JPH0786151B2 - ポリスチレン系発泡体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現場発泡に適した、あ
るいは、発泡体を地盤改良のために用いる工法に適した
ポリスチレン系発泡体とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリスチレン系発泡体は、外部応力に対
して変形が小さく、保形性や寸法安定性に優れるという
特性を生かして家電製品や精密機器の包装・梱包、クー
ラボックス、断熱性建材などに広く用いられてきた。

【０００３】また、近年、軟弱地盤、傾斜地あるいは地
滑り地域などに、ポリスチレン系発泡体よりなるブロッ
クを縦横に積み重ねて盛土を構築し、その上に橋梁、舗
装道路、飛行場、鉄道などを設ける、いわゆるＥＰＳ工
法と呼ばれる土木工法も盛んに行なわれるようになっ
た。

【０００４】このように有用なポリスチレン系発泡体を
製造する従来の方法としては、 発泡剤を含有するポ
リスチレンビーズをモールド（型、型板、台型、流し型
など）内に充填し、スチームなどの熱エネルギーを供給
して成型するビーズ成型法、 押出し機を用いて、ポ
リスチレン原料を加熱溶融し発泡剤を混合した後、シー
ト状に吐出する押出し法、などにより行なわれるのが通
常である。

【０００５】そして、これらの従来発泡方法は、いずれ
も外部から加熱して発泡がされるいわゆる外部加熱方式
によるものである。

【０００６】しかしながら、かかる外部加熱方式は、大
がかりな加熱設備を必要とするため、加熱設備を備えた
工場において製造されるものであって、発泡体の形態と
してから後に遠隔地のユーザあるいは施工現場へ輸送さ
れ使用に供されるのが普通である。そのため、発泡体の
嵩高性に起因して輸送費や格納費がかさみ、極めてコス
トがアップする等の欠点があった。

【０００７】かかる問題に対して、特開昭６３−１３４
７０８号公報では、生石灰と成形用原料のポリスチレン
とを混合してなる生石灰系地盤改良剤および地盤改良方
法の提案がある。かかる方法は、生石灰と水の発熱反応
を利用してポリスチレンを発泡せしめ地盤改良剤として
用いるものであるが、ポリスチレン発泡体の発泡倍率が
きわめて低いため、樹脂量を多く必要とし工事コストが
高くなること、発泡速度が遅く工事の能率が悪いこと、
発泡粒子間の結合が弱く強固な立体成型物が得にくいこ
と、また、生石灰に起因する土壌の過剰なアルカリ性化
を伴い、土壌汚染や地下水汚染を引き起こすなどの問題
があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る従来技術の問題点を解決せんとするものであり、外部
加熱装置を用いなくても、発泡体を使用したい現場、発
泡体施工現場にて発泡させることおよび発泡成型が可能
であり、さらに、発泡倍率が高くかつ発泡が迅速で、土
壌汚染や地下水汚染の問題のないポリスチレン系発泡体
およびその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的に対し、本発
明者らは、長年にわたり鋭意検討した結果、ついに本発
明に到達した。その骨子は次の通りである。

【００１０】すなわち、本発明のポリスチレン発泡体
は、ポリスチレン系発泡体中に、無機酸および／または
有機酸と、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、塩化カ
ルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、塩
化マグネシウムのうちの少なくとも一種以上を含む金属
化合物との塩を含むことを特徴とするポリスチレン系発
泡体である。

【００１１】また、本発明のポリスチレン発泡体の製造
方法は、主として下記(1) 〜(3) を配合、混合して生じ
る反応熱を利用して発泡せしめることを特徴とするポリ
スチレン系発泡体の製造方法である。

【００１２】(1) 発泡性ポリスチレン系樹脂、(2) 酸化
カルシウム、酸化マグネシウム、塩化カルシウム、水酸
化カルシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム
のうちの少なくとも一種以上を含む金属化合物、(3) 無
機酸および／または有機酸、あるいはまた、本発明のポ
リスチレン発泡体の製造方法は、任意形状のモールド内
において、主として上記と同様の(1) 〜(3) を配合、混
合して生じる反応熱を利用して発泡せしめ任意形状発泡
体を成型することを特徴とするポリスチレン系発泡体の
製造方法である。

【００１３】あるいはまた、本発明のポリスチレン発泡
体の製造方法は、フレキシブルな容器中において、主と
して上記と同様の(1) 〜(3) を配合、混合して生じる反
応熱を利用して発泡せしめ任意形状の発泡体を成型する
ことを特徴とするポリスチレン系発泡体の製造方法であ
る。

【００１４】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１５】本発明は、ポリスチレン系発泡体におい
て、上述(1) 〜(3) の配合物間の反応熱を利用して発泡
成型せしめるものであり、さらに、発泡体中に主として
無機酸および／または有機酸（以下、これらを酸成分と
いう）と特定の金属化合物との反応により生成される特
定の「塩」を存在せしめること、また、その製造方法に
あっては、酸成分と特定の金属化合物との反応熱により
発泡せしめることを必須要件とするものである。

【００１６】かかる構成により、本発明は、加熱装置を
用いないでの発泡や、加熱装置のない場所での施工現場
での発泡を可能にすることはもちろんのこと、前述従来
技術の生石灰と水との反応熱を利用したポリスチレンの
発泡方法（特開昭６３−１３４７０８号公報）に比べ
て、発熱量が高く、発熱が迅速であることから極端に高
発泡倍率、迅速な発泡、発泡体粒子間結合を強くするこ
とが可能であり、任意の形状の立体成型物を得ることが
できる。また、土中での使用においては、土壌の過剰な
アルカリ性化や酸性化を伴うことのない特徴を有するも
のである。

【００１７】本発明にかかる発泡体は、主として発泡性
ポリスチレン樹脂、酸成分、金属化合物を配合、混合す
ることにより製造されるものであり、また、発泡体中に
主として酸成分と特定の金属化合物との反応により生成
される特定の「塩」の存在するものである。

【００１８】かかる本発明のポリスチレン系樹脂成分と
しては、ポリスチレン、スチレン・エチレン共重合体、
アクリルニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂の一
種または二種以上からなる熱可塑性樹脂であって、プロ
パン、ブタン、ペンタン、ヘキサンヘプタン、シクロヘ
キサンおよびそれらの混合物などの低沸点発泡剤を含有
するものが用いられる。

【００１９】酸成分は、例えばｐ−トルエンスルフォン
酸、フェノールスルフォン酸、キシレンスルフォン酸な
どの有機酸、あるいは、またリン酸などの無機酸の少な
くとも一種以上が使用される。酸成分は、水分を含む水
溶液であっても構わない。

【００２０】金属化合物は、酸成分と速やかに反応して
高反応熱を発生するものが好ましく、具体的には酸化カ
ルシウム、酸化マグネシウム、塩化カルシウム、水酸化
カルシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウムの
少なくとも一種以上が選択されて用いられるものであ
る。上述の金属化合物の中でも、酸化カルシウム、酸化
マグネシウムが特に好ましく、単独であるいはそれを主
体として他の金属化合物と複合して用いることにより好
ましい効果を発揮することができる。

【００２１】酸成分および金属化合物の添加量は、特に
限定されるものではないが、十分な発泡を行なうために
両成分とも樹脂１００重量部に対して１〜５０部の範囲
が一般的である。実際には、かかる添加量は、酸成分お
よび金属化合物の組合せによって大きく変わりうるもの
であり、配合物全体が極端に酸性サイドあるいはアルカ
リ性サイドに偏らないように適宜行なわれることが好ま
しい。

【００２２】また、配合物の迅速な発熱と金属化合物の
単位当たりの発熱量を増加させるため、金属化合物は、
表面積を大きくすることおよび樹脂粒子間に均一分散さ
せることが好ましく、そのためには、金属化合物を微粒
子化することが望ましい。微粒子化に当たっては、公知
のいかなる方法をも用いることができ、例えば、乾式ミ
ルを好ましく使用できる。良い分散を得るのに必要な平
均粒径としては、おおよそ０．１μｍ以上、１０００μ
ｍ以下の範囲である。

【００２３】配合物の混合順序は、発泡性樹脂成分と金
属化合物を混合し、その混合物に酸成分を混合されるの
が好ましい。また、発泡性樹脂成分と酸成分を混合し、
その混合物に金属化合物を混合することもできる。好ま
しくは前者の方法である。

【００２４】このように上記三成分を混合することによ
り、主として酸成分と金属化合物の反応により迅速かつ
高温度に自己発熱し、発泡性樹脂成分中の発泡剤の気化
により発泡が始まる。発泡の後、発泡体中に酸成分と金
属化合物の反応による「塩」が生成される。

【００２５】かかる「塩」を発泡体に存在せしめること
により、酸成分と金属化合物が反応し、迅速かつ高温度
に自己発熱していること、さらに、極端に酸性サイドあ
るいはアルカリ性サイドに偏らないで現場発泡を可能に
することができるものである。例えば、酸化カルシウム
とフェノールスルホン酸を用いた場合、フェノールスル
ホン酸カルシウムが生成される。また、酸化マグネシウ
ムとトルエンスルホン酸を用いた場合、トルエンスルホ
ン酸マグネシウムが生成される。かかる「塩」の存在
は、ＩＣＰ発光分光分析法、粉末Ｘ線回析法、イオンク
ロマトグラフィーなどの定性あるいは定量分析法にて分
析することにより、発泡体中の「塩」の存在とその生成
量が確認される。すなわち、本発明は、かかる「塩」の
存在により証明されるものであり、また、その生成量は
特に問うものではないが、おおよその目安としては発泡
体樹脂量に対して０．５〜３０重量部である。

【００２６】かかる発泡を任意形状のモールド内の加圧
状態下で行なうことにより、発泡体粒子間の結合が強く
なり、強固な任意の形状の立体成型物を得ることができ
る。例えば、通常、工場で製造される家電製品の緩衝材
や魚箱などを現場で成型することが可能である。

【００２７】また、フレキシブルな容器（しなやかな、
いろいろな形になる容器）内で発泡を行なわしめること
により、フレキシブルな容器（例えば、布袋、フィルム
袋など）に包まれた発泡体を形成することもできる。こ
の発泡体形成法は、土木工事の現場の状況等に合わせて
密度、寸法、形状などを適宜に変更して作成することが
可能であり、この発泡体は、軟弱地盤、急傾斜地あるい
は地滑り地域などの土木工事の材料等として好ましく用
いることができる。

【００２８】なお、使用目的、用途に応じて、難燃剤、
中和剤、充填剤、可塑剤、顔料、染料などを添加するこ
とは一向に差支えない。

【００２９】また、前述したように、本発明を実施する
にあたり外部からの加熱は必ずしも必要としないが、仕
様、用途、目的等に応じて、電気ヒーター、マイクロ波
加熱、熱風加熱等による各種の加熱方法を併用すること
は何等差支えない。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、加熱装置のない場所で
の現場発泡を可能にすることはもちろんのこと、発熱量
が高く、かつ発熱が迅速であり、極端に高発泡倍率に
て、迅速な発泡と発泡体粒子間結合を強くせしめること
を可能とし、また、任意の形状の立体成型物を得ること
ができる。

【００３１】また、土中での使用において、土壌の過剰
アルカリ化や酸性化を伴うことのない使いやすいもので
ある。

【００３２】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説
明するが、本発明の有効性や権利の範囲はこれによって
限定されたり、制限を受けるものではない。

【００３３】実施例１ 発泡性樹脂成分として市販のポリスチレンの発泡性ビー
ズを用い、金属化合物として、発泡性ビーズ１００重量
部に対して酸化マグネシウムを１０重量部、水酸化カル
シウムを２重量部、塩化マグネシウムを１重量部、塩化
カルシウムを１重量部添加して混合した。両者が十分に
混合されてから、内寸法が５００mm（タテ）×２５０mm
（ヨコ）×１０００mm（高さ）の蓋付き金属モールド中
へ入れた。攪拌機を用いて上記発泡性ビーズ／酸化マグ
ネシウム配合物を攪拌しながら、さらに、酸成分として
フェノールスルフォン酸６５％水溶液を２０重量部添加
した。酸成分を添加してから、約３０秒後に発泡が始ま
った。金属モールドの蓋を閉めて十分に発泡を行なわし
めた。約１０分後、金属モールドの外から水をかけて冷
却した後、発泡体を取出した。上記寸法のブロック状発
泡体が得られた。ブロック状発泡体の発泡倍率は約３０
倍であった。

【００３４】かかるブロック状発泡体をＥＰＳ工法の道
路モデルに適用し、圧縮テストを行なった。その結果、
従来の工場で成型した発泡ブロックと同じ程度の耐圧縮
性を有することがわかった。しかも、その発泡片を細か
く砕いて水に入れＰＨを測定したところ８．５であっ
た。また、定性分析によりフェノールスルフォン酸マグ
ネシウムの生成が認められた。

【００３５】実施例２ 発泡性樹脂成分として市販のポリスチレンの発泡性ビー
ズを用い、金属化合物として、発泡性ビーズ１００重量
部に対して酸化カルシウム１２重量部、水酸化カルシウ
ムを２重量部、塩化マグネシウムを１重量部、塩化カル
シウムを１重量部添加し混合した。両者が十分に混合さ
れてから、魚箱形状を有する金属モールド中へ供給し
た。金属モールドを閉止してから、金属モールドに配設
けられた多数の細孔より、酸成分としてフェノールスル
フォン酸４０％水溶液を３０重量部添加した。酸成分を
添加してから、約３０秒後に発熱が始まり、少し遅れて
発泡が始まった。約１０分後、金属モールドの外から水
をかけて冷却し、所望形状の魚箱を得た。発泡体の発泡
倍率は約４０倍であった。かかる発泡体はやや発泡倍率
斑が見られるものの、実用上何等問題のないものであっ
た。

【００３６】実施例３ 発泡性樹脂成分として市販のポリスチレンの発泡性ビー
ズを用い、金属化合物として、発泡性ビーズ１００重量
部に対して酸化カルシウムを１２重量部、塩化マグネシ
ウムを２重量部添加し混合した。両者が十分に混合され
てから、該混合物をポリプロピレンスリットヤーン製の
織物でつくった布袋中へ供給した。酸成分としてフェノ
ールスルフォン酸４０％水溶液を３０重量部を攪拌しな
がら添加し混合した。混合した後、布袋の開口部を紐で
縛り容積いっぱいに発泡せしめ布袋付き発泡体とした。
かかる布袋付き発泡体の発泡倍率は約３０倍であった。

【００３７】得られた布袋付き発泡体を軟弱地盤の盛土
（土のう）として使用したところ、実用上何等問題のな
く土木工事を行なうことができた。また、その発泡片を
細かく砕いて水に入れＰＨを測定したところ６．５であ
った。また、定性分析によりフェノールスルフォン酸マ
グネシウムの生成が認められた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｃ０８Ｌ 25:00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリスチレン系発泡体中に、無機酸および
   ／または有機酸と、酸化カルシウム、酸化マグネシウ
   ム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネ
   シウム、塩化マグネシウムのうちの少なくとも一種以上
   を含む金属化合物との塩を含むことを特徴とするポリス
   チレン系発泡体。
2. 【請求項２】主として下記(1) 〜(3) を配合、混合して
   生じる反応熱を利用して発泡せしめることを特徴とする
   ポリスチレン系発泡体の製造方法。 (1) 発泡性ポリスチレン系樹脂、(2) 酸化カルシウム、
   酸化マグネシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウ
   ム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウムのうちの少
   なくとも一種以上を含む金属化合物、(3) 無機酸および
   ／または有機酸、
3. 【請求項３】任意形状のモールド内において、主として
   下記(1) 〜(3) を配合、混合して生じる反応熱を利用し
   て発泡せしめ任意形状発泡体を成型することを特徴とす
   るポリスチレン系発泡体の製造方法。 (1) 発泡性ポリスチレン系樹脂、(2) 酸化カルシウム、
   酸化マグネシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウ
   ム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウムのうちの少
   なくとも一種以上を含む金属化合物、(3) 無機酸および
   ／または有機酸、
4. 【請求項４】フレキシブルな容器中において、主として
   下記(1) 〜(3) を配合、混合して生じる反応熱を利用し
   て発泡せしめ任意形状の発泡体を成型することを特徴と
   するポリスチレン系発泡体の製造方法。 (1) 発泡性ポリスチレン系樹脂、(2) 酸化カルシウム、
   酸化マグネシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウ
   ム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウムのうちの少
   なくとも一種以上を含む金属化合物、(3) 無機酸および
   ／または有機酸、