WO2014207502A1 - 発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、予備発泡粒子及び発泡成形体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an expandable polystyrene resin particle that is excellent in strength and impact resistance, can be uniformly colored and has an excellent appearance, and a method for producing the same, a polystyrene resin pre-expanded particle, and polystyrene
- the present invention relates to a resin-based resin foam molding.
- the foamed molded product of the present invention is used in various fields such as cushioning materials such as helmet core materials or automobile interior materials, various containers, and construction materials.
- the polystyrene-based resin foam molded article is obtained by heating and foaming expandable polystyrene resin particles containing a physical foaming agent with a heating medium such as water vapor to form pre-expanded particles, and filling the pre-expanded particles into the mold cavity. Above, pressurize a heating medium such as water vapor into the mold to heat and foam the pre-foamed particles, and fuse and integrate them with each other by foaming pressure while filling the gaps between the foamed particles. It is manufactured through a cooling process in which the body is cooled in the mold.
- foam moldings are lightweight, excellent in strength, and excellent in impact resistance and heat insulation properties.
- cushioning materials such as helmet core materials or automobile interior materials Used in various applications such as various containers and construction materials. Conventionally, for example, techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 have been proposed for coloring or improving the performance of foamed molded articles.
- Patent Document 1 a resin composition containing a styrenic resin, a colorant, and a foaming agent is heated and melted in an extruder and extruded, and the melt is cooled and cut into pellets to form a colored foamable styrene system.
- the average luminance value is a threshold value
- a dark color side luminance value is less than the threshold value
- a light color side luminance value is greater than or equal to the threshold value (light color side average luminance value ⁇ dark color side average luminance value) )
- Patent Document 2 discloses pre-expanded resin particles whose surfaces are coated or impregnated with wax, wherein the wax is 1 to 30% by mass of the pre-expanded resin particles. Is disclosed. It is described that a foamed resin molded body obtained by heat fusion molding using the pre-foamed resin particles as a raw material is less likely to generate squeaking noise and is suitable as a floor raising material for automobiles.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and expandable polystyrene-based resin particles that are excellent in strength and impact resistance, can be uniformly colored and have an excellent appearance, and their It is an object of the present invention to provide a production method, pre-expanded particles obtained from the expandable polystyrene-based resin particles, and an expanded molded article.
- the present invention contains a physical foaming agent, a colorant and a polystyrene resin, and the colorant is contained in an amount of 0.3 to 9.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin.
- the average cell diameter in the foam molded product obtained by foam molding in the range of density 0.055 to 0.125 g / cm 3 is in the range of 50 to 300 ⁇ m, and the impact acceleration G value of the foam molded product
- the present invention provides expandable polystyrene-based resin particles characterized by having a particle size of 300 G or less.
- the present invention also includes a physical foaming agent, a colorant, and a polystyrene resin.
- the colorant is contained in an amount of 0.3 to 9.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin, and the density is 0.055 to 0.
- an expandable polystyrene resin particle characterized in that the lightness of a foam molded article obtained by foam molding in the range of 125 g / cm 3 is 20 to 95.
- the colorant and one or both of the inorganic foam nucleating agent and the chemical foaming agent are uniformly contained in the entire expandable polystyrene resin particles (excluding internal bubbles). It is preferable.
- the colorant is preferably one or more selected from the group consisting of inorganic pigments and organic pigments.
- the polystyrene resin has a melt flow rate (MFR) measured at 200 ° C. within the range of 1.0 to 10.0 g / 10 minutes, and at 200 ° C.
- MFR melt flow rate
- the measured melt tension (MT) is preferably 5 cN or more.
- the methanol-soluble content of the polystyrene resin is preferably in the range of 0.1 to 5.0% by mass.
- a foaming agent is press-fitted and kneaded into a polystyrene resin melted in a resin supply device, and the molten resin containing the foaming agent is attached to the tip of the resin supply device
- the extrudate extruded into the cooling liquid directly from the small hole of the tube is cut with a rotary blade in the cooling liquid, and the extrudate is cooled by contact with the cooling liquid. It is preferably produced by a melt extrusion method that solidifies.
- the present invention provides a die in which a physical foaming agent is press-fitted and kneaded into a polystyrene resin melted with a colorant in a resin supply device, and a foamed resin-containing molten resin is attached to the tip of the resin supply device.
- the extrudate extruded into the cooling liquid directly from the small hole of the tube is cut with a rotary blade in the cooling liquid, and the extrudate is cooled by contact with the cooling liquid.
- the expandable polystyrene resin particles produced by the melt extrusion method which solidify to obtain expandable polystyrene resin particles, 0.3 to 9.0 parts by mass of the colorant is added to 100 parts by mass of the polystyrene resin.
- the average cell diameter in the foam molded product obtained by foam molding in the range of density 0.055 to 0.125 g / cm 3 is in the range of 50 to 300 ⁇ m, and the impact acceleration G of the foam molded product value 00G to obtain at that expandable polystyrene resin particles below provides a method for producing expandable polystyrene resin particles according to claim.
- the expandable polystyrene resin particles of the present invention having a lightness of 20 to 95 of the foamed molded product obtained by foam molding within a density range of 0.055 to 0.125 g / cm 3. It is preferable to obtain a resin particle.
- one or both of an inorganic foam nucleating agent and a chemical foaming agent are further added to the polystyrene resin, and the colorant, the inorganic foam nucleating agent, and It is preferable to obtain expandable polystyrene resin particles in which one or both of the chemical foaming agents are uniformly contained in the entire expandable polystyrene resin particles (excluding internal bubbles).
- the colorant is preferably one or more selected from the group consisting of inorganic pigments and organic pigments.
- the polystyrene resin has a melt flow rate (MFR) measured at 200 ° C. in the range of 1.0 to 10.0 g / 10 minutes, and 200
- the melt tension (MT) measured at 0 ° C. is preferably 5 cN or more.
- the methanol-soluble content of the polystyrene resin is preferably in the range of 0.1 to 5.0% by mass.
- the present invention also provides pre-expanded particles obtained by heating and expanding the expandable polystyrene resin particles.
- the present invention also provides a foamed molded article obtained by filling the pre-expanded particles in a cavity of a molding die and heating to form in-mold foam molding.
- the present invention is obtained by foam-molding expandable polystyrene resin particles containing a physical foaming agent, a colorant, and a polystyrene resin, and the colorant is 0.3 to 9.9 with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin.
- Foam molding characterized by containing 0 parts by mass, having an average cell diameter in the range of 0.055 to 0.125 g / cm 3 and in the range of 50 to 300 ⁇ m, and an impact acceleration G value of 300 G or less. Provide the body.
- the colorant is preferably one or more selected from the group consisting of inorganic pigments and organic pigments.
- the foamed molded product of the present invention is suitable for helmet core materials or automobile interior materials.
- the expandable polystyrene resin particles of the present invention have a polystyrene resin containing a physical foaming agent and a colorant in the form of particles, and the colorant is contained in an amount of 0.3 to 9.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin.
- the average cell diameter in the foam molded product obtained by foam molding in the range of density 0.055 to 0.125 g / cm 3 is in the range of 50 to 300 ⁇ m and the impact acceleration G value of the foam molded product Is not more than 300 G, or the brightness of the foamed molded product obtained by foam molding is in the range of 20 to 95, so that the resin particles are heated and pre-foamed,
- the foamed particles can be foam-molded in the mold to obtain a foamed molded article having excellent strength and impact resistance.
- a foamed molded article having a uniform appearance and good appearance can be obtained.
- the method for producing expandable polystyrene resin particles of the present invention is a method for producing expandable polystyrene resin particles by a melt extrusion method, wherein a colorant is added in an amount of 0.3 to 9.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin.
- the average cell diameter in the foam molded product obtained by foam molding within the range of density 0.055 to 0.125 g / cm 3 is in the range of 50 to 300 ⁇ m, and the impact acceleration G of the foam molded product Since the expandable polystyrene resin particles having a value of 300 G or less are obtained, the expandable polystyrene resin particles having excellent strength and impact resistance, and capable of obtaining a foamed molded article having a uniform appearance and good appearance are obtained. It can be manufactured efficiently.
- the foam-molded article of the present invention is obtained by foam-molding expandable polystyrene resin particles containing a colorant, and the colorant is contained in an amount of 0.3 to 9.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene-based resin. Since the average bubble diameter in the range of 0.055 to 0.125 g / cm 3 is in the range of 50 to 300 ⁇ m and the impact acceleration G value is 300 G or less, it has excellent strength and impact resistance and is uniformly colored. Appearance is good.
- the foamed molded article of the present invention is suitable as a cushioning material such as a helmet core material or an automobile interior material.
- FIG. 1 It is a block diagram which shows an example of the manufacturing apparatus of the expandable polystyrene-type resin particle by a melt extrusion method.
- the expandable polystyrene resin particles of the present invention include a physical foaming agent, a colorant, and a polystyrene resin.
- the colorant is included in an amount of 0.3 to 9.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin, and the density is 0.
- the average cell diameter in the foam molded product obtained by foam molding in the range of 0.055 to 0.125 g / cm 3 is in the range of 50 to 300 ⁇ m, and the impact acceleration G value of the foam molded product is 300 G or less.
- the brightness of the foamed molded product obtained by foam molding is in the range of 20-95.
- the polystyrene resin preferably has a melt flow rate (MFR) measured at 200 ° C. in the range of 1.0 to 10.0 g / 10 minutes, and in the range of 1.2 to 8.0 g / 10 minutes. It is more preferable that If the MFR of the polystyrene resin is less than 1.0 g / 10 min, the foaming factor of the foam obtained by heating the expandable polystyrene resin particles may not be increased, and 10.0 g / 10 min. If it exceeds 1, the strength and impact resistance of the foam obtained by heating the expandable polystyrene resin particles may be lowered.
- MFR melt flow rate
- melt flow rate was measured in accordance with the method described in JIS K 7210: 1999 “Testing method for melt mass flow rate (MFR) and melt volume flow rate (MVR) of plastic-thermoplastic plastics” B method. Value.
- a measuring device commercially available from Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. under the trade name “semi-auto melt indexer” is used.
- the sample is compressed, and the melt flow rate of the polystyrene resin is measured under the measurement conditions of a test temperature of 200 ° C., a load of 49.03 N, and a preheating time of 4 minutes. And let the number of tests be 3 or more, and let the arithmetic average value of the melt flow rate of the polystyrene resin obtained by each measurement be the melt flow rate of the polystyrene resin.
- the polystyrene resin preferably has a melt tension (MT) measured at 200 ° C. of 5 cN or more, more preferably 7 cN or more. If the melt tension of the polystyrene resin is less than 5 cN, the strength and impact resistance of the foam obtained by heating the expandable polystyrene resin particles may be reduced.
- MT melt tension
- the melt tension is a value measured using a capillary rheometer.
- the measurement is performed using a twin-bore capillary rheometer Rheological 5000T (manufactured by Chiast Italy). Specifically, first, a measurement sample resin is filled in a 15 mm diameter barrel heated to a test temperature of 200 ° C., and then preheated for 5 minutes.
- the piston descending speed (0.07730 mm / s) is kept constant from the orifice (2.095 mm diameter, 8 mm length, inflow angle 90 degrees (conical)) of the piston extrusion type plastometer of the above measuring device, and the string shape
- the resulting string is passed through a tension detecting pulley located 27 cm below the orifice.
- the said string-like thing is wound up using the winding roll, gradually increasing the winding speed at the initial speed of 3.94388 mm / s and the acceleration of 12 mm / s 2 .
- the average tension of the maximum value and the minimum value immediately before the point at which the string-like material was cut was taken as the melt tension (MT) of the sample resin.
- the polystyrene-based resin preferably has a methanol soluble content of 0.1 to 5.0% by mass, and more preferably 0.5 to 4.0% by mass.
- a methanol soluble content of the polystyrene resin is less than 0.1% by mass, the expansion ratio of the foam obtained by heating the expandable polystyrene resin particles cannot be increased, and the appearance deteriorates.
- Strength and impact resistance may decrease, and if it exceeds 5.0% by mass, the heat resistance, strength, and impact resistance of a foam obtained by heating expandable polystyrene resin particles may decrease. is there.
- a represents the mass (g) of the dried sample.
- the polystyrene resin used for the expandable polystyrene resin particles of the present invention is not particularly limited.
- examples thereof include homopolymers of styrene monomers such as styrene or copolymers thereof, and polystyrene resins containing 50% by mass or more of styrene are preferable, and polystyrene is more preferable.
- the polystyrene resin may be a copolymer of the styrene monomer mainly composed of a styrene monomer and a vinyl monomer copolymerizable with the styrene monomer.
- bifunctional monomers such as divinylbenzene and alkylene glycol dimethacrylate are exemplified.
- a polystyrene resin is the main component, other resins may be added.
- the resin to be added include polybutadiene, styrene-butadiene copolymer to improve the impact resistance of the foam molded article.
- examples thereof include rubber-modified polystyrene resins to which a diene rubbery polymer such as a polymer, ethylene-propylene-nonconjugated diene three-dimensional copolymer is added, so-called high impact polystyrene.
- a polyethylene resin, a polypropylene resin, an acrylic resin, an acrylonitrile-styrene copolymer, an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, and the like can be given.
- the polystyrene resin used as a raw material is a non-recycled polystyrene resin (virgin polystyrene) such as a commercially available ordinary polystyrene resin or a polystyrene resin newly produced by a method such as suspension polymerization.
- a regenerated polystyrene resin obtained by regenerating a used polystyrene resin foam molded article can be used.
- used polystyrene-based resin foam molded products for example, fish boxes, household appliance cushioning materials, food packaging trays, etc. are recovered and recycled by the limonene dissolution method or heating volume reduction method. Can be used.
- recycled polystyrene resins that can be used are not only those obtained by reprocessing used polystyrene resin foam moldings, but also household electrical appliances (for example, televisions, refrigerators, washing machines, air conditioners, etc.)
- a recycled polystyrene resin obtained by pulverizing, melt-kneading, and re-pelletizing a non-foamed polystyrene resin molded product separated and collected from office equipment for example, a copying machine, a facsimile machine, a printer, etc.
- foaming agent contained in the expandable polystyrene resin particles of the present invention include aliphatic hydrocarbons such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, and neopentane, 1,1-dichloro-1-fluoroethane ( HCFC-141b), 1,1-dichloro-2,2,2-trifluoroethane (HCFC-123), chlorodifluoromethane (HCFC-22), 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane (HCFC-124) and other chlorofluorocarbons, 1,1-difluoroethane (HFC-152a), 1,1,1-trifluoroethane (HFC-143a), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC- 134a), fluorocarbons such as difluoromethane (HFC-32), various alcohols, carbon dioxide, , And physical blowing agents
- blowing agents include n-butane, isobutane, n-pentane, and isopentane.
- the addition amount of the foaming agent is in the range of 1 to 15 parts by mass, more preferably in the range of 3 to 12 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin.
- the colorant to be contained in the expandable polystyrene resin particles of the present invention is appropriately selected from well-known colorants used for coloring resins in the field of processing thermoplastic resins such as polystyrene resins.
- examples thereof include inorganic pigments, organic pigments, and dyes.
- inorganic pigments, organic pigments, and dyes include inorganic pigments, organic pigments, and dyes.
- Examples of the inorganic pigment to be contained in the expandable polystyrene resin particles of the present invention include carbon black, titanium oxide, iron oxide, iron hydroxide, chromium oxide, spinnel type calcined pigment, lead chromate, chromate bar. Million type, bituminous type, aluminum powder, bronze powder and the like are listed, and examples of extender pigments include calcium carbonate type, barium sulfate type, silicon oxide type, aluminum hydroxide type and the like. Among these inorganic pigments, carbon black is particularly preferable.
- the carbon black contained in the expandable polystyrene resin particles of the present invention is not particularly limited, and can be used by appropriately selecting from various commercially available products.
- Commercially available products suitable for the present invention include, for example, trade name “Black SPAB-851HC” manufactured by Sumika Color Co., Ltd., trade names “PS-M SSC 98H822A”, “PS-M SSC MA6084A” manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Product names “MA-100”, “RCF # 45”, etc. are available.
- Examples of the organic pigment to be contained in the expandable polystyrene resin particles of the present invention include phthalocyanine, azo, condensed azo, anthraquinone, perinone / perylene, indigo / thioindigo, isoindolinone, azomethine azo, dioxazine Quinacridone, aniline black, triphenylmethane, and the like.
- examples of the green pigment include C.I. I. Pigment green 7, C.I. I. Pigment green 26, C.I. I. Pigment green 36, C.I. I. And CI Pigment Green 50.
- Examples of yellow pigments include C.I. I. Pigment yellow 3, C.I. I.
- Red pigments include C.I. I. Pigment red 48: 1, C.I. I. Pigment red 48: 2, C.I. I. Pigment red 48: 4, C.I. I. Pigment red 53: 1, C.I. I. Pigment red 57: 1, C.I. I.
- Pigment red 63 1, C.I. I. Pigment red 122, C.I. I. Pigment violet 19 and the like.
- blue pigments include C.I. I. Pigment Blue 15, Pigment Blue 15: 3, C.I. I. And CI Pigment Blue 28.
- a gold color pigment and a silver color pigment may be used.
- Examples of the dye contained in the expandable polystyrene resin particles of the present invention include azo dyes, anthraquinone dyes, phthalocyanine dyes, quinoneimine dyes, nitro dyes, and benzoquinone dyes.
- SolventBlue78 SolventYellow167 (COLOR INDEX GENERIC NAME, hereinafter the same), SolventYellow114, SolventYellow163, SolventYellow93, SolventYellow33, SolventYellow16, SolventGreen5, SolventYellow104, SolventOrange60, SolventYellow14, SolventOrange63, VatRed41, SolventRed149, SolventRed111, SolventRed135, SolventRed179, SolventRed146 , SolventRed22, SolventRed5 , SolventViolet31, SolventViolet13, DisperseBlue165, DisperseBlue15, SolventGreen3, PigmentRed170 and the like.
- the amount of the colorant contained in the expandable polystyrene resin particles of the present invention is in the range of 0.3 to 9.0 parts by mass, and 0.5 to 7.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin. It is more preferable to be within the range.
- the amount of the colorant is less than the above range, the impact resistance of the obtained foamed molded product is lowered, and the coloration degree of the foamed molded product becomes insufficient.
- the amount of the colorant exceeds the above range, the strength of the obtained foamed molded product is lowered.
- the expandable polystyrene resin particles of the present invention preferably contain one or both of an inorganic foam nucleating agent and a chemical foaming agent uniformly.
- the inorganic foam nucleating agent include talc, silica, silicate mineral powder, mica, clay, zeolite, calcium carbonate, and the like. Among them, talc, silica, silicate mineral powder is particularly selected 1 Species or two or more are preferred.
- the amount of the inorganic foam nucleating agent is preferably in the range of 0.05 to 5.0 parts by mass, more preferably in the range of 0.1 to 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin.
- Examples of the chemical foaming agent include azodicarbonamide, N, N′-dinitrosopentamethylenetetramine, 4,4′-oxybis (benzenesulfonylhydrazide), sodium hydrogen carbonate, a mixture of sodium hydrogen carbonate and citric acid, and the like. Among them, one or more selected from azodicarbonamide, sodium hydrogencarbonate, and a mixture of sodium hydrogencarbonate and citric acid are particularly preferable.
- the amount of the chemical foaming agent is preferably in the range of 0.05 to 5.0 parts by mass, more preferably in the range of 0.1 to 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin.
- additives such as a crosslinking agent, a plasticizer, a filler, a flame retardant, a flame retardant aid, and a lubricant may be added within a range not impairing physical properties. If powder metal soaps such as zinc stearate are applied to the surface of the expandable styrene resin particles, the bonding between the polystyrene resin pre-expanded particles is reduced in the pre-expanding step of the expandable polystyrene resin particles. This is preferable.
- the particle size of the expandable polystyrene resin particles of the present invention is not particularly limited, but is usually preferably in the range of 0.5 to 3.0 mm, more preferably in the range of 0.7 to 2.0 mm.
- the shape of the particles is not particularly limited, but is preferably spherical or substantially spherical.
- the expandable polystyrene resin particles of the present invention have an average cell diameter in the range of 50 to 300 ⁇ m in the foam molded product obtained by foam molding in the range of density 0.055 to 0.125 g / cm 3. .
- the average cell diameter is preferably in the range of 60 to 250 ⁇ m, and more preferably in the range of 70 to 200 ⁇ m. If the average cell diameter is less than 50 ⁇ m, the appearance of the foamed molded product may be impaired, and the strength may be reduced. When the average cell diameter exceeds 300 ⁇ m, the impact resistance of the foamed molded article is deteriorated, and it becomes difficult to apply to cushioning materials such as helmet core materials or automobile interior materials.
- the expandable polystyrene resin particles of the present invention have an impact acceleration G value of 300 G or less of a foam molded product obtained by foam molding within a density range of 0.055 to 0.125 g / cm 3 .
- the impact acceleration G value represents the maximum impact acceleration applied to the object at the time of collision.
- the G value is preferably 280 G or less, and more preferably 270 G or less.
- the G value exceeds 300 G, the impact resistance of the foamed molded product is deteriorated, and it becomes difficult to apply the cushioning material such as a helmet core material or an automobile interior material.
- the expandable polystyrene resin particles of the present invention have a lightness of a foam molded product obtained by foam molding within a range of density 0.055 to 0.125 g / cm 3 within a range of 20 to 95, 21 to It is preferably in the range of 94, more preferably in the range of 22 to 93.
- the brightness of the foamed molded product refers to a value measured according to JIS Z8729. When the lightness is less than 20, the impact resistance of the foamed molded article is deteriorated, and it becomes difficult to apply the cushioning material such as a helmet core material or an automobile interior material. On the other hand, when the brightness exceeds 95, the degree of coloring of the foam molded article is insufficient, and a foam molded article having a good appearance cannot be obtained.
- the expandable polystyrene resin particles of the present invention have a polystyrene resin containing a physical foaming agent and a colorant in the form of particles, and the colorant is contained in an amount of 0.3 to 9.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin.
- the average cell diameter in the foam molded product obtained by foam molding in the range of density 0.055 to 0.125 g / cm 3 is in the range of 50 to 300 ⁇ m and the impact acceleration G value of the foam molded product Is not more than 300 G, or the brightness of the foamed molded product obtained by foam molding is in the range of 20 to 95, so that the resin particles are heated and pre-foamed,
- the foamed particles can be foam-molded in the mold to obtain a foamed molded article having excellent strength and impact resistance.
- a foamed molded article having a uniform appearance and good appearance can be obtained.
- a foaming agent is press-fitted and kneaded into a polystyrene resin melted in a resin supply device, and a foam resin-containing molten resin is attached to the tip of the resin supply device.
- the extrudate extruded into the cooling liquid directly from the small holes of the glass and cut into the cooling liquid is cut with a rotary blade in the cooling liquid, and the extrudate is cooled and solidified by contact with the liquid to expand polystyrene.
- System resin particles are obtained.
- the method for producing the expandable polystyrene resin particles is sometimes referred to as a melt extrusion method.
- the colorant is added in an amount of 0.3 to 9.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin, and the density is in the range of 0.055 to 0.125 g / cm 3 .
- FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a production apparatus used in the method for producing expandable polystyrene resin particles of the present invention.
- the production apparatus of this example includes an extruder 1 as a resin supply apparatus, and an extruder 1.
- a die 2 having a large number of small holes attached to the tip of the resin, a raw material supply hopper 3 for introducing a resin raw material or the like into the extruder 1, and a foaming agent through the foaming agent supply port 5 to the molten resin in the extruder 1
- a high pressure pump 4 to be press-fitted, a cutting chamber 7 provided so that cooling water is brought into contact with a resin discharge surface in which a small hole of the die 2 is formed, and cooling water is circulated and supplied into the chamber, and a small hole of the die 2
- a cutter 6 (high-speed rotary blade) rotatably provided in the cutting chamber 7 so as to cut the resin extruded from the foam, and expandable polystyrene resin particles carried along
- extruder 1 either an extruder using a screw or an extruder not using a screw can be used.
- the extruder using a screw include a single-screw extruder, a multi-screw extruder, a vent-type extruder, and a tandem extruder.
- the extruder that does not use a screw include a plunger type extruder and a gear pump type extruder.
- any extruder can use a static mixer.
- an extruder using a screw is preferable from the viewpoint of productivity.
- the conventionally well-known thing used in the granulation method by melt extrusion of resin can also be used for the cutting chamber 7 which accommodated the cutter 6.
- the polystyrene resin as a raw material, a colorant, and one or both of an inorganic foam nucleating agent and a chemical foaming agent are necessary.
- the desired additive to be added according to the above is weighed and charged into the extruder 1 from the raw material supply hopper 3.
- the raw polystyrene resin may be pelletized or granulated and mixed well in advance and then fed from one raw material supply hopper. For example, when multiple lots are used, the supply amount for each lot may be reduced.
- a plurality of adjusted raw material supply hoppers may be charged and mixed in an extruder.
- mix the raw materials from multiple lots in advance and remove foreign matter using appropriate sorting means such as magnetic sorting, sieving, specific gravity sorting, and air blowing sorting. It is preferable to keep it.
- the resin is heated and melted. While the molten resin is being transferred to the die 2 side, the foaming agent is press-fitted by the high-pressure pump 4 from the foaming agent supply port 5 to mix the foaming agent with the molten resin, and foreign matter provided in the extruder 1 as necessary. Through the screen for removal, the melt is moved to the tip side while further kneading, and the melt added with the foaming agent is pushed out from the small hole of the die 2 attached to the tip of the extruder 1. When charging the colorant into the extruder 1, it is desirable to use a colorant-containing masterbatch prepared by melt-mixing a polystyrene resin and a colorant in advance.
- the resin discharge surface in which the small holes of the die 2 are drilled is disposed in the cutting chamber 7 in which cooling water is circulated and supplied into the chamber, and the resin extruded from the small holes of the die 2 is placed in the cutting chamber 7.
- a cutter 6 is provided so as to be rotatable.
- the formed expandable polystyrene resin particles are transferred from the cutting chamber 7 to the dewatering dryer 10 with a solid-liquid separation function along with the flow of the cooling water, where the expandable polystyrene resin particles are separated from the cooling water. And dehydrated. The dried expandable polystyrene resin particles are stored in the storage container 11.
- the method for producing expandable polystyrene resin particles of the present invention is a method for producing expandable polystyrene resin particles by a melt extrusion method, wherein a colorant is added in an amount of 0.3 to 9.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene resin.
- the average cell diameter in the foam molded product obtained by foam molding within the range of density 0.055 to 0.125 g / cm 3 is in the range of 50 to 300 ⁇ m, and the impact acceleration G of the foam molded product Since the expandable polystyrene resin particles having a value of 300 G or less are obtained, the expandable polystyrene resin particles having excellent strength and impact resistance, and capable of obtaining a foamed molded article having a uniform appearance and good appearance are obtained. It can be manufactured efficiently.
- the expandable polystyrene resin particles of the present invention are pre-foamed by heating with steam heating or the like using a well-known apparatus and technique in the field of producing foamed resin molded articles to obtain pre-foamed particles.
- the pre-expanded particles are pre-expanded so as to have a bulk density equivalent to the density of the foamed molded product to be manufactured.
- the bulk density is not limited, but it is usually within the range of 0.010 to 0.15 g / cm 3 , and when applied to a buffer material such as a helmet core material or an automobile interior material, the bulk density is 0. It is preferably in the range of 055 to 0.125 g / cm 3 .
- the bulk density of the pre-expanded particles refers to those measured in accordance with JIS K6911: 1995 “General Test Method for Thermosetting Plastics”.
- the bulk expansion ratio of the pre-expanded particles is a numerical value calculated by the following equation.
- Bulk foaming factor 1 / bulk density (g / cm 3 )
- the pre-expanded particles are filled in the cavity of the mold using a well-known apparatus and method in the field of manufacturing a foamed resin molded body, heated by steam heating or the like, and subjected to in-mold foam molding, foaming A molded body is manufactured.
- the density of the foamed molded article of the present invention is not particularly limited, but is usually within the range of 0.010 to 0.15 g / cm 3 , and when applied to cushioning materials such as helmet core materials or automobile interior materials. A range of 0.055 to 0.125 g / cm 3 is preferable.
- the density of the foamed molded product refers to the density of the foamed molded product measured by the method described in JIS K7122: 1999 “Measurement of foamed plastic and rubber-apparent density”.
- ⁇ Density of foam molding> A test piece of 50 cm 3 or more was cut so as not to change the original cell structure of the material, its mass was measured, and calculated according to the following formula.
- Density (g / cm 3 ) Test piece mass (g) / Test piece volume (cm 3 ) Test specimen condition adjustment and measurement specimens were cut from a sample that had passed 72 hours or more after molding, and were subjected to atmospheric conditions of 23 ° C ⁇ 2 ° C x 50% ⁇ 5% or 27 ° C ⁇ 2 ° C x 65% ⁇ 5%. It has been left for more than an hour.
- the foam-molded article of the present invention is obtained by foam-molding expandable polystyrene resin particles containing a colorant, and the colorant is contained in an amount of 0.3 to 9.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polystyrene-based resin. Since the average bubble diameter in the range of 0.055 to 0.125 g / cm 3 is in the range of 50 to 300 ⁇ m and the impact acceleration G value is 300 G or less, it has excellent strength and impact resistance and is uniformly colored. Appearance is good.
- the foamed molded article of the present invention is suitable as a cushioning material such as a helmet core material or an automobile interior material.
- Example 1 Manufacture of expandable polystyrene resin particles
- virgin polystyrene having a mass average molecular weight of 200,000 (trade name “HRM-10N” manufactured by Toyo Styrene Co., Ltd.)
- fine powder talc as an inorganic foam nucleating agent
- carbon black 1 part by mass of RCF # 45 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was added, and these were continuously fed to a single screw extruder having a diameter of 90 mm at 150 kg per hour.
- the maximum temperature was set at 210 ° C.
- the resin and foaming agent are kneaded and cooled in the extruder, the resin temperature at the tip of the extruder is maintained at 170 ° C., the pressure at the resin introduction part of the die is maintained at 15 MPa, the land length is 0.6 mm in diameter.
- the foaming agent-containing molten resin is extruded into the cutting chamber connected to the discharge side of this die and circulating water at 30 ° C., and at the same time, 10 in the circumferential direction.
- the extrudate was cut with a high-speed rotary cutter having a blade. While the cut particles were cooled with circulating water, they were conveyed to a particle separator, and the particles were separated from the circulating water. Further, the collected particles were dehydrated and dried to obtain expandable polystyrene resin particles.
- the obtained expandable polystyrene resin particles were almost perfect spheres without the occurrence of deformation or beard, and the average particle size was about 1.1 mm.
- the expandable polystyrene resin particles produced as described above were placed in a 15 ° C. cool box and allowed to stand for 72 hours, and then supplied to a cylindrical batch type pre-foaming machine to generate steam with a blowing pressure of 0.05 MPa. To obtain pre-expanded particles.
- the obtained pre-expanded particles had a bulk density of 0.083 g / cm 3 (bulk foam multiple of 12 times).
- the pre-expanded particles obtained were allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then the pre-expanded particles were filled into a mold having a rectangular cavity of length 400 mm ⁇ width 300 mm ⁇ height 25 mm.
- Bending strength (MPa) 3FL / 2bh 2 (Here, F represents the maximum bending load (N), L represents the distance between supporting points (mm), b represents the width (mm) of the test piece, and h represents the thickness (mm) of the test piece. ) Thus, the average value of bending strength was obtained, and the strength was evaluated in light of the following evaluation criteria.
- Bending strength of 1.40 MPa or more Particularly good ( ⁇ ) Bending strength is 1.30 MPa or more and less than 1.40 MPa: Good ( ⁇ ) Bending strength is less than 1.30 MPa: defective (x)
- Evaluation criteria for 50 times molded products Bending strength is 0.28 MPa or more: Particularly good ( ⁇ ) Bending strength is 0.25 MPa or more and less than 0.28 MPa: Good ( ⁇ ) Bending strength is less than 0.25 MPa: defective (x)
- the surface was attached with a commercially available double-sided tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd., product name: NW-50), and the surface was naturally dropped from a height of 18 cm from the lower surface of the foamed molded product.
- the impact acceleration applied to the gantry at the time of dropping was measured, and an average value obtained three times was defined as G value.
- G value When measuring the impact acceleration G value of a foam molded body such as a helmet liner, for example, 45 foam molded bodies of 50 mm ⁇ 50 mm ⁇ 5 mm are cut out from the helmet liner and the sample size (length 150 mm ⁇ width 150 mm ⁇ You may measure by sticking together in a square shape so that it may fit height 25mm.
- the lightness (L value) of the polystyrene resin foam of the present invention was determined from the result of measurement by a method based on JIS Z8729.
- a color difference meter CR-410 manufactured by Konica Minolta Co., Ltd. was used as a measuring instrument.
- Example 2 A foamed molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of carbon black added was 4 parts by mass. The obtained foamed molded article was subjected to the same measurement and evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- Example 3 A foamed molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of carbon black added was 7 parts by mass. The obtained foamed molded article was subjected to the same measurement and evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- Example 4 The amount of carbon black added was 2 parts by mass, and 0.5 parts of chemical foaming agent (mixture of sodium hydrogen carbonate and citric acid, manufactured by Eiwa Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name “Polyslen ES405”) was added instead of fine powder talc. Except for this, the same procedure as in Example 1 was carried out to produce a foam molded article. The obtained foamed molded article was subjected to the same measurement and evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- chemical foaming agent mixture of sodium hydrogen carbonate and citric acid, manufactured by Eiwa Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name “Polyslen ES405”
- Example 5 A foam molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of carbon black added was 2 parts by mass and 0.5 part of the chemical foaming agent was added. The obtained foamed molded article was subjected to the same measurement and evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- Example 6 is a green organic pigment instead of carbon black.
- a foam molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that 3 parts by mass of Pigment Green 7 (Cyanine Green 2GN, manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) was added. The obtained foamed molded article was subjected to the same measurement and evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- Example 7 is a yellow organic pigment instead of carbon black.
- a foam molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that 5 parts by mass of Pigment Yellow 161 (Dyproxide Yellow # 9123, manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) was added. The obtained foamed molded article was subjected to the same measurement and evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- Example 8 is a red organic pigment instead of carbon black.
- Pigment Red 48: 1 8040 Red, manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.
- a foamed molded article was produced in the same manner as in Example 1.
- the obtained foamed molded article was subjected to the same measurement and evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- Example 9 is a blue organic pigment instead of carbon black.
- a foam molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that 3 parts by mass of Pigment Blue 15: 3 (Cyanine Blue 4937, manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) was added. The obtained foamed molded article was subjected to the same measurement and evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- Example 10 A foam molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that virgin polystyrene was changed to virgin polystyrene (trade name “HRM-13N” manufactured by Toyo Styrene Co., Ltd.) having a mass average molecular weight of 280,000 shown in Table 3. did.
- the measurement and evaluation similar to Example 1 were performed about the obtained expandable polystyrene-type resin particle and foaming molding. The results are shown in Tables 1 and 2.
- Example 11 A foamed molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that virgin polystyrene was changed to the recycled raw material (1) shown in Table 3. The measurement and evaluation similar to Example 1 were performed about the obtained expandable polystyrene-type resin particle and foaming molding. The results are shown in Tables 1 and 2.
- Example 12 A foam molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that virgin polystyrene was changed to the recycled raw material (2) shown in Table 3. The measurement and evaluation similar to Example 1 were performed about the obtained expandable polystyrene-type resin particle and foaming molding. The results are shown in Tables 1 and 2.
- Example 13 A foam molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that virgin polystyrene was changed to the recycled raw material (3) shown in Table 3. The measurement and evaluation similar to Example 1 were performed about the obtained expandable polystyrene-type resin particle and foaming molding. The results are shown in Tables 1 and 2.
- Example 14 A foamed molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that virgin polystyrene was changed to the recycled raw material (4) shown in Table 3. The measurement and evaluation similar to Example 1 were performed about the obtained expandable polystyrene-type resin particle and foaming molding. The results are shown in Tables 1 and 2.
- Example 15 A foam molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that virgin polystyrene was changed to virgin polystyrene having a mass average molecular weight of 430,000 shown in Table 3 (trade name “HRM-30” manufactured by Toyo Styrene Co., Ltd.). did. The measurement and evaluation similar to Example 1 were performed about the obtained expandable polystyrene-type resin particle and foaming molding. The results are shown in Tables 1 and 2.
- Example 1 A foam molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that carbon black was not added. The obtained foamed molded article was subjected to the same measurement and evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- Example 2 A foamed molded article was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of carbon black added was 10 parts by mass. The obtained foamed molded article was subjected to the same measurement and evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- the foamed molded products produced in Examples 1 to 15 according to the present invention were excellent in strength and impact resistance. Further, the foam molded articles obtained in Examples 1 to 5 using carbon black as a colorant had low brightness, were colored in a uniform black color, and had a good appearance.
- the foamed molded products obtained in Examples 6 to 9 using an organic pigment as a colorant have relatively high brightness and are green (Example 6), yellow (Example 7), pink (Example 8), and blue. Each color of (Example 9) was vividly and uniformly colored, and the appearance was good.
- the foam molded article produced in Comparative Example 1 to which no carbon black was added was inferior in impact resistance as compared with Examples 1-5. Further, in Comparative Example 2, when the amount of carbon black added was 10 parts by mass, the internal fusion was poor, the appearance of the foamed molded product was poor, and the strength was lowered to be poor.
- the present invention relates to an expandable polystyrene resin particle that is excellent in strength and impact resistance, can be uniformly colored and has an excellent appearance, and a method for producing the same, a polystyrene resin pre-expanded particle, and polystyrene
- the present invention relates to a resin-based resin foam molding.
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Abstract
本発明は、強度及ぴ耐衝撃性に優れ、均一に着色されて外観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から得られる予備発泡粒子及び発泡成形体を提供する。 本発明によれば、物理発泡剤と着色剤とポリスチレン系榭脂とを含有し、着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3〜9.0質量部含まれ、密度0.055〜0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50〜300μmの範囲内であり、該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下であることにより、強度及び耐衝撃性に優れ、均一に着色されて外観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が提供される。
Description
本発明は、強度及び耐衝撃性に優れ、均一に着色がなされて外観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。また、本発明の発泡成形体は、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材、各種容器、建設用資材などの各種分野に使用される。
本願は、2012年10月9日に出願された日本国特願2012−224469号及び2013年3月26日に出願された日本国特願2013−064472号に基づく優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2012年10月9日に出願された日本国特願2012−224469号及び2013年3月26日に出願された日本国特願2013−064472号に基づく優先権を主張し、その内容をここに援用する。
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。
ポリスチレン系樹脂発泡成形体(以下、発泡成形体と記す)は、軽量で強度に優れ、耐衝撃性及び断熱性にも優れていることから、例えば、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材、各種容器、建設用資材などの各種用途に使用されている。従来、発泡成形体の着色あるいは性能向上に関して、例えば、特許文献1~3に開示された技術が提案されている。
ポリスチレン系樹脂発泡成形体(以下、発泡成形体と記す)は、軽量で強度に優れ、耐衝撃性及び断熱性にも優れていることから、例えば、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材、各種容器、建設用資材などの各種用途に使用されている。従来、発泡成形体の着色あるいは性能向上に関して、例えば、特許文献1~3に開示された技術が提案されている。
特許文献1には、スチレン系樹脂、着色剤、及び発泡剤を含む樹脂組成物を、押出機中で加熱溶融して押出し、溶融物を冷却、切断してペレット化された着色発泡性スチレン系樹脂粒子を用いて型内発泡成形して得られた着色されたスチレン系樹脂発泡成形体であって、その成形体表面を画像処理装置により256階調で画像処理して輝度を測定したときに、平均輝度値をしきい値として、しきい値未満を濃色側輝度値、しきい値以上を淡色側輝度値とした時の濃淡輝度差(淡色側平均輝度値−濃色側平均輝度値)の値が70以下の色調を有するものであることを特徴とする着色されたスチレン系樹脂発泡成形体が開示されている。
特許文献2には、表面がワックスでコーティング又は含浸されている予備発泡樹脂粒子であって、前記ワックスが、前記予備発泡樹脂粒子の1~30質量%であることを特徴とする予備発泡樹脂粒子が開示されている。この予備発泡樹脂粒子を原料として熱融着成形させて得られる発泡樹脂成形体は、軋み音の発生が少なく、自動車用フロア嵩上げ材として好適であることが記載されている。
特許文献3には、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る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であって、ポリスチレン系樹脂の質量平均分子量Mwが12万~27万の範囲であり、発泡剤は、必須成分としてポリスチレン系樹脂100質量部に対し、ペンタンを3~8質量部の比率で含有し、且つ前記ペンタンの組成が、質量比でイソペンタン:ノルマルペンタン=10:90~80:20の範囲である発泡性ポリスチレン系樹脂粒子が開示されている。
しかしながら、特許文献1~3に開示されている従来技術により得られる発泡成形体は、強度及び耐衝撃性が不十分であり、未だ改善すべき点があった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、強度及び耐衝撃性に優れ、均一に着色されて外観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から得られる予備発泡粒子及び発泡成形体を提供することを課題とする。
前記課題を達成するため、本発明は、物理発泡剤と着色剤とポリスチレン系樹脂とを含有し、前記着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、且つ該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下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。
また本発明は、物理発泡剤と着色剤とポリスチレン系樹脂とを含有し、前記着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体の明度が20~95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。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、前記着色剤と、無機発泡核剤及び化学発泡剤の一方又は両方とが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)に均一に含有されていることが好ましい。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、前記着色剤が、無機顔料及び有機顔料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は、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、且つ200℃で測定した溶融張力(MT)が5cN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。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、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、前記発泡剤含有の溶融樹脂を前記樹脂供給装置の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、該冷却用液体中に押し出した押出物を前記冷却用液体中にて回転刃で切断するとともに、前記押出物を前記冷却用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ものであることが好ましい。
また本発明は、樹脂供給装置内で、着色剤を含ん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前記樹脂供給装置の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、該冷却用液体中に押し出した押出物を前記冷却用液体中にて回転刃で切断するとともに、前記押出物を前記冷却用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、溶融押出法によって製造される発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、前記着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部添加され、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、且つ該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下であ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発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法を提供する。
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、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体の明度が20~95であ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。
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、無機発泡核剤及び化学発泡剤の一方又は両方をさらに添加し、且つ、前記着色剤と、前記無機発泡核剤及び化学発泡剤の一方又は両方とが前記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。
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、前記着色剤が、無機顔料及び有機顔料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の製造方法において、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、且つ200℃で測定した溶融張力(MT)が5cN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の製造方法においては、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。
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る予備発泡粒子を提供する。
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る発泡成形体を提供する。
また本発明は、物理発泡剤と着色剤とポリスチレン系樹脂とを含む発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を発泡成形して得られ、前記着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲における平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、且つ衝撃加速度G値が300G以下であることを特徴とする発泡成形体を提供する。
本発明の発泡成形体において、前記着色剤が、無機顔料及び有機顔料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。
本発明の発泡成形体は、ヘルメット芯材用又は自動車内装材用として好適である。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、物理発泡剤及び着色剤を含むポリスチレン系樹脂を粒子状としてなり、着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり且つ該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下であるか、或いは前記発泡成形して得られた発泡成形体の明度が20~95の範囲内である構成としたので、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、強度及び耐衝撃性に優れた発泡成形体を得ることができる。
また、均一に着色された外観良好な発泡成形体を得ることができる。
また、均一に着色された外観良好な発泡成形体を得ることができる。
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、着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部添加され、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下である発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る構成としたので、強度及び耐衝撃性に優れ、均一に着色された外観良好な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。
本発明の発泡成形体は、着色剤を含む発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を発泡成形して得られ、着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲における平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、衝撃加速度G値が300G以下であるものなので、強度及び耐衝撃性に優れ、均一に着色された外観良好なものとなる。本発明の発泡成形体は、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材として好適である。
(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、物理発泡剤と着色剤とポリスチレン系樹脂とを含み、着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり且つ該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下であるか、或いは前記発泡成形して得られた発泡成形体の明度が20~95の範囲内であることを特徴としている。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、物理発泡剤と着色剤とポリスチレン系樹脂とを含み、着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり且つ該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下であるか、或いは前記発泡成形して得られた発泡成形体の明度が20~95の範囲内であることを特徴としている。
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分の範囲内であることが好ましく、1.2~8.0g/10分の範囲内であることがより好ましい。前記ポリスチレン系樹脂の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り、10.0g/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及び耐衝撃性が低下するおそれがある。
<メルトフローレイト(MFR)の測定方法>
本発明において、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値である。
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。
本発明において、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値である。
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。
前記ポリスチレン系樹脂は、200℃で測定した溶融張力(MT)が5cN以上であることが好ましく、7cN以上であることがより好ましい。前記ポリスチレン系樹脂の溶融張力が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及び耐衝撃性が低下するおそれがある。
<溶融張力(MT)の測定方法>
本発明において、溶融張力は、キャピラリーレオメーターを用いて測定した値である。例えば、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)を用いて測定する。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分間予熱する。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る。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る。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。
本発明において、溶融張力は、キャピラリーレオメーターを用いて測定した値である。例えば、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)を用いて測定する。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分間予熱する。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る。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る。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。
前記ポリスチレン系樹脂は、メタノール可溶分が0.1~5.0質量%であることが好ましく、0.5~4.0質量%であることがより好ましい。前記ポリスチレン系樹脂の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、強度及び耐衝撃性が低下するおそれがあり、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、強度、及び耐衝撃性が低下するおそれがある。
<メタノール可溶分の測定方法>
本発明において、メタノール可溶分は以下の方法で測定した値である。
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。
本発明において、メタノール可溶分は以下の方法で測定した値である。
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。
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としては、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。
また、前記ポリスチレン系樹脂としては、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。
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。
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、リモネン溶解方式あるいは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)及び事務用機器(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。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させる発泡剤としては、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、及び窒素などの物理発泡剤が挙げられ、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、特に好ましい発泡剤としては、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。発泡剤の添加量は、ポリスチレン系樹脂100質量部に対して1~15質量部の範囲とされ、より好ましくは3~12質量部の範囲とされる。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させる着色剤としては、ポリスチレン系樹脂などの熱可塑性樹脂の加工分野などにおいて、樹脂の着色に使用されている周知の着色剤の中から、適宜選択して使用することができ、例えば、無機顔料、有機顔料、染料などが挙げられる。これらの着色剤の中でも、無機顔料及び有機顔料のうち1種又は2種以上を用いることが好ましい。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させる無機顔料としては、カーボンブラック、酸化チタン系、酸化鉄系、水酸化鉄系、酸化クロム系、スピンネル型焼成顔料、クロム酸鉛系、クロム酸バーミリオン系、紺青系、アルミニウム粉末、ブロンズ粉末等が挙げられ、体質顔料としては、炭酸カルシウム系、硫酸バリウム系、酸化硅素系、水酸化アルミニウム系等が挙げられる。これらの無機顔料の中でも、特にカーボンブラックが好ましい。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させるカーボンブラックは、特に限定されず、各種の市販品の中から適宜選択して使用することができる。本発明において好適な市販品としては、例えば住化カラー社製 商品名「ブラックSPAB−851HC」、大日精化社製 商品名「PS−M SSC 98H822A」、「PS−M SSC MA6084A」、三菱化学社製 商品名「MA−100」、「RCF#45」などが挙げられる。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させる有機顔料としては、フタロシアニン系、アゾ系、縮合アゾ系、アンスラキノン系、ペリノン・ペリレン系、インジゴ・チオインジゴ系、イソインドリノン系、アゾメチンアゾ系、ジオキサジン系、キナクリドン系、アニリンブラック系、トリフェニルメタン系などが挙げられる。具体的には、緑色系顔料としては、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン26、C.I.ピグメントグリーン36、C.I.ピグメントグリーン50等が挙げられる。黄色系顔料としては、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー53、C.I.ピグメントイエロー55、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー157、C.I.ピグメントイエロー161、C.I.ピグメントイエロー167等が挙げられる。赤色系顔料としては、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド48:4、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド63:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントヴァイオレット19等が挙げられる。青色系顔料としては、C.I.ピグメントブルー15、ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー28等が挙げられる。その他、ゴールド色顔料及びシルバー色顔料等も使用しても良い。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させる染料としては、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、ニトロ系染料、ベンゾキノン系染料等が挙げられる。具体的には、SolventBlue78、SolventYellow167(COLOR INDEX GENERIC NAME、以下、同じ)、SolventYellow114、SolventYellow163、SolventYellow93、SolventYellow33、SolventYellow16、SolventGreen5、SolventYellow104、SolventOrange60、SolventYellow14、SolventOrange63、VatRed41、SolventRed149、SolventRed111、SolventRed135、SolventRed179、SolventRed146、SolventRed22、SolventRed52、SolventViolet31、SolventViolet13、DisperseBlue165、DisperseBlue15、SolventGreen3、PigmentRed170等が挙げられる。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子に含有させる着色剤の量は、ポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部の範囲内であり、0.5~7.0質量部の範囲内であることがより好ましい。着色剤の量が前記範囲未満であると、得られる発泡成形体の耐衝撃性が低下し、また発泡成形体の着色度合が不十分となる。着色剤の量が前記範囲を超えると、得られる発泡成形体の強度が低下してしまう。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、無機発泡核剤及び化学発泡剤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。
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。
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と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と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。
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。
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。
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。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内となる。該平均気泡径は、60~250μmの範囲内であることが好ましく、70~200μmの範囲内であることがより好ましい。前記平均気泡径が50μm未満であると、発泡成形体の外観が損なわれ、強度が低下する恐れがある。前記平均気泡径が300μmを超えると、発泡成形体の耐衝撃性が悪くなり、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材の用途に適用し難くなる。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下となる。なお、衝撃加速度G値とは、衝突時に物体に加わる最大の衝撃加速度を表したものである。
このG値は、280G以下であることが好ましく、270G以下であることがさらに好ましい。G値が300Gを超えると、発泡成形体の耐衝撃性が悪くなり、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材の用途に適用し難くなる。
このG値は、280G以下であることが好ましく、270G以下であることがさらに好ましい。G値が300Gを超えると、発泡成形体の耐衝撃性が悪くなり、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材の用途に適用し難くなる。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体の明度が20~95の範囲内であり、21~94の範囲内であることが好ましく、22~93の範囲内であることがより好ましい。ここで発泡成形体の明度とは、JIS Z8729に準拠して測定された値を指す。
この明度が20未満であると、発泡成形体の耐衝撃性が悪くなり、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材の用途に適用し難くなる。一方、明度が95を超えると、発泡成形体の着色度合が不十分であり、外観良好な発泡成形体が得られない。
この明度が20未満であると、発泡成形体の耐衝撃性が悪くなり、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材の用途に適用し難くなる。一方、明度が95を超えると、発泡成形体の着色度合が不十分であり、外観良好な発泡成形体が得られない。
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、物理発泡剤及び着色剤を含むポリスチレン系樹脂を粒子状としてなり、着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり且つ該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下であるか、或いは前記発泡成形して得られた発泡成形体の明度が20~95の範囲内である構成としたので、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、強度及び耐衝撃性に優れた発泡成形体を得ることができる。
また、均一に着色された外観良好な発泡成形体を得ることができる。
また、均一に着色された外観良好な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、着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部添加され、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下である発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得ることを特徴としている。
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、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、着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部添加され、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下である発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得ることを特徴としている。
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(高速回転刃)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。
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。
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と、着色剤と、無機発泡核剤及び化学発泡剤の一方又は両方と、必要に応じて添加される所望の添加剤とを秤量し、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、ペレット状あるいは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、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。
押出機1内に、ポリスチレン系樹脂と、着色剤と、無機発泡核剤及び化学発泡剤の一方又は両方と、必要に応じて添加される所望の添加剤とを供給後、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。
着色剤を押出機1内に投入する場合、ポリスチレン系樹脂と着色剤とを予め溶融混合して作製された着色剤含有マスターバッチを用いることが望ましい。
着色剤を押出機1内に投入する場合、ポリスチレン系樹脂と着色剤とを予め溶融混合して作製された着色剤含有マスターバッチを用いることが望ましい。
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ると同時に冷却水と接触して急冷されるので、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。
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。
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、着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部添加され、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下である発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る構成としたので、強度及び耐衝撃性に優れ、均一に着色された外観良好な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。
(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0.010~0.15g/cm3の範囲内とし、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材の用途に適用させる場合には0.055~0.125g/cm3の範囲内とするのが好ましい。
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0.010~0.15g/cm3の範囲内とし、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材の用途に適用させる場合には0.055~0.125g/cm3の範囲内とするのが好ましい。
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)
<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)
<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)
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)
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0.010~0.15g/cm3の範囲内とし、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材の用途に適用させる場合には0.055~0.125g/cm3の範囲内とするのが好ましい。
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0.010~0.15g/cm3の範囲内とし、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材の用途に適用させる場合には0.055~0.125g/cm3の範囲内とするのが好ましい。
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。
<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。
<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)
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)
本発明の発泡成形体は、着色剤を含む発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を発泡成形して得られ、着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲における平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、衝撃加速度G値が300G以下であるものなので、強度及び耐衝撃性に優れ、均一に着色された外観良好なものとなる。本発明の発泡成形体は、ヘルメット芯材あるいは自動車内装材などの緩衝材として好適である。
[実施例1]
(発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造)
質量平均分子量200,000のバージンポリスチレン(東洋スチレン社製、商品名「HRM−10N」)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、及び着色剤としてカーボンブラック(RCF#45、三菱化学社製)1質量部を加え、これらを口径90mmの単軸押出機に、1時間当たり150kgで連続供給した。押出機内温度としては、最高温度210℃に設定し、樹脂を溶融させた後、発泡剤として樹脂100質量部に対して4質量部のペンタン(イソペンタン:ノルマルペンタン=20:80(質量比))を押出機の途中から圧入した。押出機内で樹脂と発泡剤とを混練するとともに冷却し、押出機先端部での樹脂温度を170℃、ダイの樹脂導入部の圧力を15MPaに保持して、直径0.6mmでランド長さが3.0mmの小孔が200個配置されたダイより、このダイの吐出側に連結され30℃の水が循環するカッティング室内に、発泡剤含有溶融樹脂を押し出すと同時に、円周方向に10枚の刃を有する高速回転カッターにて押出物を切断した。切断した粒子を循環水で冷却しながら、粒子分離器に搬送し、粒子を循環水と分離した。さらに、捕集した粒子を脱水・乾燥して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、ほぼ完全な球体であり、平均粒径は約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、及び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。
得られた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子のポリスチレン系樹脂について、145℃の雰囲気中に2時間放置し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。その結果を表2に記す。
(発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造)
質量平均分子量200,000のバージンポリスチレン(東洋スチレン社製、商品名「HRM−10N」)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、及び着色剤としてカーボンブラック(RCF#45、三菱化学社製)1質量部を加え、これらを口径90mmの単軸押出機に、1時間当たり150kgで連続供給した。押出機内温度としては、最高温度210℃に設定し、樹脂を溶融させた後、発泡剤として樹脂100質量部に対して4質量部のペンタン(イソペンタン:ノルマルペンタン=20:80(質量比))を押出機の途中から圧入した。押出機内で樹脂と発泡剤とを混練するとともに冷却し、押出機先端部での樹脂温度を170℃、ダイの樹脂導入部の圧力を15MPaに保持して、直径0.6mmでランド長さが3.0mmの小孔が200個配置されたダイより、このダイの吐出側に連結され30℃の水が循環するカッティング室内に、発泡剤含有溶融樹脂を押し出すと同時に、円周方向に10枚の刃を有する高速回転カッターにて押出物を切断した。切断した粒子を循環水で冷却しながら、粒子分離器に搬送し、粒子を循環水と分離した。さらに、捕集した粒子を脱水・乾燥して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、ほぼ完全な球体であり、平均粒径は約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、及び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。
得られた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子のポリスチレン系樹脂について、145℃の雰囲気中に2時間放置し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。その結果を表2に記す。
(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0.083g/cm3(嵩発泡倍数12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25mm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25mm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0.083g/cm3(発泡倍数12倍)であった。
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0.083g/cm3(嵩発泡倍数12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25mm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25mm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0.083g/cm3(発泡倍数12倍)であった。
前述した通りの方法で製造した実施例1の発泡成形体について、下記<平均気泡径の測定>、<強度の評価>、<衝撃加速度G値の測定>及び<明度の測定>に記した通りの測定・評価を行った。その結果を表1に記す。
<平均気泡径の測定>
実施例(及び比較例)で得られた発泡成形体を剃刀刃で切断し、その切断面を走査型電子顕微鏡(日立製作所社製S−3000N)で30倍に拡大して撮影する。撮影した画像をA4用紙上に印刷し、任意の一直線上(長さ60mm)にある気泡数から気泡の平均弦長(t)を下記式により算出した。但し、任意の直線はできる限り気泡が接点でのみ接しないようにした(接してしまう場合は気泡数に含める)。計測は10ヶ所とし、その平均弦長を求めた後、気泡径を算出し、平均気泡径D(μm)とした。
平均弦長t=60/(気泡数×写真の倍率)
気泡径D=t/0.616×1000
実施例(及び比較例)で得られた発泡成形体を剃刀刃で切断し、その切断面を走査型電子顕微鏡(日立製作所社製S−3000N)で30倍に拡大して撮影する。撮影した画像をA4用紙上に印刷し、任意の一直線上(長さ60mm)にある気泡数から気泡の平均弦長(t)を下記式により算出した。但し、任意の直線はできる限り気泡が接点でのみ接しないようにした(接してしまう場合は気泡数に含める)。計測は10ヶ所とし、その平均弦長を求めた後、気泡径を算出し、平均気泡径D(μm)とした。
平均弦長t=60/(気泡数×写真の倍率)
気泡径D=t/0.616×1000
<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、JISA9511:2006「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×25mm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、次の評価基準に照らし、強度を評価した。
12倍成形品の評価基準:
曲げ強度が1.40MPa以上:特に良(◎)
曲げ強度が1.30MPa以上1.40MPa未満:良(○)
曲げ強度が1.30MPa未満:不良(×)
50倍成形品の評価基準:
曲げ強度が0.28MPa以上:特に良(◎)
曲げ強度が0.25MPa以上0.28MPa未満:良(○)
曲げ強度が0.25MPa未満:不良(×)
実施例(及び比較例)で得られた発泡成形体について、JISA9511:2006「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×25mm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、次の評価基準に照らし、強度を評価した。
12倍成形品の評価基準:
曲げ強度が1.40MPa以上:特に良(◎)
曲げ強度が1.30MPa以上1.40MPa未満:良(○)
曲げ強度が1.30MPa未満:不良(×)
50倍成形品の評価基準:
曲げ強度が0.28MPa以上:特に良(◎)
曲げ強度が0.25MPa以上0.28MPa未満:良(○)
曲げ強度が0.25MPa未満:不良(×)
<衝撃加速度G値の測定>
実施例(及び比較例)で得られた発泡成形体から、長さ150mm×幅150mm×高さ25mmの正方形状の発泡成形体サンプルを3個切り出した。
次に、温度23℃及び湿度50%の雰囲気下で、吉田精機社製の落下試験機(ADST−200)の架台(質量:5.8kg)に、発泡成形体サンプルの長さ150mm×幅150mm面を市販の両面テープ(ニチバン社製、製品名:NW−50)で取り付け、発泡成形体の下面からの高さ18cmから自然落下させた。落下時に架台にかかる衝撃加速度を測定し、3回実施した平均値をG値とした。
なお、ヘルメットライナー等の発泡成形体の衝撃加速度G値を測定する場合、例えば、ヘルメットライナーから50mm×50mm×5mmの発泡成形体を45個切出して、上記サンプルサイズ(長さ150mm×幅150mm×高さ25mm)に合うように正方形状に貼り合わせて測定してもよい。
実施例(及び比較例)で得られた発泡成形体から、長さ150mm×幅150mm×高さ25mmの正方形状の発泡成形体サンプルを3個切り出した。
次に、温度23℃及び湿度50%の雰囲気下で、吉田精機社製の落下試験機(ADST−200)の架台(質量:5.8kg)に、発泡成形体サンプルの長さ150mm×幅150mm面を市販の両面テープ(ニチバン社製、製品名:NW−50)で取り付け、発泡成形体の下面からの高さ18cmから自然落下させた。落下時に架台にかかる衝撃加速度を測定し、3回実施した平均値をG値とした。
なお、ヘルメットライナー等の発泡成形体の衝撃加速度G値を測定する場合、例えば、ヘルメットライナーから50mm×50mm×5mmの発泡成形体を45個切出して、上記サンプルサイズ(長さ150mm×幅150mm×高さ25mm)に合うように正方形状に貼り合わせて測定してもよい。
<明度の測定>
本発明のポリスチレン系樹脂発泡体の明度(L値)は、JIS Z8729に準拠した方法で測定した結果から求めた。測定器は、コニカミノルタ社製 色彩色差計 CR−410を使用した。
本発明のポリスチレン系樹脂発泡体の明度(L値)は、JIS Z8729に準拠した方法で測定した結果から求めた。測定器は、コニカミノルタ社製 色彩色差計 CR−410を使用した。
[実施例2]
カーボンブラック添加量を4質量部としたこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
カーボンブラック添加量を4質量部としたこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
[実施例3〕
カーボンブラック添加量を7質量部としたこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
カーボンブラック添加量を7質量部としたこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
[実施例4]
カーボンブラック添加量を2質量部とし、微粉末タルクの替わりに化学発泡剤(炭酸水素ナトリウムとクエン酸との混合物、永和化成工業社製、商品名「ポリスレンES405」)を0.5部添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
カーボンブラック添加量を2質量部とし、微粉末タルクの替わりに化学発泡剤(炭酸水素ナトリウムとクエン酸との混合物、永和化成工業社製、商品名「ポリスレンES405」)を0.5部添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
[実施例5]
カーボンブラック添加量を2質量部とし、化学発泡剤0.5部を追加して添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
カーボンブラック添加量を2質量部とし、化学発泡剤0.5部を追加して添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
[実施例6]
カーボンブラックに代えて、緑色系の有機顔料であるC.I.ピグメントグリーン7(シアニングリーン2GN、大日精化工業社製)3質量部を添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
カーボンブラックに代えて、緑色系の有機顔料であるC.I.ピグメントグリーン7(シアニングリーン2GN、大日精化工業社製)3質量部を添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
[実施例7]
カーボンブラックに代えて、黄色系の有機顔料であるC.I.ピグメントイエロー161(ダイプロキサイドイエロー#9123、大日精化工業社製)5質量部を添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
カーボンブラックに代えて、黄色系の有機顔料であるC.I.ピグメントイエロー161(ダイプロキサイドイエロー#9123、大日精化工業社製)5質量部を添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
[実施例8]
カーボンブラックに代えて、赤色系の有機顔料であるC.I.ピグメントレッド48:1(8040レッド、大日精化工業社製)3質量部を添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
カーボンブラックに代えて、赤色系の有機顔料であるC.I.ピグメントレッド48:1(8040レッド、大日精化工業社製)3質量部を添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
[実施例9]
カーボンブラックに代えて、青色系の有機顔料であるC.I.ピグメントブルー15:3(シアニンブルー4937、大日精化工業社製)3質量部を添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
カーボンブラックに代えて、青色系の有機顔料であるC.I.ピグメントブルー15:3(シアニンブルー4937、大日精化工業社製)3質量部を添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
[実施例10]
バージンポリスチレンを、表3に示す質量平均分子量280,000のバージンポリスチレン(東洋スチレン社製、商品名「HRM−13N」)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
バージンポリスチレンを、表3に示す質量平均分子量280,000のバージンポリスチレン(東洋スチレン社製、商品名「HRM−13N」)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
[実施例11]
バージンポリスチレンを、表3に示すリサイクル原料(1)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
バージンポリスチレンを、表3に示すリサイクル原料(1)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
[実施例12]
バージンポリスチレンを、表3に示すリサイクル原料(2)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
バージンポリスチレンを、表3に示すリサイクル原料(2)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
[実施例13]
バージンポリスチレンを、表3に示すリサイクル原料(3)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
バージンポリスチレンを、表3に示すリサイクル原料(3)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
[実施例14]
バージンポリスチレンを、表3に示すリサイクル原料(4)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
バージンポリスチレンを、表3に示すリサイクル原料(4)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
[実施例15]
バージンポリスチレンを、表3に示す質量平均分子量430,000のバージンポリスチレン(東洋スチレン社製、商品名「HRM−30」)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
バージンポリスチレンを、表3に示す質量平均分子量430,000のバージンポリスチレン(東洋スチレン社製、商品名「HRM−30」)に変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡成形体を製造した。得られた発泡性ポリスチレン系樹脂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1,2に記す。
[比較例1]
カーボンブラックを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
カーボンブラックを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
[比較例2]
カーボンブラック添加量を10質量部としたこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
カーボンブラック添加量を10質量部としたこと以外は、実施例1と同様に行い、発泡成形体を製造した。得られた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。
表1の結果から、本発明に係る実施例1~15で製造した発泡成形体は、強度に優れており、耐衝撃性も良好なものであった。
また、着色剤としてカーボンブラックを用いた実施例1~5で得られた発泡成形体は、明度が低く、均一な黒色に着色されており、外観良好なものであった。
着色剤として有機顔料を用いた実施例6~9で得られた発泡成形体は、明度が比較的高く、緑色(実施例6)、黄色(実施例7)、桃色(実施例8)及び青色(実施例9)の各色に鮮やか且つ均一に着色され、外観良好なものであった。
また、着色剤としてカーボンブラックを用いた実施例1~5で得られた発泡成形体は、明度が低く、均一な黒色に着色されており、外観良好なものであった。
着色剤として有機顔料を用いた実施例6~9で得られた発泡成形体は、明度が比較的高く、緑色(実施例6)、黄色(実施例7)、桃色(実施例8)及び青色(実施例9)の各色に鮮やか且つ均一に着色され、外観良好なものであった。
一方、カーボンブラックを添加していない比較例1で製造した発泡成形体は、実施例1~5と比べて耐衝撃性が劣っていた。
また、比較例2は、カーボンブラック添加量を10質量部としたことによって、内部融着が不良となり、発泡成形品の外観が不良となり、また強度が低下し不良となった。
また、比較例2は、カーボンブラック添加量を10質量部としたことによって、内部融着が不良となり、発泡成形品の外観が不良となり、また強度が低下し不良となった。
本発明は、強度及び耐衝撃性に優れ、均一に着色がなされて外観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。
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
Claims (19)
- 物理発泡剤と着色剤とポリスチレン系樹脂とを含有し、前記着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、且つ該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下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。
- 物理発泡剤と着色剤とポリスチレン系樹脂とを含有し、前記着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体の明度が20~95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。
- 前記着色剤と、無機発泡核剤及び化学発泡剤の一方又は両方とが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。
- 前記着色剤が、無機顔料及び有機顔料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1~3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。
- 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、且つ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、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。
- 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1~5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。
- 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、前記発泡剤含有の溶融樹脂を前記樹脂供給装置の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、該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、前記押出物を前記冷却用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ることを特徴とする、請求項1~6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。
- 樹脂供給装置内で、着色剤を含ん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前記樹脂供給装置の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、該冷却用液体中に押し出した前記押出物を冷却用液体中にて回転刃で切断するとともに、前記押出物を前記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、溶融押出法によって製造される発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、
前記着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部添加され、密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体中の平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、且つ該発泡成形体の衝撃加速度G値が300G以下であ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、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。 - 密度0.055~0.125g/cm3の範囲内に発泡成形して得られた発泡成形体の明度が20~95の範囲内であ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8に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
- 前記ポリスチレン系樹脂に、無機発泡核剤及び化学発泡剤の一方又は両方をさらに添加し、且つ、前記着色剤と、前記無機発泡核剤及び化学発泡剤の一方又は両方とが前記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)に均一に含有されることを特徴とする、請求項8又は9に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
- 前記着色剤が、無機顔料及び有機顔料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8~10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の製造方法。
- 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、且つ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、請求項8~11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の製造方法。
- 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8~12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の製造方法。
- 請求項1~7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る予備発泡粒子。
- 請求項14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る発泡成形体。
- 物理発泡剤と着色剤とポリスチレン系樹脂とを含む発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を発泡成形して得られ、前記着色剤がポリスチレン系樹脂100質量部に対し0.3~9.0質量部含まれ、密度0.055~0.125g/cm3の範囲における平均気泡径が50~300μmの範囲内であり、且つ衝撃加速度G値が300G以下であることを特徴とする発泡成形体。
- 前記着色剤が、無機顔料及び有機顔料からなる群から選択される1種又は2種以上である、請求項16に記載の発泡成形体。
- ヘルメット芯材用である、請求項15~17のいずれか1項に記載の発泡成形体。
- 自動車内装材用である、請求項15~17のいずれか1項に記載の発泡成形体。
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