JP3364236B2 - 二軸延伸耐熱性スチレン系樹脂シート - Google Patents

二軸延伸耐熱性スチレン系樹脂シート

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JP3364236B2 JP33268991A JP33268991A JP3364236B2 JP 3364236 B2 JP3364236 B2 JP 3364236B2 JP 33268991 A JP33268991 A JP 33268991A JP 33268991 A JP33268991 A JP 33268991A JP 3364236 B2 JP3364236 B2 JP 3364236B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、二軸延伸耐熱性スチレ
ン系樹脂シートに関するものであり、詳しくは、ポリフ
ェニレンエーテルの利用により耐熱性を向上させ、か
つ、未溶融のポリフェニレンエーテルによるハードスポ
ットを低減することにより表面外観を改良した二軸延伸
耐熱性スチレン系樹脂シートに関するものである。 【0002】 【従来の技術】二軸延伸スチレン系樹脂シートは、透明
性および剛性に優れ、良好な成形性を有しているため、
熱成形法等による型成形により、主として食品包装用の
軽量容器として大量に使用されている。しかしながら、
二軸延伸スチレン系樹脂シートから成る容器は、その耐
熱性が不十分であるため、レトルト食品用のように沸騰
水に直接接触する用途や、近年急速に普及した電子レン
ジ加熱用途には使用することができない。このような事
情から、従来より、スチレン系樹脂シートの優れた透明
性、剛性、成形性を損なわず、高温条件下でも使用でき
る耐熱性容器の製造に供することのできるシートの出現
が強く望まれている。 【0003】スチレン系樹脂シートの耐熱性を向上させ
る方法として、ポリフェニレンエーテルとの組成物にす
る方法が知られている。斯かる方法は、ポリフェニレン
エーテルとポリスチレンとが幅広い組成範囲および温度
範囲で混ざり合って完全相溶系を形成し得るとの性質を
利用したものである。しかしながら、ポリフェニレンエ
ーテルは、高い軟化点と低い流動性を有するため、ポリ
スチレンにポリフェニレンエーテルを完全溶解させるこ
とは、実際には困難である。原料組成物中の未溶融のポ
リフェニレンエーテルは、射出成形品の場合には、特に
目立つことがなく大きな問題とはならないが、二軸延伸
シートの場合は、重要な問題となる。すなわち、二軸延
伸シートの場合、延伸により、未溶融のポリフェニレン
エーテルが表面に浮き出るため、ポリスチレンとの屈折
率の差によりハードスポットとして現れ表面外観を著し
く悪化させる。 【0004】混練温度を高め、混練機中の滞留時間も長
くすることにより、原料組成物中の相溶不十分の未溶融
のポリフェニレンエーテルを低減することは可能である
が、それでは、高温酸化劣化による色調悪化が著しく、
また、加工コストが高くなる。一方、ポリフェニレンエ
ーテルの存在下にスチレン系単量体を重合させる方法も
提案されている(例えば、特開昭55−137130
号、特開昭58−117213号公報)。しかしなが
ら、上記の方法は、射出成形品の加工性、耐薬品性の改
良のためのものであり、二軸延伸シートについては言及
されていない。本発明は、上記実情に鑑みなされたもの
であり、その目的は、表面外観を改良した二軸延伸耐熱
性スチレン系樹脂シートを提供することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、ポリフェニレンエーテル5〜70重量部の存在下に
スチレン系単量体30〜95重量部を重合して得られる
重合体(A)25〜100重量部とスチレン系重合体
(B)0〜75重量部とを含有する樹脂組成物をシート
状に押出し、次いで、二軸方向にそれぞれ1.5〜5.
0倍に延伸して厚さ0.1〜1.0mmとしてなること
を特徴とする二軸延伸耐熱性スチレン系樹脂シートに存
する。 【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて、ポリフェニレンエーテルとは、下記の化学式
[化1]で表される繰り返し単位を有する重合体を指
す。化学式[化1]中、R1 及びR2 は、アルキル基、
アリール基、ハロゲン原子、水素原子等を表し、nは整
数を表す。そして、R1 及びR2 は、相互に同一であっ
ても異なっていてもよい。 【0007】 【化1】 【0008】上記のポリフェニレンエーテルの具体例と
しては、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレ
ン)エーテル、ポリ(2−メチル−6−エチル−1,4
−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチル−6−プロ
ピル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2,6−
ジプロピル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2
−エチル−6−プロピル−1,4−フェニレン)エーテ
ル等を挙げることができる。特に好ましいポリフェニレ
ンエーテルは、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェ
ニレン)エーテルであり、これは一般用ポリスチレンと
の相溶性が極めて良好である。 【0009】上記のポリフェニレンエーテルの分子量
は、特に限定されるものではないが、成形性やシート化
した場合の強度等の観点から、重量平均分子量で1×1
4 〜10×104 の範囲、好ましくは2×104 〜7
×104 の範囲とされる。 【0010】本発明において、スチレン系単量体とは、
スチレン単独の他、o−メチルスチレン、m−メチルス
チレン、p−メチルスチレン、ジメチルスチレン、α−
メチルスチレン、p−クロロスチレン、2,4−ジメチ
ルスチレン等のスチレン誘導体およびこれらの混合物を
指す。 【0011】本発明において、原料樹脂組成物の1成分
である重合体(A)は、ポリフェニレンエーテル5〜7
0重量部の存在下にスチレン系単量体30〜95重量部
を重合して得られる。そして、特に好ましい態様とし
て、重合に先立ち、スチレン系単量体にポリフェニレン
エーテルを十分に溶解させる。ポリフェニレンエーテル
の使用量が5重量部未満の場合は十分な耐熱性のスチレ
ン系樹脂組成物は得られず、また、70重量部を超える
場合は上記の好ましい態様におけるスチレン単量体への
溶解が困難となる。 【0012】また、重合体(A)としては、これに含有
されるスチレン樹脂部分の重量平均分子量が1×105
〜10×105 の範囲のものが好ましい。スチレン樹脂
部分の重量平均分子量が上記範囲より小さい場合は、二
軸延伸シートとした際の強度が不十分となり、また、上
記範囲より大きい場合は、シート化が困難となる。更に
また、重合体(A)としては、これに含有されるスチレ
ン樹脂部分のスチレン残基の含有率が多くスチレン誘導
体残基の含有率を低く抑えたものが透明性に優れるため
に好ましい。従って、重合体(A)のスチレン樹脂部分
のスチレン残基の含有率は95モル%以上とするのが好
ましい。 【0013】ポリフェニレンエーテルのスチレン系単量
体への溶解は、適宜の溶解槽を利用し、60〜100
℃、好ましくは70〜90℃の温度で1〜2時間撹拌を
続けることにより行なわれる。溶解温度が60℃未満の
場合は、ポリフェニレンエーテルが十分に溶解せずにス
ラリー状となり、また、100℃を超える場合はスチレ
ンの熱重合が促進される。 【0014】また、重合の形式は、懸濁重合、溶液重
合、塊状重合法のいずれによってもよいが、懸濁重合が
有利である。懸濁重合は、水性媒体中ラジカル重合開始
剤によって行なわれる。ラジカル重合開始剤としては、
例えば、t−ブチルペルオキシド、ジ−t−ブチルペル
オキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジクミルペルオ
キシド、ベンゾイルペルオキシド、1,1−ビス(t−
ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t
−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロ
ヘキサン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルペル
オキシシクロヘキシル)プロパノンなどの有機過酸化
物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−2,4−
ジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカル
ボニトリル、アゾビスイソ酪酸メチル、アゾビスシアノ
吉草酸、1−t−ブチルアゾ−1−シアノシクロヘキサ
ン、1,1′−アゾビスシクロヘキサン−1−カルボニ
トリルなどのアゾ化合物が挙げられる。重合開始剤は、
スチレン系単量体を重合させるために適当な量で使用す
ることができるが、スチレン系単量体100重量部に対
し0.1〜10重量%が好ましい。 【0015】水性媒体の水の量は、反応系の懸濁状態を
良好ならしめる限り如何なる量でもよいが、一般には、
スチレン系単量体およびポリフェニレンエーテルの合計
100重量部に対して70重量部以上、好ましくは10
0〜300重量部の範囲とされる。 【0016】水性媒体には分散安定剤を添加するのが好
ましい。分散安定剤としては、ポリビニルアルコール、
ゼラチン、寒天、澱粉、グリセリン、ポリアクリル酸あ
るいはそのナトリウム塩、ポリエチレングリコール、エ
チレングリコール、ポリアクリルアミド、スチレン−無
水マレイン酸共重合体などが挙げられる。分散安定剤の
量は、特に制限されないが、一般には、水に対して0.
001〜3重量%、好ましくは0.01〜1.5重量%
である。 【0017】また、水性媒体に界面活性剤を添加するな
らば、反応系の懸濁状態を安定化でき且つ生成重合体の
ビーズ表面を滑らかにする効果が得られる。界面活性剤
としては、カチオン、アニオン又はノニオン系の何れの
界面活性剤でもよく、具体的には、ヒドロキシメチルセ
ルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロ
ース、ロジン石鹸、グリコール酸ソーダ、ドデシルベン
ゼンスルホン酸ソーダ、ステアリン酸ソーダ、ポリオキ
シエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンジス
テアレート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロリド
等が挙げられる。界面活性剤は、分散安定剤を使用する
場合は、必ずしも必要としないが、使用する際には、水
に対し0.0005〜0.5重量%の範囲で使用するの
がよい。 【0018】また、水性媒体にいわゆる粘着防止剤とし
て水不溶性の無機化合物を添加するならば、生成重合体
のビーズの安定化を図ることができる。斯かる無機化合
物としては、具体的には、カルシウム、マグネシウム、
鉛もしくはバリウムなどの炭酸塩、ケイ酸塩、硫酸塩ま
たはリン酸塩、アルミナ、ベントナイト、滑石、白土、
酸化チタン、酸化鉛などのような酸化物あるいはシリケ
ート等が挙げられる。上記の無機化合物の量は、特に限
定されないが、水に対して0.01〜5重量%の範囲が
好ましい。更にまた、水溶性の無機塩、例えば、硫酸ナ
トリウムなども重合を円滑に進めるために用いることが
できる。上記の各添加剤は、単独または2種以上の混合
物として使用することができ、また、可塑剤、滑剤、着
色原料、安定剤などは、特に、スチレン系化合物の重合
に悪影響を与えない限り、重合時に予め加えておくこと
もできる。 【0019】本発明において、原料樹脂組成物の他の成
分と成る重合体(B)は、スチレン系重合体である。ス
チレン系重合体は、公知の重合法に従って、前述のスチ
レン系単量体から得ることがてきる。重合体(B)とし
てのスチレン系重合体の重量平均分子量は、重合体
(A)中のスチレン樹脂部分の場合と同様の理由から、
1×105 〜10×105 の範囲とするのが好ましい。 【0020】本発明の二軸延伸耐熱性スチレン系樹脂シ
ートは、重合体(A)25〜100重量部とスチレン系
重合体(B)0〜75重量部とを含有する樹脂組成物を
原料として得られる。上記の樹脂組成物は、揮発性成分
が0.4重量%未満であることが好ましい。揮発性成分
とは、スチレン系の単量体、二量体、三量体や主として
一般用ポリスチレンから持ち込まれるトルエン、キシレ
ン、エチルベンゼン等である。これらの揮発性成分は、
ガスクロマトグラフィーによって測定することができ
る。そして、樹脂組成物の揮発性成分の含有量が上記範
囲を超える場合は、揮発性成分がシートの表面に浮き出
て油膜状に遍在し、二軸延伸シートの商品価値を低下さ
せるおそれがある。 【0021】なお、上記の樹脂組成物には、二軸延伸シ
ートの透明性、強度、成形性等を損なわない範囲内で各
種の安定剤、充填剤、着色剤、滑剤、帯電防止剤、その
他の添加剤を配合することができる。 【0022】本発明の二軸延伸耐熱性スチレン系樹脂シ
ートは、上記の樹脂組成物を溶融しつつ平板シート状に
押出して二軸方向に延伸するテンター延伸方式を採用す
ることによって製造することができる。この場合、二軸
延伸は、二軸方向にそれぞれ1.5〜5.0倍、好まし
くは2.0〜3.0倍の延伸倍率で行なうことが必要で
ある。そして、各方向の延伸倍率はほぼ均等にするのが
好ましい。延伸温度条件は、得られる二軸延伸シートの
配向緩和応力が下記範囲になるように樹脂組成物の組成
に合わせて適宜選択して決定すればよい。 【0023】本発明の二軸延伸耐熱性スチレン系樹脂シ
ートは、ASTM D1504に準拠して測定した配向
緩和応力が3〜15kg/cm2 の範囲であることが好まし
い。特に好ましい配向緩和応力は、4〜10kg/cm2
範囲である。配向緩和応力が上記の範囲未満のシートは
強度が不足し、また、上記の範囲を超えるシートは、熱
成形によって容器等を型成形する際の成形性が劣り、型
追随性が悪く、シートの偏肉、白化が起こり易い。 【0024】また、本発明の二軸延伸耐熱性スチレン系
樹脂シートは、JIS P8134に準拠して測定した
パンクチャー衝撃値が7kg・cm以上であることが好まし
い。特に好ましいパンクチャー衝撃値は、10kg・cm以
上である。 【0025】また、二軸延伸耐熱性スチレン系樹脂シー
トの厚さは、0.1〜1.0mmの範囲である。厚さが上
記範囲より小さいシートは、耐衝撃性が不足し、そし
て、各種容器の成形用途には不適当となる。厚さが上記
範囲より大きいシートは、熱成形法によって所望の容器
に成形する際に容器壁面を補強するためのリブ構造等を
精度よく形成できない不都合がある。 【0026】本発明の二軸延伸耐熱性スチレン系樹脂シ
ートは、透明性および剛性に優れ、良好な成形性を有
し、また、十分な耐熱性を有するため、主として、レト
ルト食品の再加熱や電子レンジによる加熱が可能な食品
包装軽量容器に好適に使用される。 【0027】 【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施
例に限定されるものではない。なお、以下の諸例におい
て、シート加工品の外観および物性測定の結果は、後記
の表1に示した。 【0028】実施例1 〔重合工程〕いかり型の撹拌翼を備えた50Lの溶解槽
にポリフェニレンエーテル(重量平均分子量5×1
4 )5.0kg、スチレン15.0kgを入れ80℃に昇
温した。ポリフェニレンエーテルをスチレンに十分溶解
させるため60分間攪拌を続けた。その後、熱脱イオン
水20kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.
0g、ポリアクリレート系懸濁剤の2%水溶液450
g、硫酸ナトリウム100gを加えて120℃に昇温し
た。120℃に達した後、ジクミルパーオキサイド30
gを加え5時間かけて150℃に昇温し、更に、1時間
保ち反応を終了した。 〔混練工程〕上記重合法で得られたビードを乾燥した
後、単軸(40mmφ)押出機により260℃設定で1パ
ス溶融混練させてペレットを得た。 【0029】〔シート加工工程〕上記のペレットを更に
40mmφベント付押出機にて溶融、混練しつつ、230
℃のT−ダイよりシート状に押出した後、冷却ロールに
て冷却して厚さ約0.9mmの未延伸シートを作製した。
次いで、テスト延伸機を用い、上記の未延伸シートを1
25℃の温度条件下で2軸方向へそれぞれ2.5倍に延
伸し、厚さ0.15mmの良好な透明性を有する2軸延伸
シートを得た。 【0030】実施例2 〔重合工程〕ポリフェニレンエーテルを10.0kg、ス
チレンを10.0kg使用し、ジクミルパーオキサイドの
使用量を20gに変更したた他は、実施例1と同様に行
なった。 〔混練工程〕上記重合法で得られビードを乾燥した後、
当該ピードの50部とポリスチレンペレット(重量平均
分子量2.8×105 )50部とをタンブラーでドライ
ブレンドし、単軸(40mmφ)押出機により260℃設
定で1パス溶融混練させてペレットを得た。 〔シート加工工程〕実施例1と同様に行った。 【0031】比較例1 〔混練工程〕ポリフェニレンエーテル(重量平均分子量
5×104 )25重量部とポリスチレンペレット(重量
平均分子量2.8×105 )75重量部とをタンブラー
でドライブレンドし、単軸(40mmφ)押出機により2
60℃設定で1パス溶融混練させてペレットを得た。 〔シート加工工程〕実施例1と同様に行った。 【0032】比較例2 ポリフェニレンエーテル(重量平均分子量5×104
25部、ポリスチレン(重量平均分子量2.8×1
5 )75部をタンブラーでドライブレンドし、同方向
2軸押出機(30mm)により300℃設定で2パス溶融
混練させてペレットを得た。 〔シート加工工程〕実施例1と同様に行ったが、良好に
延伸することはできず、延伸を途中で中止した。 【0033】 【表1】 実施例 比較例 1 2 1 2 ハードスポット(個数)*1 0.2mm2 以上 600 800 ∞ 1200 0.1mm2 以下 1500 1400 ∞ 4700 シート外観(目視)*2 ○ ○ × △ シート厚さ(mm) 0.15 0.15 − 0.15 配向緩和応力*3 7.0 7.5 − 7.3 パンクチャー衝撃強度*4 36 38 − 32 熱収縮開始温度*5 123 122 − 123 熱成形性*6 ○ ○ − ○揮発成分の総量*7 0.35 0.32 0.26 0.21 【0034】表1中の注記の意味は次の通りである。 (*1):次の方法によりシート表面に表われるブツ
(未溶融固形物)の定量化を行なった。 すなわち、シートの任意の部分(10cm×10cm)を切
り出し、ルーペにより0.2mm2 以上のブツと0.1mm
2 以下のブツとに分けて数え、それらを100倍にし1
平方メートル当りのハードスポットの個数とした。ただ
し、∞は、ハードスポットが非常に多く計数不能を表
す。 (*2):次の3段階で判定した。 ○:均一に相溶しており、表面のブツ(未溶融固形物)
の発生およびシートの成形不良は認められない。 △:ほぼ均一に相溶しているが、表面にブツの発生が認
められる。 ×:相溶しておらず、不均一に伴う肌荒れ及びシートの
厚みブレ等の成形不良が認められる。 (*3):ASTM D−1504に準拠した測定装置
(日理工業(株)製DN式ストレステスター)を用いて
測定し、縦横の平均値( Kg/cm2 )として表した。 (*4):JIS P8134に準拠(Kg・cm) 【0035】(*5):次の方法により測定した温度
(℃)を表す。 先ず、長さ60mm、幅30mmに切り取ったシートサンプ
ルの両端をインストロン型引っ張り試験機(島津製作所
(株)製IM−500型オートグラフ)のクランプで保
持し、クランプごとシリコンオイル浴に浸漬する。次い
で、オイルバス浴を2℃/分の割合で加熱昇温させ、試
験片が急激な収縮を開始する温度を引っ張り試験機に表
われる収縮応力の変化で読み取る。上記の温度を熱収縮
開始温度とした。この熱収縮開始温度は、ほぼそのまま
シートの耐熱温度と見なすことができる。 【0036】(*6):次の成形機および成形型を用
い、成形条件により、以下の基準に従って評価した。 1.成形機:関西自動車成形機(株)製、接触加熱式圧
空成形機 PK−400型 2.成形型:アルミニウム型金型 角型リブ付被せ蓋 外径130×170mm、深さ15mm(最大) 3.成形条件:加熱温度は各シートの熱収縮開始温度よ
り15〜30℃だけ高い温度、加熱時間は4秒、成形圧
力は3kg/cm2 、成形時間は4秒とした。 4.成形性の評価基準: ○:成形型どうりに成形されたもの ×:一部に白化や破れが生じたもの、または伸びきらず
型の再現ができなかったもの 【0037】(*7):シートの調製に用いた組成物を
クロロホルムに溶解し、この溶液を試料としガスクロマ
トグラフィー(検出器;FID)にて測定した。測定条
件は、次の通りである。 1.スチレン(単量体)、キシレン、エチルベンゼン、
トルエン等の測定は、「PEG−20M25%」(カラ
ム充填剤)を使用し、カラム温度115℃で行なった。 2.スチレン2量体、3量体の測定は、「シリコンOV
−17、3%」(カラム充填剤)を使用し、カラム温度
190℃(2量体の場合)、260℃(3量体の場合)
で行なった。 【0038】 【発明の効果】本発明の2軸延伸耐熱性スチレン系樹脂
シートは、次のような特徴を有し、その工業的利用価値
は極めて大である。 (1)本発明のシートは、従来の一般用ポリスチレン系
樹脂シートと同等またはそれ以上の透明性、強度および
成形性を有する上、優れた耐熱性を具備している。 (2)本発明のシートは、原料とする混合組成物中のポ
リフェニレンエーテルの含有率を本発明に規定する範囲
内で種々変更することにより、約105℃から約150
℃までの耐熱性を付与したものとすることができ、レト
ルト食品の再加熱用途や電子レンジ加熱用途に適する各
種成形品の製造に供することができる。 (3)本発明のシートは、その原料組成物の加工に過酷
な条件を必要としないから、熱劣化による着色を抑える
ことができ、加工コストも約1/5に軽減することがで
きる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−111817(JP,A) 特開 昭57−144728(JP,A) 特開 昭57−105445(JP,A) 特開 昭57−105414(JP,A) 特開 昭56−34716(JP,A) 特開 昭55−137130(JP,A) 特開 昭53−66991(JP,A) 特開 昭52−108455(JP,A) 特開 昭50−51197(JP,A) 特開 昭50−51150(JP,A) 特開 昭48−81985(JP,A) 特開 平5−24155(JP,A) 特開 平2−55122(JP,A) 特開 平2−218724(JP,A) 特開 平1−146918(JP,A) 特開 平4−168153(JP,A) 特公 昭49−5226(JP,B1) 特公 昭48−12197(JP,B1) 特公 昭47−23184(JP,B1) 特公 昭47−1782(JP,B1) 特公 昭47−1210(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08F 283/08 C08J 5/18 C08L 1/00 - 101/16 B29C 53/00 - 55/30 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ポリフェニレンエーテル5〜70重量部
    の存在下にスチレン系単量体30〜95重量部を重合し
    て得られる重合体(A)25〜100重量部とスチレン
    系重合体(B)0〜75重量部とを含有する樹脂組成物
    シート状に押出し、次いで、二軸方向にそれぞれ1.
    5〜5.0倍に延伸して厚さ0.1〜1.0mmとして
    なることを特徴とする二軸延伸耐熱性スチレン系樹脂シ
    ート。
JP33268991A 1991-11-21 1991-11-21 二軸延伸耐熱性スチレン系樹脂シート Expired - Fee Related JP3364236B2 (ja)

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