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特許7550894スチレン系樹脂組成物、マスターバッチ用スチレン系組成物、芳香族ビニル樹脂組成物、熱収縮性フィルム、非発泡用又は発泡用押出シート、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】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-05
(45)【発行日】2024-09-13
(54)【発明の名称】スチレン系樹脂組成物、マスターバッチ用スチレン系組成物、芳香族ビニル樹脂組成物、熱収縮性フィルム、非発泡用又は発泡用押出シート、及び食品容器
(51)【国際特許分類】
   C08L 25/14 20060101AFI20240906BHJP
   C08L 25/10 20060101ALI20240906BHJP
   C08J 3/22 20060101ALI20240906BHJP
【FI】
C08L25/14
C08L25/10
C08J3/22 CET
【請求項の数】 8
(21)【出願番号】P 2023012294
(22)【出願日】2023-01-30
(65)【公開番号】P2024108039
(43)【公開日】2024-08-09
【審査請求日】2023-06-19
(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】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
【審査官】常見 優
(56)【参考文献】
【文献】特開2022-181207(JP,A)
【文献】特開2022-181208(JP,A)
【文献】特開2003-238703(JP,A)
【文献】特開2002-020564(JP,A)
【文献】特開平11-060747(JP,A)
【文献】特開平06-172600(JP,A)
【文献】特開平08-048768(JP,A)
【文献】特開2005-154728(JP,A)
【文献】特開2022-021742(JP,A)
【文献】特開2022-041091(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 1/00-101/16
C08K 3/00- 13/08
C08J 3/00- 3/28
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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種のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と、
不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)を有する樹脂(B)と、を含有し、
前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)における前記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、82~95質量%であり、
前記不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)と前記不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)とはそれぞれ、不飽和カルボン酸単量体単位及び不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位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み、
前記樹脂(B)は、前記不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)として(メタ)アクリル酸メチル単量体単位及び前記(メタ)アクリル酸メチル単量体単位とは異なる化学構造を備えた、エステル置換基のアルキル基の炭素原子数が10以下である(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位(b2-1)を有する(メタ)アクリル系樹脂(B1)である、マスターバッチとして使用するマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物であって、
前記マスターバッチ用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、全不飽和カルボン酸単量体単位の含有量が2~15質量%であり、全不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位の含有量が15~60質量%であり、全スチレン系単量体単位の含有量が35~90.4質量%であり、
前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と、前記樹脂(B)とを含有し、かつ以下の一般式(1)を満たす芳香族ビニル樹脂組成物の原料となるマスターバッチとして用いられる、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物。
σ/μ < 0.01 (1)
(上記一般式(1)において、芳香族ビニル樹脂組成物から成る試験片10個に対して熱分解ガスクロマトグラフィー分析それぞれ行い、第2基準単量体単位由来のピークの面積(β)に対する、第1基準単量体単位由来のピークの面積(α)の比を面積比Xとした場合、前記面積比Xの10点平均がμであり、前記面積比Xの標準偏差がσである。
なお、前記第1基準単量体単位は前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)を構成する全単量体単位のうち最も含有量が高い単量体単位であり、前記第2基準単量体単位は、前記第1基準単量体単位より分子量が小さく、かつ前記樹脂(B)を構成する全単量体単位のうち最も含有量が高い単量体単位である。)。
【請求項2】
前記樹脂(B)は、前記不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)として(メタ)アクリル酸メチル単量体単位及びアクリル酸(n-ブチル)単量体単位を有する(メタ)アクリル系樹脂(B1)であり、
かつ前記(メタ)アクリル系樹脂(B1)の重量平均分子量(Mw)は100万~1000万であり、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、(メタ)アクリル系樹脂(B1)の含有量は15~60質量%である、請求項1に記載のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物。
【請求項3】
前記スチレン系樹脂組成物中に含まれる全スチレン系単量体単位の含有量が35~85質量%である、請求項1又は2に記載のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物。
【請求項4】
前記スチレン系樹脂組成物中に含まれる全共役ジエン単量体単位の含有量が2.0%質量以下である、請求項1又は2に記載のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物。
【請求項5】
前記面積(β)のピークは、メタクリル酸メチル単量体単位に帰属するピークであり、かつ前記面積(α)のピークは、スチレン単量体単位に帰属するピークである、請求項1に記載のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物。
【請求項6】
前記芳香族ビニル樹脂組成物は、請求項1に記載のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物と、前記マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を希釈する希釈樹脂と、を含み、
前記芳香族ビニル樹脂組成物を構成する単量体単位全量に対して、全不飽和カルボン酸単量体単位の含有量が2~15質量%であり、全不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位の含有量が2~20質量%であることを特徴とする、請求項1記載のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物。
【請求項7】
請求項1に記載のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を調製するマスターバッチ調製工程と、
前記マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を希釈樹脂により希釈する希釈工程と、
記希釈工程により希釈された前記マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を溶融した溶融組成物を調製する溶融工程と、を経て前記芳香族ビニル樹脂組成物が製造される、請求項1に記載のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物の使用方法。
【請求項8】
請求項1又は2に記載のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を成形してなる、140℃以上での成形加工が可能な熱収縮性フィルム。
【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、マスターバッチ用スチレン系組成物、芳香族ビニル樹脂組成物、熱収縮性フィルム、非発泡用又は発泡用押出シート、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においてに使用される高出力電子レンジの普及により、当該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。
例えば、特許文献1にはスチレン-メタクリル酸コポリマーと、MBS樹脂と、メタクリル酸メチル-アクリル酸ブチルコポリマーと、ゴム変性スチレン系樹脂とを含むポリマーアロイを用いることにより耐熱性、機械的強度、外観及び成形性を向上する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第6803211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の実施例では、三菱ケミカル社製メタブレンC-223Aなど粉状の樹脂を混合し、二軸押出機で混練することにより組成物を得ている。しかしながら、粉状の原料を用いたコンパウンドで得られる組成物は均質性及び製造時の連続生産性において課題が残る。
そこで、本発明が解決する課題は、耐熱性、耐熱油性及び機械的強度を低下させることなく、均質性及び製造時の連続生産性が改善された芳香族ビニル樹脂組成物、当該芳香族ビニル樹脂組成物の原料となるマスターバッチとして使用するスチレン系樹脂組成物、並びに前記スチレン系樹脂組成物を用いたフィルムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
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)と樹脂(B)(例えば、(メタ)アクリル系樹脂(B1)及び/又は耐衝撃性スチレン系樹脂(B2))とを所定量含有させたスチレン系樹脂組成物をマスターバッチとして使用することにより、耐熱性、耐熱油性及び機械的強度を維持したまま、均質性及び製造時の連続成形性が担保された芳香族ビニル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。また、スチレン系樹脂組成物はマスターバッチ用組成物に限らず、熱収縮性フィルムとしての機能を奏することを見出した。すなわち、本開示は以下の通りである。
【0006】
[1]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種のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と、
スチレン系単量体単位(b1)、不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)又は共役ジエン系単量体単位(b3)のいずれかを含有する少なくとも1種の樹脂(B)と、を含有するスチレン系樹脂組成物であって、
前記不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)と前記不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)とはそれぞれ、不飽和カルボン酸単量体単位及び不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位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み、
前記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、全不飽和カルボン酸単量体単位の含有量が2~15質量%であり、全不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位の含有量が15~60質量%である、スチレン系樹脂組成物。
[2]前記樹脂(B)は、前記不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)として(メタ)アクリル酸メチル単量体単位及び前記(メタ)アクリル酸メチル単量体単位とは異なる化学構造を備えた(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位を有する(メタ)アクリル系樹脂(B1)、並びに、前記スチレン系単量体単位(b1)及び前記共役ジエン単量体単位(b3)を単量体単位として含有する耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)からなる群から選択される1種又は2種以上の樹脂である、[1]に記載のスチレン系樹脂組成物。
[3]前記スチレン系樹脂組成物中に含まれる全スチレン系単量体単位の含有量が35~85質量%である、[1]又は[2]に記載のスチレン系樹脂組成物。
[4]前記スチレン系樹脂組成物中に含まれる全共役ジエン単量体単位の含有量が2.0%質量以下である、[1]~[3]のいずれかに記載のスチレン系樹脂組成物。
[5][1]~[4]のいずれかに記載のスチレン系樹脂組成物をマスターバッチとして使用する、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物。
[6]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種のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と、
スチレン系単量体単位(b1)、不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)又は共役ジエン系単量体単位(b3)のいずれかを含有する少なくとも1種の樹脂(B)と、を含有し、
以下の式(1)を満たす、芳香族ビニル樹脂組成物。
σ/μ < 0.01(1)
(上記一般式(1)中、芳香族ビニル樹脂組成物から成る試験片10個に対して熱分解ガスクロマトグラフィー分析をそれぞれ行い、第2基準単量体単位由来のピークの面積(β)に対する、第1基準単量体単位由来のピークの面積(α)の比を面積比Xとした場合、前記面積比Xの10点平均がμであり、前記面積比Xの標準偏差がσである。
なお、前記第1基準単量体単位は前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)を構成する全単量体単位のうち最も含有量が高い単量体単位であり、前記第2基準単量体単位は、前記第1単量体単位より分子量が小さく、かつ樹脂(B)を構成する全単量体単位のうち最も含有量が高い単量体単位である。)
[7]前記樹脂(B)は、前記不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)を含有し、かつ前記不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)として(メタ)アクリル酸メチル単量体単位及び前記(メタ)アクリル酸メチル単量体単位とは異なる化学構造を備えた(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位を有する(メタ)アクリル系樹脂(B1)であり、
前記面積(β)のピークは、メタクリル酸メチル単量体単位に帰属するピークであり、かつ前記面積(α)のピークは、スチレン単量体単位に帰属するピークである、[6]に記載の芳香族ビニル樹脂組成物。
[8][5]に記載のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物と、前記マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を希釈する希釈樹脂と、を含む、芳香族ビニル樹脂組成物であって、
前記芳香族ビニル樹脂組成物を構成する単量体単位全量に対して、全不飽和カルボン酸単量体単位の含有量が2~15質量%であり、全不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位の含有量が2~20質量%であることを特徴とする、[6]又は[7]に記載の芳香族ビニル樹脂組成物。
[9][5]に記載のマスターバッチ用組成物を調製するマスターバッチ調製工程と、
前記マスターバッチ用組成物を希釈樹脂により希釈した希釈済組成物を調製する希釈工程と、
前記希釈済組成物を溶融した溶融組成物を調製する溶融工程と、を経て製造される、[6]~[8]のいずれかに記載の芳香族ビニル樹脂組成物の製造方法。
[10][1]~[4]のいずれかに記載のスチレン系樹脂組成物を成形してなる、140℃以上での成形加工が可能な熱収縮性フィルム。
[11][6]~[8]のいずれかに記載の芳香族ビニル樹脂組成物を有するシート体。
[12][6]~[8]のいずれかに記載の芳香族ビニル樹脂組成物を成形してなる食品容器。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、耐熱性、耐熱油性及び熱収縮率に優れ、かつ、均質な組成物を調製しうるマスターバッチとしても使用可能なスチレン系樹脂組成物を提供することができる。
本開示によれば、耐熱性、透明性、耐熱油性、成形性及び機械的強度を維持したまま、均質性及び製造時の連続生産性が担保された芳香族ビニル樹脂組成物、及びそれを成形してなる二軸延伸シート、非発泡押出シート、発泡押出シート及び電子レンジ調理可能な弁当容器の本体及び蓋材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
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。
【0009】
[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は、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)及び樹脂(B)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)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。また、前記樹脂(B)は、スチレン系単量体単位(b1)、不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)又は共役ジエン系単量体単位(b3)のいずれかを含有する少なくとも1種の樹脂でありうる。また、前記不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)と前記不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)とはそれぞれ、不飽和カルボン酸単量体単位及び不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位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。そして、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、前記スチレン系樹脂組成物中の全不飽和カルボン酸単量体単位の含有量が2~15質量%であり、前記スチレン系樹脂組成物中の全不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位の含有量が15~60質量%である。
本実施形態のスチレン系樹脂組成物中の全不飽和カルボン酸単量体単位及び全不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位の含有量を所定量にすることにより、耐熱性と成形性に優れた熱収縮性フィルムが得られる。
【0010】
本実施形態において、前記スチレン系樹脂組成物を希釈樹脂により希釈・溶融・混練することができるマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物として使用することができる。換言すると、本実施形態において、前記スチレン系樹脂組成物をマスターバッチ用組成物として使用し、当該マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を希釈・溶融・成形することにより芳香族ビニル樹脂組成物を得ることができる。前記樹脂(B)として粉状の樹脂を使用する場合、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と前記樹脂(B)とを予め溶融混練したマスターバッチとして当該マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を使用することで、芳香族ビニル樹脂組成物の連続生産性及び均質性が向上する。
【0011】
[芳香族ビニル樹脂組成物]
本実施形態において、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を希釈樹脂により希釈・溶融・混練することにより得られた組成物を芳香族ビニル樹脂組成物と定義する。実施形態における芳香族ビニル樹脂組成物は、上記スチレン系樹脂組成物又は上記マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物と同様に、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種のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と、スチレン系単量体単位(b1)、不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)又は共役ジエン系単量体単位(b3)のいずれかを含有する少なくとも1種の樹脂(B)と、を含有する。そして、実施形態の芳香族ビニル樹脂組成物において、前記不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)と前記不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)とはそれぞれ、不飽和カルボン酸単量体単位及び不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位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。また、芳香族ビニル樹脂組成物を構成する単量体単位全量に対して、芳香族ビニル樹脂組成物中の全不飽和カルボン酸単量体単位の含有量が2~15質量%であり、芳香族ビニル樹脂組成物の全不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位の含有量が2~20質量%である。芳香族ビニル樹脂組成物中の全不飽和カルボン酸単量体単位及び全不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位の含有量を所定量にすることにより、耐熱性・透明性・機械強度・耐熱油性に優れた組成物が得られる。また、芳香族ビニル樹脂組成物を製造する際において、粉状の樹脂(B)を使用する場合であっても、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)及び前記樹脂(B)を含有するスチレン系樹脂組成物をマスターバッチとして使用するため、生産ロット等による各成分の濃度又は混練度のバラツキなどの影響を受けにくく、得られる芳香族ビニル樹脂組成物の均質性を担保できると考えられる。
【0012】
以下、本開示のスチレン系樹脂組成物、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物、芳香族ビニル樹脂組成物に含有される各成分について詳説する。
「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(スチレン系樹脂組成物全体、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物全体及び芳香族ビニル樹脂組成物全体を含む。以下同様である。)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。
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40~85質量%であり、好ましくは45~84質量%、より好ましくは55~83質量%、更に好ましくは60~82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40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、85質量%以下にすることにより、後述の(メタ)アクリル系樹脂(B1)を十分量含有し、熱収縮率の高いフィルムが得られる。
本実施形態におけるマスターバッチ用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40~85質量%であり、好ましくは45~84質量%、より好ましくは55~83質量%、更に好ましくは60~82質量%である。
本実施形態における芳香族ビニル樹脂組成物の総量(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70~95質量%であり、好ましくは72~93質量%、より好ましくは74~90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70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。
【0013】
<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)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%より少ないと流動性の低下を招く傾向を示す。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。
【0014】
<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、耐熱性、耐油性、及び後述の(メタ)アクリル系樹脂(B1)との相溶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加工性の低下、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(メタ)アクリル系樹脂(B1)と良好な相溶性を得ることができ、透明性に優れた組成物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(a2-2)が挙げられる。
【0015】
<<(メタ)アクリル酸単量体(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(a2)として(メタ)アクリル酸単量体(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、及び後述の(メタ)アクリル系樹脂(B1)との相溶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)が不飽和カルボン酸系単量体(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(メタ)アクリル系樹脂(B1)と良好な相溶性を得ることできる。
本実施形態において、(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)は耐熱性を向上させる役割を果たす。(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。
【0016】
<<(メタ)アクリル酸エステル単量体(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)は、不飽和カルボン酸系単量体(a2)として(メタ)アクリル酸エステル単量体(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(a2-2)は耐油性と強度と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(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)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を10以下に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(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2~40質量%とすることで(メタ)アクリル系樹脂(B1)と良好な相溶性を得ることができる。
【0017】
<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、(メタ)アクリル系樹脂(B1)との相溶性、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(B1)との相溶性向上及び当該樹脂(B1)との混合物に対して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が好ましく、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)とが共重合された三元共重合体であることがさらに好ましい。
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系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%であることが好ましく、かつ(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は2~30質量%であることが好ましく、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%であり、かつ(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1~20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%であり、かつ(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は2~25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%であり、かつ(メタ)アクリル酸単量体単位(a2-1)の含有量は2~20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2~13質量%である。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a2-2)の含有量が20質量%を超えると、樹脂粘度の増加に伴う加工性の低下、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。
【0018】
<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。
【0019】
<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。
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。
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、140℃以下にすることにより(メタ)アクリル系樹脂(B1)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。
【0020】
<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。
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。
【0021】
「樹脂(B)」
本実施形態における樹脂(B)は、スチレン系単量体単位(b1)、不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)又は共役ジエン系単量体単位(b3)のいずれかを含有する少なくとも1種の樹脂である。そして、本実施形態における組成物(スチレン系樹脂組成物、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物及び芳香族ビニル樹脂組成物を含む。以下同様である。)は、樹脂(B)を含有する。
樹脂(B)を含有することにより熱収縮性及び強度が向上する。
また、前記樹脂(B)としては、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)の化学構造とは異なる化学構造を有する樹脂であり、具体的には、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、耐衝撃性スチレン系樹脂、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体をはじめとするスチレン系エラストマー、及びMBS系樹脂などが挙げられる。その中でも、(メタ)アクリル系樹脂(例えば、後述の(メタ)アクリル系樹脂(B1))及び耐衝撃性スチレン系樹脂(例えば、後述の耐衝撃性スチレン系樹脂(B2))からなる群から選択される1種又は2種以上が樹脂(B)として用いられることが好ましい。
前記スチレン系樹脂は、上記のスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)を除く、スチレン系単量体単位(b1)を有する樹脂であり、例えば、スチレン系単量体単位(b1)のホモポリマー又はポリスチレンホモポリマー等が挙げられる。
前記(メタ)アクリル系樹脂は、不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)を有し、かつ実質的にスチレン系単量体単位を有さない樹脂である。また、前記(メタ)アクリル系樹脂としては、後述の(メタ)アクリル系樹脂(B1)が好ましい。
前記耐衝撃性スチレン系樹脂は、いわゆるHIPSとも称され、スチレン系単量体単位(b1)を有する重合体から構成されたポリマーマトリックスと、当該ポリマーマトリックス中に分散され、かつ共役ジエン系単量体単位(b3)を有するゴム状重合体とを有する樹脂である。また、前記耐衝撃性スチレン系樹脂としては、後述の耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)であることが好ましい。
なお、「実質的にスチレン系単量体単位を有さない」とは、樹脂全体におけるスチレン系単量体単位の含有量が1質量%未満をいう。
本実施形態において、樹脂(B)としては、(メタ)アクリル系樹脂(B1)及び耐衝撃性スチレン系樹脂(B2))が好ましい。当該(メタ)アクリル系樹脂(B1)は、不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)を含有し、かつ前記不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)として、(メタ)アクリル酸メチル単量体単位と、前記(メタ)アクリル酸メチル単量体単位とは異なる化学構造を備えた(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位とを有することが好ましい。
前記耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)は、スチレン系単量体単位(b1)を含むマトリックス相を含有し、かつ前記共役ジエン単量体単位(b3)をドメイン相に含有することが好ましい。
本実施形態の樹脂(B)の含有量は、スチレン系樹脂組成物全体に対して、15~60質量%であることが好ましく、16~55質量%であることがより好ましく、18~40質量%であることがさらに好ましい。
本実施形態の樹脂(B)の含有量は、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物全体に対して、15~60質量%であることが好ましく、16~55質量%であることがより好ましく、18~40質量%であることがさらに好ましい。
本実施形態の樹脂(B)の含有量は、芳香族ビニル樹脂組成物全体に対して、10質量%以下であることが好ましく、4質量%以下であることがより好ましい。
【0022】
<(メタ)アクリル系樹脂(B1)>
本実施形態における(メタ)アクリル系樹脂(B1)は、不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)を含有し、さらに好ましくはメタクリル酸メチル単量体単位及び前記メタクリル酸メチル単量体単位とは異なる化学構造を備えた(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位(b2-1)を含有する。
前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位(b2-1)におけるエステル置換基のアルキル基の炭素原子数としては特に限定されないが、例えば10以下であることが好ましく、具体的には汎用性の高いアクリル酸(n-ブチル)、アクリル酸エチル、アクリル酸メチルなどが好ましい。(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位のアルキル基の炭素原子数を10以下とすることで、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)によって得た耐熱性向上効果の低減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(B1)は、メタクリル酸メチル単量体単位と、前記メタクリル酸メチル単量体単位とは異なる化学構造を備えた(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位を有することが好ましい。
この際、(メタ)アクリル系樹脂(B1)中のメタクリル酸メチル単量体単位の含有量は55~100質量%であり、好ましくは75~98質量%、最も好ましくは85~98質量%であり、かつメタクリル酸メチル単量体単位とは異なる化学構造を備えた(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位(b2-1)の含有量は0~45質量%であり、好ましくは2~25質量%、最も好ましくは2~15質量%である。
本実施形態において、(メタ)アクリル系樹脂(B1)の重量平均分子量(Mw)としては5万~1000万が好ましく、より好ましくは100万~800万、よりさらに好ましくは300万~600万である。(メタ)アクリル系樹脂(B1)の重量平均分子量(Mw)を10万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や溶融張力を付与することができ、重量平均分子量(Mw)を1000万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、スチレン系樹脂組成物中に(メタ)アクリル系樹脂(B1)が良好に分散することができ、かつ(メタ)アクリル系樹脂(B1)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成形体を得ることができる。
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、(メタ)アクリル系樹脂(B1)の含有量は15~60質量%であり、好ましくは16~45質量%、さらに好ましくは18~25質量%である。(メタ)アクリル系樹脂(B1)の含有量を15質量%以上にすることで熱収縮率の高いフィルムが得られる。また、(メタ)アクリル系樹脂(B1)を15質量%以上含有することで、スチレン系樹脂組成物をマスターバッチとして利用し、希釈樹脂による希釈工程・溶融工程を経て得られた芳香族ビニル樹脂組成物において、(メタ)アクリル系樹脂(B1)による強度向上効果を十分に得ることができる。また、(メタ)アクリル系樹脂(B1)の含有量を60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)による耐熱性の向上効果を十分に保持することができる。
本実施形態におけるマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、(メタ)アクリル系樹脂(B1)の含有量は15~60質量%であり、好ましくは16~45質量%、さらに好ましくは18~25質量%である。
本実施形態の芳香族ビニル樹脂組成物には(メタ)アクリル系樹脂(B1)は含有されないことが好ましい。
【0023】
<<その他単量体(b4-1)>>
本実施形態における(メタ)アクリル系樹脂(B1)は上述した不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)以外のその他単量体単位(b4-1)を含有しても良い。その他単量体単位(b4-1)は不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)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。その他単量体(b4-1)の具体例としては、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(b4-1)の含有量は、(メタ)アクリル系樹脂(B1)の総量に対して、0~60質量%であることが好ましく、0~50質量%であることがより好ましく、0~40質量%であることがさらに好ましい。
<<(メタ)アクリル系樹脂(B1)の製造方法>>
本実施形態の(メタ)アクリル系樹脂(B1)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(b2)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。
【0024】
<耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)>
本実施形態のゴム変性スチレン系樹脂(B2)は、スチレン系単量体(b1)と必要に応じてその他単量体(b4-2)からなる樹脂のポリマーマトリックス(B2-1)中に、ゴム状重合体(B2-2)の粒子(=ゴム状重合体粒子(B2-2))を分散して、当該ゴム状重合体(B2-2)の存在下でスチレン系単量体(b1)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(B2)は、ポリマーマトリックス(B2-1)とゴム状重合体粒子(B2-2)とを含有する。そして、前記ポリマーマトリックス(B2-1)は、スチレン系単量体(b1)及び必要に応じて配合されるその他単量体(b4-2)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(B2-2)は、共役ジエン系単量体単位(b3)を主成分とするゴム状重合体(B2-2)の粒子であり、必要によりスチレン系単量体単位(b1)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。
【0025】
<<ゴム状重合体粒子(B2-2)>>
本実施形態において、耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)中のゴム状重合体粒子(B2-2)を構成するゴム状重合体(B2-2)としては、共役ジエン系単量体(b3)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(b3)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(B2-2)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。
本実施形態におけるゴム状重合体粒子(B2-2)は、当該ゴム状重合体(B2-2)の分散粒子中に、スチレン系単量体単位(b1)を含む重合体又は当該スチレン系単量体単位(b1)及びその他単量体(b4-2)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(b1)を有する重合体のドメイン相を複数ゴム状重合体(B2-2)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。
本実施形態のスチレン系樹脂組成物全体における全ゴム状重合体粒子(B2-2)の総量(内包樹脂を含む)は、スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、0.01~2.0質量%であることが好ましく、0.05~1.5質量%以下であることがより好ましく、0.1~1.0質量%であることがよりさらに好ましい。スチレン系樹脂組成物に含有される全ゴム状重合体粒子の含有量が上記範囲であると、スチレン系樹脂組成物の耐熱性の低下を抑えつつ、十分な強度向上効果を付与することができる。
本実施形態のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物全体における全ゴム状重合体粒子(B2-2)の総量(内包樹脂を含む)は、スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、0.01~2.0質量%であることが好ましく、0.05~1.5質量%以下であることがより好ましく、0.1~1.0質量%であることがよりさらに好ましい。
本実施形態の芳香族ビニル樹脂組成物全体における全ゴム状重合体粒子の総量(内包樹脂を含む)は、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%であることが好ましく、0.03~0.5質量%以下であることがより好ましく、0.05~0.2質量%であることがよりさらに好ましい。芳香族ビニル樹脂組成物に含有される全ゴム状重合体粒子の含有量が上記範囲であると、芳香族ビニル樹脂組成物の耐熱性及び透明性の低下を抑えつつ、十分な強度向上効果を付与することができる。
なお、組成物全体における全ゴム状重合体粒子(B2-2)の総量(内包樹脂を含む)は、トルエン不溶分の含有率を測定することで決定した。トルエン不溶分の含有率は後述の実施例に記載の方法で測定できる。
【0026】
<<その他単量体(b4-2)>>
本実施形態の耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)の任意成分であるその他単量体単位(b4-2)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、耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)中のその他単量体単位(b4-2)の含有量は、耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)の総量に対して、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましい。
【0027】
<<共役ジエン系単量体単位(b3)の含有量>>
本実施形態において、耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)中の共役ジエン系単量体単位(b3)の含有量は、耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)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%、より更に好ましくは2.0~12.0質量%である。耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)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(b3)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。
【0028】
<<ゴム状重合体粒子(B2-2)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(B2)中のゴム成分であるゴム状重合体(B2-2)は、スチレン系樹脂組成物中にゴム状重合体(B2-2)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(B2-2)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(B2)はゴム状重合体粒子(B2-2)の存在下で撹拌機付きの反応器内でスチレン系単量体(b1)を重合させて得られるが、ゴム状重合体粒子(B2-2)の平均粒子径は、撹拌機の回転数、用いるゴム状重合体(B2-2)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(B2-2)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。
【0029】
<<耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)製造方法>>
耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)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(B2-2)の存在下、スチレン系単量体(b1)と必要に応じてその他単量体(b4-2)、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(B2-2)であるラテックス粒子の存在下、スチレン系単量体(b1)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(B2-2)、スチレン系単量体(b1)、並びに必要に応じてその他単量体(b4-2)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。
【0030】
本実施形態における組成物(スチレン系樹脂組成物、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物及び芳香族ビニル樹脂組成物を含む)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。
<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あるいは芳香族ビニル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。
【0031】
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(B1)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(B1)を混練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。
【0032】
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。)
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。
【0033】
<添加成分>
本実施形態のスチレン系樹脂組成物及び芳香族ビニル系樹脂組成物は、上記(A)~(B)成分及び炭素原子数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あるいは芳香族ビニル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練する方法等が挙げられる。
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。
【0034】
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及び芳香族ビニル系樹脂組成物は、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(B1)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。
【0035】
[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40~85質量%であり、好ましくは45~84質量%、より好ましくは55~83質量%、更に好ましくは60~82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40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、85質量%以下にすることにより、後述の(メタ)アクリル系樹脂(B1)を十分量含有し、熱収縮率の高いフィルムが得られる。
本実施形態のスチレン系樹脂組成物が(メタ)アクリル系樹脂(B1)を含有する場合、当該スチレン系樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、(メタ)アクリル系樹脂(B1)の含有量は15~60質量%であり、好ましくは16~45質量%、さらに好ましくは18~25質量%である。(メタ)アクリル系樹脂(B1)の含有量を15質量%以上にすることで熱収縮率の高いフィルムが得られる。また、(メタ)アクリル系樹脂(B1)を15質量%以上含有することで、スチレン系樹脂組成物をマスターバッチとして利用し、希釈樹脂による希釈工程・溶融工程を経て得られた芳香族ビニル樹脂組成物において、(メタ)アクリル系樹脂(B1)による強度向上効果を十分に得ることができる。また、(メタ)アクリル系樹脂(B1)の含有量を60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)による耐熱性の向上効果を十分に保持することができる。
本実施形態のスチレン系樹脂組成物が耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)を含有する場合、当該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(B2)の含有量は10質量%以下であり、さらに好ましくは4質量%以下である。耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)の含有量を10質量%以下とすることで透明性の低下を抑えた上で強度の高い組成物を得ることができる。
【0036】
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が、前記スチレン系樹脂組成物の総量に対して35~85質量%含有することが好ましく、好ましくは40~78質量%、より好ましくは45~76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)と、耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)由来のスチレン系単量体(b1)との総量を意味する。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。
本実施形態における組成物(スチレン系樹脂組成物、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物及び芳香族ビニル樹脂組成物を含む。以下同様である。)は、上記の通り、樹脂(A)及び樹脂(B)を含有する。その際、樹脂(A)中のスチレン系単量体単位(a1)と、樹脂(B)中のスチレン系単量体単位(b1)との合計が、全スチレン系単量体単位となりうる。
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、全不飽和カルボン酸単量体単位の含有量は2~15質量%であり、好ましくは3~10質量%である。前記全不飽和カルボン酸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)由来の不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)に含有される不飽和カルボン酸単量体単位と、(メタ)アクリル系樹脂(B1)由来の不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)に含有される不飽和カルボン酸単量体単位との総量を意味する。組成物全体における全不飽和カルボン酸単量体単位の含有量が上記範囲であると、耐熱性の向上効果を十分に得ることができる。
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、全不飽和カルボン酸単量体アルキルエステル単位の含有量は15~60質量%であり、好ましくは18~45質量%、さらに好ましくは19~30質量%である。前記全不飽和カルボン酸単量体アルキルエステル単位の含有量とは、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)由来の不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)に含有される不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位と、(メタ)アクリル系樹脂(B1)由来の不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)に含有される不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位との総量を意味する。組成物全体における全不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位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。
本実施形態のスチレン系樹脂組成物において、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、樹脂(B)、炭素原子数10以上の1価アルコール及び添加成分の合計含有量は、スチレン系樹脂組成物の総量に対して、好ましくは95~100質量%、より好ましくは97~100質量%、さらに好ましくは99~100質量%である。
本実施形態のスチレン系樹脂組成物において、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(B1)、炭素原子数10以上の1価アルコール及び添加成分の合計含有量は、スチレン系樹脂組成物の総量に対して、好ましくは90~100質量%、より好ましくは94~100質量%、さらに好ましくは96~100質量%である。
本実施形態のスチレン系樹脂組成物において、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(B1)、耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)、炭素原子数10以上の1価アルコール及び添加成分の合計含有量は、スチレン系樹脂組成物の総量に対して、好ましくは95~100質量%、より好ましくは97~100質量%、さらに好ましくは99~100質量%である。
【0037】
[マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物]
本実施形態において、前記スチレン系樹脂組成物を希釈樹脂により希釈・溶融・混練可能なマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物として使用することができる。前記スチレン系樹脂組成物のうちマスターバッチとして使用されるものをマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物と呼称する。前記スチレン系樹脂組成物とマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物の組成・性状は同一のものである。本実施形態のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物は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)、スチレン系単量体単位(b1)、不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)及び共役ジエン系単量体単位(b3)からなる群から選択される、少なくとも2種の単量体単位を含有する。
一般的に、複数の原料を溶融混練して得られる組成物の成形体を得る場合、原料をスクリュ内で溶融混練し、そのまま押出成形を行う。原料の中に粉状の原料が含まれている場合、粉状の原料とペレット状の原料が十分に混合せず均質性の低い成形体が得られる、又は、粉状の原料がホッパーの内壁やスクリュ入り口部に付着・残留するため定期的な清掃が必要となる等生産上の問題が生じうる。
本実施形態の組成物において、前記樹脂(B)として粉状の樹脂を使用する場合、前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)と樹脂(B)を予め溶融混練して得られるマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物をマスターバッチとして使用することができる。ペレット状のマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物をペレット状の希釈樹脂によって希釈・溶融・混練することで、粉状の原料を直接混合させた場合に比べ、得られる組成物の均質性が向上する。また、原料のホッパーの内壁やスクリュ入り口部への残留が抑制され、設備の連続運転可能時間が延長し生産性の向上につながる。
本実施形態のスチレン系樹脂組成物において、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、樹脂(B)、炭素原子数10以上の1価アルコール及び添加成分の合計含有量は、スチレン系樹脂組成物の総量に対して、好ましくは95~100質量%、より好ましくは97~100質量%、さらに好ましくは99~100質量%である。
本実施形態のスチレン系樹脂組成物において、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(B1)、炭素原子数10以上の1価アルコール及び添加成分の合計含有量は、スチレン系樹脂組成物の総量に対して、好ましくは90~100質量%、より好ましくは94~100質量%、さらに好ましくは96~100質量%である。
本実施形態のスチレン系樹脂組成物において、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(B1)、耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)、炭素原子数10以上の1価アルコール及び添加成分の合計含有量は、スチレン系樹脂組成物の総量に対して、好ましくは95~100質量%、より好ましくは97~100質量%、さらに好ましくは99~100質量%である。
【0038】
[芳香族ビニル樹脂組成物の性状]
<芳香族ビニル樹脂組成物の製法及び組成>
本実施形態における芳香族ビニル樹脂組成物とは、前記マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を希釈樹脂によって希釈・溶融・混練することで得られる組成物を意味する。
前記希釈樹脂としては、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物と相溶するものであれば特に限定されないが、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)及び/又は耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)を用いられることが最も好ましい。
本実施形態における芳香族ビニル樹脂組成物の製造工程としては、ホッパー内にマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物及び希釈樹脂を投入・希釈された後、高温のスクリュ内にて溶融・混練し、その後ペレット状又は用途に応じて押出成形されることが好ましい。溶融・混練時の樹脂の温度は200℃~280℃が好ましく、220℃~270℃がより好ましい。上記範囲内の樹脂温度で樹脂を溶融・混練することでマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物と希釈樹脂が十分に溶融して均一に混ざり合い、均質性の高い芳香族ビニル樹脂組成物を得ることができる。樹脂温度が280℃を超えるとマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物及び希釈樹脂の分解が起こり始めるため好ましくない。
本実施形態における芳香族ビニル樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物の含有量は10~30質量%であり、15~25質量%であることが好ましい。マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物の含有量を上記の範囲内にすることで、不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位を十分量含有し、耐油性及び強度の優れた芳香族ビニル樹脂組成物を得ることができる。
本実施形態における芳香族ビニル樹脂組成物の総量(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70~95質量%であり、好ましくは72~93質量%、より好ましくは74~90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70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芳香族ビニル樹脂組成物は任意成分として耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)を含有できる。芳香族ビニル樹脂組成物の総量(100質量%)に対して、耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)の含有量は5質量%以下であり、さらに好ましくは2質量%以下である。耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)の含有量を5質量%以下とすることで透明性の低下を抑えた上で強度の高い組成物を得ることができる。
また、本実施形態の芳香族ビニル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が、前記スチレン系樹脂組成物の総量に対して60~95質量%含有することが好ましく、好ましくは65~90質量%、より好ましくは70~80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)、耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)由来のスチレン系単量体(b1)、及びマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物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。
本実施形態の芳香族ビニル樹脂組成物を構成する単量体単位全量に対して、全不飽和カルボン酸単量体単位の含有量は2~15質量%であり、好ましくは3~12質量%である。前記全不飽和カルボン酸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)由来の不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)に含有される不飽和カルボン酸単量体単位、及びマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物に含有される不飽和カルボン酸単量体単位の総量を意味する。組成物全体における全不飽和カルボン酸単量体単位の含有量が上記範囲であると、耐熱性の向上効果を十分に得ることができる。
本実施形態の芳香族ビニル樹脂組成物を構成する単量体単位全量に対して、全不飽和カルボン酸単量体アルキルエステル単位の含有量は2~20質量%であり、好ましくは4~18質量%、さらに好ましくは6~17質量%、よりさらに好ましくは8~16質量%である。前記全不飽和カルボン酸単量体アルキルエステル単位の含有量とは、スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)由来の不飽和カルボン酸系単量体単位(a2)に含有される不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位、(メタ)アクリル系樹脂(B1)由来の不飽和カルボン酸系単量体単位(b2)に含有される不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位、及びマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物に含有される不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位の総量を意味する。組成物全体における全不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体単位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。
本実施形態の芳香族ビニル樹脂組成物において、希釈樹脂としてのスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物、炭素原子数10以上の1価アルコール及び添加成分の合計含有量は、芳香族ビニル樹脂組成物の総量に対して、好ましくは95~100質量%、より好ましくは97~100質量%、さらに好ましくは99~100質量%である。
本実施形態の芳香族ビニル樹脂組成物において、希釈樹脂としてのスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、樹脂(B)、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物、炭素原子数10以上の1価アルコール及び添加成分の合計含有量は、芳香族ビニル樹脂組成物の総量に対して、好ましくは95~100質量%、より好ましくは97~100質量%、さらに好ましくは99~100質量%である。
本実施形態の芳香族ビニル樹脂組成物において、希釈樹脂としてのスチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)、耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物、炭素原子数10以上の1価アルコール及び添加成分の合計含有量は、芳香族ビニル樹脂組成物の総量に対して、好ましくは95~100質量%、より好ましくは97~100質量%、さらに好ましくは99~100質量%である。
【0039】
<芳香族ビニル樹脂組成物の耐熱性>
本実施形態において、芳香族ビニル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。
【0040】
<芳香族ビニル樹脂組成物の均質性>
本実施形態における芳香族ビニル樹脂組成物の均質性は、均質性パラメータσ/μによって評価されることが好ましい。
前記均質性パラメータσ/μの算出方法は、以下の(1)~(5)の手順で行った。(1)芳香族ビニル樹脂組成物からなる試験片10個を作成した。(2)そして、試験片10個について熱分解ガスクロマトグラフィー分析それぞれ行い、第2基準単量体単位由来のピークの面積(β)と、第1基準単量体単位由来のピークの面積(α)とを算出した。なお、前記第1基準単量体単位は前記スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A)を構成する全単量体単位のうち最も含有量が高い単量体単位であり、前記第2基準単量体単位は、前記第1基準単量体単位より分子量が小さく、かつ樹脂(B)を構成する全単量体単位のうち最も含有量が高い単量体単位である。(3)ピークの面積(β)に対するピークの面積(α)(=面積(α)/面積(β))の比を面積比Xとした。(4)面積比X=面積(α)/面積(β)の10点平均を算出してμとした。(5)面積比X=面積(α)/面積(β)の標準偏差をσとした。
前記面積比Xは、前記ピーク(β)としてメタクリル酸メチル単量体単位に帰属するピーク、前記ピーク(α)としてスチレン単量体単位に帰属するピークを用いて算出されることが好ましい。本実施形態における芳香族ビニル樹脂組成物のσ/μの値は0.01未満であり、好ましくは0.005未満、更に好ましくは0.002未満である。
なお、芳香族ビニル樹脂組成物の均質性とは、互いに異なる製造ロットであっても組成が均質であることをいう。マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を使用すると、複数の異なる製造ロットであっても均質性が担保される。
【0041】
<芳香族ビニル樹脂組成物製造時の連続生産性>
本実施形態における芳香族ビニル樹脂組成物は、ペレット状の原料のみをコンパウンドすることで製造されることが好ましい。粉状の原料を使用しないことで、ホッパーの内壁やスクリュ入り口部への原料の残留が抑制され、設備の連続運転可能時間が延長し生産性の向上につながる。前記芳香族ビニル樹脂組成物の製造時の連続運転性は、スクリュ入り口部に残留原料が確認されない最大運転時間で評価され、前記芳香族ビニル樹脂組成物の製造時の最大運転時間は2時間以上であり、好ましくは3時間以上、より好ましくは5時間以上、より更に好ましくは6時間以上、最も好ましくは8時間以上である。
【0042】
[シート体]
本開示の別の態様として、上述した芳香族ビニル樹脂組成物を成形してなるシート体である。当該シート体は、押出シートであることが好ましく、非発泡及び発泡のいずれでもよい。本実施形態のシート体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。例えば、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。
【0043】
<二軸延伸シート>
本開示の別の態様は、上述した本開示の芳香族ビニル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。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芳香族ビニル樹脂組成物を、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。
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。
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。
【0044】
<発泡押出シート>
本実施形態の発泡押出シートの製造方法は、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、芳香族ビニル樹脂組成物から成る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質量部としたときに、0.5~8.0質量部が好ましく、より好ましくは1.0~6.0質量部、更に好ましくは2.0~5.0質量部、より更に好ましくは2.5~4.5質量部の範囲である。特に2.0~5.0質量部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。
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、例えばタルク、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質量部としたときに、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。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/cm3であることが好ましく、より好ましくは、0.06~0.20g/cm3、より好ましくは、0.07~0.10g/cm3である。特に0.07~0.10g/cm3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/m2であることが好ましく、より好ましくは75~250g/m2、更に好ましくは80~200g/m2、より更に好ましくは90~150g/m2である。特に80~200g/m2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5~18倍が好ましく、より好ましくは6~17倍、更に好ましくは7~16倍、より更に好ましくは8~15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。
本実施形態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。
本実施形態の好ましい発泡押出シートは、芳香族ビニル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、芳香族ビニル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。
【0045】
[二次成形品]
本開示の別の態様は、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。
本実施形態の二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。
本実施形態の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。当該熱成形法としては、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。
【0046】
[熱収縮フィルム]
本開示の別の態様は、上述したスチレン系樹脂組成物を用いて形成されてなる熱収縮フィルムである。当該熱収縮フィルム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。熱収縮性フィルムの製造には、Tダイを取り付けた短軸又は二軸押出成形機又は二軸延伸機を用いることができ、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)に逐次延伸することで製造される。
本実施形態の熱収縮フィルムは、140℃以上での成形加工が可能であることが好ましく、140℃以上での成形加工が可能であることがより好ましい。当該熱収縮フィルムの成形加工温度の上限は、厚みの均一性の観点から、170℃であることが好ましい。
なお、本明細書における「成形加工が可能」とは、平均厚みが130~170μmの範囲内に収まるフィルムが成形できることをいう。
本実施形態の熱収縮フィルムは、100℃以下で熱変形しないことが好ましく、110℃以下で熱変形しないことがより好ましい。本実施形態の熱収縮フィルムは、耐熱性が高いことに起因して140℃以上で成形加工が可能である。
なお、本明細書における「熱変形しない」とは、110℃のオーブンに60分間入れた後の寸法変化が0.5%未満であることをいう。なお、前記寸法変化の測定方法は後述の実施例に記載した通りである。
本実施形態の熱収縮フィルムの平均厚みは、100~200μmであることが好ましく、120~180μmであることがより好ましく、130~170μmであることがよりさらに好ましい。本実施形態の熱収縮フィルムは、耐熱性が高いことに起因して110℃以下では熱変形しない。
【実施例
【0047】
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。
(I)「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」
[各樹脂及び樹脂組成物の組成評価]
(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: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。
【0048】
(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。
【0049】
[各樹脂及び樹脂組成物の特性評価]
(3)ゴム状重合体粒子(B2-2)の平均粒子径
実施例・比較例における各組成物中のゴム状重合体粒子(B2-2)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(2):
平均粒子径=Σ(n×D )/Σ(n×D
{上記式(2)中、nは粒子径Dを有するゴム状重合体粒子(B2-2)の個数であり、Dはゴム状重合体粒子(B2-2)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。また、前記長径は、ゴム状重合体粒子(B2-2)の断面観察における略円状体の最大径をいい、前記短径は、ゴム状重合体粒子(B2-2)の断面観察における略円状体の最小径をいう。前記平均値は、各粒子において、最大径と最小径とを足し合わせた合計値を2で割った値である。
(4)ゴム状重合体粒子(B2-2)の総量(=トルエン不溶分の含有量)
実施例・比較例における各組成物中の全ゴム状重合体粒子(B2-2)の総量は、組成物中のトルエン不溶分の含有率を測定することで決定した。
沈澱管に組成物1.00gを精秤し(この質量をW1とする)、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(佐久間製作所社製、SS-2050A ローター:6B-N6L)にて温度4℃、回転数20000rpm、遠心加速度45100×Gで60分間遠心分離した。沈澱管を約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いた。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した(この質量をW2とする)。以下の式(3)により、組成物中のゴム状重合体粒子の含有量を求めた。
式(3):
ゴム状重合体粒子の含有量=W2/W1×100
【0050】
(5)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。以下の評価基準で耐熱性を評価した。
-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
【0051】
(6)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105℃のヤシ油(和光純薬製)に15分間浸漬後、浸漬前後における寸法変化率%(絶対値)を、以下の式(4)により算出し、以下の評価基準で耐熱油性を評価した。
式(4):
(熱油浸漬後の寸法変化率)={(元の寸法)-(浸漬後の寸法)}/(元の寸法)×100
-評価基準-
A・・・熱油浸漬後、寸法変化無し
B・・・熱油浸漬後の寸法変化率が5%以下
C・・熱油浸漬後の寸法変化率が5%超
【0052】
(7)透明性の評価
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2mmプレートに成形し、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。以下の評価基準で透明性を評価した。
-評価基準-
A・・・ヘイズが2%以下
B・・・ヘイズが2%より大きく7%以下
【0053】
(8)連続生産性の評価
実施例及び比較例に記載の各樹脂組成物の各原料を二軸押出機(芝浦機械社製二軸押出機TEM26SS)にて一定時間連続で溶融混練して、各樹脂組成物を製造した後、スクリュ入り口部に残留した原料の有無を確認した。スクリュ入り口部に残留原料が確認されない最大連続運転時間を連続生産性の指標とした。以下の評価基準で連続生産性を評価した。
-評価基準-
A・・・連続生産8時間後も残留原料無し
B・・・最大運転時間が2時間以上8時間未満
C・・・最大運転時間が2時間未満
【0054】
(9)均質性の評価
実施例及び比較例で調製した各樹脂組成物について、以下の条件にて熱分解GC/MSを用いて均質性の分析を行った。
測定用試料調製:実施例及び比較例で調製した各樹脂組成物をクロロホルムに対して固形分濃度が5質量%になるよう溶解した各樹脂溶液を調製した後、前記樹脂溶液20μLをサンプルカップに滴下し、80℃で24時間真空乾燥して、測定用試料を調製した。
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、各単量体単位由来の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。
得られたクロマトグラムにおけるスチレン単量体単位及びメタクリル酸メチル単量体単位由来の各ピークの面積である、面積(α)及び面積(β)を算出し、得られた面積値をもとに均質性パラメータσ/μを算出した。このとき、メタクリル酸メチル単量体単位由来のピークの面積(β)に対する、スチレン単量体単位由来のピークの面積(α)の比を面積比X(=面積(α)/面積(β))とした。製造ロットが異なる10点のサンプルについて上記の測定方法により当該面積比Xを算出し、当該面積比Xの10点平均をμとし、当該面積比Xの標準偏差をσとした。そして、以下の評価基準により均質性の評価を行った。
-評価基準-
A・・・σ/μが0.001未満
B・・・σ/μが0.001以上0.01未満
C・・・σ/μが0.01以上
【0055】
[二軸延伸シートの特性評価]
(10)二軸延伸シートの耐熱性の測定
(10-1)二軸延伸シートの製造
実施例及び比較例で調製した各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を85mmに設定し、芳香族ビニル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の二軸延伸シートを得た。
(10-2)二軸延伸シートの耐熱性評価
上記で得られ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、二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て、以下の評価基準で評価した。
式(5):寸法変化(%)=(オーブンに60分間入れた後の二軸延伸シートのMD方向の長さ-オーブンに入れる前の二軸延伸シートのMD方向の長さ)/オーブンに入れる前の二軸延伸シートの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
【0056】
(11)二軸延伸シートの強度測定
実施例及び比較例で調製した各樹脂組成物を用いて、上記(10-1)二軸延伸シートの製造の欄に記載の方法でシート成形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)を用いてによりフィルムインパクトを測定、n8平均を測定値とした。以下の評価基準にて強度を評価した。
-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
【0057】
[発泡押出シートの特性評価]
(12)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。
【0058】
(13)発泡押出シートの独立気泡率の測定
発泡押出シートの独立気泡率はJIS K7138に準拠し測定した。
【0059】
(14)発泡押出シートの耐熱性の測定
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(6)により、熱変形前後の10cmの長さの変化量を測定し、以下の評価基準で評価した。また、寸法変化評価は、n5平均を値とした。
式(6):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
【0060】
(15)発泡容器の衝撃強度の測定
実施例及び比較例で製造した発泡押出シートから縦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平均を測定値とし、以下の評価基準で評価した。
-評価基準-
A・・・4.0kg以上
B・・・2.0kg・cm以上4.0kg・cm未満
C・・・2.0kg・cm未満
【0061】
[熱収縮フィルムの特性評価]
(16)熱収縮フィルムの耐熱性の測定
(16-1)熱収縮フィルムの製造
実施例及び比較例で調製した各樹脂組成物をプレス成形にて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2軸延伸機EX6-S1にてチャック間距離を85mmに設定し、150℃にて10分余熱後、250mm/minにてX軸倍率5、Y軸倍率1.4にてY軸→X軸の順で逐次延伸し、厚さ約0.1mmの熱収縮フィルムを得た。
(16-2)熱収縮フィルムの耐熱性評価
上記で得られた熱収縮フィルムを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、熱収縮フィルム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(7)により、熱変形前後の10cmの長さの変化量を測定し、以下の評価基準に評価した。
式(7):寸法変化(%)=(オーブンに60分間入れた後の熱収縮フィルムのMD方向の長さ-オーブンに入れる前の熱収縮フィルムのMD方向の長さ)/オーブンに入れる前の熱収縮フィルムの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
【0062】
(17)熱収縮フィルムの熱収縮率
熱収縮率の測定は、上記(16-1)熱収縮フィルムの製造の欄に記載の方法と同様の方法で製造した熱収縮フィルムを用いて、JISZ1709に準拠して実施した。恒温浴槽の温度は150℃、浸漬時間は10秒間とした。以下の評価基準により熱収縮性の評価を行った。
-評価基準-
A・・・70%以上
B・・・60%以上70%未満
C・・・60%未満
【0063】
(II)「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、マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物及びの芳香族ビニル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、メタクリル酸、エチルベンゼン、2-エチル-1-ヘキサノール及び1,1-ビス(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン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。
【0064】
-スチレン-不飽和カルボン酸系樹脂(A-2)、(A-3)及び(A-4)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)、(A-3)及び(A-4)を調製した。得られた樹脂(A-1)~樹脂(A-4)の組成を表1に示す。
【0065】
【表1】
【0066】
<(メタ)アクリル系樹脂(B1)の製造例>
-樹脂(B1-1)の調製-
攪拌機を有する5L容器に水、第三リン酸カルシウム、炭酸カルシウム及びラウリル硫酸ナトリウムを投入し、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、アクリル酸(n-ブチル)、ラウロイロパーオキサイド、n-オクチルメルカプタン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、ビーズ状ポリマーを得た。そのビーズ状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、粉状樹脂として(メタ)アクリル系樹脂(B1-1)(以下、樹脂(B1-1))を得た。
【0067】
-(メタ)アクリル系樹脂樹脂(B1-2)、(B1-3)、(B1-4)及び(B1-5)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(B1-1)と同様の手順で樹脂(B1-2)、(B1-3)、(B1-4)及び(B1-5)を調製した。得られた樹脂(B-1)~樹脂(B-5)の組成を表2に示す。
【0068】
【表2】
【0069】
<耐衝撃性スチレン系樹脂(B2)製造例>
-樹脂(B2-1)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、耐衝撃性スチレン系樹脂B2-1を製造した。撹拌機付き原料タンクにスチレン、エチルベンゼン、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、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサンを投入、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。得られた耐衝撃性スチレン系樹脂(B2-1)(以下、樹脂(B2-1))の組成及び物性を表3に示す。
【0070】
-樹脂(B2-2)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(B2-1)と同様の手順で樹脂(B2-2)を調製した。得られた(樹脂B2-2)の組成を表3に示す。
【0071】
【表3】
【0072】
<実施例1~15のスチレン系樹脂組成物の製造例>
実施例1~15のスチレン系樹脂組成物、即ちマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物の詳細な製造方法を以下に説明する。
-実施例1:スチレン系樹脂組成物(C-1)の調製-
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)80質量部と、樹脂(B)として表2記載の樹脂(B1-2)20質量部とをドライブレンドし、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、ペレット状樹脂組成物としてスチレン系樹脂組成物(C-1)を得た。スクリュ回転数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。
【0073】
-実施例2~15:スチレン系樹脂組成物(C-2)~(C-15)-
配合を下記表4に示す組成比に変更した以外は、上記実施例1のスチレン系樹脂組成物(C-1)と同様にして、実施例2のスチレン系樹脂組成物(C-2)~実施例15のスチレン系樹脂組成物(C-15)を得た。
【0074】
【表4】
【0075】
<実施例16~31の芳香族ビニル樹脂組成物及び比較例の樹脂組成物の製造例>
実施例16~31の芳香族ビニル樹脂組成物の詳細な製造方法について以下説明する。
-実施例16の芳香族ビニル樹脂組成物の調製-
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)74質量部と、樹脂(B)として表3記載の樹脂(B2-1)1質量部と、マスターバッチとして表4に記載のスチレン系樹脂組成物(C-1)を25質量部と、をドライブレンドし、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、ペレット状樹脂組成物として芳香族ビニル樹脂組成物(16)を得た。スクリュ回転数150rpm、シリンダー温度は180~230℃、フィード量10kg/hとした。混練時の樹脂温度は250~260℃であった。得られた実施例16の芳香族ビニル樹脂組成物、当該芳香族ビニル樹脂組成物を成形してなる二軸延伸シート及び発泡押出シートの性状を表5に示す。
【0076】
-実施例17の芳香族ビニル樹脂組成物~実施例31の芳香族ビニル樹脂組成物及び比較例の樹脂組成物の調製-
配合を下記表5のように変更した以外は実施例16と同様にして実施例17~実施例31及び比較例の樹脂組成物を調製した。そして、得られた、実施例17の芳香族ビニル樹脂組成物~実施例31の芳香族ビニル樹脂組成物及び比較例の樹脂組成物、当該樹脂組成物を成形してなる二軸延伸シート、並びに発泡押出シートの性状を表5に示す。
【0077】
<熱収縮フィルムの組成及び性質>
以下に熱収縮フィルムの詳細な製造方法を示す。
-実施例32の熱収縮フィルムの製造-
スチレン系樹脂組成物(C-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2軸延伸機EX6-S1にてチャック間距離85mmに設定し、150℃にて10分余熱後、250mm/minにてX軸倍率5、Y軸倍率1.4にてY軸→X軸の順で逐次延伸し、厚さ約0.1mmの熱収縮フィルムを得た。
【0078】
-実施例33~実施例45の熱収縮フィルムの製造-
下記表5のように変更した以外は実施例32と同様にして、実施例33の熱収縮フィルム~実施例45の熱収縮フィルムを得た。得られた熱収縮フィルムの性状を表6に示す。
【0079】
-比較例7~10のフィルムの製造-
--スチレン系エラストマー(D)--
本明細書の実施例においてスチレン系エラストマー(D)としては、旭化成社製スチレン-ブタジエンブロック共重合体アサフレックス835を用いた。
次いで、下記表5に記載の原料をドライブレンドし、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、ペレット状樹脂を得た。得られたペレット状樹脂を用いて実施例32と同様にして比較例となる熱収縮フィルムを得た。得られた熱収縮フィルムの性状を表6に示す。
【0080】
【表5】
【産業上の利用可能性】
【0081】
本発明にて得られるスチレン系樹脂組成物は、耐熱性、透明性、機械強度、耐熱油性、成形性、熱収縮性に優れる。そのため本発明のスチレン系樹脂組成物はレンジアップ可能な熱収縮フィルムとして使用することが可能である。また、前記スチレン系樹脂組成物はマスターバッチ用スチレン系樹脂組成物としての使用も可能である。前記マスターバッチ用スチレン系樹脂組成物を希釈樹脂で希釈することで得られる芳香族ビニル樹脂組成物は、耐熱性、耐熱油性、機械強度、透明性、成形性、均質性、連続生産性に優れ押出成形でも二軸延伸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あり、産業界に果たす役割は大きい。