JP4097350B2

JP4097350B2 - スチレン系樹脂耐熱性発泡積層シート及びその成形品

Info

Publication number: JP4097350B2
Application number: JP08091699A
Authority: JP
Inventors: 雄一門屋; 利勝中里; 永太郎福高
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: JP2000272061A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性、剛性、二次成形性、表面平滑性に優れ、臭気の少ないスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シート及びその成形品に関する。特に電子レンジで調理しうるに十分な耐熱性を必要とする食品容器用途に好適に用いることができ、またオーブン耐熱性を有し、更に、表面印刷性に優れるスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シート及びその成形品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スチレン系樹脂発泡シートは二次成形性、経済性に優れ、剛性を有していることから、食品容器、包装容器として広く使用されている。その反面、耐熱性に乏しく、脆いという欠点を有している。また、発泡シートはシート表面の平滑性が劣るという欠点を有しており、容器に模様や柄を付与する場合、直接シートに印刷をすると柄が不鮮明になってしまい、印刷フィルムをラミネートする必要があった。
【０００３】
一方、コンビニエンスストアでの弁当の売上げの増加、家庭への電子レンジの普及に伴い、電子レンジでの加熱に対応し得る耐熱性容器の需要が大幅に増加している。従来、電子レンジ加熱に耐え得るものとしてポリプロピレン系樹脂製やポリプロピレン樹脂にフィラーを混合したものを成形した容器が使用されているが、容器の腰強度が弱かったり、加熱した際に独特の臭いが出るなどの問題がある。
【０００４】
これを解決すべく、スチレン−メタクリル酸共重合樹脂を使用した発泡体の試みが種々なされている（特開平２−５８５４８号公報、特開平３−１０９４４１号公報、特開平８−４１２３３号公報）。しかし、スチレン−メタクリル酸共重合樹脂を使用した発泡体は、耐熱性は改良されるものの成形物が非常に脆く、流動性も悪いため生産性が著しく低下したり、さらに容器等の二次成形時に於いても、脆性によりシートが切断したり、打ち抜き時に容器の割れが生じ易いといった問題点がある。
【０００５】
また、発泡シートは上述した問題点により、容器に模様や柄を印刷する場合、印刷フィルムをラミネートする必要があるが、フィルムの印刷、ラミネートを実施することにより、容器としてのコストが高くなってしまうという問題もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題を解決するものであり、臭気が少なく、二次成形性が良好であり、表面の平滑性がよく、更に優れた耐熱性を有するシート及びそれからなる容器を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等はかかる課題を解決すべく鋭意検討した結果、スチレン系樹脂耐熱性発泡層を基材層とし、少なくとも片面に熱可塑性樹脂からなる未発泡層を積層したことを特徴とするスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートで、前記基材層がスチレン−メタクリル酸共重合樹脂にスチレン−ブタジエン共重合樹脂を所定の組成比で配合したものからなるスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シート、或いはスチレン−メタクリル酸共重合樹脂にメタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合樹脂を所定の組成比で配合したものからなるスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートにおいて、耐熱性、成形性が良好であり、脆性の改良され、表面印刷適性に優れた、特にそれを成形して得られる容器は電子レンジ用途に最適であることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなはち本発明は、基材層が、スチレン−メタクリル酸共重合樹脂７５〜９０重量％とスチレン−ブタジエン共重合樹脂２５〜１０重量％からなるスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートであり、また基材層が、スチレン−メタクリル酸共重合樹脂１００重量部に対し、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンゴム１０重量部以下を含み、更に該スチレン−メタクリル酸共重合樹脂と該メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンゴムの合計量７５〜９０重量％とブタジエンゴム比率が５０重量％以下のスチレン−ブタジエン共重合樹脂２５〜１０重量％からなるスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートである。また、前記基材層の少なくとも片面に、スチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂又はポリエステル系樹脂のいずれかである熱可塑性樹脂を積層してなるスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートであり、さらにそれらスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートを成形してなる成形品である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明におけるスチレン−メタクリル酸共重合樹脂はその構造中にスチレン８０〜９９．９重量％、好ましくは８５〜９５重量％、さらに好ましくは９０〜９７重量％と、メタクリル酸２０〜０．１重量％、好ましくは１５〜５重量％、さらに好ましくは１０〜３重量％とを必須成分とするものである。メタクリル酸が２０重量％をこえると流動性に劣り、０．１重量％未満であると耐熱性に劣り好ましくない。
【００１０】
本発明でスチレンとは、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−スチレン、ｐ−スチレン、ｐ−メチルスチレン等の単独または混合物である。また、これらのスチレンあるいはメタクリル酸以外の共重合可能な成分を、所望によりスチレン−メタクリル酸共重合樹脂の性能を損なわない程度に添加して共重合したものも用いることができる。
【００１１】
スチレン−メタクリル酸共重合樹脂は市販のものを使用することができるが、その重合方法としては、懸濁重合法、塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法などの公知の重合方法が利用でき、また、連続重合法でも回分重合法でも差し支えなく特に限定されるものではない。重合時に公知の重合開始剤や連鎖移動剤、ジビニルベンゼンなどの架橋剤を添加して重合することもできる。
【００１２】
基材層となるスチレン系樹脂耐熱性発泡層はスチレン−メタクリル酸共重合樹脂とスチレン−ブタジエン共重合樹脂からなり、更にメタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンゴムを添加することもできる。スチレン系樹脂耐熱性発泡層中のスチレン−メタクリル酸共重合樹脂とメタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンゴムの合計量は７５〜９０重量％であり、スチレン−ブタジエン共重合樹脂は２５〜１０重量％である。スチレン−ブタジエン共重合樹脂が２５重量％をこえると剛性が低下し、また耐熱性の低下を招く。スチレン−ブタジエン共重合樹脂が１０重量％未満だと脆性が増し、シートが割れやすくなり、二次成形性が低下するため好ましくない。
【００１３】
メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンゴムはスチレン−メタクリル酸共重合樹脂１００重量部に対して、０〜１０重量部、好ましくは１〜８重量部、さらに好ましくは２〜６重量部を配合することができる。ここでメタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンゴムが１０重量部をこえると流動性が低下したり、コストアップを招くなど好ましくない。また、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンゴム中のブタジエンゴム比率すなはちブタジエン成分の割合は３０重量％以上が好ましく、３０重量％未満では奏する効果が低く好ましくない。
【００１４】
スチレン−ブタジエン共重合樹脂とは、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエンランダム共重合体。それらの水素添加物である。スチレン−ブタジエン共重合樹脂のブタジエンゴム比率は５０重量％以上が好ましく、５０重量％以下では期待される脆性の改良効果が発現されず好ましくない。
【００１５】
本発明におけるスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートはその少なくとも片面に熱可塑性樹脂からなる未発泡層が積層される。熱可塑性樹脂としては、スチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂又はポリエステル系樹脂のいずれかが好ましい。スチレン系樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体にブタジエン等のゴムを混合させたもの、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体等であり、これらの樹脂単独もしくは、これらの樹脂を複数混合して用いてもよい。ポリオレフィン系樹脂としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、エチレン−プロピレン共重合体等であり、これらの樹脂単独もしくは、これらの樹脂を複数混合して用いてもよい。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートエラストマー、ポリカーボネート、ポリアミド、非晶ポリエステル、ポリシクロヘキサンテレフタレート等であり、これらの樹脂単独もしくは、これらの樹脂を複数混合して用いてもよい。
【００１６】
スチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートの、基材層に積層する未発泡層の比率はシート全体の１０〜３０重量％で好適に使用される。シート全体の３０重量％以上になると、積層する熱可塑性樹脂の種類によっては耐熱性が低下する場合がある。
【００１７】
スチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートの厚みは０．４５〜２．５０ｍｍの範囲で用いることができる。厚みが２．５０ｍｍをこえると二次成形性が低下する傾向がある。また、０．４５ｍｍ未満であると成形品の強度が低下する傾向がある。
【００１８】
スチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートの密度は０．１０〜０．９０ｇ／ｃｃで用いる事ができ、更に好ましくは０．５０〜０．９０ｇ／ｃｃの範囲である。これらの範囲においては二次成形性に優れ、容器デザインを自由に設計でき、美麗な成形品を得ることができる。密度が０．９０ｇ／ｃｃをこえるとコスト高を招き、０．１０ｇ／ｃｃ未満では剛性、耐熱性が低下する傾向がある。
【００１９】
本発明のスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートの製造方法としては、公知の発泡成形方法及び通常の複数の押出成形機でフィードブロック法またはマルチマニホールド法を用いた共押出成形方法を適用することが出来る。また、基材層のスチレン系樹脂耐熱性発泡層と表面層の未発泡層の各層間には、層間接着性を向上させるために、耐熱性が低下しないシート構成において、接着剤層を挿入しても差し支えない。
【００２０】
基材層のスチレン系樹脂耐熱性発泡層の発泡剤としては、プロパン、ブタン、ペンタンなどの揮発性発泡剤及びこれらの混合物や、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタンメチレンテトラアミンなどの有機系発泡剤や重炭酸ナトリウムまたはクエン酸のごとき有機酸、もしくはその塩と重炭酸塩との組み合わせ等が好適に用いることができる。また炭酸ガス、窒素、水等も使用することができる。
【００２１】
基材層のスチレン系樹脂耐熱性発泡層の核剤として、タルク、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸カルシウム、クレー、クエン酸等を使用することもできる。
【００２２】
スチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートにはシートの物性に影響を与えない程度の添加剤、例えば着色剤、難燃剤、滑剤、添着剤、分散剤、帯電防止剤、耐候剤、酸化防止剤等を基材層又は表面層に添加しても良い。
【００２３】
本発明のスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートを成形するには、真空成形、熱成形等の公知の成形方法により、自由な形状に成形することができる。成形品は、耐熱性、剛性に優れているため、電子レンジで加熱調理して食されるような容器に好適に使用できる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を詳しく説明する。
【００２５】
（実施例１〜２，比較例１〜３）
表１に示す基材層の配合物と表皮層となる未発泡層を、各々東芝社製６５ｍｍ単軸押出機（ノンベント）とプラコー社製４０ｍｍ単軸押出機にて同時に押出、それぞれの溶融樹脂を三和精工社製２種３層フィードブロック（厚みスリット比１：１０：１）にて合流させ、７５０ｍｍ巾Ｔダイスより押出を行い、シート厚み０．６５ｍｍ、シート構成比：基材層８２重量部／両面層１８重量部（厚み方向構成比１：９：１）の２種３層シートを作成した。尚、表１中のＴＦ−２−３１１（電気化学工業社製）またはＧＸ−０１５８（電気化学工業社製）は混合前にホッパードライヤーにて８０℃、４時間乾燥後使用した。
【００２６】
得られた発泡シートの物性として、シート比重、デュポン衝撃強度、およびシートを成形してなる成形品の耐熱性および容器剛性、表面印刷適性を下記の方法にて調べた。その結果を表１に示す。
【００２７】
発泡シートの比重とデュポン衝撃強度を以下に示す方法にて測定した。
▲１▼比重：電子比重計（ミラージュ貿易社製、ＭＤ−２００Ｓ）にて測定した。▲２▼デュポン衝撃強度：デュポン式衝撃試験機（東洋精機社製）にて１／２インチ半球状撃芯、荷重１００ｇ、環境温度２３℃において測定した。結果はＪＩＳ−Ｋ７２１１の５０％衝撃破壊エネルギー値（単位：Ｊ）で結果を表示した。
【００２８】
得られた発泡シートを単発真空成形機（浅野研究所社製）にて、縦２４０ｍｍ×横１６０ｍｍ×高さ３０ｍｍの弁当容器に成形し、以下の方法にて耐熱性および容器剛性の評価を行った。
▲３▼オーブン耐熱性：容器をオーブン（ヤマト社製ファインオーブンＤＦ−６１）にいれ、各温度における変形の程度により容器の耐熱性評価した。評価は、容器の変形がない場合は「○」、容器が変形した場合は「×」とした。
▲４▼電子レンジ耐熱性：サラダ油４００ｃｃを入れた容器を電子レンジ（日立社製、ＭＲ−Ｍ２２５００Ｗ）に入れ、２分間レンジアップした後の容器の変形程度により耐熱性を評価した。評価は、容器の変形がない場合は「○」、容器の変形が生じた場合は「×」とした。
▲５▼容器剛性評価：成形品に水を７分目（４００ｃｃ）まで入れ、容器の端を片手で水をこぼさずに持ち上げることが出来るかを評価した。水をこぼさずに持ち上げることが出来る場合は「○」、水がこぼれてしまう場合は「×」とした。
▲６▼表面平滑性：シートの表面平滑性について評価した。凹凸がほとんどなく平滑性が良好な場合は「○」、凹凸が多く平滑性が劣っている場合は「×」とした。
【００２９】
【表１】

【００３０】
使用した材料は次の通りである。
ＴＦ−２−３１１：電気化学工業社製スチレン−メタクリル酸共重合樹脂（スチレン９２．２重量％、アクリル酸７．８重量％）とメタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンゴム（ＭＢＳ樹脂）のコンパウンド、ＭＢＳ樹脂の含有量は４重量％（スチレン−メタクリル酸共重合樹脂１００重量部に対して４．２重量部）
ＧＸ−０１５８：電気化学工業社製スチレン−メタクリル酸共重合樹脂（スチレン９２．０重量％、アクリル酸８．０重量％）
ＧＰ−１：電気化学工業社製スチレン樹脂
ＳＴＲ１６０２：電気化学工業社製スチレン−ブタジエン共重合樹脂（ブタジエンゴム量６０重量％）
発泡剤：永和化成社製重曹＋クエン酸系発泡剤
ＨＩ−Ｅ−４−３０１Ｕ：電気化学工業社製ハイインパクトポリスチレン
ＰＬ５００Ａ：日本ポリオレフィン社製ポリプロピレン樹脂
【００３１】
実施例１，２および３の結果から、スチレン−メタクリル酸共重合樹脂またはスチレン−メタクリル酸共重合樹脂に、ＭＢＳ樹脂を配合した樹脂組成物７５〜９０重量％とスチレン−ブタジエン共重合樹脂２５〜１０重量％の範囲で得られた発泡層を基材層とし、ハイインパクトポリスチレン、ポリプロピレン樹脂を未発泡層とした積層シートは、脆性、耐熱性、容器剛性および表面平滑性の点で優れていることが分かる。
【００３２】
比較例１の結果から、実施例１および２の基材層の単層シートでは、脆性および耐熱性は優れているものの、表面平滑性が劣っていることが分かる。
【００３３】
比較例２および３の結果から、基材層のスチレン−ブタジエン共重合樹脂が１０重量％未満こえるとデュポン衝撃強度が低下し、脆性が増してしまう。また、スチレン−ブタジエン共重合樹脂が２５重量％をこえると耐熱性が低下し、脆性は改良されるが、その反面に剛性が低下してしまうことが分かる。
【００３４】
また比較例４の結果から、基材層のスチレン樹脂にアクリル酸を含まない樹脂を使用すると、耐熱性が３０℃以上低下し、電子レンジ加熱調理用途の容器として使用できないことが分かる。
【００３５】
実施例１、比較例１、比較例２のシートからなる容器について臭気テストを行った。結果は単層シートに比べてハイインパクトポリスチレン樹脂を表層とした積層シートは、食品容器として電子レンジで加熱した際の臭気の発生が少なかった。なお試験方法としては成形品にご飯２００ｇを入れ、電子レンジで加熱後の臭いについて１０人のテスターによる官能評価を実施した。その結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】

【００３７】
【発明の効果】
本発明のスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートは、耐熱性、成形性、剛性および表面印刷適性が良好であり、特にそれを成形して得られる容器は耐熱性、剛性に優れているため、電子レンジ用途に好適に使用することができる。

Claims

スチレン系樹脂耐熱性発泡層を基材層とし、少なくとも片面に熱可塑性樹脂からなる未発泡層を積層するスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートであって、スチレン系樹脂耐熱性発泡層が、スチレン８０〜９９．９重量％とメタクリル酸２０〜０．１重量％のスチレン−メタクリル酸共重合樹脂とメタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンゴムの合計量７５〜９０重量％とブタジエンゴム比率が５０重量％以上のスチレン−ブタジエン共重合樹脂２５〜１０重量％からなり、該スチレン−メタクリル酸共重合樹脂１００重量部に対し、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレンゴムが２〜６重量部であることを特徴とするスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シート。
請求項１に記載の熱可塑性樹脂がスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂又はポリエステル系樹脂のいずれかである、請求項１に記載のスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シート。
厚みが０．４５〜２．５０ｍｍで密度が０．１０〜０．９０ｇ／ｃｃである請求項１または請求項２に記載のスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シート。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスチレン系樹脂耐熱性発泡積層シートを成形してなる成形品。