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特開2024-124394スチレン系樹脂組成物、二軸延伸シート、押出シート、発泡押出シート及び食品容器
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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】P2024124394
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】スチレン系樹脂組成物、二軸延伸シート、押出シート、発泡押出シート及び食品容器
(51)【国際特許分類】
   C08L 25/08 20060101AFI20240905BHJP
   C08L 23/08 20060101ALI20240905BHJP
   C08L 21/00 20060101ALI20240905BHJP
   C08J 3/22 20060101ALI20240905BHJP
   C08J 5/18 20060101ALI20240905BHJP
   C08J 9/04 20060101ALI20240905BHJP
   B65D 65/02 20060101ALI20240905BHJP
【FI】
C08L25/08
C08L23/08
C08L21/00
C08J3/22
C08J5/18 CET
C08J9/04 101
B65D65/02 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024031662
(22)【出願日】2024-03-01
(31)【優先権主張番号】P 2023031428
(32)【優先日】2023-03-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】鈴木 彩香
(72)【発明者】
【氏名】小林 松太郎
(72)【発明者】
【氏名】松本 達也
【テーマコード(参考)】
3E086
4F070
4F071
4F074
4J002
【Fターム(参考)】
3E086AB01
3E086AD05
3E086BA15
3E086BA16
3E086BA33
3E086BB41
3E086BB74
3E086BB85
3E086CA01
4F070AA13
4F070AA18
4F070AB11
4F070AB22
4F070AB23
4F070AB24
4F070FA03
4F070FA17
4F070FB03
4F070FB06
4F070FC06
4F071AA12
4F071AA15
4F071AA22
4F071AA77
4F071AA81
4F071AA84
4F071AA85
4F071AA88
4F071AF13Y
4F071AF23Y
4F071AF45Y
4F071AF61Y
4F071AH05
4F071BA01
4F071BB03
4F071BB08
4F071BC01
4F071BC12
4F074AA08D
4F074AA23
4F074AA33
4F074AA98
4F074AB04
4F074AB05
4F074BA37
4F074BA38
4F074BA95
4F074BC12
4F074CA22
4F074DA02
4F074DA08
4F074DA12
4F074DA23
4F074DA34
4J002AC003
4J002BB072
4J002BC041
4J002BC071
4J002BN003
4J002GG01
(57)【要約】
【課題】本開示が解決する課題は、耐熱性、機械強度及び成形性に優れたスチレン系樹脂組成物を提供することである。
【解決手段】本開示は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)60~97質量%と、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)3~20質量%とを含有する、スチレン系樹脂組成物である。
【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)60~97質量%と、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)3~20質量%とを含有する、スチレン系樹脂組成物。
【請求項2】
ゴム状重合体(C)を0超~20質量%さらに含有する、請求項1に記載のスチレン系組成物。
【請求項3】
220℃、100/sにおける剪断粘度が1800Pa・s以下である、請求項1に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項4】
前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)はスチレン単量体単位(a1)と(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)との共重合体であり、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(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)を2~15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5】
前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)が、(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、請求項1又は2に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項6】
前記エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)は、エチレン単量体(b1)とカルボン酸エステル系単量体(b2)とのランダム共重合体であり、
前記カルボン酸エステル系単量体(b2)はカルボキシ基(-C(=O)-O-)と、当該カルボキシ基と直接連結する2つの基の中の少なくとも一方に不飽和二重結合(炭素-炭素二重結合)を有する単量体であり、
前記エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の総量に対して前記エチレン単量体単位(b1)を40~90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7】
前記ゴム状重合体(C)として、コアシェル型ゴム状重合体粒子(C1)を0質量%超20質量%以下含有する、請求項1又は2に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項8】
請求項1又は2に記載のスチレン系樹脂組成物を製造するためのマスターバッチであって、
スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)及びゴム状重合体(C)からなる群から選択される少なくとも2種以上の樹脂を含有するマスターバッチ。
【請求項9】
請求項1又は2に記載のスチレン系樹脂組成物を成形してなる押出シート。
【請求項10】
無機粒子(D)を前記スチレン系樹脂組成物の総量に対して0.05~3.0質量%さらに含有する、請求項1又は2に記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項11】
請求項1又は2に記載のスチレン系樹脂組成物を成形してなる発泡押出シート。
【請求項12】
請求項11に記載の発泡押出シートを成形してなる食品容器。
【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、二軸延伸シート、押出シート、発泡押出シート及び食品容器に関する。
【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、剛性及び外観に優れ、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。
しかし、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂は一般的なポリスチレン樹脂に比べ脆性が高いため、食品容器及び蓋材の割れが問題となっている。また、溶融粘度が汎用スチレン系樹脂と比べて高く成形性が劣るため、成形体の機械強度及び外観が悪化すること課題である。
スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂の強度や流動性を向上させる技術として、以下の文献が公知化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2018-76416号公報
【特許文献2】特許第3874555号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の特許文献1には、スチレン-メタクリル酸共重合体とスチレンーブタジエン共重合体との混合物により、実用的な耐熱性を保ったまま、強度及び成形性を向上する技術が記載されているが、組成物の流動性の改善が不十分であった。特に、特許文献1の組成物の流動性が低いことにより、非発泡及び発泡シートの押出成形不良、並びに容器の二次成形時の成形不良が起こり問題となっている。また、流動性が低いと成形時の樹脂温度を高くする必要があるが、成形時の加熱温度を高くすると、容器表面に凹凸が発生しやすくなるという理由から、容器の外観不良の原因となる。
上記の特許文献2の技術では、スチレン-メタクリル酸共重合体にスチレンーブタジエン共重合体を混合することにより強度及び成形性を改善しているものの、スチレン-ブタジエン共重合体の含有率が高くなるにつれ、発泡成形性が低下し、発泡押出シートの強度及び外観が悪化するという点で改良の余地があった。
【0005】
そこで、本開示が解決する課題は、耐熱性、機械強度及び成形性に優れたスチレン系樹脂組成物を提供することである。また、本開示が解決する別の課題は、成形時において優れた、耐熱性、機械強度、成形性及び外観を示す、スチレン系樹脂組成物を含む二軸延伸シート、押出シート、発泡押出シート、当該押出シート及び発泡押出シートを二次成形してなる食品容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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)とエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)とを所定量含有させることにより、耐熱性、流動性、機械強度及び成形性に優れたスチレン系樹脂組成物が得られることを確認し、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。
【0007】
[1]スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)60~97質量%と、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)3~20質量%と、を含有する、スチレン系樹脂組成物。
【0008】
[2]ゴム状重合体(C)を0超~20質量%さらに含有する、[1]に記載のスチレン系組成物。
【0009】
[3]220℃、100/sにおける剪断粘度が1800Pa・s以下である、[1]に記載のスチレン系樹脂組成物。
【0010】
[3]前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)はスチレン単量体単位(a1)と(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)との共重合体であり、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(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)を2~15質量%含有する、[1]又は[2]に記載のスチレン系樹脂組成物。
【0011】
[4]前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)が(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、[1]~[3]に記載のスチレン系樹脂組成物。
【0012】
[5]前記エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)はエチレン単量体(b1)とカルボン酸エステル系単量体(b2)とのランダム共重合体であり、
前記カルボン酸エステル系単量体(b2)はカルボキシ基(-C(=O)-O-)と、当該カルボキシ基と直接連結する2つの基の中の少なくとも一方に不飽和二重結合(炭素-炭素二重結合)を有する単量体であり、
前記エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の総量に対して前記エチレン単量体単位(b1)を40~90質量%含有する、[1]~[4]に記載のスチレン系樹脂組成物。
【0013】
[6]前記ゴム状重合体(C)として、コアシェル型ゴム状重合体粒子(C1)を0~20質量%含有する、[1]~[5]に記載のスチレン系樹脂組成物。
【0014】
[7][1]~[6]に記載のスチレン系樹脂組成物を製造するためのマスターバッチであって、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)及びゴム状重合体(C)からなる群から選択される少なくとも2種以上の樹脂を含有するマスターバッチ。
【0015】
[8][1]~[6]に記載のスチレン系樹脂組成物を成形してなる押出シート。
【0016】
[9]無機粒子(D)を前記スチレン系樹脂組成物の総量に対して0.05~3.0質量%さらに含有する、[1]~[6]に記載のスチレン系樹脂組成物。
【0017】
[10][1]~[9]に記載のスチレン系樹脂組成物を成形してなる発泡押出シート。
【0018】
[11][10]に記載の発泡押出シートを成形してなる食品容器。
【発明の効果】
【0019】
本開示によれば、耐熱性、機械強度、成形性及び外観に優れた成形体に使用される、スチレン系樹脂組成物を提供することである。
本開示によれば、耐熱性、機械強度、成形性及び外観に優れた二軸延伸シート、押出シート、発泡押出シート及び電子レンジ調理可能な発泡容器を提供することができる。
さらに本開示によれば、上記の特性に加え、耐寒衝撃性に優れた成形体に使用される、スチレン系樹脂組成物、及び耐寒衝撃性に優れた二軸延伸シート、押出シート、発泡押出シート及び冷凍保存から電子レンジ調理まで可能な食品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】
【0020】
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。本開示における各種組成物の定義を以下に示す。
【0021】
[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、「組成物」ともいう)は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)とエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)とを含有する。また必要により、前記スチレン系樹脂組成物は、ゴム状重合体(C)を含有してもよい。そして、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)及び不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)を有する少なくとも1種の樹脂でありうる。前記エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)は、エチレン系単量体単位(b1)及びカルボン酸エステル系単量体単位(b2)を有する少なくとも1種の樹脂でありうる。
また、前記スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量は60~97質量%であり、前記エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の含有量は3~20質量%である。さらに、前記スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、任意成分としての前記ゴム状重合体(C)は0~20質量%含有してもよい。
これにより、耐熱性、機械強度及び成形性に優れたスチレン系樹脂組成物を提供できる。
【0022】
以下、本開示のスチレン系樹脂組成物の各成分及び物性について詳説する。
「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。)であり、組成物全体の耐熱性向上に寄与する。
本実施形態の不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)は、後述する通り、不飽和カルボン酸単量体単位(例えば、(メタ)アクリル酸単量単位(a2-1))及び不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位(例えば、(メタ)アクリル酸エステル単量体(a2-2))からなる群から選択される1種又は2種以上の単量体単位を含むことが好ましい。
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体単位(a2)である必須成分以外、その他単量体単位(a3)をさらに有してもよい。
本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)は、ランダム共重合体あるいは交互共重合体であることが好ましい。
【0023】
本実施形態における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60~97質量%であり、好ましくは70~90質量%、より好ましくは75~88質量%、最も好ましくは78~85質量%である。
スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量を所定の範囲内にすることにより、十分な耐熱性を付与することができる。エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の含有量を3質量%以上にすることにより、樹脂の流動性が改善され、非発泡シート及び発泡シートの成形性が向上し、さらに機械強度が改善される。20質量%以下にすることにより、組成物全体の相容性の低下を抑えることができ、組成物のコンパウンド生産性の悪化を最小限に抑えることができる。
スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量が60質量%以上にすることにより、耐熱性の付与効果を十分に得ることができる。一方、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の含有量が97質量%以下にすることにより、樹脂の流動性の著しい低下を防ぐことができる。
【0024】
<スチレン系単量体単位(a1)>
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)を必須に含有する。そして、本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)におけるスチレン系単量体単位(a1)の含有量は、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、好ましくは60~98質量%であり、より好ましくは70~97質量%、さらに好ましくは80~96質量%、より更に好ましくは82~95質量%である。スチレン系単量体単位(a1)の含有量が60質量%未満であると顕著な流動性の向上効果が少なくなる。一方、スチレン系単量体単位(a1)の含有量が98質量%よりも多いと、不飽和カルボン酸系単量体(a2)を所望量含有させにくくなり、特に、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)に代表される不飽和カルボン酸系単量体(a2)による顕著な耐熱性の向上効果が少なくなる。
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。
【0025】
<不飽和カルボン酸系単量体単位(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、耐熱性を向上させる役割を果たす。本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)における不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)の含有量は、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、2~40質量%であることが好ましく、より好ましくは3~35質量%、さらに好ましくは5~30質量%、より更に好ましくは8~25質量%、最も好ましくは、10~20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%未満では顕著な耐熱性向上の効果が少ない。また、不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)の含有量が40質量%を超える場合は、樹脂粘度の増加に伴う成形性の低下、及び吸水率上昇による成形時の気泡発生が問題となる傾向を示す可能性がある。特に不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)の含有量を10~20質量%にすることで耐熱性及び流動性の両方に優れた樹脂を得ることができる。
また、本明細書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、(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)が挙げられる。
【0026】
<<(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)>>
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)は、不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)として(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)を含有してもよい。
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、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)は、耐熱性を向上させる役割を果たす。
本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)を構成する不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)として(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)を含有する場合、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)における(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の総量に対して、2~40質量%が好ましく、さらに好ましくは3~35質量%、より好ましくは5~30質量%、より更に好ましくは8~25質量%、最も好ましくは10~20質量%の範囲である。また別の態様では、前記(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の総量に対して、好ましくは3~20質量%、より好ましくは4~17質量%、より更に好ましくは8~14質量%である。(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量が2質量%未満では顕著な耐熱性向上の効果が少ない。また、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量が40質量%を超える場合は、樹脂粘度の増加による成形性の低下、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る傾向を示す。そして、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量を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、当該含有量を40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(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量を8~25質量%とすることで耐熱性及び成形性の両方に優れた樹脂を得ることができる。
(メタ)アクリル酸単量体(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。
【0027】
<<(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、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)を構成する不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)として(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)を含有してもよい。当該(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)は機械強度を向上させる役割を果たす。前記(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(1-1):
【化1】
(上記一般式(1-1)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し、具体的には、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(1-1)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。エステル置換基の炭素原子数が10以下にすることでスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)による顕著な耐熱性向上効果を得ることができる。
本実施形態における(メタ)アクリル酸エステル単量体(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(a2-2)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。
本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)が、不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)として(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)を含有する場合、本実施形態のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量は、例えば、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の総量に対して、2~40質量%であることが好ましく、より好ましくは3~32質量%、より好ましくは3~20質量%、さらに好ましくは3~17質量%、より更に好ましくは3~12質量%、更により好ましくは4~10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2質量%以上とすることで機械強度が向上し、40質量%以下とすることで、成形性の低下を抑制できる。
【0028】
<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ってもよい。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、スチレン系単量体単位(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(a2-1)と(メタ)アクリル酸エステル単量体(a2-2)とが共重合された三元共重合体あるいはスチレン系単量体単位(a1)と2種の(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)とを含有する三元共重合体であってもよい。これにより機械強度の向上効果がさらに得られる。
特に、耐熱性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。
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(a2-1)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)は50~98質量%、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は2~30質量%、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量は0~20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)は50~97質量%、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は2~30質量%、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量は1~20質量%であり、更に好ましくは、スチレン系単量体単位(a1)は60~96.5質量%、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は2~25質量%、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量は1.5~15質量%であり、より更に好ましくは、スチレン系単量体単位(a1)は67~96質量%、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は2~20質量%、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量は2~13質量%である。各単量体単位の含有量を所定の範囲内にすることで、耐熱性と成形性の両方に優れた樹脂を得ることができる。
【0029】
<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(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)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、スチレン系単量体単位(a1)、(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)におけるその他単量体(a3)の含有量は、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、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。
【0030】
<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)、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)及び任意に配合されるその他単量体単位(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、成形性の観点で好ましく、3.0以下である場合、樹脂の機械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。
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、機械強度と成形性とのバランスに優れた樹脂が得られる。
一方、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、より更に好ましくは6~11万の範囲である。重量平均分子量及び数平均分子量はゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン標準換算で測定できる。
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)のビカット軟化温度は、好ましくは105~140℃、より好ましくは107~135℃、更に好ましくは108~130℃、より更に好ましくは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105℃以上にすることで、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。
【0031】
<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)(例えば、(メタ)アクリル酸単量体(a2-1)及び/又は(メタ)アクリル酸エステル単量体(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。
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、中でも、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。
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。
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%に対して、3~35質量%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%の範囲である。前記全単量体100質量%に対して重合溶媒35質量%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%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%に対して3~35質量%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。
また、本実施形態のスチレン系樹脂組成物の任意成分である炭素原子数10以上の1価アルコールを重合系から添加する場合は、全重合溶媒100質量%に対して、炭素原子数10以上の1価アルコールを1~10質量%の割合で添加することが好ましい。
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。
【0032】
「エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)」
本実施形態におけるエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)は、エチレン単量体単位(b1)と不飽和カルボン酸エステル系単量体単位(b2)とを必須成分としてなる共重合樹脂(以下単に樹脂(B)ともいう)であり、組成物全体の流動性、機械強度及び耐寒衝撃性の向上に寄与する。また、必要により、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)は、エチレン単量体単位(b1)及び不飽和カルボン酸エステル系単量体単位(b2)以外のその他単量体単位(b3)を有してもよい。
本実施形態のエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)は、ランダム共重合体であることが望ましい。
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の含有量は3~20質量%であり、好ましくは4~15質量%、より好ましくは5~12質量%である。エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の含有量を3質量%以上にすることで組成物全体の流動性、機械強度及び耐寒衝撃性の向上効果を十分に得ることができ、20質量%以下にすることにより、組成物全体の相容性の低下を抑え、生産安定性及び成形性が向上する。
【0033】
<エチレン単量体単位(b1)>
本実施形態のエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)は、エチレン単量体単位(b1)を必須に含有する。本実施形態のエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)におけるエチレン単量体単位(b1)の含有量は、前記エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の総量に対して40~98質量%であり、好ましくは45~96質量%、より好ましくは50~95質量%である。エチレン単量体単位(b1)の含有量が所定の範囲内であることにより、組成物の流動性、機械強度及び耐寒衝撃性が向上する。
【0034】
<カルボン酸エステル系単量体単位(b2)>
本実施形態のエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)は、不飽和カルボン酸エステル系単量体単位(b2)を必須に含有する。本実施形態のエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)における不飽和カルボン酸エステル系単量体単位(b2)の含有量は、前記エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の総量に対して2~60質量%であり、好ましくは4~55質量%、より好ましくは5~50質量%である。カルボン酸エステル系単量体単位(b2)の含有量が所定の範囲内であることにより、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)との相容性が向上し、組成物の生産安定性及び成形性が向上する。
【0035】
本実施形態の不飽和カルボン酸エステル系単量体単位(b2)は、カルボキシ基(-C(=O)-O-)と、当該カルボキシ基と直接連結する2つの基の中の少なくとも一方に不飽和二重結合(炭素-炭素二重結合)を有する単量体が重合された高分子を構成する繰返し単位を意味する。
そのため、本実施形態おけるカルボン酸エステル系単量体単位(b2)としては、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、不飽和二重結合を含む官能基を有する酢酸エステル単量体単位、マレイン酸エステル単量体単位及びフマル酸エステル単量体単位等が挙げられる。これらは単独で又は混合して使用することができる。特にカルボン酸エステル系単量体単位(b2)としては、工業的に入手が容易であるメタクリル酸メチル又は酢酸ビニル又はアクリル酸エチルが用いられることが好ましい。
本実施形態のカルボン酸エステル系単量体単位(b2)は、以下の一般式(1-2)で表されることが好ましい。
【化2】
(上記一般式(1-2)中、Rは水素原子、炭素原子数1~5のアルキル基又はフェニル基を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~10のアルキル基を表し、但し、前記アルキル基中の-CH-は、-O-又は-C(=O)-に置換されてもよく、Lは連結基であり、-C(=O)-O-又は-O-C(=O)-を表し、Rは炭素原子数1~5のアルキル基を表す。)
【0036】
<その他単量体(b3)>
本実施形態におけるエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)は、必要により、エチレン系単量体単位(b1)及びカルボン酸エステル系単量体単位(b2)である必須成分以外、その他単量体単位(b3)をさらに有してもよい。その他単量体単位(b3)としては、特に制限されないが、プロピレン系単量体単位等が挙げられる。その他単量体単位(b3)の含有量を1質量%以下にすることで、耐熱性及び機械強度の低下を最小限に抑制することができる。
【0037】
<エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の特性>
本実施形態におけるエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)中の、エチレン単量体単位(b1)、カルボン酸エステル系単量体単位(b2)及び必要により配合されるその他単量体単位(b3)の含有量は赤外線吸収スペクトル分析法を用いて定量することができる。
本実施形態におけるエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の190℃でのメルトフローレートは0.2~10.0であり、好ましくは0.5~8.0である。上記メルトフローレートが0.2以上、成形性の観点で好ましく、10.0以下である場合、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)との相容性及び樹脂の機械強度・耐寒衝撃性の観点で好ましい。本開示で、メルトフローレートは、ISO 1133に準拠して、190℃、荷重21.6Nにて測定される値である。
本実施形態におけるエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の融点は120℃以下であり、好ましくは110℃以下、より好ましくは100℃以下である。融点を120℃以下にすることにより、組成物の成形時の結晶化を抑制することができ、成形性の向上に寄与する。本開示での融点は、ISO 3146に準拠して、示差走査熱量測定法(DSC)によって測定した値である。
【0038】
<エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の製造方法>
本実施形態のエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の製造方法は、特に限定されないが、エチレン単量体(b1)と、カルボン酸エステル系単量体(b2)と、必要により配合されるその他単量体(b3)と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回収工程とを含むことが好ましい。
エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の重合方法としては重合開始剤を用いたラジカル重合反応が好ましく、前記重合開始剤としては特に限定されないが、t-ブチル-ペルオキシ-2-エチルヘキサノアート、及びt-ブチルペルオキシピパレート等の過酸化物が挙げられる。
本実施形態において、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)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、メタノール、エタノール等のアルコール類、エタン、プロパン等のアルカン類、又はアセトン、メチルエチルケトン等のケトン類等を挙げることができる。
本実施形態におけるエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)を得るための重合工程で用いる装置は、特に制限はないが、例としてベッセル型反応器又はチューブラー型反応器等が挙げられる。
前記回収工程においては、未反応の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。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。
【0039】
「ゴム状重合体(C)」
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物は任意成分としてゴム状重合体(C)を含有することができる。前記ゴム状重合体(C)は組成物全体の機械強度の向上に寄与する。
前記ゴム状重合体(C)としては、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)に添加可能な合成ゴムを含む態様であれば特に限定されず、粒子状のゴム状重合体(C)(以下、ゴム状重合体粒子(C-1)とも称する。)、直鎖状又は分岐状ポリマーの鎖状のゴム状重合体(C)又はこれらを含む樹脂のいずれでもよく、具体的には、コアシェル型ゴム重合体粒子(C1)、耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)、スチレン系エラストマー、アクリル系エラストマー、及び(メタ)アクリロニトリル-ジエン-スチレン系樹脂等が挙げられる。機械強度向上の観点から、ゴム状重合体(C)としては、粒子状のゴム状重合体(C)であるゴム状重合体粒子(C-1)又は当該ゴム状重合体粒子(C-1)を含む樹脂が好ましく、コアシェル型ゴム重合体粒子(C1)及び/又は耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)が用いられることがより好ましく、コアシェル型ゴム重合体粒子(C1)が用いられることがさらに好ましい。
【0040】
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、ゴム状重合体(C)の含有量は0~20質量%であり、好ましくは1~18質量%、より好ましくは2~15質量%である。ゴム状重合体(C)の含有量を20質量%以下にすることにより、組成物全体の耐熱性の低下を抑えつつ、機械強度を向上させることができる。
【0041】
<コアシェル型ゴム重合体粒子(C1)>
本実施形態の好ましいスチレン系樹脂組成物は、ゴム状重合体粒子(C-1)としてコアシェル型ゴム重合体粒子(C1)を含有することが好ましい。
前記コアシェル型ゴム重合体粒子(C1)は、ゴム状重合体(C)を含むゴム粒子からなるコア層(又はポリマーコア層とも称する。)と前記ゴム状重合体(C)を含むゴム粒子へのグラフト重合体からなるシェル層とを有する構造(コアシェル構造)を有することが好ましく、前記コアシェル構造を有し、かつシェル層を構成するグラフト共重合体にはスチレン単量体単位よりも極性の高い単量体単位を含有することがより好ましい。具体的なコアシェル型ゴム重合体粒子(C1)としては、共役ジエン系単量体単位(c1-1)又はアクリル酸エステル単量体単位(c1-2)を有するポリマーコア層と、前記コア層の少なくとも一部を被覆する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c1-3)及び/又はスチレン系単量体単位(c1-4)を有するシェル層とを、含むゴム状重合体粒子(C-1)であることがより好ましい。
そのため、本実施形態の好ましいスチレン系樹脂組成物は、共役ジエン系単量体単位(c1-1)又はアクリル酸エステル単量体単位(c1-2)を含むゴム状重合体粒子(C-1)に、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c1-3)を主成分とする共重合体がグラフトしてなるコアシェル型のコアシェル粒子(C1)をさらに含有することが好ましい。
本実施形態のコアシェル型ゴム状重合体粒子(C1)は、共役ジエン系単量体単位(c1-1)又はアクリル酸エステル単量体単位(c1-2)を含む粒子をコアとし、当該コアを少なくとも一部被覆するよう(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c1-3)及び/又はスチレン系単量体単位(c1-4)を含有する共重合体が被覆された構造を有することが好ましい。
【0042】
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、コアシェル型ゴム重合体粒子(C1)の含有量は0~20質量%であり、好ましくは0質量%超19質量%以下であり、よりさらに好ましくは1~18質量%、最も好ましくは2~15質量%以下である。コアシェル型ゴム重合体粒子(C1)の含有量を20質量%以下にすることにより、組成物全体の耐熱性の低下を抑えつつ、機械強度を向上させることができる。
【0043】
本実施形態におけるコアシェル型ゴム状重合体粒子(C1)のゴム粒子を構成する共役ジエン系単量体(c1-1)は、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-ヘキサジエンなどが挙げられる。
本実施形態におけるコアシェル型ゴム状重合体粒子(C1)のゴム粒子を構成するアクリル酸エステル単量体単位(c1-2)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-メトキシエチル)、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等が挙げられ、工業的な観点からアクリル酸エチル、アクリル酸(n-ブチル)が好ましい。
本実施形態におけるコアシェル型ゴム状重合体粒子(C1)のグラフト共重合体を構成する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c1-3)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。
本実施形態におけるコアシェル型ゴム状重合体粒子(C1)のグラフト共重合体を構成するスチレン系単量体単位(c1-4)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。
【0044】
本実施形態におけるコアシェル型ゴム状重合体粒子(C1)の平均粒子径としては、0.05~0.90μmが好ましく、より好ましくは0.08~0.85μm、さらに好ましくは0.10~0.75μm、より更に好ましくは0.15~0.70μmである。特に粒子径を0.15~0.70μm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。
本開示において、平均粒子径の測定方法は、後述の実施例の欄に示す通り、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。
【0045】
<耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)>
本実施形態のゴム変性スチレン系樹脂(C2)は、スチレン系単量体(c2-1)と必要に応じて(メタ)アクリル酸エステル単量体(c2-2)及びその他単量体(c2-4)からなる樹脂のポリマーマトリックス(C2-1)中に、ゴム状重合体(C2-2)の粒子(=ゴム状重合体粒子(C2-2))を分散して、当該ゴム状重合体(C2-2)の存在下でスチレン系単量体(c2-1)などの単量体単位を重合することにより得られるいわゆるハイインパクトポリスチレン樹脂(HIPS樹脂)でありうる。換言すると、本実施形態の耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)は、ポリマーマトリックス(C2-1)とゴム状重合体粒子(C2-2)とを含有する。そして、前記ポリマーマトリックス(C2-1)は、スチレン系単量体(c2-1)と必要に応じて配合される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(c2-2)及びその他単量体(c2-4)を重合してなる重合体を含有する。また、前記ゴム状重合体粒子(C2-2)は、共役ジエン系単量体(c2-3)を主成分とするゴム状重合体(C2-2)の粒子であり、必要によりスチレン系単量体(c2-1)を含む重合体により前記粒子の表面がグラフト化されていてもよい。
【0046】
<<ポリマーマトリックス(C2-1)>>
本実施形態において、耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)のポリマーマトリックス(C2-1)には、スチレン系単量体(c2-1)と必要に応じて(メタ)アクリル酸エステル単量体(c2-2)及びその他単量体(c2-4)が含有される。前記ポリマーマトリックス(C2-1)がスチレン系単量体(c2-1)と(メタ)アクリル酸エステル単量体(c2-2)の両方を含有する場合、耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)100質量%に対する(メタ)アクリル酸エステル単量体(c2-2)の含有量は25~50質量%が好ましく、30~45質量%がより好ましい。(メタ)アクリル酸エステル単量体(c2-2)の含有量を所定の範囲内とすることで、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)との相溶性が向上し機械強度の向上に寄与する。
本実施形態のスチレン系樹脂組成物がゴム状重合体(C)として、ゴム状重合体粒子(C-1)を含む樹脂(例えば、耐衝撃性スチレン系樹脂(C2))を含有する場合、ポリマーマトリックス(C2-1)の含有量は、スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、0~10質量%であることが好ましい。なお、ポリマーマトリックス(C2-1)の含有量は、ゴム状重合体(C)の含有量として換算される。したがって、ゴム状重合体(C)が耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)である場合、ゴム状重合体(C)の含有量とは、ポリマーマトリックス(C2-1)及びゴム状重合体粒子(C2-2)の合計量をいう。
【0047】
<<ゴム状重合体粒子(C2-2)>>
本実施形態において、耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)中のゴム状重合体粒子(C2-2)を構成するゴム状重合体(C2-2)としては、共役ジエン系単量体(c2-3)から形成されることが好ましく、共役ジエン系単量体単位(c2-3)を有する重合体であることがより好ましい。当該ゴム状重合体(C2-2)の具体例としては、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。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。
そして、当該共役ジエン系単量体は、ゴム状重合体粒子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-ヘキサジエンなどが挙げられる。
【0048】
本実施形態におけるゴム状重合体粒子(C2-2)は、当該ゴム状重合体(C2-2)の分散粒子中に、スチレン系単量体単位(c2-1)を含む重合体又は当該スチレン系単量体単位(c2-1)及びその他単量体(c2-4)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、スチレン系単量体単位(c2-1)を有する重合体のドメイン相を複数ゴム状重合体(C2-2)が内包した、いわゆるサラミ構造型の分散粒子が好ましい。
【0049】
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)の含有量は0~20質量%であり、好ましくは1~18質量%、より好ましくは2~15質量%以下である。耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)の含有量を20質量%以下にすることにより、組成物全体の耐熱性の低下を抑えつつ、機械強度を向上させることができる。
【0050】
<<その他単量体(c2-4)>>
本実施形態の耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)の任意成分であるその他単量体単位(c2-4)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、アクリル酸メチル、アクリル酸(n-ブチル)が好ましい。
【0051】
<<共役ジエン系単量体単位(c2-3)の含有量>>
本実施形態において、耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)中の共役ジエン系単量体単位(c2-3)の含有量は、耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)の総量に対して、好ましくは0.5~15.0質量%、より好ましくは1.0~13.0質量%である。耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)及びスチレン系樹脂組成物中の共役ジエン系単量体単位(c2-3)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。
【0052】
<<ゴム状重合体粒子(C2-2)の平均粒子径>>
本実施形態における耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)中のゴム成分であるゴム状重合体(C2-2)は、スチレン系樹脂組成物中にゴム状重合体(C2-2)の粒子として存在している。この場合のゴム状重合体粒子(C2-2)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。耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)はゴム状重合体粒子(C2-2)の存在下で撹拌機付きの反応器内でスチレン系単量体(c2-1)を重合させて得られるが、ゴム状重合体粒子(C2-2)の平均粒子径は、撹拌機の回転数、用いるゴム状重合体(C2-2)の分子量などで調整することができる。本開示で、ゴム状重合体粒子(C2-2)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。
【0053】
<無機粒子(D)>
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無機粒子(D)を含有することが好ましい。無機粒子(D)をスチレン系樹脂組成物中に添加することで、発泡成形時の発泡核剤としての役割を果たすとともに、組成物及び発泡押出シートを含む成型体の剛性向上に寄与する。
無機粒子(D)としては、例えば、カオリン、マイカ、シリカ、炭酸カルシム、炭酸ナトリウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、クレー、ベントナイト、タルク、ケイソウ土等のなどを用いることができる。なかでも食品包装用途への適用実績が豊富で安全性が担保されているタルクが好ましい。
無機粒子(D)の含有量は、スチレン系樹脂組成物の総量を100質量%としたときに、0.1~7.0質量部が好ましく、更に好ましくは0.2~6.0質量部、より更に好ましくは0.3~4.0質量部である。0.1~7.0質量部の範囲とすることで、食品包装向け発泡押出シートに好適な発泡倍率のシートが得ることができる。
無機粒子(D)のスチレン系樹脂組成物への添加法について特に制限はないが、スチレン系樹脂組成物を押出混練する際に直接ブレンドしても良いし、工業的な生産し易さからあらかじめ無機微粒(D)を既知の高濃度で含有した樹脂マスターバッチを作成して添加してもよい。
【0054】
本実施形態における組成物(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価アルコール及び添加成分からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。以下、炭素原子数10以上の1価アルコール及び添加成分について説明する。
【0055】
<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。)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。
【0056】
本実施形態の炭素原子数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)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)とエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(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。
【0057】
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。
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。
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3】
(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。)
好ましい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。
【0058】
<添加成分>
本実施形態のスチレン系樹脂組成物は、上記樹脂(A)~樹脂(B)及び炭素原子数10以上の1価アルコール以外に、スチレン系樹脂において使用が一般的な各種の任意の添加成分を、公知の作用効果を達成するために配合し、スチレン系樹脂組成物とすることもできる。本実施形態の任意の添加成分としては、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、又は鉱油等の添加剤があげられる。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。
【0059】
上記酸化防止剤として、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(製品としてはイルガフォス176)などのリン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。
【0060】
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、発泡押出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や、計量安定に寄与する。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%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%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)とエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の混練時に追加で練り込んでも良い。
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。
【0061】
[スチレン系樹脂組成物の性状]
本実施形態におけるスチレン系組成物の性状を以下に記載する。
<スチレン系樹脂組成物の組成>
本実施形態における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60~97質量%であり、好ましくは70~90質量%、より好ましくは75~88質量%、最も好ましくは78~85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60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る。
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の含有量は3~20質量%であり、好ましくは4~15質量%、より好ましくは55~12質量%である。エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の含有量を3質量%以上にすることで流動性の向上効果を十分に得ることができ、20質量%以下にすることにより、組成物全体の相容性の低下を抑え、生産安定性及び成形性が向上する。
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、ゴム状重合体(C)の含有量は0~20質量%であり、好ましくは1~18質量%、より好ましくは2~15質量%以下である。ゴム状重合体(C)の含有量を20質量%以下にすることにより、組成物全体の耐熱性の低下を抑えつつ、機械強度を向上させることができる。
【0062】
本実施形態における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)及びエチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の合計含有量は、63~100質量%であり、好ましくは70~95質量%、より好ましくは80~90質量%である。
本実施形態における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)、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)及びゴム状重合体(C)の合計含有量は、90~100質量%であり、好ましくは92~100質量%、より好ましくは95~99質量%である。
本実施形態における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)、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)、ゴム状重合体(C)、及び無機粒子(D)の合計含有量は、90~100質量%であり、好ましくは92~100質量%、より好ましくは95~100質量%である。
本実施形態における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)、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)、ゴム状重合体(C)、無機粒子(D)及び炭素原子数10以上の一価アルコールの合計含有量は、90~100質量%であり、好ましくは92~100質量%、より好ましくは95~100質量%である。
【0063】
また、本実施形態のスチレン系樹脂組成物を構成する単量体単位全量に対して、全スチレン系単量体単位の含有量は、前記スチレン系樹脂組成物の総量に対して60~97質量%であり、好ましくは62~85質量%、より好ましくは65~75質量%である。全スチレン系単量体単位の含有量とは、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)由来のスチレン系単量体単位(a1)、コアシェル型ゴム重合体粒子(C1)由来のスチレン系単量体単位(c1-4)、及び耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)由来のスチレン系単量体単位(c2-1)に含有されるスチレン系単量体単位の総量を意味する。組成物全体における全スチレン系単量体の含有量が上記範囲であると、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)による耐熱性の向上効果を十分に得ることができる。
【0064】
<スチレン系樹脂組成物の製造方法>
本実施形態におけるスチレン系樹脂組成物は、各原料を所定の組成比で溶融混練し製造しても、あるいはマスターバッチを使用して製造してもよい。
例えば、前記スチレン系樹脂組成物は、一般的な二軸押出機によって溶融混練し製造することができる。溶融混錬中の樹脂温度は220℃~280℃が好ましく、さらに好ましくは225℃~275℃、よりさらに好ましくは230℃~270℃である。前記樹脂温度を220℃以上とすることにより、樹脂が十分に溶融した状態で混練することができるため、結果として組成物の機械強度の向上に寄与する。
【0065】
また、本実施形態のスチレン系樹脂組成物は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)、ゴム状重合体(C)のうち少なくとも2種の樹脂を含有するマスターバッチを、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)で希釈混練することにより製造することも可能である。
本開示は、前記スチレン系樹脂組成物を製造するマスターバッチであって、当該マスターバッチは、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)及びゴム状重合体(C)からなる群から選択される少なくとも2種以上の樹脂を含有する。
前記マスターバッチの総量(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0~70質量%であり、好ましくは2~68質量%、より好ましくは3~65質量%、最も好ましくは4~63質量%である。
前記マスターバッチの総量(100質量%)に対して、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の含有量は0~65質量%であり、好ましくは10~60質量%、より好ましくは15~55質量%、最も好ましくは17~50質量%である。
前記マスターバッチの総量(100質量%)に対して、ゴム状重合体(C)の含有量は0~68質量%であり、好ましくは10~65質量%、より好ましくは15~50質量%、最も好ましくは20~55質量%である。
【0066】
<スチレン系樹脂組成物の耐熱性>
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110℃以上、より更に好ましくは115℃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、115℃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。
【0067】
<スチレン系樹脂組成物の剪断粘度>
本実施形態において、220℃、100/sにおけるスチレン系樹脂組成物の剪断粘度は1800Pa・s以下であり、好ましくは1600Pa・s以下、より好ましくは1500Pa・s以下、よりさらに好ましくは1400Pa・s以下である。剪断粘度を1800Pa・s以下にすることで、十分な流動性が得られ、押出シート及び発泡押出シートの成形性が向上する。当該剪断粘度は実施例項に記載の方法で測定された値である。
【0068】
[二軸延伸シート]
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二軸延伸シートである。二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。二軸延伸シートは、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二軸延伸し作製してもよい。
【0069】
本実施形態の二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
本実施形態の二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。
【0070】
本実施形態の二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二軸延伸シートの成形品の強度を保つことができる。
本実施形態の二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二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二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。
【0071】
[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。
【0072】
<発泡押出シート>
本発明の発泡押出シートの製造方法としては従来公知の所謂押出発泡により得ることができる。即ち、押出機を用いて前記基材樹脂と必要に応じて添加される後述の発泡核剤(気泡調整剤)等の各種の添加剤を加熱、溶融、混練し、物理発泡剤を圧入してさらに混練した後、適切な樹脂温度に調整された発泡性溶融樹脂を、ダイを通して大気圧下に押出して発泡させることによって形成される。
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。発泡剤としてはノルマルブタン、イソブタン、ペンタン、フロン、二酸化炭素、水、ジエチルエーテル等を使用することができ、ブタン、イソブタン、ジエチルエーテルが好適であり、上記発泡から2種類以上を組みわせて使用することもできる。発泡成形時の発泡剤の添加量としては、発泡せしめるスチレン系樹脂組成物を100質量%としたときに、0.5~8.0質量%が好ましく、より好ましくは1.0~6.0質量%、更に好ましくは2.0~5.0質量%、より更に好ましくは2.5~4.5質量%の範囲である。特に2.0~5.0質量%の範囲とすることで樹脂の可塑化効果と発泡性に優れる。
【0073】
本実施形態において、発泡押出シートを形成する場合、押出発泡時の発泡核剤としては通常用いられる物質を使用できる。例えば前記無機粒子(D)として挙げたタルク、シリカ、マイカ等を使用できる。発泡核剤の含有量は、スチレン系樹脂組成物の総量を100質量%としたときに、0.1~7.0質量%が好ましく、更に好ましくは0.2~6.0質量%、より更に好ましくは0.3~4.0質量%である。0.1~7.0質量%の範囲とすることで、食品包装向け発泡押出シートに好適な発泡倍率のシートが得ることができる。発泡核剤を添加する方法としては、直接添加しても良いし、あるいはあらかじめ高濃度の発泡核剤を押出混練により分散させた樹脂ペレットを添加するマスターバッチを用いても良い。
本実施形態において、発泡押出シートの厚みは0.3mm~5.0mmであることが好ましく、より好ましくは0.5~3.0mmの範囲である。0.5~3.0mmの範囲とすることで強度と生産性のバランスに優れた発泡押出シートを提供することができる。
本実施形態において、発泡押出シートの見かけ密度は0.05~0.30g/cmであることが好ましく、より好ましくは、0.06~0.20g/cm、より好ましくは、0.07~0.10g/cmである。特に0.07~0.10g/cmの範囲とすることで強度と生産性のバランスに優れた発泡押出シートを提供することができる。
本実施形態において、発泡押出シートの坪量は70~300g/mであることが好ましく、より好ましくは75~250g/m、更に好ましくは80~200g/m、より更に好ましくは90~150g/mである。特に80~200g/mの範囲とすることで強度と生産性のバランスに優れた発泡押出シートを提供することができる。
本実施形態において、発泡押出シートの発泡倍率は3~18倍が好ましく、より好ましくは4~17倍、更に好ましくは5~16倍、より更に好ましくは6~15倍である。
本実施形態において、JIS K7138:2006の方法に準拠して求められる発泡押出シートの独立気泡率は、75%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、83%以上がさらに好ましく、86%以上がより更に好ましい。特に独立気泡率を80%以上とすることで、脆弱な連続気泡が少ないことになるので、強度に優れた発泡押出シートを得ることができる。
本実施形態において、発泡押出シートの平均気泡径は200~500μmが好ましく、より好ましくは250~450μmの範囲である。200~500μmの範囲とすることで強度と生産性のバランスに優れた発泡押出シートを提供することができる。
本発明の発泡押出シートは、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。例えばPP(ポリプロピレン)/PS(ポリスチレン)ドライラミネートフィルム等が挙げられ、ラミネートするフィルムの厚みとしては5~200μmが好ましく、より好ましくは10~150μm、より更に好ましくは20~100μmの範囲である。20~100μmの範囲の範囲とすることで、軽量化、強度、耐油性補強のバランスに優れる。
【0074】
本実施形態の好ましい発泡押出シートは、スチレン系樹脂組成物の発泡体層と、当該発泡体層の少なくとも一方の面上に設けられるポリスチレン層と、当該ポリスチレン層の綿上に設けられるポリプロピレン層と、を有する積層体である。当該構造により、食品などと接触しうる最外側の層にポリプロピレン層が設けられるため、耐油性に優れた容器を提供しうる。また、スチレン系樹脂組成物の発泡体層はスチレン系単量体単位を含有するため、前記ポリスチレン層との相溶性及び密着性に優れた容器を提供しうる。
【0075】
[二次成形品]
本実施形態において、発泡押出シートを熱成形して得られる成形体は電子レンジ加熱食品用容器として好適に用いられるものである。熱成形法としては、真空成形や圧空成形等が挙げられる。かかる熱成形法は、短時間に連続して容器を得ることができるので、好ましい方法である。尚、前述のラミネートフィルムを熱圧着した積層シートを熱成形する場合、得られる成形体の内側に耐油性に優れるポリオレフィン系樹脂フィルムが位置するように成形することが好ましい。
【実施例0076】
次に本開示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。
【0077】
「実施例及び比較例で使用した各樹脂、樹脂組成物及びシート体の評価方法」
1.各樹脂及び樹脂組成物の組成評価
(1-1)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にて実施例及び比較例で調製した樹脂組成物中に含まれる各単量体単位の含有量の測定を行なった。
試料調製:各樹脂、及び実施例及び比較例で調製した樹脂組成物をクロロホルムに5質量%で溶解し、20μLをサンプルカップに滴下し、80℃で24時間真空乾燥した。
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-CW
(長さ30m、膜厚0.25μm、径0.25mmφ)
カラム温度 :40℃に3分間保持し、10℃/分で昇温させ、250℃で10分間保持した。
注入口温度 :250℃
検出器温度 :230℃
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。
【0078】
(1-2)各樹脂組成物中における炭素原子数10以上の1価アルコールの含有量の測定
実施例及び比較例で調製した樹脂組成物全体に対する炭素原子数10以上の1価アルコールの含有量を、ガスクロマトグラフィーを用いて以下の条件で測定した。
試料調製:樹脂1.0gをメチルエチルケトン5mLに溶解後、更に標準物質としてp-ジエチルベンゼンを200μg/gになるように調整したヘキサン5mLを加えポリマー成分を再沈させ、上澄み液を採取し、測定液とした。
測定機器:Agilent社製 6850 シリーズ GCシステム
検出器:FID
カラム:DB-WAX
長さ:60m
膜厚:0.50μm
径:0.320mmφ
注入量:1μL
スプリット比:50:1
カラム温度:100℃で5分保持→10℃/分で130℃まで昇温→10℃/分で180℃まで昇温→180℃で10分保持→20℃/分で220℃まで昇温→220℃で10分保持
注入口温度:230℃
検出器温度:300℃
キャリアガス:ヘリウム
なお、炭素原子数10以上の1価アルコールのピークの検出に際し、他ピークの重なりや、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。
【0079】
2.各樹脂及び樹脂組成物の特性評価
(2-1)分子量の測定
実施例及び比較例で調製した各樹脂の平均分子量(Mn、Mw、Mz)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標準ポリスチレンを用いた検量線法により、標準ポリスチレン換算分子量として測定した。
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。なお組成部中中にTHF不溶物がある場合は、0.2~0.4μm程度のメンブレンフィルターによりTHF不溶分除去して測定した。
【0080】
(2-2)メルトマスフローレート(MFR)の測定
実施例及び比較例で使用した各樹脂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。
【0081】
(2-3)ビカット軟化温度の測定
実施例及び比較例で使用した各樹脂及び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。実施例及び比較例で製造した樹脂組成物の耐熱性は以下の評価基準により評価した。
-評価基準-
A・・・ビカット軟化温度が115℃以上
B・・・ビカット軟化温度が115℃より低く110℃以上
C・・・ビカット軟化温度が110℃より低く105℃以上
【0082】
(2-4)DSC融点の測定
実施例及び比較例で使用した各樹脂の融点は示差走査熱量測定装置(島津製作所製、DSC-60)によって測定した。容量40μLのアルミパンに収容した各樹脂10mgを用いて、窒素雰囲気下で昇温速度10℃/minにて測定した。
【0083】
(2-5)ゴム状重合体粒子(C-1)の平均粒子径
コアシェル型ゴム重合体粒子(C1)又は耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)に含有されるゴム状重合体粒子の平均粒子径(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個のゴム状重合体粒子について、下記式(1):
平均粒子径=Σ(n×D )/Σ(n×D
{上記式(1)中、nは粒子径Dを有するゴム状重合体粒子の個数であり、Dはゴム状重合体粒子の長径と短径の平均値である。}
により5視野の画像から得られた粒子径を平均することで計算した。
【0084】
(2-6)スチレン系樹脂組成物の剪断粘度
実施例及び比較例で調製した各スチレン系樹脂組成物の流動性は、測定温度200℃、剪断速度100s―1における組成物の剪断粘度から評価した。剪断粘度はツインキャピラリーレオメーターを用いて、以下の測定条件下で測定した。
-測定条件-
使用機器:Malvern lnstruments製ツインキャピラリーレオメーター(型式:RH10)
ダイス:1mmφx16mmL
オリフィス:1mmφ
予熱時間:9分間
【0085】
3.二軸延伸シートの性状と物性
(3-1)二軸延伸シートの耐熱性
実施例及び比較例で調製した二軸延伸シートを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、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(2)により、熱変形前後の10cmの長さの変化量を測定して、以下の評価基準で評価した。
式(2):寸法変化(%)=(オーブンに60分間入れた後のシートのMD方向の長さ-オーブンに入れる前のシートのMD方向の長さ)/オーブンに入れる前のシートのMD方向の長さ
-評価基準-
A・・・寸法変化が0.5%以下
B・・・寸法変化が0.5%より大きく3.0%以下
C・・・寸法変形が3.0%より大きい
【0086】
(3-2)二軸延伸シートの耐折曲げ性
実施例及び比較例で調製した二軸延伸シートをMD方向が長辺方向になるように10cm×1.5cmに切り出し、JIS P8115に準拠し、作製したシートのMIT耐折回数を測定した。以下の評価基準にて押出シートの耐折曲げ性を評価した。
-評価基準-
A・・・MIT耐折回数が400回以上
B・・・MIT耐折回数が100回以上400回未満
C・・・MIT耐折回数が100回未満
【0087】
(3-3)二軸延伸シートの耐衝撃性(常温(23℃)での耐衝撃特性)
実施例及び比較例で調製した二軸延伸シートを8cm×8cmに切り出し、東洋精機製フィルムインパクトテスター(No.195)を用いてフィルムインパクトを測定、n8平均を値とした。以下の評価基準にて押出シートの面衝撃強度を評価した。
-評価基準-
A・・・6.0kg・cm以上
B・・・4.0kg・cm以上6.0kg・cm未満
C・・・4.0kg・cm未満
【0088】
(3-4)二軸延伸シートの耐衝撃性(低温条件下での耐衝撃特性)
実施例及び比較例で調製した二軸延伸シートを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0.15kg、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0.15kg)×(高さcm)で求め、以下の基準で評価した。
-評価基準-
A・・・4.0kg・cm超
B・・・2.0kg・cm超4.0kg・cm以下
C・・・1.0kg・cm以下
【0089】
4.押出シートの性状と物性
(4-1)押出シートの耐熱性
実施例及び比較例で調製した押出シートを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、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(2)により、熱変形前後の10cmの長さの変化量を測定して、以下の評価基準で評価した。
式(2):寸法変化(%)=(オーブンに60分間入れた後のシートのMD方向の長さ-オーブンに入れる前のシートのMD方向の長さ)/オーブンに入れる前のシートのMD方向の長さ
-評価基準-
A・・・寸法変化が0.5%以下
B・・・寸法変化が0.5%より大きく3.0%以下
C・・・寸法変形が3.0%より大きい
【0090】
(4-2)押出シートの耐折曲げ性
実施例及び比較例で調製した押出シートをMD方向が長辺方向になるように100mm×15mmに切り出し、JIS P8115に準拠し、作製したシートのMIT耐折回数を測定した。以下の評価基準にて押出シートの耐折曲げ性を評価した。
-評価基準-
A・・・MIT耐折回数が200回以上
B・・・MIT耐折回数が100回以上200回未満
C・・・MIT耐折回数が100回未満
【0091】
(4-3)押出シートの耐衝撃性(常温(23℃)での耐衝撃特性)
実施例及び比較例で調製した押出シートを8cm×8cmに切り出し、東洋精機製フィルムインパクトテスター(No.195)を用いてフィルムインパクトを測定、n8平均を値とした。以下の評価基準にて押出シートの面衝撃強度を評価した。
-評価基準-
A・・・8.0kg・cm以上
B・・・5.0kg・cm以上8.0kg・cm未満
C・・・5.0kg・cm未満
【0092】
(4-4)押出シートの耐衝撃性(低温条件下での耐衝撃特性)
実施例及び比較例で調製した押出シートを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0.15kg、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0.15kg)×(高さcm)で求め、以下の基準で評価した。
-評価基準-
A・・・6.0kg・cm超
B・・・2.0kg・cm超6.0kg・cm以下
C・・・2.0kg・cm以下
【0093】
5.発泡押出シートの性状と物性
(5-1)発泡押出シートの坪量(g/m
実施例及び比較例で製造した発泡押出シートから両端20mmを除き、0.10×0.10mのシート切片を作製した。各切片の質量を測定し、1.0mあたりに換算した質量を坪量(g/m)として算出した。
【0094】
(5-2)発泡押出シートの独立気泡率
発泡押出シートの独立気泡率はJIS K7138に準拠し測定した。
【0095】
(5-3)発泡押出シートの成形性
実施例及び比較例で製造した発泡押出シートから縦250mm×横250mmの大きさの試験片を切り出し、23±3℃、相対湿度50±5%にて20日間にわたって放置した。その後、創研製のシート容器成型機を用いて、このシート成形機の固定枠で発泡押出シートを挟み、ヒータの平均温度を230℃、雰囲気温度を160℃に設定し、15秒間加熱した。次いで、径10cmで深さ3cm又は6cmの深さが異なるコップ状の金型(温度40℃)に固定枠ごとスライドさせて真空成形を行い、成形体を100個ずつ成形した。この成形体の側面に引裂きが生じていないかを目視で確認し、引裂きが起こらず成形可能であった成形体の個数を計数し、以下の評価基準にて発泡押出シートの成形性を評価した。
-評価基準-
A・・・成形可能であった成形体の個数が90個以上
B・・・成形可能であった成形体の個数が70個以上90個未満
C・・・成形可能であった成形体の個数が70個未満
【0096】
(5-4)発泡押出シートの耐熱性
実施例及び比較例で製造した発泡押出シートのMD方向を長辺とし10cm×1.5cmの短冊に切り出し、110℃に設定したオーブンに60分間入れた後、発泡押出シートの変形を測定し、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(3)により、熱変形前後の10cmの長さの変化量を測定し、n5平均を値とした。
式(3):寸法変化(%)=(オーブンに60分間入れた後の発泡押出シートのMD方向の長さ-オーブンに入れる前の発泡押出シートのMD方向の長さ)/オーブンに入れる前の発泡押出シートのMD方向の長さ
-評価基準-
A・・・寸法変化が0.5%以下
B・・・寸法変化が0.5%より大きく3.0%以下
C・・・寸法変形が3.0%より大きい
【0097】
(5-5)発泡押出シートの曲げ強度
実施例及び比較例で製造した発泡押出シートを8cm×2.5cmに切り出し、島津製作所製卓上型精密万能試験機(オートグラフAGS-5kNX)を用いて以下の条件により曲げ試験を実施した。曲げ試験により得られた応力-ひずみ曲線で囲まれる部分の面積(=試験片が破断するまでのエネルギー吸収量)を求め、以下の評価基準によって発泡押出シートの曲げ強度を評価した。
-測定条件-
支点間距離:25mm
圧子:R=2
試験速度:200mm/min
-評価基準-
A・・・応力-ひずみ曲線の面積が1.5MPa・mm以上
B・・・応力-ひずみ曲線の面積が1.0MPa・mm以上1.5MPa・mm未満
C・・・応力-ひずみ曲線の面積が1.0MPa・mm未満
【0098】
(5-6)発泡押出シートの面衝撃(常温(23℃)での面衝撃特性)
実施例及び比較例で製造した発泡押出シートを8cm×8cmに切り出し、東洋精機製フィルムインパクトテスター(No.195)を用いてフィルムインパクトを測定、n8平均を値とした。以下の評価基準にて発泡押出シート発泡押出シートの面衝撃強度を評価した。
-評価基準-
A・・・4.0kg・cm以上
B・・・2.0kg・cm以上4.0kg・cm未満
C・・・2.0kg・cm未満
【0099】
(5-7)発泡押出シートの面衝撃(低温条件下での面衝撃特性)
実施例及び比較例で製造した発泡押出シートを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0.5kg、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0.15kg)×(高さcm)で求め、以下の基準で評価した。
-評価基準-
A・・・1.0kg・cm超
B・・・0.5kg・cm超1.0kg・cm以下
C・・・0.5kg・cm以下
【0100】
6.発泡押出シートを二次成形してなる成形品の特性評価
実施例及び比較例にて製造した発泡押出シートを熱板成型機にて、熱板温度を285℃、加熱時間5.0秒の条件で、口径200mm、高さ45mmの内嵌合蓋を嵌め込み可能な発泡容器に成形し、以下の(6-1)、(6-2)に記載の評価に供した。
【0101】
(6-1)発泡容器の衝撃強度(常温(23℃)での耐衝撃特性)
上記発泡容器底の中央部から縦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、容器外側部分に衝撃を加える向きで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。評価は23℃の恒温室内で実施した。
-評価基準-
A・・・2.0kg・cm以上
B・・・0.5kg・cm以上2.0kg・cm未満
C・・・0.5kg・cm未満
【0102】
(6-2)発泡容器の衝撃強度(低温での耐衝撃特性)
上記発泡容器底の中央部から縦60×横60mmの試験片を切り出し、-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0.5kg、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0.15kg)×(高さcm)で求め、以下の基準で評価した。
-評価基準-
A・・・1.5kg・cm超
B・・・0.2kg・cm超1.5kg・cm以下
C・・・0.2kg・cm以下
【0103】
(6-3)発泡容器の外観
上記発泡容器表面の状態を目視で観察した。表面に不均一な凹凸や荒れが確認されなかった成形品を外観が良好である成形品であると判断し、成形品100個中の外観が良好な成形品の個数を評価の指標とし、以下の評価基準にて発泡容器の外観を評価した。
-評価基準-
A・・・外観が良好な成形品の個数が90個以上
B・・・外観が良好な成形品の個数が70個以上89個以下
C・・・外観が良好な成形品の個数が69個以下
【0104】
「実施例及び比較例で使用した各樹脂の調製及び樹脂組成物の製造例」
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以下述べる。
<スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の製造例>
-スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A-1)の調製-
スチレン65.5質量%、メタクリル酸5.8質量%、メタクリル酸メチル3.3質量%、エチルベンゼン22.9質量%、2-エチル-1-ヘキサノール2.5質量%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%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、樹脂は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スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A-1)(以下、樹脂(A-1))の物性を以下の表1に示す。
【0105】
-スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A-2)及び(A-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(A-1)と同様の手順で樹脂(A-2)及び(A-3)を調製した。得られた樹脂(A-1)~樹脂(A-3)の組成を表1に示す。
【0106】
【表1】
【0107】
<エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)の製造例>
-エチレン-カルボン酸エステル共重合体(B-1)の調整
エチレン、メタクリル酸メチル、及び重合開始剤としてt-ブチル-ペルオキシ-2-エチルヘキサノアートをチューブラー型反応器に供給し、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。フィードガス中のメタクリル酸メチルのガス濃度は5.5質量%とした。チューブラー型反応器での重合温度は220℃とした。単軸押出機の温度を150~170℃、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。樹脂は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エチレン-カルボン酸エステル共重合体(B-1)(以下、樹脂(B-1))の物性を以下の表2に示す。
【0108】
-スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(B-2)、(B-3)、(B-4)、(B-5)、(B-6)及び(B-7)の調製-
各単量体の種類、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)、(B-4)、(B-5)、(B-6)及び(B-7)を調製した。得られた樹脂(B-1)~樹脂(B-7)の組成を表2に示す。
【0109】
【表2】
【0110】
<コアシェル型ゴム重合体粒子(C1)の製造例>
-ゴム状重合体粒子(C1-1)の調製-
撹拌機付耐圧容器に純水200質量%、エチレンジアミン4酢酸2ナトリウム塩0.002質量%、硫酸第一鉄0.0012質量%、エチレンジアミンテトラ酢酸ジナトリウム塩0.008質量%、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%、を仕込み、脱酸した後に、ブタジエン100質量%、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%、パラメンタンハイドロパーオキサイド0.2質量%を添加し、それから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%滴下した後、反応溶液中のpH6.5~7.5において50℃で124時間保持し、転化率98重量%で、平均粒子径0.18μmのジエン系ゴムラテックスを得た。
続いて上記で得られたゴムラテックス(固形分約71部)を60℃に保持しながら、単量体としてのスチレン40質量%、メタクリル酸メチル20質量%を1時間にわたって添加した。また上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%、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%、の添加を開始し、それから反応溶液中のpHを6.5~7.5、温度を約60℃に保ちながら2時間かけて全量を添加した。さらに反応溶液を、約60℃で1時間保持して、平均粒子径0.2μmのグラフト共重合体ラテックスを調製し、酸化防止剤としてイルガノックス1076を1質量%添加した後、塩化カルシウム水溶液で凝析処理し、水洗、脱水乾燥を経ることで粉体としてゴム状重合体粒子(C1-1)を得た。ゴム状重合体粒子(C1-1)の組成及び物性を表3に示す。
【0111】
-ゴム状重合体粒子(C1-2)の調製-
各単量体のフィード量、重合条件を調整し、上記ゴム状重合体粒子(C1-1)と同様の手順で(C1-2)を調製した。得られたゴム状重合体粒子(C1-2)の組成及び物性を表3に示す。
【0112】
-ゴム状重合体粒子(C1-3)の調製-
撹拌機付耐圧容器に純水195質量%、エチレンジアミン4酢酸2ナトリウム塩0.0003質量%、硫酸第一鉄0.0001質量%、アクリル酸(n-ブチル)4.7質量%、メタクリル酸メチル0.3質量%、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム1質量%、メタクリル酸アリル0.08質量%、クメンヒドロペルオキシド0.02質量%を仕込み、60℃まで昇温後、純水5質量%、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.2質量%を添加し重合を開始した。20分間反応を継続させてから重合を完結させた後、アクリル酸(n-ブチル)47質量%、メタクリル酸メチル3質量%、メタクリル酸アリル0.8質量%、クメンヒドロペルオキシド0.05質量%を120分間にわたって反応容器に滴下し、その後1時間反応を継続させ、転化率95%で平均粒子径0.25μmのアクリル系ゴムラテックスを得た。
続いて上記で得られたゴムラテックス(固形分約70部)を60℃に保持しながら、単量体としてのメタクリル酸メチル40質量%、アクリル酸(n-ブチル)5質量%を1時間にわたって添加した。また上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0.06質量%、n-オクチルメルカプタン0.3質量%、の添加を開始し、それから反応溶液中のpHを6.5~7.5、温度を約60℃に保ちながら2時間かけて全量を添加した。さらに反応溶液を、約60℃で1時間保持して、平均粒子径0.3μmのグラフト共重合体ラテックスを調製し、酸化防止剤としてイルガノックス1076を1質量%添加した後、酢酸カルシウム水溶液で凝析処理し、水洗、脱水乾燥を経ることで粉体としてゴム状重合体粒子(C-3)を得た。ゴム状重合体粒子(C1-3)の組成及び物性を表3に示す。
【0113】
-ゴム状重合体粒子(C1-4)の調製-
各単量体のフィード量、重合条件を調整し、上記ゴム状重合体粒子(C1-3)と同様の手順でゴム状重合体粒子(C1-4)を調製した。得られたゴム状重合体粒子(C1-4)の組成及び物性を表3に示す。
【0114】
【表3】
【0115】
<耐衝撃性スチレン系樹脂(C2)の製造例>
-耐衝撃性スチレン系樹脂(C2-1)の調整-
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、耐衝撃性スチレン系樹脂(C2-1)(以下、樹脂(C2-1))を製造した。撹拌機付き原料タンクにスチレン82.4質量%、エチルベンゼン9.0質量%、ゴム状重合体として宇部興産社製ハイシスブタジエンゴム13HBを8.6質量%、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.02質量%を投入、撹拌機でゴム成分を溶解後、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70.5質量%であった。ゴム状重合体粒子の平均粒子径は第1段層流型反応機の撹拌機の回転数を110rpmに調整することで制御した。得られた樹脂(C2-1)の組成、特性を表4に示す。
【0116】
-耐衝撃性スチレン系樹脂(C2-2)の調整-
モノマーとしてスチレン及びメタクリル酸メチルを用いて、樹脂(C2-1)と同様の製法で耐衝撃性スチレン系樹脂(C2-2(以下、樹脂(C2-2))を製造した。得られた樹脂(C2-1)の組成、特性を表4に示す。
【0117】
【表4】
【0118】
<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及び発泡押出シートの詳細な製造方法について示す。
[実施例1]
-スチレン系樹脂組成物の製造-
スチレン-(メタ)アクリル酸系樹脂(A)として表1記載の樹脂(A-1)を90.0質量%、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)として表2記載の樹脂(B-1)を10.0質量%、ファインオキソコール180を0.12質量%の比率でドライブレンドし、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[1]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240~260℃であった。スチレン系樹脂組成物[1]の性状及び物性の評価結果を表5-1に示す。
【0119】
-二軸延伸シートの製造-
(耐熱性・耐折曲げ性評価用)
上記にて得られたスチレン系樹脂組成物[1]を、プレス成形にて10cm×10cm×0.7mm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二軸延伸機EX6-S1にてチャック間距離85mmに設定し、155℃にて10分余熱後、X軸倍率3、Y軸倍率1.4にて二軸同時延伸し、厚さ約0.15mmの熱収縮フィルムを得た。延伸速度はX軸方向に195.5mm/min、Y軸方向に39mm/minとした。得られた二軸延伸シート[1]の評価結果を表5-1に示す。
【0120】
(耐衝撃性評価用)
上記にて得られたスチレン系樹脂組成物[1]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二軸延伸機EX6-S1にてチャック間距離85mmに設定し、155℃にて10分余熱後、X軸倍率2.5、Y軸倍率2.5にて二軸同時延伸し、厚さ約0.15mmの熱収縮フィルムを得た。延伸速度はX軸方向Y軸方向ともに212.5mm/minとした。得られた二軸延伸シート[1]の評価結果を表5-1に示す。
【0121】
-押出シートの製造-
上記にて得られたスチレン系樹脂組成物[1]を、窒素パージ可能で真空ベントを有する押出機へ供給した。押出機のシリンダー最大温度は250℃に設定した。Tダイから押出される樹脂組成物を鏡面仕上げされた金属ロールにて巻き取り、巻き取り速度と樹脂の吐出量を調整することにより、0.25mm厚の押出シート[1]を製造した。得られた押出シート[1]の評価結果を表5-1に示す。
【0122】
-発泡押出シートの製造-
上記にて得られたスチレン系樹脂組成物[1]100質量部、無機微粒子(H)としてタルク(松村産業社製ハイフィラー#12)を1.0質量部の質量比でドライブレンドし押出機へ供給した。押出機のシリンダー最大温度は250℃に設定した。溶融混練された樹脂組成物に発泡剤としてイソブタン/ノルマルブタンの質量比が65/35である混合ブタンをスチレン系樹脂組成物[1]100に対して4.0質量部圧入し、環状ダイより円筒状に押出し、発泡させた。得られた円筒状発泡体にエアーを吹き付けて冷却した後、冷却マンドレルによる冷却工程を経て、押出方向に円筒状発泡体を切り開くことで、発泡押出シート[1]を得た。また、上記で得られた発泡押出シートを用いて、上記「6.発泡押出シートを二次成形してなる成形品の特性評価」に欄に記載の方法により発泡容器を成形した。得られた発泡押出シート[1]の評価結果、及び該発泡押出シート[1]を2次成形してなる発泡容器の評価結果を表5-1に示す。
【0123】
[実施例2~29]
配合を下記表5-1~表5-5のように変更した以外は実施例1と同様にしてスチレン系樹脂組成物[2]~[29]を得た。得られたスチレン系樹脂組成物[2]~[29]の性状及び物性、及び組成物を成形してなる二軸延伸シート、押出シート及び発泡押出シートの評価結果、及び発泡押出シートを二次成形してなる発泡容器の評価結果を表5-1~表5-5に示す。
【0124】
[実施例30]
スチレン-(メタ)アクリル酸系樹脂(A)として表1記載の樹脂(A-1)を40.0質量%、エチレン-カルボン酸エステル系共重合体(B)として表2記載の樹脂(B-6)を60.0質量%の比率でドライブレンドし、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、ペレット状樹脂状のマスターバッチを得た。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240~260℃であった。得られたマスターバッチを75.0質量%、樹脂(A-1)を25.0質量%、ファインオキソコール180を0.11質量%の比率でドライブレンドし、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、ペレット状樹脂状のスチレン系樹脂組成物[30]を得た。スチレン系樹脂組成物[30]の性状及び物性の評価結果を表5-5に示す。
また、実施例1と同様の方法により当該スチレン系樹脂組成物[30]を原料として、当該スチレン系樹脂組成物[30]を成形してなる、二軸延伸シート、押出シート及び発泡押出シート、並びに発泡押出シートを二次成形してなる発泡容器を製造した。これらスチレン系樹脂組成物[30]を成形してなる、二軸延伸シート、押出シート及び発泡押出シートの評価結果、並びに発泡押出シートを二次成形してなる発泡容器の評価結果を表5-5に示す。
【0125】
[実施例31~33]
配合を下記表5-5のように変更した以外は実施例30と同様にしてスチレン系樹脂組成物[31]~[33]を得た。得られたスチレン系樹脂組成物[31]~[33]の性状及び物性、及び前記組成物を成形してなる、二軸延伸シート、押出シート及び発泡押出シートの評価結果、並びに発泡押出シートを二次成形してなる発泡容器の評価結果を表5-5に示す。
【0126】
[比較例1~5]
配合を下記表5-5のように変更した以外は実施例1と同様にして比較例となる樹脂組成物を得た。得られた組成物の性状及び物性、及び組成物を成形してなる二軸延伸シート、押出シート及び発泡押出シートの評価結果、及び発泡押出シートを二次成形してなる発泡容器の評価結果を表5-5に示す。なお、比較例2及び比較例3は、二軸延伸シート、押出シート及び発泡押出シートの成形時にシート切れが発生したため、成形及び評価が不可能であった。
【0127】
【表5-1】
【0128】
【表5-2】
【0129】
【表5-3】
【0130】
【表5-4】
【0131】
【表5-5】
【産業上の利用可能性】
【0132】
本発明にて得られるスチレン系樹脂組成物は、耐熱性、流動性、成形性、機械強度及び外観に優れる。そのため本発明のスチレン系樹脂組成物は、二軸延伸シート、押出シート又は発泡押出シート、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、特に電子レンジ加熱調理対応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。