JP5517336B2 - 保冷容器 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、発泡性スチレン系樹脂粒子の表面が、所定径の脂肪酸グリセリンエステル粒子と脂肪酸金属塩で被覆された発泡性スチレン系樹脂粒子が提案されている。
前記発泡性スチレン系樹脂粒子は、該樹脂粒子表面を組成物によって被覆されており、当該組成物は、当該樹脂粒子表面を被覆する常温で液体の多価アルコールAと、当該樹脂粒子100重量部に対して0.01〜0.3重量部の脂肪酸モノグリセリドと、当該樹脂粒子100重量部に対して0.03〜0.3重量部の脂肪酸金属塩と、常温で液体の多価アルコールBからなり、上記多価アルコールA、Bは、当該樹脂粒子100重量部に対して0.02〜0.3重量部含有し、2回に分けて被覆されており、
前記ポリスチレン系発泡成形体は粒子径が600μm〜1400μmのポリスチレン系樹脂粒子であり、前記ポリスチレン系発泡成形体の密度が0.01g/cm3〜0.033g/cm3であり、前記ポリスチレン系発泡成形体の平均弦長が20μm〜150μmであり、前記ポリスチレン系発泡成形体の5%圧縮強度は3N/cm2〜20N/cm2であることを特徴とする保冷容器が提供される。
特に、予備発泡工程や、粒子流通管(配管)内の流通過程、特に、粒子流通管(配管)が大きく屈曲している場合にあっても、被覆剤が発泡性スチレン系樹脂粒子の表面から不測に脱離したり或いは粒子流通管の内壁面にろう状の堆積物が堆積するのを防止することができ、発泡性スチレン系樹脂粒子及びこれを予備発泡させて得られる予備発泡粒子の粒子流通管内における円滑な流通を確保することができると共に、帯電防止性に優れた発泡成形品としての保冷容器を得ることができる。
(スチレン系樹脂粒子)
本発明における発泡性スチレン系樹脂粒子を構成するスチレン系樹脂としては、特に限定されないが、一般に知られているスチレン系樹脂の粒状物でスチレンを主成分とするものであり、スチレンの単独重合体でも、α−メチルスチレン、パラメチルスチレン、t−ブチルスチレン、クロルスチレンなどのスチレン系誘導体、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、セチルメタクリレートなどのアクリル酸およびメタクリル酸のエステル、あるいはジメチルフマレート、エチルフマレートなどの各種単量体との共重合体でもよい。また、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等の多官能性単量体を併用してもよい。重量平均分子量は一般に発泡ポリスチレンとして使用可能な15万〜40万、好ましくは25万〜35万のものを使用することができる。
本発明において使用される発泡剤としては、従来から発泡性スチレン系樹脂粒子の製造に用いられているものであれば特に限定されず、例えば、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ノルマルヘキサンなどの脂肪族炭化水素、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素などが挙げられるが、これらは単独で用いても2種以上を併用してもよい。本発明における易揮発性発泡剤の使用量は、2〜7重量%である。好ましくは3〜6重量%である。2重量%より少ないと、成形時の融着率が低下する傾向を有するため好ましくなく、7重量%を越えると、成形体の粒子間隙が多くなり表面美麗性を損なう傾向を有する上に、成形サイクルが長くなるため好ましくない。これらの発泡剤は発泡性スチレン系樹脂粒子の重合工程中に添加しても良いし、重合工程終了後に添加してもよい。
本発明において使用される脂肪酸モノグリセライドとしては、特に限定されず、例えば、ステアリン酸モノグリセライド、パルミチン酸モノグリセライド、ベヘニン酸モノグリセライド、12−ヒドロキシステアリン酸モノグリセライド、オレイン酸モノグリセライド、カプリン酸モノグリセライド、ラウリン酸モノグリセライドが挙げられ、このうち、融点が50〜80℃であるステアリン酸モノグリセライド(66℃)、パルミチン酸モノグリセライド(65℃)、ベヘニン酸モノグリセライド(80℃)、12−ヒドロキシステアリン酸モノグリセライド(74℃)、ラウリン酸モノグリセライド(57℃)を用いることが好ましい。融点が50℃以下であると、発泡性スチレン系樹脂粒子やこれを予備発泡させて得られる予備発泡粒子を粒子流通管(配管)内に流通させた際、粒子流通管(配管)の内壁面にろう状の堆積物が付着しやすくなるので好ましくない。一方、融点が80℃を越えると発泡性スチレン系樹脂粒子の表面から被覆剤が脱離しやすくなるので好ましくない。なお、ここでいう脂肪酸モノグリセライドの融点は、示差走査熱量計により5〜10mgの脂肪酸モノグリセライドを0℃から150℃まで昇温速度10℃/分で昇温した時に得られるDSC曲線において、吸熱ピークのピーク温度として測定される温度をいう。
脂肪酸金属塩としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、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、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸カルシウムなどが挙げられるが、これらの内ステアリン酸亜鉛を用いるのが好ましい。通常、市販されているステアリン酸亜鉛を構成する脂肪酸は、主成分となるステアリン酸と、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、アラキン酸、ベヘン酸などとの混合物であり、本発明におけるステアリン酸亜鉛もこのような市販品を使用することができる。
脂肪酸金属塩の使用量は発泡性スチレン系樹脂粒子100重量部に対して0.03〜0.3重量部が好ましく、0.05〜0.2重量部がさらに好ましい。0.03重量部より少ないと、発泡性スチレン系樹脂粒子の予備発泡時における樹脂粒子同士のブロッキングが発生したり或いは発泡粒子同士の熱融着性が低下することがあるので好ましくない。一方0.3重量部を超えると、添加量を増加させた効果があまり見られず、発泡性スチレン系樹脂粒子やこれを予備発泡させて得られる予備発泡粒子を粒子流通管内に流通させた際、粒子流通管の内壁面にろう状の堆積物が堆積しやすくなるので好ましくない。
本発明では、脂肪酸モノグリセライドを用い、常温で液体の多価アルコールを多価アルコールA、Bとして2回使用することで展着効果を付与している。
多価アルコールとしては、常温で液体であれば、特に限定されず、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、それ以上のポリエチレングリコール類、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、それ以上のポリプロピレングリコール類、グリセリン、ジグリセリン、それ以上のポリグリセリン類等が挙げられ、中でも安価なポリエチレングリコールが特に好ましい。
本発明における発泡性スチレン系樹脂粒子の予備発泡方法は、従来公知の方法を用いることができる。例えば、回転攪拌式予備発泡装置で、水蒸気を用いて加熱することにより、嵩密度0.01〜0.05g/cm3程度の予備発泡粒子を得ることができる。また、得られた予備発泡粒子を所望の形状の金型内に充填し、水蒸気等を用いて加熱することにより発泡成形体とすることができる。
本発明の発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡及び成形して得られた成形品は、帯電防止性に優れていることから、汚れにくい成形品として保冷容器に利用することが可能である。
なお、上記発泡成形体の平均弦長は、20〜150μmが好ましく、50〜120μmがより好ましい。これは、発泡成形体の気泡の平均弦長が小さいと、発泡成形体中における気泡壁の数、即ち、気泡壁の表面積が多くなり過ぎて各気泡壁の厚さが薄くなり、気泡壁の数は多くなって熱の遮断回数は多くなるものの、気泡壁による熱の遮断効果の低下度合いの方が大きくなってしまい、結果として、発泡成形体の収縮が大きくなってしまう。一方、発泡成形体の平均弦長が大きいと、発泡成形体の厚み方向における全体の気泡数が減少し、その結果、発泡成形体の強度が低下してしまうからである。
上記発泡成形体の密度は、低いと、ポリスチレン系樹脂発泡成形体の独立気泡率が低下して、ポリスチレン系樹脂発泡成形体の断熱性や機械的強度が低下することがある一方、高いと、型内発泡成形における一サイクルに要する時間が長くなり、ポリスチレン系樹脂発泡成形体の生産効率が低下することがあるので、0.01〜0.033g/cm3が好ましい。
上記発泡成形体の5%圧縮強度は、低いと、保冷容器として持ち歩く際に割れる恐れがある一方、高いと、ポリスチレン系樹脂発泡成形体の生産効率が低下することがあるので好ましくない。従って、上記発泡成形体の5%圧縮強度は、3N/cm2〜20N/cm2である。
(粒子径測定)
JIS標準ふるい目開き1.7mm、1.4mm、1.18mm、1.0mm、0.85mm、0.71mm、0.6mm、0.5mmの篩いで分級し、累積重量分布曲線を求めた。
多価アルコールを200ml規格瓶の肩口まで移し入れ、東京計器製の前記B形粘度計(BL型、ローターNo.2、回転数60rpm、30秒後)を用い、25℃にて測定を行った。
発泡剤としてブタン5.5重量%及び発泡助剤としてジイソブチルアジペート0.5重量%を含有する粒子径が0.6〜1.2mmの発泡性ポリスチレン粒子8kgをレーディゲミキサー(松板技研株式会社製 商品名「M20」に投入し、更に発泡性ポリスチレン粒子100重量部に対して、表1に示す多価アルコールAとしてポリエチレングリコール(三洋化成工業社製 商品名「PEG−300」、粘度62.5cp)0.04重量部を添加し、230rpmで2分間撹拌した。その後、表1に示すステアリン酸モノグリセライド(理研ビタミン社製 商品名「リケマールS−100P」)0.05重量部を添加し、230rpmで3分間撹拌し、更に表1に示すステアリン酸亜鉛(大日化学工業社製 商品名「ダイワックスZF」0.1重量部を添加し、230rpmで3分間撹拌した。その後、再度表1に示す多価アルコールBとしてポリエチレングリコール(三洋化成工業社製 商品名「PEG−300」、粘度62.5cp)0.04重量部を添加し、230rpmで5分間撹拌し、被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
この被覆された発泡性ポリスチレン粒子について、粒子径(粒度分布)を測定したところ、図2に示す様に、平均粒径D50%が0.9042mm、1.180mm(5番目)が0.02%、1.000mm(3番目)が4.78%、0.850mm(max)が70.80%、0.710mm(2番目)が24.32%、0.600mm(4番目)が0.08%の粒子径(粒度分布)を得た。
実施例1において、多価アルコールA及びBのポリエチレングリコールをプロピレングリコール(旭硝子社製 商品名「プロピレングリコール」、粘度42.7cp)に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、多価アルコールA及びBのポリエチレングリコールを低粘度のポリエチレングリコール(三洋化成工業社製 商品名「PEG−200」、粘度46.9cp)に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、多価アルコールAの添加量を0.02重量部、ステアリン酸モノグリセライドの添加量を0.03重量部、ステアリン酸亜鉛の添加量を0.05重量部、多価アルコールBの添加量を0.02重量部に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、多価アルコールAの添加量を0.1重量部、ステアリン酸モノグリセライドの添加量を0.15重量部、ステアリン酸亜鉛の添加量を0.25重量部、多価アルコールBの添加量を0.1重量部に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
特開2006−176602号公報記載の実施例1と同様にして、ステアリン酸モノグリセライドの表面にステアリン酸亜鉛が付着した状態の被覆剤(被覆剤A)を製造した。
次に、発泡剤としてブタン5.5重量%及び発泡助剤としてジイソブチルアジペート0. 5重量%を含有する粒子径が0.6〜1.2mmの発泡性ポリスチレン粒子8kgをレーディゲミキサー(松板技研株式会社製 商品名「M20」)に投入し、更に発泡性ポリスチレン粒子100重量部に対して、表1に示す多価アルコールAとしてポリエチレングリコール(三洋化成工業社製 商品名「PEG−300」、粘度62.5cp)0.04重量部を添加し、230rpmで2分間撹拌した。その後、被覆剤A0.1重量部、ステアリン酸亜鉛(大日化学工業社製 商品名「ダイワックスZF」0.05重量部を順次添加し、230rpmで5分間撹拌した。その後、再度表1に示す多価アルコールBとしてポリエチレングリコール(三洋化成工業社製 商品名「PEG−300」、粘度62.5cp)0.04重量部を添加し、230rpmで5分間撹拌し、被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、ステアリン酸モノグリセライドを12−ヒドロキシステアリン酸モノグリセライド(理研ビタミン社製 商品名「リケマールHC−100」)に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、多価アルコールAの添加量を0.01重量部、ステアリン酸モノグリセライドの添加量を0.01重量部、ステアリン酸亜鉛の添加量を0.03重量部、多価アルコールBの添加量を0.01重量部に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、多価アルコールAの添加量を0.15重量部、ステアリン酸モノグリセライドの添加量を0.3重量部、ステアリン酸亜鉛の添加量を0.3重量部、多価アルコールBの添加量を0.15重量部に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、多価アルコールA及びBを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、多価アルコールAを添加せず、多価アルコールBの添加量を0.08重量部に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、多価アルコールAの添加量を0.08重量部とし、多価アルコールBを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、多価アルコールA及びBの添加量を0.2重量部に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、多価アルコールA及びBの添加量を0.004重量部に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、多価アルコールA及びBのポリエチレングリコールを高粘度のポリエチレングリコール(三洋化成工業社製 商品名「PEG−600」、粘度120.2cp)に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、ステアリン酸亜鉛の添加量を0.01重量部に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、ステアリン酸モノグリセライドの添加量を0.001重量部に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、ステアリン酸モノグリセライドの添加量を0.35重量部に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
実施例1において、ステアリン酸亜鉛の添加量を0.35重量部に替えた以外は、実施例1と同様にして被覆された発泡性ポリスチレン粒子を得た。
エムエルエンジニアリング社製の吸引輸送装置ML−5500CBを使用して発泡性ポリスチレン樹脂粒子の配管付着性を評価した。
攪拌装置を備えた内容積が25リットルの予備発泡機を用いて0.05MPaの水蒸気によって配管付着性評価後の発泡性ポリスチレン粒子を嵩倍率60倍に予備発泡させ、得られた予備発泡粒子をJISに規定された目開きが10mmの篩を用いて篩い、この篩上に残った、予備発泡粒子同士が合着してなる結合粒子の重量を測定し、予備発泡粒子の全量に対する結合粒子の重量の百分率を算出し、下記基準に基づいてブロッキング性を評価した。
○・・・1重量%未満
×・・・1重量%以上
配管付着性評価後の発泡性ポリスチレン粒子を用い、攪拌装置を備えた内容積が25リットルの予備発泡機を用いて0.05MPaの水蒸気によって発泡性ポリスチレン粒子を嵩倍率60倍に予備発泡させた。得られた予備発泡粒子をJISに規定された目開きが10mmの篩を用いて篩い、この篩を通過した予備発泡粒子を23℃にて大気圧下に24時間に亘って放置・乾燥させた。次いで、予備発泡粒子を保冷容器形成用金型に充填し、この予備発泡粒子を圧力0.05MPaの水蒸気によって30秒間に亘って加熱し発泡させて予備発泡粒子を二次発泡させると共に、この予備発泡粒子が二次発泡して得られる発泡粒子同士を熱融着一体化させた後冷却し、縦250mm×横470×高さ220mm、肉厚約20mmの発泡成形体とし、30℃で24時間乾燥させた。同操作を繰り返し、5個の保冷容器を作成した。
○・・・最大値が0.1kV未満
×・・・最大値が0.1kV以上
発泡成形体の密度は、保冷容器の重量を測定し、次に水中に保冷容器を浸漬させ、浸漬前後の水の体積差を試験片体積とし、次式により算出した。
密度(g/cm3)=試験片重量(g)/試験片体積(cm3)
保冷容器の平均弦長は、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、発泡成形体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(日立製作所社製 商品名「S−3000N」)を用いて100倍に拡大して撮影する。撮影した画像をA4用紙に印刷し、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もなく、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。更に、撮影した画像の任意の5箇所において上述と同様の要領で平均弦長を算出し、これらの平均弦長の相加平均値を保冷容器の平均弦長とする。
圧縮強度は、JIS A9511:1995「発泡プラスチック保温材」記載の方法に準じて測定した。具体的には、テンシロン万能試験機UCT−10T(オリエンテック社製)を用いて、帯電防止性評価後の保冷容器を縦100×横100×厚み20mmの直方体に切り出して試験片とし、試験速度を10mm/分として測定した。
11 放出管
2 吸引部
3 吸引管
4 バグフィルター
5 ブロア
6 タンク
7 金属配管
8 樹脂ホース
Claims (3)
- スチレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させてなる発泡性スチレン系樹脂粒子を予備発泡し、この予備発泡粒子を成形して得られるポリスチレン系発泡成形体の保冷容器であって、
前記発泡性スチレン系樹脂粒子は、該樹脂粒子表面を組成物によって被覆されており、
当該組成物は、
当該樹脂粒子表面を被覆する常温で液体の多価アルコールAと、
当該樹脂粒子100重量部に対して0.01〜0.3重量部の脂肪酸モノグリセライドと、
当該樹脂粒子100重量部に対して0.03〜0.3重量部の脂肪酸金属塩と、
常温で液体の多価アルコールBからなり、
上記多価アルコールA、Bは、当該樹脂粒子100重量部に対して0.02〜0.3重量部含有し、
当該樹脂粒子表面を被覆する上記多価アルコールA(1回目の被覆)と、多価アルコールAに対して被覆する、当該脂肪酸モノグリセライド及び脂肪酸金属塩又はこれらの混合物と、これらを被覆する上記多価アルコールB(2回目の被覆)の2回に分けて被覆されており、
前記ポリスチレン系発泡成形体は粒子径が600μm〜1400μmのポリスチレン系樹脂粒子であり、
前記ポリスチレン系発泡成形体の密度が0.01g/cm3〜0.033g/cm3であり、
前記ポリスチレン系発泡成形体の平均弦長が20μm〜150μmであり、
前記ポリスチレン系発泡成形体の5%圧縮強度は3N/cm2〜20N/cm2
である保冷容器。 - 常温で液体の多価アルコールが、ポリエチレングリコールであることを特徴とする請求項1記載の保冷容器。
- 脂肪酸金属塩がステアリン酸亜鉛であることを特徴とする請求項1又は2記載の保冷容器。
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JP2023124554A (ja) | 発泡性スチレン系樹脂粒子、予備発泡スチレン系樹脂粒子、および、スチレン系樹脂発泡成形体 |
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