JP2017218581A - 押出発泡シートおよびその成形品 - Google Patents

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Abstract

【課題】高倍率化に適する優れた成形加工性をする押出発泡シートを提供すること。上記押出発泡シートから得られる、高い発泡倍率を有し、食品等に直接接触する材料に好適に用いることができる成形品を提供すること。【解決手段】スチレン系共重合体を含む、厚み0.5mm〜5.0mmの押出発泡シートであって、上記スチレン系共重合体は、数平均分子量(Mn)850〜100000の共役ジビニル化合物と、少なくともスチレン系化合物を含む1種類以上のモノビニル化合物との共重合体であり、上記共役ジビニル化合物の含有量は、上記モノビニル化合物1モル当たり2.0×10−6〜4.0×10−4モルであり、上記スチレン系共重合体の重量平均分子量(Mw)は20万〜50万であり、分子量200万以上の割合は0.3%〜6.0%であり、上記モノビニル化合物の二量体と三量体の合計の含有量が上記スチレン系共重合体100質量%に対して0.01〜0.30質量%である、押出発泡シート。【選択図】図2

Description

本発明は押出発泡シートおよびその成形品に関する。
スチレン系樹脂は透明性、成形加工性等に優れるため、家電、事務機製品、雑貨、住宅設備等の成形材料や食品包装材料に多く利用されている。特に、ポリスチレン系樹脂の押出発泡シートから熱成形により成形される二次成形品、例えば食品包装用容器は、例えば、肉、魚、惣菜等のトレー、カップ麺容器、納豆容器等種々の食品用の簡易容器として汎用的に使われている。このような発泡シートの熱成形による簡易容器においては、コストダウンのために容器の発泡時に高倍率化が図られている。また、直接容器と食品が接触する一部の用途では、低分子量成分の食品への溶出が心配されるようになった。これに伴い具体的には、スチレン系樹脂中に微量に存在するモノビニル化合物の単量体、二量体、及び三量体等の低分子量成分の削減が求められるようになった。また、食品包装容器の形状の多様化により、二次成形性の向上と低分子量成分の削減が同時に求められている。
スチレン系樹脂組成物中のモノビニル化合物の二量体と三量体は、重合工程において副生成するものと脱揮工程で熱分解によって生じるものとが知られている。重合反応において副生成するものは、熱開始ラジカルによって生じることから、重合開始剤を用いて、低温度で重合することにより低減させることが可能である。また、特許文献1には、3−アリールベンゾフラノンを樹脂製造時における重合工程または脱揮工程に添加する方法を開示されている。しかしながら、より成形加工性に優れた材料が要求されている。
特許文献2は、高分岐型超高分子量共重合体を含有させることで溶融張力と溶融延伸性のバランスに優れた高分岐型スチレン系樹脂組成物を記載している。しかしながら、より成形性に優れ、かつゲル状物質の少ない材料が要求されている。
特開2004−315827号公報 特開2013−100432号公報
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、本発明は、高倍率化に適し、かつ優れた成形加工性を有する押出発泡シートを提供することを目的とする。さらに、本発明は、上記押出発泡シートから得られる、高い発泡倍率を有し、食品等に直接接触する材料に好適に用いることができる成形品を提供することもまた目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意研究を進めた結果、スチレン系共重合体を、所定の共役ジビニル化合物と所定のモノビニル化合物とで、適切な含有比で構成するとともに、スチレン系共重合体の分子量、分子量分布、及びモノビニル化合物の二量体と三量体の合計の含有量を、適切な範囲に制御することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は下記に示すとおりである。
〔1〕
スチレン系共重合体を含む、厚み0.5mm〜5.0mmの押出発泡シートであって、
上記スチレン系共重合体は、数平均分子量(Mn)850〜100000の共役ジビニル化合物と、少なくともスチレン系化合物を含む1種類以上のモノビニル化合物との共重合体であり、上記共役ジビニル化合物の含有量は、上記モノビニル化合物1モル当たり2.0×10−6〜4.0×10−4モルであり、上記スチレン系共重合体の重量平均分子量(Mw)は20万〜50万であり、分子量200万以上の割合は0.3%〜6.0%であり、上記モノビニル化合物の二量体と三量体の合計の含有量が上記スチレン系共重合体100質量%に対して0.01〜0.30質量%以下である、押出発泡シート。
〔2〕
上記共役ジビニル化合物の数平均分子量(Mn)が1000〜30000である、項目1に記載の押出発泡シート。
〔3〕
上記共役ジビニル化合物が鎖状である、項目1又は項目2に記載の押出発泡シート。
〔4〕
上記共役ジビニル化合物の共役ビニル基のうち少なくとも一つが、前記共役ジビニル化合物の末端に位置する、項目1〜3のいずれか一項に記載の押出発泡シート。
〔5〕
上記スチレン系共重合体のMwに対するZ平均分子量(Mz)とMwの比が1.8〜5.0である、項目1〜4のいずれか一項に記載の押出発泡シート。
〔6〕
上記スチレン系共重合体の分子量100万以上の割合が4.0%〜20.0%である、項目1〜5のいずれか一項に記載の押出発泡シート。
〔7〕
上記スチレン系共重合体の立上りはじめひずみが0.2〜1.3であり、最大立上り比が1.2〜4.0である、項目1〜6のいずれか一項に記載の押出発泡シート。
〔8〕
上記共役ジビニル化合物が、(水添)ポリブタジエン末端ジ(メタ)アクリレートである、項目1〜7のいずれか一項に記載の押出発泡シート。
〔9〕
押出発泡シート中のモノビニル化合物の残存量が100μg/g以下である、項目1〜8のいずれか一項に記載の押出発泡シート。
〔10〕
項目1〜9のいずれか一項に記載の押出発泡シートの二次成形品。
本発明の押出発泡シートは、上記のような構成を有することにより、ゲルによる欠陥が少なく、かつモノビニル化合物の二量体及び三量体等の低分子量成分が少ないため、高い発泡倍率においても優れた成形加工性を発揮する。さらに、本発明の押出発泡シートを二次成形することにより、高倍率で、かつ食品等に直接接触するような包装材料、容器等に好適に用いることができる成形品を得ることができる。
実施例および比較例で得られたスチレン系共重合体について、横軸にヘンキーひずみを、縦軸に伸長粘度をプロットした両対数グラフである。 実施例および比較例で得られた押出発泡シートについて、横軸に発泡倍率を、縦軸に深絞り成形性をプロットしたグラフである。
以下、本発明の実施形態(以下、「本実施形態」という。)について説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
<押出発泡シート>
本実施形態の押出発泡シートは、スチレン系共重合体を含む、厚み0.5mm〜5.0mmの押出発泡シートであって、上記スチレン系共重合体は、数平均分子量(Mn)850〜100000の共役ジビニル化合物と、少なくともスチレン系化合物を含む1種類以上のモノビニル化合物との共重合体であり、上記共役ジビニル化合物の含有量は、上記モノビニル化合物1モル当たり2.0×10−6〜4.0×10−4モルである。また、上記スチレン系共重合体の重量平均分子量(Mw)は20万〜50万であり、分子量200万以上の割合は0.3%〜6.0%であり、上記モノビニル化合物の二量体と三量体の合計の含有量が上記スチレン系共重合体100質量%に対して0.01〜0.30質量%である。本実施形態の押出発泡シートは、上記の構成を有するため、高い発泡倍率においても優れた成形加工性を有する。
<スチレン系共重合体>
本実施形態によれば、成形加工性に優れ、かつ高倍率化に適した押出発泡シートおよびその成形品を提供することができる。理論に限定されないが、本実施形態では、得られるスチレン系共重合体の分子鎖を、モノビニル化合物で主に構成される複数の分子鎖部分と、それらの分子鎖部分間を相互に連結する共役ジビニル化合物由来の部分とで形成するとともに、当該分子鎖部分間の間隔を所定の距離にすることが容易である。すなわち、スチレン系共重合体の分子鎖中に、「H」字状の分岐構造を有する部分を導入しやすいと推測される。本実施形態におけるスチレン系共重合体は、スチレン系共重合体のそれぞれの分子鎖が相互に効果的に絡み合いやすく(このような効果を「絡み合い効果」とも称す)、それゆえにスチレン系共重合体の成形加工性を向上させることができる。また、本実施形態では、共役ジビニル化合物の含有量、並びにスチレン系共重合体の分子量、分子量分布、モノビニル化合物の二量体と三量体の合計量を所定の範囲としているので、スチレン系共重合体の成形加工性を効果的に向上させつつ、スチレン系共重合体がゲル状化することを効果的に防止することができる。したがって、本実施形態によれば、高い発泡倍率においても優れた成形加工性を有する押出発泡シートを提供することができ、ゲル状物質が少ないことにより、例えばスチレン系共重合体を含む押出発泡シートを二次成形することにより、欠陥が少なく、かつ高倍率の成形品を効率よく得ることができる。
(モノビニル化合物)
本実施形態の押出発泡シートに含まれるスチレン系共重合体は、少なくともスチレン系化合物を含む1種類以上のモノビニル化合物を、スチレン系共重合体を形成する単量体として含む。モノビニル化合物は、スチレン系化合物(モノマー)のみからなっていても、スチレン系化合物とともにスチレン系化合物と共重合可能な他のモノビニル基を有する化合物とからなっていてもよい。モノビニル化合物としては、スチレン系化合物の他、スチレン系化合物と共重合可能であれば特に限定されず、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、及び(メタ)アクリロニトリルなどのビニル系化合物、並びに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、無水マレイン酸、マレイミド、及び核置換マレイミドなどが挙げられる。また、スチレン系化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、パラメチルスチレン、エチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられ、好ましくはスチレンである。また、スチレン系化合物の含有量としては、モノビニル化合物の合計含有量のうち、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上である。
(共役ジビニル化合物)
本実施形態における共役ジビニル化合物は、数平均分子量(Mn)が850〜100000であり、分子内に共役ビニル基を少なくとも2つ有する化合物である。また、本実施形態における共役ジビニル化合物は、網目状ではなく、鎖状であることが好ましい。鎖状は、直鎖であってもよく、主鎖に一つ又は複数の側鎖を有していてもよい。鎖状であることにより、分子鎖をよりリニアな形状にすることができ、それにより、絡み合い効果を向上させやすい傾向があるためである。側鎖は、例えば炭素数6以下が好ましく、炭素数4以下がより好ましい。
共役ジビニル化合物中の共役ビニル基は、分子内の任意の位置であることができ、共役ビニル基のうち少なくとも一つが、共役ジビニル化合物の末端に位置することが好ましい。少なくとも2つの共役ビニル基のうち、2つの共役ビニル基は、分子中の異なる末端に位置していることがより好ましい。共役ジビニル化合物が鎖状の場合には、当該2つの共役ビニル基は、主鎖の異なる末端に位置していること、すなわち、主鎖の両末端が共役ジビニル基であることが更に好ましい。共役ビニル基が末端に位置していることにより、重合反応性を高めることができる。
共役ジビニル化合物が鎖状であり、共役ビニル基が3つ以上存在する場合には、3つ以上の共役ビニル基のうち、少なくとも2つの共役ビニル基が末端に位置することが好ましいが、残りの1つ以上の共役ビニル基も末端に位置することがより好ましい。
共役ジビニル化合物の共役ビニル基の数が多い場合、分岐点が増え、反応器や原料を回収する工程においてゲル化が起こりやすくなる可能性があり、スチレン系共重合体の透明性の悪化や、反応器の洗浄が必要になり生産性が低下することがある。したがって、共役ジビニル化合物の共役ビニル基の数は、5つ以下であることが好ましく、4つ以下であることがより好ましく、3つ以下であることがさらに好ましく、2つであることが特に好ましい。
共役ビニル基が末端付近に存在すれば、モノビニル化合物との反応性をより効果的に高め、ゲル化をより効果的に抑制できるので、本実施形態において、「末端」とは、分子鎖中で、分子鎖の最も端となる位置(原子)を含む、ある程度の範囲をもった部分(端部分)であればよい。換言すれば、共役ビニル基は末端付近に位置すればよく、共役ビニル基よりも末端側に、ある程度の数の原子が存在していてもよい。本実施形態において、「末端」とは、限定されるものではないが、共役ジビニル化合物の伸切り鎖長の20%以下であることが好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下がさらにより好ましい。共役ビニル基が、共役ジビニル化合物の分子の最も端となる位置(原子)を構成していることが最も好ましい。
本実施形態においてビニル基とは、モノビニル化合物と共重合可能なオレフィン性二重結合と、当該オレフィン性二重結合と共役系を形成する構造、限定されないが例えばカルボニル基、アリール基等とを有する基である。共役ビニル基としては、特に限定されないが、例えばアクリロイル基、ビニル基で置換されたアリール基等が挙げられ、また、共役ジビニル化合物中の共役ビニル基を有する構造としては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、芳香族ビニル、マレイン酸、フマル酸等が付加した構造も挙げられる。なお、少なくとも2つの共役ビニル基は、相互に同じであっても異なっていてもよい。
本実施形態において、共役ジビニル化合物の数平均分子量(Mn)は、850〜100000であり、好ましくは1000〜100000、より好ましくは、例えば1000〜80000、1000〜60000、1000〜30000、さらに好ましくは、例えば1200〜80000、1200〜60000、1200〜30000、さらにより好ましくは、例えば1500〜80000、1500〜60000、特に好ましくは1500〜30000である。数平均分子量(Mn)が850未満の場合は、共役ジビニル化合物の共役ビニル基間の距離が短いため、共役ジビニル化合物に結合したポリマー鎖間の距離が短くなり、充分な絡み合い効果が得られず、成形加工性に劣る。分子量が100000を超える場合は、共役ジビニル化合物の共役ビニル基間の距離が長くなり、末端にある共役ビニル基の反応性が低下し(共役ジビニル化合物の分子量が大きいので末端の共役ビニル基が反応しにくくなる)、高分子量成分の生成量が低下するため好ましくない。なお、共役ジビニル化合物の数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)で測定されるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)を意味する。
本実施形態における共役ジビニル化合物の主鎖構造としては、特に限定されず、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソプレンなどのポリオレフィンやポリスチレン、ポリブタジエン、水添ポリブタジエン、ポリフェニレンエーテル、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィドなどが挙げられる。
具体的な共役ジビニル化合物としては、(水添)ポリブタジエン末端ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール末端ジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール末端ジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールA末端ジ(メタ)アクリレート、及びエトキシ化ビスフェノールF末端ジ(メタ)アクリレートなどの末端ジ(メタ)アクリレート化合物、並びに(水添)ポリブタジエン末端ウレタンアクリレート、ポリエチレングリコール末端ウレタンアクリレート、ポリプロピレングリコール末端ウレタンアクリレート、エトキシ化ビスフェノールA末端ウレタンアクリレート、及びエトキシ化ビスフェノールF末端ウレタンアクリレートなどの末端ウレタンアクリレート化合物などが挙げられる。例えばポリプロピレングリコール末端(メタ)アクリレートの場合は、数平均分子量(Mn)が850〜100000となるように繰返し単位のプロピレングリコールの結合数が決められる。共役ジビニル化合物は鎖状高分子であることが好ましく、重合反応性が高いため、共役ビニル基が該鎖状高分子の両末端に少なくとも一つずつある両末端共役ビニル化合物であることがさらに好ましい。共役ジビニル化合物は、スチレン系共重合体との相溶性の観点から、(水添)ポリブタジエン末端ジ(メタ)アクリレートであることが好ましい。化合物名中の「末端」や「両末端」は、最も端の両方に共役ビニル基が位置することを意味する。
(共役ジビニル化合物の含有量)
本実施形態における共役ジビニル化合物の含有量は、モノビニル化合物1モル当たり2.0×10−6〜4.0×10−4モル、好ましくは5.0×10−6〜3.5×10−4モル、より好ましくは1.5×10−5〜3.0×10−4モル、さらにより好ましくは2.0×10−5〜2.5×10−4モルである。含有量が2.0×10−6モル未満の場合は、高分子同士の十分な絡み合いが生じにくく、ひずみ硬化が発現しない、あるいはひずみ硬化度合いが小さいために、成形品の肉厚が不均一となったり、成形時に成形品が破けることがあり、成形加工性が劣る。一方、含有量が4.0×10−4モルを超える場合は、ゲル状物質の発生が多く、二次成形不良などの原因となる。
(分子量)
本実施形態で用いるスチレン系共重合体の重量平均分子量(Mw)は、20万〜50万であり、好ましくは22万〜48万、より好ましくは24万〜45万である。スチレン系共重合体のMwを20万〜50万にすることにより、スチレン系共重合体の強度を確保しつつ、ゲル状物質の発生を抑えてより成形加工性と流動性を向上させることができる。本実施形態のスチレン系共重合体のZ平均分子量(Mz)と重量平均分子量(Mw)との比は、1.8〜5.0であることが好ましく、より好ましくは2.0〜4.8、さらに好ましくは2.1〜4.7である。スチレン系共重合体のMwに対するMzの比を1.8〜5.0の範囲にすることにより、スチレン系共重合体の強度を確保しつつ、ゲル状物質の発生を抑えてより成形加工性と流動性を向上させることができる。
本実施形態のスチレン系共重合体において、上記の重量平均分子量(Mw)、および重量平均分子量(Mw)に対するZ平均分子量(Mz)の比は、スチレン系単量体をラジカル重合する際に、共役ジビニル化合物の種類及び添加量、反応温度、滞留時間、重合開始剤の種類及び添加量、溶媒の種類及び量、連鎖移動剤の種類及び添加量等によって制御することができる。より具体的には、上記の重量平均分子量(Mw)等の制御は、限定されるものではないが、例えば、製造方法において:重合する際の重合開始剤の添加量を増加させ、重合の反応温度を低くすること;重合溶媒の使用量を少なくすること;及び/又は重合する際の滞留時間を長くすること等により制御することができ、このようにすることで、得られるスチレン系共重合体の分子鎖を所望の形状とし、かつ高分子量成分の割合を適切に増加させることができる。
スチレン系共重合体の重量平均分子量(Mw)、Z平均分子量(Mz)、後述の分子量100万以上の割合、200万以上の割合は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)で測定される微分分子量分布の重量割合である。
(高分子量成分の割合)
本実施形態で用いるスチレン系共重合体の分子量200万以上の割合は0.3〜6.0%であり、0.8〜5.0%であることが好ましく、1.4〜4.8%であることがより好ましい。分子量200万以上の割合を0.3〜6.0%の範囲にすることにより、ゲル状物質の含有量を非常に少なくすることができる。分子量100万以上の割合は4.0〜20.0%であることが好ましく、5.0〜18.0%であることがより好ましく、5.0〜15.0%がさらに好ましい。分子量100万以上の割合を4.0〜20.0%の範囲にすることにより、成形加工性と流動性により優れたスチレン系共重合体を得ることができる。
本実施形態で用いるスチレン系共重合体の分子量の割合は、スチレン系単量体をラジカル重合する際に、共役ジビニル化合物の種類及び添加量、反応温度、滞留時間、重合開始剤の種類及び添加量、溶媒の種類及び量、連鎖移動剤の種類及び添加量等によって制御することができる。より具体的には、上記の分子量200万以上、分子量100万以上の割合等の制御は、限定されるものではないが、例えば、製造方法において:重合する際の重合開始剤の添加量を増加させ、重合の反応温度を低くすること;重合溶媒の使用量を少なくすること;及び/又は重合する際の滞留時間を長くすること等により制御することができ、このようにすることで、得られるスチレン系共重合体の低分子量成分の割合を低減しつつ、高分子量成分の割合、すなわち分子量200万以上、分子量100万以上の割合を適切に増加させることができる。
(メルトマスフローレート(MFR))
本実施形態で用いるスチレン系共重合体のメルトマスフローレート(MFR)は、0.5〜8.0が好ましい。より好ましくは0.6〜5.0、さらにより好ましくは0.7〜4.0、とりわけ好ましくは0.8〜3.5である。メルトマスフローレートを0.5〜8.0の範囲にすることにより、より成形加工性と流動性に優れたスチレン系共重合体が得られる。
(立ち上がりはじめひずみ、最大立上りひずみ、及び最大立上り比)
本実施形態で用いるスチレン系共重合体の立上りはじめひずみは、好ましくは0.2〜1.3であり、より好ましくは0.3〜1.1、さらにより好ましくは0.4〜1.0である。本願明細書において「立上りはじめひずみ」とは、ひずみ硬化の発現するひずみであり、成形加工性の指標となる。立上りはじめひずみが小さいほど、言い換えれば立ち上がりが早いほど低延伸時からひずみ硬化がおこり、成形加工性に優れるため、発泡成形時のセル璧の肉厚がより均一になることがあり、また発泡成形品を高倍率化できることがある。
本実施形態で用いるスチレン系共重合体の最大立上り比は、好ましくは1.2〜5.0、より好ましくは1.3〜4.8、さらにより好ましくは1.4〜4.6である。本願明細書において、「最大立上り比」とは、(最大立上りひずみの非線形領域の伸長粘度/最大立上りひずみの線形領域の伸長粘度)を意味し、「最大立上りひずみ」とは、伸長粘度が最大となる時のヘンキーひずみを意味する。最大立上り比は、最大立上りひずみにおけるひずみ硬化の度合いを表す指標となる。最大立上り比が大きいほど、ひずみ硬化度合いが大きく、成形加工性に優れる。最大立上り比が1.2以上であると、発泡成形時、発泡によりセル壁の樹脂が薄く伸ばされた際に伸長粘度が高くなるため、セル璧の肉厚が均一になることや、発泡成形時に破泡しにくくなる傾向がある。最大立上り比が5.0以下であると、成形時の伸長粘度が高くなり過ぎないため、生産性と成形性のバランスの観点から好ましい。
(モノビニル化合物の二量体及び三量体の合計の含有量)
本実施形態で用いるスチレン系共重合体中のモノビニル化合物の二量体及び三量体の合計の含有量は、スチレン系共重合体100質量%に対して0.01〜0.30質量%、好ましくは0.02〜0.28質量%、より好ましくは0.03〜0.25質量%、さらに好ましくは0.01〜0.20質量%である。モノビニル化合物の二量体及び三量体の合計の含有量が0.01〜0.30質量%であることにより、発泡成形時の目ヤニが少なくなり、良好な外観の押出発泡シートの歩留まりが向上することがある、あるいは押出発泡シートやその二次成形品の臭気が少なくなることがある。モノビニル化合物の二量体及び三量体の合計の含有量が0.30質量%より多い場合、押出発泡シートに液だれした様な斑ができることがあり、外観が不良となることがある。
(添加剤等)
本実施形態で用いるスチレン系共重合体には、必要に応じてゴム質を含有する成分としてHI−PS樹脂、MBS樹脂等のゴム強化芳香族ビニル系樹脂やSBS等の芳香族ビニル系熱可塑性エラストマーが1%〜50%程度含有されていてもよい。また、未反応モノマーの回収工程における高分子の熱分解を抑制するために、例えば2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−フェニルペンチル)エチル]−4,6−ジ−t−フェニルペンチルアクリレートのような加工安定剤が含まれていてもよい。また、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等の高級脂肪酸およびその塩やエチレンビスステアリルアミド等の滑剤、流動パラフィン等の可塑剤、酸化防止剤が含まれていてもよい。その他、スチレン系樹脂の分野で慣用されている添加剤、例えば核剤、難燃剤、着色剤等と本実施形態の目的を損なわない範囲で組み合わせてスチレン系共重合体に添加してもよい。添加剤としては、特に限定されないが、例えば、タルク等の核剤、ヘキサブロモシクロドデカン等の難燃剤、酸化チタン、カーボンブラック等の着色剤等が挙げられる。またスチレン系樹脂をペレットとし、当該ペレットの外部潤滑剤として、エチレンビスステアリルアミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等をペレットにまぶして使用してもよい。
酸化防止剤は、一般的に、熱成形時または光暴露により生成したハイドロパーオキシラジカル等の過酸化物ラジカルを安定化するか、又は生成したハイドロパーオキサイド等の過酸化物を分解することができる成分である。酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、過酸化物分解剤が挙げられる。ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、ラジカル連鎖禁止剤として、過酸化物分解剤は、系中に生成した過酸化物をさらに安定なアルコール類に分解して自動酸化を防止することができる。ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、以下に限定されないが、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、スタイレネイテドフェノール、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレート、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、アルキレイテッドビスフェノール、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、及び3,9−ビス[2−〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−プロピオニロキシ〕−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキシスピロ〔5・5〕ウンデカン等が挙げられる。過酸化物分解剤としては、以下に限定されないが、トリスノニルフェニルホスファイト、トリフェニルホスファイト、及びトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト等の有機リン系過酸化物分解剤、並びにジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、ジトリデシル−3,3’−チオジプロピオネート、及び2−メルカプトベンズイミダゾール等の有機イオウ系過酸化物分解剤が挙げられる。酸化防止剤の添加量は、押出発泡シート中のスチレン系共重合体100質量部に対して、0.01質量部以上1質量部以下が好ましく、より好ましくは0.1質量部以上0.5質量部以下である。
難燃剤としては、以下に限定されないが、難燃性やスチレン系樹脂との相溶性等の観点から、例えば、ヘキサブロモシクロドデカン、臭素化SBSブロックポリマー、及び2,2−ビス(4’(2”,3”−ジブロモアルコキシ)−3’,5’−ジブロモフェニル)−プロパン等の臭素系難燃剤、並びに臭素化ビスフェノール系難燃剤が挙げられる。
臭素化ビスフェノール系難燃剤としては、以下に限定されないが、例えば、テトラブロモビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールA−ビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールA−ビス(2,3−ジブロモ−2メチルプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールS−ビス(2,3−ジブロモプロルエーテル)、テトラブロモビスフェノールS−ビス(2,3−ジブロモ−2メチルプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールF、テトラブロモビスフェノールF−ビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールF−ビス(2,3−ジブロモ−2メチルプロピルエーテル)テトラブロモビスフェノールA−ビス(アリルエーテル)、テトラブロモビスフェノールAポリカーボネートオリゴマー、及びテトラブロモビスフェノールAオリゴマーのエポキシ基付加物等が挙げられる。臭素化ビスフェノ−ル系難燃剤の中でも、特に、テトラブロモビスフェノ−ルAビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)、及びテトラブロモビスフェノールA−ビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)は、ポリスチレン系樹脂との混練時において分解しにくく、難燃効果も高く発現し易い傾向にあるため好ましい。テトラブロモビスフェノ−ルA−ビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)とテトラブロモビスフェノールA−ビス(2,3−ジブロモ−2メチルプロピルエーテル)とを併用すると、難燃性と熱安定性に優れる傾向にあるためより好ましい。
臭素系難燃剤は、臭素化イソシアヌレート系難燃剤を難燃助剤として併用することが好ましい。臭素化イソシアヌレート系難燃剤としては、以下に限定されないが、例えば、モノ(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート、ジ(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート、及びトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート、モノ(2,3,4−トリブロモブチル)イソシアヌレート、ジ(2,3,4−トリブロモブチル)イソシアヌレート、トリス(2,3,4−トリブロモブチル)イソシアヌレート等が挙げられる。臭素化イソシアヌレートの中でも、特に、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートは極めて高い難燃効果が発現するため好ましい。
臭素系難燃剤の含有量としては、押出発泡シート中のスチレン系共重合体100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上10質量部以下であり、より好ましくは1質量部以上9質量部以下、更に好ましくは2質量部以上8質量部以下である。0.1質量部以上である場合は本実施形態所望の難燃性を十分に確保できる傾向にあり、10質量部以下である場合は押出発泡シートを製造する際の成形性を充分に良好なものとできる傾向にある。
<スチレン系共重合体の製造方法>
本実施形態で用いるスチレン系共重合体は、数平均分子量(Mn)が850〜100000である共役ジビニル化合物と、少なくともスチレン系化合物を含む1種類以上のモノビニル化合物とを共重合することによって得ることができる。共役ジビニル化合物の数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)で測定されるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)を意味する。
(重合工程)
本実施形態で用いるスチレン系共重合体の重合方法としては、例えば、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法等、公知のスチレン重合方法が挙げられる。これらの重合法は、バッチ重合法であっても連続重合法であってもよく、生産性の点から連続重合法であることが好ましい。連続塊状重合法としては、例えば、スチレン系単量体、共役ビニル基を有する共役ジビニル化合物、必要に応じて溶剤、重合触媒、及び連鎖移動剤等を添加及び混合して、単量体類を含む原料溶液を調製する。直列及び/又は並列に配列された1個以上の反応器と、未反応単量体等の揮発性成分を除去する脱揮工程のための脱揮装置とを備えた設備に、上記原料溶液を連続的に送入し、段階的に重合を進行させる方法が挙げられる。
反応器としては、例えば、完全混合型反応器、層流型反応器、重合を進行させながら一部の重合液を抜き出すループ型反応器等が挙げられる。これら反応器の配列の順序に特に制限は無い。
本実施形態で用いるスチレン系共重合体を重合する際には、重合反応の制御の観点から、必要に応じて重合溶媒、有機過酸化物等の重合開始剤及び連鎖移動剤を使用することができる。重合溶媒は、一般的に連続塊状重合や連続溶液重合において重合速度や分子量などを調整するために用いられる。重合溶媒としては、特に制限はないが、例えばベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、及びキシレン等のアルキルベンゼン類、アセトン及びメチルエチルケトン等のケトン類、並びにヘキサン及びシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素等が挙げられる。重合溶媒の使用量は、特に限定されるものではないが、ゲル化の制御、生産性の向上、分子量の増大等の観点から、通常、重合反応器内の組成として、1〜50質量%であることが好ましく、3〜20質量%であることがより好ましい。
本実施形態で用いるスチレン系共重合体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、重合開始剤および連鎖移動剤を含有させることができる。重合開始剤としては、特に制限はないが、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、及び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、及び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、及び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、並びに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。重合開始剤は、スチレン系単量体に対して0.005〜0.08質量%使用することが好ましい。連鎖移動剤としては、特に制限はないが、例えば、α−メチルスチレンダイマー、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、及びn−オクチルメルカプタン等を挙げることができる。連鎖移動剤は、スチレン系単量体に対して0.01〜0.50質量%使用することが好ましい。
本実施形態で用いるスチレン系共重合体においては、フェノール系熱劣化防止剤を、重合工程あるいは脱揮工程において、また重合工程後、脱揮工程前において添加することが好ましい。重合工程の終了後、好ましくは直後であって脱揮工程の前にフェノール系熱劣化防止剤を添加することがより好ましい。
フェノール系熱劣化防止剤としては、例えば、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート(商品名:スミライザーGM、住友化学社製)、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−フェニルペンチル)エチル]−4,6−ジ−t−フェニルペンチルアクリレート(商品名:スミライザーGS、住友化学社製)を挙げることができる。添加量は、最終反応器出口のスチレン系共重合体に対して0.01〜0.5質量%、好ましくは0.02〜0.3質量%、より好ましくは0.03〜0.2質量%である。
フェノール系熱劣化防止剤の添加量が0.01質量%以上であると、脱揮工程でのモノビニル化合物、及びその二量体や三量体の生成をより効果的に抑制することができる。一方、フェノール系熱劣化防止剤の添加量を0.5質量%より多く添加しても、添加量に見合うだけの効果が得られない。
(脱揮工程)
脱揮工程装置としては、例えば、フラッシュドラム、二軸脱揮器、薄膜蒸発器、押出機などの通常の脱揮装置を用いることができ、一般的には加熱器付きの真空脱揮槽や脱揮押出機などが用いられる。脱揮装置の配列としては、例えば、加熱器付きの真空脱揮槽を1段のみ使用したもの、加熱器付きの真空脱揮槽を直列に2段接続したもの、及び加熱器付きの真空脱揮槽と脱揮押出機とを直列に接続したもの等が挙げられる。揮発成分を極力低減するためには、加熱器付きの真空脱揮槽を直列に2段接続したもの、又は加熱器付きの真空脱揮槽と脱揮押出機とを直列に接続したものが好ましい。
脱揮工程の条件は特に制限されず、例えば、スチレン系共重合体の重合を塊状重合で行なう場合は、最終的に未反応のモノビニル化合物が、スチレン系共重合体中に好ましくは50質量%、より好ましくは40質量%以下になるまで重合を進めることができる。脱揮処理により、未反応物(モノビニル化合物)及び/又は溶剤等の揮発分を除去することができる。
脱揮処理の温度は、通常、190〜280℃程度である。脱揮処理の圧力は、好ましくは0.1〜50kPa、より好ましくは0.13〜13kPa、更に好ましくは0.13〜7kPa、特に好ましくは0.13〜1.3kPaである。脱揮方法としては、例えば加熱下で減圧して脱揮する方法や、揮発成分を除去するよう設計された押出機等を通して脱揮することが望ましい。
脱揮工程は、モノビニル化合物の二量体及び三量体の残存量が合計で0.01〜0.30質量%となるまで行う。さらに、モノビニル化合物の残存量が100μg/g以下となるまで行うことが望ましい。
脱揮処理の温度は、通常、190〜280℃程度である。脱揮処理の圧力は、好ましくは0.1〜50kPa、より好ましくは0.13〜13kPa、更に好ましくは0.13〜7kPa、特に好ましくは0.13〜1.3kPaである。脱揮方法としては、例えば加熱下で減圧して脱揮する方法や、揮発成分を除去するよう設計された押出機等を通して脱揮することが望ましい。
<押出発泡シートの製造方法>
本実施形態の押出発泡シートの製造方法は、押出機で本実施形態におけるスチレン系共重合体を溶融混練して押し出す方法が挙げられ、例えば、限定されないが、以下の方法が挙げられる。まず、サーキュラーダイに接続された押出機で本実施形態におけるスチレン系共重合体を溶融混練し、当該溶融混練物を上記サーキュラーダイの前方に設けられた円環状の開口から上記溶融混練物を発泡状態で押出して、円筒状の発泡体を形成する。次いで、上記発泡体を上記サーキュラーダイの上記開口よりも径大な冷却マンドレルの外周面に摺接させて周方向に延伸しつつ冷却し、これを押出し方向に沿って連続的に切断して展開するような通常知られている方法を用いることができる。
押出発泡時の発泡剤及び発泡核剤については通常用いられる物質を使用することができる。発泡剤としては、特に限定されないが、例えば、ブタン、ペンタン、フロン、及び水等が挙げられ、ブタンが好適である。発泡核剤としては、特に限定されないが、例えば、タルク等を使用できる。本実施形態の押出発泡シートの厚みは0.5mm〜5.0mm、見かけ密度は50g/L〜300g/L、坪量は80g/m〜300g/mであることが好ましい。押出発泡シート上にフィルムをラミネートしてもよい。フィルムの種類としては、一般のポリスチレンに使用されるものでよい。
(押出発泡シート中のモノビニル化合物の残存量)
本実施形態の押出発泡シート中のモノビニル化合物の残存量は、好ましくは100μg/g以下である。押出発泡シート中のモノビニル化合物の残存量が100μg/g以下であると、深絞り成形性に加え、成形体の外観が非常に優れる傾向があるため好ましい。
<成形品>
本実施形態における成形品は、本実施形態の押出発泡シートの二次成形品である。本実施形態の押出発泡シートを、例えば、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、両面真空成形、プレス成形等の従来公知の方法で二次成形することにより、トレー、コップ、丼容器、納豆容器等の二次成形品を形成できる。本実施形態の二次成形品の例としては、本実施形態の押出発泡シートを成形素材として、真空成形機により、横方向を押出方向として、縦5.5〜21cm、横6.5〜36cm、深さ1.1〜3.4cmの食品用トレー容器や縦3.5〜20cm、横3.5〜20cm、深さ2.0〜20cmの食品用スープ・丼容器が挙げられる。真空成型の温度条件としては、以下に限定されないが、通常、120〜150℃の条件が好ましい。
以下、実施例及び比較例により本発明の実施形態を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<測定及び評価方法>
測定及び評価方法は以下の方法に基づいて行った。
(1)分子量の測定
共役ジビニル化合物の数平均分子量(Mn)、スチレン系共重合体の重量平均分子量(Mw)、Z平均分子量(Mz)、分子量100万以上の割合、及び分子量200万以上の割合、並びに共役ジビニル化合物の数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。以下の条件で測定した。
装置:東ソー製HLC―8220
分別カラム:東ソー製TSK gel Super HZM−H(内径4.6mm)
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おこなった。
注入量:10μl
測定温度:40℃
流速:0.35mL/分
検出器:紫外吸光検出器(UV−8020、波長254nm)
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。
(2)メルトマスフローレート(MFR)測定
スチレン系共重合体のメルトマスフローレートはISO1133に準拠し、200℃、49Nの荷重条件にて測定した。
(3)シートのゲル状物質評価
30mmφシート押出機(創研株式会社製)を用いて、スチレン系共重合体を押し出し、厚さ0.5mmのシート(ソリッドシート)を作成した。得られたシートから縦100mm×横100のmmの大きさに試験片を20枚切出し、短径と長径の平均が2mm以上のゲル状物質の数を目視で測定した。判定はゲル状物質の数が0〜2個を「◎」、3〜10個を「○」、11個以上の場合を「×」とした。
(4)立上りはじめひずみ、最大立上りひずみ、及び最大立上り比の測定
スチレン系共重合体の立上りはじめひずみ、最大立上りひずみ、及び最大立上り比の測定は、以下の粘弾性測定に基づいて行った。
装置名:粘弾性測定装置 ARES−G2(TA Instruments社製)
測定システム:ARES−EVFオプション
試験片寸法:長さ20mm、厚さ0.7mm、幅10mm
伸長ひずみ速度:0.01/秒
温度:150℃
測定雰囲気:窒素気流中
予熱時間:2分
予備伸長ひずみ速度:0.03/秒、
予備伸長長さ:0.295mm
予備伸長後緩和時間:2分
粘弾性測定は、試験片をローラーに取り付け、温度が安定した後、上記の予熱時間、静置し、予熱をおこなった。予熱終了後、予備伸長させた。予備伸長後、2分間静置し、予備伸長で生じた応力を緩和させ、測定した。
最大立上りひずみは、上記の粘弾性測定において伸長粘度が最大となる時のヘンキーひずみを指す。立上りはじめひずみを以下の方法で算出した。上記の粘弾性測定で得られた結果から、横軸にヘンキーひずみを、縦軸に伸長粘度をプロットした両対数グラフを作成し、ヘンキーひずみが0.2〜0.5の範囲を線形領域として累乗近似の線形領域直線を作成した(例えば、図1の破線)。ひずみ硬化が起こると、この線形領域を外挿した近似曲線の伸長粘度よりも、実際の伸長粘度が大きくなる。同じヘンキーひずみにおける、非線形領域の伸長粘度と線形領域の伸長粘度の差が非線形領域の伸長粘度の3%となる時のヘンキーひずみを立上りはじめひずみとした。最大立上り比は、(最大立上りひずみの非線形領域の伸長粘度/最大立上りひずみの線形領域の伸長粘度)で算出した。
(5)モノビニル化合物の二量体及び三量体の合計の含有量の測定
モノビニル化合物の二量体及び三量体の合計の含有量は、ガスクロマトグラフィー法で測定した。測定は、ポリオレフィン等衛生協議会発行の文献、「ポリオレフィン等合成樹脂食品包装容器等に関する自主規制基準」(第3版)、第3部衛生試験法−追補(1993年5月)に記載の測定法に準じて行なった。
(6)押出発泡シート中のモノビニル化合物の残存量の測定
スチレン系共重合体100質量部に対して、発泡核剤としてタルク(平均粒径1.3μm)を0.15質量部、発泡剤として液化ブタンを4質量部添加してスチレン系樹脂組成物を得た。直径150mmのサーキュラーダイを備えた押出発泡機を用い、上記スチレン系樹脂組成物を押出し発泡成形した。押出発泡機の樹脂溶融ゾーンの温度は200〜230℃、ロータリークーラー温度は130〜170℃、ダイス温度は145℃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、シート厚み1.4mm、幅1000mmの押出発泡シートを得た。
押出発泡シート中のモノビニル化合物の残存量は、以下の測定条件で、ガスクロマトグラフィー法で測定した。押出発泡シート1gをジメチルフォルアミド25mlに溶解し、測定試料を調整した。
測定条件
検出方法 :FID
機器 :島津製製作所 GC14B
カラム :CHROMAPACK CP WAX 52CB
100m、膜厚2μm、0.52mmφ
カラム温度 :110℃で10分間保持し、15℃/分で130℃まで昇温し、130℃で2分間保持した。
注入口温度 :150℃
検出器温度 :150℃
キャリアガス :ヘリウム
(7)押出発泡シートの深絞り成形性
押出発泡シートを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、このシート成型機の固定枠で発泡シートを挟み、ヒータの平均温度を200℃、雰囲気温度を130℃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数を深絞り成形性の指標とした。
(8)成形品の外観検査と判定方法
上記(7)で成形した深絞り成形品表面の光沢と肌荒れ状態を目視で確認した。
○:良好(均一)
△:やや不良(不均一:成形品の一面(側面もしくは底面)のみに液だれした様な斑が確認できる)
×:不良(不均一:液だれした様な斑が確認できる)
(9)発泡体密度
ISO10350に基づいて、押出発泡シートの発泡体密度を測定した。なお、測定装置としては島津製作所製の比重計(SGM−220−60測定器)を使用した。
(10)発泡倍率
発泡倍率は、上記(9)で求めた発泡体密度の値(ρf)及びスチレン系共重合体の密度(ρ)を用いて、次式より算出した。
発泡倍率=ρ/ρf
<共役ジビニル化合物の製造例>
本実施例で用いた共役ジビニル化合物1、5及び6は、下記の方法に基づいて製造した。
(共役ジビニル化合物1)
撹拌機、温度計および還流冷却管を取り付けた容量5Lの反応容器内に、ポリブタジエン両末端アルコール(Mn:1900)2742g、アクリル酸メチル379g、n−ヘキサン380g、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.8194g、及び4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル0.5533gを仕込んだ。得られた混合物を塩化カルシウム管内に通しながら、その混合物に空気を吹き込み、80〜85℃で還流脱水を行った。この混合物に含まれている水分をカールフィッシャー法により測定し、その含水量が200ppm以下であることを確認した。その後、エステル交換触媒として、テトラn−ブチルチタネート1.3685gを上記混合物に添加し、生成したメタノールをその共沸溶媒であるn−ヘキサンの還流下で反応系外に留去しながら、攪拌下で80〜85℃の反応温度で10時間反応させた。
次に、反応容器内の温度を75〜80℃に調整し、使用したアクリル酸メチルおよびn−ヘキサンの95%以上が留出するまで減圧度70〜2kPaで濃縮し、過剰のアクリル酸メチルとn−ヘキサンを回収した。得られたポリブタジエン両末端ジアクリレート2070gに、トルエン2000g、アセトン200g、イオン交換水20g、及びエステル交換触媒としてハイドロタルサイト(組成式MgAl(OH)16CO・4HO)〔協和化学工業(株)製、商品名:キョーワード500PL〕20gを添加し、75〜80℃で2時間処理した。次に、反応容器内の温度を75〜80℃ に調整し、減圧度90〜35kPaで濃縮することにより、トルエンとアセトンと水の混合留出液400gを回収し、得られた濃縮液を空気加圧下で濾過して触媒および吸着剤を分離し、温度60〜80℃及び減圧度30〜0.8kPaで溶媒を脱気し、共役ジビニル化合物1を得た。
高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で、共役ジビニル化合物1のポリブタジエン両末端ジアクリレートの転化率を測定したところ99.3%であった。またGPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は1900であった。
(共役ジビニル化合物5)
ポリブタジエン両末端アルコールの分子量をMn:25000に変更した以外は同様の条件にて製造した共役ジビニル化合物5は、ポリブタジエン両末端ジアクリレートの転化率が99.5%であった。またGPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は26000であった。
(共役ジビニル化合物6)
ポリブタジエン両末端アルコールの分子量をMn:57000に変更した以外は同様の条件にて製造した共役ジビニル化合物6は、ポリブタジエン両末端ジアクリレートの転化率が99.2%であった。またGPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は58000であった。
<スチレン系共重合体及び押出発泡シートの製造例>
(実施例1)
スチレン単量体80質量部、エチルベンゼン20質量部、共役ジビニル化合物1(ポリブタジエン末端アクリレート Mn:1900)を0.035質量部(スチレン1モルに対して2.4×10−5モル)、重合開始剤1として2,2−ビス(4,4‐ジ‐ターシャリー‐ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン[日油株式会社製:パーテトラA]を0.030質量部添加して原料溶液を調整した。調製した原料溶液を、105℃の温度に保持した内容積5.4Lの完全混合型第1反応器に、1.00L/hrで連続的に供給した。ついで、第1反応器からの重合溶液を、原料溶液が通過する順番に、3ゾーンの温度をそれぞれ119℃、133℃、143℃の温度に保持した、内容積3Lのプラグフロー型第2反応器に供給した。第2反応器では、原料溶液が通過する順番に、3ゾーンの温度を119、133、143℃の温度に保持した。第2ゾーンにおいて、重合開始剤2として1,1−ジ−(ターシャリー−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン[日油株式会社製:パーヘキサC]を0.03質量部添加した。ついで、第2反応器からの重合溶液を240℃の温度に加熱された真空脱気槽に供給し、未反応モノマーや溶媒などの揮発性成分を取り除き、72時間の連続運転後に、スチレン系共重合体を得た。
スチレン系共重合体の製造条件と分析結果を表1に示す。また共役ジビニル化合物1は製造例に記載した方法にて合成した。数平均分子量(Mn)は、GPCにて測定したポリスチレン換算値である。スチレン1モルに対する共役ジビニル化合物の含有モル数は、H−NMRおよび13C−NMRを使用して測定した値である。なお、測定装置としては日本電子(株)社製のJEOL−ECA500を使用した。溶媒としてクロロホルム−d1を使用し、テトラメチルシランの共鳴線を内部標準として使用した。
実施例2〜14及び比較例1〜6は、表1及び2に示すように条件を変更したこと以外は実施例1と同様にして行い、スチレン共重合体のMw、Mz/Mw、分子量100万以上の割合、分子量200万以上の割合、立上りはじめひずみ、及び最大立上がり比、及びモノビニル化合物の二量体と三量体の合計の含有量等の諸物性を表1及び2に示すように制御した。
なお、表に掲げる各共役ジビニル化合物、重合開始剤、及び熱劣化防止剤は以下のものを用いた。
共役ジビニル化合物2:ポリブタジエンジアクリレート [巴工業社製:CN307] Mn:3800
共役ジビニル化合物3:ポリブタジエン末端アクリレート [大阪有機化学工業社製:BAC‐45] Mn:4800
共役ジビニル化合物4:ウレタンアクリレートオリゴマー [巴工業社製:CN9014NS] Mn:8000
共役ジビニル化合物7:芳香族ウレタンアクリレート [巴工業社製:CN9782] Mn:5200
共役ジビニル化合物8:(2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチルビフェニル−4,4’−ジオール・2,6−ジメチルフェノール重縮合物)とクロロメチルスチレンとの反応生成物[三菱ガス化学株式会社製:OPE−2ST]Mn:1200
共役ジビニル化合物9:1,3−ブチレンジオールジメタクリレート [和光純薬工業株式会社製] 分子量:226
共役ジビニル化合物10:NKエステル A−GLY−20E [新中村化学工業株式会社製] 分子量:1295、共役ジビニル化合物9の1分子中の平均の共役ビニルの数は3である。
共役ジビニル化合物11:ジビニルベンゼン [和光純薬工業社製] 分子量:130
共役ジビニル化合物12:ポリエチレングリコールジメタクリレート [シグマアルドリッチ社製] 分子量:750
重合開始剤2:1,1‐ジ−(ターシャリー‐ブチルペルオキシ)シクロヘキサン [日油株式会社製:パーヘキサC]
熱劣化防止剤1:2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−フェニルペンチル)エチル]−4,6−ジ−t−フェニルペンチルアクリレート[住友化学株式会社製:スミライザーGS]
熱劣化防止剤2:オクタデシルー3−(3,5−ジーターシャリーブチルー4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート[チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製:IRGANOX1076]
実施例2〜14及び比較例1〜6の測定及び評価結果を表1及び2にまとめる。なお、実施例4のスチレン系共重合体は、図1に示すように、ARES−EVFの測定においてひずみ硬化が発現したことがわかる。
Figure 2017218581
Figure 2017218581
表1及び2並びに図2から明らかなように、モノビニル化合物1モルに対する共役ジビニル化合物の含有モル数が1.7×10−6モルと少ない比較例1では、ARES−EVFによる粘弾性の測定においてひずみ硬化が発現しなかった。従って、比較例1の押出発泡シートの深絞り成形性は低目であった。モノビニル化合物1モルに対する共役ジビニル化合物の含有モル数が4.1×10−4モルと多い比較例2ではARES−EVFによる粘弾性の測定において安定したデータを得ることができなかった。またGPCの測定の際にTHF不溶分が多く測定することができなかった。さらにメルトマスフローレート(MFR)が小さく、シートのゲル状物質が多かった。これらの理由により、比較例2のスチレン系共重合体の押出発泡シートを作成することができなかった。共役ジビニル化合物の数平均分子量Mnを226、750と小さい比較例3、6では、立ち上がりはじめひずみが大きく、また最大立ち上がり比を小さかったため、深絞り成形性はかなり低目であった。分子量200万以上の割合を6.39%と多くした比較例4では、モノビニル化合物の二量体と三量体の合計の含有量が多く、かつ立ち上がりはじめひずみが大きく、ゲル状物質が多かった。これらの理由により、比較例4のスチレン系共重合体についても押出発泡シートを作成することができなかった。共役ジビニル化合物の数平均分子量Mnを130と小さい比較例5では、MFRが小さく、またシートのゲル状物質が多かった。従って、比較例5の押出発泡シートの深絞り成形性もかなり低目であった。
これに対し、スチレン系共重合体を含む、厚み0.5mm〜5.0mmの押出発泡シートであって、上記スチレン系共重合体は、数平均分子量(Mn)が850〜100000である共役ジビニル化合物と、少なくともスチレン系化合物を含む1種類以上のモノビニル化合物とのスチレン系共重合体であって、上記共役ジビニル化合物の含有量が、上記モノビニル化合物1モル当たり2.0×10−6〜4.0×10−4モルであり、上記スチレン系共重合体は、重量平均分子量(Mw)が20万〜50万であり、分子量200万以上の割合が0.3%〜6.0%であり、モノビニル化合物の二量体と三量体の合計の含有量が上記スチレン系共重合体100質量%に対して0.01〜0.30質量%以下である、実施例1〜14で使用したスチレン系共重合体では、シート状のゲル状物質が比較例1〜6のスチレン系共重合体よりも少なかった。さらに、図2から明らかなように、実施例1〜14の押出発泡シートは、発泡倍率に係わらず深絞り成形性の値が比較例1〜6の押出発泡シートに対して高いことがわかる。
さらに、表1から明らかなように、押出発泡シート中のモノビニル化合物の残存量が100μg/g1以下の実施例9と実施例10では、深絞り成形性に加え、成形体の外観が非常に良かった。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本実施形態の押出発泡シートは、発泡セルの延伸時に分子配向がかかり易く、歪硬化性が働くため、深絞り容器の二次成形性に優れ、欠陥のない二次成形品を、高い発泡倍率で生産することができる。したがって、少量の材料で二次成形品、例えば発泡容器を得ることができるため、製品のコストダウンにも寄与することができる。さらに本実施形態の押出発泡シートは、モノビニル化合物の二量体と三量体の低分子量成分が少ないため、本実施形態の二次成形品は、直接食品等に接触するような包装材料、容器等に好適に用いることができる。

Claims (10)

  1. スチレン系共重合体を含む、厚み0.5mm〜5.0mmの押出発泡シートであって、
    前記スチレン系共重合体は、数平均分子量(Mn)850〜100000の共役ジビニル化合物と、少なくともスチレン系化合物を含む1種類以上のモノビニル化合物との共重合体であり、前記共役ジビニル化合物の含有量は、前記モノビニル化合物1モル当たり2.0×10−6〜4.0×10−4モルであり、前記スチレン系共重合体の重量平均分子量(Mw)は20万〜50万であり、分子量200万以上の割合が0.3%〜6.0%であり、前記モノビニル化合物の二量体と三量体の合計の含有量が前記スチレン系共重合体100質量%に対して0.01〜0.30質量%である、押出発泡シート。
  2. 前記共役ジビニル化合物の数平均分子量(Mn)が1000〜30000である、請求項1に記載の押出発泡シート。
  3. 前記共役ジビニル化合物が鎖状である、請求項1又は2に記載の押出発泡シート。
  4. 前記共役ジビニル化合物の共役ビニル基のうち少なくとも一つが、前記共役ジビニル化合物の末端に位置する、請求項1又は2に記載の押出発泡シート。
  5. 前記スチレン系共重合体のMwに対するZ平均分子量(Mz)の比が1.8〜5.0である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の押出発泡シート。
  6. 前記スチレン系共重合体の分子量100万以上の割合が4.0%〜20.0%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の押出発泡シート。
  7. 前記スチレン系共重合体の立上りはじめひずみが0.2〜1.3であり、最大立上り比が1.2〜5.0である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の押出発泡シート。
  8. 上記共役ジビニル化合物が、(水添)ポリブタジエン末端ジ(メタ)アクリレートである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の押出発泡シート。
  9. 押出発泡シート中のモノビニル化合物の残存量が100μg/g以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の押出発泡シート。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の押出発泡シートの二次成形品。
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