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特開2023-94450スチレン系樹脂組成物、押出シート、成形体及び食品包装容器
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023094450
(43)【公開日】2023-07-05
(54)【発明の名称】スチレン系樹脂組成物、押出シート、成形体及び食品包装容器
(51)【国際特許分類】
   C08L 25/08 20060101AFI20230628BHJP
   C08L 33/06 20060101ALI20230628BHJP
   C08L 55/00 20060101ALI20230628BHJP
【FI】
C08L25/08
C08L33/06
C08L55/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021209934
(22)【出願日】2021-12-23
(71)【出願人】
【識別番号】500199479
【氏名又は名称】PSジャパン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100165951
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 憲悟
(74)【代理人】
【識別番号】100141601
【弁理士】
【氏名又は名称】貴志 浩充
(72)【発明者】
【氏名】小林 松太郎
【テーマコード(参考)】
4J002
【Fターム(参考)】
4J002BC04W
4J002BC05Z
4J002BC07W
4J002BG03X
4J002BG04X
4J002BG05X
4J002BN14Z
4J002BN16Y
4J002GC00
4J002GG00
(57)【要約】
【課題】本発明は、優れた耐熱性、高い透明性及び優れた低温耐衝撃性を両立した、スチレン系樹脂組成物、押し出しシート、成形体及び食品包装容器を提供することである。
【解決手段】本発明は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と(メタ)アクリル樹脂(B)とゴム成分(C)とを含有し、
(前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量)/(前記(メタ)アクリル樹脂(B)含有量)で表される重量比が、1.0~4.0の範囲であり、
前記ゴム成分(C)がスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して1~45質量%含有する、スチレン系樹脂組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と(メタ)アクリル樹脂(B)とゴム成分(C)とを含有し、
(前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量)/(前記(メタ)アクリル樹脂(B)含有量)で表される重量比が、1~4の範囲であり、
前記ゴム成分(C)がスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して1~45質量%含有する、スチレン系樹脂組成物。
【請求項2】
前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、スチレン系単量体単位(a1)と(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)と(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)とを有する共重合体(A-1)である、請求項1に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項3】
前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、スチレン樹脂組成物全体に対し45~75質量%含有する、請求項1又は2に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項4】
前記(メタ)アクリル樹脂(B)の重量平均分子量(Mw)は、7万~90万である、請求項1~3のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項5】
ビカット軟化温度は、105℃以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項6】
耐衝撃性ポリスチレン(C-2)をスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、0.5~30質量%さらに含有する、請求項1~5のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項7】
前記ゴム成分(C)は、スチレン系単量体単位(c1)とメタクリル酸メチル単量体単位とブタジエン単位とを有する(メタ)アクリル-ブタジエン-スチレン共重合体(C-1)及び耐衝撃性ポリスチレン(C-2)に由来するゴム状グラフト粒子(C-2-1)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1~6のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項8】
前記ゴム成分(C)は、前記(メタ)アクリル-ブタジエン-スチレン共重合体(C-1)及び前記ゴム状グラフト粒子(C-2-1)である、請求項7に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項9】
前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と前記(メタ)アクリル樹脂(B)との混合比が前記重量比の範囲内であるマトリックス混合物と前記ゴム成分(C)との屈折率の差が、0~0.01の範囲である、請求項1~8のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項10】
前記ゴム成分(C)の屈折率が1.530~1.550の範囲である、請求項1~9のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項11】
前記ゴム成分(C)がゴム架橋粒子である、請求項1~10のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項12】
前記ゴム成分(C)がスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して5~35質量%含有する、請求項1~11のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項13】
前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、スチレン系単量体単位(a1)40~97質量%とメタクリル酸単量体単位2~30質量%とメタクリル酸メチル単量体単位1~30質量%とを有する共重合体である、請求項1~12のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項14】
請求項1~13に記載のスチレン系樹脂組成物を成形してなる成形体。
【請求項15】
請求項1~13に記載のスチレン系樹脂組成物を有する、押出シート。
【請求項16】
請求項14の成形体を加工してなる電子レンジ用食品包装容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、スチレン系樹脂組成物、並びに該スチレン系樹脂組成物を用いて成形される押出シート、成形体及び食品包装容器に関する。
【背景技術】
【0002】
スチレン-メタクリル酸共重合樹脂等に代表されるスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂は、耐熱性、透明性、剛性、外観に優れ、且つ安価なことから、弁当、惣菜等の食品容器の包装材料、住宅の断熱材用の発泡ボード、拡散剤を入れた液晶テレビの拡散板等に広く用いられている。特に近年のコンビニエンスストアー等の業務用に使用する高出力電子レンジの普及により、高出力電子レンジでの調理時の温度にも耐えられる容器及びその容器を密封又は覆う蓋材に使用する材料として、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂が用いられている。
【0003】
例えば、特許文献1には、耐熱性スチレン系共重合体発泡シ-トを簡単に製造できるマスタ-バッチに関する技術が開示されており、具体的には、耐熱性スチレン系共重合体と、ゴム状重合体と、アクリル酸エステル単量体単位を含む共重合体との混練物が記載されている。そして、特許文献1のマスターバッチによれば、発泡シ-トのセル径を小さくしても、優れた加熱軟化伸びを示す耐熱性スチレン系共重合体発泡シ-トを製造できることが記載されている。
【0004】
また、特許文献2には、電子レンジによる加熱用包装容器に用いられるスチレン系樹脂組成物に関する技術が開示されており、具体的には、スチレン-メタクリル酸共重合樹脂と、重量平均分子量が100万~1500万の高分子量アクリル系樹脂と、アクリル系樹脂とを含有するスチレン系樹脂組成物が記載されている。そして、特許文献2によれば、高分子量アクリル系樹脂を使用することにより、スチレン-メタクリル酸共重合樹脂とアクリル系樹脂との相容性を向上させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平11-60747号公報
【特許文献2】特開2018-203838号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記の特許文献1の技術は、発泡シ-ト用途を前提とした材料設計であるため、発泡シ-トの表面外観、深絞り性及び破断伸度については検討しているものの、透明シートなど他の用途に要求される透明性又は耐油性などの特性については一切検討されていない。また、特許文献2の技術では、シート物性、耐油性及び電子レンジ加熱耐性など種々の物性について検討している。しかし、電子レンジによる加熱用包装容器は、内容物である食品の冷凍保存に伴って容器自体も冷凍されるため、低温時における容器自体の耐衝撃性も要求される。しかしながら、特許文献2に限らず特許文献1においても、低温における耐衝撃性については検討されていない。
【0007】
そこで、本発明が解決する課題は、優れた耐熱性、高い透明性及び優れた低温耐衝撃性を両立した、スチレン系樹脂組成物、押し出しシート、成形体及び食品包装容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、上記問題点に鑑みて鋭意研究を進めた結果、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と(メタ)アクリル系樹脂(B)とゴム成分(C)とをそれぞれ所定量含有するスチレン系樹脂組成物により耐熱性及び低温耐衝撃性に優れたスチレン系樹脂組成物及びそれを用いた押し出しシート、成形体及び食品包装容器の実現に成功し、本発明を完成するに至った。すなわち、本開示は以下の通りである。
【0009】
[1]本開示は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と(メタ)アクリル樹脂(B)とゴム成分(C)とを含有し、
(前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量)/(前記(メタ)アクリル樹脂(B)含有量)で表される重量比の計算値が、1.0~4.0の範囲であり、
前記ゴム成分(C)がスチレン系樹脂組成物の総量(100質量)に対して1~45質量%含有する、スチレン系樹脂組成物である。
スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と(メタ)アクリル樹脂(B)とゴム成分(C)とを含有し、
(前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量)/(前記(メタ)アクリル樹脂(B)含有量)で表される重量比が、1~4の範囲であり、
前記ゴム成分(C)がスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して1~45質量%含有する、スチレン系樹脂組成物。
【0010】
[2]本実施形態において、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、スチレン系単量体単位(a1)と(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)と(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)とを有する共重合体(A-1)であることが好ましい。
【0011】
[3]本実施形態において、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、スチレン樹脂組成物全体に対し45~75質量%含有することが好ましい。
【0012】
[4]本実施形態において、前記(メタ)アクリル樹脂(B)の重量平均分子量(Mw)は、7万~90万であることが好ましい。
【0013】
[5]本実施形態において、ビカット軟化温度は、105℃以上であることが好ましい。
【0014】
[6]本実施形態において、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)をスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、0.5~30質量%さらに含有することが好ましい。
【0015】
[7]本実施形態において、前記ゴム成分(C)は、スチレン系単量体単位(c1)とメタクリル酸メチル単量体単位とブタジエン単位とを有する(メタ)アクリル-ブタジエン-スチレン共重合体(C-1)及び耐衝撃性ポリスチレン(C-2)に由来するゴム状グラフト粒子(C-2-1)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。
【0016】
[8]本実施形態において、前記ゴム成分(C)は、前記(メタ)アクリル-ブタジエン-スチレン共重合体(C-1)及び前記ゴム状グラフト粒子(C-2-1)であることが好ましい。
【0017】
[9]本実施形態において、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と前記(メタ)アクリル樹脂(B)との混合比が前記重量比の範囲内であるマトリックス混合物と前記ゴム成分(C)との屈折率の差が、0~0.01の範囲であることが好ましい。
【0018】
[10]本実施形態において、前記ゴム成分(C)の屈折率が1.530~1.550の範囲であることが好ましい。
【0019】
[11]本実施形態において、前記ゴム成分(C)がゴム架橋粒子であることが好ましい。
【0020】
[12]本実施形態において、前記ゴム成分(C)がスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して5~35質量%含有することが好ましい。
【0021】
[13]本実施形態において、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、スチレン系単量体単位(a1)40~97質量%とメタクリル酸単量体単位2~30質量%とメタクリル酸メチル単量体単位1~30質量%とを有する共重合体であることが好ましい。
【0022】
[14]本実施形態は、上記[1]~[13]に記載のスチレン系樹脂組成物を成形してなる成形体である。
【0023】
[15]本実施形態は、上記[1]~[13]に記載のスチレン系樹脂組成物を有する、押出シートである。
【0024】
[16]本実施形態は、上記[14]の成形体を加工してなる電子レンジ用食品包装容器である。
【発明の効果】
【0025】
本開示によれば、耐熱性、透明性及び低温耐衝撃性に優れた、スチレン系樹脂組成物、押し出しシート、成形体及び食品包装容器を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
[スチレン系樹脂組成物]
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物(以下、単に樹脂組成物ということもある。)は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と、(メタ)アクリル系樹脂(B)と、ゴム成分(C)とを含有する。そして、(前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量)/(前記(メタ)アクリル樹脂(B)含有量)で表される重量比が、1.0~4.0の範囲である。より好ましくは1.2~3.8、更に好ましくは1.4~3.6、より更に好ましくは1.6~3.4、最も好ましくは1.7~3.2の範囲である。さらには、スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、前記ゴム成分(C)の含有量が1~45質量%である。
これにより、優れた耐熱性、透明性及び低温耐衝撃性を両立しえる。以下、各成分について詳説する。
【0027】
「スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)」
本実施形態におけるスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、スチレン系単量体単位(a1)と不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)とを必須成分としてなる共重合樹脂(以下単に樹脂(A)ともいう)である。樹脂(A)はスチレン系樹脂組成物全体の耐熱性向上に主に寄与する。また、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、必要により、スチレン系単量体単位(a1)及び不飽和カルボン酸系単量単位(a2)以外のその他単量体単位をさらに有してもよい。
スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量は45~75質量%であることが好ましく、好ましくは47~70質量%、より好ましくは49~65質量%、更に好ましくは51~60質量%である。スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量が45質量%以上にすることで耐熱性の付与効果を十分に得ることができ、65質量%以下にすることにより、(メタ)アクリル樹脂(B)、ゴム成分(C)による強度の向上効果を十分に得ることができる。
【0028】
<スチレン系単量体(a1)>
本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)において、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の総量に対して、スチレン系単量体単位(a1)の含有量は40~97質量%であり、好ましくは50~95質量%、より好ましくは60~91質量%、より更に好ましくは72~89質量%である。スチレン系単量体単位(a1)の含有量が40質量%より少ないと流動性の低下を招き、97質量%よりも多いと後述の不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)を所望量含有させにくくなり、不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)(特に、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1))による耐熱性の向上効果が十分に得られない。
また、本実施形態のスチレン系樹脂組成物において、スチレン系単量体単位(a1)が、前記スチレン系樹脂組成物の総量に対して40~65質量%含有することが好ましく、好ましくは42~60質量%、より好ましくは44~55質量%、より更に好ましくは46~50質量%である。組成物全体におけるスチレン系単量体(a1)の含有量が上記範囲であることで、流動性が確保でき、成型性に優れたスチレン系樹脂組成物を得ることができる。
【0029】
本実施形態において、スチレン系単量体(a1)としては、特に限定されないが、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、パラメチルスチレン、オルトメチルスチレン、メタメチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。特に工業的観点からスチレン及びα-メチルスチレンが好ましく、スチレンがより好ましい。スチレン系単量体(a1)としては、これらを単独又は2種以上混合して使用できる。
なお、本明細書における「スチレン系単量体単位(a1)」とは、スチレン系単量体(a1)が重合された高分子を構成する繰返し単位を意味し、スチレン系単量体(a1)の重合反応又は架橋反応により、当該スチレン系単量体(a1)中の炭素-炭素二重結合が単結合(-C-C-)になった繰返し単位(又は構造単位)である。また、本明細書中のその他の単量体単位も同様の意味である。
【0030】
<不飽和カルボン酸系単量体(a2)>
本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)において、不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)は、耐油性、及び後述の(メタ)アクリル系樹脂(B)との相溶性を向上させる役割を果たす。前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の総量に対して、前記不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)の含有量は2~60質量%が好ましく、より好ましくは3~50質量%、より更に好ましくは5~40質量%、最も好ましくは7~30質量%の範囲である。不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)の含有量が2質量%未満では耐熱性向上の効果が不十分である。また、不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)の含有量が60質量%を超える場合は、樹脂粘度の増加による加工性の低下、吸水率上昇による成形時の気泡発生、製造時に粘度が高くなりすぎるため好ましくない。特に不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)の含有量を2~60質量%とすることで(メタ)アクリル系樹脂(B)と良好な相溶性を得ることでき、透明性に優れた組成物を得ることができる。
また、本実施形態における不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)としては、不飽和カルボン酸及びそのエステル体を含み、具体的には、不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)は、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)からなる群から選択される少なくとも1種又は2種以上の単量体単位であることが好ましく、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)を含むことがより好ましい。
【0031】
-(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)-
本実施形態において、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)は耐油性及び耐熱性向上させる役割を果たす。(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)としては、アクリル酸又はメタクリル酸が挙げられる。特に工業的観点から(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)としては、これらを単独又は2種以上混合して使用してもよい。(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)は、耐熱性向上効果の大きいメタクリル酸が特に好ましい。
本実施形態において、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の総量に対して、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量の範囲は、2~30質量%であることが好ましく、より好ましくは3~20質量%、さらに好ましくは4~17質量%、より更に好ましくは8~14質量%である。2質量%以上とすることで耐熱性の向上効果を得ることができ、30質量%以下にすることで粘度が上昇しすぎることを抑えることができる。特に8~13質量%の範囲とすることで、高い耐熱性向上効果と透明シート用途に適用可能な水準にゲル発生を抑えることを両立した樹脂(A)を得ることができる。
【0032】
-(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)-
本実施形態において、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)は耐油性と強度を向上させる役割を果たす。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)としては、以下の一般式(1)
【化1】
(上記一般式(1)中、Rは、水素原子又は炭素原子数1~3のアルキル基を表し、Rはエステル置換基を表わし、炭素原子数1~12のアルキル基を表す。)で表されることが好ましい。
本実施形態において、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)のエステル置換基(上記一般式(1)中のR)の炭素原子数としては10以下が好ましく、より好ましくは8以下、より更に好ましくは4以下である。10を上回ると耐熱性低下の効果が大きく、好ましくない。
【0033】
本実施形態における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸デシル等が挙げられる。これらは単独で又は混合して使用することができる。(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、工業的に入手し易い点から(メタ)アクリル酸メチル又は(メタ)アクリル酸ブチルが好ましく、耐熱性低下を抑えられる点からメタクリル酸メチルが特に好ましい。
本実施形態において、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の総量に対して、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量の上限は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量の範囲は、例えば、1~30質量%であることが好ましく、より好ましくは2~25質量%、さらに好ましくは3~21質量%、より更に好ましくは4~18質量%、更により好ましくは5~12質量%である。
【0034】
<スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の好ましい形態>
本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)を含有する多元重合体であることが好ましい。すなわち、本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、スチレン系単量体(a1)及び(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の二元共重合体の他に、スチレン系単量体(a1)と(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)と(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)とが共重合された三元共重合体であってもよく、スチレン系単量体(a1)と(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)とメタクリル酸エステル単量体単位(a2-2)とを有する共重合体であることがより好ましい。これにより、(メタ)アクリル樹脂(B)との相溶性、表面硬度の向上、低温耐衝撃性又は機械強度の向上の効果がさらに得られる。
特に、耐熱性及び表面硬度の向上を重視する場合、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)を含有することが好ましい。また、特に、外観及び機械強度の向上を重視する場合、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)を含有することが好ましい。さらには、(メタ)アクリル系樹脂(B)との相溶性向上とその結果として得られる高い透明性を重視する場合、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、スチレン系単量体(a1)と(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)と(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)とが共重合された三元共重合体であることが好ましい。
【0035】
また、ポリマー連鎖中で(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)等の不飽和カルボン酸エステル単量体単位が(メタ)アクリル酸単位(a1-1)等の不飽和カルボン酸単量体単位と隣り合わせに配置されると、不飽和カルボン酸同士の架橋反応を抑制するなどの効果が得られる。本実施形態におけるスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)が、スチレン系単量体単位(a1)、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)、及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)を有する場合、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の総量に対して、スチレン系単量体単位(a1)40~97質量%と、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は2~30質量%であり、かつ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量は1~30質量%であることが好ましく、より好ましくは、スチレン系単量体単位(a1)50~95質量%と、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は3~25質量%であり、かつ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量は2~25質量%であり、更に好ましくは、スチレン系単量体単位(a1)60~92質量%と、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は5~20質量%であり、かつ(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量は3~20質量%である。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量を40%以下に抑えることで、成形加工時の流動性に優れた組成物を得ることができる。
【0036】
本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)としては、例えば、スチレン単量体単位40~97質量%と、メタクリル酸単量体単位2~30質量%と、メタクリル酸メチル単量体単位1~30質量%と、を有する共重合体(A-1)であることが好ましい。
【0037】
<その他単量体(a3)>
本実施形態におけるスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、上述した、スチレン系単量体単位(a1)及び不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)((メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)及び/又は(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)を含む。)以外のその他単量体単位(a3)をさらに有してもよい。
すなわち、本実施形態において、当該その他単量体単位(a3)は、スチレン系単量体(a1)、不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)((メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)及び/又は(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)を含む。)と共重合可能であれば発明の効果を損なわない範囲で、特に制限されることなく、上記に示した2つの単量体以外の単量体と共重合してよい。
例えば上記に示した3つの単量体以外のその他単量体(a3)としては、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、(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、マレイミド、及び核置換マレイミド等が挙げられる。
本実施形態において、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)がその他単量体(a3)を有する場合、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の総量に対して、その他単量体(a3)の含有量は、0~12質量%が好ましく、0~5質量%がより好ましく、2質量%以下がさらに好ましい。
【0038】
<スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の特性>
本実施形態におけるスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)中の、スチレン系単量体単位(a1)、不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)((メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)を包含する。)及びその他単量体単位(a3)の含有量は、熱分解GC/MSを用いて各単量体単位が既知の樹脂により作成した検量線により定量することができる。
本実施形態におけるスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の200℃でのメルトフローレートは、好ましくは0.3~3.0、より好ましくは0.4~2.5、更に好ましくは0.4~2.0であることができる。上記メルトフローレートが0.3以上である場合、流動性の観点で好ましく、3.0以下である場合、樹脂の機械的強度の観点で好ましい。本開示で、メルトフローレートは、ISO 1133に準拠して、200℃、荷重49Nにて測定される値である。
【0039】
本実施形態におけるスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は、10万~40万であることが好ましく、更に好ましくは12万~32万である。重量平均分子量が10万~35万である場合、衝撃強度と流動性とのバランスの実用性に優れる樹脂が得られる。スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の数平均分子量(Mn)は、4万~15万であることが好ましく、更に好ましくは5万~12万である。前記重量平均分子量及び前記数平均分子量の値は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィーによりポリスチレン標準換算で測定できる。
【0040】
本実施形態におけるスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)のビカット軟化温度は、好ましくは100℃超であり、より好ましくは105~140℃、更に好ましくは107~135℃、より更に好ましくは108~130℃、更により好ましくは115℃~125℃である。スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)のビカット軟化温度を100℃超にすることで、組成物の耐熱性向上効果を得ることができ、140℃以下にすることで(メタ)アクリル系樹脂(B)と混練しやすくなる。本明細書中におけるビカット軟化温度の測定方法はISO 306に準拠して測定したものである。
【0041】
<スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の製造方法>
本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の製造法について以下説明する。
本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の製造法は、スチレン系単量体(a1)と、不飽和カルボン酸系単量体(a2)((メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)及び/又は(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2))と、溶媒と、を混合して混合溶液を調製する工程と、前記混合溶液を重合して反応生成物を生成する重合工程と、前記反応生成物を回収する工程とを含むことが好ましい。
スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の重合方法としては、特に制限はないが、例えばラジカル重合法、その中でも、塊状重合法又は溶液重合法を好ましく採用できる。
具体的には、重合方法は、主に、重合原料(単量体成分)を重合させる重合工程と、重合生成物から未反応の単量体、重合溶媒等の揮発分を除去する脱揮工程と、を備える。
【0042】
本実施形態において、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)を得るために重合原料を重合させる際には、重合原料組成物中に、典型的には重合開始剤を含有させる。重合開始剤としては、有機過酸化物、例えば、2,2-ビス(t-ブチルペルオキシ)ブタン、1,1-ビス(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、n-ブチル-4,4-ビス(t-ブチルペルオキシ)バレレート等のペルオキシケタール類、ジ-t-ブチルペルオキシド、t-ブチルクミルペルオキシド、ジクミルペルオキシド等のジアルキルペルオキシド類、アセチルペルオキシド、イソブチリルペルオキシド等のジアシルペルオキシド類、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート等のペルオキシジカーボネート類、t-ブチルペルオキシアセテート等のペルオキシエステル類、アセチルアセトンペルオキシド等のケトンペルオキシド類、t-ブチルヒドロペルオキシド等のヒドロペルオキシド類等を挙げることができる。分解速度と重合速度との観点から、なかでも、1,1-ビス(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサンが好ましい。
【0043】
本実施形態において、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の重合時には必要に応じて連鎖移動剤を使用することもできる。連鎖移動剤の例としては、例えば、αメチルスチレンリニアダイマー、n-ドデシルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタン、n-オクチルメルカプタン等を挙げることができる。
【0044】
上記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の重合方法としては、重合溶媒を用いた溶液重合を採用できる。重合溶媒としては、トルエン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン等の芳香族溶媒が好ましく、必要に応じてアルコール類又はケトン類などの極性溶媒を組み合わせてスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の溶解性を調整した溶媒系を用いてもよい。
本実施形態において、重合溶媒は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)を構成する全単量体100質量部に対して、3~35質量部の範囲で使用するのが好ましく、より好ましくは5~30質量部の範囲である。前記全単量体100質量部に対して重合溶媒35質量部を超えると、重合速度が低下し、且つ得られる樹脂分子量も低下するので、樹脂の機械的強度が低下する傾向がある。また、重合溶媒が3質量部未満では重合時に除熱の制御が難しくなる恐れがある。全単量体100質量部に対して3~35質量部の割合で添加しておくことが、品質が均一化し易く、重合温度制御の点でも好ましい。
【0045】
本実施形態におけるスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)を得るための重合工程で用いる装置は、特に制限はなく、一般的なスチレン系樹脂の重合方法に従って適宜選択すればよい。例えば、塊状重合による場合には、完全混合型反応器を1基、又は複数基連結した重合装置を用いることができる。また脱揮工程についても特に制限はなく、塊状重合で行う場合、最終的に未反応モノマーが、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下になるまで重合を進め、かかる未反応モノマー等の揮発分を除去するために、既知の方法にて脱揮処理する。例えば、フラッシュドラム、二軸脱揮器、薄膜蒸発器、押出機等の通常の脱揮装置を用いることができるが、滞留部の少ない脱揮装置が好ましい。なお、脱揮処理の温度は、通常、190~280℃程度であり、分解抑制の観点から190~260℃がより好ましい。また脱揮処理の圧力は、通常0.13~4.0kPa程度であり、好ましくは0.13~3.0kPaであり、より好ましくは0.13~2.0kPaである。脱揮方法としては、例えば加熱下で減圧して揮発分を除去する方法、及び揮発分除去の目的に設計された押出機等を通して除去する方法が望ましい。
【0046】
「(メタ)アクリル系樹脂(B)」
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物は、当該スチレン系樹脂組成物の総量に対して、(メタ)アクリル系樹脂(B)(単に樹脂(B)ともいう)を20~45質量%含有することが好ましい。そして(メタ)アクリル系樹脂(B)は、不飽和カルボン酸系単量体単位(b1)を有する。樹脂組成物には(メタ)アクリル系樹脂(B)を所定量含有されていることにより、スチレン系樹脂組成物全体の透明性と機械強度の向上に寄与する。
なお、本明細書における(メタ)アクリル系樹脂(B)とは、不飽和カルボン酸系単量体単位(b1)の含有量が60%以上である重合体をいう。当該重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体又は交互共重体はいずれでもよいが、不飽和カルボン酸系単量体単位(b1)の含有量が60%以上であるランダム共重合により合成された樹脂であることが好ましい。
【0047】
本実施形態の(メタ)アクリル系樹脂(B)に含まれる、100万以上の高分子量成分は、3質量%以下であることが好ましく、より好ましくは1質量%以下、さらに好ましく0質量%である。100万以上の高分子量成分を有すると混練時に分散しない成分が残り、組成物の透明性を損なう、透明シート成形時に未溶融部分がフィッシュアイとして呈する問題などが生じうる。また、前記100万以上の高分子量成分は、不飽和カルボン酸系単量体(b1)を有しており、かつスチレン系樹脂組成物中に含有される(メタ)アクリル系樹脂(B)のうち、100万以上の高分子量成分の(メタ)アクリル系樹脂(B)が占める割合は、スチレン系樹脂組成物の総量に対して1.0質量%以下であることが好ましい。
本実施形態において、(メタ)アクリル系樹脂(B)の100万以上の高分子量成分を1.0質量%以下に制御する方法としては、不飽和カルボン酸系単量体(b1)をラジカル重合する際に、不飽和カルボン酸系単量体(b1)の種類及びその配合量、連鎖移動剤の種類及びその配合量、反応温度、滞留時間、重合開始剤の種類及びその配合量、重合溶媒の種類及びその配合量などによって制御することができる。
なお、本発明において、(メタ)アクリル系樹脂(B)の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、Z平均分子量(Mz)、及び100万以上の高分子量成分の割合は、後述の実施例の欄に記載の通り、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)を使用して測定される値である。
【0048】
スチレン系樹脂組成物中における(メタ)アクリル系樹脂(B)の含有量としては、スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、20~45質量%が好ましく、22~40質量%がより好ましく、さらに好ましくは24~35質量%、よりさらに好ましくは26~30質量%である。(メタ)アクリル系樹脂(B)の含有量を20質量%以上とすることで、耐油性向上し、耐熱油性の向上に寄与することができ、45質量%以下とすることにより、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)によって向上した耐熱性の低下を抑えることができる。
本実施形態の(メタ)アクリル系樹脂(B)を構成する不飽和カルボン酸系単量体単位(b1)は、(メタ)アクリル酸単量体単位(b1-1)及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(b1-2)からなる群から選択される少なくとも1種又は2種以上の繰返し単位であることが好ましく、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(b1-2)からなる群から選択される2種以上の繰返し単位のランダム共重合体であることがより好ましい。
【0049】
-(メタ)アクリル酸単量体(b1-1)-
本実施形態において、(メタ)アクリル酸単量体単位(b1-1)としては、アクリル酸又はメタクリル酸が挙げられる。特に工業的観点から(メタ)アクリル酸単量体単位(b1-1)としては、これらを単独又は2種以上混合して使用してもよい。(メタ)アクリル酸単量体単位(b1-1)は、耐熱性向上効果の大きいメタクリル酸が特に好ましい。
本実施形態において、(メタ)アクリル系樹脂(B)の総量に対して、(メタ)アクリル酸単量体単位(b1-1)の含有量の上限は、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、16質量%以下及び13質量%以下の順で好ましい。また当該含有量の下限は、0質量%以上、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、5質量%以上及び10質量%以上の順で好ましい。(メタ)アクリル酸単量体単位(b1-1)の含有量は、上記上限と上記下限とを任意に組み合わせすることができる。(メタ)アクリル酸単量体単位(b1-1)の含有量の範囲は、例えば、0~50質量%であることが好ましく、より好ましくは2~40質量%、さらに好ましくは2~30質量%、より更に好ましくは4~20質量%、更により好ましくは5~16質量%、特に好ましくは6~13質量%である。
【0050】
-(メタ)アクリル酸エステル単量体(b1-2)-
本実施形態の(メタ)アクリル系樹脂(B)を構成する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(b1)は、メタクリル酸エステル単量体単位及びアクリル酸エステル単量体単位を包含する。また、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(b1-2)としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸(n-ブチル)、アクリル酸(2-エチルヘキシル)、アクリル酸(n-オクチル)、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸(2-エチルヘキシル)、メタクリル酸(n-オクチル)、メタクリル酸ベンジル等が挙げられ、工業的に入手しやすく安価な点から、アクリル酸メチル、アクリル酸(n-ブチル)、メタクリル酸メチルが好ましい。
本実施形態の(メタ)アクリル系樹脂(B)を構成する単量体単位の組み合わせとしては耐熱性と熱分解性を両立する観点から、上記に挙げられている単量体単位のうち、メタクリル酸エステル種とアクリル酸エステル種を共重合したものが好ましく、メタクリル酸メチル-アクリル酸メチル共重合体がより好ましい。
本実施形態において、(メタ)アクリル系樹脂(B)の総量に対して、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(b1-2)の含有量の上限は、100質量%以下、99質量%以下、98質量%以下、80質量%以下、75質量%以下及び65質量%以下の順で好ましい。また当該含有量の下限は、0質量%以上、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、5質量%以上及び10質量%以上の順で好ましい。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(b1-2)の含有量は、上記上限と上記下限とを任意に組み合わせすることができる。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(b1-2)の含有量の範囲は、例えば、0~100質量%であることが好ましく、より好ましくは2~99質量%、さらに好ましくは2~98質量%、より更に好ましくは4~98質量%、更により好ましくは5~98質量%、特に好ましくは6~98質量%である。
【0051】
<(メタ)アクリル系樹脂(B)の好ましい形態>
本実施形態の好ましい(メタ)アクリル系樹脂(B)としては、メタクリル酸エステル系単量体とアクリル酸エステル単量体とのランダム共重合体が好ましく、前記メタアクリル酸エステル単量体としては具体的にはメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸(n-ブチル)が工業的に入手可能な点から好ましく、特に耐熱性の観点からメタアクリル酸メチルが好ましい。一方、前記アクリル酸エステル単量体としては具体的にはアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸(n-ブチル)が工業的に入手可能な点から好ましく、特に耐熱性の観点からアクリル酸メチルが好ましい。以上より、メタアクリル酸メチル-アクリル酸メチルランダム共重体が最も好ましい。メタアクリル酸メチル-アクリル酸メチルランダム共重体とすることで、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)によって向上した耐熱性の低下の抑制と、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)との優れた相溶性を得ることができる。
また、この際、メタクリル酸メチルの含有量としては、(メタ)アクリル系樹脂(B)の総量(100質量%)に対して、好ましくは70~99質量%の範囲であり、より好ましくは80~99.5質量%、更に好ましくは85~98質量%である。特に85~98質量%とすることで前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)との相溶性を向上することができ、組成物の強度及び透明性の向上につながる。また、アクリル酸メチルの含有量としては、(メタ)アクリル系樹脂(B)の総量(100質量%)に対して、好ましくは1~30質量%の範囲であり、より好ましくは1.5~20質量%、より好ましくは2~15質量%である。特にアクリル酸メチルの含有量を1質量%以上とすることにより、(メタ)アクリル系樹脂(B)熱分解時のアンジッパリング反応を抑制することができ、200~300℃の範囲における他樹脂との混練押出や成形加工に耐えられるようになる。
【0052】
<その他単量体(b2)>
本実施形態の(メタ)アクリル系樹脂(B)は、上述した(メタ)アクリル酸単量体(b1-1)及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(b1-2)以外のその他単量体単位(b2)をさらに有してもよい。すなわち、当該その他単量体単位(b2)は、不飽和カルボン酸系単量体単位(b1)((メタ)アクリル酸単量体(b1-1)及び/又は(メタ)アクリル酸エステル単量体(b1-2)を含む。)と共重合可能であれば発明の効果を損なわない範囲で、特に制限されることなく、上記に示した単量体以外の単量体と共重合してよい。例えば上記に示した単量体以外の単量体(b2)としては、スチレン、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、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、マレイミド、及び核置換マレイミド等が挙げられる。
本実施形態において、その他単量体単位(b2)の含有量は、(メタ)アクリル系樹脂(B)の総量に対して、0~30質量%であることが好ましく、0~20質量%であることがより好ましく、0~15質量%であることがさらに好ましい。
【0053】
(メタ)アクリル系樹脂(B)の重量平均分子量(Mw)としては7~90万が好ましく、より好ましくは8~85万、さらに好ましくは9~50万、より更に好ましくは11~40万である。(メタ)アクリル系樹脂(B)の重量平均分子量(Mw)を7万以上にすることにより、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と混練した時に強度付与することができ、90万以下とすることでスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)との粘度差を抑えることができ、スチレン系樹脂組成物中に(メタ)アクリル系樹脂(B)が良好に分散することができ、かつ(メタ)アクリル系樹脂(B)に由来する未溶融物の発生を抑制し、該組成物を用いて外観に良好な押出シートを得ることができる。
また、上述したように、本実施形態の(メタ)アクリル系樹脂(B)は100万以上の高分子量成分と、100万未満のその他の分子量成分とから構成され、かつ前記100万以上の高分子量成分が占める割合は、スチレン系樹脂組成物の総量に対して1.0質量%以下、好ましくは0.3質量%以下であり、1.0質量%とすることで、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)との粘度差により発生する未溶融物の発生を防ぐことができ、外観及び強度の点で好ましい。
本実施形態の(メタ)アクリル樹脂(B)のビカット軟化温度は、100℃超であることが好ましく、105~125℃であることがより好ましい。特に105℃以上にすることで前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と混練した時に耐熱低下を抑えることができ、耐熱性および耐熱油性に優れたスチレン系樹脂組成物を得ることができる。本明細書中におけるビカット軟化温度の測定方法はISO 306に準拠して測定したものである。
【0054】
<スチレン系樹脂組成物における(メタ)アクリル酸単量体又は(メタ)アクリル酸エステル単量体>
本実施形態において、スチレン系樹脂組成物に含まれる全(メタ)アクリル酸単量体単位の含有量が、前記スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、4.0~10質量%含有することが好ましく、好ましくは5.0~8.5質量%、より好ましくは5.5~7.0質量%である。組成物全体における(メタ)アクリル酸単量体の含有量が上記範囲であると、耐熱性向上効果を十分に得ることができる。
なお、上記全(メタ)アクリル酸単量体の含有量とは、スチレン系樹脂組成物中に存在する(メタ)アクリル酸単量体単位の合計量を示すため、樹脂(A)、樹脂(B)、ゴム状成分(C)及び樹脂(C-2-2)中の(メタ)アクリル酸単量体単位の各含有量も換算される。
なお、樹脂(C-2-2)とは、後述の耐衝撃性ポリスチレン(C-2)のポリマーマトリックス成分(C-2-2)をいう。
【0055】
本実施形態において、スチレン系樹脂組成物に含まれる全(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有量が、前記スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して20~40質量%含有することが好ましく、好ましくは22~38質量%、より好ましくは24~36質量%、更に好ましくは26~34質量%である。組成物全体における(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有量が上記範囲であると、耐油性及び強度の向上効果を十分に得ることができる。
なお、上記全(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有量とは、スチレン系樹脂組成物中に存在する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の合計量を示すため、樹脂(A)、樹脂(B)、ゴム成分(C)及び樹脂(C-2-2)中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の各含有量も換算される。
【0056】
上記範囲にスチレン系樹脂組成物に含まれる(メタ)アクリル酸単量体単位、及び(メタ)アクリル酸エステル単量体を制御することで、(メタ)アクリル酸単量体単位による耐熱性の向上効果及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位による耐油性向上効果を同時に効率的に得ることができ、結果として耐熱油性に優れたスチレン系樹脂組成物及びそれを成型してなるシートを得ることができる。
【0057】
<(メタ)アクリル系樹脂(B)の製造方法>
本実施形態の(メタ)アクリル系樹脂(B)の製造方法は特に制限されるものではないが、(メタ)アクリル酸エステル単量体と必要に応じてその他単量体を重合する塊状重合、溶媒を加えた溶液重合、あるいは水中に懸濁剤により有機層を分散させた懸濁重合などのプロセスにより製造することができる。
【0058】
<ゴム成分(C)>
本実施形態におけるゴム成分(C)は、共役ジエン単量体(c3)を含む重合体の総称であり、本発明のスチレン系樹脂組成物において低温時を含めた耐衝撃性向上の効果を付与する。具体的には、ゴム成分(C)は、後述のMBS樹脂(C-1)((メタ)アクリル-ブタジエン-スチレン共重合体(C-1)とも称する。)にくわえ、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)に由来するグラフトポリマーを含むゴム状グラフト粒子(C-2-1)(例えば、ブタジエンゴム架橋粒子)、及びその他添加剤に由来する共役ジエン単量体(c3)との共重合体成分の総和した成分である。
【0059】
本実施形態において、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と(メタ)アクリル樹脂(B)との混合比を表す下記式(i)が、1.0~4.0の範囲内である、ゴム成分(C)を含まないマトリックス混合物の屈折率と、ゴム成分(C)の屈折率との差の絶対値が、0~0.01の範囲であることが好ましく、0~0.009であることがより好ましく、0~0.008であることが更に好ましく、0~0.007であることがより更に好ましく、最も好ましくは0~0.006の範囲である。
式(i):
(スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量)/((メタ)アクリル樹脂(B)含有量)
上記屈折率差が0以上0.01以下の範囲であると、耐熱性、透明性及び低温耐衝撃性をより高いレベルで発揮しうる。
なお、ゴム成分(C)を含まないマトリックス混合物(単にマトリックス混合物とも称する。)とは、本実施形態のスチレン系樹脂組成物中のメチルエチルケトン可溶部のことであり、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)及び(メタ)アクリル樹脂(B)を主成分とし、かつ上記式(i)で表される混合比(A)/(B)が1~4の範囲内であり、かつメチルエチルケトンに可溶なポリマー及び添加剤の混合物をいう。したがって、本実施形態のスチレン系樹脂組成物に対して必要に応じて添加される成分である、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)に含まれるポリマーマトリックス成分(C-2-2)、アクリルエラストマー、その他樹脂及び酸化防止剤等の添加剤は、ゴム成分(C)を含まないマトリックス混合物に分類される。
換言すると、本明細書におけるゴム成分(C)を含まないマトリックス混合物とは、本実施形態のスチレン系樹脂組成物中のうちゴム成分(C)以外の成分の総称である。
例えば、実施形態のスチレン系樹脂組成物が耐衝撃性ポリスチレン(C-2)を含有しない場合、ゴム成分(C)を含まないマトリックス混合物は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)及び(メタ)アクリル樹脂(B)を必須に含有し、必要によりアクリルエラストマー、その他樹脂及び酸化防止剤等の添加剤を含む。一方、実施形態のスチレン系樹脂組成物が耐衝撃性ポリスチレン(C-2)を含有する場合、ゴム成分(C)を含まないマトリックス混合物は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、(メタ)アクリル樹脂及び耐衝撃性ポリスチレン(C-2)に含まれるポリマーマトリックス成分(C-2-2)を必須に含有し、必要によりアクリルエラストマー、その他樹脂及び酸化防止剤等の添加剤を含む。なお、前者の場合は、ゴム成分(C)としては、MBS樹脂(C-1)を含みうる。一方後者の場合は、ゴム成分(C)として、ゴム状グラフト粒子(C-2-1)を含みうる、あるいはゴム状グラフト粒子(C-2-1)及びMBS樹脂(C-1)を含みうる。
【0060】
本実施形態のゴム成分(C)の含有量は、スチレン系樹脂組成物の総量に対して、1~45質量部であり、好ましくは3~40質量%、より好ましくは5~35質量%、より更に好ましくは10~30質量%、最も好ましくは12~25質量%である。ゴム成分(C)の含有量を1質量%以上とすることで、室温における耐衝撃向上効果が得られ、5質量%以上とすることで0℃付近における耐衝撃向上効果が得られ、特に10質量%以上とすることで食品の冷凍輸送時温度として想定される-30℃における低温衝撃性向上の効果が得られる。
上記ゴム成分(C)の含有量は、共役ジエン単量体(c3)を含む重合体と、共役ジエン単量体単位(c3)以外の単量体単位からなるポリマーを抱え込んだ相とを含む。したがって、例えば、ゴム成分(C)が後述するサラミ構造のサラミ粒子である場合、共役ジエン単量体単位(c3)以外の単量体単位からなるポリマーの複数のドメインと、当該ドメインを抱え込む共役ジエン単量体(c3)を含む重合体と、の総量である。
【0061】
本実施形態のゴム成分(C)における共役ジエン単量体(c3)の共重合体の形態としては、ランダム共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体などが自由に選択できるが、好ましくはグラフト共重合、またはブロック共重合、より好ましくはグラフト共重合であり、最も好ましくは架橋共役ジエン単量体単位を主成分とした核にスチレン、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチルなどの単量体がグラフト共重合したゴム架橋粒子である。
【0062】
前記ゴム架橋粒子の好ましいモルフォロジーとしては、共役ジエン単量体単位(c3)以外の単量体単位からなるポリマーを抱え込んだコア及び共役ジエン単量体単位(c3)を含むシェルを有するコアシェル粒子と、共役ジエン単量体単位(c3)以外の単量体単位からなるポリマーを抱え込んだ形で各を形成したサラミ粒子とが挙げられ、上記2種のモルフォロジーのゴム架橋粒子を併用しても良い。
【0063】
本実施形態のゴム成分(C)の屈折率としては、1.530~1.565が好ましく、より好ましくは1.533~1.560、さらに好ましくは1.536~1.555、より更に好ましくは1.539~1.550の範囲である。特にゴム成分(C)の屈折率を1.539~1.550の範囲とすることで、ゴム成分(C)とスチレン系樹脂組成物中のゴム成分(C)を含まないマトリックス混合物、すなわちスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、(メタ)アクリル系樹脂(B)及び耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(C-2)が含有するポリマーマトリックス成分(C-2-2)との屈折率差を調整しやすく、透明に優れたスチレン系樹脂組成物が得られる。
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物は、当該スチレン系樹脂組成物の総量に対して、ゴム成分(C)を1~45質量%含有する。そして、ゴム成分(C)は、スチレン系単量体単位(c1)と(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c2)とブタジエン単位を有するMBS樹脂(C-1)及び耐衝撃性ポリスチレン(C-2)に由来するゴム状グラフト粒子(C-2-1)からなる群から選択される1種又は2種以上の成分であることが好ましい。樹脂組成物には、所定のゴム成分(C)が所定量含有されていることにより、スチレン系樹脂組成物全体の機械強度の向上に寄与する。
本実施形態のゴム成分(C)が粒子の形状をとる場合、その平均粒子径としては50~300nmが好ましく、より好ましくは80~270nm、さらに好ましくは100~250nm、より更に好ましくは150~220nmである。MBS樹脂(C-1)の平均粒子径を150~220nmの範囲とすることで、スチレン系樹脂組成物の強度付与効果に優れる。
なお、本明細書における平均粒子径は、後述の実施例の欄に記載の方法を用いて測定している。
【0064】
<<MBS樹脂(C-1)>>
本実施形態のスチレン系樹脂組成物は、スチレン系単量体単位(c1)と(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c2)とを主成分とする共重合体が、ブタジエン単量体単位を含むゴム状粒子に対してグラフトしてなるMBS樹脂(C-1)を含有することが好ましい。
MBS樹脂(C-1)の含有量としては、スチレン系樹脂組成物の総量に対して、1~45質量%であることが好ましく、より好ましくは3~40質量%、更に好ましくは4~35質量%、より更に好ましくは5~30質量%、最も好ましくは10~20質量%である。1質量%以上とすることで、機械強度及び低温衝撃耐性を向上することができ、45質量%以下とすることで耐熱性及び剛性低下を防ぐことができる。
【0065】
MBS樹脂(C-1)を構成するスチレン系単量体(c1)としては、上記スチレン系単量体(a1)の例示を援用する。また、スチレン系単量体(c1)を単独又は2種以上混合して使用できる。
【0066】
MBS樹脂(C-1)を構成する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c2)は、メタクリル酸エステル単量体単位及びアクリル酸エステル単量体単位を包含する。また、(メタ)アクリル酸エステル単量体(c2)としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸(n-ブチル)、アクリル酸(2-エチルヘキシル)、アクリル酸(n-オクチル)、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸(2-エチルヘキシル)、メタクリル酸(n-オクチル)、メタクリル酸ベンジル等が挙げられ、工業的に入手しやすく安価な点から、アクリル酸メチル、アクリル酸(n-ブチル)、メタクリル酸メチルがより好ましく、メタクリル酸メチルが特に好ましい。
【0067】
ここで、ブタジエン単量体単位を含むゴム状粒子にグラフトする共重合体がスチレン系単量体単位(c1)と(メタ)アクリル酸エステル単量体(c2)とを主成分とするとは、グラフトする共重合体の全単量体単位に対する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c2)とスチレン系単量体単位(c1)との合計の割合が、92質量%以上であることを意味する。この割合は、好ましくは94質量%以上、より好ましくは96質量%以上である。
【0068】
MBS樹脂(C-1)を配合することにより、機械的強度及び低温衝撃耐性の向上に優れるスチレン系樹脂組成物が得られる。しかし配合量が1質量未満では、機械的強度の向上が低い傾向がある。一方、配合量が45質量%を超える場合は、樹脂組成物中のブタジエン単量体単位含有量が多くなり、また得られる組成物及び成形品の剛性、耐熱性が低下する傾向、及びシート等の外観が低下する傾向がある。
【0069】
MBS樹脂(C-1)におけるブタジエン単量体単位の含有量は、好ましくは30~90質量%、より好ましくは40~85質量%、更に好ましくは50~80質量%、より更に好ましくは55~75質量%である。ブタジエン単量体単位の含有量が高いほど、少ない添加量で機械的強度の向上が大きく好ましい。一方、ブタジエン単量体単位の含有量が高すぎると、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c2)(例えばメタクリル酸メチル単量体単位)とスチレン系単量体単位(c1)(例えばスチレン単量体単位)とを主成分とするグラフト共重合体の含有量が少なくなり、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)との相溶性が低下や、屈折率低下による透明性の悪化、耐熱性の低下の原因となる。
【0070】
MBS樹脂(C-1)におけるスチレン系単量体単位(c1)の含有量は、好ましくは20~70質量%、より好ましくは22~60質量%、更に好ましくは24~50質量%、より更に好ましくは26~55質量%である。スチレン系単量体(c1)の含有量を20~70質量%の範囲とすることでスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)との相溶性に優れるので好ましい。
【0071】
MBS樹脂(C-1)における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c2)の含有量は、好ましくは10~40質量%、より好ましくは2~30質量%、更に好ましくは3~20質量%、より更に好ましくは4~15質量%である。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c2)の含有量を20~70質量%の範囲とすることで(メタ)アクリル系樹脂(B)との相溶性に優れるので好ましい。
【0072】
MBS樹脂(C-1)を構成するスチレン系単量体単位(c1)と(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c2)との質量比は、好ましくは95/5~60/40、より好ましくは92/8~70/30、さらに好ましくは90/10~75/25の範囲である。特に90/10~75/25の範囲とすることで、透明性に優れたスチレン系樹脂組成物が得られる。
本実施形態におけるMBS樹脂(C-1)としては、スチレン単量体単位とメタクリル酸メチル単量体単位とを有する共重合体が、ブタジエン単量体単位から構成されたゴム状粒子にグラフトされた重合体であることが好ましい。
【0073】
本実施形態のMBS樹脂(C-1)の製造方法としては、ブタジエンゴムラテックス粒子を製造してから、スチレン系単量体(c1)、(メタ)アクリル酸エステル単量体(c2)を共重合させる乳化重合法が好ましい。
【0074】
本実施形態のMBS樹脂(C-1)がゴム粒子の形状をとる場合、その平均粒子径としては50~300nmが好ましく、より好ましくは80~270nm、さらに好ましくは100~250nm、より更に好ましくは150~220nmである。MBS樹脂(C-1)の平均粒子径を150~220nmの範囲とすることで、スチレン系樹脂組成物の強度付与効果に優れる。
なお、本明細書における平均粒子径は、後述の実施例の欄に記載の方法を用いて測定している。
【0075】
<<耐衝撃性ポリスチレン(C-2)>>
本実施形態の好ましい態様として、スチレン系樹脂組成物は耐衝撃性ポリスチレン(C-2)(単に樹脂(C-2)とも称する。)を含有することが好ましい。スチレン系樹脂組成物は、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)を適量含有することにより、強度に優れたスチレン系樹脂組成物及び該組成物を成形してなる成形品を得られる。
本実施形態の耐衝撃性ポリスチレン(C-2)は、スチレン系単量体(c1)と必要に応じてその他単量体(c5)からなる樹脂のポリマーマトリックス成分(C-2-2)中に、ゴム状グラフト粒子(C-2-1)を分散したものであり、ゴム状重合体(c4)の存在下でスチレン系単量体(c1)及び必要に応じてその他単量体(c5)を重合することにより得られうる。
すなわち、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)は、スチレン系単量体(c1)と必要に応じてその他単量体(c5)からなる樹脂のポリマーマトリックス成分(C-2-2)と、ゴム状グラフト粒子(C-2-1)とから構成されていることが好ましい。そして、前記ゴム状グラフト粒子(C-2-1)は、共役ジエン単量体単位(c3)を構成成分として有することが好ましい。
なお、本明細書において、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)中のゴム状グラフト粒子(C-2-1)は、ゴム成分(C)に分類されるが、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)中のポリマーマトリックス成分(C-2-2)は、樹脂(C-2-2)としてスチレン系樹脂組成物に含有されうる。
【0076】
本実施形態のスチレン系組成物中における耐衝撃性ポリスチレン(C-2)の含有量は、前記スチレン系樹脂組成物の総量に対して、0.5~30質量%が好ましく、より好ましくは1.2~18質量%、より更に好ましくは1.7~8質量%である。耐衝撃性ポリスチレン(C-2)の含有量を0.1~30質量%の範囲とすることにより、透明性と強度に優れた組成物を得ることができる。
なお、本実施形態のスチレン系単量体(c1)は、上述したスチレン系単量体(a1)と同様であるためその記載内容を援用する。
【0077】
-ゴム状グラフト粒子(C-2-1)-
本実施形態におけるゴム状グラフト粒子(C-2-1)は、後述のゴム状重合体(c4)に、スチレン系単量体(c1)及びその他単量体(c5)がグラフト共重合し、形成されるゴムグラフト粒子のことである。当該ゴム状グラフト粒子(C-2-1)中に、当該スチレン系単量体単位(c1)を含む重合体を内包していることが好ましい。当該内包の形態としては、ゴム状重合体(c4)をコアとし、スチレン系単量体単位(c1)を有する重合体をシェルとするコアシェル型の分散粒子、あるいは、スチレン系単量体単位(c1)を有する重合体の相を複数ゴム状重合体(c4)が内包した、いわゆるサラミ構造型の分散粒子であってもよい。耐衝撃性ポリスチレン(C-2)中に含まれるゴム状グラフト粒子(C-2-1)の含有量としては耐衝撃性ポリスチレン(C-2)の総量に対し、5~40質量%が好ましく、より好ましくは10~37質量%、より好ましくは15~35質量%の範囲である。
【0078】
-ポリマーマトリックス成分(C-2-2)-
本実施形態の耐衝撃性ポリスチレン(C-2)中に含まれるポリマーマトリックス成分(C-2-2)の含有量は、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)の総量に対して、60~95質量%であることが好ましく、63~90質量%であることがより好ましく、65~85質量%であることがさらに好ましい。
また、ポリマーマトリックス成分(C-2-2)は、スチレン系単量体単位(c1)と、必要により含まれるその他単量体(c5)とを有する重合体から構成されうる。具体的には、当該ポリマーマトリックス成分(C-2-2)を構成する重合体は、ポリスチレン、スチレン系単量体単位(c1)とその他単量体単位(c5)との共重合体が挙げられる。
【0079】
-ゴム状重合体(c4)-
本実施形態において、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)中のゴム状グラフト粒子(C-2-1)を構成するゴム状重合体(c4)としては、ポリブタジエン、ポリイソプレン、天然ゴム、ポリクロロプレン、スチレン-ブタジエン共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体などが使用できるが、工業的観点から、ポリブタジエン及びスチレン-ブタジエン共重合体が好ましい。ポリブタジエンには、シス含有率の高いハイシスポリブタジエン、シス含有率の低いローシスポリブタジエン、又はこれらの両方を用いることができるが、工業的扱いやすさの観点からローシスポリブタジエンが好ましい。スチレン-ブタジエン共重合体の構造としては、ランダム構造であってもよく、ブロック構造であってもよく、これらの組合せであってもよい。これらのゴム状重合体は、一種を単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせて使用してもよい。ブタジエン系ゴムを水素添加した飽和ゴムを使用することもできる。
【0080】
-その他単量体(c5)-
本実施形態の耐衝撃性ポリスチレン(C-2)の任意成分であるその他単量体(単位)(c5)としては、(メタ)アクリル酸エステル単量体(単位)(c2)を包含し、アクリル酸、メタクリル酸、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(n-ブチル)、アクリル酸イソプロピル、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(n-ブチル)、メタクリル酸イソプロピルなどの(メタ)アクリル酸エステル系モノマーが挙げられるが、工業的に入手し易い点から、アクリル酸(n-ブチル)、メタクリル酸メチルが好ましい。
本実施形態において、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)中のその他単量体(単位)(c5)の含有量は、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)の総量に対して、10~60質量%であることが好ましく、13~50質量%であることがより好ましい。
【0081】
-共役ジエン単量体単位(c3)-
本実施形態において、ゴム状グラフト粒子(C-2-1)或いはゴム状重合体(c4)は、共役ジエン単量体(c3)から形成されることが好ましい。本願明細書において共役ジエン単量体単位(c3)とは、上記ゴム状グラフト粒子(C-2-1)を構成する単量体単位のうち、一対の共役二重結合を有するジオレフィンであり、例えば、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン(イソプレン)、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、1,3-ヘキサジエンなどの化学構造が挙げられ、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)及びスチレン系樹脂組成物中の共役ジエン単量体単位(c3)の含有量は、後述の実施例の項に記載する手順、又はこれと等価な方法で測定することができる。
【0082】
本実施形態において、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)中の共役ジエン単量体単位(c3)の含有量は、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)の総量に対して、好ましくは3.0~15.0質量%、より好ましくは5.0~13.0質量%で、より更に好ましくは7.0~12.0質量%である。
【0083】
-ゴム状グラフト粒子(C-2-1)の平均粒子径-
本実施形態における耐衝撃性ポリスチレン(C-2)中のゴムを含有する成分であるゴム状グラフト粒子(C-2-1)は、スチレン系樹脂組成物中に粒子として存在している。この場合のゴム状グラフト粒子(C-2-1)の平均粒子径は好ましくは0.3~5.0μm、より好ましくは0.5~4.0μm、更に好ましくは0.7~3.0μmである。耐衝撃性ポリスチレン(C-2)はゴム状重合体(c4)の存在下で撹拌機付きの反応器内でスチレン系単量体(c1)及びその他単量体(c5)を重合させて得られるが、ゴム状グラフト粒子(C-2-1)の平均粒子径は、撹拌機の回転数、用いるゴム状重合体の分子量などで調整することができる。本開示で、ゴム状グラフト粒子(C-2-1)の平均粒子径は透過型電子顕微鏡による断面観察画像から計測される値である。上記ゴム状重合体粒子は後述の二軸延伸シート中では延伸倍率によって引き延ばされ、粒子径は最大400%程度大きくなる。
なお、本明細書における平均粒子径は、後述の実施例の欄に記載の方法を用いて測定している。
【0084】
本実施形態において、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)の200℃でのメルトフローレートは、好ましくは1.0~10.0g/10分、より好ましくは2.0~8.0g/10分、更に好ましくは2.5~7.0g/10分である。上記メルトフローレートが1.0~10.0g/10分の範囲であれば、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)及び(メタ)アクリル樹脂(B)との混合性が良く、また機械的強度も良好である。本開示で、メルトフローレートは、ISO 1133に準拠して、200℃、荷重49Nにて測定される値である。
【0085】
耐衝撃性ポリスチレン(C-2)の製造方法は特に制限されるものではないが、ゴム状重合体の存在下、スチレン系単量体(c1)と必要に応じてその他単量体(c5)、及び溶媒を重合する塊状重合(若しくは溶液重合)、反応途中で懸濁重合に移行する塊状-懸濁重合、あるいはゴム状重合体(c4)であるラテックス粒子の存在下、スチレン系単量体(c1)を重合する乳化グラフト重合にて製造することができる。塊状重合においては、ゴム状重合体(c4)、スチレン系単量体(c1)、並びに必要に応じてその他単量体や有機溶媒、有機過酸化物、及び/又は連鎖移動剤を添加した混合溶液を、完全混合型反応器又は槽型反応器と、複数の槽型反応器とを直列に連結し構成される重合装置に連続的に供給することにより製造することができる。
【0086】
「炭素原子数10以上の1価アルコール」
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物は、必要により、炭素原子数10以上の1価アルコール(以下単にアルコールともいう。)を含有してもよい。当該炭素原子数10以上の1価アルコールは任意成分であり、成形時のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)のゲル化を抑制し、良好な外観のスチレン系樹脂組成物及びスチレン系樹脂組成物からなる成形体の外観向上に寄与する。炭素原子数10以上の1価アルコールの含有量は、前記スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、0.01~1.0質量%であり、好ましくは0.03~0.8質量%、より好ましくは0.05~0.6質量%、より更に好ましくは0.07~0.5質量%である。炭素原子数10以上の1価アルコールの含有量を0.01質量%以上にすることで、成形加工時におけるスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)のゲル化を抑制することができ、1.0質量%以下にすることで耐熱性低下と臭気の発生を抑えることができる。炭素原子数10以上の1価アルコールの含有量を0.07~0.5質量%にすることで特に耐熱性を低下させることなく、十分なゲル抑制効果を得られる。
【0087】
炭素原子数10以上の1価アルコールとしては、水酸基を1つ含む炭素原子数10以上のアルコール類であり、アルコールを構成する炭素鎖中に酸素又は窒素などのヘテロ原子を含んでもよく、当該炭素鎖中に2重結合、3重結合、エステル結合、アミド結合など、単結合以外の結合を含んでもよい。炭素原子数としては16以上が好ましく、より好ましくは17以上、より更に好ましくは18以上50以下である。上記炭素原子数10以上の1価アルコールは、スチレン系樹脂組成物又はスチレン系樹脂組成物からなる成形体に含有されていればよい。したがって、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)又は(メタ)アクリル系樹脂(B)を重合する際に使用する重合溶液中に炭素原子数10以上の1価アルコールを存在(又は添加)させることにより、最終生成物である樹脂組成物中に1価アルコールを残留させてもよく、あるいはスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と(メタ)アクリル系樹脂(B)を混錬する際に添加し押出機中で混合させることで含有させてもよいが、コストの観点でスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)重合時に添加させることが好ましい。
【0088】
本実施形態において、炭素原子数10以上の一価アルコールの沸点は、260℃以上が好ましく、更に好ましくは270℃以上、よりさらに好ましくは290℃以上である。アルコール類の沸点が260℃未満であると、揮発性が高くなり、成形時等に異臭が発生する傾向がある。
【0089】
上記炭素原子数10以上の1価アルコールとしては、特に限定されないが、例えば、1-ヘキサデカノール、イソヘキサデカノール、1-オクタデカノール、5,7,7-トリメチル-2-(1,3,3-トリメチルブチル)-1-オクタノール、イソオクタデカノール、1-イソイソエイコサノール、8-メチル-2-(4-メチルヘキシル)-1-デカノール、2-ヘプチル-1-ウンデカノール、2-ヘプチル-4-メチル-1-デカノール、2-(1,5-ジメチルヘキシル)-(5,9-ジメチル)-1-デカノール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類等が挙げられる。
【0090】
上記ポリオキシエチレンアルキルエーテル類は以下の一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。
【化2】
(上記一般式(2)中、Rは炭素原子数12~20のアルキル基であり、Xはエチレンオキサイドの平均付加数を表し、1~15の整数である。)
【0091】
好ましい炭素原子数10以上の1価アルコールの具体的な製品名としては日産化学社製「ファインオキソコール180」や花王社製「エマルゲン109P」等が挙げられる。
「その他の成分」
本実施形態のスチレン系樹脂組成物は、上記成分以外に、スチレン系樹脂において使用が一般的な各種添加剤を、公知の作用効果を達成するために添加し、スチレン系樹脂組成物とすることもできる。例えば安定剤、高級脂肪酸系界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、可塑剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、防曇剤、又は鉱油等があげられる。また、スチレン-無水マレイン酸共重合体、メタクリル酸メチル-アクリル酸ブチルブロック共重合体、メタクリル酸メチル-アクリル酸(2-エチルヘキシル)ブロック共重合体、スチレン-ブタジエンブロック共重合体などのエラストマー等の補強材についても物性を損なわない範囲で添加してもよい。配合の方法については特に規定はないが、例えば、重合時に添加して重合する方法、又は重合後溶融混練する前に、ブレンダーであらかじめ添加剤を混合し、その後、押出機又はバンバリーミキサー等にて溶融混錬する方法等が挙げられる。
【0092】
本実施形態に使用可能な酸化防止剤として、例えばオクタデシル-3-(3,5-ターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、4,6-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール(製品としてはBASF社製イルガノックス1076)などのヒンダートフェノール系酸化防止剤、トリス(2,4-ジ-ターシャリーブチルフェニル)フォスファイト(製品としてはBASF社製イルガフォス176)などのリン系系酸化防止剤等を挙げることができる。これらの安定剤をそれぞれ単独、あるいは2種以上を組み合わせて適宜用いてもよい。添加時期については、特に制限はなく、重合工程又は脱揮工程のいずれでもよい。また、押出機やバンバリーミキサー等機械的装置で製品に安定剤を混合することもできる。
【0093】
本実施形態において、上述のようスチレン系樹脂組成物には各種添加剤を添加させることができるが、スチレン樹脂組成物中のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、(メタ)アクリル系樹脂(B)前記MBS樹脂(C-1)、及び耐衝撃性ポリスチレン(C-2)の合計含有量は、特に限定されないが95質量%以上であることが好ましく、より好ましくは97質量%であり、さらに好ましくは99質量%以上である。
本実施形態の好ましい態様として、スチレン系樹脂組成物は、高級脂肪酸系界面活性剤を含有することが好ましい。高級脂肪酸系界面活性剤の添加により、シートのブロッキング防止効果が得られるほか、適度に添加することにより、樹脂組成物の混練時にペレット同士のトルク低減に寄与する。そのため、高級脂肪酸系界面活性剤の含有量としては、スチレン系樹脂組成物の総量に対して、0.002~0.1質量部の範囲とすることが好ましい。上記効果が得られ、0.1質量部以下にすることでスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)のゲル化剤として寄与してしまうことを防ぐことができる。
高級脂肪酸系界面活性剤の添加方法としては各樹脂の重合時に添加しても、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と(メタ)アクリル系樹脂(B)の混練時に追加で練り込んでも良い。
【0094】
高級脂肪酸系界面活性剤としては特に限定されるものではないが、例えばステアリン酸、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、エチレンビスステアリン酸アミドなどが挙げられるが、中でもエチレンビスステアリン酸アミドが好ましい。
【0095】
[スチレン系樹脂組成物の物性]
以下に本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物の物性について述べる。
<ビカット軟化温度>
本実施形態において、スチレン系樹脂組成物のビカット軟化温度は105℃以上であることが好ましく、より好ましくは106℃以上、更に好ましくは107℃以上、より更に好ましくは108℃以上である。当該ビカット軟化温度を105℃以上とすることにより、一般の500W前後の電子レンジにおける加熱調理に適用可能なシート、容器が得られ、108℃以上にすることでコンビニエンスストアーなどに置かれる1000W以上の業務用高出力電子レンジでの加熱料理にも耐えることができる。当該ビカット軟化温度は、ISO306に準拠して、荷重50N、昇温速度50℃/hの条件で測定することができる。
【0096】
<メルトマスフローレート>
本実施形態において、スチレン系樹脂組成物の200℃でのメルトフローレートは0.13~2.0g/10分の範囲であることが好ましく、より好ましくは0.24~1.5g/10分であり、さらに好ましくは0.45~1.0g/10分である。メルトフローレートを0.3g/10分以上にすることにより、良好な成形性が得られ、2.0g/10分以下にすることにより、強度に優れた樹脂を得ることができる。
【0097】
<共役ジエン単量体単位の含有量>
本実施形態において、スチレン系樹脂組成物中に含まれるMBS(C-1)及び耐衝撃性ポリスチレン(C-2)に由来する共役ジエン単量体単位の含有量は、スチレン系樹脂組成物全体に対し、1~30質量%が好ましく、より好ましくは3~20質量%、より更に好ましくは5~15質量%である。特に共役ジエン単量体単位の含有量を5~15質量%の範囲とすることにより、剛性と強度のバランスに優れた組成物を得ることができる。
【0098】
[押出シート]
本開示の別の態様は、上述した本発明のスチレン系樹脂組成物を用いて形成されてなる押出シートを提供する。押出シートは非発泡及び発泡のいずれでもよい。押出シートの製造方法としては、通常知られている方法を用いることができる。非発泡押出シートの製造方法としては、Tダイを取り付けた短軸又は2軸押出成形機で、1軸延伸機又は2軸延伸機でシートを引き取る装置を用いる方法等を用いることができ、発泡押出シートの製造方法としては、Tダイ又はサーキュラーダイを備え付けた押出発泡成形機を用いる方法等を用いることができる。
【0099】
-発泡押出シート-
本実施形態において、発泡押出シートを形成する場合、押出発泡時の発泡剤及び発泡核剤としては通常用いられる物質を使用できる。発泡剤としてはブタン、ペンタン、フロン、二酸化炭素、水等を使用することができ、ブタンが好適である。また発泡核剤としてはタルク等を使用できる。
【0100】
本実施形態において、発泡押出シートは、厚み0.5mm~5.0mmであることが好ましく、見かけ密度50g/L~300g/Lであることが好ましく、また坪量80g/m~300g/mであることが好ましい。本発明の発泡押出シートは、例えばフィルムを更にラミネートすること等によって多層化してもよい。使用するフィルムの種類は、一般のポリスチレンに使用されるもので差し支えない。
【0101】
-非発泡押出シート-
本実施形態において、非発泡シートの厚みは、例えば、0.1~1.0mm程度であることが剛性及び熱成形サイクルの観点から好ましい。また、一軸シートは、通常の低倍率のロール延伸のみで形成してもよく、二軸延伸シートは、ロールで流れ方向(MD)に1.3倍から7倍程度延伸した後、テンターで垂直方向(TD)に1.3倍から7倍程度延伸することが強度の面で好ましい。また、非発泡シートは、スチレン系樹脂組成物以外のポリスチレン樹脂等のスチレン系樹脂と多層化して用いてもよい。更にスチレン系樹脂以外の樹脂と多層化して用いてもよい。当該スチレン系樹脂以外の樹脂としては、PET樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。
【0102】
<2軸延伸シート>
本開示の別の態様は、上述した本開示のスチレン系樹脂組成物を用いて形成されてなる2軸延伸シートである。2軸延伸シートの製造方法としては、通常知られている方法を用いることができる。2軸延伸シートは、ロールで流れ方向(MD)に延伸した後、テンターで垂直方向(TD)に延伸することで作製されるか、あるいはプレート状に成形したスチレン系樹脂組成物を、当該組成物のビカット軟化温度+10~40℃程度に加熱した状態でテンターにて逐次あるいは同時2軸延伸し作製してもよい。
【0103】
本実施形態の2軸延伸シートの延伸倍率としてはMD方向に1.3~7.0倍、TD方向に1.3~7.0倍程度延伸することが強度の点で好ましい
【0104】
本実施形態の2軸延伸シートの平均厚みは、シート及び容器の強度、特に剛性を確保するために、0.1mm以上が好ましく、より好ましくは0.15mm以上、さらに好ましくは0.2mm以上である。一方、経済性の観点から、0.7mm以下が好ましく、より好ましくは0.6mm以下、さらに好ましくは0.5mm以下である。
【0105】
本実施形態の2軸延伸シートの縦方向及び横方向の配向緩和応力が0.4~1.3MPaの範囲であることが好ましい。配向緩和応力をこの範囲に調整することにより2軸延伸シートの成形品の強度を保つことができる。
【0106】
本実施形態の2軸延伸シートを食品包装容器として用いた時、食品から揮発する水分による曇りを防止するため、公知の防曇剤を前記二軸延伸シートの少なくとも片面に塗布してもよい。当該防曇剤としては、例えば、ショ糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル等のノニオン系界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーンオイル等が挙げられる。
上記防曇剤を本実施形態の2軸延伸シートに塗工する方法は特に限定されることはなく、簡便にはロールコーター、ナイフコーター、グラビアロールコーター等を用い塗工する方法が挙げられる。また、噴霧、浸漬等を採用することもできる。また塗布前にコロナ処理、オゾン処理、プライマー処理等によって表面処理をすることにより2軸延伸シート表面の濡れ性を向上した上で塗布しても良い。
【0107】
[2次成形品]
本発明の別の態様は、上述した押出シートを用いて形成されてなる成形品を提供する。2軸延伸シート又はこれを含む多層体は、例えば真空成形により成形して弁当の蓋材又は惣菜等を入れる容器などを作製できる。特に電子レンジ加熱調理に対応した食品包装容器の透明蓋が本発明の特徴が十分に発揮されるため好ましい。
【実施例0108】
次に本発明を実施例及び比較例により詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。実施例及び比較例における樹脂及び押出シート等の分析、評価方法は、下記の通りである。
【0109】
[各樹脂及び樹脂組成物の特性評価]
(1)数平均分子量、重量平均分子量及びZ平均分子量の測定
実施例及び比較例で製造した各樹脂及びスチレン系樹脂組成物の数平均分子量、重量平均分子量及びZ平均分子量を、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)を用いて以下の条件で測定した。
測定機器:東ソー製HLC-8220
分別カラム:東ソー製TSK gel Super HZM-H(内径4.6mm)を直列に2本接続
ガードカラム:東ソー製TSK guard column Super HZ-H
測定溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
試料濃度:測定試料5mgを10mLの溶媒に溶解し、0.45μmのフィルターでろ過を行った。
注入量:10μL
測定温度:40℃
流速:0.35mL/分
検出器:示差屈折率計
検量線の作成には東ソー製のTSK標準ポリスチレン11種類(F-850、F-450、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000)を用いた。1次直線の近似式を用いて検量線を作成した。
【0110】
(2)メルトマスフローレート(MFR)の測定
実施例及び比較例で製造した各樹脂及びスチレン系樹脂組成物のメルトマスフローレート(g/10分)を、ISO1133に準拠して、200℃、49Nの荷重条件にて測定した。
【0111】
(3)ビカット軟化温度の測定
実施例及び比較例で製造した各樹脂及びスチレン系樹脂組成物のビカット軟化温度をISO306に準拠して測定した。荷重は50N、昇温速度は50℃/hとした。ビカット軟化温度が105℃を超えるものがシート成形物、容器成形物をレンジ加熱する際に想定する温度下での寸法安定性に優れ、特に108℃を超えるものについては実用温度にてほとんど寸法変化しない傾向であった。
【0112】
(4)スチレン系樹脂組成物及び耐衝撃性ポリスチレン(C-2)中のゴム成分(C)の含有量(質量%)測定
スチレン系樹脂組成物及び耐衝撃性ポリスチレン(C-2)中に含まれるゴム成分(C)(例えば、ポリブタジエンゴム粒子にスチレン系樹脂がグラフト共重合したゴム粒子架橋体)の含有量は、スチレン系樹脂組成物又は耐衝撃性ポリスチレン(C-2)5gをメチルエチルケトン/メタノール=9/1(w/w)溶液50mLに溶解し、不溶分であるゴム成分(C)を分散させた後、遠心分離またはろ過によりゴム成分(C)と可溶分を分離した後、それぞれ秤量し、下記式(3)により求めた。
式(3):
ゴム成分(C)含有率(質量%)={不溶分として分離されたゴム成分(C)の質量/5g}×100
【0113】
(5)共役ジエン単量体単位及び各単量体単位の含有量の測定
以下の条件にて熱分解GC/MSによる検量線法にて実施例及び比較例で調製したスチレン系樹脂組成物中に含まれる共役ジエン単量体単位及び各単量体単位の含有量の測定を行なった。
試料調製:実施例及び比較例で調製した樹脂組成物を精密天秤で20μg秤量
測定条件:
熱分解ユニット
機器 :フロンティアラボ製 PY-3030D
加熱炉温度 :600℃
GC
機器 :島津製作所製 GCMS-GP2020NX
カラム :Ultra Alloy-5
(長さ30m、膜厚0.25μm、径0.250mmφ)
カラム温度 :50℃に5分間保持し、10℃/分で昇温させ、100℃からは7℃/分で昇温させ、300℃で10分間保持した。
注入口温度 :300℃
検出器温度 :300℃
スプリット比 :1/300
キャリアガス :ヘリウム
検出方法 :質量分析計(MSD)
なお、各単量体ピークの検出に際し、ピークの重なりや、ピーク強度の飽和を避けるため、適宜サンプルの希釈率等の前処理や、使用するカラムや、検出条件を適宜調整してもよい。
【0114】
(6)ゴム成分(C)の平均粒子径の測定方法
実施例及び比較例で得られたスチレン系樹脂組成物中に含まれるゴム成分(C)、すなわち粒子の形態を有するMBS樹脂(C-1)、耐衝撃性ポリスチレン(C-2)に由来するゴム状グラフト粒子(C-2-1)の平均粒子径(μm)は、透過型電子顕微鏡による断面観察によって観察された200個の粒子について、下記式(4):
平均粒子径=Σ(ni×Di)/Σ(ni×Di
{上記式(4)中、niは粒子径Diを有する粒子の個数であり、Diは粒子の長径と短径の平均値である。}
により計算した。
【0115】
(7)2mmプレートのヘイズ(曇り度)測定
実施例及び比較例で製造した各樹脂組成物を射出成形にて2mmプレートに成形し、日本電色工業社製の色彩・濁度同時測定器CH-300Aを用いて全光線透過率及び2mmプレートヘイズを測定、n3平均を値とした。
【0116】
(8)0.7mmプレート面衝撃(23℃)の測定
各スチレン系樹脂組成物を熱プレスにて無配向の0.7mmのプレートに成型し、8cm×8cmに切り出し、温度23℃、湿度50%にて24時間状態調節した後、東洋精機製フィルムインパクトテスター(No.195)を用いてによりフィルムインパクトを測定、n8平均を値とした。
【0117】
(9)-30℃下における0.7mmプレート面衝撃の測定
上記0.7mmプレートを6cm×6cmに切り出し、-30℃に設定した恒温槽にて2時間以上冷却したのち、東洋精機社製のデュポン衝撃試験機(No.451)を用いて、速やかに落錘衝撃強度を測定した。落下重錘の質量0.050kg、撃心突端の半径6.3mm、撃心受台の半径9.4mmとし、落錘衝撃強度は50%破壊の値を、(落下重錘の質量0.050kg)×(高さcm)で求めた。
【0118】
(10)耐熱油性の評価
実施例及び比較例で製造した各樹脂組成物を射出成形にて2.5mmプレートに成型し、該スチレン系樹脂組成物プレートを90℃のヤシ油(和光純薬製)に10分間浸漬後、日本電色工業社製曇り度計(NDH-2000)を用いてヘイズを測定し、浸漬前後におけるヘイズの変化(Δヘイズ)を、以下の式により算出し、以下の評価基準で耐熱油性を評価した。
Δヘイズ=試験後ヘイズ(%)-試験前ヘイズ(%)
評価基準
◎・・Δヘイズが3%以下
〇・・Δヘイズが3%より大きく7%以下
△・・Δヘイズが7%より大きく10%以下
×・・Δヘイズが10%より大きい
【0119】
(11)屈折率の測定
実施例及び比較例で製造した各樹脂組成物を熱プレスにより0.1~0.2mm程度に成形した試験片を、アタゴ社製アッペ式デジタル屈折率計を用いて、25℃における屈折率を測定した。耐衝撃性ポリスチレン樹脂(C-2)とスチレン系樹脂組成物のゴム成分(C)とゴム成分(C)を含まないマトリックス混合物の屈折率を測定する際は、適量をメチルエチルケトンに溶解し、不溶なゴム成分(C)とゴム成分(C)を取り除いた可溶部(マトリックス混合物)とを遠心分離し、分取、乾燥後、それぞれ屈折率測定した。
【0120】
[非発泡押出シートの特性評価]
(12)2軸延伸シートの耐熱性の測定
後述の実施例及び比較例にて作製した2軸延伸シートを10cm×1.5cmの短冊に切り出して、110℃に設定したオーブンに60分間入れた後、2軸延伸シートの変形を目視で観察し、熱変形から耐熱性について以下の評価をした。
具体的には、上記寸法変化は、以下の式(5)により、熱変形前後の10cmの長さの変化量を測定した。
式(5):寸法変化(%)=(オーブンに60分間入れた後の2軸延伸シートのMD方向の長さ-オーブンに入れる前の2軸延伸シートのMD方向の長さ)/オーブンに入れる前の2軸延伸シートのMD方向の長さ
〇:寸法変化1%以下
△:寸法変化1%以上3%以下
×:寸法変形3%以上
【0121】
(13)2軸延伸シートの強度測定
後述の実施例及び比較例にて作製した2軸延伸シートを8cm×8cmに切り出し、温度23℃、湿度50%にて24時間以上状態調節した後、東洋精機製フィルムインパクトテスター(No.195)を用いてによりフィルムインパクトを測定、n8平均を値とした。
【0122】
(14)-30℃下における2軸延伸シートの面衝撃の測定
後述の実施例及び比較例にて作製した2軸延伸シートを6cm×6cmに切り出し、-30℃に設定した恒温槽にて2時間以上冷却したのち、東洋精機社製のデュポン衝撃試験機(No.451)を用いて、速やかに落錘衝撃強度を測定した。落下重錘の質量0.050kg、撃心突端の半径6.3mm、撃心受台の半径9.4mmとし、落錘衝撃強度は50%破壊の値を、(落下重錘の質量0.050kg)×(高さcm)で求めた。
また、-30℃における落錘衝撃強度が4.5kg・cm以上を示すスチレン系樹脂組成物の延伸シート成型品を、蓋材として成型加工したときに-30℃程度での冷凍運搬時における蓋材の割れが少なくなる傾向を示した。
【0123】
(15)2軸延伸シートの内部ヘイズ(曇り度)の測定
後述の実施例及び比較例にて作製した2軸延伸シートを3cm×5cmに切り出し、表面粗度の影響を軽減する目的で、前記2軸延伸シートを流動パラフィンに浸漬し、日本電色工業社製曇り度計(NDH-2000)を用いてヘイズを測定、n3平均を値とした。
【0124】
(16)非発泡押出シートの外観判定
実施例及び比較例で調製した各樹脂組成物を用いて、30mmφ短軸シート押出機で連続30分間、同樹脂組成物のシートを押出した後、厚さ0.3mmのシートから10cm×20cmの大きさのシートを5枚切り出し、シート5枚の表面の(長径+短径)/2の平均径が0.3mm以上の異物である未溶融物の個数を数え、以下の方法で外観判定とした。
○:未溶融物の個数が2点以下
△:未溶融物の個数が3~9点
×:未溶融物の個数が10点以上
【0125】
[2軸延伸シートを2次成形してなる成形品の特性評価]
実施例及び比較例で調製した2軸延伸シートを熱板成形機にて、熱板温度を145℃、加熱時間2.0秒の条件で、縦160×横140×高さ40mmの蓋状体を作製し、以下の評価に供した。
(17)電子レンジ加熱時の耐熱油性
蓋状体の蓋部の中央部にMCTオイルを直径5mm程度の円形に塗布し、霧吹きで湿らせ、ポリ塩化ビニリデンフィルムで水分が蒸発しないように覆ったのち、750Wの電子レンジで60秒間加熱下後、MCTオイル付着部分の様子を目視で評価した。
〇:変化無し
△:白化あり、破れなし
×:白化し、塗布部分が破れた
【0126】
(18)透明性(成形後)
日本電色工業社製曇り度計(NDH-2000)を用いて蓋状体のヘイズを測定、n3平均を値で測定し、以下の基準にて評価した。
〇:ヘイズ2.0%以下
△:ヘイズ2.0%を超え~5.0%以下
×:ヘイズ5.0%を超える
【0127】
(19)蓋状成形品強度(23℃)
蓋状体の蓋中央部から縦80×横80mmの試験片を切り出し、東洋精機製フィルムインパクトテスター(No.195)を用いてによりフィルムインパクトを測定、n8平均を値とし、以下の観点で評価した。
〇:6.0kg・cm以上
△:3.0kg・cm以上6.0kg・cm未満
×:3.0kg・cm未満
6.0kg・cmの容器では輸送時の割れが発生しない結果となった。
【0128】
(20)蓋状成形品強度(-30℃)
低温衝撃性を評価するために、-30℃における蓋状体の強度を評価した。上記(19)の欄に記載の方法で作製した蓋状体を逆さにし、100gの純水を注いだ後、-30℃の恒温槽にて3時間以上かけて水分を凍らせたのち、120cmの高さから落とした際に、蓋状体が割れるか評価した。10個サンプルの内、何点破壊が認められたかを集計し、以下の観点で評価した。
〇:10個中1個も割れない
△:10個中1個~3個割れた
×:10個中4個以上割れた
【0129】
[各樹脂の調製及びスチレン系樹脂組成物の製造例]
以下各樹脂の調製とスチレン系樹脂組成物の具体的な製造方法について述べる。
【0130】
<スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の製造例>
-樹脂A-1の調製-
スチレン65.5質量部、メタクリル酸メチル3.3質量部、メタクリル酸5.8質量部、エチルベンゼン22.9質量部、2-エチル-1-ヘキサノール2.5質量部、日産化学社製ファインオキソコール180を1.2質量部及び1,1-ビス(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン0.027質量部からなる重合原料組成液を、0.8リットル/時の速度で、容量が3.6リットルの完全混合型反応器に供給し、次に未反応モノマー及び重合溶媒等の揮発成分を除去する単軸押出機を連結した脱揮装置へと連続的に供給した。完全混合反応器の重合温度は130℃とした。単軸押出機の温度を210~230℃、圧力を10torrに設定して、未反応モノマー及び重合溶媒等の揮発成分を脱揮した。脱揮された揮発成分を-5℃の冷媒を通した凝縮器で凝縮し、未反応液として回収し、スチレン系樹脂は樹脂ペレットとして回収した。上述の分析法によって得られた樹脂A-1の物性を以下の表1に示す。
【0131】
-樹脂A-2-の調製-
メタクリル酸メチルを使用しない点、2-エチル-1-ヘキサールの代わりに1-オクタノールを使用した点、及び日産化学社製ファインオキソコール180の代わりに花王社製エマルゲン109を使用した点以外は樹脂A-1と同様の手順にて樹脂A-2を調製した。樹脂A-2の組成及び物性を表1に示す。
【0132】
-樹脂A-3の調製-
モノマーとしてスチレンのみを用いて、上記と同様の手順にてスチレン単独重合体として樹脂A-3を調製した。樹脂A-3の組成及び物性を表1に示す。
【0133】
【表1】
【0134】
<(メタ)アクリル系樹脂(B)の製造例>
-樹脂B-1の調製-
攪拌機を有する5L容器に水2kg、第三リン酸カルシウム65g、炭酸カルシウム39g、ラウリル硫酸ナトリウム0.39gを投入し、それらを混合・撹拌することで懸濁剤を調製した。次に60Lの反応器に水26kgを投入して80℃に昇温し、懸濁重合の準備を行った。80℃に達して恒温状態になったことを確認した後、重合原料としてメタクリル酸メチル9.81kg、アクリル酸メチル0.20kg、ラウロイロパーオキサイド0.99g、n-オクチルメルカプタン4.93g、及び上記懸濁剤を投入した。その後、約80℃を保って懸濁重合を行い、発熱ピークを観測後、92℃に1℃/minの速度で昇温し、92℃で60分間温度を保持した。続いて50℃まで冷却した後、20質量%硫酸を投入して懸濁剤を溶解させた。次いでその重合反応溶液を60L反応器から取り出し、篩目開き1.7mmの篩にかけて巨大凝集物を除去した後、ブフナー漏斗にて水層と固形物とを分離し、ビーズ状のポリマーを得た。そのビーズ状のポリマーをブフナー漏斗上で、5回、約20Lの蒸留水で洗浄、脱水を繰り返した後、乾燥させ、単軸押出機を用いてペレタイズし、ペレット状にして樹脂B-1を調製した。樹脂B-1の組成及び物性を表2に示す。
【0135】
-樹脂B-2及びB-3の調製-
各単量体のフィード量、重合条件を調整し、上記樹脂B-1と同様の手順で樹脂B-2、B-3を調製した。得られた樹脂B-2、樹脂B-3の組成及び物性を表2に示す。
【0136】
-樹脂B-4の調製-
温度計、窒素導入管、冷却管及び撹拌機を備えたセパラブルフラスコ(容量5L)に、分散媒としてイオン交換水300質量部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.1質量部、連鎖移動剤としてn-オクチルメルカプタン0.01質量部、モノマーとしてメタクリル酸メチル88質量部及びアクリル酸ブチル12質量部を投入した。前記セパラブルフラスコに窒素気流を通じることにより、フラスコ内雰囲気の窒素置換を行った。次いで、内温を60℃まで昇温させ、過硫酸カリウム0.15質量部及び脱イオン水5質量部を加えた。その後、加熱撹拌を2時間継続して重合を終了し、アクリル系樹脂ラテックスを得た。当該アクリル系樹脂ラテックスを25℃まで冷却した後、酢酸カルシウム5質量部を含む70℃の温水500質量部中に滴下した後、90℃まで昇温させて凝析させた。当該凝析物を分離洗浄した後、60℃で12時間乾燥させて、樹脂B-4を得た。樹脂B-4の組成及び物性を表2に示す。
【0137】
【表2】
【0138】
<MBS樹脂(C-1)の製造例>
-MBS-1の調製-
撹拌機を備えたセパラブルフラスコに、純水200質量部、エチレンジアミン4酢酸2ナトリウム塩0.002質量部、硫酸第一鉄0.0012質量部、エチレンジアミンテトラ酢酸ジナトリウム塩0.008質量部及びポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸ナトリウム0.03質量部を仕込み、脱酸した後に、ブタジエン100質量部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.05質量部及びp-メンタンハイドロパーオキサイド0.2質量部を添加した後、6時間かけてポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸ナトリウムを1.4質量部滴下して反応溶液を調製した。そして、当該反応溶液中のpHを50℃で6.5~7.5の範囲に124時間保持し、転化率98質量%で、体積平均粒子径0.18μmの共役ジエン系ゴムラテックスを得た。
続いて、前記共役ジエン系ゴムラテックス(固形分約71部)を60℃に保持しながら、メタクリル酸メチル12質量部及びスチレン48質量部の単量体を1時間かけて添加した。また、反応溶液中のpHが6.5~7.5の範囲内であり、かつ反応溶液の温度を約60℃に保ちながら、前記単量体の添加と同時に、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.09質量部及びナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.1質量部を添加し始めて、2時間かけて全量添加した。そして、得られた反応溶液を、約60℃で1時間保持することにより、体積平均粒子径200nmのグラフト共重合体である樹脂MBS-1を得た。当該樹脂MBS-1の組成及び物性を表3に示す。
【0139】
-MBS-2、MBS-3、及びMBS-4の調製-
各単量体のフィード量、重合条件を調整して、上記樹脂MBS-1と同様の手順によりMBS-2~MBS-4を調製した。得られたMBS-2~MBS-4の組成及び物性を表3に示す。
【0140】
【表3】
【0141】
<耐衝撃性ポリスチレン(C-2)の製造例>
<<樹脂HI-1の調製>>
攪拌機を備えた層流型反応器3基(1.5リットル)を直列に連結し、その後に二段ベント付き押出機を配置した重合装置を用いて、耐衝撃性ポリスチレン(樹脂HI-1)を製造した。撹拌機付き原料タンクにスチレン71.3質量部、アクリル酸ブチル7.6質量部、エチルベンゼン10.5質量部、ゴム成分(C)としてスチレン-ブタジエン共重合体の旭化成社製アサプレン625Aを10.5質量部及び1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.02質量部を投入、撹拌機でゴム成分(C)を溶解後、この原料溶液を反応器に0.75リットル/hrの容量で供給し、第1段の反応機の温度を110~120℃、第2段の反応機の温度を120~130℃、第3段の反応機の温度140~150℃で重合を行った。また押出機温度は210~240℃、真空度は3kPa、最終反応器から出た重合液中の全固形分は70.1質量%であった。ゴム成分(C)の平均粒子径は第1段層流型反応機の撹拌機の回転数を120rpmに調整することで制御した。得られた耐衝撃性ポリスチレンHI-1(以下、樹脂HI-1)の組成及び特性を表4に示す。
【0142】
<<樹脂HI-2の調製>>
モノマーとしてスチレン、メタクリル酸メチル、アクリル酸(n-ブチル)を、ゴム成分(C)としてスチレン-ブタジエン共重合体の旭化成社製アサプレン625Aを用いて、上記と同様の手順にてスチレン-メタクリル酸メチル-(n-ブチル)アクリレート共重合体をマトリックス成分とする樹脂HI-2を調製した。得られた樹脂HI-2の組成及び特性を表4に示す。
【0143】
<<樹脂HI-3の調製>>
モノマーとしてスチレンのみを、ゴム成分(C)としてポリブタジエンの旭化成社製ジエン35AEを用いて、上記と同様の手順にてスチレン単独重合体をポリマーマトリックス成分とする樹脂HI-3を調製した。得られた樹脂HI-3の組成及び特性を表4に示す。
【0144】
本実施形態において以下のメタクリル酸メチル-アクリル酸ブチルブロック共重合体を用いた。
クラレ社製メタクリル酸メチル-アクリル酸ブチルブロック共重合体:LA4285
【0145】
【表4】
【0146】
<スチレン系樹脂組成物の製造例>
以下にスチレン系樹脂組成物の詳細な製造方法について示す。
-実施例1-
スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)として表1記載の樹脂A-1を69.4質量部、(メタ)アクリル系樹脂(B)として表2記載の樹脂B-1を19.6質量部、MBS樹脂(C-1)として表3記載のMBS-1を10質量部ドライブレンドし、芝浦機械社製二軸押出機TEM26SSを用いて混練押出、ペレタイズを経て、ペレット状樹脂としてスチレン系樹脂組成物を得た。スクリュー回転数150rpm、シリンダー温度は180~230℃、フィード量10kg/hとした。樹脂温度は250~260℃であった。
次に得られたペレット状のスチレン系樹脂組成物をプレス成形にて10cm×10cm×1.2mmのプレートに加工した。前記プレートを東洋精機製のバッチ2軸延伸機EX6-S1にてチャック間距離85mmに設定し、スチレン系樹脂組成物のビカット軟化温度+20℃にて10分余熱後、250mm/minにてX軸倍率2.4、Y軸倍率2.4に延伸し、厚さ約0.2mmの2軸延伸シートを得た。得られた組成物及び2軸延伸シートの評価結果、及び成形品の評価結果を表5に示す。
【0147】
-実施例2~17-
配合を下記表5のように変更した以外は実施例1と同様にして樹脂組成物及び2軸延伸シートを得た。組成物及び2軸延伸シートの評価結果、及び成形品の評価結果を表5に示す。
【0148】
-比較例1~6-
配合を下記表6のように変更した以外は実施例1と同様にして樹脂組成物及び2軸延伸シートを得た。組成物及び2軸延伸シートの評価結果、及び成形品の評価結果を表5に示す。
【0149】
【表5】
【0150】
【表6】
【産業上の利用可能性】
【0151】
本発明にて得られるスチレン系樹脂組成物は低温耐衝撃性、透明性、耐熱性、耐熱油性、剛性、外観に優れる。そのため本発明のスチレン系樹脂組成物は、押出成形でも非発泡シート又は発泡シート、それらを用いた食品包装容器、又は射出成形による成形品(電気製品部品、玩具、日用品、各種工業部品)などに幅広く使用可能で、特に冷凍輸送用の包装材において有用であり、産業界に果たす役割は大きい。