されたものをいう。
＜予備発泡粒子の嵩密度＞
先ず、予備発泡粒子を測定試料としてＷｇ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、メスシリンダー内に落下させた測定試料の体積Ｖｃｍ３をＪＩＳ  Ｋ６９１１に準拠した見掛け密度測定器を用いて測定し、下記式に基づいて予備発泡粒子の嵩密度を測定する。
嵩密度（ｇ／ｃｍ３）＝測定試料の質量（Ｗ）／測定試料の体積（Ｖ）
【００４７】
＜予備発泡粒子の嵩発泡倍数＞
また、予備発泡粒子の嵩発泡倍数は、次式により算出される数値である。
嵩発泡倍数＝１／嵩密度（ｇ／ｃｍ３）
【００４８】
前記予備発泡粒子は、発泡樹脂成形体の製造分野において周知の装置及び手法を用い、該予備発泡粒子を成形型のキャビティ内に充填し、水蒸気加熱等により加熱して型内発泡成形し、発泡成形体を製造する。
本発明の発泡成形体の密度は特に限定されないが、通常は０．０１０〜０．１０ｇ／ｃｍ３の範囲内とし、０．０１５〜０．０５０ｇ／ｃｍ３の範囲内とするのが好ましい。
【００４９】
なお、本発明において発泡成形体の密度とは、ＪＩＳ  Ｋ７１２２：１９９９「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の測定」記載の方法で測定した発泡成形体密度のことである。
＜発泡成形体の密度＞
５０ｃｍ３以上の試験片を材料の元のセル構造を変えない様に切断し、その質量を測定し、次式により算出した。
密度（ｇ／ｃｍ３）＝試験片質量（ｇ）／試験片体積（ｃｍ３）
試験片状態調節、測定用試験片は、成形後７２時間以上経過した試料から切り取り、２３℃±２℃×５０％±５％または２７℃±２℃×６５％±５％の雰囲気条件に１６時間以上放置したものである。
【００５０】
＜発泡成形体の発泡倍数＞
また、発泡成形体の発泡倍数は次式により算出される数値である。
発泡倍数＝１／密度（ｇ／ｃｍ３）
【００５１】
本発明の発泡成形体は、前述した本発明に係る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱発泡させ、得られた予備発泡粒子を型内発泡成形して得られたものなので、外観良好で強度に優れた発泡成形体を得ることができる。
また、リサイクルされたポリスチレン系樹脂を用いて製造した場合でも、曲げ強度などの強度に優れた発泡成形体を得ることができる。
【実施例】
【００５２】
［原料ポリスチレン系樹脂］
以下の実施例１〜１３及び比較例１，２での発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造に用いる原料ポリスチレン系樹脂として、表１に記した通りのメルトフローレイト（ＭＦＲ）、溶融張力ＭＴ、及びメタノール可溶分を持った５種類（バージン原料、リサイクル原料（１）〜（４））を用意した。
【００５３】
【表１】
2013227537.tif 000003
【００５４】
［実施例１］
（発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造）
基材樹脂としてバージンポリスチレン(東洋スチレン社製「ＨＲＭ１３Ｎ」)とリサイクル原料（１）を質量比７０／３０％の割合で使用し、基材樹脂１００質量部に対し、無機発泡核剤として微粉末タルク０．３質量部を加えて、時間当たり１５０ｋｇ／ｈｒの割合で口径９０ｍｍの単軸押出機内へ供給し、樹脂を加熱溶融させた後、発泡剤として基材樹脂１００質量部に対して６質量部のイソペンタンを押出機途中より圧入した。そして、押出機内で樹脂と発泡剤を混練しつつ、押出機先端部での樹脂温度が１７０℃となるように冷却しながら、押出機に連接しヒーターにより２９０℃に保持した、直径０．６ｍｍ、ランド長さ３．０ｍｍのノズルを２００個有する造粒用ダイを通して、温度４０℃、水圧０．４ＭＰａの冷却水が循環する水中カット室内に押し出すと同時に、円周方向に１０枚の刃を有する高速回転カッターをダイに密着させて、毎分３０００回転で切断し、脱水乾燥して球形の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は変形、ヒゲ等の発生もなく、平均粒径１．１ｍｍであった。
得られた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子１００質量部に対して、ポリエチレングリコール０．０３質量部、ステアリン酸亜鉛０．１５質量部、ステアリン酸モノグリセライド０．０５質量部、ヒドロキシステアリン酸トリグリセライド０．０５質量部を発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の表面全面に均一に被覆した。
【００５５】
（発泡成形体の製造）
前記の通り製造した発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、１５℃の保冷庫中に入れ、７２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０．０５ＭＰａ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（嵩発泡倍数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５０ｍｍ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０．０８ＭＰａ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０．０１ＭＰａになるまで冷却し、その後成形型を開き、長さ４００ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ５０ｍｍの長方形状の発泡成形体を取り出した。得られた発泡成形体は、密度０．０２０ｇ／ｃｍ３（発泡倍数５０倍）であった。
【００５６】
前述した通り製造した実施例１の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子について、１４５℃の雰囲気中で２時間かけて発泡剤を揮発させた後、ＭＦＲ，ＭＴ、及びメタノール可溶分を測定した。また、得られた発泡成形体について、以下の＜強度の評価＞を行った。その結果を表２に記す。
【００５７】
＜強度の評価＞
実施例（及び比較例）で得られた発泡成形体について、ＪＩＳ  Ａ９５１１：２００６「発泡プラスチック保温材」記載の方法に準じて曲げ強度を測定した。
すなわち、テンシロン万能試験機ＵＣＴ−１０Ｔ（オリエンテック社製）を用い、試験体サイズは７５ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍ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。試験片の数は３個とし、その平均値を求めた。
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。］
このようにして曲げ強度の平均値を求め、次の評価基準：
優良（◎）：曲げ強度が０．２８ＭＰａ以上
良（○）：曲げ強度が０．２５ＭＰａ以上０．２８ＭＰａ未満
不良（×）：曲げ強度が０．２５ＭＰａ未満
に照らし、強度を評価した。
【００５８】
［実施例２］
基材樹脂としてリサイクル原料（２）を１００％使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００５９】
［実施例３］
基材樹脂としてリサイクル原料（３）を１００％使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００６０】
［実施例４］
基材樹脂としてバージンポリスチレン(東洋スチレン社製「ＨＲＭ１３Ｎ」)とリサイクル原料（１）を質量比１０／９０％の割合とした基材樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００６１】
［実施例５］
基材樹脂としてバージンポリスチレン(東洋スチレン社製「ＨＲＭ１３Ｎ」)とリサイクル原料（１）を質量比２５／７５％の割合とした基材樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００６２】
［実施例６］
基材樹脂としてバージンポリスチレン(東洋スチレン社製「ＨＲＭ１３Ｎ」)とリサイクル原料（１）を質量比５０／５０％の割合とした基材樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００６３】
［実施例７］
基材樹脂としてバージンポリスチレン(東洋スチレン社製「ＨＲＭ１３Ｎ」)とリサイクル原料（１）を質量比７５／２５％の割合とした基材樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００６４】
［実施例８］
基材樹脂としてバージンポリスチレン(東洋スチレン社製「ＨＲＭ１３Ｎ」)とリサイクル原料（１）を質量比９０／１０％の割合とした基材樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００６５】
［実施例９］
基材樹脂としてバージンポリスチレン(東洋スチレン社製「ＨＲＭ１３Ｎ」)とリサイクル原料（１）を質量比９５／５％の割合とした基材樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００６６】
［実施例１０］
基材樹脂としてリサイクル原料（１）とリサイクル原料（２）を質量比５０／５０％の割合とした基材樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００６７】
［実施例１１］
基材樹脂としてバージンポリスチレン(東洋スチレン社製「ＨＲＭ１３Ｎ」)を１００％の割合で使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００６８】
［実施例１２］
無機発泡核剤の替わりに、化学発泡剤（炭酸水素ナトリウムとクエン酸の混合物、永和化成工業社製、商品名「ポリスレンＥＳ４０５」）０．５質量部を使用したこと以外は、実施例４と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００６９】
［実施例１３］
前記と同じ化学発泡剤０．５部を追加したこと以外は、実施例４と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００７０】
［比較例１］
基材樹脂としてリサイクル原料（１）を１００％の割合で使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００７１】
［比較例２］
基材樹脂としてリサイクル原料（４）を１００％の割合で使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡成形体を製造し、同様の測定・評価を行った。その結果を表２に記す。
【００７２】
【表２】
2013227537.tif 000004
【００７３】
表２の結果から、ポリスチレン系樹脂のＭＦＲが１．０〜１０．０ｇ／１０分の範囲内であり、ＭＴが５ｃＮ以上である実施例１〜１３の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、型内発泡成形によって、強度に優れた発泡成形体を得ることができた。
一方、比較例１の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、ポリスチレン系樹脂のＭＦＲが１１．２ｇ／１０分と高くなり、型内発泡成形によって得られた発泡成形体の強度が不良であった。
また比較例２の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、ポリスチレン系樹脂のＭＦＲが１８．１ｇ／１０分と高く、且つＭＴが５ｃＮ未満であり、型内発泡成形によって得られた発泡成形体の強度が不良であった。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、外観良好で強度に優れた発泡成形体を得ることが可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子及びポリスチレン系樹脂発泡成形体に関する。
【符号の説明】
【００７５】
１…押出機（樹脂供給装置）、２…ダイ、３…原料供給ホッパー、４…高圧ポンプ、５…発泡剤供給口、６…カッター、７…カッティング室、８…水槽、９…高圧ポンプ、１０…固液分離機能付き脱水乾燥機、１１…貯留容器。
【図１】
2013227537.tif 000005