JP7367571B2 - ポリスチレン系二軸延伸シート、非発泡シート、及びこれらを用いた成形品 - Google Patents
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- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
Description
例えば、特許文献1には、スチレン単量体単位69~92質量%、メタクリル酸単量体単位6~16質量%、及びメタルクリル酸メチル単量体単位2~15質量%含有するスチレン-メタクリル酸-メタクリル酸メチル樹脂を用いて成形される押出シートが開示されている。また、特許文献2には、スチレン-メタクリル酸-メタクリル酸メチル共重合樹脂と耐衝撃性スチレン系樹脂とを含有する二軸延伸スチレン系樹脂シートが開示されている。さらには、特許文献3には、多分岐状マクロモノマーとスチレン系モノマーとメタクリル酸とを共重合してなる多分岐状共重合体と、スチレン系モノマーとメタクリル酸とを共重合してなる共重合体を含有するスチレン系樹脂シートが開示されている。
また、透明性、耐ブロッキング性が良好であり、実用性の高いポリスチレン系二軸延シートとすることができる。
なお、上記のリサイクル性とは、本発明のシートの粉砕物及び/または再ペレット(f)を他のポリスチレン系樹脂(耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h))のバージンペレットと混合してシートを作成しても、シートの機械的強度および表面外観が良好であることをいう。
なお、以下、耐熱ポリスチレン系樹脂(s)を含む、本発明のポリスチレン系二軸延伸シート(S)の粉砕物及び/又は再ペレット(f)を「耐熱ポリスチレン系樹脂成分(f)(再利用物(f))」と呼称することがある。また、再利用物(f)と耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h)とを混合して作製した非発泡シートを、「非発泡シート(R)(リサイクルシート(R))」と呼称することがある。該耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h)からなる非発泡シートを「非発泡シート(H)」と呼称することがある。なお、再利用物(f)を40質量%、および、耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h)を60質量%からなる樹脂組成物で作製した非発泡シートを「非発泡シート(R40)」と呼称することがある。
また、「X~Y」(X、Yは任意の数字)と記載した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」及び「好ましくはYより小さい」の意を包含するものである。
(耐熱ポリスチレン系樹脂(s))
本発明のポリスチレン系二軸延伸シート(S)は、耐熱ポリスチレン系樹脂(s)を含む。
耐熱ポリスチレン系樹脂(s)は、スチレン系単量体(a)を主成分としてなる樹脂である。前記耐熱ポリスチレン系樹脂(s)が共重合体である場合、スチレン系単量体(a)を主たる単量体成分とすれば、他の単量体成分を1種以上含有する多元共重合体でもよい。また、共重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等のいずれの共重合形態であってもよい。
また、前記耐熱ポリスチレン系樹脂(s)は、線状ポリスチレン系樹脂であってもよく、多分岐状ポリスチレン系樹脂であってもよい。本発明のシートに用いる前記耐熱ポリスチレン系樹脂(s)は1種類であってもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。
中でも、本発明のシートをリサイクル利用する際の他のポリスチレン系樹脂(耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h))との相溶性の観点から、スチレン、α-メチルスチレンを用いることが好ましい。
中でも、耐熱ポリスチレン系樹脂(s)のビカット軟化点向上の観点から、共重合体に用いられる他の単量体としては、(a)と異なる種類のスチレン系単量体であるα-メチルスチレン、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、無水マレイン酸、アクリロニトリルを用いることが好ましく、α-メチルスチレン、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルを用いることがより好ましく、(メタ)アクリル酸を用いることが特に好ましい。
中でも、本発明のシートをリサイクル利用して新たにシート成形する時の脱水反応に伴う外観不良抑制や機械強度低下抑制の観点から、共重合体に用いられる他の単量体として、(メタ)アクリル酸メチルを用いることが好ましい。
前記三元共重合体の共重合組成比は、単量体(a)と(b)’と(c)の合計を100質量%とした場合、(a)60~98質量%、(b)’1~20質量%、(c)1~20質量%が好ましい。
三元共重合体の場合は、67~96質量%がより好ましく、74~94質量%がさらに好ましく、78~92質量%が最も好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル単量体(c)の含有量が20質量%以下であると、リサイクルシート(R)の吸水が抑制され、リサイクルシート(R)成形時において発泡等が生じ難い。
前記脂肪族第1級アルコールの含有量は、本発明のシートを構成する材料全体を100質量%として、0.02~1.0質量%であることが好ましい。
耐熱ポリスチレン系樹脂(s)を含む二軸延伸シート(S)の粉砕物及び/又は再ペレット(f)のメルトフローレートMFR(f)は、シート(S)中の耐熱ポリスチレン系樹脂(s)の含有率が高いほど、耐熱ポリスチレン系樹脂(s)のメルトフローレートMFR(s)に近似し、耐熱ポリスチレン系樹脂(s)のMFR(s)が上記範囲である場合、ポリスチレン系二軸延伸シート(S)の粉砕物及び/又は再ペレット(f)を、他のポリスチレン系樹脂、特に耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)と混合して非発泡シート(R)(リサイクルシート(R))を作製する際に、粉砕物及び/又は再ペレット(f)と耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)との混合分散性が良好となってドメインサイズ(分散サイズ)が小さくなりやすく、実用性の高い機械強度を有するリサイクルシート(R)が得られるため好ましい。
メルトフローレート(MFR)は、JIS K7210:1999、条件H[測定温度200℃、測定荷重5.00kgf]に準拠して測定することができる。
一般に、ビカット軟化点が106℃以上のポリスチレン系二軸延伸シートから作製した粉砕物及び/又は再ペレット(耐熱ポリスチレン系樹脂成分)は、HIPSなどの耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)と非相溶であるため、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)を主成分として両者を混合してシート化した場合は、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂を海、耐熱ポリスチレン系樹脂成分を島(ドメイン)とした海島構造のモルフォロジーが形成される。そして、上述の耐熱ポリスチレン系樹脂成分のドメインが大きくなるに従い、得られるリサイクルシートの耐衝撃性、引き裂き強度などの機械強度が低下傾向を示す。
従来は、上述の課題を解決するために、より低いビカット軟化点を示す耐熱ポリスチレン系樹脂又は非耐熱の一般ポリスチレン系樹脂を用い、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)との相溶性を上げることで対応されていたところを、本発明は、高いビカット軟化点を示す耐熱ポリスチレン系樹脂(s)を用いた場合においても、上述のドメインサイズをより小さく制御することによってリサイクルシートの機械強度低下を抑制できることに着目し、そして、その物性発現には耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)と耐熱ポリスチレン系樹脂成分(f)の両者のメルトフローレート(MFR)の関係性が支配因子であることを見出したものである。
MFR(f)-MFR(h)≧-0.5[単位:g/10分]…式(1)
MFR(f)-MFR(h)≧0.0 [単位:g/10分]…式(2)
式(1)を満たすことにより、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)の海(マトリックス)中での、耐熱ポリスチレン系樹脂成分(f)の溶融粘度が相対的に小さくなりやすくなり、耐熱ポリスチレン系樹脂成分(f)の自己凝集力が小さくなり、海島構造の島が均一分散に近い構造を形成しやすくなり、耐熱ポリスチレン系樹脂成分(f)のドメインサイズが小さくなる。
MFR(f)-MFR(h)≦3.5 [単位:g/10分]…式(3)
式(3)を満たすことにより、リサイクルシート(R)の樹脂の混合ムラによる外観不良を抑制しやすいため好ましい。
MFR(s)-MFR(h)≧-0.5[単位:g/10分]…式(4)
MFR(s)-MFR(h)≧0.0 [単位:g/10分]…式(5)
MFR(s)-MFR(h)≦3.5 [単位:g/10分]…式(6)
本発明のシート(S)には、本発明の効果を損なわない範囲において、耐ブロッキング剤を含有することができる。
耐ブロッキング剤としては、無機系粒子や有機系粒子を用いることができ、これらの粒子は単独又は二種以上組み合わせて使用でき、平均粒子径が1~10μmである粒子が好ましい。本発明のシート(S)の両表面に所望する凹凸レベルを形成するには、耐ブロッキング剤の種類・形状、含有量・分散性を適宜考慮して選択して用いるとよい。
本発明のシート(S)に無機系粒子を添加する場合は、特に十分な耐ブロッキング効果を発現させ、シートロール輸送時にシート表面に傷を生じたりすることを防止するため、体積平均粒子径(d50値)が1~10μm、かつ粒子径分布(d90/d10値)が1.9以下の球状合成二酸化ケイ素が好ましく、添加量はポリスチレン系二軸延伸シート(S)を構成する材料全体を100質量%として、0.005~0.10質量%が好ましく、0.01~0.05質量%がより好ましい。
体積平均粒子径(d50)と粒子径分布(d90/d10値)は、レーザー回折式粒度分布測定法にて評価できる。d50は、累積度数分布において累積積値が50%に相当する体積平均粒子径であり、d90は、累積度数分布において累積積値が90%に相当する体積平均粒子径であり、d10は、累積度数分布において累積積値が10%に相当する体積平均粒子径である。
これらの粒子のうち、耐熱ポリスチレン系樹脂(s)との相溶性の点から同系統の樹脂で構成された架橋有機粒子、特に架橋樹脂粒子(特にスチレン系微粒子、アクリル系微粒子など)や、グラフトしたゴム分散粒子(特にスチレングラフトジエンゴムなど)が好ましい。また、耐熱ポリスチレン系樹脂(s)と架橋樹脂粒子との相溶性向上のため、グラフトしたゴム分散粒子を併用しても良い。
本発明のシート(S)中のスチレングラフトジエンゴムの含有率は、シート(S)を構成する材料全体を100質量%として、4.0質量%以上であることが好ましく、上限は特に制限しないが透明性の点で10.0質量%以下が好ましく、8.0質量%以下がより好ましく、5.0質量%以下が更に好ましい。本発明のシート(S)中のスチレングラフトジエンゴムに由来するゴム濃度、言い換えるとシート(S)中のゴム粒子濃度は、0.04~0.40質量%が好ましく、下限は0.05質量%以上が好ましく、上限は0.30質量以下が好ましく、0.20質量%以下がより好ましく、0.10質量%以下が更に好ましい。
メルトフローレート(MFR)は、JIS K7210:1999、条件H[測定温度200℃、測定荷重5.00kgf]に準拠して測定することができる。
本発明のシート(S)には、本発明の効果を損なわない範囲において、他の樹脂を含有することができる。例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、塩素化ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリメチルペンテン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリブチレンサクシネート系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリエチレンオキサイド系樹脂、セルロース系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリブテン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミドビスマレイミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリケトン系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、アラミド系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。
(ビカット軟化点温度)
本発明のシート(S)は、ビカット軟化点温度106℃以上115℃以下を有する。下限は107℃以上が好ましく、108℃以上がより好ましい。また、上限は、113℃以下が好ましい。ビカット軟化点温度が106℃以上であることにより、電子レンジ加熱時のシート変形を抑制しやすい。ビカット軟化点温度が115℃を超えると、本発明のシート(S)を粉砕物及び/又は再ペレット(f)にしてリサイクル利用する場合に、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)と混合してシートを作製すると、該リサイクルシート(R)の強度が大きく低減したり、リサイクルシート(R)が黄色味を呈したりしてしまい、利用価値を大幅に損ねてしまう。
ビカット軟化点温度の測定は、JIS K7206:1999 B50法に準拠して測定できる。
本発明のシート(S)は、3次元表面粗さSa(算術平均高さ)が両表面共に10nm以上及び/又は3次元表面粗さSz(最大高さ)が両表面共に1000nm以上であることが好ましく、これにより耐ブロッキング性が良好となる。より好ましくは、Saが両表面共に20nm以上及び/又はSzが両表面共に2000nm以上である。
表面粗さが上記範囲であることにより、塗布層を有しないシートや、少なくとも片面に塗布層を有するシートがロール巻きで保管されている状態や、該シートが成形品に加工されて複数個が重ねられた状態において、ブロッキングを抑制することができる。特に、上述の表面粗さを有しないと、片面に防曇剤層、その反対面に離型剤層を有するシートがロール巻きの形態で、高温下、高荷重下、長期間保管されるような場合には、防曇剤と離型剤の何れか又は相互の分子移動が促進され、防曇性能及び/又は離型性能の機能低下が起こり、シートやその成形品、また内容物を収容した包装体の商品価値が消失してしまうところ、シート(S)が上記の表面粗さを有することによりそれらを防ぐことができ、極めて重要な効果をもたらすものである。
3次元表面粗さSa及びSzは、例えば非接触表面粗さ計ブルカー社製白色干渉計Contour GTX機を用いて、Filter White、ObjectiveLens5倍、FOVLens1.0倍、BackscanLength5、ScanLength25の条件で測定することができる。
本発明のシート(S)は、シート表面に塗布剤層(防曇剤層、離型剤層)を有する場合、有しない場合とも、ブロッキングしないことが望ましい。特に、シートが塗布剤層を有し、高温下、高荷重下、長期間保管される場合において、ブロッキングしないことが好ましい。耐ブロッキング性が良好であることで、シートの取り扱い性が良く、シート同士の摩擦による擦傷が生じず良好なシート外観を維持できる。また、塗布剤層を有する場合は、塗布剤層の損傷を抑制し、塗布剤層の機能を十分発揮できる。
耐ブロッキング性の評価は、過負荷条件として、シートの一方の面に防曇剤層および他方の面に離型剤層を設けたシート2枚を、防曇剤面と離型剤面とを対向させて、ハンドプレス機で温度60℃、荷重50kgf/cm2(4.9MPa)、30分間の加圧を行った後の2枚のシートの剥がしやすさで判断できる。
本発明のシート(S)は、無色透明であることが好ましい。例えば、シート厚み250μmの場合に、ヘーズ3.0%以下であることが透明性良好の指標となる。
シートのヘーズ測定は、JIS K7105に準拠して測定できる。
本発明のシート(S)の厚みは、特に限定されないが、シート強度、耐熱性、成形性、経済性などの点から0.08~1.0mmが好ましく、0.1~0.7mmがより好ましく、0.2~0.4mmが特に好ましい。
本発明のポリスチレン系二軸延伸シート(S)の製造方法は、特に制限されるものではなく、従来公知の方法によって製造することができる。例えば、押出機を用いて前記樹脂組成物を溶融し、ダイからシート状に押出し、冷却ロールや空冷、水冷にて冷却固化して得られる未延伸シートを、縦方向及び横方向に延伸処理した後、巻取機にて巻き取ることによりシートを得る方法が例示できる。ここで、「シート」とは、厚いシートから薄いフィルムまでを包括した意を有する。
押出機により溶融された樹脂組成物は、押出機の先端にTダイなどの口金を接続し、シート状に成型された後、冷却ロールで冷却固化される。押出温度は、180~260℃程度が好ましく、より好ましくは190~250℃である。押出温度やせん断の状態を最適化することにより、種々の物理的特性、機械的特性を所望の値にするのに有効となる。
また、上述のように縦方向に延伸した後、横方向に延伸してもよく、横方向に延伸した後、縦方向に延伸してもよい。また、縦方向及び横方向に延伸処理されていれば、同じ方向に2回以上延伸してもよい。さらには、縦方向に延伸した後、横方向に延伸し、さらに縦方向に延伸してもよい。また、同時二軸延伸機により縦方向、横方向に同時に延伸されてもよい。さらには、未延伸シートを裁断し、バッチ式の延伸機により二軸延伸されてもよい。
縦延伸、横延伸における延伸温度は、ポリスチレン系二軸延伸樹脂シート(S)を構成する樹脂組成比により異なるが、縦延伸、横延伸ともに、概ね110℃~150℃の温度で延伸されることが好ましい。
耐熱ポリスチレン系樹脂(s)を含む二軸延伸ポリスチレン系シート(S)の粉砕物及び/又は再ペレット(f)としては、例えば、シート(S)の製膜時に生じる耳や端分、シート(S)の成形加工時に生じるトリミング残分やスケルトンおよび、規格外となった製品などを粉砕機により粉砕した物(フラフ)や、それらを用いて再ペレット化させた物である。
特に、粉砕物(フラフ)は、再ペレットに比べ、製造工程が簡易であり且つ熱履歴が1回少なくてすむので、再利用に好ましい。
例えば、単層シートの場合には、耐熱ポリスチレン系樹脂(s)のバージンペレットと混合して再利用できる。多層シートの場合には、両面の表層以外の層に、粉砕物及び/又は再ペレット(f)を単独で、及び/又は、耐熱ポリスチレン系樹脂(s)のバージンペレットと混合して、再利用できる。
また、粉砕物及び/又は再ペレット(f)のメルトフローレートMFR(f)は、上述の通り、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)のメルトフローレートMFR(h)との差が小さいという特徴を持っていることにより、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)との混合分散性に秀でているので、機械強度や色目が良好で、ゲル異物の少ない実用性の高いリサイクルシートを得ることができる。
なお、再ペレットは、フラフと比較すると熱履歴を受けるため、その分、熱劣化する可能性があり、再ペレットの溶融押出時には、酸化防止剤等の添加剤を適宜、追添することも好ましい。
本発明のポリスチレン系二軸延伸シート(S)の粉砕物及び/又は再ペレット(f)をリサイクル利用し、耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h)と混合して非発泡シート(R)(リサイクルシート(R))を作製することができる。
リサイクルシート(R)に用いる耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)としては、以下に説明するゴム成分に対してスチレン系単量体をグラフト重合したもの(以下、「グラフト型HIPS」と表記する場合がある)を用いることができる。グラフト型HIPSは、ゴム成分の存在下、スチレン系単量体を重合することにより得ることができ、例えば、ゴム成分をスチレン系単量体に溶解した後、ゴム成分にスチレン系単量体をグラフト重合して形成することができる。得られる重合体は、ポリスチレン内にゴム成分が分散したサラミ構造を形成することが好ましい。サラミ構造内においては、ゴム成分とサラミ外のポリスチレンの一部とが結合している。
これらのゴム成分は、単独でも又は二種類以上を組み合わせたものであってもよい。中でもジエン系ゴムが好ましく、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ランダム又はブロック体のスチレン-ブタジエン共重合体がより好ましい。また、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)としたときの熱安定性の点から、シス1,4構造体比率が90モル%以上の高シスポリブタジエンが特に好ましい。
リサイクルシートである非発泡シート(R)は、上述の粉砕物及び/又は再ペレット(f)(耐熱ポリスチレン系樹脂成分(f))と耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)との樹脂組成物を主成分としてなる。耐熱ポリスチレン系樹脂成分(f)と耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)の合計を100質量%とした場合、両樹脂の組成比は、(f):(h)=50~1質量%:50~99質量%が好ましく、47~5質量%:53~95質量%がより好ましく、44~10質量%:56~90質量%が更に好ましく、41~15質量%:59~85質量%が特に好ましい。耐熱ポリスチレン系樹脂成分(f)の質量比が1質量%以上であることにより、シートの引張弾性率や引張降伏強度等の機械強度を向上することができ、シート(S)の残材の再利用が可能となる。また、耐熱ポリスチレン系樹脂成分(f)の組成比が50質量%以下であることにより、得られるシート(R)に耐衝撃性、成形性を付与することができる。尚、(f):(h)=40質量%:60質量%の非発泡シート(R)を非発泡シート(R40)と表記する。
非発泡シート(R)100質量%中のGPPSの含有量は、40質量%以下が好ましく、耐衝撃性の観点から20質量%以下がより好ましい。
前記シート(S)の粉砕物及び/又は再ペレット(f)40質量%と耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h)60質量%とからなる樹脂組成物で作製した非発泡シート(R40)の面衝撃強度は、耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h)100質量%からなる非発泡シート(H)の面衝撃強度に対し、面衝撃強度比率(R40/H)が0.60以上となり、好ましくは0.65以上、より好ましくは0.70以上である。
非発泡シート(R40)の面衝撃強度比率(R40/H)が0.60以上であれば、(f):(h)=50~1質量%:50~99質量%の組成比で非発泡シート(R)が作製された場合に、割れにくい実用的な耐衝撃強度のシートが得られる尺度となる。
面衝撃強度は、JIS K7124-2:1999に準じて測定できる最大衝撃点エネルギーである。
耐熱ポリスチレン樹脂からなるシートやその粉砕物及び/又は再ペレットをリサイクル使用した従来のシートは黄色味を帯びやすく、シートに印刷を施した場合に印刷の色合いが異なってしまったり、シートを着色して黄色味を低減させざるを得なくなったりして問題となることがあるが、ΔYIが1.5以下であれば、(f):(h)=50~1質量%:50~99質量%の組成比で非発泡シート(R)を作製した場合に、そういった黄色味の問題の起き難いシートが得られる尺度となる。
シートのイエローネスインデックスは、JIS K7323:2006に準拠し、色差計の反射測定法にて測定することができる。
非発泡シート(R)は、所望する物性を損なわない範囲において、無機系成分、有機系成分等の耐ブロッキング剤、内部潤滑剤、可塑剤、相溶化剤、加工助剤、溶融粘度改良剤、酸化防止剤、老化防止剤、熱安定剤、光安定剤、耐候性安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、核剤、架橋剤、滑材、スリップ剤、防曇剤、抗菌剤、消臭剤、難燃剤、帯電防止剤、着色剤および顔料などを適宜添加してシートを製造してもよい。
リサイクルシートである非発泡シート(R)の製造において、シートのゲルやフィッシュアイの発生を抑える観点から、ビカット軟化点温度106℃以上115℃以下、より好ましくは113℃以下のポリスチレン系二軸延伸シート(S)から作製したフラフ(f)を用いることが好ましい。シートのゲルやフィッシュアイは、例えば、耐熱ポリスチレン系樹脂に由来する熱劣化・架橋等による未溶融物、混錬時の熱不足による半溶融物や未溶融物等に起因するものである。ビカット軟化点温度が115℃より高いシートのフラフを用いてリサイクルシートを製造すると、シート外観に不良が生じたり、シート破断や偏肉、穴あき等の成形不良が発生したりしてしまう。
例えば、未延伸シートの場合は、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(h)と前記粉砕物及び/又は再ペレット(f)を所定割合で計量混合する。原材料の計量混合の際に、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SBS)等のスチレン系熱可塑性エラストマーを20質量%以下、好ましくは10質量%以下で加えても良い。
次に、ベント付き一軸押出機や二軸押出機を用いて溶融混錬し、T-ダイからシート状に押出し、冷却ロールにて冷却固化して、未延伸シートを得る。押出温度は180~240℃程度が好ましく、より好ましくは190~230℃である。なお、リサイクルシートの製造において、粉砕物(フラフ)を用いる場合は、押出機内で熱が伝わりにくく溶けにくいので、一軸押出機の場合はバレル上流側を高くする、または逆テーパー温度設定して押出を行うことが好ましい。或いは、ペレットと混合して用いることで、熱伝導を良くすることが可能である。
未延伸シートから二軸延伸を行う場合は、上述のポリスチレン系二軸延伸シート(S)と同様の方法で延伸して二軸延伸シートを得ることができる。
また、該未延伸シートを熱成形に使用する場合は、そのまま熱成形機に導入し、連続的に成形を行うことができる。
本発明のポリスチレン系二軸延伸シート(S)の用途は、特に限定されるものではないが、成形品の耐熱性に優れ、耐衝撃性、透明性等の特性も良好であるので、公知の熱板圧空真空成形法(直接加熱方式)又は圧空成形法、真空圧空成形法(間接加熱方式)によって、目的の容器形状に二次成形して、食品包装材等の成形品として好適に用いることができる。特に、弁当や総菜等の電子レンジで温める食品用や、蒸し料理の材料や種々の調味料等が内容物となっていて電子レンジで加熱調理する食品用の、包装用透明蓋等に好適である。その他、工業部品等の小分けトレーや運搬容器などに用いることも出来る。
また、本発明の非発泡シート(R)は、耐衝撃性が良好で、色目および外観も美麗であるので、未延伸シート、或いは二軸延伸シートの形態で、上記同様の成形法にて二次成形し、浅底容器、深底容器、トレー等の成形品として好適に用いることができる。
各実施例、比較例で使用した原材料は下記の通りである。使用した原材料樹脂のメルトフローレート(MFR)は、JIS K7210:1999(条件H)に準拠して、測定温度200℃、測定荷重5kgfにて測定した値である。
・耐熱PS1: スチレン-メタクリル酸共重合体(MFR2.5g/10分、ビカット軟化点109℃)
・耐熱PS2: スチレン-αメチルスチレン共重合体(MFR1.5g/10分、ビカット軟化点110℃)
・耐熱PS3: スチレン-メタクリル酸共重合体(MFR=1.0g/10分、ビカット軟化点110℃)
・耐熱PS4: スチレン-メタクリル酸共重合体(MFR=1.6g/10分、ビカット軟化点118℃)
・耐熱PS5: スチレン-メタクリル酸メチル-メタクリル酸共重合体(MFR=1.0g/10分、ビカット軟化点123℃)
・AB1: ポリスチレン架橋ビーズ(平均粒子径4.0μm、屈折率1.59)
・AB2: スチレングラフトブタジエンゴム(ゴム濃度2.2%、平均ゴム粒子径2.6μm、MFR18g/10分)
・AB3; スチレングラフトブタジエンゴム(ゴム濃度6.8%、平均ゴム粒子径2.6μm、MFR2.5g/10分)
・HIPS: グラフト型HIPS(グラフトモノマー:スチレン、ゴム成分:ポリブタジエンゴム、ゴム濃度;6.2質量%、MFR2.0g/10分)
表1に示した配合(組成比)の樹脂組成物をベント付き単軸押出機に投入し、設定温度230℃にて溶融混練した後、単軸押出機の先端に接続したTダイにて、シート状に押出し、100℃に設定したキャスティングロールにて引き取り、冷却固化させて未延伸シートを得た。
その後、得られた未延伸シートを、ロール温度129℃の速比の異なるロール間で縦方向に2.5倍延伸し、続いて雰囲気温度140℃のテンターにて横方向に2.5倍延伸して、厚み250μmのポリスチレン系二軸延伸シートを得た。尚、逐次二軸延伸の温度条件は、各例の樹脂組成物のビカット軟化点温度を考慮し、上記温度を微調整して最適延伸状態となるように設定した。
次いで、シートの一方の表面に、防曇剤として、蔗糖ラウリン酸エステル(モノエステル30%、ジ・トリ・ポリエステル70%の混合体、HLB 5)30質量%、ジグリセリンラウリン酸エステル(HLB 9.4)10質量%、ポリビニルアルコール(重合度500、鹸化度約73モル%)60質量%を混合した水溶液を塗布乾燥させ、乾燥後重量40mg/m2の防曇剤層を形成した。またシートの他方の表面に、離型剤として、ポリジメチルシロキサン(25℃での粘度10,000mm2/s)からなるシリコーンエマルジョン水溶液を塗布乾燥させ、乾燥後重量10mg/m2の離型剤層を形成した。
その後、防曇剤層を巻外側、離型剤層を巻内側としてポリスチレン系二軸延伸シートをロール状に巻き取った。
実施例1~3、比較例1~5で得たポリスチレン系二軸延伸シートを粉砕機に投入して、嵩密度0.2~0.3g/ccの粉砕物(フラフ)を作製した。
また、実施例3、比較例4のシートの粉砕物(フラフ)を用い、ストランドダイを取り付けたベント付き単軸押出機に供給し、バレル温度240~230℃で押出した後に、直ちに水槽で冷却し、ペレタイザーで再ペレットを作製した。
以下および表1において、これら粉砕物、再ペレットを「再利用物」と簡略表記した。また、再利用物のMFR(f)を上記条件に従って測定し、表1に示した。
実施例、比較例で得たポリスチレン系二軸延伸シートの粉砕物又は再ペレット40質量%と、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂60質量%とを混合して、ベント付き単軸押出機に投入し、設定温度230~240℃にて溶融混練した後、単軸押出機の先端に接続したTダイにて押出し、100℃に設定したキャスティングロールにて引き取り、冷却固化させて厚さ250μmの非発泡シート(R40)を得た。
また、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂100質量%からなる非発泡シート(H)も同様にして作製した。
実施例、比較例で得たポリスチレン系二軸延伸シートと非発泡シートについて、各測定及び評価を次のように行い、評価結果を表1にまとめた。
実施例、比較例において得られたポリスチレン系二軸延伸シートを、150℃に設定した熱風循環式オーブン内に10分間入れて収縮させたシートを用いて、JIS K7206:1999 B50法に準拠し、ビカット軟化点温度を測定した。
実施例、比較例において得られたポリスチレン系二軸延伸シートの3次元表面粗さSa及びSzは、非接触表面粗さ計ブルカー社製白色干渉計Contour GTX機を用いて、Filter White、ObjectiveLens5倍、FOVLens1.0倍、BackscanLength5、ScanLength25の条件で測定した。
実施例、比較例において得られたポリスチレン系二軸延伸シートのヘーズ(%)は、JIS K7105に準拠し、日本電色工業社製NDH-300A機にて測定した。
実施例、比較例において得られたポリスチレン系二軸延伸シートから30×30cm角のシート片を切り出し、2枚のシートの防曇剤面と離型剤面を対向させて重ね合わせ、ハンドプレス機を用いて、温度60℃、荷重50kgf/cm2(4.9MPa)の条件で30分間加圧した後に、該2枚のシートを手で剥がし、その状態を判定した。
〇:2枚のシートを簡単に剥がれる、及び剥離音がしない
×:2枚のシートが貼りつき合って剥がれにくい、又は剥離音がする
実施例、比較例において得られた非発泡シート(R40)と、耐衝撃性ポリスチレン樹脂100質量%からなる非発泡シート(H)について、JIS K7124-2:1999に準拠して、非発泡シートから切断刃で試験片を打ち抜いて5個ずつ作製し、試験片を雰囲気温度23℃、衝撃速度3.0m/秒の条件で衝撃試験を行い、試験片5個の最大衝撃点エネルギーの平均値を算出し、各非発泡シートの面衝撃強度とした。
また、非発泡シート(H)の面衝撃強度1.27Jに対する実施例、比較例で得た非発泡シートの面衝撃強度の比率を算出した。
実施例、比較例にて得られた非発泡シート(R40)と、耐衝撃性ポリスチレン樹脂100質量%からなる非発泡シート(H)について、JIS K7373:2006に準拠し、日本電色工業(株)製全光線透過型色差計を用い、光源D65(標準イルミナント)、反射測定法にて、イエローネスインデックスYIを測定した。
また、非発泡シート(H)のイエローネスインデックスYI(H)-34.8との差ΔYIを算出した。
実施例、比較例にて得られた非発泡シートについて、フィッシュアイやゲル等の異物を目視観察し、1m2当たりの個数で判定した。
〇:0.5個未満/m2
△:0.5個/m2以上1.0個未満/m2
×:1.0個以上/m2
実施例1~3は、何れも二軸延伸シートの表面粗さが好適な範囲にあってブロッキングが発生せず、高透明であり、また、その粉砕物又は再ペレットを用いて作製した非発泡シート(R40)は、何れも面衝撃強度比率が0.60以上であり、黄色味も低く、ゲル等の発生も僅少であり、二軸延伸シートとしての使用及びリサイクル利用性とも有効な、実用性の高い二軸延伸シートが得られた。
比較例3は、使用した耐熱ポリスチレン系樹脂のビカット軟化点温度は115℃より低いが、メルトフローレートが1.5g/10分未満であり、分子構造及びビカット軟化点温度が酷似しているが、メルトフローレートが1.5g/10分以上の耐熱ポリスチレン系樹脂を用いた実施例2の場合と比べ、非発泡シートの強度が不十分であった。
比較例4,5は、シートのビカット軟化点温度が115℃よりも高く、非発泡シートの強度が不十分であった。また、比較例4は、再ペレット化した熱履歴の影響で黄色味が強かった。比較例5は、耐熱ポリスチレン系樹脂のメルトフローレートが低く、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂との溶融混和性が不十分となり、面衝撃強度が大きく低下すると共に、フィッシュアイやゲル状異物が多数発生した。
Claims (6)
- 耐熱ポリスチレン系樹脂(s)を含む、リサイクル使用可能なポリスチレン系二軸延伸シートであって、
前記耐熱ポリスチレン系樹脂(s)のメルトフローレートが1.5g/10分以上4.0g/10分以下であって、スチレン系単量体(a)と、α-メチルスチレン、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルから選ばれる単量体との共重合体であり、
前記シートのビカット軟化点温度が106℃以上115℃以下であり、
前記シート両表面の3次元表面粗さSa(算術平均高さ)が10nm以上及び/又は前記シート両表面の3次元表面粗さSz(最大高さ)が1000nm以上であり、
厚み250μmの前記シートのヘーズが3.0%以下であり、且つ、
前記シートの粉砕物及び/又は再ペレット(f)40質量%とゴム成分を2.0質量%~12.0質量%含む耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h)60質量%とからなる樹脂組成物で非発泡シート(R40)を作製した場合に、前記耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h)100質量%からなる非発泡シート(H)の面衝撃強度に対する前記非発泡シート(R40)の面衝撃強度の比率[面衝撃強度比率(R40/H)]が0.60以上である、ことを特徴とするポリスチレン系二軸延伸シート。
ここで、シートの粉砕物及び/又は再ペレット(f)のメルトフローレートをMFR(f)、耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h)のメルトフローレートをMFR(h)としたとき、下記の式(1)(3)を満たす。
MFR(f)-MFR(h)≧-0.5[単位:g/10分]…式(1)
MFR(f)-MFR(h)≦3.5 [単位:g/10分]…式(3) - 前記非発泡シート(R40)のイエローネスインデックスをYI(R40)、前記非発泡シート(H)のイエローネスインデックスをYI(H)とした場合に、ΔYI=YI(R40)-YI(H)が1.5以下である、請求項1に記載のポリスチレン系二軸延伸シート。
- 球状合成二酸化ケイ素、スチレン系微粒子、アクリル系微粒子、及びスチレングラフトジエンゴムからなる群から選ばれる1種以上であり、平均粒子径が1~10μmである粒子を更に含有する、請求項1または2に記載のポリスチレン系二軸延伸シート。
- ポリスチレン系二軸延伸シートを構成する材料全体を100質量%として、前記スチレングラフトジエンゴムを4.0質量%以上含有し、該スチレングラフトジエンゴムが、平均ゴム粒子径1.0μm以上、ゴム濃度4.0質量%以下、及びメルトフローレート7.0g/10分以上である、請求項3に記載のポリスチレン系二軸延伸シート。
- 請求項1~4の何れかに記載のポリスチレン系二軸延伸シートの粉砕物及び/又は再ペレット(f)と耐衝撃性ポリスチレン樹脂(h)とからなる樹脂組成物で構成される非発泡シート(R)。
- 請求項1~4の何れかに記載のポリスチレン系二軸延伸シート又は請求項5に記載の非発泡シート(R)を用いた成形品。
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