JP7287851B2 - 射出ブロー成形用樹脂組成物および射出ブロー成形品 - Google Patents
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Description
また、一方で、上記のような射出ブロー成形により得られた成形品においては、内容物の保護の観点や、当該成形品より製造された製品の意匠性の観点から、当該成形品に遮光性が求められることがある。
すなわち、本発明は以下の通りである。
〔2〕厚さ2mmでの全光線透過率が40%未満である、上記〔1〕の射出ブロー成形用樹脂組成物。
〔3〕上記〔1〕または〔2〕の射出ブロー成形用樹脂組成物からなることを特徴とする、射出ブロー成形品。
本実施形態の射出ブロー成形用樹脂組成物は、ゴム変性ポリスチレン(A)50~99質量%及びポリ乳酸(B)1~50質量%を含む。本実施形態の射出ブロー成形用樹脂組成物によれば、射出ブロー成形において環境負荷を低減することが可能であり、且つ、遮光性を有する成形品を得ることが可能である。
本実施形態のゴム変性ポリスチレン(A)は、マトリックスを形成するスチレン系重合体及び該マトリックス中に島状に分散しているゴム状重合体粒子を含み、ゴム状重合体の存在下でスチレン系単量体を重合させることにより製造することができる。
なお、必要に応じてスチレン系単量体に共重合可能なその他の単量体を本発明の目的を損なわない範囲で用いてもよい。ここで用いることが可能なその他の共重合可能な単量体としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン系ビニル単量体、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル等の(メタ)アクリル酸エステル単量体、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の無水物基含有単量体、マレイミド、N-メチルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等のジカルボン酸イミド含有単量体、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等のカルボキシル基含有単量体等が挙げられる。
スチレン単量体に共重合可能なその他の単量体の量は、マトリックスを構成する単量体としては好ましくは25質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。
なお本開示で、ゴム変性ポリスチレン(A)中に含まれるゴム成分の含有量は、熱分解ガスクロマトグラフイーを用いて算出される値である。
典型的な態様において、ゴム変性ポリスチレン(A)は、スチレン系単量体を、ゴム状重合体の存在下で重合させて、スチレン系重合体中にゴム状重合体が分散している海島構造を形成することを含む方法によって製造できる。スチレン系単量体の重合方法に関しては特に制約はなく、スチレン系単量体にゴムを溶かした溶液を用いて、通常の塊状重合、溶液重合、懸濁重合等を行うことができる。また、メルトフローレート調整のために、溶媒や連鎖移動剤を適宜選択して使用することが好ましい。溶媒としてはトルエン、エチルベンゼン、キシレン等を使用できる。溶媒の使用量は特に限定されるものではないが、重合原料液の全量100質量%に対して、0~50質量%の範囲が好ましい。連鎖移動剤としては、n-ドデシルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタン、α-メチルスチレンダイマー等が用いられ、α-メチルスチレンダイマーが好ましい。連鎖移動剤の使用量は、重合原料液の全量100質量%に対して好ましくは0.01~2質量%、より好ましくは0.03~1質量%、さらに好ましくは0.05~0.2質量%の範囲である。重合反応温度は好ましくは80~200℃、さらに好ましくは90~180℃の範囲である。反応温度が80℃以上であれば生産性が良好で、工業的に適当であり、一方200℃以下であれば、低分子量重合体が多量に生成することを回避でき好ましい。スチレン系重合体の目標分子量が重合温度のみで調整できない場合は、開始剤量、溶媒量、連鎖移動剤量等で制御すればよい。反応時間は一般に0.5~20時間、好ましくは2~10時間である。反応時間が0.5時間以上であれば反応が良好に進行し、一方、20時間以下であれば、生産性が良好で工業的に適当である。
本実施形態の射出ブロー成形用樹脂組成物は、ポリ乳酸(B)を含有する。当該樹脂組成物がポリ乳酸(B)を含有することにより、射出ブロー成形において環境負荷を低減することが可能であり、且つ、遮光性を有する成形品を得ることが可能である。
具体的には、本実施形態では、射出ブロー成形用樹脂組成物がゴム変性ポリスチレン(A)に加え、当該ゴム変性ポリスチレン(A)よりもガラス転移温度が低いポリ乳酸(B)を含有することにより、射出ブロー成形時の成形温度をより低温条件にすることができるので、省エネルギー化することができる。また、植物由来の材料であるポリ乳酸(B)を用いるので石油由来の材料を低減することができる。したがって、ポリ乳酸(B)を含有することにより環境負荷を低減することができる。さらに、ゴム変性ポリスチレン(A)にポリ乳酸(B)を含有させることにより、樹脂組成物の全光線透過率が低下し、遮光性を有する成形品を得ることができる。
また、ポリ乳酸(B)を構成するL-乳酸およびD-乳酸の比率に関しては、特に限定されることなく用いることができる。しかし、ポリ乳酸を結晶化させることにより耐熱性を高めたり、成形性を向上させる観点からは、L-乳酸とD-乳酸の比率が100:0~90:10であることが好ましく、より好ましくはL-乳酸とD-乳酸の比率が100:0~95:5であるポリ乳酸を用いる。
本実施形態において、射出ブロー成形用樹脂組成物には容器成形時の離型のため離型剤を配合することが望ましく、該離型剤としては、高級脂肪酸と高級脂肪酸金属塩の混合物が挙げられ、その質量比率が1/3~3.5であり、また配合量は、樹脂組成物100質量部に対して0.1~2.0質量部であることが好ましい。配合量が0.1質量部未満の場合には、離型性に劣る傾向がある。一方配合量が2.0質量部を超える場合には、樹脂組成物の熱変色、熱劣化が起こりやすい。ここで高級脂肪酸とは、炭素数が12~22の飽和直鎖カルボン酸である。また、高級脂肪酸金属塩とは、上記高級脂肪酸の金属塩であって、金属の種類には特に制限はないが、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、亜鉛等が例として挙げられる。
本実施形態において、射出ブロー成形用樹脂組成物には成形性の観点から流動パラフィンを0.3~3.9質量%含有することが好ましい。より好ましくは、0.5~3.7質量%である。流動パラフィンの含有量が3.9質量%を超えると耐熱温度が低下し、容器が変形し易くなるとともに、射出ブロー成形時に糸曳きが発生し易くなり好ましくない。流動パラフィンが0.3質量%未満では、容器の口部強度(開口部での強度)が低下し好ましくない。流動パラフィンとしては種々のものが挙げられるが、数平均分子量375~425の範囲にあることが好ましい。このような流動パラフィンはASTMD1160(10mmHg)で測定する2.5質量%初留温度が230~290℃のものである。流動パラフィンの含有量はメタノール可溶分を液体クロマトグラフイーで分析することで求められる。
なお、射出ブロー成形用樹脂組成物中の上記各種添加剤は、樹脂組成物100質量%に対して1.0質量%以下であることが好ましく、0.8質量%以下であることがより好ましく、さらに好ましくは0.5質量%以下である。
本実施形態の射出ブロー成形用樹脂組成物のメルトフローレートは、1.0~70g/10分であることが好ましく、より好ましくは2.0~60g/10分であり、さらに好ましくは3.0~50g/10分である。メルトフローレートを上記範囲にすることにより、射出ブロー成形における成形性を向上させることができる。なお、メルトマスフローレートは、JIS K 7210に準拠して200℃、5kg荷重の条件で測定することができる。
本実施形態の射出ブロー成形用樹脂組成物において、各成分を配合、溶融、混練、造粒する方法は特に限定されず、樹脂組成物の製造で常用されている方法を用いることができる。例えば、ドラムタンブラー、ヘンシェルミキサー等で配合した上記成分をバンバリーミキサー、単軸押出機、二軸押出機、ニーダー等を用いて溶融、混練し、ロータリーカッター、ファンカッター等で造粒することによって樹脂組成物を得ることができる。溶融、混練における樹脂温度は180~240℃が好ましい。目標とする樹脂温度にするためには、押出機等のシリンダー温度は樹脂温度よりも10~20℃低い温度に設定することが好ましい。樹脂温度が180℃未満ではポリスチレンあるいはゴム変性ポリスチレン(A)の流動性が不十分でポリ乳酸(B)との混合が不十分となり好ましくない。一方、樹脂温度が240℃を越えるとポリ乳酸(B)の熱分解が起こり好ましくない。
なお、射出ブロー成形用樹脂組成物中に上記の離型剤、流動パラフィン、各種添加剤等を含有させる場合には、任意の方法が採用され、例えば、各成分をゴム変性ポリスチレン(A)の重合時に添加させることや、ゴム変性ポリスチレン(A)およびポリ乳酸(B)を溶融混練する際に添加する方法が挙げられる。
本実施形態の射出ブロー成形用樹脂組成物を用いた射出ブロー成形方法は、特に限定するものではなく公知の方法により成形することができる。具体的には、射出ブロー成形では、まず射出成形によって樹脂組成物から中間体(例えば有底のパリソン)を成形し、ついで、この中間体を、軟化状態でコア(射出成形の雄金型)に付けたままでブロー成形金型内に移行させ、そして、コアから圧気を送り込んでブロー成形金型内壁面まで膨らませることで、中空成形品(例えば容器)を成形することができる。
また、成形樹脂温度は、160~240℃であることが好ましく、170~220℃であることがより好ましい。さらに、コア温度は、100~150℃であることが好ましく、110~140℃であることがより好ましい。
中間体の体積に対する容器の体積の倍率(体積の延伸倍率)は、1.5~7倍であることが好ましく、2~5倍であることがより好ましい。
本実施形態の射出ブロー成形用樹脂組成物より成形された成形品としては、特に限定されないが例えば、乳酸菌飲料等の飲料や発酵乳等の食品などを収容する容器とすることができる。
当該成形品は、開口部にフランジ面を有し、開口部を上方に備える円筒竪型とすることができる。成形品は、高さ50~150mm、直径20~80mm、厚さ0.1~0.8mm、開口径15~60mmの大きさにすることができる。
まず、実施例、比較例を評価するために用いた評価方法について以下説明する。
ゴム変性ポリスチレン、および射出ブロー成形用樹脂組成物のメルトフローレートは、JIS K 7210-1に準拠して200℃、5kg荷重の条件で測定した。ポリ乳酸は、JIS K 7210-1に準拠して210℃、2.16kg荷重にて測定した
JIS K 7206に準拠して、荷重50N、昇温速度50℃/hの条件で測定した。
射出ブロー成形用樹脂組成物より、鏡面処理をされた平板成形品用金型を用いて射出成型して、厚さ2mmの平板を作製し、当該平板を用いて、JIS K7361-1に準拠して全光線透過率(%)を測定した。
1サイクルで14個の成形品を得ることができる射出ブロー成形を射出温度200℃、コア温度130℃、金型温度50℃の条件で50サイクル実施した。得られた成形品について下記の基準に基づき評価を行った。評価が良いほど、低温でも成形することができ、環境負荷が低減されていることを示す。
○:欠け、変形のない成形品が得られた。
△:一部斑が見られるが使用可能な成形品が得られた。
×:射出コアに樹脂が残り成形がストップした。
ゴム変性ポリスチレン中のゴム状重合体の含有量を熱分解ガスクロマトグラフィーを用いて測定した。
試料調整:ゴム変性スチレン系樹脂をクロロホルムに5質量%で溶解し、20μLをパイロホイルに塗布し、80℃で1日間真空乾燥した。
-測定条件-
・熱分解装置(Py-GC)
機器:日本分析工業社製 キュリーポイントインジェクター
パイロホイル温度:590℃
高周波照射時間:10秒
・ガスクロマトグラフィー(GC)
機器:アジレント・テクノロジー社製 HP-GC-6890
カラム:HP-5MS
30m、膜厚0.25mm、0.25mmφ
カラム温度:50℃-5分→10℃/分→100℃→70℃/分→
300℃-10分
注入口温度:300℃
検出器温度:300℃
スプリット比:1/20
キャリアガス:ヘリウム
検出器:MSD
30μm径のアパーチャーチューブを装着したベックマンコールター株式会社製COULTER MULTISIZER III (商品名)にて、ゴム変性ポリスチレン0.05gをジメチルホルムアミド約5ml中に入れ約2~5分間放置した。次にジメチルホルムアミド溶解分を適度の粒子濃度として測定し、体積基準のメジアン径を求めた。
・ゴム変性ポリスチレン(A)-1の製造
スチレン系単量体としてスチレン84.7質量部、ゴム状重合体としてポリブタジエンゴム(旭化成株式会社製ジエン55AE)3.2質量部、溶剤としてエチルベンゼン8.5質量部、重合開始剤として1,1‐ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.002質量部、連鎖移動剤としてα-メチルスチレンダイマー0.06質量部を混合溶解した重合液を、攪拌機を備えた層流型反応機に連続的にポンプで供給し、120℃から135℃まで段階的に温度を制御して加熱した。続いて、同様に層流型反応機-1と直列に接続された層流型反応機-2さらに直列して接続された層流型反応機-3に重合液を送り、それぞれ温度を140℃、145℃として、重合を進めた。反応機での滞留時間は、5.8時間であった。続いて層流型反応機-3から排出される重合液を220℃に調整した2段真空ベント付押し出し機に供給して未反応のモノマーや溶媒等を除去した後、ストランドカットにてペレットを得た。ゴム粒子径の制御は反応機の撹拌機の回転数にて行った。
得られたゴム変性ポリスチレン(A)-1の、メルトマスフローレートは3.6g/10分であった。また、ゴム変性ポリスチレン(A)-1中のゴム含有量は、3.7質量%、ゴム状重合体粒子の平均粒径は2.9μmであった。
・ポリ乳酸(B)
(B)-1:Total・Corbion社製Luminy「L105」を使用した。メルトフローレートは71g/10分であった。
・可塑剤
流動パラフィン(出光興産株式会社製CP-68N)を使用した。
・離型剤
ステアリン酸とステアリン酸カルシウムの3:1混合物を使用した。
・実施例1~4、比較例1、2
表1に示す量の、ゴム変性ポリスチレン(A)、ポリ乳酸(B)、可塑剤、および離型剤を計量し、当該原料をドラムタンブラーで配合した。そして、当該混合物を、同方向二軸押出機(東芝機械株式会社製TEM26SS)でシリンダー設定温度200℃、スクリュー回転数200rpmにて溶融混練し、溶融ストランドとして抜き出した。溶融ストランドを水冷しロータリーカッターでストランドをカッティングしてペレット状の樹脂組成物を得た。
・設定温度
射出温度:200℃
コア温度:130℃
金型温度:50℃
得られた樹脂組成物、成形品について上記の測定、評価を行った結果を表1に示す。
Claims (3)
- スチレン系重合体から構成されるマトリックス及び該マトリックス中に島状に分散しているゴム状重合体粒子を含有するゴム変性ポリスチレン(A)50~99質量%と、ポリ乳酸(B)1~50質量%と、流動パラフィン0.3~3.9質量%と、離型剤とを含む射出ブロー成形用樹脂組成物であって、
前記離型剤は、射出ブロー成形用樹脂組成物100質量部に対して0.1~2.0質量部を含有し、
前記ゴム状重合体粒子の平均粒子径は、0.7~5.0μmであり、前記ゴム変性ポリスチレン(A)に含まれるゴム含有量は2.0~15質量%である、射出ブロー成形用樹脂組成物。 - 厚さ2mmでの全光線透過率が40%未満である、請求項1に記載の射出ブロー成形用樹脂組成物。
- 請求項1または2に記載の射出ブロー成形用樹脂組成物からなることを特徴とする、射出ブロー成形品。
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