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
【課題】機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の提供。
【解決手段】重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【解決手段】重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生ポリスチレン系樹脂を使用し、短い成形サイクルで型内発泡成形することができ、強度に優れた発泡成形体を得ることが可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子及びポリスチレン系樹脂発泡成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリスチレン系樹脂発泡成形体は、家電製品などの梱包用緩衝材、建材用断熱材、魚函、食品トレー、土木工事用材料など各種分野において汎用されている。このポリスチレン系樹脂発泡成形体については、樹脂の再利用が進められている。また、回収したポリスチレン系樹脂発泡成形体から再生された樹脂材料（以下、再生ポリスチレン系樹脂と記す。）を発泡成形体製造用の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造するための技術についても提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
特許文献１には、スチレン系樹脂を材料とし、とりわけスチレン系樹脂の回収品を材料とし、簡易な方法で気泡を含んでいない良質の発泡性粒子を容易に安価に製造できる方法として、押出機内で溶融されたスチレン系樹脂に発泡剤を圧入し、発泡剤含有の溶融樹脂を押出機の先端に付設された金型の小孔から紐状にして冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却して発泡を抑制し発泡性粒子とする方法において、（ａ）発泡剤として沸点が２０〜６０℃の脂肪族又は環式脂肪族炭化水素を使用し、（ｂ）樹脂が上記金型に入る時の樹脂温度及び樹脂圧力をそれぞれ１６０℃以下及び２０メガパスカル以上とし、（ｃ）上記冷却用液体を常圧下に置くとともに６０℃以下の温度に保持することを特徴とする、スチレン系樹脂発泡性粒子の製造方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、（ａ）スチレン系樹脂回収品を粉砕して粉砕品のロットを作るか、又はその粉砕品を押出機に通して作製したペレットのロットを作り、
（ｂ）ロットごとに樹脂の熱分解ガスクロマトグラフィーによって検出されるブタジエン含有量と樹脂の蛍光Ｘ線分析法によって検出される臭素系難燃剤由来の臭素含有量を決定し、
（ｃ）単一ロットのまま、又はブタジエン含有量及び臭素含有量の異なる複数のロットを用いるか、又はこれに未使用のスチレン系樹脂とブタジエン含有樹脂と臭素系難燃剤からなる群から選択される１種又は２種以上の添加成分を加えて、全体中のブタジエン含有量が１〜４質量％の範囲内となり、且つ臭素含有量が４〜８質量％の範囲内となるように原料樹脂を調整し、
（ｄ）調整した原料樹脂を押出機に投入し、
（ｅ）押出機内で原料樹脂を溶融し、溶融物に発泡剤を圧入し、溶融物を押出機の先端に付設したダイの小孔から押し出し、
（ｆ）押し出すと同時に溶融物を切断するとともに急冷し、発泡を抑えて発泡性粒子とするか、又は押し出すと同時に溶融物を急冷して発泡を抑えてストランド状に固めた後、該ストランドを切断して発泡性粒子とすることを特徴とするスチレン系樹脂発泡性粒子の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１５６９０号公報
【特許文献２】特開２００７−１６９４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、再生ポリスチレン系樹脂を材料として得られる発泡成形体は、懸濁重合法やシード重合法によって製造された未使用のポリスチレン系樹脂（以下、バージンポリスチレン系樹脂と記す。）を使用して得られた発泡成形体と比較して、機械強度が劣る傾向にある。一方、バージンポリスチレン系樹脂を材料として型内発泡成形法により発泡成形体を製造する場合、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であるが、型内発泡成形における加熱時間や冷却時間が長くかかり、成形サイクルを短縮化することができないという問題がある。
【０００７】
特許文献１の実施例には、再生ポリスチレン系樹脂７０質量部に対し、バージンポリスチレン系樹脂３０質量部を混合して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造する場合が例示されている。しかし、この例で得られた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、機械強度に優れた発泡成形体を製造することが難しかった。
特許文献２の実施例には、２種類の再生ポリスチレン系樹脂を混合（５０：５０）して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造する場合が例示されている。しかし、この例で得られた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、十分な強度及び生産性に優れたバランスのとれた発泡成形体が得られないおそれがあった。
また、特許文献１，２には、実施例において使用した再生ポリスチレン系樹脂の平均分子量に関して記載されていないが、再生ポリスチレン系樹脂としては、再生原料とする発泡成形体の種類などによって平均分子量が異なる様々な樹脂が提供されており、単に適当な再生ポリスチレン系樹脂を材料として発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造しても、十分な強度及び生産性に優れたバランスのとれた発泡成形体を得ることは困難である。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を提供する。
【００１０】
また本発明は、重量平均分子量（Ｍｗ）１０万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を提供する。
【００１１】
また本発明は、重量平均分子量（Ｍｗ）１５万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を提供する。
【００１２】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜３２万の範囲内であることが好ましい。
【００１３】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速回転刃で切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る溶融押出法により得られたものであることが好ましい。
【００１４】
また本発明は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合して樹脂供給装置内に供給し該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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速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。
【００１５】
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、前記樹脂供給装置内に供給するポリスチレン系樹脂が、重量平均分子量（Ｍｗ）１０万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものであることが好ましい。
【００１６】
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、前記樹脂供給装置内に供給するポリスチレン系樹脂が、重量平均分子量（Ｍｗ）１５万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものであることが好ましい。
【００１７】
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、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜３２万の範囲内であることが好ましい。
【００１８】
また本発明は、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱し発泡させて得られたポリスチレン系樹脂予備発泡粒子を提供する。
【００１９】
また本発明は、前記ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子を成形型のキャビティに充填し、加熱して型内発泡成形して得られたポリスチレン系樹脂発泡成形体を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる構成としたものなので、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れたものとなる。
【００２１】
本発明のポリスチレン系樹脂発泡成形体の製造方法は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合した樹脂材料と発泡剤とを用い、溶融押出法によってポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造する構成としたので、重量平均分子量が異なる複数種類のポリスチレン系樹脂を均一に混合でき、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れた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。
また、溶融押出法によってポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造する構成としたので、平均分子量が異なる各種の再生ポリスチレン系樹脂やバージンポリスチレン系樹脂を重量平均分子量によって適切に配合することによって機械強度に優れ、生産性にも優れた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造することができるので、再生ポリスチレン系樹脂を有効利用でき、ポリスチレン系樹脂の再利用化を進める上で極めて有効な技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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る。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（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、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなるものである。
【００２４】
前記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。
【００２５】
また、前記ポリスチレン系樹脂としては、前記スチレンモノマーを主成分とする、前記スチレン系モノマーとこのスチレン系モノマーと共重合可能なビニルモノマーとの共重合体であってもよく、このようなビニルモノマーとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、ジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、エチルフマレートの他、ジビニルベンゼン、アルキレングリコールジメタクリレートなどの二官能性モノマーなどが挙げられる。
【００２６】
また、ポリスチレン系樹脂が主成分であれば、他の樹脂を添加してもよく、添加する樹脂としては、例えば、発泡成形体の耐衝撃性を向上させるために、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−プロピレン−非共役ジエン三次元共重合体などのジエン系のゴム状重合体を添加したゴム変性ポリスチレン系樹脂、いわゆるハイインパクトポリスチレンが挙げられる。あるいは、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体などが挙げられる。
【００２７】
原料となるポリスチレン系樹脂としては、市販されている通常のポリスチレン系樹脂、懸濁重合法などの方法で新たに作製したポリスチレン系樹脂などの、再生品ではないポリスチレン系樹脂（バージンポリスチレン）を使用できる他、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体を再生処理して得られた再生ポリスチレン系樹脂を使用することができる。この再生ポリスチレン系樹脂としては、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体、例えば、魚箱、家電緩衝材、食品包装用トレーなどを回収し、リモネン溶解方式や加熱減容方式によって再生したポリスチレン系樹脂を用いることができる。また、使用することができる再生ポリスチレン系樹脂は、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体を再生処理して得られたもの以外にも、家電製品（例えば、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコンなど）や事務用機器（例えば、複写機、ファクシミリ、プリンターなど）から分別回収された非発泡のポリスチレン系樹脂成形体を粉砕し、溶融混練してリペレットした再生ポリスチレン系樹脂を用いることができる。
【００２８】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、前述した各種のポリスチレン系樹脂のうち、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂１種類以上と、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂１種類以上とを選択し、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂を３５〜６５質量部、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂を６５〜３５質量部となるように混合し、このポリスチレン系樹脂に発泡剤を含有させて適当な粒径の樹脂粒子としたものである。
【００２９】
前記（１）及び（２）のそれぞれのポリスチレン系樹脂の混合比率が前記範囲内であれば、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、また型内発泡成形における加熱時間や冷却時間が短縮でき、成形サイクルを短縮化できることから、生産性に優れたものとなる。
（１）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂が前記混合比率より多い場合には、機械強度に優れた発泡成形体を製造することが困難になる。一方、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂が前記混合比率より多い場合には、型内発泡成形における加熱時間や冷却時間が長くかかり、成形サイクルを短縮化することが難しくなる。
前記（１）及び（２）のそれぞれのポリスチレン系樹脂の混合比率は、質量比で（１）：（２）＝４０〜６０：６０：４０とすることが好ましい。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態において、使用するポリスチレン系樹脂は、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）１０万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものであることが好ましい。
本発明のさらに好ましい実施形態において、使用するポリスチレン系樹脂は、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）１５万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものであることが好ましい。
使用するポリスチレン系樹脂の重量平均分子量を前述した通り選択することで、より機械強度に優れ、かつ成形サイクルを短縮化できる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を提供することができる。
【００３１】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜３２万の範囲内であることが好ましく、２１万〜３１万の範囲内であることがより好ましく、２２万〜３０万の範囲内であることがさらに好ましい。
【００３２】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、樹脂供給装置内で溶融されたポリスチレン系樹脂に発泡剤を圧入・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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速回転刃で切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る溶融押出法により得られたものであることが好ましい。
【００３３】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子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。
【００３４】
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、タルクなどの発泡核剤、架橋剤、可塑剤、充填剤、難燃剤、難燃助剤、滑剤、着色剤等の添加剤を添加してもよく、又、ジンクステアレート等の粉末状金属石鹸類を前記発泡性スチレン樹脂粒子の表面に塗布しておけば、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の予備発泡工程においてポリスチレン系樹脂予備発泡粒子同士の結合を減少させることができて好ましい。
【００３５】
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。
【００３６】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる構成としたものなので、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れたものとなる。
【００３７】
（発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法）
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合して樹脂供給装置内に供給し該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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速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とを特徴とする。
【００３８】
図１は、本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法に用いられる製造装置の一例を示す構成図であり、本例の製造装置は、樹脂供給装置としての押出機１と、押出機１の先端に取り付けられた多数の小孔を有するダイ２と、押出機１内に樹脂原料等を投入する原料供給ホッパー３と、押出機１内の溶融樹脂に発泡剤供給口５を通して発泡剤を圧入する高圧ポンプ４と、ダイ２の小孔が穿設された樹脂吐出面に冷却水を接触させるように設けられ、室内に冷却水が循環供給されるカッティング室７と、ダイ２の小孔から押し出された樹脂を切断できるようにカッティング室７内に回転可能に設けられたカッター６と、カッティング室７から冷却水の流れに同伴して運ばれる発泡性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樹脂粒子を貯留する貯留容器１１とを備えて構成されている。
【００３９】
なお、押出機１としては、スクリュを用いる押出機またはスクリュを用いない押出機のいずれも用いることができる。スクリュを用いる押出機としては、例えば、単軸式押出機、多軸式押出機、ベント式押出機、タンデム式押出機などが挙げられる。スクリュを用いない押出機としては、例えば、プランジャ式押出機、ギアポンプ式押出機などが挙げられる。また、いずれの押出機もスタティックミキサーを用いることができる。これらの押出機のうち、生産性の面からスクリュを用いた押出機が好ましい。また、カッター６を収容したカッティング室７も、樹脂の溶融押出による造粒方法において用いられている従来周知のものを用いることができる。
【００４０】
図１に示す製造装置を用い、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造するには、まず、原料のポリスチレン系樹脂を用意する。
原料のポリスチレン系樹脂は、前述した通り、バージンポリスチレン系樹脂や再生ポリスチレン系樹脂などの各種ポリスチレン系樹脂の中から、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂１種類以上と、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂１種類以上とを選択し、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂を３５〜６５質量部、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂を６５〜３５質量部となるように混合する。
【００４１】
そして、原料の前記ポリスチレン系樹脂、必要に応じて添加される発泡核剤などの所望の添加剤を秤量し、原料供給ホッパー３から押出機１内に投入する。原料のポリスチレン系樹脂は、ペレット状や顆粒状にして事前に良く混合してから１つの原料供給ホッパーから投入してもよいし、あるいは例えば複数のロットを用いる場合は各ロットごとに供給量を調整した複数の原料供給ホッパーから投入し、押出機内でそれらを混合してもよい。また、複数のロットのリサイクル原料を組み合わせて使用する場合には、複数のロットの原料を事前に良く混合し、磁気選別や篩分け、比重選別、送風選別などの適当な選別手段により異物を除去しておくことが好ましい。
【００４２】
押出機１内にポリスチレン系樹脂、発泡核剤、その他の添加剤を供給後、樹脂を加熱溶融し、その溶融樹脂をダイ２側に移送しながら、発泡剤供給口５から高圧ポンプ４によって発泡剤を圧入して溶融樹脂に発泡剤を混合し、押出機１内に必要に応じて設けられる異物除去用のスクリーンを通して、溶融物をさらに混練しながら先端側に移動させ、発泡剤を添加した溶融物を押出機１の先端に付設したダイ２の小孔から押し出す。
【００４３】
ダイ２の小孔が穿設された樹脂吐出面は、室内に冷却水が循環供給されるカッティング室７内に配置され、且つカッティング室７内には、ダイ２の小孔から押し出された樹脂を切断できるようにカッター６が回転可能に設けられている。発泡剤添加済みの溶融物を押出機１の先端に付設したダイ２の小孔から押し出すと、溶融物は粒状に切断され、同時に冷却水と接触して急冷され、発泡が抑えられたまま固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子となる。
【００４４】
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。
【００４５】
本発明のポリスチレン系樹脂発泡成形体の製造方法は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合した樹脂材料と発泡剤とを用い、溶融押出法によってポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造する構成としたので、重量平均分子量が異なる複数種類のポリスチレン系樹脂を均一に混合でき、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れた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。
また、溶融押出法によってポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造する構成としたので、平均分子量が異なる各種の再生ポリスチレン系樹脂やバージンポリスチレン系樹脂を重量平均分子量によって適切に配合することによって機械強度に優れ、生産性にも優れた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造することができるので、再生ポリスチレン系樹脂を有効利用でき、ポリスチレン系樹脂の再利用化を進める上で極めて有効な技術となる。
【００４６】
（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）
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、ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子（以下、予備発泡粒子と記す）とする。この予備発泡粒子は、製造するべき発泡成形体の密度と同等の嵩密度となるように予備発泡される。本発明において、その嵩密度は限定されないが、通常は０．０１０〜０．１０ｇ／ｃｍ３の範囲内とし、０．０１５〜０．０５０ｇ／ｃｍ３の範囲内とするのが好ましい。
【００４７】
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）
【００４８】
＜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）
【００４９】
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、ポリスチレン系樹脂発泡成形体（以下、発泡成形体と記す）を製造する。
本発明の発泡成形体の密度は特に限定されないが、通常は０．０１０〜０．１０ｇ／ｃｍ３の範囲内とし、０．０１５〜０．０５０ｇ／ｃｍ３の範囲内とするのが好ましい。
【００５０】
なお、本発明において発泡成形体の密度とは、ＪＩＳ Ｋ７１２２：１９９９「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の測定」記載の方法で測定した発泡成形体密度のことである。
＜発泡成形体の密度＞
５０ｃｍ３以上（半硬質および軟質材料の場合は１００ｃｍ３以上）の試験片を材料の元のセル構造を変えない様に切断し、その質量を測定し、次式により算出した。
密度（ｇ／ｃｍ３）＝試験片質量（ｇ）／試験片体積（ｃｍ３）
試験片状態調節、測定用試験片は、成形後７２時間以上経過した試料から切り取り、２３℃±２℃×５０％±５％または２７℃±２℃×６５％±５％の雰囲気条件に１６時間以上放置したものである。
【００５１】
＜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）
【００５２】
本発明の発泡成形体は、前述した本発明に係る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱発泡させ、得られた予備発泡粒子を型内発泡成形して得られたものなので、再生ポリスチレン系樹脂を混合した発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であっても機械強度に優れたものとなる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例により本発明の効果を実証するが、以下の実施例は本発明の例示に過ぎず、本発明は実施例の記載に限定されるものではない。
以下の実施例において、ポリスチレン系樹脂の原料として、以下の原料Ａ〜原料Ｆを用いた。
・原料Ａ：再生ポリスチレン、重量平均分子量２３万
・原料Ｂ：再生ポリスチレン、重量平均分子量２８万
・原料Ｃ：バージンポリスチレン（ＰＳジャパン社製 商品名「Ｇ９３０５」）、重量平均分子量３１万
・原料Ｄ：再生ポリスチレン、重量平均分子量１５万
・原料Ｅ：バージンポリスチレン（東洋スチレン社製 商品名「ＨＲＭ４０」）、重量平均分子量３６万
・原料Ｆ：バージンポリスチレン（東洋スチレン社製 商品名「ＨＲＭ３０」）、重量平均分子量４４万
【００５４】
［実施例１］
（発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の作製）
原料Ａを５０質量部と、原料Ｂを５０質量部とを混合したポリスチレン系樹脂原料１００質量部に対し、微粉末タルク０．３質量部を加え、これらを口径９０ｍｍの単軸押出機に、時間当たり１３０ｋｇ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６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・乾燥してペンタン含有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、ヒドロキシステアリン酸トリグリセライド０．０５質量部を発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の表面全面に均一に被覆した。
【００５５】
（発泡成形体の製造）
前記の通り製造した、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を１５℃の保冷庫中に入れ、７２時間に亘って放置した。その後、円筒型バッチ式予備発泡機に供給して、吹き込み圧０．０５ＭＰａの水蒸気により加熱し、予備発泡粒子を得た。得られた予備発泡粒子は、嵩密度０．０２０ｇ／ｃｍ３（嵩発泡倍数５０倍）であった。
続いて、得られた予備発泡粒子を室温雰囲気下、２４時間に亘って放置した後、長さ４００ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ５０ｍｍの長方形状のキャビティを有する成形型内に予備発泡粒子を充填し、その後、成形型のキャビティ内を水蒸気でゲージ圧０．０８ＭＰａの圧力で２０秒間に亘って加熱し、その後、成形型のキャビティ内の圧力が０．０１ＭＰａになるまで冷却し、その後成形型を開き、長さ４００ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ５０ｍｍの長方形状の発泡成形体を取り出した。
得られた発泡成形体は、密度０．０２０ｇ／ｃｍ３（発泡倍数５０倍）であった。
【００５６】
前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の作製及び発泡成形体の製造において、以下の通り＜重量平均分子量の測定＞、＜成形サイクルの評価＞、＜機械強度の評価＞及び＜総合評価＞を行った。その結果を表１に記す。
【００５７】
＜重量平均分子量の測定＞
押出機に投入する原料となるポリスチレン系樹脂、及び溶融押出法によって作製した発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を構成するポリスチレン系樹脂について、それぞれの樹脂約４ｍｇをＴＨＦ（テトラヒドロフラン）４ｍＬに溶解し、非水系０．４５μｍクロマトディスクで濾過後、東ソー社製 ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ（ＲＩ検出器内臓）を用いてポリスチレン換算分子量を測定した。その測定条件はカラムが東ソー社製TOSOH TSKgel SuperMultiporeHZ-H(φ4.6×150mm)２本、ガードカラムが東ソー社製TOSOH TSKguardSuperMP(HZ)-H(φ4.6×20mm)１本を用い、カラム温度（40℃）、移動相（THF）、移動相流量（0.2ml/min）、ポンプ温度・検出器（40℃）、検出（RI）、注入量（20μｌ）、検量線用標準ＰＳ（昭和電工社製(Shodex)分子量Ｍｗが5,620,000と3,120,000と1,250,000と442,000と131,000と54,000と20,000と7,590と3,450と1,320）とした。
【００５８】
＜成形サイクルの評価＞
長さ４００ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ５０ｍｍの長方形状のキャビティを有する成形型内に予備発泡粒子を充填し、その後、成形型のキャビティ内を水蒸気でゲージ圧０.０８ＭＰａの圧力で２０秒間に亘って加熱し、その後、成形型のキャビティ内の圧力が０.０１ＭＰａになるまでの冷却時間を測定し、次の評価基準に基づき、成形サイクルを評価した。
非常に良好（◎）：２４０秒未満
良好（○）：２４０秒以上３００秒未満
不良（×）：３００秒以上
【００５９】
＜機械強度の評価＞
実施例（及び比較例）で得られた発泡成形体について、ＪＩＳ Ａ９５１１：２００６「発泡プラスチック保温材」記載の方法に準じて曲げ強度を測定した。
すなわち、テンシロン万能試験機ＵＣＴ−１０Ｔ（オリエンテック社製）を用い、試験体サイズは７５ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍとし、圧縮速度を１０ｍｍ／ｍｉｎ、先端治具は加圧くさび１０Ｒ、支持台１０Ｒで、支点間距離２００ｍｍの条件として測定し、次式にて曲げ強度を算出した。試験片の数は３個とし、その平均値を求めた。
曲げ強度（ＭＰａ）＝３ＦＬ／２ｂｈ２
［ここで、Ｆは曲げ最大荷重（Ｎ）を表し、Ｌは支点間距離（ｍｍ）を表し、ｂは試験片の幅（ｍｍ）を表し、ｈは試験片の厚み（ｍｍ）を表す。］
このようにして曲げ強度の平均値を求め、次の評価基準に基づき、機械強度を評価した。
非常に良好（◎）：曲げ強度が０．２８ＭＰａ以上
良好（○）：曲げ強度が０．２５ＭＰａ以上０．２８ＭＰａ未満
不良（×）：曲げ強度が０．２５ＭＰａ未満を×
【００６０】
＜総合評価＞
前記＜成形サイクルの評価＞及び＜機械強度の評価＞における評価結果に基づいて、次の評価基準によって総合評価した。
非常に良好（◎）：両評価とも非常に良好（◎）
良好（○）：一方が良好（○）で他方が非常に良好（◎）
不良（×）：両方○又は少なくとも一方が不良（×）
【００６１】
［実施例２］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを４０質量部と原料Ｂを６０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６２】
［実施例３］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを５０質量部と原料Ｃを５０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６３】
［実施例４］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを６０質量部と原料Ｃを４０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６４】
［実施例５］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを６０質量部と原料Ｂを４０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６５】
［実施例６］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ｂを５０質量部と原料Ｄを５０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６６】
［実施例７］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを５０質量部と原料Ｅを５０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６７】
［比較例１］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを１００質量部のみとしたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６８】
［比較例２］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ｂを１００質量部のみとしたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６９】
［比較例３］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ｃを１００質量部のみとしたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００７０】
［比較例４］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを３０質量部と原料Ｂを７０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００７１】
［比較例５］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを２０質量部と原料Ｃを８０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００７２】
［比較例６］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを５０質量部と原料Ｆを５０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１の結果より、本発明に係る実施例１〜７で作製した発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、再生ポリスチレンを原料に混合した場合でも、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れていた。
一方、重量平均分子量２３万の再生ポリスチレンのみを原料とした比較例１は、機械強度が不良となった。
また、重量平均分子量２８万の再生ポリスチレンのみを原料とした比較例２は、成形サイクルが不良となった。
また、重量平均分子量３１万のバージンポリスチレンのみを原料とした比較例３は、成形サイクルが不良となった。
また、原料Ａと原料Ｂの混合比率を３０：７０とした比較例４は、機械強度、成形サイクルとの良好（○）であり、総合評価が不良（×）となった。
また、原料Ａと原料Ｃの混合比率を２０：８０とした比較例５は、成形サイクルが不良となった。
また、原料Ａを５０質量部、重量平均分子量４４万のバージンポリスチレンである原料Ｆを５０質量部とした比較例６は、成形サイクルが不良となった。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、再生ポリスチレン系樹脂を使用し、短い成形サイクルで型内発泡成形することができ、強度に優れた発泡成形体を得ることが可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子及びポリスチレン系樹脂発泡成形体に関する。この発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を用いて得られたポリスチレン系樹脂発泡成形体は、緩衝材、容器、断熱材などの用途に使用される。
【符号の説明】
【００７６】
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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生ポリスチレン系樹脂を使用し、短い成形サイクルで型内発泡成形することができ、強度に優れた発泡成形体を得ることが可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子及びポリスチレン系樹脂発泡成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリスチレン系樹脂発泡成形体は、家電製品などの梱包用緩衝材、建材用断熱材、魚函、食品トレー、土木工事用材料など各種分野において汎用されている。このポリスチレン系樹脂発泡成形体については、樹脂の再利用が進められている。また、回収したポリスチレン系樹脂発泡成形体から再生された樹脂材料（以下、再生ポリスチレン系樹脂と記す。）を発泡成形体製造用の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造するための技術についても提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
特許文献１には、スチレン系樹脂を材料とし、とりわけスチレン系樹脂の回収品を材料とし、簡易な方法で気泡を含んでいない良質の発泡性粒子を容易に安価に製造できる方法として、押出機内で溶融されたスチレン系樹脂に発泡剤を圧入し、発泡剤含有の溶融樹脂を押出機の先端に付設された金型の小孔から紐状にして冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却して発泡を抑制し発泡性粒子とする方法において、（ａ）発泡剤として沸点が２０〜６０℃の脂肪族又は環式脂肪族炭化水素を使用し、（ｂ）樹脂が上記金型に入る時の樹脂温度及び樹脂圧力をそれぞれ１６０℃以下及び２０メガパスカル以上とし、（ｃ）上記冷却用液体を常圧下に置くとともに６０℃以下の温度に保持することを特徴とする、スチレン系樹脂発泡性粒子の製造方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、（ａ）スチレン系樹脂回収品を粉砕して粉砕品のロットを作るか、又はその粉砕品を押出機に通して作製したペレットのロットを作り、
（ｂ）ロットごとに樹脂の熱分解ガスクロマトグラフィーによって検出されるブタジエン含有量と樹脂の蛍光Ｘ線分析法によって検出される臭素系難燃剤由来の臭素含有量を決定し、
（ｃ）単一ロットのまま、又はブタジエン含有量及び臭素含有量の異なる複数のロットを用いるか、又はこれに未使用のスチレン系樹脂とブタジエン含有樹脂と臭素系難燃剤からなる群から選択される１種又は２種以上の添加成分を加えて、全体中のブタジエン含有量が１〜４質量％の範囲内となり、且つ臭素含有量が４〜８質量％の範囲内となるように原料樹脂を調整し、
（ｄ）調整した原料樹脂を押出機に投入し、
（ｅ）押出機内で原料樹脂を溶融し、溶融物に発泡剤を圧入し、溶融物を押出機の先端に付設したダイの小孔から押し出し、
（ｆ）押し出すと同時に溶融物を切断するとともに急冷し、発泡を抑えて発泡性粒子とするか、又は押し出すと同時に溶融物を急冷して発泡を抑えてストランド状に固めた後、該ストランドを切断して発泡性粒子とすることを特徴とするスチレン系樹脂発泡性粒子の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１５６９０号公報
【特許文献２】特開２００７−１６９４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、再生ポリスチレン系樹脂を材料として得られる発泡成形体は、懸濁重合法やシード重合法によって製造された未使用のポリスチレン系樹脂（以下、バージンポリスチレン系樹脂と記す。）を使用して得られた発泡成形体と比較して、機械強度が劣る傾向にある。一方、バージンポリスチレン系樹脂を材料として型内発泡成形法により発泡成形体を製造する場合、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であるが、型内発泡成形における加熱時間や冷却時間が長くかかり、成形サイクルを短縮化することができないという問題がある。
【０００７】
特許文献１の実施例には、再生ポリスチレン系樹脂７０質量部に対し、バージンポリスチレン系樹脂３０質量部を混合して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造する場合が例示されている。しかし、この例で得られた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、機械強度に優れた発泡成形体を製造することが難しかった。
特許文献２の実施例には、２種類の再生ポリスチレン系樹脂を混合（５０：５０）して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造する場合が例示されている。しかし、この例で得られた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、十分な強度及び生産性に優れたバランスのとれた発泡成形体が得られないおそれがあった。
また、特許文献１，２には、実施例において使用した再生ポリスチレン系樹脂の平均分子量に関して記載されていないが、再生ポリスチレン系樹脂としては、再生原料とする発泡成形体の種類などによって平均分子量が異なる様々な樹脂が提供されており、単に適当な再生ポリスチレン系樹脂を材料として発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造しても、十分な強度及び生産性に優れたバランスのとれた発泡成形体を得ることは困難である。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を提供する。
【００１０】
また本発明は、重量平均分子量（Ｍｗ）１０万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を提供する。
【００１１】
また本発明は、重量平均分子量（Ｍｗ）１５万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を提供する。
【００１２】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜３２万の範囲内であることが好ましい。
【００１３】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速回転刃で切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る溶融押出法により得られたものであることが好ましい。
【００１４】
また本発明は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合して樹脂供給装置内に供給し該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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速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。
【００１５】
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、前記樹脂供給装置内に供給するポリスチレン系樹脂が、重量平均分子量（Ｍｗ）１０万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものであることが好ましい。
【００１６】
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、前記樹脂供給装置内に供給するポリスチレン系樹脂が、重量平均分子量（Ｍｗ）１５万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものであることが好ましい。
【００１７】
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、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜３２万の範囲内であることが好ましい。
【００１８】
また本発明は、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱し発泡させて得られたポリスチレン系樹脂予備発泡粒子を提供する。
【００１９】
また本発明は、前記ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子を成形型のキャビティに充填し、加熱して型内発泡成形して得られたポリスチレン系樹脂発泡成形体を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる構成としたものなので、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れたものとなる。
【００２１】
本発明のポリスチレン系樹脂発泡成形体の製造方法は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合した樹脂材料と発泡剤とを用い、溶融押出法によってポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造する構成としたので、重量平均分子量が異なる複数種類のポリスチレン系樹脂を均一に混合でき、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れた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。
また、溶融押出法によってポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造する構成としたので、平均分子量が異なる各種の再生ポリスチレン系樹脂やバージンポリスチレン系樹脂を重量平均分子量によって適切に配合することによって機械強度に優れ、生産性にも優れた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造することができるので、再生ポリスチレン系樹脂を有効利用でき、ポリスチレン系樹脂の再利用化を進める上で極めて有効な技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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る。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（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、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなるものである。
【００２４】
前記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。
【００２５】
また、前記ポリスチレン系樹脂としては、前記スチレンモノマーを主成分とする、前記スチレン系モノマーとこのスチレン系モノマーと共重合可能なビニルモノマーとの共重合体であってもよく、このようなビニルモノマーとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、ジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、エチルフマレートの他、ジビニルベンゼン、アルキレングリコールジメタクリレートなどの二官能性モノマーなどが挙げられる。
【００２６】
また、ポリスチレン系樹脂が主成分であれば、他の樹脂を添加してもよく、添加する樹脂としては、例えば、発泡成形体の耐衝撃性を向上させるために、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−プロピレン−非共役ジエン三次元共重合体などのジエン系のゴム状重合体を添加したゴム変性ポリスチレン系樹脂、いわゆるハイインパクトポリスチレンが挙げられる。あるいは、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体などが挙げられる。
【００２７】
原料となるポリスチレン系樹脂としては、市販されている通常のポリスチレン系樹脂、懸濁重合法などの方法で新たに作製したポリスチレン系樹脂などの、再生品ではないポリスチレン系樹脂（バージンポリスチレン）を使用できる他、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体を再生処理して得られた再生ポリスチレン系樹脂を使用することができる。この再生ポリスチレン系樹脂としては、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体、例えば、魚箱、家電緩衝材、食品包装用トレーなどを回収し、リモネン溶解方式や加熱減容方式によって再生したポリスチレン系樹脂を用いることができる。また、使用することができる再生ポリスチレン系樹脂は、使用済みのポリスチレン系樹脂発泡成形体を再生処理して得られたもの以外にも、家電製品（例えば、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコンなど）や事務用機器（例えば、複写機、ファクシミリ、プリンターなど）から分別回収された非発泡のポリスチレン系樹脂成形体を粉砕し、溶融混練してリペレットした再生ポリスチレン系樹脂を用いることができる。
【００２８】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、前述した各種のポリスチレン系樹脂のうち、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂１種類以上と、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂１種類以上とを選択し、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂を３５〜６５質量部、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂を６５〜３５質量部となるように混合し、このポリスチレン系樹脂に発泡剤を含有させて適当な粒径の樹脂粒子としたものである。
【００２９】
前記（１）及び（２）のそれぞれのポリスチレン系樹脂の混合比率が前記範囲内であれば、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、また型内発泡成形における加熱時間や冷却時間が短縮でき、成形サイクルを短縮化できることから、生産性に優れたものとなる。
（１）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂が前記混合比率より多い場合には、機械強度に優れた発泡成形体を製造することが困難になる。一方、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂が前記混合比率より多い場合には、型内発泡成形における加熱時間や冷却時間が長くかかり、成形サイクルを短縮化することが難しくなる。
前記（１）及び（２）のそれぞれのポリスチレン系樹脂の混合比率は、質量比で（１）：（２）＝４０〜６０：６０：４０とすることが好ましい。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態において、使用するポリスチレン系樹脂は、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）１０万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものであることが好ましい。
本発明のさらに好ましい実施形態において、使用するポリスチレン系樹脂は、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）１５万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものであることが好ましい。
使用するポリスチレン系樹脂の重量平均分子量を前述した通り選択することで、より機械強度に優れ、かつ成形サイクルを短縮化できる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を提供することができる。
【００３１】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子において、前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜３２万の範囲内であることが好ましく、２１万〜３１万の範囲内であることがより好ましく、２２万〜３０万の範囲内であることがさらに好ましい。
【００３２】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、樹脂供給装置内で溶融されたポリスチレン系樹脂に発泡剤を圧入・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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速回転刃で切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る溶融押出法により得られたものであることが好ましい。
【００３３】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子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。
【００３４】
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、タルクなどの発泡核剤、架橋剤、可塑剤、充填剤、難燃剤、難燃助剤、滑剤、着色剤等の添加剤を添加してもよく、又、ジンクステアレート等の粉末状金属石鹸類を前記発泡性スチレン樹脂粒子の表面に塗布しておけば、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の予備発泡工程においてポリスチレン系樹脂予備発泡粒子同士の結合を減少させることができて好ましい。
【００３５】
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。
【００３６】
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる構成としたものなので、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れたものとなる。
【００３７】
（発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法）
本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合して樹脂供給装置内に供給し該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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速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とを特徴とする。
【００３８】
図１は、本発明の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法に用いられる製造装置の一例を示す構成図であり、本例の製造装置は、樹脂供給装置としての押出機１と、押出機１の先端に取り付けられた多数の小孔を有するダイ２と、押出機１内に樹脂原料等を投入する原料供給ホッパー３と、押出機１内の溶融樹脂に発泡剤供給口５を通して発泡剤を圧入する高圧ポンプ４と、ダイ２の小孔が穿設された樹脂吐出面に冷却水を接触させるように設けられ、室内に冷却水が循環供給されるカッティング室７と、ダイ２の小孔から押し出された樹脂を切断できるようにカッティング室７内に回転可能に設けられたカッター６と、カッティング室７から冷却水の流れに同伴して運ばれる発泡性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樹脂粒子を貯留する貯留容器１１とを備えて構成されている。
【００３９】
なお、押出機１としては、スクリュを用いる押出機またはスクリュを用いない押出機のいずれも用いることができる。スクリュを用いる押出機としては、例えば、単軸式押出機、多軸式押出機、ベント式押出機、タンデム式押出機などが挙げられる。スクリュを用いない押出機としては、例えば、プランジャ式押出機、ギアポンプ式押出機などが挙げられる。また、いずれの押出機もスタティックミキサーを用いることができる。これらの押出機のうち、生産性の面からスクリュを用いた押出機が好ましい。また、カッター６を収容したカッティング室７も、樹脂の溶融押出による造粒方法において用いられている従来周知のものを用いることができる。
【００４０】
図１に示す製造装置を用い、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造するには、まず、原料のポリスチレン系樹脂を用意する。
原料のポリスチレン系樹脂は、前述した通り、バージンポリスチレン系樹脂や再生ポリスチレン系樹脂などの各種ポリスチレン系樹脂の中から、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂１種類以上と、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂１種類以上とを選択し、（１）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂を３５〜６５質量部、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂を６５〜３５質量部となるように混合する。
【００４１】
そして、原料の前記ポリスチレン系樹脂、必要に応じて添加される発泡核剤などの所望の添加剤を秤量し、原料供給ホッパー３から押出機１内に投入する。原料のポリスチレン系樹脂は、ペレット状や顆粒状にして事前に良く混合してから１つの原料供給ホッパーから投入してもよいし、あるいは例えば複数のロットを用いる場合は各ロットごとに供給量を調整した複数の原料供給ホッパーから投入し、押出機内でそれらを混合してもよい。また、複数のロットのリサイクル原料を組み合わせて使用する場合には、複数のロットの原料を事前に良く混合し、磁気選別や篩分け、比重選別、送風選別などの適当な選別手段により異物を除去しておくことが好ましい。
【００４２】
押出機１内にポリスチレン系樹脂、発泡核剤、その他の添加剤を供給後、樹脂を加熱溶融し、その溶融樹脂をダイ２側に移送しながら、発泡剤供給口５から高圧ポンプ４によって発泡剤を圧入して溶融樹脂に発泡剤を混合し、押出機１内に必要に応じて設けられる異物除去用のスクリーンを通して、溶融物をさらに混練しながら先端側に移動させ、発泡剤を添加した溶融物を押出機１の先端に付設したダイ２の小孔から押し出す。
【００４３】
ダイ２の小孔が穿設された樹脂吐出面は、室内に冷却水が循環供給されるカッティング室７内に配置され、且つカッティング室７内には、ダイ２の小孔から押し出された樹脂を切断できるようにカッター６が回転可能に設けられている。発泡剤添加済みの溶融物を押出機１の先端に付設したダイ２の小孔から押し出すと、溶融物は粒状に切断され、同時に冷却水と接触して急冷され、発泡が抑えられたまま固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子となる。
【００４４】
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。
【００４５】
本発明のポリスチレン系樹脂発泡成形体の製造方法は、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合した樹脂材料と発泡剤とを用い、溶融押出法によってポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造する構成としたので、重量平均分子量が異なる複数種類のポリスチレン系樹脂を均一に混合でき、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れた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。
また、溶融押出法によってポリスチレン系樹脂発泡成形体を製造する構成としたので、平均分子量が異なる各種の再生ポリスチレン系樹脂やバージンポリスチレン系樹脂を重量平均分子量によって適切に配合することによって機械強度に優れ、生産性にも優れた発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造することができるので、再生ポリスチレン系樹脂を有効利用でき、ポリスチレン系樹脂の再利用化を進める上で極めて有効な技術となる。
【００４６】
（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）
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、ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子（以下、予備発泡粒子と記す）とする。この予備発泡粒子は、製造するべき発泡成形体の密度と同等の嵩密度となるように予備発泡される。本発明において、その嵩密度は限定されないが、通常は０．０１０〜０．１０ｇ／ｃｍ３の範囲内とし、０．０１５〜０．０５０ｇ／ｃｍ３の範囲内とするのが好ましい。
【００４７】
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）
【００４８】
＜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）
【００４９】
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、ポリスチレン系樹脂発泡成形体（以下、発泡成形体と記す）を製造する。
本発明の発泡成形体の密度は特に限定されないが、通常は０．０１０〜０．１０ｇ／ｃｍ３の範囲内とし、０．０１５〜０．０５０ｇ／ｃｍ３の範囲内とするのが好ましい。
【００５０】
なお、本発明において発泡成形体の密度とは、ＪＩＳ Ｋ７１２２：１９９９「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の測定」記載の方法で測定した発泡成形体密度のことである。
＜発泡成形体の密度＞
５０ｃｍ３以上（半硬質および軟質材料の場合は１００ｃｍ３以上）の試験片を材料の元のセル構造を変えない様に切断し、その質量を測定し、次式により算出した。
密度（ｇ／ｃｍ３）＝試験片質量（ｇ）／試験片体積（ｃｍ３）
試験片状態調節、測定用試験片は、成形後７２時間以上経過した試料から切り取り、２３℃±２℃×５０％±５％または２７℃±２℃×６５％±５％の雰囲気条件に１６時間以上放置したものである。
【００５１】
＜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）
【００５２】
本発明の発泡成形体は、前述した本発明に係る発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱発泡させ、得られた予備発泡粒子を型内発泡成形して得られたものなので、再生ポリスチレン系樹脂を混合した発泡性ポリスチレン系樹脂粒子であっても機械強度に優れたものとなる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例により本発明の効果を実証するが、以下の実施例は本発明の例示に過ぎず、本発明は実施例の記載に限定されるものではない。
以下の実施例において、ポリスチレン系樹脂の原料として、以下の原料Ａ〜原料Ｆを用いた。
・原料Ａ：再生ポリスチレン、重量平均分子量２３万
・原料Ｂ：再生ポリスチレン、重量平均分子量２８万
・原料Ｃ：バージンポリスチレン（ＰＳジャパン社製 商品名「Ｇ９３０５」）、重量平均分子量３１万
・原料Ｄ：再生ポリスチレン、重量平均分子量１５万
・原料Ｅ：バージンポリスチレン（東洋スチレン社製 商品名「ＨＲＭ４０」）、重量平均分子量３６万
・原料Ｆ：バージンポリスチレン（東洋スチレン社製 商品名「ＨＲＭ３０」）、重量平均分子量４４万
【００５４】
［実施例１］
（発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の作製）
原料Ａを５０質量部と、原料Ｂを５０質量部とを混合したポリスチレン系樹脂原料１００質量部に対し、微粉末タルク０．３質量部を加え、これらを口径９０ｍｍの単軸押出機に、時間当たり１３０ｋｇ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６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・乾燥してペンタン含有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、ヒドロキシステアリン酸トリグリセライド０．０５質量部を発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の表面全面に均一に被覆した。
【００５５】
（発泡成形体の製造）
前記の通り製造した、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を１５℃の保冷庫中に入れ、７２時間に亘って放置した。その後、円筒型バッチ式予備発泡機に供給して、吹き込み圧０．０５ＭＰａの水蒸気により加熱し、予備発泡粒子を得た。得られた予備発泡粒子は、嵩密度０．０２０ｇ／ｃｍ３（嵩発泡倍数５０倍）であった。
続いて、得られた予備発泡粒子を室温雰囲気下、２４時間に亘って放置した後、長さ４００ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ５０ｍｍの長方形状のキャビティを有する成形型内に予備発泡粒子を充填し、その後、成形型のキャビティ内を水蒸気でゲージ圧０．０８ＭＰａの圧力で２０秒間に亘って加熱し、その後、成形型のキャビティ内の圧力が０．０１ＭＰａになるまで冷却し、その後成形型を開き、長さ４００ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ５０ｍｍの長方形状の発泡成形体を取り出した。
得られた発泡成形体は、密度０．０２０ｇ／ｃｍ３（発泡倍数５０倍）であった。
【００５６】
前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の作製及び発泡成形体の製造において、以下の通り＜重量平均分子量の測定＞、＜成形サイクルの評価＞、＜機械強度の評価＞及び＜総合評価＞を行った。その結果を表１に記す。
【００５７】
＜重量平均分子量の測定＞
押出機に投入する原料となるポリスチレン系樹脂、及び溶融押出法によって作製した発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を構成するポリスチレン系樹脂について、それぞれの樹脂約４ｍｇをＴＨＦ（テトラヒドロフラン）４ｍＬに溶解し、非水系０．４５μｍクロマトディスクで濾過後、東ソー社製 ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ（ＲＩ検出器内臓）を用いてポリスチレン換算分子量を測定した。その測定条件はカラムが東ソー社製TOSOH TSKgel SuperMultiporeHZ-H(φ4.6×150mm)２本、ガードカラムが東ソー社製TOSOH TSKguardSuperMP(HZ)-H(φ4.6×20mm)１本を用い、カラム温度（40℃）、移動相（THF）、移動相流量（0.2ml/min）、ポンプ温度・検出器（40℃）、検出（RI）、注入量（20μｌ）、検量線用標準ＰＳ（昭和電工社製(Shodex)分子量Ｍｗが5,620,000と3,120,000と1,250,000と442,000と131,000と54,000と20,000と7,590と3,450と1,320）とした。
【００５８】
＜成形サイクルの評価＞
長さ４００ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ５０ｍｍの長方形状のキャビティを有する成形型内に予備発泡粒子を充填し、その後、成形型のキャビティ内を水蒸気でゲージ圧０.０８ＭＰａの圧力で２０秒間に亘って加熱し、その後、成形型のキャビティ内の圧力が０.０１ＭＰａになるまでの冷却時間を測定し、次の評価基準に基づき、成形サイクルを評価した。
非常に良好（◎）：２４０秒未満
良好（○）：２４０秒以上３００秒未満
不良（×）：３００秒以上
【００５９】
＜機械強度の評価＞
実施例（及び比較例）で得られた発泡成形体について、ＪＩＳ Ａ９５１１：２００６「発泡プラスチック保温材」記載の方法に準じて曲げ強度を測定した。
すなわち、テンシロン万能試験機ＵＣＴ−１０Ｔ（オリエンテック社製）を用い、試験体サイズは７５ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍとし、圧縮速度を１０ｍｍ／ｍｉｎ、先端治具は加圧くさび１０Ｒ、支持台１０Ｒで、支点間距離２００ｍｍの条件として測定し、次式にて曲げ強度を算出した。試験片の数は３個とし、その平均値を求めた。
曲げ強度（ＭＰａ）＝３ＦＬ／２ｂｈ２
［ここで、Ｆは曲げ最大荷重（Ｎ）を表し、Ｌは支点間距離（ｍｍ）を表し、ｂは試験片の幅（ｍｍ）を表し、ｈは試験片の厚み（ｍｍ）を表す。］
このようにして曲げ強度の平均値を求め、次の評価基準に基づき、機械強度を評価した。
非常に良好（◎）：曲げ強度が０．２８ＭＰａ以上
良好（○）：曲げ強度が０．２５ＭＰａ以上０．２８ＭＰａ未満
不良（×）：曲げ強度が０．２５ＭＰａ未満を×
【００６０】
＜総合評価＞
前記＜成形サイクルの評価＞及び＜機械強度の評価＞における評価結果に基づいて、次の評価基準によって総合評価した。
非常に良好（◎）：両評価とも非常に良好（◎）
良好（○）：一方が良好（○）で他方が非常に良好（◎）
不良（×）：両方○又は少なくとも一方が不良（×）
【００６１】
［実施例２］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを４０質量部と原料Ｂを６０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６２】
［実施例３］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを５０質量部と原料Ｃを５０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６３】
［実施例４］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを６０質量部と原料Ｃを４０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６４】
［実施例５］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを６０質量部と原料Ｂを４０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６５】
［実施例６］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ｂを５０質量部と原料Ｄを５０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６６】
［実施例７］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを５０質量部と原料Ｅを５０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６７】
［比較例１］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを１００質量部のみとしたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６８】
［比較例２］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ｂを１００質量部のみとしたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００６９】
［比較例３］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ｃを１００質量部のみとしたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００７０】
［比較例４］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを３０質量部と原料Ｂを７０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００７１】
［比較例５］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを２０質量部と原料Ｃを８０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００７２】
［比較例６］
ポリスチレン系樹脂原料として、原料Ａを５０質量部と原料Ｆを５０質量部としたこと以外は、実施例１と同様に行なった。その結果を表１に記す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１の結果より、本発明に係る実施例１〜７で作製した発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、再生ポリスチレンを原料に混合した場合でも、機械強度に優れた発泡成形体を製造可能であり、かつ型内発泡成形における成形サイクルを短縮化でき、生産性にも優れていた。
一方、重量平均分子量２３万の再生ポリスチレンのみを原料とした比較例１は、機械強度が不良となった。
また、重量平均分子量２８万の再生ポリスチレンのみを原料とした比較例２は、成形サイクルが不良となった。
また、重量平均分子量３１万のバージンポリスチレンのみを原料とした比較例３は、成形サイクルが不良となった。
また、原料Ａと原料Ｂの混合比率を３０：７０とした比較例４は、機械強度、成形サイクルとの良好（○）であり、総合評価が不良（×）となった。
また、原料Ａと原料Ｃの混合比率を２０：８０とした比較例５は、成形サイクルが不良となった。
また、原料Ａを５０質量部、重量平均分子量４４万のバージンポリスチレンである原料Ｆを５０質量部とした比較例６は、成形サイクルが不良となった。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、再生ポリスチレン系樹脂を使用し、短い成形サイクルで型内発泡成形することができ、強度に優れた発泡成形体を得ることが可能な発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とその製造方法、ポリスチレン系樹脂予備発泡粒子及びポリスチレン系樹脂発泡成形体に関する。この発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を用いて得られたポリスチレン系樹脂発泡成形体は、緩衝材、容器、断熱材などの用途に使用される。
【符号の説明】
【００７６】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項２】
重量平均分子量（Ｍｗ）１０万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項３】
重量平均分子量（Ｍｗ）１５万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項４】
前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜３２万の範囲内である請求項１〜３のいずれか１項に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項５】
樹脂供給装置内で溶融されたポリスチレン系樹脂に発泡剤を圧入・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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速回転刃で切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る溶融押出法により得られたものである請求項１〜４に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項６】
重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合して樹脂供給装置内に供給し該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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速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とを特徴とする発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項７】
前記樹脂供給装置内に供給するポリスチレン系樹脂が、重量平均分子量（Ｍｗ）１０万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものである請求項６に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂供給装置内に供給するポリスチレン系樹脂が、重量平均分子量（Ｍｗ）１５万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものである請求項６に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項９】
前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜３２万の範囲内である請求項６〜８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１０】
請求項１〜５のいずれか１項の記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱し発泡させて得られたポリスチレン系樹脂予備発泡粒子。
【請求項１１】
請求項１０に記載のポリスチレン系樹脂予備発泡粒子を成形型のキャビティに充填し、加熱して型内発泡成形して得られたポリスチレン系樹脂発泡成形体。
【請求項１】
重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項２】
重量平均分子量（Ｍｗ）１０万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項３】
重量平均分子量（Ｍｗ）１５万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合し、発泡剤を含有させてなる発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項４】
前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜３２万の範囲内である請求項１〜３のいずれか１項に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項５】
樹脂供給装置内で溶融されたポリスチレン系樹脂に発泡剤を圧入・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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速回転刃で切断するとともに、押出物を液体との接触により冷却固化して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る溶融押出法により得られたものである請求項１〜４に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子。
【請求項６】
重量平均分子量（Ｍｗ）２６万未満のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２６万以上のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合して樹脂供給装置内に供給し該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直接冷却用液体中に押し出し、押し出すと同時に押出物を高速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とを特徴とする発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項７】
前記樹脂供給装置内に供給するポリスチレン系樹脂が、重量平均分子量（Ｍｗ）１０万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものである請求項６に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂供給装置内に供給するポリスチレン系樹脂が、重量平均分子量（Ｍｗ）１５万〜２５万のポリスチレン系樹脂３５〜６５質量部と、重量平均分子量（Ｍｗ）２７〜４０万のポリスチレン系樹脂６５〜３５質量部とを混合したものである請求項６に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項９】
前記発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜３２万の範囲内である請求項６〜８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１０】
請求項１〜５のいずれか１項の記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を加熱し発泡させて得られたポリスチレン系樹脂予備発泡粒子。
【請求項１１】
請求項１０に記載のポリスチレン系樹脂予備発泡粒子を成形型のキャビティに充填し、加熱して型内発泡成形して得られたポリスチレン系樹脂発泡成形体。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２０１６８８（Ｐ２０１２−２０１６８８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４３０７（Ｐ２０１１−６４３０７）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
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