JP3662025B2 - スチレン系樹脂シート及び成形体 - Google Patents
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Description
＜技術分野＞
本発明は、特定の組成を有するスチレン系重合体の連続相と、二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体の分散粒子とからなるゴム変性スチレン系樹脂に特定量のテルペン系樹脂を添加したスチレン系樹脂組成物を用い、加熱収縮率を一定値以下に抑えて形成されたスチレン系樹脂シートおよびその成形体に係わる。本発明のシートは、強度、剛性および透明性に優れ、かつ、二次加熱成形時の「艶戻り」が抑止されており、食品包装材、電気製品包装材等として好適である。
＜背景技術＞
電気製品、電子部品、事務用品、食品等の透明包装材材料として、塩化ビニル樹脂が広く使用されている。塩化ビニル樹脂は、透明性、強度、成形性、耐傷性、耐薬品性、価格等のバランスに優れているが、塩化ビニル樹脂は塩素を多量に含んでいるため、廃棄、焼却時の公害上の問題があり、近年、代替材料が強く求められている。
代替材料として、Ａ−ＰＥＴ樹脂が検討されているが、成形性が非常に悪いこと、リサイクル使用に難点があること、価格が高い等の欠点があり、さらに、塩化ビニル樹脂で使用されていた押出機、成型機等が使用できないため、現状ではまだ市場に定着するには至っていない。
他の代替材料として、ポリスチレンとスチレン−ブタジエンブロック共重合体のブレンド体がある。このブレンド体は透明性と強度とのバランスが悪く、スチレン−ブタジエンブロック共重合体に起因する傷つき易さ、悪臭、耐候性や外観に劣る、価格が高い等の欠点があり、一部の用途で使用されているにすぎない。
特開平４−１４９２１１、特開平４−１９８２４４号公報には、透明性と強度とのバランスが大きく改善されたスチレン−ブチルアクリレート共重合体／スチレン−ブタジエンブロック共重合体のブレンド体が提案されている。しかしながら、スチレン−ブタジエンブロック共重合体に起因する上記の欠点は改善されていない。
米国特許第４、６８０、３３７号明細書では、スチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル及びスチレン−ブタジエンブロック共重合体からなる混合溶液を重合する方法が記載されている。しかし、かかる方法で重合された熱可塑性樹脂は、樹脂そのものは透明であり、高い伸びを示しているが、アイゾット衝撃強度に見られるように、ゴム補強の効果は全く見られない。
この公報以前にゴム状弾性体を分散粒子とし、連続相がスチレン、アクリル酸／メタクリル酸エステル共重合体よりなる透明なゴム変性スチレン系樹脂に関する報告は多数あり、又、製品も市場に存在している。かかる樹脂は射出成形し、高い圧力で樹脂を金型に密着させた時のみ透明な成形品が得られ、シート成形した場合、シートを容器等に成形した場合、異型押出成形した場合、あるいは、低圧で射出成形した場合には生成品の透明性が低下する。この現象を以下に「艶戻り」と呼ぶ。これにより、鮮明な透明感のある成形品は得られない。「艶戻り」現象が解決されなかった為、塩化ビニル樹脂代替として市場で使用されるには至らなかった。
特開平５−１７１００１号公報では、テルペン系水素添加樹脂を用いて透明性と強度とのバランスを改良する試みがなされている。しかし、ここでは二次加熱成形した場合の”艶戻り”現象の解決を目的としているのもではなく、その解決には至っていない。
特開平６−１４５４４３号公報では、ゴム状弾性体を分散粒子として含有するゴム変性スチレン系樹脂とテルペン系樹脂とブロック共重合体との組成物からなる透明シートの記載がある。ブロック共重合体とテルペン系樹脂との組合せが強度、透明性および「艶戻り」のバランスを向上させる記載がある。しかし、かかる樹脂組成物はブロック共重合体を用いている為に前述の通りのブロック共重合体に起因する欠点を有している。
本発明者らは、従来のゴム変性スチレン系樹脂からなるシートおよびその成形体が有する問題点を解決するため、鋭意検討した結果、テルペン系樹脂を添加した特定の組成からなるゴム変性スチレン系樹脂組成物を用いて、かつ、シートの加熱収縮率を一定値以下に抑えることにより、強度、剛性、透明性に優れ、かつ、二次加熱成形時の”艶戻り”の少ないシートおよび成形体が得られることを見い出した。
＜発明の開示＞
本発明は、スチレン系単量体単位４５〜６０重量％、アルキル基の炭素数が２〜４のアクリル酸エステル系単量体単位および／またはメタクリル酸エステル系単量体単位５〜１５重量％、およびメチルメタクリレート単量体単位２５〜５０重量％からなる共重合体からなる連続相８５〜９２重量％と、スチレン含有量が２５〜４０重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体からなる、平均粒子径が０．４〜０．９μｍである、ゴム状弾性体の分散粒子８〜１５重量％とからなるゴム変性スチレン系樹脂１００重量部に対して、テルペン系樹脂３〜１５重量部を含有するスチレン系樹脂組成物からなり、厚みが０．１０〜２．５ｍｍ、かつ、該シートの加熱収縮率が２０％以下であるゴム変性スチレン系樹脂組成物からなるシートおよびその成形体に係わる。
本発明において、炭素数２〜４のアクリル酸エステル系単量体単位および／またはメタクリル酸エステル系単量体単位の量は５〜１５重量％、好ましくは、６〜１３重量％である。５重量％未満の場合は、ゴム状弾性体と連続相の屈折率を合わせても、そして、ゴム状弾性体の粒子径を小さくしても鮮明な透明感のある樹脂が得られない。５重量％未満の場合は、樹脂の耐熱性が高くなり、その結果、シートの二次加熱成形温度を高くする必要があり、塩化ビニル樹脂より成形性が悪くなる。１５重量％を越える場合は、樹脂の耐熱性が低くなり、製品の耐熱性が低くなるため、実用範囲が狭めらる。
スチレン系単量体単位、メチルメタクリレート単量体単位の量は、各々４５〜６０重量％、２５〜５０重量％である。好ましくは、それぞれ４５〜５５重量％、３０〜４５重量％である。上述の通り目的とするゴム変性スチレン系樹脂の耐熱性の点から、炭素数２〜４のアクリル酸エステル系単量体単位および／またはメタクリル酸エステル系単量体単位の量を５〜１５重量％の範囲で設定し、用いるゴム状弾性体の屈折率に合わせるようにスチレン系単量体単位、メチルメタクリレート単量体単位の量を決める。
連続相を構成する各成分の割合は、スチレン系単量体単位、炭素数２〜４のアクリル酸および／またはメタクリル酸エステル系単量体単位、およびメチルメタクリレート単量体単位の合計量を基にしたものである。この比が、本発明の範囲にあり、樹脂の透過性を低下させない限り、他の成分を含有してもよい。
本発明に於いて、スチレン系単量体として、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン等を用いることができる。これらは、単独もしくは混合して用いてよい。なかでも、生産性およびコストの点からスチレンが好ましい。
アルキル基の炭素数が２〜４のアクリル酸エステル系単量体およびメタクリル酸エステル系単量体としては、工業的に容易に入手可能なエチルアクリレート、ブチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレートが用いられる。これらは、単独もしくは混合して用いることができる。なかでも、生産性およびコストの点からブチルアクリレート、ブチルメタクリレートが好ましい。
本発明のスチレン共重合体からなる連続相は、ゴム変性スチレン系樹脂に対して、８５〜９２重量％である。８５重量％未満では、剛性が低下し、９２重量％越えると、強度が低下する。
本発明において、連続相とゴム状弾性体の屈折率の差は、０．０１以内が好ましく、０．００８以内がさらに好ましい。０．０１を越えると鮮明な透明感のある樹脂、シート、成形体が得られにくい。
連続相の重合度は、還元粘度（３０℃）の値で０．８〜０．４dl/gの範囲であることが好ましい。０．８を越える場合は、スチレン系樹脂の流動性が低下し、その結果、シート成形時に配向がかかり過ぎて、シートおよびその成形体の透明性および強度を低下させる。シート成形時の配向を抑えようとすると、極端な生産性の低下を招くので好ましくない。還元粘度が０．４未満であると、ゴム状弾性体の分散粒子の大きさを本発明で規定する範囲の最大値に設定してもシートの強度低下が大きくなり好ましくない。
本発明のゴム状弾性体としては、二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体が用いられるが、完全な二型である必要はない。完全なスチレン−ブタジエンランダム共重合体では、粒子径が大きくなり易く、かつ、粒子中に包含する共重合体の大きさが大きくなり透明性が低下するので好ましくないが、スチレン重合体ブロックとブタジエン重合体ブロックの繋ぎ部分はスチレン−ブタジエンランダム共重合体であってもよい。スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体等の三型あるいはそれ以上の多型構造のゴム状弾性体では、比較例２２に示す通り、ゴム粒子径が小さくなりすぎて強度のある樹脂は得られない。
ゴム状弾性体中のスチレン含有量は、２５〜４０重量％である。４０重量％を越えると、ゴム状弾性体の補強効果が著しく低下する。２５重量％未満の場合は、連続相との屈折率を合わせる為にメチルメタクリレートの使用量が増え、その結果、樹脂の流動性が低下し、前述のように透明性の低下を招く。２５〜４０重量％では、平均粒子径の制御が容易であり、透明性と強度とのバランスのとれたシートが得られる。
ゴム状弾性体の分子量は、２５℃における５重量％スチレン溶液粘度で１５〜５０ｃｐｓが好ましい。溶液粘度が１５ｃｐｓ未満であると強度が著しく低下する。５０ｃｐｓを越えるとゴム粒子径を小さくするのが難しくなる。特に、１．０μｍ以上の粒子生成を抑制するのが困難になる。
本発明でいうゴム状弾性体の平均粒子径は、レーザー散乱測定法により測定し、その範囲は０．４〜０．９μｍである。より好ましくは、０．５〜０．８μｍである。０．９μｍを越えるとシートの透明性が低下、特にシートを二次加熱して容器等を成形した場合の「艶戻り」現象が激しくみられ、好ましくない。０．４μｍ未満では強度の低下が大きく好ましくない。ゴム状弾性体の粒子径の分布は特に限定されるものではない。
テルペン系樹脂の含有量は、ゴム状変性スチレン系樹脂１００重量部に対して、３〜１５重量部、好ましくは、３〜１２重量部である。３重量部未満の時は、シートを二次加熱して容器等を成形した場合の「艶戻り」が激しくなる。１５重量部を越えると、「艶戻り」を抑制する効果は飽和し、コストアップを招き、かつ、剛性の低下等を招く。テルペン系樹脂の含有量は、ゴム状弾性体の０．２５〜１．０倍が好ましい。ゴム状弾性体の量が増えるほど、１．０倍に近い含有量が「艶戻り」の抑制には好ましい。
テルペン系樹脂の分子量はＧＰＣ測定法を用いた時、重量平均分子量で４００〜３０００が好ましい。より好ましいのは５００〜２０００である。４００未満では「艶戻り」抑制効果が発現せず、３０００を越えると「艶戻り」抑制効果が著しく低下する。
本発明のテルペン系樹脂は、部分水添テルペン系樹脂を含む。これらは、単独もしくは組み合わせて用いることができる。
テルペン系樹脂は、芳香族ビニル炭化水素とテルペンを塩化アルミ、三弗化硼素等のフリーデルクラフツ型触媒を用いてカチオン重合を行うことにより得られる。芳香族ビニル炭化水素としては、スチレン等が、テルペンとしては、柑橘系皮質から得られるｄ−リモネン、生松脂から得られるα−ピネンの異性化で得られるジペンテン等が好適に用いられる。テルペン系樹脂としては、例えば、市販のＹＳレジンＴＯ−１２５、ＴＯ−１１５、ＴＯ−１０５、ＴＯ−８５等（ヤスハラケミカル株式会社製）を用いることができる。部分水添テルペン系樹脂は、テルペン系樹脂を水素添加することにより得られる。水素添加率については、少なくとも１０mol ％以上の芳香族環を残す必要がある。芳香族環が少なくなるとゴム変性スチレン系樹脂との相溶性が低下し、テルペン系樹脂が透明性を低下させる原因となる。部分水添テルペン系樹脂としては、例えば、市販のクリアロンＭ−１１５、Ｍ−１０５等（ヤスハラケミカル株式会社製）が用いることができる。
本発明のゴム変性スチレン系樹脂は、ゴム補強ポリスチレン（ＨIＰＳ樹脂）の製造で多用されている方法により製造することができる。即ち、ゴム状弾性体をスチレン系単量体および／またはアクリル酸（メタクリル酸）エステル系単量体および／またはメチルメタクリレートおよび／または重合溶媒および／または重合開始剤からなる原料溶液に溶解し、ゴム状弾性体が溶解した原料溶液を撹拌機付反応機に供給し重合を行う。ゴム状弾性体の分散粒子の粒子径の制御は一般的に行われている、撹拌羽根の回転数を変化させる方法、反応液粘度を変化させる方法あるいは両者の組合わせ方法等を用いることができる。透明性を維持する方法として、一般的な方法、例えば重合途中に必要に応じて単量体を添加する方法、あるいは連続的に添加する方法等を用いることができる。
ゴム状弾性体は、目標とする含有量になるように原材料の量や重合率を調整する。高濃度のゴム状弾性体を含むゴム変性スチレン系樹脂を上記の方法で製造し、別に製造したゴム状弾性体を含まないスチレン系樹脂と混合し、所定量としてもよい。
重合の際は、エチルベンゼン、トルエン、キシレン等の重合溶媒を用いてもよい。スチレン系重合体の重合に常用されている有機過酸化物を用いても、又、途中添加してもよい。重合度を調整するためにポリスチレンの重合で多用されているα−メチルスチレンダイマー、メルカプタン類等を使用することもできる。重合方法は、スチレン系重合体の製法で常用されている塊状重合法、あるいは溶液重合法が用いられる。回分式重合法、連続式重合法いずれの方法も用いることができる。
反応機を出た重合溶液は回収装置に導かれる。回収装置はスチレン系重合体の製造で多用されているフラッシュタンクシステム、多段ベント付き押出機等を用いることができる。操作条件もスチレン系重合体とほぼ同等の条件を用いることができる。本発明のスチレン系樹脂シートは食品用途に多用されることを考慮し、未反応単量体、重合溶媒等は極力少ないほうが好ましい。この場合、未反応単量体残存量としては、スチレン、アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステル、およびメチルメタクリレート残存量の合計量で、好ましくは１０００ｐｐｍ、さらに好ましくは５００ｐｐｍ以下である。シート成形時、二次加熱成形時等に発生するモールドデポジットを極力少なくする為に二量体、三量体等も極力少なくすることが好ましい。その為に、回収系で水、窒素ガス、炭酸ガス等を添加し、未反応単量体等を除去する等の公知の方法を用いることが好ましい。未反応単量体等を除去した溶融樹脂はペレット化する。
テルペン系樹脂は、ゴム状弾性体を溶解させた原料溶液に溶解させるか、あるいは、スチレン、アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステル、メチルメタクリレート単量体または溶媒に溶解し、重合途中あるいは回収系の入口に添加するか、あるいは、加熱溶融し、ペレット化工程に添加するか、あるいは、シート成形時にゴム変性スチレン系樹脂とブレンドし、溶融する等の方法により添加できる。
シートの厚みは、０．１０〜２．５ｍｍであり、好ましくは０．１５〜２．０ｍｍである。０．１０ｍｍ未満のシートを製造する場合、Ｔダイ方式では、厚みむら等の調整に困難が伴う。インフレーション法で０．１０ｍｍ未満のシートを製造する場合はシートに過大の配向がかかり、透明性が低下、「艶戻り」も激しくなり、透明性のよいシート、透明性のよい成形品が得られない。シートの厚みが２．５ｍｍを越えると二次加熱成形時の加熱時間が長くなり、「艶戻り」を誘起することになる。また、ロール巻取時に白化するので好ましくない。
シートの加熱収縮率は、２０％以下であることが必須である。本発明でいう加熱収縮率は、シート押出方向の収縮率である。加熱収縮率が２０％を越えると、二次加熱成形時に配向緩和が生じ、シート表面が荒れ、その結果として「艶戻り」が激しくなり鮮明な透明性を有する成形品が得られない。また、シートが強く配向しているために、シートおよび成形品の強度が低下する。
シートは、押出機内で溶融した後、Ｔダイから押出す等の一般的な方法により製造しうる。この時、加熱収縮率２０％以下に制御するために次の点に留意して成形する必要がある。
シート押出機の温度は高い方が好ましい。２００〜２５０℃、より好ましくは２１０〜２５０℃の温度で押出すと透明性の良いシートが得られる。低温で押出すとＴダイから出たシートは強い張力を受け、シートの加熱収縮率の値が大きくなる。
Ｔダイの開度／シート厚みの比は、１に近いほど好ましい。好ましくは、１．０〜２．５であり、さらに好ましくは、１．０〜２．０である。この値が大きくなるとシートに張力がかかり、加熱収縮率の値が大きくなる。
エアー・ギャップは可能な限り長い方が好ましい。Ｔダイ内部で受けた応力をこの期間で緩和することにより、加熱収縮率を低下させることができる。
冷却ロール、タッチロール、ポリッシングロールの温度は５０〜８０℃、より好ましくは５０〜７０℃である。５０℃より低いと、Ｔダイ−ロール間、ロール−ロール間で受けた張力が固定され、巻取機までの間で緩和することができない。ロール間の線圧は低い程ロール間で張力を受けないため好ましい。５〜２０kg／cmが好ましい線圧である。ＨＩＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂シートの光沢を高める目的で、タッチロール、冷却ロール、ポリッシングロール等でロールの鏡面を転写させるために線圧を上げる方法が用いられているが、本発明の樹脂をかかる方法で処理すると、シートそのものは高い透明性が得られる場合もあるが、加熱収縮率の値が大きくなる。そのため、このシートを二次加熱成形すると、「艶戻り」が激しく透明性に劣った成形品しか得られない。
シートを引き取る時の速度は低いほうが好ましい。押出機の吐出量、即ち生産性が落ちるので、極端に低くはできないが透明性と生産性のバランスを考慮することが肝要である。
引き取るシートの張力は、巻取ロールの取扱上問題ないレベルまで低くすることが好ましい。
上記のシート押出条件を考慮しつつ、生産性とシートの品質をバランスさせたシート成形条件を設定し、加熱収縮率を２０％以下にすることにより、透明性に優れ、二次加熱成形時に「艶戻り」のないシートおよび透明性に優れた成形品が得られる。
本発明でいう透明なシートとは、曇価で６以下、好ましくは５以下、より好ましくは３以下のシートを言う。
本発明のシートを真空成形法や圧空成形法等の公知の方法により二次加熱し、容器、ブリスターパック等の成形品を得ることができる。その際、成形条件等に制約はないが、シート温度は成形が可能な限り低い温度のほうが透明性の良い成形品が得られるので好ましい。透明品のよい成形品を得るためには、所定のシート温度までの加熱方法は、高温、短時間加熱の方が低温、長時間加熱より好ましい。二次加熱時に、シートが受けた配向の緩和が小さいため、成形品の表面荒れが少ない為である。
本発明のゴム変性スチレン系樹脂には、スチレン系樹脂で慣用されている添加剤、例えば、酸化防止剤、滑剤、可塑剤、帯電防止剤、着色剤等を添加することができる。
本発明のスチレン系樹脂シートには、通常シートの表面特性を改良するために慣用されている帯電防止剤、シリコーン等の滑剤を表面に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のスチレン系樹脂の重合を行うための反応装置である。
第２図は、成形品の飲料カップの斜視図である。
第３図および第４図は、ゴム状弾性体の分散粒子の粒子径とそれぞれ「艶戻り」のレベルおよびデュポン式衝撃強度との関係を示したグラフである。
第５図〜第７図は、それぞれ、「艶戻り」のレベルとテルペン系樹脂含有量、加熱収縮率および部分水添加テルペン系樹脂／ゴム状弾性体の含有量比との関係を示したグラフである。
図中、符号は以下の通りである。
１．．．反応機１、２．．．反応機２、３．．．反応機３、４．．．予熱器
＜発明を実施するための最良の形態＞
以下、実施例により、本発明をより詳細に説明する。実施例および比較例中の各試料の特性の測定は以下の通りである。
（１）ゴム状弾性体の分散粒子の粒子径
ゴム状弾性体の分散粒子の粒子径は、コールター社のレーザー散乱粒径測定装置“ＣＯＵＬＴＥＲ R ＬＳ１３０”を用いて測定する。
（２）ゴム状弾性体の定量
スチレン系樹脂中のゴム状弾性体の量は、ゴム補強ポリスチレン（ＨＩＰＳ）で一般的に用いられている赤外吸収スペクトル法で測定する。
（３）連続相の構成成分の特定と定量
連続相を形成するスチレン系単量体（Ａ）、アルキル基の炭素数が２〜４のアクリル酸（メタクリル酸）エステル系単量体（Ｂ）、メチルメタクリレート単量体（Ｃ）を以下の方法で測定する。
ゴム変性スチレン系樹脂をトルエンに溶解後、遠心分離器で２０，０００ｒｐｍで３０分間処理した後、上澄液を分離し、上澄液に多量のメタノールを加え、重合体を沈殿させる。５０℃、１０ｍｍＨｇの減圧下で乾燥した試料を用いて、日本分光（株）ＪＮＭ−Ｇ４００ ＦＴ−ＮＭＲを用いて以下の条件で 1Ｈを測定する。
パルス幅＝８．４μｓ、データーポイント＝１６３８４、繰り返し時間＝７．５５９秒、ＡＤコンバーター＝１６ビット、積算回数＝１、０００、サンプル濃度＝１０ｗｔ％、溶媒＝１，１，２，２−テトラクロロエタン−（ｄ2 ）、サンプル管＝５ｍｍ、測定温度＝１２０℃
（Ａ）のフェニル基の水素に由来するピークが６．２〜７．４ｐｐｍ、（Ｂ）の水素に由来するピークが３．４〜３．８ｐｐｍ、（Ｂ）、（Ｃ）のメチル基の水素に由来するピークが０．２〜１．１ｐｐｍに現れる。ピーク分離操作を行ってピーク面積比より（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の重量％を求める。
（４）ゴム変性スチレン系樹脂の連続相の還元粘度
ゴム変性スチレン系樹脂の連続相の還元粘度は、ＦＴ−ＮＭＲ測定の試料を用い、０．５重量％トルエン溶液を作成し、オストワルドキャノンフェンスケ粘度管＃１００を用いて３０℃の恒温槽で測定する。
（５）ゴム状弾性体中のスチレン含有量
ゴム状弾性体中のスチレン含有量は、ゴム組成分析法で常用されているＩＲ法を用いて測定される。
（６）ゴム状弾性体の溶液粘度
ゴム状弾性体の溶液粘度は、ゴム状弾性体の５重量％スチレン溶液を作成し、オストワルドキャノンフェンスケ粘度管＃３５０を用いて２５℃の恒温槽で測定する。
（７）テルペン系樹脂の平均分子量
テルペン系樹脂の平均分子量は、東ソー株式会社のゲルパーミエイションクロマトグラフィー“ＨＬＣ−８０２０”を用いて測定し、ポリスチレン換算の重量平均分子量で表す。
（８）スチレン系樹脂中のテルペン系樹脂の定量
スチレン系樹脂０．５ｇを２５ｍｌのＴＨＦに溶解し、遠心分離を行い、ＴＨＦ可溶分と不溶分に分離する。ＴＨＦ不溶分を再度２０ｍｌのＴＨＦに溶解し、遠心分離を行い、ＴＨＦ可溶分と不溶分に分離する。ＴＨＦ可溶分を集め、蒸発乾固し、ＴＨＦ２０ｍｌを加え、１時間振とう溶解したものをゲルパーミエイションクロマトグラフィーで分析する。カラムはＳｈｏｄｅｘ ＫＦ８０４（昭和電工株式会社製）を４本使用する。
（９）加熱収縮率
加熱収縮率は、ＪＩＳ Ｋ６８７２に準じて測定する。シート押出方向の加熱収縮率を測定する。
（１０）屈折率
ゴム変性スチレン系樹脂の連続相およびゴム状弾性体の屈折率は、アッベ式屈折率系を用い、２５℃で測定する。
（１１）メルトフローレート（ＭＦＲ）
樹脂組成物のＭＦＲは、ＩＳ０ Ｒ１１３に準じて測定する。
（１２）ビカット軟化点
樹脂組成物のビカット軟化点は、ＡＳＴＭ Ｄ１５２５に準じて測定する。
（１３）全光線透過率および曇価
シートの全光線透過率および曇価は、ＡＳＴＭ Ｄ１００３に準じて測定する。
（１４）デュポン式衝撃強度
シートのデュポン式衝撃強度は、ＪＩＳ Ｋ５４００に準じて測定する。
（１５）引張弾性率
シートの引張弾性率は、ＪＩＳ Ｋ６８７２に準じて測定する。
（１６）「艶戻り」レベル
シートの「艶戻り」レベルは、第２図に示す飲料カップを成形し、成形前のシートに比較し、カップ側面がどの程度白くなったかを肉眼で測定する。この度合いは、正確には対応できないが、（飲料カップ側面の曇価／シートの曇価）の値で示すと概略左記のようになる。
（評価） （曇価の比）
Ａ・・・「艶戻り」なし ・・・１〜１．２
Ｂ・・・極わずか「艶戻り」がある ・・・１．５〜２
Ｃ・・・かなり「艶戻り」がある ・・・３〜５
Ｄ・・・「艶戻り」激しい ・・・８以上
（１７）成形品の透明性
飲料カップの実用性はサラダ容器等の蓋として多用されている硬質塩化ビニル成形品に代替できるレベルの透明性を有しているか否かにより判定する。
＜ゴム変性スチレン系樹脂の製造例＞
第１図に記載した装置を用い、ゴム変性スチレン系樹脂の重合を行う。重合反応機１、２、３は撹拌機を有する管型反応機であり、容量は夫々６．２ｌである。原材料溶液を反応機１に供給し、重合を行う。重合溶液は順次反応機２、３に導かれ、反応機３を出た重合溶液は予熱器を備えた回収系に導かれる。予熱器は静的混合機を内臓しており、容量は０．８ｌである。予熱器で２４０℃迄加熱された後、回収系で１０ｍｍＨｇの真空下で未反応単量体、重合溶媒等を除去した後、ペレット化し、ゴム変性スチレン系樹脂を得る。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１〜７＞
スチレン４０．５重量部、ブチルアクリレート９．５重量部、メチルメタクリレート２９．２重量部、エチルベンゼン１２重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）８．８重量部を溶解タンクに投入し、ゴム状弾性体が溶解した後、有機過酸化物パーヘキサＣ（日本油脂株式会社製）０．０３重量部を仕込み、反応機１に２ｌ／Ｈの速度で供給する。反応機１の重合温度は１２０℃、反応機２の重合温度は１４０℃、反応機３の重合温度は１５５℃で重合を行う。反応機１および２の撹拌機の回転数を調整しつつ分散粒子の粒子径を制御する。得られたゴム変性スチレン系樹脂の各物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−８〜１０＞
スチレン４０．０重量部、ブチルアクリレート７．１重量部、メチルメタクリレート３２．１重量部、エチルベンゼン１２重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）８．８重量部を溶解タンクに投入し、ゴム状弾性体が溶解した後、有機過酸化物パーヘキサＣ（日本油脂株式会社製）０．０３重量部を仕込み、反応機１に２ｌ／Ｈの速度で供給する。反応機１の重合温度は１１８℃、反応機２の重合温度は１３８℃、反応機３の重合温度は１５２℃で重合を行う。反応機１、反応機２の撹拌機の回転数を調整しつつ分散粒子径を制御する。得られたゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１１＞
スチレン３９．６重量部、ブチルアクリレート３．２重量部、メチルメタクリレート３６．４重量部、エチルベンゼン１２重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）８．８重量部を溶解タンクに投入し、ゴム状弾性体が溶解した後、有機過酸化物パーヘキサＣ（日本油脂株式会社製）０．０３重量部を仕込み、反応機１に２ｌ／Ｈの速度で供給する。反応機１の重合温度は１２３℃、反応機２の重合温度は１４３℃、反応機３の重合温度は１５８℃で重合を行う。反応機１および２の撹拌機の回転数を調整しつつ分散粒子の粒子径を制御する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１２＞
スチレン４１．２重量部、ブチルアクリレート１２．８重量部、メチルメタクリレート２５．２重量部、エチルベンゼン１２重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の２型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）８．８重量部を溶解タンクに投入し、ゴム状弾性体が溶解した後、有機過酸化物パーヘキサＣ（日本油脂株式会社製）０．０３重量部を仕込み、反応機１に２ｌ／Ｈの速度で供給する。反応機１の重合温度は１１６℃、反応機２の重合温度は１３５℃、反応機３の重合温度は１５０℃で重合を行う。反応機１、反応機２の撹拌機の回転数を調整しつつ分散粒子径を制御する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１３＞
スチレン含有量３５重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体であるゴム状弾性体を用いる以外、ゴム変性スチレン系樹脂−９と同様に重合する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１４＞
スチレン含有量４５重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体であるゴム状弾性体を用い、反応機１、２の撹拌数を温度制御が可能な最低レベルに下げて重合する以外、ゴム変性スチレン系樹脂−９と同様に重合する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１５＞
スチレン含有量３０重量％の三型のスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体であるゴム状弾性体を用い、反応機１、２の撹拌数を温度制御が可能な最低レベルに下げて重合する以外、ゴム変性スチレン系樹脂−９と同様に重合する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１６＞
スチレン含有量２０重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体であるゴム状弾性体を用い、反応機１、２の撹拌数を最高レベルに上げて重合する以外、ゴム変性スチレン系樹脂−９と同様に重合する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１７＞
スチレン４１．５重量部、ブチルアクリレート９．８重量部、メチルメタクリレート３０．０重量部、エチルベンゼン１２．３重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）６．３重量部を溶解タンクに投入する以外、ゴム変性スチレン系樹脂−１と同様に重合する。物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１８＞
スチレン３９．６重量部、ブチルアクリレート９．３重量部、メチルメタクリレート２８．５重量部、エチルベンゼン１１．７重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）１０．９重量部を溶解タンクに投入する以外、ゴム変性スチレン系樹脂−１と同様に重合する。物性値を表１に示す。
＜実施例１＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２ １００重量部、部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）１０重量部を混合し、二軸押出機でペレット化する。このペレットを用いて、Ｔダイを有する５０ｍｍφ単軸押出機を用いて０．３ｍｍのシートを成形する。押出機の温度は２２５℃、Ｔダイの温度は２３０℃、Ｔダイの開度は０．５ｍｍ、冷却ロール、タッチロールのクリアランスは０．３ｍｍ、ロールの線圧は５kg／cm2、三本のロール（上記二本のロールともう一本のロール）は全て６５℃に制御する。シート厚みが０．３ｍｍになるように引取り速度を調整し、シートを成形する。得られたシートの物性を表２示す。
このシートを用いて、第２図に示す飲料カップを真空成形する。シートの両面をヒーター設定温度２４０℃、加熱時間２５秒の条件で加熱し、真空成形する。得られたカップの透明性を表２に示す。
＜実施例２〜４＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２に代えて、ゴム変性スチレン系樹脂−３、４、５を各々用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性とカップの透明性を表２に示す。
＜実施例５＞
ゴム変性スチレン系樹脂−９を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２に示す。
＜実施例６〜８＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２ １００重量部に、部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）を各３、５、１５重量部を混合し、二軸押出機でペレット化する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２に示す。
＜実施例９＞
部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５に代えて、テルペン系樹脂ＹＳレジンＴＯ−１２５（ヤスハラケミカル株式会社製）を混合する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２に示す。
＜実施例１０＞
押出機の温度は２４０℃、Ｔダイの温度は２４０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２示す。
＜実施例１１＞
押出機の温度は２２０℃、Ｔダイの温度は２２５℃、Ｔダイの開度は０．４ｍｍ、三本のロールは全て５０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明を表２示す。
＜実施例１２＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２に代えてゴム変性スチレン系樹脂−９を用いる以外、実施例１０と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２示す。
＜実施例１３＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２に代えてゴム変性スチレン系樹脂−９を用いる以外、実施例１１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２示す。
＜実施例１４＞
Ｔダイの温度は２２５℃、三本のロールは全て６０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シート、飲料カップを成形する。シート物性、飲料カップの透明性を表２示す。
＜比較例１〜５＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１、６、７、８および１０をそれぞれ用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られた各々のシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例６＞
部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）を用いない以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例７＞
部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）２重量部を混合する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例８＞
完全水添テルペン系樹脂クリアロンＰ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）１０重量部を混合する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例９＞
押出機の温度は１９０℃、Ｔダイの温度は２００℃、および三本のロールの温度は全て６０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３示す。
＜比較例１０＞
三本のロールを全て２５℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３示す。
＜比較例１１＞
Ｔダイの開度は１．５ｍｍ、三本のロールの温度は全て６０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３示す。
＜比較例１２＞
Ｔダイの開度は１．０ｍｍ、三本のロールの温度は全て６０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シート、飲料カップを成形する。シート物性、飲料カップの透明性を表３示す。
＜比較例１３＞
Ｔダイの開度は１．０ｍｍ、三本のロールの温度は全て５７℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３示す。
＜比較例１４＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２に代えてゴム変性スチレン系樹脂−９を用いる以外、比較例１３と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３示す。
＜比較例１５および１６＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２に代えてゴム変性スチレン系樹脂−７を用い、かつ、部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）を各々１５および２０重量部混合する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例１７＞
部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）２０重量部を混合する以外、比較例１３と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例１８＞
部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）２０重量部を混合する以外、比較例１１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
実施例１〜５、比較例１〜５で得られたカップの「艶戻り」レベルおよびシートのデュポン式衝撃強度とゴム状弾性体の分散粒子の平均粒子径との関係を各々プロットした結果を第３図および第４図に示す。ゴム状弾性体の平均粒子径が０．４μｍ未満の時は強度が著しく低く、０．９μｍを越える時は二次加熱成形時の「艶戻り」が激しくなる。
実施例１、６〜８、比較例３、６、７、１５および１６で得られたカップの「艶戻り」レベルとテルペン系樹脂の含有量との関係をプロットした結果を第５図に示す。テルペン系樹脂の添加量が３重量部未満になると、「艶戻り」が激しくなる。テルペン系樹脂を２０重量部と多量に加えても「艶戻り」の解消にはつながらない。１５重量部を越えると剛性（引張弾性率）が低下する。
実施例１、１０〜１４、比較例９〜１４、１７、１８で得られたシートの加熱収縮率とカップの「艶戻り」レベルとの関係をプロットした結果を第６図に示す。加熱収縮率が２０％を越えると「艶戻り」が激しくなる。部分水添テルペン系樹脂を２０重量部と多量に加えても、加熱収縮率が２０％を越えると「艶戻り」の解消にはつながらない。
本発明のスチレン系樹脂シートは強度−透明性−「艶戻り」バランスに優れていることが示される。
＜実施例１５および１６＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１７ １００重量部に、部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）を各々３および５重量部を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表４に示す。
＜実施例１７〜１９＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１８ １００重量部に、部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）を各々５、７．５および１０重量部を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表４に示す。
実施例１、６〜８、１５〜１９、比較例７で得られたカップの「艶戻り」レベルと部分水添テルペン系樹脂／ゴム状弾性体の含有量の比との関係をプロットした結果を第７図に示す。部分水添テルペン系樹脂部数／ゴム状弾性体部数の比が小さくなるに連れて艶戻りしやすくなる。この比が０．２５以上であれば、「艶戻り」は実用上問題ないレベルであることが示される。ゴム状弾性体の含有量が高い場合は、この比が１に近いほど「艶戻り」抑制効果は大きいことが示される。
＜実施例２０＞
Ｔダイの開度が１．０ｍｍであり、冷却ロール、タッチロールのクリアランスが０．５ｍｍであり、シート厚みが０．５ｍｍである以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表５に示す。
＜実施例２１＞
Ｔダイの開度が１．５ｍｍであり、冷却ロール、タッチロールのクリアランスが０．８ｍｍであり、シート厚みが０．８ｍｍである以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表５に示す。
＜比較例１９＞
Ｔダイの開度が１．０ｍｍであり、冷却ロール、タッチロールのクリアランスが０．５ｍｍであり、シート厚みが０．５ｍｍである以外、比較例１１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびの透明性を表５に示す。
＜比較例２０＞
Ｔダイの開度が１．５ｍｍであり、冷却ロール、タッチロールのクリアランスが０．８ｍｍであり、シート厚みが０．８ｍｍである以外、比較例１１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表５に示す。
シート厚みが０．５ｍｍ、０．８ｍｍの場合も、加熱収縮率が２０％を越えると「艶戻り」が激しくなる。
＜実施例２２＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１３を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表６に示す。
＜比較例２１〜２３＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１４、１５および１６を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表６に示す。
スチレン含有量が２５〜４０重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体を用いると平均粒子径の制御が容易であり、透明性−強度のバランスの取れたシートおよび成形体が得られる。スチレン含有量が４０重量％を越えたブロック共重合体は平均粒子径を大きくすることが困難であり、平均粒子径を０．４８μｍに調整できても、強度が劣る。スチレン含有量が２５重量％未満のブロック共重合体は粒子径を小さくすることが困難であり、平均粒子径０．８３μｍに調整できても、シートの透明性が悪く、二次成形時の「艶戻り」が激しい。三型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体を用いると平均粒子径の制御が不可能で、平均粒子径０．３０μｍ以上にすることができない。その結果、強度の著しく低いシートしか得られない。
＜比較例２４＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１１を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。本発明のカップ成形条件下（シート加熱ヒーターの設定温度２４０℃、加熱時間２５秒）では完全な飲料カップは成形できない。ヒーター設定温度を５℃刻みで上げていき、型再現できる温度を求めると２６５℃であった。シート加熱ヒーターの設定温度が２４０℃のときは、４５秒で型再現できた。
＜比較例２５＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１２を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られた飲料カップに９０℃の熱湯を注ぐと、飲料カップは高さ方向に約３／４倍に縮んだ。
アルキル基の炭素数が２〜４のアクリル酸／メタクリル酸エステル系単量体単位（Ｂ）の量が５重量％未満の場合は、耐熱性が高くなりすぎて、シートから飲料カップを成形する場合、加熱時間で１．８倍長くするか、ヒーター設定温度を約３０℃高くする必要があり、二次成形性に劣る。（Ｂ）の量が１５重量％を越える場合は、耐熱性が低下し、成形品の耐熱性が劣り、用途範囲が限られてくる。実施例１の飲料カップに９０℃の熱湯を注いだ時は何等変化は認められなかった。実施例５の飲料カップの場合は胴部が若干膨らむが、高さ方向の縮みは観測されない。
＜産業上の利用可能性＞
本発明のスチレン系樹脂シートは、透明性、強度および剛性に優れ、かつ、二次加熱成形時の成形性に優れ、「艶戻り」が起こらない。そのため、本発明のシートから得られた成形体は強度、透明性に優れている。従って、本発明のシートおよび成形体は食品包装材や電気包装材等に好適である。
本発明は、特定の組成を有するスチレン系重合体の連続相と、二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体の分散粒子とからなるゴム変性スチレン系樹脂に特定量のテルペン系樹脂を添加したスチレン系樹脂組成物を用い、加熱収縮率を一定値以下に抑えて形成されたスチレン系樹脂シートおよびその成形体に係わる。本発明のシートは、強度、剛性および透明性に優れ、かつ、二次加熱成形時の「艶戻り」が抑止されており、食品包装材、電気製品包装材等として好適である。
＜背景技術＞
電気製品、電子部品、事務用品、食品等の透明包装材材料として、塩化ビニル樹脂が広く使用されている。塩化ビニル樹脂は、透明性、強度、成形性、耐傷性、耐薬品性、価格等のバランスに優れているが、塩化ビニル樹脂は塩素を多量に含んでいるため、廃棄、焼却時の公害上の問題があり、近年、代替材料が強く求められている。
代替材料として、Ａ−ＰＥＴ樹脂が検討されているが、成形性が非常に悪いこと、リサイクル使用に難点があること、価格が高い等の欠点があり、さらに、塩化ビニル樹脂で使用されていた押出機、成型機等が使用できないため、現状ではまだ市場に定着するには至っていない。
他の代替材料として、ポリスチレンとスチレン−ブタジエンブロック共重合体のブレンド体がある。このブレンド体は透明性と強度とのバランスが悪く、スチレン−ブタジエンブロック共重合体に起因する傷つき易さ、悪臭、耐候性や外観に劣る、価格が高い等の欠点があり、一部の用途で使用されているにすぎない。
特開平４−１４９２１１、特開平４−１９８２４４号公報には、透明性と強度とのバランスが大きく改善されたスチレン−ブチルアクリレート共重合体／スチレン−ブタジエンブロック共重合体のブレンド体が提案されている。しかしながら、スチレン−ブタジエンブロック共重合体に起因する上記の欠点は改善されていない。
米国特許第４、６８０、３３７号明細書では、スチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル及びスチレン−ブタジエンブロック共重合体からなる混合溶液を重合する方法が記載されている。しかし、かかる方法で重合された熱可塑性樹脂は、樹脂そのものは透明であり、高い伸びを示しているが、アイゾット衝撃強度に見られるように、ゴム補強の効果は全く見られない。
この公報以前にゴム状弾性体を分散粒子とし、連続相がスチレン、アクリル酸／メタクリル酸エステル共重合体よりなる透明なゴム変性スチレン系樹脂に関する報告は多数あり、又、製品も市場に存在している。かかる樹脂は射出成形し、高い圧力で樹脂を金型に密着させた時のみ透明な成形品が得られ、シート成形した場合、シートを容器等に成形した場合、異型押出成形した場合、あるいは、低圧で射出成形した場合には生成品の透明性が低下する。この現象を以下に「艶戻り」と呼ぶ。これにより、鮮明な透明感のある成形品は得られない。「艶戻り」現象が解決されなかった為、塩化ビニル樹脂代替として市場で使用されるには至らなかった。
特開平５−１７１００１号公報では、テルペン系水素添加樹脂を用いて透明性と強度とのバランスを改良する試みがなされている。しかし、ここでは二次加熱成形した場合の”艶戻り”現象の解決を目的としているのもではなく、その解決には至っていない。
特開平６−１４５４４３号公報では、ゴム状弾性体を分散粒子として含有するゴム変性スチレン系樹脂とテルペン系樹脂とブロック共重合体との組成物からなる透明シートの記載がある。ブロック共重合体とテルペン系樹脂との組合せが強度、透明性および「艶戻り」のバランスを向上させる記載がある。しかし、かかる樹脂組成物はブロック共重合体を用いている為に前述の通りのブロック共重合体に起因する欠点を有している。
本発明者らは、従来のゴム変性スチレン系樹脂からなるシートおよびその成形体が有する問題点を解決するため、鋭意検討した結果、テルペン系樹脂を添加した特定の組成からなるゴム変性スチレン系樹脂組成物を用いて、かつ、シートの加熱収縮率を一定値以下に抑えることにより、強度、剛性、透明性に優れ、かつ、二次加熱成形時の”艶戻り”の少ないシートおよび成形体が得られることを見い出した。
＜発明の開示＞
本発明は、スチレン系単量体単位４５〜６０重量％、アルキル基の炭素数が２〜４のアクリル酸エステル系単量体単位および／またはメタクリル酸エステル系単量体単位５〜１５重量％、およびメチルメタクリレート単量体単位２５〜５０重量％からなる共重合体からなる連続相８５〜９２重量％と、スチレン含有量が２５〜４０重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体からなる、平均粒子径が０．４〜０．９μｍである、ゴム状弾性体の分散粒子８〜１５重量％とからなるゴム変性スチレン系樹脂１００重量部に対して、テルペン系樹脂３〜１５重量部を含有するスチレン系樹脂組成物からなり、厚みが０．１０〜２．５ｍｍ、かつ、該シートの加熱収縮率が２０％以下であるゴム変性スチレン系樹脂組成物からなるシートおよびその成形体に係わる。
本発明において、炭素数２〜４のアクリル酸エステル系単量体単位および／またはメタクリル酸エステル系単量体単位の量は５〜１５重量％、好ましくは、６〜１３重量％である。５重量％未満の場合は、ゴム状弾性体と連続相の屈折率を合わせても、そして、ゴム状弾性体の粒子径を小さくしても鮮明な透明感のある樹脂が得られない。５重量％未満の場合は、樹脂の耐熱性が高くなり、その結果、シートの二次加熱成形温度を高くする必要があり、塩化ビニル樹脂より成形性が悪くなる。１５重量％を越える場合は、樹脂の耐熱性が低くなり、製品の耐熱性が低くなるため、実用範囲が狭めらる。
スチレン系単量体単位、メチルメタクリレート単量体単位の量は、各々４５〜６０重量％、２５〜５０重量％である。好ましくは、それぞれ４５〜５５重量％、３０〜４５重量％である。上述の通り目的とするゴム変性スチレン系樹脂の耐熱性の点から、炭素数２〜４のアクリル酸エステル系単量体単位および／またはメタクリル酸エステル系単量体単位の量を５〜１５重量％の範囲で設定し、用いるゴム状弾性体の屈折率に合わせるようにスチレン系単量体単位、メチルメタクリレート単量体単位の量を決める。
連続相を構成する各成分の割合は、スチレン系単量体単位、炭素数２〜４のアクリル酸および／またはメタクリル酸エステル系単量体単位、およびメチルメタクリレート単量体単位の合計量を基にしたものである。この比が、本発明の範囲にあり、樹脂の透過性を低下させない限り、他の成分を含有してもよい。
本発明に於いて、スチレン系単量体として、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン等を用いることができる。これらは、単独もしくは混合して用いてよい。なかでも、生産性およびコストの点からスチレンが好ましい。
アルキル基の炭素数が２〜４のアクリル酸エステル系単量体およびメタクリル酸エステル系単量体としては、工業的に容易に入手可能なエチルアクリレート、ブチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレートが用いられる。これらは、単独もしくは混合して用いることができる。なかでも、生産性およびコストの点からブチルアクリレート、ブチルメタクリレートが好ましい。
本発明のスチレン共重合体からなる連続相は、ゴム変性スチレン系樹脂に対して、８５〜９２重量％である。８５重量％未満では、剛性が低下し、９２重量％越えると、強度が低下する。
本発明において、連続相とゴム状弾性体の屈折率の差は、０．０１以内が好ましく、０．００８以内がさらに好ましい。０．０１を越えると鮮明な透明感のある樹脂、シート、成形体が得られにくい。
連続相の重合度は、還元粘度（３０℃）の値で０．８〜０．４dl/gの範囲であることが好ましい。０．８を越える場合は、スチレン系樹脂の流動性が低下し、その結果、シート成形時に配向がかかり過ぎて、シートおよびその成形体の透明性および強度を低下させる。シート成形時の配向を抑えようとすると、極端な生産性の低下を招くので好ましくない。還元粘度が０．４未満であると、ゴム状弾性体の分散粒子の大きさを本発明で規定する範囲の最大値に設定してもシートの強度低下が大きくなり好ましくない。
本発明のゴム状弾性体としては、二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体が用いられるが、完全な二型である必要はない。完全なスチレン−ブタジエンランダム共重合体では、粒子径が大きくなり易く、かつ、粒子中に包含する共重合体の大きさが大きくなり透明性が低下するので好ましくないが、スチレン重合体ブロックとブタジエン重合体ブロックの繋ぎ部分はスチレン−ブタジエンランダム共重合体であってもよい。スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体等の三型あるいはそれ以上の多型構造のゴム状弾性体では、比較例２２に示す通り、ゴム粒子径が小さくなりすぎて強度のある樹脂は得られない。
ゴム状弾性体中のスチレン含有量は、２５〜４０重量％である。４０重量％を越えると、ゴム状弾性体の補強効果が著しく低下する。２５重量％未満の場合は、連続相との屈折率を合わせる為にメチルメタクリレートの使用量が増え、その結果、樹脂の流動性が低下し、前述のように透明性の低下を招く。２５〜４０重量％では、平均粒子径の制御が容易であり、透明性と強度とのバランスのとれたシートが得られる。
ゴム状弾性体の分子量は、２５℃における５重量％スチレン溶液粘度で１５〜５０ｃｐｓが好ましい。溶液粘度が１５ｃｐｓ未満であると強度が著しく低下する。５０ｃｐｓを越えるとゴム粒子径を小さくするのが難しくなる。特に、１．０μｍ以上の粒子生成を抑制するのが困難になる。
本発明でいうゴム状弾性体の平均粒子径は、レーザー散乱測定法により測定し、その範囲は０．４〜０．９μｍである。より好ましくは、０．５〜０．８μｍである。０．９μｍを越えるとシートの透明性が低下、特にシートを二次加熱して容器等を成形した場合の「艶戻り」現象が激しくみられ、好ましくない。０．４μｍ未満では強度の低下が大きく好ましくない。ゴム状弾性体の粒子径の分布は特に限定されるものではない。
テルペン系樹脂の含有量は、ゴム状変性スチレン系樹脂１００重量部に対して、３〜１５重量部、好ましくは、３〜１２重量部である。３重量部未満の時は、シートを二次加熱して容器等を成形した場合の「艶戻り」が激しくなる。１５重量部を越えると、「艶戻り」を抑制する効果は飽和し、コストアップを招き、かつ、剛性の低下等を招く。テルペン系樹脂の含有量は、ゴム状弾性体の０．２５〜１．０倍が好ましい。ゴム状弾性体の量が増えるほど、１．０倍に近い含有量が「艶戻り」の抑制には好ましい。
テルペン系樹脂の分子量はＧＰＣ測定法を用いた時、重量平均分子量で４００〜３０００が好ましい。より好ましいのは５００〜２０００である。４００未満では「艶戻り」抑制効果が発現せず、３０００を越えると「艶戻り」抑制効果が著しく低下する。
本発明のテルペン系樹脂は、部分水添テルペン系樹脂を含む。これらは、単独もしくは組み合わせて用いることができる。
テルペン系樹脂は、芳香族ビニル炭化水素とテルペンを塩化アルミ、三弗化硼素等のフリーデルクラフツ型触媒を用いてカチオン重合を行うことにより得られる。芳香族ビニル炭化水素としては、スチレン等が、テルペンとしては、柑橘系皮質から得られるｄ−リモネン、生松脂から得られるα−ピネンの異性化で得られるジペンテン等が好適に用いられる。テルペン系樹脂としては、例えば、市販のＹＳレジンＴＯ−１２５、ＴＯ−１１５、ＴＯ−１０５、ＴＯ−８５等（ヤスハラケミカル株式会社製）を用いることができる。部分水添テルペン系樹脂は、テルペン系樹脂を水素添加することにより得られる。水素添加率については、少なくとも１０mol ％以上の芳香族環を残す必要がある。芳香族環が少なくなるとゴム変性スチレン系樹脂との相溶性が低下し、テルペン系樹脂が透明性を低下させる原因となる。部分水添テルペン系樹脂としては、例えば、市販のクリアロンＭ−１１５、Ｍ−１０５等（ヤスハラケミカル株式会社製）が用いることができる。
本発明のゴム変性スチレン系樹脂は、ゴム補強ポリスチレン（ＨIＰＳ樹脂）の製造で多用されている方法により製造することができる。即ち、ゴム状弾性体をスチレン系単量体および／またはアクリル酸（メタクリル酸）エステル系単量体および／またはメチルメタクリレートおよび／または重合溶媒および／または重合開始剤からなる原料溶液に溶解し、ゴム状弾性体が溶解した原料溶液を撹拌機付反応機に供給し重合を行う。ゴム状弾性体の分散粒子の粒子径の制御は一般的に行われている、撹拌羽根の回転数を変化させる方法、反応液粘度を変化させる方法あるいは両者の組合わせ方法等を用いることができる。透明性を維持する方法として、一般的な方法、例えば重合途中に必要に応じて単量体を添加する方法、あるいは連続的に添加する方法等を用いることができる。
ゴム状弾性体は、目標とする含有量になるように原材料の量や重合率を調整する。高濃度のゴム状弾性体を含むゴム変性スチレン系樹脂を上記の方法で製造し、別に製造したゴム状弾性体を含まないスチレン系樹脂と混合し、所定量としてもよい。
重合の際は、エチルベンゼン、トルエン、キシレン等の重合溶媒を用いてもよい。スチレン系重合体の重合に常用されている有機過酸化物を用いても、又、途中添加してもよい。重合度を調整するためにポリスチレンの重合で多用されているα−メチルスチレンダイマー、メルカプタン類等を使用することもできる。重合方法は、スチレン系重合体の製法で常用されている塊状重合法、あるいは溶液重合法が用いられる。回分式重合法、連続式重合法いずれの方法も用いることができる。
反応機を出た重合溶液は回収装置に導かれる。回収装置はスチレン系重合体の製造で多用されているフラッシュタンクシステム、多段ベント付き押出機等を用いることができる。操作条件もスチレン系重合体とほぼ同等の条件を用いることができる。本発明のスチレン系樹脂シートは食品用途に多用されることを考慮し、未反応単量体、重合溶媒等は極力少ないほうが好ましい。この場合、未反応単量体残存量としては、スチレン、アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステル、およびメチルメタクリレート残存量の合計量で、好ましくは１０００ｐｐｍ、さらに好ましくは５００ｐｐｍ以下である。シート成形時、二次加熱成形時等に発生するモールドデポジットを極力少なくする為に二量体、三量体等も極力少なくすることが好ましい。その為に、回収系で水、窒素ガス、炭酸ガス等を添加し、未反応単量体等を除去する等の公知の方法を用いることが好ましい。未反応単量体等を除去した溶融樹脂はペレット化する。
テルペン系樹脂は、ゴム状弾性体を溶解させた原料溶液に溶解させるか、あるいは、スチレン、アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステル、メチルメタクリレート単量体または溶媒に溶解し、重合途中あるいは回収系の入口に添加するか、あるいは、加熱溶融し、ペレット化工程に添加するか、あるいは、シート成形時にゴム変性スチレン系樹脂とブレンドし、溶融する等の方法により添加できる。
シートの厚みは、０．１０〜２．５ｍｍであり、好ましくは０．１５〜２．０ｍｍである。０．１０ｍｍ未満のシートを製造する場合、Ｔダイ方式では、厚みむら等の調整に困難が伴う。インフレーション法で０．１０ｍｍ未満のシートを製造する場合はシートに過大の配向がかかり、透明性が低下、「艶戻り」も激しくなり、透明性のよいシート、透明性のよい成形品が得られない。シートの厚みが２．５ｍｍを越えると二次加熱成形時の加熱時間が長くなり、「艶戻り」を誘起することになる。また、ロール巻取時に白化するので好ましくない。
シートの加熱収縮率は、２０％以下であることが必須である。本発明でいう加熱収縮率は、シート押出方向の収縮率である。加熱収縮率が２０％を越えると、二次加熱成形時に配向緩和が生じ、シート表面が荒れ、その結果として「艶戻り」が激しくなり鮮明な透明性を有する成形品が得られない。また、シートが強く配向しているために、シートおよび成形品の強度が低下する。
シートは、押出機内で溶融した後、Ｔダイから押出す等の一般的な方法により製造しうる。この時、加熱収縮率２０％以下に制御するために次の点に留意して成形する必要がある。
シート押出機の温度は高い方が好ましい。２００〜２５０℃、より好ましくは２１０〜２５０℃の温度で押出すと透明性の良いシートが得られる。低温で押出すとＴダイから出たシートは強い張力を受け、シートの加熱収縮率の値が大きくなる。
Ｔダイの開度／シート厚みの比は、１に近いほど好ましい。好ましくは、１．０〜２．５であり、さらに好ましくは、１．０〜２．０である。この値が大きくなるとシートに張力がかかり、加熱収縮率の値が大きくなる。
エアー・ギャップは可能な限り長い方が好ましい。Ｔダイ内部で受けた応力をこの期間で緩和することにより、加熱収縮率を低下させることができる。
冷却ロール、タッチロール、ポリッシングロールの温度は５０〜８０℃、より好ましくは５０〜７０℃である。５０℃より低いと、Ｔダイ−ロール間、ロール−ロール間で受けた張力が固定され、巻取機までの間で緩和することができない。ロール間の線圧は低い程ロール間で張力を受けないため好ましい。５〜２０kg／cmが好ましい線圧である。ＨＩＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂シートの光沢を高める目的で、タッチロール、冷却ロール、ポリッシングロール等でロールの鏡面を転写させるために線圧を上げる方法が用いられているが、本発明の樹脂をかかる方法で処理すると、シートそのものは高い透明性が得られる場合もあるが、加熱収縮率の値が大きくなる。そのため、このシートを二次加熱成形すると、「艶戻り」が激しく透明性に劣った成形品しか得られない。
シートを引き取る時の速度は低いほうが好ましい。押出機の吐出量、即ち生産性が落ちるので、極端に低くはできないが透明性と生産性のバランスを考慮することが肝要である。
引き取るシートの張力は、巻取ロールの取扱上問題ないレベルまで低くすることが好ましい。
上記のシート押出条件を考慮しつつ、生産性とシートの品質をバランスさせたシート成形条件を設定し、加熱収縮率を２０％以下にすることにより、透明性に優れ、二次加熱成形時に「艶戻り」のないシートおよび透明性に優れた成形品が得られる。
本発明でいう透明なシートとは、曇価で６以下、好ましくは５以下、より好ましくは３以下のシートを言う。
本発明のシートを真空成形法や圧空成形法等の公知の方法により二次加熱し、容器、ブリスターパック等の成形品を得ることができる。その際、成形条件等に制約はないが、シート温度は成形が可能な限り低い温度のほうが透明性の良い成形品が得られるので好ましい。透明品のよい成形品を得るためには、所定のシート温度までの加熱方法は、高温、短時間加熱の方が低温、長時間加熱より好ましい。二次加熱時に、シートが受けた配向の緩和が小さいため、成形品の表面荒れが少ない為である。
本発明のゴム変性スチレン系樹脂には、スチレン系樹脂で慣用されている添加剤、例えば、酸化防止剤、滑剤、可塑剤、帯電防止剤、着色剤等を添加することができる。
本発明のスチレン系樹脂シートには、通常シートの表面特性を改良するために慣用されている帯電防止剤、シリコーン等の滑剤を表面に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のスチレン系樹脂の重合を行うための反応装置である。
第２図は、成形品の飲料カップの斜視図である。
第３図および第４図は、ゴム状弾性体の分散粒子の粒子径とそれぞれ「艶戻り」のレベルおよびデュポン式衝撃強度との関係を示したグラフである。
第５図〜第７図は、それぞれ、「艶戻り」のレベルとテルペン系樹脂含有量、加熱収縮率および部分水添加テルペン系樹脂／ゴム状弾性体の含有量比との関係を示したグラフである。
図中、符号は以下の通りである。
１．．．反応機１、２．．．反応機２、３．．．反応機３、４．．．予熱器
＜発明を実施するための最良の形態＞
以下、実施例により、本発明をより詳細に説明する。実施例および比較例中の各試料の特性の測定は以下の通りである。
（１）ゴム状弾性体の分散粒子の粒子径
ゴム状弾性体の分散粒子の粒子径は、コールター社のレーザー散乱粒径測定装置“ＣＯＵＬＴＥＲ R ＬＳ１３０”を用いて測定する。
（２）ゴム状弾性体の定量
スチレン系樹脂中のゴム状弾性体の量は、ゴム補強ポリスチレン（ＨＩＰＳ）で一般的に用いられている赤外吸収スペクトル法で測定する。
（３）連続相の構成成分の特定と定量
連続相を形成するスチレン系単量体（Ａ）、アルキル基の炭素数が２〜４のアクリル酸（メタクリル酸）エステル系単量体（Ｂ）、メチルメタクリレート単量体（Ｃ）を以下の方法で測定する。
ゴム変性スチレン系樹脂をトルエンに溶解後、遠心分離器で２０，０００ｒｐｍで３０分間処理した後、上澄液を分離し、上澄液に多量のメタノールを加え、重合体を沈殿させる。５０℃、１０ｍｍＨｇの減圧下で乾燥した試料を用いて、日本分光（株）ＪＮＭ−Ｇ４００ ＦＴ−ＮＭＲを用いて以下の条件で 1Ｈを測定する。
パルス幅＝８．４μｓ、データーポイント＝１６３８４、繰り返し時間＝７．５５９秒、ＡＤコンバーター＝１６ビット、積算回数＝１、０００、サンプル濃度＝１０ｗｔ％、溶媒＝１，１，２，２−テトラクロロエタン−（ｄ2 ）、サンプル管＝５ｍｍ、測定温度＝１２０℃
（Ａ）のフェニル基の水素に由来するピークが６．２〜７．４ｐｐｍ、（Ｂ）の水素に由来するピークが３．４〜３．８ｐｐｍ、（Ｂ）、（Ｃ）のメチル基の水素に由来するピークが０．２〜１．１ｐｐｍに現れる。ピーク分離操作を行ってピーク面積比より（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の重量％を求める。
（４）ゴム変性スチレン系樹脂の連続相の還元粘度
ゴム変性スチレン系樹脂の連続相の還元粘度は、ＦＴ−ＮＭＲ測定の試料を用い、０．５重量％トルエン溶液を作成し、オストワルドキャノンフェンスケ粘度管＃１００を用いて３０℃の恒温槽で測定する。
（５）ゴム状弾性体中のスチレン含有量
ゴム状弾性体中のスチレン含有量は、ゴム組成分析法で常用されているＩＲ法を用いて測定される。
（６）ゴム状弾性体の溶液粘度
ゴム状弾性体の溶液粘度は、ゴム状弾性体の５重量％スチレン溶液を作成し、オストワルドキャノンフェンスケ粘度管＃３５０を用いて２５℃の恒温槽で測定する。
（７）テルペン系樹脂の平均分子量
テルペン系樹脂の平均分子量は、東ソー株式会社のゲルパーミエイションクロマトグラフィー“ＨＬＣ−８０２０”を用いて測定し、ポリスチレン換算の重量平均分子量で表す。
（８）スチレン系樹脂中のテルペン系樹脂の定量
スチレン系樹脂０．５ｇを２５ｍｌのＴＨＦに溶解し、遠心分離を行い、ＴＨＦ可溶分と不溶分に分離する。ＴＨＦ不溶分を再度２０ｍｌのＴＨＦに溶解し、遠心分離を行い、ＴＨＦ可溶分と不溶分に分離する。ＴＨＦ可溶分を集め、蒸発乾固し、ＴＨＦ２０ｍｌを加え、１時間振とう溶解したものをゲルパーミエイションクロマトグラフィーで分析する。カラムはＳｈｏｄｅｘ ＫＦ８０４（昭和電工株式会社製）を４本使用する。
（９）加熱収縮率
加熱収縮率は、ＪＩＳ Ｋ６８７２に準じて測定する。シート押出方向の加熱収縮率を測定する。
（１０）屈折率
ゴム変性スチレン系樹脂の連続相およびゴム状弾性体の屈折率は、アッベ式屈折率系を用い、２５℃で測定する。
（１１）メルトフローレート（ＭＦＲ）
樹脂組成物のＭＦＲは、ＩＳ０ Ｒ１１３に準じて測定する。
（１２）ビカット軟化点
樹脂組成物のビカット軟化点は、ＡＳＴＭ Ｄ１５２５に準じて測定する。
（１３）全光線透過率および曇価
シートの全光線透過率および曇価は、ＡＳＴＭ Ｄ１００３に準じて測定する。
（１４）デュポン式衝撃強度
シートのデュポン式衝撃強度は、ＪＩＳ Ｋ５４００に準じて測定する。
（１５）引張弾性率
シートの引張弾性率は、ＪＩＳ Ｋ６８７２に準じて測定する。
（１６）「艶戻り」レベル
シートの「艶戻り」レベルは、第２図に示す飲料カップを成形し、成形前のシートに比較し、カップ側面がどの程度白くなったかを肉眼で測定する。この度合いは、正確には対応できないが、（飲料カップ側面の曇価／シートの曇価）の値で示すと概略左記のようになる。
（評価） （曇価の比）
Ａ・・・「艶戻り」なし ・・・１〜１．２
Ｂ・・・極わずか「艶戻り」がある ・・・１．５〜２
Ｃ・・・かなり「艶戻り」がある ・・・３〜５
Ｄ・・・「艶戻り」激しい ・・・８以上
（１７）成形品の透明性
飲料カップの実用性はサラダ容器等の蓋として多用されている硬質塩化ビニル成形品に代替できるレベルの透明性を有しているか否かにより判定する。
＜ゴム変性スチレン系樹脂の製造例＞
第１図に記載した装置を用い、ゴム変性スチレン系樹脂の重合を行う。重合反応機１、２、３は撹拌機を有する管型反応機であり、容量は夫々６．２ｌである。原材料溶液を反応機１に供給し、重合を行う。重合溶液は順次反応機２、３に導かれ、反応機３を出た重合溶液は予熱器を備えた回収系に導かれる。予熱器は静的混合機を内臓しており、容量は０．８ｌである。予熱器で２４０℃迄加熱された後、回収系で１０ｍｍＨｇの真空下で未反応単量体、重合溶媒等を除去した後、ペレット化し、ゴム変性スチレン系樹脂を得る。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１〜７＞
スチレン４０．５重量部、ブチルアクリレート９．５重量部、メチルメタクリレート２９．２重量部、エチルベンゼン１２重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）８．８重量部を溶解タンクに投入し、ゴム状弾性体が溶解した後、有機過酸化物パーヘキサＣ（日本油脂株式会社製）０．０３重量部を仕込み、反応機１に２ｌ／Ｈの速度で供給する。反応機１の重合温度は１２０℃、反応機２の重合温度は１４０℃、反応機３の重合温度は１５５℃で重合を行う。反応機１および２の撹拌機の回転数を調整しつつ分散粒子の粒子径を制御する。得られたゴム変性スチレン系樹脂の各物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−８〜１０＞
スチレン４０．０重量部、ブチルアクリレート７．１重量部、メチルメタクリレート３２．１重量部、エチルベンゼン１２重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）８．８重量部を溶解タンクに投入し、ゴム状弾性体が溶解した後、有機過酸化物パーヘキサＣ（日本油脂株式会社製）０．０３重量部を仕込み、反応機１に２ｌ／Ｈの速度で供給する。反応機１の重合温度は１１８℃、反応機２の重合温度は１３８℃、反応機３の重合温度は１５２℃で重合を行う。反応機１、反応機２の撹拌機の回転数を調整しつつ分散粒子径を制御する。得られたゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１１＞
スチレン３９．６重量部、ブチルアクリレート３．２重量部、メチルメタクリレート３６．４重量部、エチルベンゼン１２重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）８．８重量部を溶解タンクに投入し、ゴム状弾性体が溶解した後、有機過酸化物パーヘキサＣ（日本油脂株式会社製）０．０３重量部を仕込み、反応機１に２ｌ／Ｈの速度で供給する。反応機１の重合温度は１２３℃、反応機２の重合温度は１４３℃、反応機３の重合温度は１５８℃で重合を行う。反応機１および２の撹拌機の回転数を調整しつつ分散粒子の粒子径を制御する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１２＞
スチレン４１．２重量部、ブチルアクリレート１２．８重量部、メチルメタクリレート２５．２重量部、エチルベンゼン１２重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の２型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）８．８重量部を溶解タンクに投入し、ゴム状弾性体が溶解した後、有機過酸化物パーヘキサＣ（日本油脂株式会社製）０．０３重量部を仕込み、反応機１に２ｌ／Ｈの速度で供給する。反応機１の重合温度は１１６℃、反応機２の重合温度は１３５℃、反応機３の重合温度は１５０℃で重合を行う。反応機１、反応機２の撹拌機の回転数を調整しつつ分散粒子径を制御する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１３＞
スチレン含有量３５重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体であるゴム状弾性体を用いる以外、ゴム変性スチレン系樹脂−９と同様に重合する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１４＞
スチレン含有量４５重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体であるゴム状弾性体を用い、反応機１、２の撹拌数を温度制御が可能な最低レベルに下げて重合する以外、ゴム変性スチレン系樹脂−９と同様に重合する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１５＞
スチレン含有量３０重量％の三型のスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体であるゴム状弾性体を用い、反応機１、２の撹拌数を温度制御が可能な最低レベルに下げて重合する以外、ゴム変性スチレン系樹脂−９と同様に重合する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１６＞
スチレン含有量２０重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体であるゴム状弾性体を用い、反応機１、２の撹拌数を最高レベルに上げて重合する以外、ゴム変性スチレン系樹脂−９と同様に重合する。ゴム変性スチレン系樹脂の物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１７＞
スチレン４１．５重量部、ブチルアクリレート９．８重量部、メチルメタクリレート３０．０重量部、エチルベンゼン１２．３重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）６．３重量部を溶解タンクに投入する以外、ゴム変性スチレン系樹脂−１と同様に重合する。物性値を表１に示す。
＜ゴム変性スチレン系樹脂−１８＞
スチレン３９．６重量部、ブチルアクリレート９．３重量部、メチルメタクリレート２８．５重量部、エチルベンゼン１１．７重量部、アサプレン６８０Ａ（スチレン含有量３０％重量の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体；旭化成工業株式会社製）１０．９重量部を溶解タンクに投入する以外、ゴム変性スチレン系樹脂−１と同様に重合する。物性値を表１に示す。
＜実施例１＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２ １００重量部、部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）１０重量部を混合し、二軸押出機でペレット化する。このペレットを用いて、Ｔダイを有する５０ｍｍφ単軸押出機を用いて０．３ｍｍのシートを成形する。押出機の温度は２２５℃、Ｔダイの温度は２３０℃、Ｔダイの開度は０．５ｍｍ、冷却ロール、タッチロールのクリアランスは０．３ｍｍ、ロールの線圧は５kg／cm2、三本のロール（上記二本のロールともう一本のロール）は全て６５℃に制御する。シート厚みが０．３ｍｍになるように引取り速度を調整し、シートを成形する。得られたシートの物性を表２示す。
このシートを用いて、第２図に示す飲料カップを真空成形する。シートの両面をヒーター設定温度２４０℃、加熱時間２５秒の条件で加熱し、真空成形する。得られたカップの透明性を表２に示す。
＜実施例２〜４＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２に代えて、ゴム変性スチレン系樹脂−３、４、５を各々用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性とカップの透明性を表２に示す。
＜実施例５＞
ゴム変性スチレン系樹脂−９を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２に示す。
＜実施例６〜８＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２ １００重量部に、部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）を各３、５、１５重量部を混合し、二軸押出機でペレット化する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２に示す。
＜実施例９＞
部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５に代えて、テルペン系樹脂ＹＳレジンＴＯ−１２５（ヤスハラケミカル株式会社製）を混合する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２に示す。
＜実施例１０＞
押出機の温度は２４０℃、Ｔダイの温度は２４０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２示す。
＜実施例１１＞
押出機の温度は２２０℃、Ｔダイの温度は２２５℃、Ｔダイの開度は０．４ｍｍ、三本のロールは全て５０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明を表２示す。
＜実施例１２＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２に代えてゴム変性スチレン系樹脂−９を用いる以外、実施例１０と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２示す。
＜実施例１３＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２に代えてゴム変性スチレン系樹脂−９を用いる以外、実施例１１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表２示す。
＜実施例１４＞
Ｔダイの温度は２２５℃、三本のロールは全て６０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シート、飲料カップを成形する。シート物性、飲料カップの透明性を表２示す。
＜比較例１〜５＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１、６、７、８および１０をそれぞれ用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られた各々のシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例６＞
部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）を用いない以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例７＞
部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）２重量部を混合する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例８＞
完全水添テルペン系樹脂クリアロンＰ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）１０重量部を混合する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例９＞
押出機の温度は１９０℃、Ｔダイの温度は２００℃、および三本のロールの温度は全て６０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３示す。
＜比較例１０＞
三本のロールを全て２５℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３示す。
＜比較例１１＞
Ｔダイの開度は１．５ｍｍ、三本のロールの温度は全て６０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３示す。
＜比較例１２＞
Ｔダイの開度は１．０ｍｍ、三本のロールの温度は全て６０℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シート、飲料カップを成形する。シート物性、飲料カップの透明性を表３示す。
＜比較例１３＞
Ｔダイの開度は１．０ｍｍ、三本のロールの温度は全て５７℃に制御する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３示す。
＜比較例１４＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２に代えてゴム変性スチレン系樹脂−９を用いる以外、比較例１３と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３示す。
＜比較例１５および１６＞
ゴム変性スチレン系樹脂−２に代えてゴム変性スチレン系樹脂−７を用い、かつ、部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）を各々１５および２０重量部混合する以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例１７＞
部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）２０重量部を混合する以外、比較例１３と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
＜比較例１８＞
部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）２０重量部を混合する以外、比較例１１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表３に示す。
実施例１〜５、比較例１〜５で得られたカップの「艶戻り」レベルおよびシートのデュポン式衝撃強度とゴム状弾性体の分散粒子の平均粒子径との関係を各々プロットした結果を第３図および第４図に示す。ゴム状弾性体の平均粒子径が０．４μｍ未満の時は強度が著しく低く、０．９μｍを越える時は二次加熱成形時の「艶戻り」が激しくなる。
実施例１、６〜８、比較例３、６、７、１５および１６で得られたカップの「艶戻り」レベルとテルペン系樹脂の含有量との関係をプロットした結果を第５図に示す。テルペン系樹脂の添加量が３重量部未満になると、「艶戻り」が激しくなる。テルペン系樹脂を２０重量部と多量に加えても「艶戻り」の解消にはつながらない。１５重量部を越えると剛性（引張弾性率）が低下する。
実施例１、１０〜１４、比較例９〜１４、１７、１８で得られたシートの加熱収縮率とカップの「艶戻り」レベルとの関係をプロットした結果を第６図に示す。加熱収縮率が２０％を越えると「艶戻り」が激しくなる。部分水添テルペン系樹脂を２０重量部と多量に加えても、加熱収縮率が２０％を越えると「艶戻り」の解消にはつながらない。
本発明のスチレン系樹脂シートは強度−透明性−「艶戻り」バランスに優れていることが示される。
＜実施例１５および１６＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１７ １００重量部に、部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）を各々３および５重量部を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表４に示す。
＜実施例１７〜１９＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１８ １００重量部に、部分水添テルペン系樹脂クリアロンＭ１１５（ヤスハラケミカル株式会社製）を各々５、７．５および１０重量部を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表４に示す。
実施例１、６〜８、１５〜１９、比較例７で得られたカップの「艶戻り」レベルと部分水添テルペン系樹脂／ゴム状弾性体の含有量の比との関係をプロットした結果を第７図に示す。部分水添テルペン系樹脂部数／ゴム状弾性体部数の比が小さくなるに連れて艶戻りしやすくなる。この比が０．２５以上であれば、「艶戻り」は実用上問題ないレベルであることが示される。ゴム状弾性体の含有量が高い場合は、この比が１に近いほど「艶戻り」抑制効果は大きいことが示される。
＜実施例２０＞
Ｔダイの開度が１．０ｍｍであり、冷却ロール、タッチロールのクリアランスが０．５ｍｍであり、シート厚みが０．５ｍｍである以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表５に示す。
＜実施例２１＞
Ｔダイの開度が１．５ｍｍであり、冷却ロール、タッチロールのクリアランスが０．８ｍｍであり、シート厚みが０．８ｍｍである以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表５に示す。
＜比較例１９＞
Ｔダイの開度が１．０ｍｍであり、冷却ロール、タッチロールのクリアランスが０．５ｍｍであり、シート厚みが０．５ｍｍである以外、比較例１１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびの透明性を表５に示す。
＜比較例２０＞
Ｔダイの開度が１．５ｍｍであり、冷却ロール、タッチロールのクリアランスが０．８ｍｍであり、シート厚みが０．８ｍｍである以外、比較例１１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表５に示す。
シート厚みが０．５ｍｍ、０．８ｍｍの場合も、加熱収縮率が２０％を越えると「艶戻り」が激しくなる。
＜実施例２２＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１３を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表６に示す。
＜比較例２１〜２３＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１４、１５および１６を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られたシートの物性およびカップの透明性を表６に示す。
スチレン含有量が２５〜４０重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体を用いると平均粒子径の制御が容易であり、透明性−強度のバランスの取れたシートおよび成形体が得られる。スチレン含有量が４０重量％を越えたブロック共重合体は平均粒子径を大きくすることが困難であり、平均粒子径を０．４８μｍに調整できても、強度が劣る。スチレン含有量が２５重量％未満のブロック共重合体は粒子径を小さくすることが困難であり、平均粒子径０．８３μｍに調整できても、シートの透明性が悪く、二次成形時の「艶戻り」が激しい。三型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体を用いると平均粒子径の制御が不可能で、平均粒子径０．３０μｍ以上にすることができない。その結果、強度の著しく低いシートしか得られない。
＜比較例２４＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１１を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。本発明のカップ成形条件下（シート加熱ヒーターの設定温度２４０℃、加熱時間２５秒）では完全な飲料カップは成形できない。ヒーター設定温度を５℃刻みで上げていき、型再現できる温度を求めると２６５℃であった。シート加熱ヒーターの設定温度が２４０℃のときは、４５秒で型再現できた。
＜比較例２５＞
ゴム変性スチレン系樹脂−１２を用いる以外、実施例１と同様に操作し、シートおよび飲料カップを成形する。得られた飲料カップに９０℃の熱湯を注ぐと、飲料カップは高さ方向に約３／４倍に縮んだ。
アルキル基の炭素数が２〜４のアクリル酸／メタクリル酸エステル系単量体単位（Ｂ）の量が５重量％未満の場合は、耐熱性が高くなりすぎて、シートから飲料カップを成形する場合、加熱時間で１．８倍長くするか、ヒーター設定温度を約３０℃高くする必要があり、二次成形性に劣る。（Ｂ）の量が１５重量％を越える場合は、耐熱性が低下し、成形品の耐熱性が劣り、用途範囲が限られてくる。実施例１の飲料カップに９０℃の熱湯を注いだ時は何等変化は認められなかった。実施例５の飲料カップの場合は胴部が若干膨らむが、高さ方向の縮みは観測されない。
＜産業上の利用可能性＞
本発明のスチレン系樹脂シートは、透明性、強度および剛性に優れ、かつ、二次加熱成形時の成形性に優れ、「艶戻り」が起こらない。そのため、本発明のシートから得られた成形体は強度、透明性に優れている。従って、本発明のシートおよび成形体は食品包装材や電気包装材等に好適である。
Claims (4)
- スチレン系単量体単位４５〜６０重量％、アルキル基の炭素数が２〜４のアクリル酸エステル系単量体単位および／またはメタクリル酸エステル系単量体単位５〜１５重量％、およびメチルメタクリレート単量体単位２５〜５０重量％からなる共重合体からなる連続相８５〜９２重量％と、スチレン含有量が２５〜４０重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体からなる、平均粒子径が０．４〜０．９μｍであるゴム状弾性体の分散粒子８〜１５重量％とからなるゴム変性スチレン系樹脂１００重量部に対して、テルペン系樹脂３〜１５重量部を含有するスチレン系樹脂組成物からなり、厚みが０．１０〜２．５ｍｍ、かつ、加熱収縮率が２０％以下であるスチレン系樹脂シート
- 該テルペン系樹脂の含有量が、該ゴム変性スチレン系樹脂中のゴム状弾性体の含有量の０．２５〜１．０倍である請求項１項のスチレン系樹脂シート
- 該連続相と該ゴム状弾性体の分散粒子との屈折率の差が０．０１以内である請求項１項のスチレン系樹脂シート
- スチレン系単量体単位４５〜６０重量％、アルキル基の炭素数が２〜４のアクリル酸エステル系単量体単位および／またはメタクリル酸エステル系単量体単位５〜１５重量％、およびメチルメタクリレート単量体単位２５〜５０重量％からなる共重合体からなる連続相８５〜９２重量％と、スチレン含有量が２５〜４０重量％の二型のスチレン−ブタジエンブロック共重合体からなる、平均粒子径が０．４〜０．９μｍであるゴム状弾性体の分散粒子８〜１５重量％とからなるゴム変性スチレン系樹脂１００重量部に対して、テルペン系樹脂３〜１５重量部を含有するスチレン系樹脂組成物からなり、厚みが０．１０〜２．５ｍｍ、かつ、加熱収縮率が２０％以下であるシートを成形してなるスチレン系樹脂成形体。
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