(57)【要約】【課題】型内発泡成形法によって発泡成形体を製造する際に表面の伸びがよく、成形時の蒸気圧が低くても発泡粒同士の融着が良好となり、かつ圧縮強度の高い発泡成形体を製造可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の提供。【解決手段】粒子状のポリスチレン系樹脂に発泡剤を含有させてなり、前記ポリスチレン系樹脂１００質量部に対し、芳香族系溶剤が２．０〜２．５質量部含有され、嵩発泡倍数３０倍に発泡させた予備発泡粒子中の気泡の平均弦長が２１０〜２９０μｍの範囲内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】
粒子状のポリスチレン系樹脂に発泡剤を含有させてなり、前記ポリスチレン系樹脂１００質量部に対し、芳香族系溶剤が２．０〜２．５質量部含有され、嵩発泡倍数３０倍に発泡させた予備発泡粒子中の気泡の平均弦長が２１０〜２９０μｍの範囲内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】
前記芳香族系溶剤が、トルエン、スチレン、エチルベンゼンからなる群から選択される１種又は２種以上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】
請求項１または２に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を予備発泡させてなることを特徴とする予備発泡粒子。
【請求項４】
請求項３記載の予備発泡粒子を型内に充填して発泡させて得られた発泡成形体であって、発泡倍数３０倍での気泡の平均弦長が２１０〜２９０μｍの範囲内であることを特徴とする発泡成形体。
【請求項５】
密度が０．０２０〜０．０６０ｇ／ｃｍ３の範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の発泡成形体。
【請求項６】
盛土用部材、土木用緩衝部材、土木用断熱部材、建築用断熱部材、シート貼り合わせ用芯部材からなる群から選択される１種又は２種以上に用いられるものであることを特徴とする請求項４又は５に記載の発泡成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造するために用いる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に関し、型内発泡成形法によって発泡成形体を製造する際に表面の伸びがよく、成形時の蒸気圧が低くても発泡粒同士の融着が良好となり、かつ圧縮強度の高い発泡成形体を製造可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、該樹脂粒子から得られる予備発泡粒子及び発泡成形体に関する。本発明の発泡成形体は、圧縮強度に優れており、軽量盛土を構築するための盛土用部材などとして特に有用であり、軽量盛土を構築する以外の用途として土木用緩衝部材、土木用断熱部材、建築用断熱部材、シート貼り合わせ用芯部材などとしても特に有用である。
【背景技術】
【０００２】
ポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造するために用いる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子として、該樹脂粒子に溶剤を添加したものは、型内発泡成形法による発泡成形体の製造時に、表面の伸びがよく、成形時の蒸気圧が低くても融着が可能になる。また最高面圧が低く抑えられるので、成形サイクルの短縮化を図ることができる。
従来、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に可塑剤（溶剤）を添加することに関しては、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、ポリスチレン系樹脂粒子径の変動係数（ＣＶ値）が５〜１５％であるポリスチレン系樹脂粒子を水性懸濁液中に分散させた後、発泡剤を含浸させる前又は含浸中に、可塑剤１００重量部に対して粉末状の難燃剤テトラブロモシクロオクタン３３〜３００重量部を可塑剤に溶解させてなる難燃剤溶解液を水性懸濁液中に供給して、前記ポリスチレン系樹脂粒子中に前記難燃剤を含浸させることを特徴とする盛土に用いられる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、及びこの発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を型内発泡成形法によって発泡成形させて得られたポリスチレン系発泡成形体であって、密度が０．０１〜０．０３３ｇ／ｃｍ３であり、その発泡成形体の平均弦長が４０μｍ〜１２０μｍであるポリスチレン系発泡成形体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記載されたポリスチレン系発泡成形体は、平均弦長４０〜１２０μｍの範囲のものであり、この発泡成形体は、溶剤を添加することで弾性率が低下し、機械強度、例えば１％圧縮強度が低下してしまう。このため、所定の強度を満たすために発泡成形体の密度を増加させることが必要となり、密度増加による成形サイクル時間の増加やコストアップの懸念がある。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、型内発泡成形法によって発泡成形体を製造する際に表面の伸びがよく、成形時の蒸気圧が低くても発泡粒同士の融着が良好となり、かつ圧縮強度の高い発泡成形体を製造可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、該樹脂粒子から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、粒子状のポリスチレン系樹脂に発泡剤を含有させてなり、前記ポリスチレン系樹脂１００質量部に対し、芳香族系溶剤が２．０〜２．５質量部含有され、嵩発泡倍数３０倍に発泡させた予備発泡粒子中の気泡の平均弦長が２１０〜２９０μｍの範囲内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、前記芳香族系溶剤が、トルエン、スチレン、エチルベンゼンからなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
【０００９】
また本発明は、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を予備発泡させてなることを特徴とする予備発泡粒子を提供する。
【００１０】
また本発明は、前記予備発泡粒子を型内に充填して発泡させて得られた発泡成形体であって、発泡倍数３０倍での気泡の平均弦長が２１０〜２９０μｍの範囲内であることを特徴とする発泡成形体を提供する。
【００１１】
本発明の発泡成形体において、密度が０．０２０〜０．０６０ｇ／ｃｍ３の範囲内であることが好ましい。
【００１２】
本発明の発泡成形体は、盛土用部材、土木用緩衝部材、土木用断熱部材、建築用断熱部材、シート貼り合わせ用芯部材からなる群から選択される１種又は２種以上に用いられるものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明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１００質量部に対し、芳香族系溶剤が２．０〜２．５質量部含有され、嵩発泡倍数３０倍に発泡させた予備発泡粒子中の気泡の平均弦長が２１０〜２９０μｍの範囲内である構成としたことによって、型内発泡成形法によって発泡成形体を製造する際に表面の伸びがよく、成形時の蒸気圧が低くても発泡粒同士の融着が良好となり、かつ圧縮強度の高い発泡成形体を製造することができる。
【００１４】
本発明の発泡成形体は、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を予備発泡して得られた予備発泡粒子を型内発泡成形して得られ、発泡倍数３０倍での気泡の平均弦長が２１０〜２９０μｍの範囲内であることを特徴とするものなので、機械強度、例えば圧縮強度が高くなり、所定の強度を満たすために発泡成形体の密度を低くすることができ、成形サイクル時間の短縮化及びコスト低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１で製造した発泡成形体の断面の気泡構造を示す顕微鏡観察画像である。
【図２】比較例１で製造した発泡成形体の断面の気泡構造を示す顕微鏡観察画像である。
【図３】比較例４で製造した発泡成形体の断面の気泡構造を示す顕微鏡観察画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（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、粒子状のポリスチレン系樹脂に発泡剤を含有させてなり、前記ポリスチレン系樹脂１００質量部に対し、芳香族系溶剤が２．０〜２．５質量部含有され、嵩発泡倍数３０倍に発泡させた予備発泡粒子中の気泡の平均弦長が２１０〜２９０μｍの範囲内であることを特徴とする。
【００１７】
本発明におけるポリスチレン系樹脂粒子は、公知の方法で製造されたものを用いることができ、例えば、（１）水性媒体、スチレン系単量体及び重合開始剤をオートクレーブ内に供給し、オートクレーブ内において加熱、攪拌しながらスチレン系単量体を懸濁重合させてポリスチレン系樹脂粒子を製造する懸濁重合法、（２）水性媒体及びポリスチレン系樹脂種粒子をオートクレーブ内に供給し、ポリスチレン系樹脂種粒子を水性媒体中に分散させた後、オートクレーブ内を加熱、攪拌しながらスチレン系単量体を連続的に或いは断続的に供給して、ポリスチレン系樹脂種粒子にスチレン系単量体を吸収させつつ重合開始剤の存在下にて重合させてポリスチレン系樹脂粒子を製造するシード重合法などが挙げられる。なお、ポリスチレン系樹脂種粒子は、前記（１）の懸濁重合法により製造し分級すればよい。
【００１８】
ここで、本発明におけるポリスチレン系樹脂としては、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、イソプロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレンなどのスチレン系単量体の単独重合体又はこれらの共重合体などが挙げられる。
【００１９】
更に、前記ポリスチレン系樹脂としては、前記スチレン系単量体を主成分とする、前記スチレン系単量体と、このスチレン系単量体と共重合可能なビニル単量体との共重合体であってもよく、このようなビニル単量体としては、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）アクリレートなどのアルキル（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単量体などが挙げられる。
【００２０】
そして、ポリスチレン系樹脂粒子の平均粒子径は、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を用いて型内発泡成形を行う場合に、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を予備発泡させて得られる予備発泡粒子のキャビティ内への充填性の観点から、０．３〜２．０ｍｍが好ましく、０．５〜１．４ｍｍがより好ましい。さらに、盛土用部材の場合は、０．６〜１．４ｍｍが好ましい。粒子の平均粒子径が２．０ｍｍを超えると、キャビティ内への予備発泡粒の充填性が悪化するため、充填不良が起こり金型の細部に発泡粒が充填できないため発泡性体を得られない問題があった。一方、粒子の平均粒子径が０．３ｍｍ未満であると、成形体の強度が不足し、施工時に成形体が割れるなどの問題があった。
【００２１】
本発明において、ポリスチレン系樹脂粒子を構成するポリスチレン系樹脂のスチレン換算重量平均分子量は、小さいと、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を発泡させて得られる発泡成形体の機械的強度が低下することがある一方、大きいと、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の発泡性が低下し、高発泡倍率の発泡成形体を得ることができない虞れがあるので、２０万〜５０万が好ましく、２４万〜４０万がより好ましい。
【００２２】
なお、前記懸濁重合法及びシード重合法において用いられる重合開始剤としては、特に限定されず、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルヘキサノエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレートなどの有機過酸化物やアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリルなどのアゾ化合物などが挙げられ、これらは単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。
【００２３】
重合時に水性媒体中にポリスチレン系樹脂粒子を分散させてなる水性懸濁液は、前記懸濁重合法又はシード重合法による重合後の反応液を水性懸濁液として用いても、或いは、前記懸濁重合法又はシード重合法によって得られたポリスチレン系樹脂粒子を反応液から分離し、このポリスチレン系樹脂粒子を別途用意した水性媒体に懸濁させて水性懸濁液を形成してもよい。なお、水性媒体としては、特に限定されず、例えば、水、アルコールなどが挙げられ、水が好ましい。
【００２４】
また、前記懸濁重合法又はシード重合法において、スチレン系単量体を重合させる際に、スチレン系単量体の液滴又はポリスチレン系樹脂種粒子の分散性を安定させるために懸濁安定剤を用いてもよく、このような懸濁安定剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドンなどの水溶性高分子や、第三リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウムなどの難水溶性無機塩などが挙げられ、難水溶性無機塩を用いる場合には、アニオン界面活性剤が通常、併用される。
【００２５】
前記アニオン界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウムなどのアルキル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアルキルベンゼンスルホン酸塩、オレイン酸ナトリウムなどの高級脂肪酸塩、β−テトラヒドロキシナフタレンスルホン酸塩などが挙げられ、アルキルベンゼンスルホン酸塩が好ましい。
【００２６】
そして、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、前記水性懸濁液中に分散させたポリスチレン系樹脂粒子中に発泡剤を公知の要領で含浸させる。このような発泡剤としては、沸点がポリスチレン系樹脂の軟化点以下であって、常圧でガス状もしくは液状の有機化合物が適しており、例えば、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、シクロペンタン、シクロペンタジエン、ｎ−ヘキサン、石油エーテルなどの炭化水素、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルエチルエーテルなどの低沸点のエーテル化合物、炭酸ガス、窒素、アンモニアなどの無機ガスなどが挙げられ、沸点が−４５〜４０℃の炭化水素が好ましく、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタンがより好ましい。なお、発泡剤は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。ポリスチレン系樹脂粒子に添加する発泡剤の量は、ポリスチレン系樹脂１００質量部に対して１．０〜１０質量部の範囲内であることが好ましく、２．０〜８．０質量部の範囲がより好ましい。
【００２７】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、水性懸濁液中に分散させたポリスチレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させる前に或いは含浸中に、ポリスチレン系樹脂１００質量部に対し、芳香族系溶剤を２．０〜２．５質量部となるように添加する。
本発明において、使用する芳香族系溶剤としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン、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、イソプロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレンなどが挙げられ、これらの中でも特に、トルエン、スチレン、エチルベンゼンからなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、前記芳香族系以外の溶剤を添加した場合には、その発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を予備発泡して得られた予備発泡粒子を型内発泡成形して発泡成形体を得る際に、発泡粒子同士の融着が悪くなって、成形サイクル時間が長くなり、成形サイクル短縮化の目的が達せられない。
【００２８】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、芳香族系溶剤の添加量は、ポリスチレン系樹脂１００質量部に対し、２．０〜２．５質量部の範囲であり、２．１〜２．４質量部の範囲がより好ましい。芳香族系溶剤の添加量が２．０質量部未満であると、発泡成形体の表面の伸びが悪くなり、また発泡成形体内部の発泡粒子同士の融着が悪くなるために、成形サイクル時間が長く必要となり、成形サイクルの短縮化を達成できなくなる。芳香族系溶剤の添加量が２．５質量部を超えると、得られる発泡成形体の気泡の平均弦長が大きくなって気泡が粗大化し易くなり、発泡成形体の圧縮強度が低下してしまう。
【００２９】
さらに、本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、水性懸濁液中に分散させたポリスチレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させる前に或いは含浸中に、テトラブロモシクロオクタン等の難燃剤、難燃助剤を溶解させてなる難燃剤を必要に応じて溶剤に溶解させた溶解液を前記水性懸濁液中に供給して、ポリスチレン系樹脂粒子に難燃剤及び難燃助剤を含浸させてもよい。なお、含浸は加圧下にてするのが好ましい。なお、水性媒体は、ポリスチレン系樹脂粒子を分散させている水性懸濁液と相溶性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、水、アルコールなどが挙げられ、水が好ましい。
【００３０】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子には、前記芳香族系溶剤、難燃剤以外に、物性を損なわない範囲内において気泡調整剤、充填剤、滑剤、架橋剤、着色剤などの添加剤を必要に応じて添加することができ、これら添加剤を発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に添加する場合には、ポリスチレン系樹脂粒子を分散させた水性懸濁液中に添加剤を添加するか、又は、難燃剤溶解液若しくは該難燃剤溶解液中に添加剤を添加すればよい。
【００３１】
本発明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１００質量部に対し、芳香族系溶剤が２．０〜２．５質量部含有され、嵩発泡倍数３０倍に発泡させた予備発泡粒子中の気泡の平均弦長が２１０〜２９０μｍの範囲内である構成としたことによって、型内発泡成形法によって発泡成形体を製造する際に表面の伸びがよく、成形時の蒸気圧が低くても発泡粒同士の融着が良好となり、かつ圧縮強度の高い発泡成形体を製造することができる。
嵩発泡倍数３０倍に発泡させた予備発泡粒子中の気泡の平均弦長が２１０μｍ未満であると、発泡成形体を製造する際に表面の伸びが悪くなり、また発泡成形体内部の発泡粒子同士の融着が悪くなるために、成形サイクル時間が長く必要となり、成形サイクルの短縮化を達成できなくなる。前記平均弦長が２９０μｍを超えると、気泡が粗大化し易くなり、発泡成形体の圧縮強度が低下してしまう。
【００３２】
（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０．０２０〜０．０６０ｇ／ｃｍ３の範囲内が好ましく、０．０３５〜０．０５５ｇ／ｃｍ３の範囲内とするのがより好ましい。
【００３３】
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）
【００３４】
＜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）
【００３５】
この予備発泡粒子中の気泡の平均弦長は、嵩発泡倍数３０倍に予備発泡させた状態で２１０〜２９０μｍの範囲内である。この予備発泡粒子の気泡の平均弦長が２１０μｍ未満であると、発泡成形体を製造する際に表面の伸びが悪くなり、また発泡成形体内部の発泡粒子同士の融着が悪くなるために、成形サイクル時間が長く必要となり、成形サイクルの短縮化を達成できなくなる。前記平均弦長が２９０μｍを超えると、気泡が粗大化し易くなり、発泡成形体の圧縮強度が低下してしまう。
【００３６】
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０．０２０〜０．０６０ｇ／ｃｍ３の範囲内が好ましく、０．０３５〜０．０５５ｇ／ｃｍ３の範囲内とするのがより好ましい。
【００３７】
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（半硬質および軟質材料の場合は１００ｃｍ３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。
【００３８】
＜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）
【００３９】
本発明の発泡成形体は、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を予備発泡して得られた予備発泡粒子を型内発泡成形して得られ、気泡の平均弦長が２１０〜２９０μｍの範囲内であることを特徴とするものなので、機械強度、例えば圧縮強度が高くなり、所定の強度を満たすために発泡成形体の密度を低くすることができ、成形サイクル時間の短縮化及びコスト低減化を図ることができる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例及び比較例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４１】
［実施例１］
（ポリスチレン系樹脂粒子の作製）
内容積１００リットルの攪拌機付オートクレーブに第三リン酸カルシウム（大平化学社製）１２０ｇ、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム２．４ｇ、ベンゾイルパーオキサイド（純度７５質量％）１６０ｇ、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート３０ｇ、イオン交換水４０ｋｇ及びスチレン単量体４０ｋｇを供給して攪拌羽を１００ｒｐｍの回転速度にて回転させて攪拌して水性懸濁液を形成した。
次に、攪拌羽を１００ｒｐｍの回転速度で回転させて水性懸濁液を撹拌しながらオートクレーブ内の温度を９０℃まで昇温して９０℃にて６時間に亘って保持し、更に、オートクレーブ内の温度を１２０℃まで昇温し、１２０℃で２時間に亘って保持することによって、スチレン単量体を懸濁重合した。
しかる後、オートクレーブ内の温度を２５℃まで冷却し、オートクレーブ内からポリスチレン粒子を取り出して洗浄、脱水を複数回に亘って繰り返し行い、乾燥工程を経た後、ポリスチレン粒子を分級して、粒子径が０．２〜１．２ｍｍでかつ重量平均分子量が２４万のポリスチレン粒子を得た。
次いで、１００リットルの撹拌機付オートクレーブに純水３０ｋｇ、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ４ｇ、ピロリン酸マグネシウム１００ｇを入れ、さらに前記記載の粒子径０．２〜１．２ｍｍで重量平均分子量が２４万のポリスチレン核粒子１１ｋｇ（２５質量部）を加えて１２０ｒｐｍで撹拌し液中に分散させた。
次いで、予め用意しておいた乳濁液を７５℃に保持した反応器に添加した。この乳濁液は、純水６ｋｇ、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ２ｇ、ピロリン酸マグネシウム２０ｇの分散液に、重合開始剤の過酸化ベンゾイル（純度７５％）１１０ｇ、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート５０ｇを溶解したスチレン５ｋｇを加え、ホモミキサーで撹拌して乳濁化させたものである。その後、ポリスチレン系樹脂粒子中にスチレンと重合開始剤とがよく吸収されるように３０分間保持し、その後スチレン２８ｋｇを１６０分かけてオートクレーブ内を７５℃から１０８℃まで０．２℃／分で昇温しながら連続的に滴下した。（滴下が終了した時点において、反応器中に添加されたスチレンは３３ｋｇ即ち７５質量部であり、ポリスチレン系樹脂粒子と添加されたスチレンの合計量は１００質量部になる。）  次に、スチレンの滴下が終了してから２０分後に、１℃／分の割合で１２０℃まで昇温し、９０分間保持し、ポリスチレン系樹脂粒子を作製した。
【００４２】
（発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の作製）
次いで、予め用意した蒸留水３０００ｇ、ピロリン酸マグネシウム４５ｇ、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇをホモミキサーで攪拌し、芳香族系溶剤として、トルエン２２５ｇ、スチレンモノマー２１４ｇ、エチルベンゼン７８．９ｇを入れ、難燃剤としてテトラブロムシクロオクタン２２５ｇ、ジクミルパーオキサイト６３ｇを入れ懸濁液を調製した。
次いで、内容積５０リットルの攪拌機付オートクレーブに前記のポリスチレン系樹脂粒子２２．５４ｋｇ、蒸留水２０．３３ｋｇ、前記懸濁液を撹拌し懸濁させた。
懸濁液を反応器に加え始めた時点から３０分間で反応器内温度を９０℃まで連続的に昇温した。その後、９０℃を維持した状態で、発泡剤であるノルマルブタン（小池化学社製、商品名ノルマルブタン）１０１４ｇを圧入し、２０分間で反応器内温度を１００℃まで連続的に昇温し、５時間３０分保持した後、２０℃まで冷却して取り出し、洗浄、脱水、乾燥し、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得た。
発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の洗浄時に、ＪＩＳ１０００μｍ篩を通過しない合着粒子、及びＪＩＳ５００μｍ篩を通過する微粉末状重合体を除き、その重量を各々測定した。さらに発泡後の気泡径が完全に安定するまで１５℃で３日間熟成させて、メジアン径０．８５ｍｍの発泡性スチレン系樹脂粒子を得た。
【００４３】
（発泡性スチレン系樹脂粒子の被覆）
この発泡性スチレン系樹脂粒子４ｋｇを松坂貿易社製レーディゲミキサーＭ２０型（内容量２０リットル）に投入した。次いで脂肪酸トリグリセライド４ｇ、ステアリン酸マグネシウム１．６ｇ、軽質炭酸カルシウム３．２ｇ、を順次投入し、２３０ｒｐｍで３分間攪拌した。次いで重量平均分子量３００であるポリエチレングリコール１．６ｇ、流動パラフィン１．６ｇを投入し２３０ｒｐｍで５分間攪拌し、樹脂粒子表面を被覆した。
【００４４】
（発泡成形）
この被覆済みの発泡性スチレン系樹脂粒子を内容量約４０リットルの小型バッチ式予備発泡機を用いて、常圧下でゲージ圧力０．０５ＭＰａの水蒸気で加熱し嵩倍数３０倍に予備発泡した。
この予備発泡粒子を２０℃で２４時間放置し、乾燥、熟成させた後、面圧計が取付けられ、箱形の成形品（３００×４００×５０ｍｍ）が得られる金型を成形機に取付け、スチームによる熱成形を行った。成形は積水工機製作所製ＡＣＥ−３ＳＰを用い、ＱＳ成形モードで成形スチーム圧０．０８ＭＰａ（ゲージ圧力）、金型加熱４秒、一方加熱０．０３ＭＰａ接点圧、逆一方加熱４秒、両面加熱１０秒、水冷１０秒、設定取出面圧０．０１５ＭＰａの条件として型内発泡成形を行って、密度０．０３３ｇ／ｃｍ３（発泡倍数３０倍）の発泡成形体を得た。
前記予備発泡粒子中の気泡の平均弦長、発泡成形体の型内発泡成形における成形サイクル評価、得られた発泡成形体の内部融着、表面伸び及び圧縮強度の測定・評価を、下記の通り行った。その結果を表１に記す。
【００４５】
＜予備発泡粒子中の気泡の平均弦長＞
予備発泡粒子の気泡径は、ＡＳＴＭ  Ｄ２８４２−６９の試験方法に準拠して測定されたものをいう。具体的には、予備発泡粒子を略二等分となるように切断し、切断面を走査型電子顕微鏡（ＪＯＥＬ社製  商品名「ＪＳＭ−６３６０ＬＶ」）を用いて１５倍に拡大して撮影する。
次に、撮影した画像をＡ４用紙上に印刷し、任意の箇所に長さ６０ｍｍの直線を一本描く。この直線上に存在する気泡数から気泡の平均弦長（ｔ）を下記式により算出する。
平均弦長ｔ＝６０／（気泡数×写真の倍率）
なお、直線を描くにあたっては、できるだけ直線が気泡に点接触することなく貫通した状態となるようにする。又、一部の気泡が直線に点接触してしまう場合には、この気泡も気泡数に含め、更に、直線の両端部が気泡を貫通することなく、気泡内に位置した状態となる場合には、直線の両端部が位置している気泡も気泡数に含める。
【００４６】
＜成形サイクル評価＞
前記発泡成形における１回の成形サイクルの所要時間（単位：秒）を測定し、次の評価基準：
良好（○）：成形サイクルが５００秒以下
やや不良（△）：成形サイクルが５００〜６００秒
不良（×）：成形サイクル６００秒以上
にて評価した。
【００４７】
＜内部融着の評価＞
得られた箱形の発泡成形品を衝撃によって破断させ、その破断面の発泡粒子１００〜１５０個を含む任意の範囲について、全粒子数（Ａ）と粒子内で破断している粒子数（Ｂ）を計数し、以下の式により融着率（％）を算出した。
融着率＝（Ｂ）×１００／（Ａ）
内部融着の評価基準は、融着率７０％以上を良好、７０％未満を不良とした。
【００４８】
＜発泡成形体の表面伸びの評価＞
発泡成形体の外観を目視にて評価した。発泡成形体表面の発泡粒子同士が接合した境界部分が平滑である場合を良好、境界部分に凹凸があり平滑性が劣るものを不良とした。
【００４９】
＜圧縮強度の評価＞        
成形圧０．０８Ｍｐａの水蒸気圧力で成形した発泡成形品から、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ５０ｍｍの試験片を切り出し、この試験片の曲げ試験をＪＩＳ−Ａ９５１１に準拠して行い、圧縮強度（単位：ｋｇ／ｃｍ２）とした。
圧縮強度の評価基準は、
良好（○）：圧縮強度２．０ｋｇ／ｃｍ２以上
不良（×）：圧縮強度２．０ｋｇ／ｃｍ２未満
とした。
【００５０】
［実施例２］
実施例１において、添加する芳香族系溶剤をトルエン２２５．４３ｇ、スチレンモノマー２１４．１５ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様の方法で実施した。得られた予備発泡粒子及び発泡成形体について、実施例１と同様の測定評価を行った。その結果を表１に記す。
【００５１】
［実施例３］
実施例１において、添加する芳香族系溶剤をトルエン２２５．４３ｇ、スチレンモノマー２１４．１５ｇ、エチルベンゼン１１２．７１ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様の方法で実施した。得られた予備発泡粒子及び発泡成形体について、実施例１と同様の測定評価を行った。その結果を表１に記す。
【００５２】
［比較例１］
実施例１において、芳香族系溶剤を添加しなかったこと、及び発泡剤のノルマルブタン（小池化学社製、商品名ノルマルブタン）１,６６８ｇを圧入したこと以外は、実施例１と同様の方法で実施した。得られた予備発泡粒子及び発泡成形体について、実施例１と同様の測定評価を行った。その結果を表１に記す。
【００５３】
［比較例２］
実施例１において、添加する芳香族系溶剤をトルエン２２５．４３ｇ、スチレンモノマー２１４．１５ｇ、エチルベンゼン２２５．４３ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様の方法で実施した。得られた予備発泡粒子及び発泡成形体について、実施例１と同様の測定評価を行った。その結果を表１に記す。
【００５４】
［比較例３］
実施例１において、添加する芳香族系溶剤に代えて、芳香族系以外の溶剤であるジイソブチルアジペート（ＤＩＢＡ）を５１８．４８ｇ添加し、それ以外は実施例１と同様の方法で実施した。得られた予備発泡粒子及び発泡成形体について、実施例１と同様の測定評価を行った。その結果を表１に記す。
【００５５】
［比較例４］
実施例１において、添加する芳香族溶剤をトルエン２２５．４３ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様の方法で実施した。得られた予備発泡粒子及び発泡成形体について、実施例１と同様の測定評価を行った。その結果を表１に記す。
【００５６】
【表１】
2013203891.tif 000003
【００５７】
表１の結果より、本発明に係る実施例１〜３において作製した予備発泡粒子は、気泡の平均弦長が２１０〜２９０μｍの範囲内となり、この予備発泡粒子を型内発泡して発泡成形体を製造する際に、成形サイクルの短縮化を図ることができた。実施例１〜３において得られた発泡成形体は、内部融着及び表面伸びが良好であり、圧縮強度にも優れていた。
【００５８】
一方、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に芳香族系溶剤を添加しなかった比較例１では、予備発泡粒子中の気泡の平均弦長が小さくなり、成形サイクル時間が長くなり、得られた発泡成形体は、内部融着及び表面伸びが不良であった。
比較例２は、芳香族系溶剤の量を実施例１〜３よりも増加したことによって、予備発泡粒子中の気泡の平均弦長が大きくなり、気泡が粗大化した。さらに、得られた発泡成形体は、圧縮強度が低くなった。
比較例３は、芳香族系以外の溶剤を添加したことによって、成形サイクル時間が実施例１〜３よりも長くなり、成形サイクル短縮化が達成できなかった。
比較例４は、芳香族系溶剤の量を実施例１〜３よりも少なくしたことによって、予備発泡粒子中の気泡の平均弦長が小さくなり、成形サイクル時間が長くなり、得られた発泡成形体は、内部融着及び表面伸びが不良であった。
【００５９】
［発泡成形体の気泡構造の比較］
図１は、実施例１で製造した発泡成形体の断面の気泡構造を示す顕微鏡観察画像である。
図２は、比較例１で製造した発泡成形体の断面の気泡構造を示す顕微鏡観察画像である。
図３は、比較例４で製造した発泡成形体の断面の気泡構造を示す顕微鏡観察画像である。
実施例１で製造した発泡成形体は、比較例１，４で製造した発泡成形体に比べ、気泡径が大きくなっており、かつ発泡粒子中の表面と中心部の気泡径バラツキが比較的小さくなっている。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、ポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造するために用いる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に関し、型内発泡成形法によって発泡成形体を製造する際に表面の伸びがよく、成形時の蒸気圧が低くても発泡粒同士の融着が良好となり、かつ圧縮強度の高い発泡成形体を製造可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子、該樹脂粒子から得られる予備発泡粒子及び発泡成形体に関する。本発明の発泡成形体は、圧縮強度に優れており、軽量盛土を構築するための盛土用部材などとして特に有用であり、軽量盛土を構築する以外の用途として土木用緩衝部材、土木用断熱部材、建築用断熱部材、シート貼り合わせ用芯部材などとしても特に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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