JP7469934B2 - 多層シート及びその製造方法、並びに容器本体 - Google Patents
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Description
また、ポリスチレンにスチレン系ブロック共重合体ゴム及びスチレン-アクリロニトリル共重合体を配合した成形体が提案されている(特許文献4)。
[2] 前記アクリル系樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で得られるピークトップ分子量(Mp)が100万~600万である[1]に記載の多層シート。
[3] 前記第1の樹脂組成物層における前記スチレン系樹脂が、ゴム変性ポリスチレンである[1]又は[2]に記載の多層シート。
[4] 前記第1の樹脂組成物層以外の樹脂組成物層における前記スチレン系樹脂が、ゴム変性ポリスチレンである[1]~[3]のいずれかに記載の多層シート。
[5] 前記第1の樹脂組成物層以外の樹脂組成物層が、ポリ乳酸及びアクリル系樹脂を含む[1]~[4]のいずれかに記載の多層シート。
[6] 前記第1の樹脂組成物層上に、第2の樹脂組成物層と第3の樹脂組成物層をこの順に含む[1]~[5]のいずれかに記載の多層シート。
[7] スチレン系樹脂を主成分として含む2以上の樹脂組成物層を一体化させて共押出成形する工程を含む多層シートの製造方法であって、前記2以上の樹脂組成物層のうち、一方の最表面側に形成される第1の樹脂組成物層が、ポリ乳酸を10~42質量%、アクリル系樹脂を1~7質量%含む多層シートの製造方法。
[8] 前記アクリル系樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で得られるピークトップ分子量(Mp)が100万~600万である[7]に記載の多層シートの製造方法。
[9] [1]~[6]のいずれかに記載の多層シートの成形体からなる容器本体。
[10] 前記第1の樹脂組成物層が内表面に配置されてなる[9]に記載の容器本体。
[11] 食品収納用である[9]又は[10]に記載の容器本体。
[多層シート]
本実施形態に係る多層シートは、スチレン系樹脂を主成分として含む樹脂組成物層を2層以上積層した多層シートであって、樹脂組成物層のうち、一方の最表面側にある第1の樹脂組成物層が、ポリ乳酸を10~42質量%、アクリル系樹脂を1~7質量%含む。上記アクリル系樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で得られるピークトップ分子量(Mp)は好ましくは100万~600万となっている。また、第1の樹脂組成物層以外の層として、第2の樹脂組成物層、第3の樹脂組成物、・・・等が積層されて、本実施形態に係る多層シートが構成されている。
以下、各層などについて説明する。
(スチレン系樹脂)
スチレン系樹脂は、芳香族ビニル化合物の単量体を重合して得られるものである。芳香族ビニル化合物の単量体は、スチレン、α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン等の公知のものが使用できるが、好ましくはスチレンである。これらの単量体は単独で用いてもよいし、併用してもよい。また、これらの単量体と共重合可能なアクリロニトリル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル等の単量体や無水マレイン酸等の単量体も、スチレン系樹脂の性能を損なわない程度のものであれば添加して重合したものであってもよい。
なお、本明細書において、ピークトップ分子量(Mp)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定にて、以下の方法にて単分散ポリスチレンの溶出曲線より各溶出時間における分子量を算出し、ポリスチレン換算の分子量として算出するものである。
機種:昭和電工株式会社製Shodex GPC-101
カラム:ポリマーラボラトリーズ社製 PLgel 10μm MIXED-B
移動相:テトラヒドロフラン
流量:1.0ml/分
試料濃度:0.2質量%
注入量:100μl
温度:オーブン40℃、注入口35℃、検出器35℃
検出器:示差屈折計
ポリ乳酸としては、ポリ(L-乳酸)を用いることが好ましい。また、二酸化炭素排出量削減という観点から植物由来原料を用いることが好ましい。
アクリル系樹脂は、アクリル系単量体などの重合により得られるものである。ここで、アクリル系樹脂のピークトップ分子量(Mp)は、既述のとおり、100万~600万であることが好ましく、150万~450万であることがより好ましく、300万~450万であることがさらに好ましい。ピークトップ分子量(Mp)が100万未満であると、高級感が損なわれてしてしまう場合がある。また、600万を超えると成形性が悪化し製膜困難にしてしまう場合がある。
第1の樹脂組成物層以外の樹脂組成物層もスチレン系樹脂を主成分とすることが好ましく、当該スチレン系樹脂は、ゴム変性スチレン系樹脂であることが好ましい。これにより多層シートの耐衝撃性を向上させることができる。
また、第1の樹脂組成物層以外の樹脂組成物層は少なくとも1層が、スチレン系樹脂を主成分とし、ポリ乳酸及びアクリル系樹脂を含むことが好ましい。
なお、スチレン系樹脂、ポリ乳酸及びアクリル系樹脂の好ましい具体例や配合等については、第1の樹脂組成物層におけるものと同様であるが、第1の樹脂組成物層と同一の組成とする必要はない。
また、第3の樹脂組成物層は、(a)スチレン系樹脂を含み、ポリ乳酸及びアクリル系樹脂を含まない構成、(b)スチレン系樹脂及びポリ乳酸を含み、アクリル系樹脂を含まない構成、(c)スチレン系樹脂及びアクリル系樹脂を含み、ポリ乳酸を含まない構成、(d)スチレン系樹脂、ポリ乳酸、及びアクリル系樹脂を含む構成が挙げられる。
また、第1の樹脂組成物層の厚みT1と第3の樹脂組成物層の厚みT3との厚み比(T3/T1)は、10/25~25/25であることが好ましく、15/25~25/25であることがより好ましい。厚み比(T3/T1)が10/25~25/25であることで、シート外観を損なわず、耐衝撃性を有するシートを製膜することができる。
本実施形態に係る多層シートは、スチレン系樹脂を主成分として含む2以上の樹脂組成物層を一体化させて共押出成形する工程を経て製造することができる。このとき、2以上の樹脂組成物層のうち、一方の最表面側に形成される第1の樹脂組成物層は、ポリ乳酸を10~42質量%、アクリル系樹脂を1~7質量%含む。このときアクリル系樹脂のピークトップ分子量(Mp)は100万~600万とすることが好ましい。
なお、スチレン系樹脂、ポリ乳酸、アクリル系樹脂などの詳細については既述のとおりである。
本実施形態に係る容器本体は、既述の本発明の多層シートの成形体からなる。特に、第1の樹脂組成物層が容器本体の内表面に配置されてなることが好ましい。第1の樹脂組成物層は耐油性が高いため、容器本体が食品収納用である場合に内表面が第1の樹脂組成物層であると好適となる。
(PLA1)ポリ乳酸 海正生物材料社製REVODE190(D型比率:0.5モル%)
(PLA2)ポリ乳酸 海正生物材料社製REVODE110(D型比率:2.5モル%)
(PS1)ゴム変性ポリスチレン:HIPS 東洋スチレン(株)製 E640N
(PS2)ゴム変性ポリスチレン:HIPS 東洋スチレン(株)製 H850N
-製造方法-
温度計、窒素導入管、冷却管および攪拌装置を備えたセパラブルフラスコ(容量5リットル)に、分散媒としてイオン交換水300質量部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホンナトリウム1.1質量部、連鎖移動剤としてn-オクチルメルカプタン0.007質量部、単量体としてメタクリル酸メチル85質量部、アクリル酸ブチル15質量部を投入した。このセパラブルフラスコに窒素気流を通じることにより、フラスコ内雰囲気の窒素置換を行なった。次いで、内温を60℃まで昇温させ、過硫酸カリウム0.15質量部、イオン交換水5質量部を加えた。その後、加熱攪拌を2時間継続して重合を終了し、アクリル樹脂ラテックスを得た。
得られたアクリル樹脂ラテックスを25℃まで冷却後、酢酸カルシウム5質量部を含む70℃の温水500質量部中に滴下した後、90℃まで昇温させて凝析させた。得られた凝析物を分離洗浄後、60℃で12時間乾燥させて、アクリル樹脂(AR1)を得た。アクリル樹脂(AR1)のピークトップ分子量(Mp)は、150万であった。
上記のAR1の製造方法において、各種原料仕込み量を調整してピークトップ分子量(Mp)を変更した以外は上記と同様の製造条件で作製したアクリル樹脂AR2、AR3、ar1を得た。
なお、アクリル樹脂AR2、AR3、ar1のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で得られるピークトップ分子量(Mp)はそれぞれ、450万、300万、90万であった。
第1の樹脂層となる樹脂組成物を、以下の方法で準備した。すなわち、ポリ乳酸(PLA1)の30質量部と、ゴム変性ポリスチレン(PS1)の67質量部と、アクリル樹脂(AR1)の3質量部を、ヘンシェルミキサーで予備混合し、次いで二軸押出機(東芝機械社製、TEM26SS)を用いて溶融混練し、さらにストランドをペレタイザーに通して、第1の樹脂層用組成物のペレットを得た。なお、二軸押出機はTEM26SS(東芝機械社製)を用い、シリンダー設定温度は200℃、樹脂組成物の吐出量は30kg/時間の条件で運転した。
実施例2~10、比較例1~4の各多層シートは、最表面側にある第1の樹脂組成物の各樹脂の組成、配合比率を表1に示したように設定し、製膜装置の各ヒーター温度、吐出量、リップ幅は適宜調整したが、基本的には実施例1と同じ手順で、同じ装置を用いて作製した。
多層シートの第1及び第3の樹脂層として、40mm押出機を2台使用して実施例1の第1の樹脂層用組成物のペレットを押し出し、多層シートの第2の樹脂層として、65mm押出機を用いて実施例1と同じゴム変性ポリスチレン(PS1)を押し出し、それぞれの溶融樹脂をフィードブロックを経由させて、幅700mmのTダイ中に送り、中芯層と最表面層を全て一体化させた2種3層とし、冷却後のシート全体の厚さが0.4mm、及びシート全体の厚さに対する第1の樹脂層/第2の樹脂層/第3の樹脂層の厚さの割合が、20/60/20とした層構成を有する多層シートを押し出した。なお、実施例11の多層シートの層構成は表2にも示した。Tダイのリップから押し出された実施例11の多層シートは、その後3本のロールを用いて冷却し、巻取機にて巻取りを行った。
実施例12~21、比較例5~8の各多層シートは、最表面側にある第1及び第3の樹脂組成物の各樹脂の組成、配合比率を表2に示したように設定し、製膜装置の各ヒーター温度、吐出量、リップ幅は適宜調整したが、基本的には実施例10と同じ手順で、同じ装置を用いて作製した。
なお、実施例20は、第2の樹脂層に50%のリサイクルを想定し、基本的には実施例10と同じ手順で、同じ装置を用い、多層シートを製膜したものである。
実施例1~21、比較例1~8の多層シートについて、PLA(ポリ乳酸)の含有率をバイオマス度とした。バイオマス度は、PLAの配合量から求めることができる。また、以下の測定方法を用いても算出することができる。多層シート1g(A(g)とする)を精秤し、メチルエチルケトンを添加し2時間振とうした。フィルタろ過後、ろ過物にクロロホルムを添加し2時間振とうした。遠心分離(1400rpm、30分)後の上澄みにメタノールを添加し、樹脂分を再沈させた。フィルタろ過後、真空乾燥機(125℃、2時間)にて乾燥させた後の試料の質量(B(g)とする)を測定した。測定されたA、Bから下式によりバイオマス度を算出した。
バイオマス度(%)=B/A×100
結果を表1,2に示す。
実施例1~21、比較例1~8の多層シートについて、幅15mm、シートの押出方向に300mmの試験片を切出し定歪み耐油試験評価用試験片とした。定歪み耐油性試験装置を用いて、ガーゼを当てた試験片の屈曲部にスポイトで薬品を0.05ml塗布し、24時間後の試験片が、割れが生じている場合「×」、クレーズが生じている場合は「△」、変化がない場合は「○」と3段階で比較評価した。
耐油性に関しては、本試験では「○」、「△」であれば、本発明の効果を発現しているとした。結果を表1,2に示す。
ひずみ量:0.5%
使用薬品:サラダ油
本発明における耐衝撃性はASTM-D3420に従ってフィルムインパクト強度により評価した。実施例1~21、比較例1~8の総厚み0.4mmの多層シートについて、70mm×70mmに切出し測定した。耐衝撃性は3.0kJ/mm以上であれば、本発明の効果を発現しているとした。結果を表1,2に示す。
容器の高級感は光沢度にて評価した。JIS Z 8741に従って、試料面に60°の入射角で規定の開き角の光束を入射し,鏡面反射方向に反射する規定の開き角の光束を受光器で測定した。光沢度が低いほど容器成形時の容器に高級感が得られるとした。光沢度が15以下を「○」、16~18を「△」、18超を「×」と3段階で比較評価した。本試験では、「○」、「△」であれば、本発明の効果を発現しているとした。結果を表1,2に示す。
Tダイ押出にて、製膜性を評価した。製膜が可能であった場合を「○」、張力が高すぎるため製膜不可の場合を「×」とした。結果を表1,2に示す。
なお、比較例4、9ではアクリル系樹脂を多く添加すると製膜することができず、評価に値するものが得られなかったため製膜性が「×」であった。
Claims (11)
- スチレン系樹脂を主成分として含む樹脂組成物層を2層以上積層した多層シートであって、
前記樹脂組成物層のうち、一方の最表面側にある第1の樹脂組成物層が、ポリ乳酸を10~42質量%、アクリル系樹脂を1~7質量%含み、
前記アクリル系樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で得られるピークトップ分子量(Mp)が100万~600万である多層シート。 - 前記第1の樹脂組成物層が、前記スチレン系樹脂を55~89質量%含む請求項1に記載の多層シート。
- 前記第1の樹脂組成物層における前記スチレン系樹脂が、ゴム変性ポリスチレンである請求項1又は2に記載の多層シート。
- 前記第1の樹脂組成物層以外の樹脂組成物層における前記スチレン系樹脂が、ゴム変性ポリスチレンである請求項1~3のいずれか1項に記載の多層シート。
- 前記第1の樹脂組成物層以外の樹脂組成物層が、ポリ乳酸及びアクリル系樹脂を含む請求項1~4のいずれか1項に記載の多層シート。
- 前記第1の樹脂組成物層上に、第2の樹脂組成物層と第3の樹脂組成物層をこの順に含む請求項1~5のいずれか1項に記載の多層シート。
- スチレン系樹脂を主成分として含む2以上の樹脂組成物層を一体化させて共押出成形する工程を含む多層シートの製造方法であって、
前記2以上の樹脂組成物層のうち、一方の最表面側に形成される第1の樹脂組成物層が、ポリ乳酸を10~42質量%、アクリル系樹脂を1~7質量%含み、
前記アクリル系樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で得られるピークトップ分子量(Mp)が100万~600万である多層シートの製造方法。 - 前記第1の樹脂組成物層が、前記スチレン系樹脂を55~89質量%含む請求項7に記載の多層シートの製造方法。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の多層シートの成形体からなる容器本体。
- 前記第1の樹脂組成物層が内表面に配置されてなる請求項9に記載の容器本体。
- 食品収納用である請求項9又は10に記載の容器本体。
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