JP2013221128A - スチレン系樹脂耐熱発泡シート、およびこの発泡シート製容器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メタクリル酸を少量含むスチレン−メタクリル酸系共重合体であって、重量平均分子量が21万〜26万、JIS K7206に準拠して測定したビカット軟化点が108〜114℃の共重合体を原料樹脂とし、ダイの口金出口部分における原料樹脂のせん断速度を、1.0×103〜1.5×104秒−1としてシート状に押出し製造されたスチレン系樹脂耐熱発泡シートであって、厚さが1.0〜3.5mm、見かけ比重が0.050〜0.105g/cm3とされてなることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
1.発泡シート製造時の押出特性に優れ、断熱性、耐熱性、剛性、軽量性などに優れたスチレン系樹脂耐熱発泡シートを提供すること。
2.上記スチレン系樹脂耐熱発泡シートを二次成形して得られる、高軽量化、電子レンジで加熱しても変形しない程度の耐熱性の皿、トレー、箱などのスチレン系樹脂耐熱発泡シート製容器を提供すること。
3.輸送過程における荷役作業中に落下、衝突、振動などの外部から衝撃を受けても割れやひびが生じ難い、スチレン系樹脂耐熱発泡シート製容器を提供すること。
4.回収後に焼却処理する際に、重量当りの燃焼カロリーが少なく焼却炉を損傷させ難く、また、焼却時に発生する重量当りの黒煙の量も少ない、スチレン系樹脂耐熱発泡シート製容器を提供すること。
1.本発明の第一発明に係るスチレン系樹脂耐熱発泡シートは、スチレンにメタクリル酸を特定の割合で含む共重合体を原料樹脂とするので、発泡シート製造時の押出特性に優れている。
2.本発明の第一発明に係るスチレン系樹脂耐熱発泡シートは、スチレンにメタクリル酸を特定の割合で含む共重合体を原料とするので、電子レンジでの加熱で変形しない程度の耐熱性を有する。
3.本発明の第一発明に係るスチレン系樹脂耐熱発泡シートは、ゴム成分を含まないので、高発泡化と、高軽量化ができる。
4.本発明の第一発明に係るスチレン系樹脂耐熱発泡シートは、ゴム成分を含まないので、製品のコストダウンができる。
5.本発明の第二発明に係るスチレン系樹脂耐熱発泡シート製容器は、剛性に優れているので、輸送過程における荷役作業中に落下、衝突、振動など、外部から衝撃を受けても、割れやひびが生じ難い。
6.本発明の第二発明に係るスチレン系樹脂耐熱発泡シート製容器は、材料樹脂の使用量が少ないので、回収後に焼却処理する際に、重量当りの燃焼カロリーが少なく焼却炉を損傷させ難く、また、焼却時に発生する重量当りの黒煙の量も少なく空気汚染も少なくできる。
7.本発明の第二発明に係るスチレン系樹脂耐熱発泡シート製容器は、耐熱発泡シートの一方の面に非発泡ポリスチレン系樹脂フィルム、非発泡ポリオレフィン系樹脂フィルムが積層されているので、この積層面を食品収納面側に配置すると、優れた耐油性を発揮する。
スチレン−メタクリル酸共重合体は、特開平6−279612号公報に記載された方法によって、5種類の共重合体を溶液重合法で製造した。5種類の共重合体につき、次の方法で各種特性を測定し、結果を表−1に掲げた。
(d)せん断速度の測定方法:実施例、比較例で得られるスチレン系樹脂耐熱発泡シートは、サーキュラダイを使用して製造したので、前記(II)式、すなわち、せん断速度[秒−1]=6Q/{π(L2 2−L1 2)(L2−L1)}、から算出した値である。体積押出量(Q)を調整して、表−2に示したせん断速度にした。
(g)発泡シートの見かけ比重:実施例、比較例で得られた発泡シートを、JIS K7222:2005に準拠した電子比重計(ミラージュ貿易社製、型式:ED−120T)によって、発泡シートの見かけ比重を測定し、次のような基準で判定し表示した。
○:見かけ比重値が0.050〜0.105g/cm3の範囲のもの。
×:見かけ比重値が0.105より大きいかまたは0.050g/cm3未満のもの。
○:押出方向に平行の皺、凹凸模様(縞模様)の跡や毛羽が認められないもの。
×:押出方向に平行の皺、凹凸模様(縞模様)の跡や毛羽が認められるもの。
(i)発泡シートの耐熱性:発泡シートから大きさが5cm×5cmの小片を切り取り、この小片を市販のサラダオイル(日清製油社製、商品名:日清サラダ油)を入れ、温度を50℃から5℃ずつ上昇させ、各温度において1分間浸漬したあと小片の外観を目視観察し、次のような基準で判定し表示した。
○:90℃以上で変形がない。
×:85℃以下で変形する。
<実施例1〜実施例8、比較例1〜比較例19>
表−2に示した原料樹脂を所定量秤量し、これらを第一押出機(プラスチック工学研究所社製、型式:BT−40−S2−36−L、L/D=36)、第二押出機(プラ技研社製、型式:PG50−28、L/D=28)の二基が直列に接続されたタンデム型押出機で、融混練させた。原料樹脂を第一押出機のホッパーに供給し、シリンダー温度230℃、スクリュー回転数100rpm、第二押出機のシリンダー温度230℃、スクリュー回転数47rpmの条件で溶融混練させた。溶融状態にある上記ポリスチレン系樹脂組成物に対し、発泡剤としてのテトラフルオロエタン(旭硝子社製、AK−134a)を、第一押出機のシリンダー途中から注入・混合し、押出機の先端に装着したサーキュラーダイ(75mmφ)より大気圧下に押出した。マンドレルの引き取り速度を変えて、発泡シート厚さが各実施例、比較例になるように引き取りつつ、マンドレルの内部に0.15m3/分で25℃の空気を吹き込み延伸・冷却し、円筒型発泡シートを得た。この円筒型発泡シートをカッターで切り開いて、ロール状に巻いた発泡シートを得た。得られた発泡シートにつき、上記項目の評価試験を行い、結果を表−2に示した。
(1)ゴム成分を含まず、メタクリル酸含有量が請求項1で規定する要件を満たすものは、発泡シート製造時の押出特性に優れ、発泡シートは見かけ比重、耐熱性などに優れている(実施例1〜8参照)。
(2)メタクリル酸含有量が請求項1で規定する要件を満たしても、合成ゴムを含んでいると、発泡シート製造時の見かけ比重が劣る(比較例1〜7参照)。
(3)メタクリル酸含有量が請求項1で規定する要件を満たしても、シートの厚さが請求項1で規定する要件を満たさないと、発泡シートの外観などに劣る(比較例8〜10参照)。
(4)メタクリル酸含有量が請求項1で規定する要件を満たしても、せん断速度が請求項1で規定する要件を満たさないと、発泡シートの外観などに劣る(比較例11〜13参照)。
(5)せん断速度が請求項1で規定する要件を満たしても、メタクリル酸含有量が請求項1で規定する要件を満たさないものは、耐熱性に劣る(比較例14〜17参照)。
(6)メタクリル酸含有量が請求項1で規定する要件を満たさないものは、発泡シート製造時の押出特性、見かけ比重に劣る(比較例18、19参照)。
実施例1〜実施例8で得られた発泡シートの一方の面に、次の方法で非発泡ポリスチレンフィルムと、非発泡ポリプロピレンフィルムを積層した。
厚さ20μmでロール状にされた非発泡ポリスチレンフィルムを準備した。この非発泡ポリスチレンフィルムと、上記例で製造した発泡シートとを対向させ、巻き戻しながら両者を重ね、重ねた面を150℃に加熱した熱ロールと押圧ロールとの間に挟んで熱接着させ、速度8.0m/分で引き取り、得られた一層積層発泡シートをロール状に巻き取った。
片面に模様と文字が印刷され、厚さ20μmでロール状にされた非発泡ポリプロピレンフィルムを準備した。この非発泡ポリプロピレンフィルムと、上記方法で得た一層積層発泡シートとを対向させ、巻き戻しながら両者を重ね、重ねた面を150℃に加熱した熱ロールと押圧ロールとの間に挟んで熱接着させ、速度8.0m/分で引き取り、得られた二層積層発泡シートをロール状に巻き取った。非発泡ポリプロピレンフィルムの印刷面は、非発泡ポリスチレンフィルムと非発泡ポリプロピレンフィルムの界面に配置した。
実施例2で得たロール状に巻いた発泡シートを中にして上下に、二本のロール状に巻いた厚さ20μmの非発泡ポリスチレンフィルムを、各ロールを平行に配置した。三本のロールを同時に巻き戻しながら、150℃に加熱した熱ロールと押圧ロールとの間に挟んで熱接着させ、速度8.0m/分で引き取り、両面に非発泡ポリスチレンフィルムが積層された発泡シートとした。得られた積層発泡シートを、ロール状に巻き取った。別途、片面に模様と文字が印刷され、厚さ20μmでロール状にされた非発泡ポリプロピレンフィルムを準備した。この非発泡ポリプロピレンフィルムのロールと、上記方法で得た積層発泡シートのロールとを対向させ、同時に巻き戻しながら両者を重ね、重ねた面を150℃に加熱した熱ロールと押圧ロールに挟んで熱接着させ、速度8.0m/分で引き取り、一方の面に二層が積層され、他の面に一層が積層された両面積層発泡シートをロール状に巻き取った。非発泡ポリプロピレンフィルムの印刷面は、非発泡ポリスチレンフィルムと非発泡ポリプロピレンフィルムの界面に配置した。
実施例6で得られた発泡シートロールと、上記例で使用したのと同種の片面に模様と文字が印刷された厚さ20μmの非発泡ポリプロピレンフィルムのロールを対向させて配置し、二本のロールを同時に巻き戻しながら、150℃に加熱した熱ロールと押圧ロールとの間に挟んで熱接着させ、速度8.0m/分で引き取り、片面に非発泡ポリプロピレンフィルムが積層された一層積層発泡シートを得た。模様と文字が印刷された面は、発泡シートと非発泡ポリプロピレンフィルムの界面に配置した。
実施例6で得られた発泡シートの片面に、厚さ20μmの非発泡ポリスチレンフィルムのみを重ね、重ねた面を150℃に加熱された熱ロールと押圧ロールとの間に挟んで熱接着させ、速度8.0m/分で引き取り、一層積層発泡シートを得た。
実施例6で得られた発泡シート表面に、非発泡フィルムを圧着積層せず、発泡シートのみとした。
C=[ρ0×(tA+tB)−ρB×tB]/ [ρA×tA]
上の式において、Cは発泡層の見かけ比重、ρ0は積層発泡容器の見かけ比重、ρAは発泡層の樹脂の比重、ρBは表皮層の比重、tAは発泡層の厚さ(mm)、tBは積層層の厚さ(mm)を表す。なお、発泡層の厚さtAは、積層発泡容器の厚さと積層層の厚さtBとの差で算出する。
(m)気泡の数(個):図1は、スチレン系樹脂耐熱発泡シートの気泡の数を計測した位置を説明する一例であり、発泡シートを熱成形した成形品の底壁中央部分の最厚部につき、一辺を発泡シートの押出し方向(MD)に平行とし、他の辺を耐熱発泡シートの幅方向(TD)に平行にして、底壁の表面側から底壁側に垂直に切断した長方形小片の斜視略図である。図において、1は発泡シート層、2は二層積層層、3は一層積層層、4は発泡シートの押出し方向(MD)、5は発泡シートの幅方向(TD)、6は発泡シートの厚さ方向、7は発泡シートの垂直切断面、8は発泡シートの厚さ方向の中心線、9は中心線8から発泡部厚さの25%上の線、10は中心線8から発泡部厚さの25%下の線、11、12および13は気泡の個数を測定した箇所で、11、12、13の各々の間隔は30mmである。上記試料小片につき、厚さ方向に沿って、走査型電子顕微鏡(日本電子社製、型式:JSM−5200)によって35倍に拡大し、線9と線10との間に存在する気泡の個数を測定した。気泡の数(個)は、測定した11、12、13の3個所の数を平均し、小数点以下を四捨五入した値とした。
○:積層層に浮き(剥離)が全く観察されなかった。
×:積層層に浮き(剥離)が観察された。
○:すべての容器にクラックや割れが無く、変化が認められない。
×:1個以上の容器にクラックや割れが認められた。
○:3個の試験片とも切断または亀裂が認められない。
×:1個の試験片でも切断または亀裂が認められる。
(1)メタクリル酸含有量、発泡シートの見かけ比重、坪量、気泡の数などの積層発泡シートの特性が、請求項1〜4で規定する要件を満たすものは、成形性、ラミ浮き、衝撃性、耐熱性、耐油性などに優れている(実施例9〜実施例13参照)。
(2)メタクリル酸含有量、重量平均分子量、せん断速度などが、請求項1、2で規定する要件を満たしても、請求項4で規定する気泡数を満たさない積層発泡容器は、偏肉があり、型決まりが劣る(比較例20、21参照)。
(3)メタクリル酸含有量、重量平均分子量、せん断速度などが、請求項1、2で規定する要件を満たしても、請求項4で規定する気泡数を満たさない積層発泡容器は、偏肉があり、型決まりが劣り、衝撃性も劣る(比較例22、23参照)。
(4)メタクリル酸含有量、重量平均分子量、せん断速度などが、請求項1、2で規定する要件を満たしても、請求項4で規定する見かけ比重を満たさない積層発泡容器は、衝撃性に劣る(比較例24〜27参照)。
(5)メタクリル酸含有量、重量平均分子量、せん断速度などが、請求項1、2で規定する要件を満たしても、請求項4で規定する坪量の値を満たさない積層発泡容器は衝撃性に劣る(比較例28〜31参照)。
(6)メタクリル酸含有量、重量平均分子量、せん断速度などが請求項1で規定する要件を満たしても、発泡シート表面に非発泡ポリプロピレンフィルムのみを積層した発泡シートは、発泡シートと非発泡ポリプロピレンフィルムとの界面にラミ浮きが生じ、積層発泡容器は衝撃性に劣る(比較例32参照)。
(7)メタクリル酸含有量、重量平均分子量、せん断速度などが請求項1で規定する要件を満たしても、発泡シート表面に非発泡ポリスチレンフィルムのみを積層した積層発泡容器は、衝撃性、耐熱性、耐油性などが劣る(比較例33参照)。
(8)メタクリル酸含有量、重量平均分子量、せん断速度などが請求項1で規定する要件を満たしても、発泡シートに非発泡積層フィルムが積層されていないものは、得られた積層発泡容器は衝撃性、耐熱性、耐油性などが劣る(比較例34参照)。
2:二層積層層
3:一層積層層
4:発泡シートの押出し方向(MD)
5:発泡シートの幅方向(TD)
6:発泡シートの厚さ幅方向
7:発泡シートの垂直切断面
8:発泡シートの厚さ方向の中心線
9:中心線8から発泡部厚さの25%上の線
10:中心線8から発泡部厚さの25%下の線
11、12、13:気泡の個数を測定した箇所
Claims (4)
- スチレン94〜96重量%とメタクリル酸を4〜6重量%を含有するスチレン−メタクリル酸系共重合体であって、重量平均分子量が21万〜26万、JIS K7206に準拠して測定したビカット軟化点が108℃〜114℃の共重合体を原料樹脂とし、ダイの口金出口部分における原料樹脂のせん断速度を、1.0×103〜1.5×104秒−1としてシート状に押出し製造されたスチレン系樹脂耐熱発泡シートであって、厚さが1.0〜3.5mm、見かけ比重が0.050〜0.105g/cm3とされてなることを特徴とする、スチレン系樹脂耐熱発泡シート。
- スチレン系樹脂耐熱発泡シートの一方の面に、厚さが5〜100μmの非発泡ポリスチレン系樹脂フィルム、厚さが5〜100μmの非発泡ポリオレフィン系樹脂フィルムの順で積層されてなる、請求項1に記載のスチレン系樹脂耐熱発泡シート。
- 他方の面に、厚さが5μm〜100μmの非発泡熱可塑性樹脂製フィルムが積層されてなる、請求項2に記載のスチレン系樹脂耐熱発泡シート。
- 請求項2または請求項3に記載のスチレン系樹脂耐熱発泡シートを、非発泡フィルムが二層積層されている面を内側にして熱成形法によって容器状に成形し、この容器状成形品の底面の最厚部の発泡部分の見かけ比重が0.025〜0.050g/cm3、坪量が80〜200g/m2、容器の底壁中央部分でシート幅方向の垂直断面であって厚さ方向断面中心部を含む50%の厚さの芯部分に、5〜15個の気泡が存在することを特徴とする、スチレン系樹脂耐熱発泡シート製容器。
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