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特許7263117耐熱スチレン系樹脂組成物、シート、及び成形品
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-14
(45)【発行日】2023-04-24
(54)【発明の名称】耐熱スチレン系樹脂組成物、シート、及び成形品
(51)【国際特許分類】
   C08L 25/08 20060101AFI20230417BHJP
   C08F 212/08 20060101ALI20230417BHJP
   C08J 5/18 20060101ALI20230417BHJP
   C08J 9/04 20060101ALI20230417BHJP
   B29C 48/08 20190101ALI20230417BHJP
   B29C 48/10 20190101ALI20230417BHJP
   B29C 44/00 20060101ALI20230417BHJP
   B29C 44/20 20060101ALI20230417BHJP
   B29L 7/00 20060101ALN20230417BHJP
【FI】
C08L25/08
C08F212/08
C08J5/18 CET
C08J9/04 101
B29C48/08
B29C48/10
B29C44/00 E
B29C44/20
B29L7:00
【請求項の数】 9
(21)【出願番号】P 2019094774
(22)【出願日】2019-05-20
(65)【公開番号】P2020189900
(43)【公開日】2020-11-26
【審査請求日】2021-12-20
(73)【特許権者】
【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】100181272
【弁理士】
【氏名又は名称】神 紘一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100178685
【弁理士】
【氏名又は名称】田浦 弘達
(72)【発明者】
【氏名】望月 謙太郎
(72)【発明者】
【氏名】奥村 仁
【審査官】常見 優
(56)【参考文献】
【文献】特開2014-169391(JP,A)
【文献】特開2017-105954(JP,A)
【文献】特開2017-133040(JP,A)
【文献】特開2011-126996(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 1/00-101/16
C08K 3/00- 13/08
C08F 6/00-246/00
C08F301/00
C08J 5/00- 5/24
C08J 9/00- 9/42
B29C 48/08- 48/96
B29C 44/00- 44/60
B29L 7/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スチレン系単量体単位と不飽和カルボン酸系単量体単位とを含む共重合樹脂(a)と、ゴム変性スチレン系樹脂(b)とを含む耐熱スチレン系樹脂組成物であって、
但し、前記耐熱スチレン系樹脂組成物中に含まれる成分から、ブタジエン単量体単位からなるゴム状粒子にメタクリル酸メチル単量体単位とスチレン単量体単位とを主成分とする共重合体がグラフトしてなるMBS樹脂及びマレイン化スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合体である共重合樹脂を除く、
前記共重合樹脂(a)と前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)との合計含有量を100質量%としたときに、前記共重合樹脂(a)の含有量が80~91質量%で、前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)の含有量が9~20質量%であり、
前記共重合樹脂(a)は、前記スチレン系単量体単位と前記不飽和カルボン酸系単量体単位の合計含有量を100質量%としたときに、前記スチレン系単量体単位の含有量が86~94質量%で、前記不飽和カルボン酸系単量体単位の含有量が6~14質量%であり、且つ、重量平均分子量が15万~24万であり、
前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)は、前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)の全質量を100質量%としたときにゴム含有量が8~15質量%であり、且つ、ゴム粒子径が2.7~5.3μmであることを特徴とする、耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項2】
樹脂の溶融温度が240℃で、且つせん断速度が400(1/s)のときの前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)の溶融粘度と前記共重合樹脂(a)の溶融粘度の比(樹脂(b)/樹脂(a))が0.6~1.4である、請求項1に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項3】
前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)のトルエン不溶分の膨潤指数が8~15であり、且つ、該トルエン不溶分と該トルエン不溶分中のゴム含有量の質量比(トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量)が2.0~3.4である、請求項1又は2に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項4】
前記耐熱スチレン系樹脂組成物のビカット軟化温度が109℃以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項5】
前記共重合樹脂(a)と前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)との合計含有量を100質量部としたときに、凝固点が-10℃以下であり、且つ、炭素数が14以上である脂肪族第1級アルコールを0.01~1.0質量部含有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項6】
前記共重合樹脂(a)と前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)との合計含有量を100質量部としたときに、可塑剤を0.01~1.0質量部含有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項7】
請求項1~6のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された非発泡押出シート。
【請求項8】
請求項1~6のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された発泡押出シート。
【請求項9】
請求項7に記載の非発泡押出シート又は請求項8に記載の発泡押出シートを用いて形成された成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、耐熱性、機械的強度、外観、耐油性、及び成形性に優れた耐熱スチレン系樹脂組成物、並びに該耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された非発泡及び発泡の押出しシート及び成形品に関する。
【背景技術】
【0002】
スチレン-メタクリル酸系樹脂は、耐熱性に優れ、且つ比較的安価なことから、弁当、惣菜等の食品容器、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。近年、コンビニエンスストアー等の業務用に使用する電子レンジの普及、及び電子レンジの使用時間の短縮のため、短時間でより高温になり易い、より高出力の機器が使用されている。また、食用油を使用した食品惣菜が多くなり、高温になり易い。このため、より耐熱性と、より耐油性に優れた樹脂が望まれている。更には、惣菜等の食品容器に、発泡体からなる深絞り容器の使用が増え、発泡体でより深絞り成形ができる樹脂が望まれている。
【0003】
一般に、より耐熱が高く、機械的強度に優れ樹脂を得るためには、よりメタクリル酸の含有量の多いスチレン-メタクリル酸系樹脂にゴム成分が添加され、ゴム成分としては、例えば耐衝撃性ゴム変性スチレン系樹脂や、スチレン-ブタジエンの共重合樹脂などが用いられる。これらに関しては、下記特許文献1には、スチレン-アクリル酸樹脂とゴム質成分としてハイインパクトスチレンとからなる電子レンジ調理用容器成形用積層発泡シートが開示されている。また、下記特許文献2には、スチレン-メタクリル酸樹脂と耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)とからなる耐熱発泡シート、更にはポリエステルフィルム、ポリオレフィンフィルムを積層してなる耐熱発泡シートが開示されている。また、下記特許文献3には、重量平均分子量が25万~80万の高分子量のスチレン-メタクリル酸樹脂と耐衝撃性スチレン系樹脂からな樹脂組成物が、開示されている。また、下記特許文献4には、スチレン-メタクリルゴム粒子径が0.8μm以上1.8μm未満のゴムを含む耐衝撃性ポリスチレンとからなる発泡シートが、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開昭63-264335号公報
【文献】特開平02-58548号公報
【文献】特開2000-72942号公報
【文献】特開2018-44086号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、前記した従来技術のスチレン-メタクリル酸系樹脂と耐衝撃性スチレン系樹脂の組成物では、耐熱性、機械的強度、外観、耐油性、及び成形性の点では充分ではない。特に耐熱性と機械的強度を維持して、より耐油性と深絞り性に優れた樹脂が求められている。
【0006】
かかる状況の下、本発明が解決しようとする課題は、耐熱性、機械的強度、外観、耐油性、及び成形性に優れた耐熱スチレン系樹脂組成物、並びに該耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された非発泡及び発泡の押出しシート及び成形品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、かかる現状に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、特定のスチレン系単量体単位と不飽和カルボン酸系単量体単位とを含む共重合樹脂と、特定のゴム変性スチレン系樹脂とを、特定の比率で混合した樹脂において、耐熱性、機械的強度、外観、耐油性、及び成形性に優れた、非発泡シート、発泡シート及び成形品が得られる耐熱スチレン系樹脂組成物を見出し、本発明に至った
すなわち、本発明は以下の通りのものである。
【0008】
(1)スチレン系単量体単位と不飽和カルボン酸系単量体単位とを含む共重合樹脂(a)と、ゴム変性スチレン系樹脂(b)とを含む耐熱スチレン系樹脂組成物であって、
前記共重合樹脂(a)と前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)との合計含有量を100質量%としたときに、前記共重合樹脂(a)の含有量が80~91質量%で、前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)の含有量が9~20質量%であり、
前記共重合樹脂(a)は、前記スチレン系単量体単位と前記不飽和カルボン酸系単量体単位の合計含有量を100質量%としたときに、前記スチレン系単量体単位の含有量が86~94質量%で、前記不飽和カルボン酸系単量体単位の含有量が6~14質量%であり、且つ、重量平均分子量が15万~24万であり、
前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)は、前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)の全質量を100質量%としたときにゴム含有量が8~15質量%であり、且つ、ゴム粒子径が2.7~5.3μmであることを特徴とする、耐熱スチレン系樹脂組成物。
(2)樹脂の溶融温度が240℃で、且つせん断速度が400(1/s)のときの前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)の溶融粘度と前記共重合樹脂(a)の溶融粘度の比(樹脂(b)/樹脂(a))が0.6~1.4である、上記(1)に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
(3)前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)のトルエン不溶分の膨潤指数が8~15であり、且つ、該トルエン不溶分と該トルエン不溶分中のゴム含有量の質量比(トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量)が2.0~3.4である、上記(1)又は(2)に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
(4)前記耐熱スチレン系樹脂組成物のビカット軟化温度が109℃以上である、上記(1)~(3)のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
(5)前記共重合樹脂(a)と前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)との合計含有量を100質量部としたときに、凝固点が-10℃以下であり、且つ、炭素数が14以上である脂肪族第1級アルコールを0.01~1.0質量部含有する、上記(1)~(4)のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
(6)前記共重合樹脂(a)と前記ゴム変性スチレン系樹脂(b)との合計含有量を100質量部としたときに、可塑剤を0.01~1.0質量部含有する、上記(1)~(5)のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
(7)上記(1)~(6)のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された非発泡押出シート。
(8)上記(1)~(6)のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された発泡押出シート。
(9)上記(7)に記載の非発泡押出シート又は上記(8)に記載の発泡押出シートを用いて形成された成形品。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、耐熱性、機械的強度、外観、耐油性、及び成形性に優れた耐熱スチレン系樹脂組成物、並びに該耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された非発泡及び発泡の押出しシート及び成形品を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態(以下、「本実施形態」という。)を詳細に説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
[耐熱スチレン系樹脂組成物]
本実施形態の耐熱スチレン系樹脂組成物は、スチレン系単量体単位と不飽和カルボン酸系単量体単位とを含む共重合樹脂(a)と、ゴム変性スチレン系樹脂(b)とを含み、共重合樹脂(a)とゴム変性スチレン系樹脂(b)との合計含有量を100質量%としたときに、共重合樹脂(a)の含有量が80~91質量%で、ゴム変性スチレン系樹脂(b)の含有量が9~20質量%である。また、本実施形態の耐熱スチレン系樹脂組成物において、共重合樹脂(a)は、スチレン系単量体単位と不飽和カルボン酸系単量体単位の合計含有量を100質量%としたときに、スチレン系単量体単位の含有量が86~94質量%で、不飽和カルボン酸系単量体単位の含有量が6~14質量%であり、且つ、重量平均分子量が15万~24万である。さらに、本実施形態の耐熱スチレン系樹脂組成物において、ゴム変性スチレン系樹脂(b)は、ゴム変性スチレン系樹脂(b)の全質量を100質量%としたときにゴム含有量が8~15質量%であり、且つ、ゴム粒子径が2.7~5.3μmである。
なお、以下、耐熱スチレン系樹脂組成物を樹脂組成物と、共重合樹脂(a)を(a)成分と、ゴム変性スチレン系樹脂(b)を(b)成分と、も称す。
【0011】
〈共重合樹脂(a)〉
本実施形態の樹脂組成物は、共重合樹脂(a)を、(a)成分と(b)成分との合計含有量を100質量%としたときに、80~91質量%含有し、好ましくは81~90質量%、より好ましくは共重合樹脂(a)82~89質量%含有する。本実施形態において、(a)成分の含有量を80質量%以上とすることにより、耐熱性や剛性を向上させることができる。また、(a)成分の含有量を91質量%以下とすることにより、機械的強度を向上させることができる。
【0012】
本実施形態において、共重合樹脂(a)を100質量%としたときに、スチレン系単量体単位の含有量は86~94質量%であり、好ましくは88~93質量%、より好ましくは90~93質量%の範囲である。このスチレン系単量体単位の含有量が86質量%未満では、樹脂の流動性が低下する。一方、94質量%を超える場合は、後述の不飽和カルボン酸系単量体単位を所望量存在させることができない。
【0013】
本実施形態における共重合樹脂(a)及び後述のゴム変性スチレン系樹脂(b)に用いるスチレン系単量体としては、スチレンの他に、α-メチルスチレン、α-メチル-p-メチルスチレン、ο-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、イソブチルスチレン、及びt-ブチルスチレン又はブロモスチレン、クロロスチレン、及びインデンなどが挙げられる。特に、スチレンが好ましい。これらのスチレン系単量体は、一種もしくは二種以上使用することができる。
【0014】
本実施形態の樹脂組成物においては、不飽和カルボン酸系単量体は耐熱性を向上させる役割を果たす。共重合樹脂(a)のスチレン系単量体単位と不飽和カルボン酸系単量体単位の合計含有量を100質量%としたときに、不飽和カルボン酸系単量体単位の含有量は6~14質量%であり、好ましくは7~12質量%、より好ましくは7~10質量%の範囲である。この不飽和カルボン酸系単量体単位の含有量が6質量%未満の場合は、耐熱性向上の効果が不十分である。一方、14質量%を超える場合は、共重合樹脂中のゲル化物が増加し、外観不良となる。また共重合樹脂の流動性が低下して深絞りなどの成形性が低下して好ましくない。更には機械的強度も低下して好ましくない。
【0015】
本実施形態において、不飽和カルボン酸系単量体としては、特に限定されないが例えば、メタクリル酸、アクリル酸、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。不飽和カルボン酸系単量体としては、耐熱性の向上効果が大きく、常温にて液状でハンドリング性に優れることからメタクリル酸が好ましい。これらの不飽和カルボン酸系単量体は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0016】
本実施形態において、共重合樹脂(a)の重量平均分子量は15万~24万であり、好ましくは16万~23万、より好ましくは17万~22万である。重量平均分子量が15万未満の場合は、機械的強度に劣る。一方、24万を超える場合は、共重合樹脂中のゲル化物が増加し、外観不良となる。また共重合樹脂の流動性や深絞りなどの成形性が低下して好ましくない。
【0017】
本実施形態に係る共重合樹脂(a)の重合方法については、特に制限はないが、ラジカル重合法として、塊状重合法又は溶液重合法を採用することが好ましい。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モノマー、重合溶媒等の揮発分を除去する脱揮工程とから成る。以下、本実施形態に係る共重合樹脂(a)の重合方法について説明する。
【0018】
本実施形態に係る共重合樹脂(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及び連鎖移動剤を含有させる。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ービス(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。
【0019】
連鎖移動剤としては、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。
【0020】
重合方法としては、必要に応じて、重合溶媒を用いた溶液重合を採用できる。用いられる重合溶媒としては、芳香族炭化水素類、例えば、エチルベンゼン、ジアルキルケトン類、例えば、メチルエチルケトン等が挙げられ、それぞれ、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。重合生成物の溶解性を低下させない範囲で、他の重合溶媒、例えば脂肪族炭化水素類等を、芳香族炭化水素類に更に混合することができる。これらの重合溶媒は、全単量体100質量部に対して、25質量部を超えない範囲で使用するのが好ましい。全単量体100質量部に対して重合溶媒が25質量部を超えると、重合速度が低下し、且つ得られる樹脂の衝撃強度の低下が大きくなる傾向がある。重合前に、全単量体100質量部に対して5~20質量部の割合で添加しておく方が、品質が均一化し易く、重合温度制御の点でも好ましい。
【0021】
本実施形態に係る共重合樹脂(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、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、二軸脱揮機、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190~270℃程度あり、好ましくは200~260℃、より好ましくは210~250℃である。また脱揮処理の圧力は、通常0.13~4kPa程度であり、好ましくは0.13~3kPa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。
【0022】
〈ゴム変性スチレン系樹脂(b)〉
本実施形態の樹脂組成物は、ゴム変性スチレン系樹脂(b)を、(a)成分と(b)成分との合計含有量を100質量%としたときに、9~20質量%含有し、好ましくは10~19質量%、より好ましくは共重合樹脂(a)11~18質量%含有する。本実施形態において、(b)成分を9~20質量%含むことにより、耐熱性、機械的強度、外観、耐油性、及び成形性に優れた樹脂組成物が得られる。また、(b)成分の含有量を9質量%以上とすることにより、機械的強度を向上させることができる。また、(a)成分の含有量を20質量%以下とすることにより、耐熱性や剛性を向上させることができる。
【0023】
本実施形態におけるゴム変性スチレン系樹脂(b)は、スチレン系樹脂マトリクス中にゴム状重合体の粒子が分散した樹脂であり、ゴム状重合体の存在下でスチレン系単量体を重合させることにより製造することができる。
【0024】
前記ゴム状重合体としては、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を使用できるが、ポリブタジエン又はスチレン-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及びシス含有率の低いローシスポリブタジエンの双方を用いることができる。また、スチレン-ブタジエン共重合体の構造としては、ランダム構造及びブロック構造の双方を用いることができる。これらのゴム状重合体は一種もしくは二種以上使用することができる。また、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。特に、シス含有率の高いハイシスポリブタジエンが好ましい。
【0025】
ゴム変性ポリスチレン系樹脂(b)に含まれるゴム含有量は8~15質量%であり、好ましくは9~14質量%であり、より好ましく10~13質量%である。ゴム含有量が8質量%未満の場合は、共重合樹脂(a)との組成物で、機械的強度が低下して好ましくない。一方、ゴム含有量が15質量%を超える場合は、耐熱性や剛性が低下して好ましくない。またゴム変性ポリスチレン系樹脂(b)を製造する際に重合系の粘度が高くなり、運転が難しくなる。またゴム粒子の微細化が難しくなり、共重合樹脂(a)と混合時に、ゴム成分の分散不良などが生じ、機械的強度の低下や製品の外観不良が見られ、好ましくない。ゴム変性ポリスチレン系樹脂(b)中のゴム含有量は、ヨウ素還元滴定法などで求めることができる。
【0026】
ゴム粒子径は2.7~5.3μmであり、好ましくは3.0~5.0μm、より好ましくは3.3~4.7μmである。ゴム粒子径が2.7μm未満の場合は、共重合樹脂(a)との組成物で、機械的強度が劣るものとなる。また耐油性も低下する傾向となる。一方、ゴム粒子径が5.3μmを超える場合は、共重合樹脂(a)との組成物で、機械的強度と外観が劣る。機械的強度は適正なゴム粒子径の範囲が存在する。ゴム変性ポリスチレン系樹脂(b)はゴム状重合体の存在下で撹拌機付きの反応機中でスチレン系単量体を重合させて得られるが、ゴム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出来る。
【0027】
ゴム変性スチレン系樹脂(b)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(及び溶媒)を重合する塊状重合(若しくは溶液重合)、又は反応途中で懸濁重合に移行する塊状-懸濁重合、又はゴム状重合体ラテックスの存在下、スチレン系単量体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、ゴム状重合体とスチレン系単量体及び必要に応じて有機溶媒、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。
【0028】
本実施形態において、共重合樹脂(a)とゴム変性スチレン系樹脂(b)の混合で、ゴム変性スチレン系樹脂(b)の溶融粘度と共重合樹脂(a)の溶融粘度の比(樹脂(b)/樹脂(a))が0.6~1.4であることが好ましい。より好ましくは、0.7~1.3であり、更により好ましくは0.8~1.2である。共重合樹脂(a)はスチレン系単量体と不飽和カルボン酸系単量体との共重合体で、不飽和カルボン酸系単量体はスチレン系単量体に比し極性が強く、不飽和カルボン酸系単量体の含有量が多い共重合樹脂ほどポリスチレンと相溶性が低下する。ゴム変性スチレン系樹脂(b)はマトリックスがスチレン系樹脂からなるため、不飽和カルボン酸系単量体の含有量の多い共重合樹脂(a)とは相溶性が悪くなり、相分離を伴う虞がある。このため共重合樹脂(a)とゴム変性スチレン系樹脂(b)をより均一に混合し、且つ混合比率の少ないゴム変性スチレン系樹脂(b)をより微細に分散しないと、機械的強度、外観、耐油性、成形性などに優れたものが得られ難くなる。そして、それぞれの成分をより均一に混合し、且つ(b)成分をより微細に分散するには共重合樹脂(a)とゴム変性スチレン系樹脂(b)の溶融粘度を近づけることが効果的であり、共重合樹脂(a)とゴム変性スチレン系樹脂(b)の溶融粘度比を0.6~1.4の範囲内とすることにより、機械的強度、外観、耐油性、成形性など、より優れた樹脂組成物が得られる。
なお、上記の溶融粘度は、測定する樹脂の溶融温度が240℃で、且つ、せん断速度が400(1/s)のときに測定した値である。
【0029】
本実施形態において、ゴム変性スチレン系樹脂(b)のトルエン不溶分の膨潤指数が8~15であり、且つトルエン不溶分とトルエン不溶分中のゴム含有量の質量比(トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量)が2.0~3.4であることが好ましい。膨潤指数は、より好ましくは9~14、更に好ましくは10~13であり、トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量の比は、より好ましくは2.2~3.2、更に好ましくは2.4~3.0である。トルエン不溶分の膨潤指数は、ゴム粒子径中のゴム成分の架橋度合いを表す指標で、数値が小さいほど架橋密度が高くなり、ゴム成分の柔軟性が減少、硬くなり変形しづらくなる。一方、数値が大きいほど架橋密度が低く、ゴム成分の柔軟性が増加して変性しやすくなる。このゴム成分の架橋度合いを適度に調整することにより、優れた機械的強度を発現することになる。また、トルエン不溶分とトルエン不溶分中のゴム含有量の質量比で、この質量比が小さ過ぎると、ゴム粒子径中に含有するポリスチレン成分の量が少なくなり、トルエン不溶分の体積、すなわちゴム相の体積が低下する。このため分散したゴム粒子間の距離が長くなり、機械的強度が低下する傾向となる。一方、トルエン不溶分とトルエン不溶分中のゴム含有量の質量比が大き過ぎると、ゴム粒子径中に含有するポリスチレン成分の量が多くなり、ゴム相の体積が増加、これに伴い、樹脂組成物の粘弾性が増大し、樹脂組成物の延伸性が低下し、深絞り性などの成形性が損なわれる傾向となる。ゴム変性スチレン系樹脂(b)のトルエン不溶分の膨潤指数を8~15で、且つトルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量の比を2.0~3.4の範囲に調整すると、機械的強度と深絞り成形性などのより優れる樹脂組成物が得られる。
【0030】
〈その他の成分〉
本実施形態の樹脂組成物には、所望に応じて、通常用いられている添加剤、例えば、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、可塑剤、染料、顔料、各種充填剤等を添加することができ、このような添加剤が添加された樹脂組成物を各種成形に用いることができる。上記添加剤は、共重合樹脂(a)の製造時に予め添加されていてもよい。
【0031】
本実施形態の樹脂組成物には、凝固点が-10℃以下であり、且つ炭素数が14以上である脂肪族第1級アルコールを、(a)成分と(b)成分との合計含有量100質量部に対して0.01~1.0質量部含有してもよい。脂肪族第1級アルコールの添加は、共重合樹脂(a)とゴム変性スチレン系樹脂(b)の溶融混合時や、共重合樹脂(a)の製造時のいずれにも添加することができる。脂肪族第1級アルコールの添加は不飽和カルボン酸系単量体の架橋を抑制することに有効である。特に共重合樹脂(a)製造時に添加することが望ましい。炭素数が14未満のアルコールは、共重合樹脂(a)製造時、シートの押出時等に、残留モノマー又は水分等の低揮発成分を除去する目的で高真空にした場合、揮発し易く、ゲル化反応の抑制効果が薄れる。樹脂組成物中の、炭素数14以上の脂肪族第1級アルコールの含有量は0.01~1.0質量部であることが好ましい。脂肪族第1級アルコールの含有量は、より好ましくは0.03~0.8質量部、更に好ましくは0.05~0.6質量部である。含有量が0.01質量部未満の場合は、ゲル化反応の抑制効果が薄れる傾向があり、一方、含有量が1.0質量部を超える場合は、ゲル化反応の抑制効果は高くなるが、樹脂の耐熱性の低下が大きくなる傾向がある。また、押出成形時にダイス出口に目ヤニとなって発生し、シートに付着、異物になる傾向が強くなる。炭素数14以上の脂肪族第1級アルコールの中でも、凝固点が-10℃以下のイソ型の脂肪族第1級アルコールが特に好ましい。凝固点が-10℃を超える場合、水分、残留モノマー等の低揮発成分除去の目的で高真空にした場合、該アルコールが凝縮器等に析出し易く、真空度を低下させる場合がある。炭素数14以上の脂肪族第1級アルコールの含有量は、ガスクロマトグラフィーにより測定できる。
【0032】
炭素数14以上の脂肪族第1級アルコールとしては、n-ミリスチン酸アルコール、n-パルミチン酸アルコール、n-ステアリルアルコール等が挙げられる。更に、凝固点-10℃以下のイソ脂肪族第1級アルコールとしては、炭素数14のイソテトラデカノール、炭素数16のイソヘキサデカノール、炭素数18のイソオクタデカノール、炭素数20のイソエイコサノールが挙げられ、例えば、具体的には、7-メチル-2-(3-メチルブチル)-1-オクタノール、5-メチル-2-(1-メチルブチル)-1-オクタノール、5-メチル-2-(3-メチルブチル)-1-オクタノール、2-ヘキシル-1-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、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-デカノールなどが挙げられる。この中でも、特に炭素数18のイソオクタデカノールが好ましい。
【0033】
本実施形態の樹脂組成物には、可塑剤を、(a)成分と(b)成分との合計含有量100質量部に対して0.01~1.0質量部含有してもよい。より好ましくは0.03~0.8質量部、更に好ましくは0.05~0.6質量部である。可塑剤の添加は樹脂の延伸性を向上させ、深絞り成形には有効であるが、添加量が0.01質量部未満の場合は、効果が薄い。一方、1.0質量部を超える場合は、樹脂の耐熱性の低下が大きくなる傾向がある。また、押出成形時にダイス出口に目ヤニとなって発生し、シートに付着、異物になる傾向が強くなる。可塑剤の種類としては、流動パラフィン(ホワイトオイルとも称される)、白色鉱油、フタル酸エステル類等が挙げられる。この中でも、特に流動パラフィン(ホワイトオイル)が好ましい。
【0034】
本実施形態の樹脂組成物には、安定剤をさらに含有させてもよい。一般的な安定剤としては、例えば、オクタデシル-3-(3,5-t-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-クレゾール等のヒンダートフェノール系酸化防止剤、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト等のリン系加工熱安定剤等を挙げることができる。これらの安定剤は単独で又は2種以上を組み合わせて適宜用いることができる。添加時期については、特に制限はなく、例えば、樹脂の重合工程又は脱揮工程で添加したり、又はシート押出機又は発泡押出機で樹脂の押出時に添加したりすることができる。
【0035】
なお、本実施形態の樹脂組成物は、共重合樹脂(a)80~91質量%と、ゴム変性スチレン系樹脂(b)9~20質量%とを含むが、本実施形態の樹脂組成物に、前記した共重合樹脂(a)、ゴム変性スチレン系樹脂(b)、脂肪族第1級アルコール、及び可塑剤以外の他の樹脂、例えば、一般のポリスチレン、スチレン-ブタジエンのブロック、ランダム共重合エラストマー、部分的に又は完全に水素添加されたスチレン-ブタジエン共重合エラストマー、ポリフェニレンエーテル等を含有させることを除外するものではないことを理解されたい。例えば、本実施形態の樹脂組成物には、所望に応じて、通常用いられている添加剤、例えば、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、可塑剤、染料、顔料、各種充填剤等を添加することができる。
【0036】
また、本実施形態において、樹脂組成物中の(a)成分と(b)成分との合計含有量は、樹脂組成物100質量%に対して、97質量%以上であることが好ましく、より好ましくは98質量%以上であり、更に好ましくは99質量%以上である。
【0037】
〈耐熱スチレン系樹脂組成物の特性〉
本実施形態の樹脂組成物は、ビカット軟化温度が109℃以上であることが好ましく、より好ましくは110℃以上、さらに好ましくは111℃以上である。ビカット軟化温度が109℃以上であれば、沸騰水以上の温度でもシートの変形が小さく、良好である。ビカット軟化温度は、用いる共重合樹脂(a)のビカット軟化温度と用いるゴム変性スチレン系樹脂(b)のビカット軟化温度と、両方の混合比を調整することにより達成できる。ゴム変性スチレン系樹脂(b)はゴム含有量が少ないほど製造し易いが、機械的強度を高めるには添加量を増やす必要があり、この場合耐熱性が低下して好ましくない。より耐熱性が高く、且つ機械的強度の優れる樹脂組成物を得るためには、より耐熱性の高い共重合樹脂(a)と、よりゴム含有量の多いゴム変性スチレン系樹脂(b)とを混合することが好ましい。しかし、耐熱性の高い共重合樹脂(a)は製造する上で限界がある。不飽和カルボン酸系単量体の増加で、流動性の低下とゲル物の生成増加で品質が低下する。また、ゴム含有量の多いゴム変性スチレン系樹脂(b)も製造する上で限界がある。ゴム濃度の増加で重合系の粘度上昇などで製造が極めて難しくなる。本実施形態の樹脂組成物のビカット軟化温度は、好ましくは130℃以下で、より好ましくは125℃以下である。ビカット軟化温度が高すぎると、熱加工時に樹脂温度を高くする必要があり、このときにゲル物が発生しやすくなり、機械的強度の低下や外観不良を招く傾向となる。
【0038】
〈耐熱スチレン系樹脂組成物の製造方法〉
耐熱スチレン系樹脂組成物の製造方法としては、特に限定しないが、共重合樹脂(a)とゴム変性スチレン系樹脂(b)とを押出機等で混合(溶融混練)することで例えばペレットの形態で、得ることができる。また、耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて非発泡押出シートや発泡押出シートなどを製造したり、又は、共重合樹脂(a)とゴム変性スチレン系樹脂(b)を直接シート押出機のポッパーに投入、混合して、非発泡押出シートや発泡押出シートなどを製造したりすることもできる。
【0039】
[押出シート]
本実施形態の非発泡押出シートおよび発泡押出シートは、上述した本発明の実施形態の樹脂組成物を用いて形成される。
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二軸押出成形機で、一軸延伸機又は二軸延伸機でシートを引き取る装置を用いる方法等を挙げることができる。また、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挙げることができる。
【0040】
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。
【0041】
非発泡押出シートにおいては、例えば、厚みが0.1~1.5mm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、非発泡押出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いが、特にロールで1.3倍~7倍程度延伸した後、テンターで1.3~7倍程度延伸したシートが強度の面で好ましい。また、非発泡押出シートは、ポリスチレン樹脂等のスチレン系樹脂、例えば、スチレン-ブタジエンブロック共重合体又はポリブタジエンなどのゴム成分から成るハイインパクトポリスチレン等と多層化して用いてもよく、更に該スチレン系樹脂以外の樹脂と多層化して用いてもよい。スチレン系樹脂以外の樹脂としては、PP樹脂、PP/PS系樹脂、PET樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。
【0042】
一方、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/m2~500g/m2であることが好ましい。また、発泡押出シートは、ポリスチレン樹脂等のスチレン系樹脂、例えば、スチレン-ブタジエンブロック共重合体、ポリブタジエンなどのゴム成分から成るハイインパクトポリスチレン(耐衝撃性ポリスチレン)等と多層化して用いてもよく、更に該スチレン系樹脂以外の樹脂と多層化して用いてもよい。スチレン系樹脂以外の樹脂としては、ポリプロピレン(PP)樹脂、PP/ポリスチレン(PS)系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。
【0043】
[成形品]
本実施形態の成形品は、上述した本発明の実施形態の非発泡押出シート又は発泡押出シートを用いて形成される。具体的には、成形品は、非発泡押出シートもしくはこれを含む多層体、または、発泡押出シートもしくはこれを含む多層体を、例えば真空成形することにより得られる。成形品としては、発泡押出シート又はこれを含む多層体を用いる場合には、例えば、トレー等の容器が挙げられる。また、非発泡押出シート又はこれを含む多層体を用いる場合には、成形品としては、例えば弁当の蓋材又は惣菜等を入れる容器を作製できる。
【実施例
【0044】
以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における樹脂及び押出シート等は、以下の分析又は測定方法で評価した。
【0045】
(1)共重合樹脂(a)中のスチレン系単量体、不飽和カルボン酸系単量体の含有量の測定
プロトン核磁気共鳴(1H-NMR)測定機で測定したスペクトルの積分比から、樹脂組成を定量した。
試料調製:樹脂ペレット30mgをd6-DMSO 0.75mlに60℃で4~6時間加熱溶解した。
測定機器:日本電子 JNM ECA-500
測定条件:測定温度 25℃、観測核 1H、積算回数 64回、繰り返し時間 11秒
(スペクトルの帰属)
ジメチルスルホキシド重溶媒中で測定されたスペクトルの帰属は、0.5~1.5ppmのピークはメタクリル酸のα-メチル基の水素、1.6~2.1ppmのピークはポリマー主鎖のメチレン基の水素、12.4ppmのピークはメタクリル酸のカルボン酸の水素である。また、6.5~7.5ppmのピークはスチレンの芳香族環の水素である。
【0046】
(2)ビカット軟化温度の測定
ISO306に準拠して、荷重50N、昇温速度50℃/hの条件で測定した。
【0047】
(3)重量平均分子量の測定
共重合樹脂(a)の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエー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、ポリスチレン換算で求めた。
装置 :東ソー製HLC―8220
分別カラム:東ソー製TSK gel Super HZM-H
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
試料濃度:測定試料5mgを10mLの溶媒に溶解
注入量 :10μL
測定温度:40℃
流速 :0.35mL/分
検出 :UV検出器
検量線の作成は東ソー製の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。
【0048】
(4)メルトフローレートの測定
ISO 1133に準拠して測定した(200℃、荷重49N)。
【0049】
(5)樹脂組成物の溶融粘度の測定
Malvern Instruments社製、型式RH10のツインキャピラリーレオメータを用いて、樹脂温度240℃、せん断速度400(1/s)で、樹脂組成物の溶融粘度を測定した。
【0050】
(6)ゴム粒子径の測定
ゴム粒子径の測定は、ゴム変性スチレン系樹脂0.01gを電解液(1質量%チオシアン酸アンモニウム/99質量%ジメチルホルムアミド溶液)20ミリリットルに溶解させ、30μm径のアパーチャーチューブを装着したベックマンコールター株式会社製COULTER MULTISIZER III (商品名)にて測定した。求めた体積基準の粒子径分布曲線の体積50%のメジアン径をゴム粒子径とした。
【0051】
(7)トルエン不溶分の膨潤指数およびトルエン不溶分の含有量の測定
沈殿管にゴム変性スチレン系樹脂1gを精秤し(W1)、トルエン20ミリリットルを加え23℃で2時間振とう後、遠心分離機((株)佐久間製作所製SS-2050A(ローター:6B-N6L))にて4℃以下、20000rpm(遠心加速度45100G)で60分間遠心分離する。沈殿管を約45度にゆっくり傾け、上澄み液をデカンテーションして取り除く。トルエンを含んだ不溶分の質量を精秤し(W2)、引き続き、160℃、3kPa以下の条件で1時間真空乾燥し、デシケータ内で室温まで冷却後、トルエン不溶分の質量を精秤する(W3)。
下記式により、トルエン不溶分の膨潤指数、及びトルエン不溶分を求める。
トルエン不溶分の膨潤指数=(W2/W3)
トルエン不溶分の含有量(質量%)=((W3)/(W1))×100
【0052】
(8)樹脂中のゴム含有量、及び、〔トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量〕比の測定
ゴム変性スチレン系樹脂0.25gをクロロホルム50mlに溶解し、一塩化ヨウ素を加えてゴム成分中の二重結合を反応させた後、ヨウ化カリウムを加え、残存する一塩化ヨウ素をヨウ素に変え、チオ硫酸ナトリウムで逆滴定した(一塩化ヨウ素法)。当該一塩化ヨウ素法を用いて測定された、ゴム変性スチレン系樹脂中のゴム含有量(W4:質量%)から、上記(7)のゴム変性スチレン系樹脂(W1)中のゴム含有量を次式で求めた:
トルエン不溶分中のゴム含有量(W5)=W1×W4/100
トルエン不溶分中のゴム含有量に対するトルエン不溶分の質量比(トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量)は次式で求めた:
トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量=W3/W5
【0053】
(9)樹脂組成物中の脂肪族第1級アルコール含有量の測定
樹脂組成物0.5gをメチルエチルケトン20mlに溶解させ、下記の条件下でガスクロマトグラフィーにより、脂肪族第1級アルコールの含有量を定量した。
(測定条件)
機器 :島津製製作所製ガスクロマトグラフィー GC2010
カラム :DB-WAX 30m、0.25mmφ、df=0.5μm
温度 :100℃→5℃/分→130℃→10℃/分→180℃-12分→
20℃/分→220℃-20分
【0054】
(10)樹脂組成物中の流動パラフィン含有量の測定
樹脂組成物2gを精秤し、メチルエチルケトン40mlを加え23℃で40分間振とうし、メタノール200ml中に滴下し、60℃で10分間加温した後、23℃に冷却し、穴径0.45μmのメンブランフィルターで濾過した。濾別した濾液を減圧蒸留濃縮し、80℃で30分間乾燥した後、23℃に冷却し、ノルマルヘキサンに溶解させ、10mlの試料を得た。得られた試料について、下記の条件下で液体クロマトグラフィーにより、流動パラフィンの含有量を定量した。
(測定条件)
機器 :高速液体クロマトグラフ (株)島津製作所製(商品名)LC-10A
カラム :平均粒子径5μmの全多孔性シリカゲル、内径4.6mm、長さ250mm
溶媒 :ノルマルヘキサン
温度 :23℃
溶媒流量:2g/min
注入量 :200μm
【0055】
(11)非発泡シートインパクト強度(kg・cm)の測定
25mm単軸シート押出機で作製した約1mmのシートを143℃(ビカット軟化温度+30℃)、10分間加熱して、シート押出方向に2.8倍、シート押出直角方向に2.8倍延伸し、厚さ0.12mmの延伸シートを作製し、東洋精機社製のフィルムインパクトテスター(A121807502)でインパクト強度を測定した。
【0056】
(12)非発泡押出シートの耐熱性評価
(11)で作製した延伸シートから100mm×100mmのシートを3枚切り出し、105℃のシリコーンオイルのバス中に30分間浸漬させた。浸漬後の3枚のシートについて、縦方向の収縮率、横方向の収縮率を測定し、全ての収縮率から平均収縮率を算出し、以下の評価基準で判定した。収縮率3%未満が実用上好ましい。
◎:収縮率1%未満
○:収縮率1%以上3%未満
×:収縮率3%以上
【0057】
(13)非発泡押出シートの外観評価
(11)で作製した延伸シートから150mm×150mmのシートを3枚切り出し、このシート3枚の表面において(長径+短径)/2の平均径が1mm以上の異物であるゲル物の個数を数え、シート3枚中のゲル物の合計の個数より以下の評価基準で外観を判定した。
◎:ゲル物の個数が2点以下
○:ゲル物の個数が3~5点
×:ゲル物の個数が6点以上
【0058】
(14)発泡シートのインパクト強度(kg・cm)の測定
発泡押出シート機で作製した厚さ2.1mmの発泡シートを用いて、縦50mm、横50mmに切り出し、東洋精機社製のフィルムインパクトテスター(A121807502)でインパクト強度を測定した。
【0059】
(15)発泡シートの深絞り性評価
発泡押出シート機で作製した厚さ2.1mm発泡シートを用いて、縦200mm、横200mmに切り出し、その後、シート容器成型機を用いて、発泡シートをシート成型機の固定枠に挟み、ヒータの平均温度を樹脂組成物のビカット軟化温度+105℃、雰囲気温度を140℃に設定し、20秒間加熱した。次いで、容器の形状として深さ(H)と開口部(W)の比(深さ(H)/開口部(W))が0.6となる容器を30個成形した。開口部の径は約85mm。この成形で、深絞りにするにつれて生ずる表面破れを、深絞り性として評価した。評価方法は、成形品30個の目視により、深絞り性を下記の3段階で評価した。
◎:良好(表面の破れなし)
○:表面破れ5個未満
×:表面破れ5個以上
【0060】
(16)圧縮シートの耐油性評価
圧縮成形機で、樹脂温度200℃、6分加熱で長さ120mm、幅30mm、厚さ1.1mmの非発泡シートを作製した。このシートを熱風乾燥器で80℃にて3時間加熱した後、シート片端を長さ方向に20mm固定し、固定位置から長さ方向に10mm空け、10mmの位置から幅30mm、長さ方向に20mmの範囲にサラダ油を浸した布を貼り付け、もう一方のシートの片端に250gの加重を吊り下げて、25℃の温度でシートの破断時間を測定した(シートはサラダ油を浸した布の位置で破断した)。なお、サラダ油は日清オイリオグループ株式会社製を使用した。
【0061】
続いて、実施例、比較例で用いた共重合樹脂(a)、ゴム変性スチレン系樹脂(b)の製造方法を説明する。
[共重合樹脂(a)の製造方法]
[樹脂A1]
スチレン82.7質量部、メタクリル酸5.3質量部、エチルベンゼン12.0質量部、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.02質量部から成る重合原料組成液を、0.8リットル/時の速度で、容量が4リットルの完全混合型反応器からなる重合装置に、次いで、未反応モノマー、重合溶媒等の揮発分を除去するため、単軸押出機を2台連結してなる脱揮装置に、連続的に、順次供給した。重合工程の条件は、完全混合反応器の重合温度133~136℃、脱揮工程の1台目の単軸押出機の条件は、樹脂溶融ゾーンの温度を190~210℃、真空度10kPa、2台目の単軸押出機の条件は、樹脂溶融ゾーンの温度を220~250℃、真空度2.5kPaにした。完全混合型反応器出のポリマー分は、重合液を215℃、2.5kPaで30分間乾燥後、〔乾燥後の試料質量/乾燥前の試料質量×100%〕により測定した。ポリマー分は66質量%、樹脂の重量平均分子量は21.7万であった(以下、表1参照)。
【0062】
[樹脂A2~A8]
以下の表1に示す樹脂の性状になるよう樹脂A1と同様に、条件を調整した。なお、樹脂の分子量は、重合溶媒のエチルベンゼンの量と重合温度などで調整した。
【0063】
【表1】
【0064】
[ゴム変性スチレン系樹脂(b)の製造方法]
[樹脂B1]
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、ゴム変性スチレン系樹脂を製造する。撹拌機付き原料タンクにスチレン82質量部、エチルベンゼン11質量部、ゴム成分として宇部興産社製ウベポールBR15HBを7質量部、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.015質量部を投入し、撹拌機でゴム成分を溶解させた。その後、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110~125℃、第2段の反応機の温度を125~140℃、第3段の反応機の温度140~155℃で重合を行った。また押出機温度は200~240℃、真空度は2.5kPa、最終反応器から出た重合液中の全固形分は78質量%であった。ゴム粒子径は第1段層流型反応機の撹拌機の回転数を40rpmにすることで調整した(以下、表2参照)。
【0065】
[樹脂B2~B9]
以下の表2に示す樹脂の性状になるよう樹脂B1と同様に、条件を調整した。なお、ゴム粒子径は、第1段層流型反応機の撹拌機の回転数で調整した。樹脂B8と樹脂B9は回転数を100rpmと30rpmに調整した。またトルエン不溶分は、重合開始剤の1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサンの量で調整し、樹脂B5は当該開始剤を0.04質量部に変更して調整した。
【0066】
【表2】
【0067】
次いで、実施例、比較例を説明する。
[実施例1]
表3に示すように、共重合樹脂(a)として樹脂A1を89質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B2を11質量%の割合に混ぜ、更にイソ脂肪族第1級アルコールと流動パラフィンを添加した後、二軸押出機で押出して樹脂ペレットを作製した。なお、表3中のイソ脂肪族第1アルコールは、日産化学社製の製品(ファインオキソコール180、凝固点:-30℃以下)を用い、また、流動パラフィンは、出光興産社製CP-68Nを用いた。表3中のイソ脂肪族第1級アルコールと流動パラフィン含有量は、共重合樹脂(a)とゴム変性スチレン系樹脂(b)の合計質量100質量部に対する測定値である。
【0068】
得られた樹脂ペレットを用いて、非発泡押出シートと発泡押出シートを作製し、物性、性状を評価した。非発泡シートについては、25mmの単軸シート押出機を用いて、樹脂溶融ゾーンの温度を220~240℃で、厚さ1mmのシートを作製した。このシートを用いて、143℃(ビカット軟化温度+30℃)、10分間加熱して、シート押出方向に2.8倍、シート押出直角方向に2.8倍延伸し、厚さ0.12mmの延伸シートを作製した。また、発泡シートについては、発泡核剤としてタルク(平均粒子径1.5μm)を0.2質量部、発泡剤として液化ブタンを4.5質量部添加した樹脂組成物を得た。直径150mmのサーキュラーダイを備えた発泡押出機を用いて発泡シートを作製した。発泡シート押出機の樹脂溶融ゾーンの温度は220~250℃、ロータリークーラー温度は150~190℃、ダイス温度は160~175℃に調整した。押出発泡直後の発泡体を冷却マンドレルで冷却し、円周上の1点でカッターにより切断することにより、シート厚さ2.1mm、幅1000mm、発泡倍率約10倍の発泡シートを作製した。また圧縮シートについては、圧縮成形機で、樹脂温度200℃、6分加熱で長さ120mm、幅30mm、厚さ1.1mmのシートを作製した。
得られた非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートの物性及び性状の評価結果を、それぞれ、表3に示す。
【0069】
[実施例2~9]
表3に示す割合で共重合樹脂(a)とゴム変性スチレン系樹脂(b)を混ぜ、更にイソ脂肪族第1級アルコールと流動パラフィンなどを混合し、実施例1と同様に、非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートを作製した。得られた非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートの物性及び性状の評価結果を、それぞれ、表3に示す。なお、実施例6のみイソ脂肪族第1級アルコールを添加しなかった。また実施例9のみ流動パラフィンを添加しなかった。
【0070】
[比較例1]
実施例4において共重合樹脂(a)として樹脂A2を85質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B3を15質量%の割合に混ぜたのに対し、比較例1では、共重合樹脂(a)として樹脂A2を95質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B3を5質量%の割合に変更して混ぜた。残余の事項については実施例4と同様に実施し、非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートを作製した。得られた非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートの物性及び性状の評価結果を表3に示す。
比較例1ではゴム変性スチレン系樹脂(b)に用いた樹脂B3の添加量が5質量%と少なく、実施例4に比較して、非発泡シート及び発泡シートのインパクト強度と深絞り性が、劣るものとなった。
【0071】
[比較例2]
実施例4において共重合樹脂(a)として樹脂A2を85質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B3を15質量%の割合に混ぜたのに対し、比較例2では、共重合樹脂(a)として樹脂A2を74質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B3を26質量%の割合に変更して混ぜた。残余の事項については実施例4と同様に実施し、非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートを作製した。得られた非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートの物性及び性状の評価結果を表3に示す。
比較例2ではゴム変性スチレン系樹脂(b)に用いた樹脂B3の添加量が26質量%と多く、実施例4に比較して、ビカット軟化温度が低く、非発泡シートの耐熱性が劣るものとなった。
【0072】
[比較例3]
実施例4において共重合樹脂(a)として樹脂A2を85質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B3を15質量%の割合に混ぜたのに対し、比較例3では、共重合樹脂(a)として樹脂A2を95質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B6を5質量%の割合に変更して混ぜた。残余の事項については実施例4と同様に実施し、非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートを作製した。得られた非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートの物性及び性状の評価結果を表3に示す。
比較例3ではゴム変性スチレン系樹脂(b)に用いた樹脂B6の添加量が5質量%と少なく、実施例4に比較して、非発泡シート及び発泡シートのインパクト強度と深絞り性が、劣るものとなった。
【0073】
[比較例4]
実施例3において共重合樹脂(a)として樹脂A2を85質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B2を15質量%の割合に混ぜたのに対し、比較例4では、共重合樹脂(a)として樹脂A6を85質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B2を15質量%の割合に変更して混ぜた。残余の事項については実施例3と同様に実施し、非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートを作製した。得られた非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートの物性及び性状の評価結果を表3に示す。
比較例4では共重合樹脂(a)に用いた樹脂A6のメタクリル酸の含有量が4.8質量%と少なく、実施例3に比較して、ビカット軟化温度が低く、非発泡シートの耐熱性が劣るものとなった。
【0074】
[比較例5]
実施例1において共重合樹脂(a)として樹脂A1を89質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B2を11質量%の割合に混ぜたのに対し、比較例5では、共重合樹脂(a)として樹脂A7を89質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B2を11質量%の割合に変更して混ぜた。残余の事項については実施例1と同様に実施し、非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートを作製した。得られた非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートの物性及び性状の評価結果を表3に示す。
比較例5では共重合樹脂(a)に用いた樹脂A7の重量平均分子量が29.2万と高く、実施例1に比較して、非発泡シートの外観と発泡シートの深絞り性が、劣るものとなった。
【0075】
[比較例6]
実施例2において共重合樹脂(a)として樹脂A2を88質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B2を12質量%の割合に混ぜたのに対し、比較例6では、共重合樹脂(a)として樹脂A8を88質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B2を12質量%の割合に変更して混ぜた。残余の事項については実施例2と同様に実施し、非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートを作製した。得られた非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートの物性及び性状の評価結果を表3に示す。
比較例6では重合樹脂(a)に用いた樹脂A8のメタクリル酸単量体の含有量が15.3質量%と多く、実施例2に比較して、非発泡シート及び発泡シートのインパクト強度と非発泡シートの外観と発泡シートの深絞り性が、劣るものとなった。
【0076】
[比較例7]
実施例2において共重合樹脂(a)として樹脂A2を88質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B2を12質量%の割合に混ぜたのに対し、比較例7では、共重合樹脂(a)として樹脂A2を88質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B7を12質量%の割合に変更して混ぜた。残余の事項については実施例2と同様に実施し、非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートを作製した。得られた非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートの物性及び性状の評価結果を表3に示す。
比較例7ではゴム変性スチレン系樹脂(b)に用いた樹脂B7のゴム含有量が5.9質量%と少なく、実施例2に比較して、非発泡シート及び発泡シートのインパクト強度と発泡シートの深絞り性が、劣るものとなった。
【0077】
[比較例8]
実施例2において共重合樹脂(a)として樹脂A2を88質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B2を12質量%の割合に混ぜたのに対し、比較例8では、共重合樹脂(a)として樹脂A2を88質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B8を12質量%の割合に変更して混ぜた。残余の事項については実施例2と同様に実施し、非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートを作製した。得られた非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートの物性及び性状の評価結果を表3に示す。
比較例8ではゴム変性スチレン系樹脂(b)に用いた樹脂B8のゴム粒子径が2.1μmと小さく、実施例2に比較して、非発泡シート及び発泡シートのインパクト強度と圧縮シートの耐油性が、劣るものとなった。
【0078】
[比較例9]
実施例2において共重合樹脂(a)として樹脂A2を88質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B2を12質量%の割合に混ぜたのに対し、比較例9では、共重合樹脂(a)として樹脂A2を88質量%、ゴム変性スチレン系樹脂(b)として樹脂B9を12質量%の割合に変更して混ぜた。残余の事項については実施例2と同様に実施し、非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートを作製した。得られた非発泡シート、発泡シート及び圧縮シートの性状及び物性の評価結果を表3に示す。
比較例9ではゴム変性スチレン系樹脂(b)に用いた樹脂B9のゴム粒子径が6.2μmと大きく、実施例2に比較して、非発泡シート及び発泡シートのインパクト強度と非発泡シートの外観が、劣るものとなった。
【0079】
【表3】
【産業上の利用可能性】
【0080】
本発明の耐熱スチレン系樹脂組成物は、耐熱性、機械的強度、外観、耐油性、及び深絞りなど成形性に優れることから、発泡及び非発泡シートの製造並びにその二次成形加工に好適で、得られる成形品は食品包材等の用途に好適に使用できる。