JP2001220476A

JP2001220476A - 成形加工用の樹脂組成物

Info

Publication number: JP2001220476A
Application number: JP2000030986A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Sato; 光弘佐藤; Atsushi Furuhira; 篤古平
Original assignee: Toyo Science Co Ltd
Current assignee: Toyo Science Co Ltd
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2001-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】焼却処分時に煤の発生を抑制することがで
き、黒煙が発生することのない成形加工用の樹脂組成物
を提供する。【解決手段】ポリスチレン系樹脂を主成分とする樹脂
組成物であり、組成物が、５０重量％以上かつ７０重量
％以下のポリスチレン系樹脂と、３０重量％以上かつ５
０重量％以下の粉状の金属酸化物とを含有し、ポリスチ
レン系樹脂と金属酸化物とを混和してポリスチレン系樹
脂の中に金属酸化物を分散させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形や押出し
成形、発泡ビーズ成形、ブロー成形、溶融圧縮成形等の
成形加工に使用する成形加工用の樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】成形加工用のポリスチレン系樹脂は公知
である。ポリスチレン系樹脂は、溶融流動性が良好で成
形し易く、熱安定性にも優れているので、複雑な形状の
成形品を作ることができ、安価であるので汎用プラスチ
ックとして広く使用されている。ポリスチレン系樹脂
は、射出成形や押出し成形、発泡ビーズ成形、ブロー成
形、溶融圧縮成形等の技術を利用して日用雑貨品や電気
部品等の成形品に加工される。ポリスチレン系樹脂から
作られた成形品の廃棄物は、主に焼却することで処分さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ポリスチレン系樹脂
は、構造式に示されるようにベンゼン環を有し、燃焼時
にベンゼン環の炭素と酸素とが反応して二酸化炭素に変
化する。しかし、分子構造上炭素数が多いので、酸素と
反応できない残余の炭素が煤となって黒煙が発生する。

【０００４】本発明の課題は、ポリスチレン系樹脂を主
成分とした樹脂組成物において、焼却処分時に煤の発生
を抑制することができ、黒煙が発生することのない成形
加工用の樹脂組成物を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための本発明は、ポリスチレン系樹脂を主成分とする成
形加工用の樹脂組成物を改良することにある。

【０００６】改良にかかる本発明の特徴としては、前記
組成物が、５０重量％以上かつ７０重量％以下の前記ポ
リスチレン系樹脂と、３０重量％以上かつ５０重量％以
下の粉状の金属酸化物とを含有し、前記ポリスチレン系
樹脂と金属酸化物とを混和して前記ポリスチレン系樹脂
の中に前記金属酸化物を分散させたことにある。

【０００７】本発明の実施の形態の一例としては、前記
金属酸化物が、三酸化二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、二酸化マン
ガン（ＭｎＯ_２）、硝酸カリウム（ＫＮｏ_３）、四酸化
三コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）、一酸化銀（ＡｇＯ）のうち
のいずれかである。

【０００８】本発明の実施の形態の他の一例としては、
前記ポリスチレン系樹脂が、ポリスチレン、発泡ポリス
チレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＡＳ樹
脂）、ポリブタジエン−スチレン−アクリロニトリルグ
ラフト共重合体（ＡＢＳ樹脂）のうちのいずれかであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明にかかる成型加工用の樹脂
組成物の詳細を説明すると、以下のとおりである。

【００１０】（１）一例として示す成形加工用の樹脂組
成物（以下、第１組成物という。）は、ポリスチレン系
樹脂と、粉状の金属酸化物とから構成されている。第１
組成物は、その全重量％のうち、ポリスチレン系樹脂が
５０重量％以上であって７０重量％以下、金属酸化物が
３０重量％以上であって５０重量％以下を占めている。
第１組成物におけるポリスチレン系樹脂と金属酸化物と
の重量％は、ポリスチレン系樹脂＞金属酸化物の関係に
ある。

【００１１】ポリスチレン系樹脂としては、ポリスチレ
ン、スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＡＳ樹
脂）、ポリブタジエン−スチレン−アクリロニトリルグ
ラフト共重合体（ＡＢＳ樹脂）のうちのいずれかを使用
することができる。

【００１２】金属酸化物としては、三酸化二鉄（Ｆｅ_２
Ｏ_３）、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）、硝酸カリウム
（ＫＮｏ_３）、四酸化三コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）、一酸
化銀（ＡｇＯ）のうちのいずれかを使用することができ
る。

【００１３】三酸化二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）としては、ヘマ
タイト粉末（α−Ｆｅ_２Ｏ_３）、マグネタイト粉末（β
−Ｆｅ_２Ｏ_３）、マグヘマタイト粉末（γ−Ｆｅ
_２Ｏ_３）のうちのいずれか、または、それらを配合した
ものを使用することができる。二酸化マンガン（ＭｎＯ
_２）としては、β型（β−ＭｎＯ_２）、γ型（γ−Ｍｎ
Ｏ_２）のうちのいずれか、または、それらを配合したも
のを使用することができる。

【００１４】硝酸カリウム（ＫＮｏ_３）としては、α型
（α−ＫＮｏ_３）、β型（β−ＫＮｏ_３）のうちのいず
れか、または、それらを配合したものを使用することが
できる。硝酸カリウム（ＫＮｏ_３）は、約４００℃で亜
硝酸カリウム（ＫＮｏ_２）となり、さらに高い温度で加
熱すると酸化カリウム（Ｋ_２ｏ）に変化する。加熱され
た硝酸カリウム（ＫＮｏ_３）は、酸素を遊離しながら硝
酸カリウム（ＫＮｏ_３）から酸化カリウム（Ｋ_２ｏ）に
変化する。

【００１５】四酸化三コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）は、空気
中において約７５０℃から酸素を遊離し始め、約９００
℃で酸化コバルト（ＣｏＯ）に変化する。一酸化銀（Ａ
ｇＯ）は、１００℃以上で銀と酸素とに分解する。

【００１６】第１組成物は、それら金属酸化物をポリス
チレン系樹脂に含有させることで、第１組成物を燃焼さ
せたときに、金属酸化物から遊離した酸素とポリエチレ
ン系樹脂の残余の炭素とが化学反応を起こして二酸化炭
素に変わり、ポリエチレン系樹脂を完全燃焼させること
ができる。ゆえに、ポリエチレン系樹脂のみを燃焼させ
たときと比較して煤の発生を抑制することができる。

【００１７】ポリスチレン系樹脂が７０重量％を超過
し、かつ、金属酸化物が３０重量％未満の場合では、燃
焼時における金属酸化物の酸素供給作用が不十分とな
り、ポリスチレン系樹脂の残余の炭素が酸素と反応でき
ずに不完全燃焼を起こし、煤が発生してしまう。

【００１８】ポリスチレン系樹脂が５０重量％未満、か
つ、金属酸化物が５０重量％を超過する場合では、金属
酸化物が組成物の過半を占めるので、溶融しても流動性
を示さない金属酸化物によって組成物の流動性が著しく
低下してしまう。また、組成物の塑性や延性、耐衝撃性
が極端に低下してしまうことがある。

【００１９】（２）他の一例として示す樹脂組成物（以
下、第２組成物という。）は、ポリスチレン系樹脂を主
成分とし、改質成分を含有する合成樹脂成分と、粉状の
金属酸化物とから構成されている。第２組成物は、その
全重量％のうち、合成樹脂成分が５０重量％以上であっ
て７０重量％以下、金属酸化物が３０重量％以上であっ
て５０重量％以下を占めている。第２組成物における合
成樹脂成分と金属酸化物との重量％は、合成樹脂成分＞
金属酸化物の関係にある。ポリスチレン系樹脂と金属酸
化物とは、第１組成物のそれらと同一のものである。

【００２０】改質成分は、合成樹脂成分の全重量％のう
ち、３重量％以上であって２０重量％以下を占めてい
る。改質成分は、メルトフローインデックスが１０〜２
５ｇ／１０分の範囲にある。改質成分は、ポリスチレン
系樹脂と相互に親和性を有するもので、ポリスチレン系
樹脂と混合物を形成し、加熱溶融させた第２組成物の流
動性を向上させることができる。また、改質成分は、ポ
リスチレン系樹脂と金属酸化物とを接着するバインダー
としての作用を有する。

【００２１】改質成分は、熱可塑性エラストマー、水素
添加スチレン−ブタジエンラバー、スチレン−エチレン
ブチレン・オレフィン結晶ブロックコポリマー、オレフ
ィン結晶・エチレンブチレン・オレフィン結晶ブロック
コポリマーのうちのいずれか、または、それらを配合し
たものである。

【００２２】水素添加スチレン−ブタジエンラバー、ス
チレン−エチレンブチレン・オレフィン結晶ブロックコ
ポリマー、オレフィン結晶・エチレンブチレン・オレフ
ィン結晶ブロックコポリマーそれぞれは、エチレンとブ
テン−１とから形成されたランダム性の高い共重合体で
あり、ポリマー分子中に二重結合を持たず、かつ、低結
晶性で柔軟性のある透明性の高いポリオレフィン系熱可
塑性合成樹脂である。

【００２３】改質成分が３重量％未満、かつ、改質成分
のメルトフローインデックスが１０ｇ／１０分未満の場
合は、改質成分が十分に作用せず、組成物の流動性を向
上させることができない。改質成分が２０重量％を超過
し、かつ、改質成分のメルトフローインデックスが２５
ｇ／１０分を超過する場合は、組成物が必要以上に軟質
化されてしまうので、組成物が十分な硬度を得ることが
できない。また、組成物の引張り強さと引裂強度とが低
下してしまう。

【００２４】改質成分のメルトフローインデックスは、
改質成分の温度を１９０℃、押出し圧力を２１，１８
Ｎ、押出し時間を１０分間とし、規定の直径および長さ
のオリフィスから押し出して測定した値である。第２組
成物において、ポリスチレン系樹脂および改質成分から
なる合成樹脂成分と金属酸化物との重量％を規定する理
由は、第１組成物のそれと同一である。

【００２５】（３）他の一例として示す樹脂組成物（以
下、第３組成物という。）は、懸濁重合によって得られ
たポリスチレンビーズに発泡剤を加えて得られた発泡ポ
リスチレンと、粉状の金属酸化物とから構成されてい
る。第３組成物は、その全重量％のうち、発泡ポリスチ
レンが５０重量％以上であって７０重量％以下、金属酸
化物が３０重量％以上であって５０重量％以下を占めて
いる。第３組成物における発泡ポリスチレンと金属酸化
物との重量％は、発泡ポリスチレン＞金属酸化物の関係
にある。金属酸化物は、第１組成物のそれと同一のもの
である。

【００２６】発泡ポリスチレンが７０重量％を超過し、
かつ、金属酸化物が３０重量％未満の場合では、燃焼時
における金属酸化物の酸素供給作用が不十分となり、発
泡ポリスチレンの残余の炭素が酸素と反応できずに不完
全燃焼を起こし、煤が発生してしまう。発泡ポリスチレ
ンが５０重量％未満、かつ、金属酸化物が５０重量％を
超過する場合では、組成物の塑性や延性、耐衝撃性が極
端に低下してしまうことがある。

【００２７】金属酸化物を粉状に粉砕する手段として
は、ピンミルやディスクミル等の衝撃式粉砕機により粉
砕する方法の他に、ボールミルや振動ミル等により粉砕
する方法（特開昭５０−２２９７号公報）、フレッドミ
ルのような荷重ローラーを備えた粉砕機により粉砕する
方法（特開平２−８０号公報）、ホイール型混練機で処
理した後に衝撃式粉砕機で粉砕する方法（特開平６−６
７４５３号公報）等が挙げられる。

【００２８】第１〜第３組成物は、それら組成物を構成
する樹脂成分と金属酸化物とが混練機で加熱、混練され
た後、押出し機とダイとを使用してペレット状や板状、
塊状に成形される。ペレット状や板状、塊状に成形され
た第１〜第３組成物は、射出成形や押出し成形、溶融圧
縮成形等の技術を利用して日用雑貨品や電気部品等の成
形品に加工される。

【００２９】

【実施例１】実施例１では、合成樹脂成分としてポリス
チレン、金属酸化物として三酸化二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）を
使用し、ポリスチレンと三酸化二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）とを
混練機で加熱、混練した後、押出し機とダイとを使用し
て塊状の組成物を作成、試料とした。試料としては、以
下の５種類を用意し、それら試料に対する燃焼試験を行
った。（１）試料１：ポリスチレン９０重量％、三酸化二鉄１
０重量％（２）試料２：ポリスチレン８０重量％、三酸化二鉄２
０重量％（３）試料３：ポリスチレン７０重量％、三酸化二鉄３
０重量％（４）試料４：ポリスチレン６０重量％、三酸化二鉄４
０重量％（５）試料５：ポリスチレン５０重量％、三酸化二鉄５
０重量％燃焼試験の結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】（１）燃焼時の煤（黒煙）の発生：×＝発生、△＝わず
かに発生、○＝発生なし（２）消火後の燻り状態：×＝燻りなし、△＝わずかに
燻る、○＝試料が完全に燃焼をするまで燻りが続いた。

【００３１】表１に示すように、組成物１００重量％の
うち、三酸化二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）を３０重量％から５０
重量％含有する試料３〜試料５では、煤（黒煙）の発生
がなく、消火しても試料が完全に燃焼するまで燻りが続
いた。

【００３２】

【実施例２】実施例２では、合成樹脂成分として発泡ポ
リスチレン、金属酸化物として三酸化二鉄（Ｆｅ
_２Ｏ_３）を使用し、発泡ポリスチレンと三酸化二鉄（Ｆ
ｅ_２Ｏ_３）とを混練機で加熱、混練した後、押出し機と
ダイとを使用して塊状の組成物を作成、試料とした。試
料としては、以下の５種類を用意し、それら試料に対す
る燃焼試験を行った。（１）試料１：発泡ポリスチレン９０重量％、三酸化二
鉄１０重量％（２）試料２：発泡ポリスチレン８０重量％、三酸化二
鉄２０重量％（３）試料３：発泡ポリスチレン７０重量％、三酸化二
鉄３０重量％（４）試料４：発泡ポリスチレン６０重量％、三酸化二
鉄４０重量％（５）試料５：発泡ポリスチレン５０重量％、三酸化二
鉄５０重量％燃焼テストの結果を表２に示す。

【００３３】

【表２】（１）燃焼時の煤（黒煙）の発生：×＝発生、△＝わず
かに発生、○＝発生なし（２）消火後の燻り状態：×＝燻りなし、△＝わずかに
燻る、○＝試料が完全に燃焼をするまで燻りが続いた。

【００３４】表２に示すように、組成物１００重量％の
うち、三酸化二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）を３０重量％から５０
重量％含有する試料８〜試料１０では、煤（黒煙）の発
生がなく、消火しても試料が完全に燃焼するまで燻りが
続いた。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る成形加工用の樹脂組成物に
よれば、ポリスチレン系樹脂に金属酸化物を含有させた
ことにより、組成物を燃焼させたときに金属酸化物から
遊離した酸素とポリスチレン系樹脂の残余の炭素とが化
学反応を起こして二酸化炭素となり、燃焼時の煤（黒
煙）の発生を抑制することができる。組成物を使用して
成形された成形品の焼却処分では、煤（黒煙）の発生が
なく、消火後においても燻り続け、成形品を完全に燃焼
させることができるので、成形品が不完全燃焼の状態の
まま埋立地等に廃棄されることによる自然破壊を防止す
ることができる。

【００３６】ポリスチレン系樹脂と金属酸化物との他
に、改質成分を加えた組成物では、ポリスチレン系樹脂
と金属酸化物とから構成された組成物と比較して流動性
を向上させることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリスチレン系樹脂を主成分とする成形
加工用の樹脂組成物において、前記組成物が、５０重量
％以上かつ７０重量％以下の前記ポリスチレン系樹脂
と、３０重量％以上かつ５０重量％以下の粉状の金属酸
化物とを含有し、前記ポリスチレン系樹脂と金属酸化物
とを混和して前記ポリスチレン系樹脂の中に前記金属酸
化物を分散させたことを特徴とする前記組成物。
【請求項２】前記金属酸化物が、三酸化二鉄（Ｆｅ
_２Ｏ_３）、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）、硝酸カリウム
（ＫＮｏ_３）、四酸化三コバルト（Ｃｏ_３Ｏ _４）、一酸
化銀（ＡｇＯ）のうちのいずれかである請求項１記載の
組成物。
【請求項３】前記ポリスチレン系樹脂が、ポリスチレ
ン、発泡ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共
重合体（ＡＳ樹脂）、ポリブタジエン−スチレン−アク
リロニトリルグラフト共重合体（ＡＢＳ樹脂）のうちの
いずれかである請求項１または請求項２記載の組成物。