JP2000119435A - 抗菌性のスチレン系発泡性樹脂粒子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無機系抗菌剤の使用量が少なくて済み，また
均一な抗菌性能を有し，外観や強度が優れた成形体を得
ることができる，抗菌性のスチレン系発泡性樹脂粒子を
提供する。 【解決手段】 スチレン系発泡性樹脂粒子は，スチレン
系樹脂からなる芯部と，該芯部の表面を被覆する無機系
抗菌剤及びスチレン系樹脂からなる表面層とからなる複
合樹脂粒子に，揮発性発泡剤を含有させてなる。無機系
抗菌剤は，銀を含む抗菌剤であること，担体は，燐酸ジ
ルコニウムであることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，発泡成形時において予備発泡粒
子同士が充分に融着し，表面間隙や内部間隙のない優れ
た発泡成形体を得ることができる，抗菌性を有するスチ
レン系発泡性樹脂粒子に関する。

【０００２】

【従来技術】銀や銅のような抗菌性を示す金属を活性炭
やアパタイト，ゼオライトに担持した無機系の抗菌剤は
従来から知られている。無機系の抗菌剤は，有機系の抗
菌剤と比較して人体に対する安全性が高く，この他にも
揮発しにくく，また分解しにくいため抗菌効果の持続性
が長く，耐熱性にも優れている。

【０００３】これらのような無機系抗菌剤を発泡性樹脂
粒子に配合し，抗菌性を付与する研究は以前より行われ
ている。一例を挙げると，特開平７−１６５９７１号に
は抗菌性アパタイトをポリスチレン樹脂と押出機中で混
練しぺレット化した後，水中で懸濁剤の存在下に揮発性
発泡剤を含浸しスチレン系発泡性樹脂粒子とする方法が
開示されている。スチレン系発泡性樹脂粒子は，予備発
泡により予備発泡粒子となり，これを発泡成形すると発
泡成形体となる。しかしながら上記スチレン系発泡性樹
脂粒子の製造方法においては，抗菌剤の配合量を多くす
ると，発泡成形時に予備発泡粒子のセルが破泡し規定の
発泡倍率が得られなくなったり，発泡成形体の表面間隙
及び内部間隙が多くなったり，予備発泡粒子同士の融着
が悪くなり，強度が損なわれるという欠点があった。ま
た，この場合，最終成形品の抗菌性能は主に成形品表面
近傍の抗菌剤量に左右され成形品内部の抗菌剤は無駄に
消費されていると考えられる。

【０００４】一方，スチレン系発泡性樹脂粒子の表面に
無機系抗菌剤をブレンドして使用した場合，抗菌剤は成
形品表面もしくは融着している予備発泡粒子の界面のみ
に存在し，抗菌剤樹脂内部には取り込まれないので，抗
菌剤の使用量を少なくできる。特開平１−２５２６４１
号には，予備発泡時に銀イオンを含むセラミックス系抗
菌剤を１％から３０％の範囲でスチレン系発泡性樹脂粒
子に添加する方法が示されている。しかし，通常のスチ
レン系発泡性樹脂粒子に無機系抗菌剤を添加した場合，
スチレン系発泡性樹脂粒子と無機系抗菌剤とは比重が大
きく異なるため，発泡機への空送中にスチレン系発泡性
樹脂粒子と無機系抗菌剤とが分離してしまう。そのた
め，発泡成形体の抗菌剤量が変動し，均一な抗菌性能を
有する発泡成形体を得ることが困難であった。また，発
泡成形時に無機系抗菌剤が予備発泡粒子同士の融着を阻
害し発泡成形体の強度が著しく低下するという欠点があ
った。

【０００５】

【解決しようとする課題】本発明の目的は，無機系抗菌
剤の使用量が少なくて済み，また均一な抗菌性能を有
し，外観や強度が優れた成形体を得ることができる，抗
菌性のスチレン系発泡性樹脂粒子を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は，スチレン系樹脂からなる
芯部と，該芯部の表面を被覆する無機系抗菌剤及びスチ
レン系樹脂からなる表面層とからなる複合樹脂粒子に，
揮発性発泡剤を含有させてなることを特徴とする抗菌性
のスチレン系発泡性樹脂粒子である。

【０００７】本発明のスチレン系発泡性樹脂粒子は，無
機系抗菌剤を含有しないスチレン系樹脂を芯部として，
表面層に無機系抗菌剤を含有するスチレン系樹脂を被覆
した複合樹脂粒子に揮発性発泡剤を含有させている。か
かるスチレン系発泡性樹脂粒子を予備発泡させ予備発泡
粒子とした後に，発泡成形を行うと，該予備発泡粒子同
士が充分に融着し，表面間隙や内部間隙の少ない優れた
発泡成形体となる。

【０００８】ここに，表面間隙とは，成形時に成形品表
面部の予備発泡粒子が十分に間隙を埋めることができ
ず，表面に粒子間の隙間ができる現象をいい，発泡成形
体に表面間隙がないことにより，発泡成形体は表面が平
滑となり外観に優れ印刷特性が良くなる。また，内部間
隙とは，内部で予備発泡粒子が十分に間隙を埋め切れず
に隙間ができる現象をいい，発泡成形体に内部間隙がな
いことにより，発泡成形体は容器とした場合の水漏れ性
が無く，充分な断熱性能を発揮する。

【０００９】また，無機系抗菌剤は表面層にだけ含まれ
ているため，無機系抗菌剤の使用量を少なくでき，かつ
その抗菌作用を効率よく発揮させることができる。ま
た，表面層に含まれている無機系抗菌剤は，有機系抗菌
剤と比較して人体に対する安全性が高く，揮発しにく
く，また分解しにくい。そのため抗菌効果の持続性が長
く，耐熱性にも優れている。

【００１０】本発明において，表面層の厚みは１〜１５
０μｍが好ましい。更に好ましくは，１０〜１００μｍ
の厚みである。１μｍ未満では，スチレン系発泡性樹脂
粒子を予備発泡したとき表面層が薄くなりすぎて無機系
抗菌剤を含有しない芯部が表面層から露出しやすくな
る。一方，１５０μｍを越える場合には，予備発泡粒子
の発泡成形時に表面層の破泡が生じ，予備発泡粒子同士
の融着が低下し表面間隙及び内部間隙が大きくなる。

【００１１】表面層に含まれている無機系抗菌剤は，抗
菌成分である金属をゼオライト，ジルコニウム，アパタ
イト等の無機物質に担持したものである。無機系抗菌剤
に用いられる上記金属としては銀，銅，亜鉛が挙げられ
るが，特に銀は抗菌効果が高くかつ安全性も高いことか
ら好ましい。抗菌成分の担体は，粒子径が小さくできる
という理由により，燐酸ジルコニウムであることが好ま
しい。

【００１２】表面層における無機系抗菌剤の含有量は
０．１〜５重量％の範囲であることが好ましい。０．１
重量％未満の場合にはスチレン系発泡性樹脂粒子を発泡
成形体としたときに抗菌性能が期待できず，また，５重
量％を超える場合には押出機中で複合樹脂粒子を製造す
るときに表面層が破れやすくなるので好ましくない。

【００１３】無機系抗菌剤の粒径は１０μｍ以下である
ことが好ましい。無機系抗菌剤の粒径が１０μｍよりも
大きい場合は，スチレン系発泡粒子を予備発泡させたと
き表面層のセルが破泡しやすくなる。破泡したセルは発
泡成形時に予備発泡粒子同士の融着を阻害するおそれが
ある。また，発泡成形体の表面間隙が多くなり好ましく
ない。特に燐酸ジルコニウムを担体とした無機系抗菌剤
は平均粒径が０．１〜２μｍであることが好ましい。無
機系抗菌剤のスチレン系樹脂への分散性が良く，発泡成
形時の融着阻害が少なく，また発泡成形体の表面間隙及
び内部間隙が減少するからである。

【００１４】スチレン系樹脂については特に限定はしな
いが，一般的なポリスチレンまたはハイインパクトポリ
スチレンを用いることができる。また，これらの樹脂に
はスチレン以外のα−メチルスチレン，ｏ−メチルスチ
レン，ｍ−メチルスチレン，ｐ−メチルスチレン，アク
リル酸メチル，アクリル酸エチル，アクリル酸プロピ
ル，アクリル酸ブチル，アクリル酸−２−エチルヘキシ
ル等のアクリル酸の炭素数１〜１０のアルキルエステ
ル；メタクリル酸メチル，メタクリル酸エチル，メタク
リル酸プロピル，メタクリル酸ブチル，メタクリル酸−
２−エチルヘキシル等のメタクリル酸の炭素数１〜１０
のアルキルエステルアクリロニトリル，メタクリロニト
リル等のニトリル基含有不飽和化合物等，スチレンと共
重合可能な単量体を共重合させた樹脂も用いることがで
きる。

【００１５】芯部のスチレン系樹脂と表面層のスチレン
系樹脂とは，同種であることが好ましい。その理由は芯
部と表面層との接着性が良くなるからである。また，両
者のスチレン系樹脂は異種であってもよい。この場合に
は，芯部と表面層との分離が生じにくく，相溶性が良い
という条件を具備する組合せであることが好ましい。

【００１６】芯部と表面層とからなる上記複合樹脂粒子
を製造するためには，例えば特公昭４１−１６１２５号
公報，同４３−２３８５８号公報，同４４−２９５２２
号公報，特開昭６０−１８５８１６号公報等で公知の鞘
芯型の複合ダイを用いることができる。この場合，二機
の押出機を用いて一方の押出機で芯部を構成するスチレ
ン系樹脂からなる芯部材料を溶融混練し，もう一方の押
出機で無機系抗菌剤及びスチレン系樹脂からなる表面層
材料を溶融混練する。その後，ダイで芯部材料を芯部と
してその表面に表面層材料を被覆した鞘芯型の複合体と
して吐出させる。続いて，この様にして得られる鞘芯型
の複合体は公知の方法でカットし，複合樹脂粒子とす
る。

【００１７】ここで，複合樹脂粒子の重量は，０．１〜
１０ｍｇであることが好ましい。０．１ｍｇ未満の場合
には，表面層比率が高くなるため，得られる発泡成形体
の融着が低下し機械的強度が著しく低下するおそれがあ
り，１０ｍｇを超える場合には発泡成形時の金型への充
填性に問題が発生しやすくなるからである。

【００１８】また，芯部を構成する芯部材料又は表面層
を構成する表面層材料の一方もしくは両方に，溶融混練
の際に，必要に応じて，タルク，クレイ，炭酸カルシウ
ム，酸化チタン等の無機充填剤，またステアリン酸アル
ミニウム，ステアリン酸亜鉛，ｐ−ｔ−ブチル安息香酸
アルミニウム，エチレンビスステアリルアミド等の滑
剤，トリス（ジブロモプロピル）ホスフェート，ペンタ
ブロモジフェニルエーテル，テトラブロモブタン，ジブ
ロモエチルベンゾール，１，２，５，６，９，１０−ヘ
キサブロモシクロデカン等の難燃剤，あるいは酸化防止
剤，帯電防止剤，紫外線吸収剤，カーボンブラック等を
添加することができる。

【００１９】揮発性発泡剤は，スチレン系発泡性樹脂粒
子に発泡性を賦与する。揮発性発泡剤としては，たとえ
ばプロパン，ノルマルブタン，イソブタン，ノルマルペ
ンタン，イソペンタン，ネオペンタン，ヘキサン等の脂
肪族炭化水素；シクロブタン，シクロペンタン，シクロ
ヘキサン等の脂環族炭化水素；塩化メチル，ジクロルフ
ルオロメタン等のハロゲン化炭化水素等の物理発泡剤を
あげることができる。これらの揮発性発泡剤は必要に応
じ２種以上を併用しても何ら差し支えない。また，必要
に応じて，発泡助剤として，ジオクチルフタレート等の
フタル酸エステル，その他ジオクチルアジペート等の脂
肪酸エステルやトルエン，シクロヘキサン等の有機化合
物等を，複合樹脂粒子に添加することができる。

【００２０】揮発性発泡剤の含有量は，通常，スチレン
系発泡性樹脂粒子において，１〜２０重量％であること
が好ましい。１重量％未満の場合には発泡倍率が低く，
通常の発泡性スチレン系樹脂粒子用の発泡機が使用でき
ないおそれがあり，２０重量％を超える場合には，発泡
時にセルが粗大化し，予備発泡粒子が激しく収縮するお
それがあるからである。

【００２１】揮発性発泡剤を複合樹脂粒子に含有させる
方法については，特に限定しないが例えば特開平６−５
７０３０号に記載されているように，水中で懸濁剤存在
下に揮発性発泡剤を含浸する方法いわゆる後含浸法を用
いることができる。また，スチレン系樹脂を混練する際
に揮発性発泡剤を加えるいわゆるクェンチ法を用いても
良い。クェンチ法とは，押出機中で揮発性発泡剤を混練
しペレット化することにより，抗菌性のスチレン系発泡
樹脂粒子を製造する方法をいう。

【００２２】スチレン系発泡性樹脂粒子の表面には，通
常の発泡性ポリスチレン粒子の製造に用いられる公知慣
用の助剤例えば帯電防止剤，予備発泡時のブロッキング
防止剤，成形時の融着向上剤を添加することは何ら差し
支えない。

【００２３】本発明のスチレン系発泡性樹脂粒子は，予
備発泡させて予備発泡粒子とする。予備発泡の方法とし
て，例えば，通常の発泡ポリスチレン粒子用の発泡機を
用いて，スチームにより，スチレン系樹脂のガラス転移
温度付近（約１００℃）まで加熱し，予備発泡させる方
法が挙げられる。

【００２４】また，得られた予備発泡粒子を，例えば，
通常の発泡ポリスチレン成形体の製造に用いられる成形
機を用いて，発泡成形することができる。すなわち，金
型内に予備発泡粒子を充填し，スチーム加熱により予備
発泡粒子同士を融着させ，所定時間冷却後，金型より取
り出して発泡成形体とする。

【００２５】本発明のスチレン系発泡性樹脂粒子から作
製された発泡成形体は，抗菌性を発揮し得る用途，例え
ば，空調機に使用される断熱材，湿潤状態になりやすい
包装材，容器，畳，ベッドなどの芯材，浴槽のマットな
どに用いることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係るスチレン
系発泡性樹脂粒子について，実施例１，２を比較例１〜
３と比較しつつ説明する。

【００２７】実施例１ 内径４０ｍｍの単軸押出機で，ポリスチレン（電気化学
工業（株）製 ポリスチレン ＨＲＭ−５，以下，ポリ
スチレン ＨＲＭ−５という。）１０００重量部に対し
ステアリン酸アルミの微粉末１重量部を添加混練して，
芯部材料を得た。

【００２８】また，内径２５ｍｍの単軸押出機でポリス
チレンＨＲＭ−５（１０００重量部）に対し無機系抗菌
剤としての銀含有燐酸ジルコニウム（東亞合成（株）製
商品名「ノバロン」ＡＧ３００，平均粒子径 ０．９
μｍ，以下，ＡＧ３００という。）５重量部を混練し
て，表面層材料を得た。

【００２９】続いて１．５ｍｍφのダイオリフィースを
有するダイより，芯部材料を芯部とし，表面層材料を鞘
（表面層）として鞘芯状のストランドを押出した。更
に，ストランドは水槽を通して冷却後２ｍｍ長さにカッ
ターにてカッティングし，１．２ｍｇの複合樹脂粒子を
得た。この複合樹脂粒子を押し出し方向に垂直な面で切
断し電子顕微鏡にて観察したところ，３０μｍの表面層
（鞘部）には燐酸ジルコニウムの結晶が観察された。一
方，芯部には観察されなかった。

【００３０】次いで，撹拌装置付きの３リットル反応器
に複合樹脂粒子１００重量部，脱イオン水１５０重量
部，ピロリン酸ナトリウム０．７重量部，硫酸マグネシ
ウム１．４重量部，硫酸ナトリウム３重量部，及びラウ
リル硫酸ナトリウム０．０７５重量部を投入し，反応器
を密閉した。撹拌しつつ１００℃まで加熱した後，揮発
性発泡剤としてペンタン４重量部およびブタン８重量部
を反応器に圧入し，１００℃で５時間保持した。次いで
３０℃に冷却後，発泡剤を含浸した複合樹脂粒子を取り
出し，水洗および脱水を行った。

【００３１】上下に目開き０．１ｍｍの金網を取り付け
た金属製の円筒形容器に複合樹脂粒子を入れ，毎分５０
０リットルの流量で室温の乾燥窒素を円筒形容器下部よ
り１０分間吹き込み乾燥させた。乾燥した複合樹脂粒子
１００重量部に対して，帯電防止剤としてのジエタノー
ルラウリルアミン０．０４重量部，及びブロッキング防
止剤としてのステアリン酸亜鉛０．０６重量部を混合し
てコーティングした後，０℃で２４時間保管した。以上
により，スチレン系発泡性樹脂粒子を得た。

【００３２】発泡性ポリスチレン用の撹拌機付きバッチ
式発泡機（ダイセン工業（株）製ＤＹＨ８５０）で，キ
ャビティ内温度９８〜１０５℃，キャビティ内圧５ｋＰ
ａで１２０秒間加熱することにより，嵩倍率約５５倍に
発泡させ，無機系抗菌剤を含有するスチレン系樹脂の予
備発泡粒子を得た。

【００３３】予備発泡粒子を１日室温で放置後，ポリス
チレン発泡成形用の成形機（ダイセン工業（株）製，Ｖ
Ｓ−５００）にてスチーム圧６０ｋＰａで１０秒間加熱
し水冷，空気冷却した。以上により，３０ｃｍ×２０ｃ
ｍ×５ｃｍ厚みの，無機系抗菌剤を含有するスチレン系
樹脂の発泡成形体を得た。

【００３４】実施例２ 表面層に用いるポリスチレン１０００重量部に対して無
機系抗菌剤 ＡＧ３００を１０重量部添加した以外は，
実施例１と同様な操作を行った。

【００３５】比較例１ 内径４０ｍｍの単軸押出機のダイとして鞘芯型の複合ダ
イを用いず通常の１．５ｍｍφのダイオリフィースを持
つダイを取り付けポリスチレンＨＲＭ３，１０００重量
部に対しステアリン酸アルミ微粉末１重量部，無機系抗
菌剤 ＡＧ３００（１０重量部）を混練しストランドと
した。ストランドは水槽を通して冷却後２ｍｍ長さにカ
ッターにてカッティングし１．２ｍｇの粒子を得た。以
後の操作は実施例１と同様に行った。

【００３６】比較例２ 市販の発泡性ポリスチレン粒子（三菱化学ＢＡＳＦ
（株）製商品名「スチロポール」ＪＱ２５１Ｎ，以下Ｊ
Ｑ２５１Ｎという。）１０００重量部に対し，無機系抗
菌剤 ＡＧ３００（１０重量部）を加え，回転式タンブ
ラーで２０分間ブレンドした。

【００３７】ブレンド後の発泡性ポリスチレンビーズ少
量を透明なポリエチレンの袋にサンプリングし観察した
ところ無機系抗菌剤が発泡性ポリスチレンビーズから少
量分離しポリエチレンの袋の底部に滞留していた。ブレ
ンド後の発泡性ポリスチレン粒子は実施例１と同じく予
備発泡，発泡成形を行った。

【００３８】比較例３ 上記ＪＱ２５１Ｎに無機系抗菌剤をブレンドせずそのま
ま予備発泡，発泡成形を行った。

【００３９】次に，上記各種発泡成形体の融着率及び間
隙率を測定した。 ［融着率］融着率とは，発泡成形体において予備発泡粒
子同士が完全に融着している場合をいう。発泡成形体を
厚み方向に破断させ破断面の粒子界面でなく内部で破断
した粒子をカウントし全破断面粒子で除して融着率とし
た。

【００４０】［間隙率］成形品を厚み方向と垂直な面で
スライスし間隙の面積割合を算出して間隙率とした。融
着率，間隙率の評価結果を表１に示した。

【００４１】

【表１】

【００４２】本発明に係る無機系抗菌剤を含有するスチ
レン系発泡性樹脂粒子（実施例１，２）を使用すれば，
通常の発泡性ポリスチレンビーズに利用される発泡成形
設備を用いて容易に無機系抗菌剤を含有するスチレン系
発泡成形体が製造できる。また，実施例１，２のスチレ
ン系発泡性樹脂粒子によれば，粒子全体に無機系抗菌剤
を含有したスチレン系発泡性樹脂粒子（比較例１）や粒
子表面に無機系抗菌剤をブレンドした発泡性ポリスチレ
ン粒子（比較例２）に比べ無機系抗菌剤の作用による融
着阻害及び間隙増加がほとんどなく優れた発泡成形体が
得られることがわかる。

【００４３】

【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，無機系
抗菌剤の使用量が少なくて済み，また均一な抗菌性能を
有し，外観や強度が優れた成形体を得ることができる，
抗菌性のスチレン系発泡性樹脂粒子を提供することがで
きる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スチレン系樹脂からなる芯部と，該芯部
   の表面を被覆する無機系抗菌剤及びスチレン系樹脂から
   なる表面層とからなる複合樹脂粒子に，揮発性発泡剤を
   含有させてなることを特徴とする抗菌性のスチレン系発
   泡性樹脂粒子。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記無機系抗菌剤
   は，銀を含む抗菌剤であることを特徴とする抗菌性のス
   チレン系発泡性樹脂粒子。
3. 【請求項３】 請求項１において，上記無機系抗菌剤に
   おける抗菌成分の担体は，燐酸ジルコニウムであること
   を特徴とする抗菌性のスチレン系発泡性樹脂粒子。