ポリスチレン系樹脂発泡シート及び成形品
【課題】割れを抑制したポリスチレン系樹脂発泡シート及び成形品を提供する。
【解決手段】ポリスチレン系樹脂発泡シートは、表面と、表面と反対側の裏面とを有するとともに、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂が含有され、且つポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂の合計量１００質量部に対してポリフェニレンエーテル系樹脂が１０質量部以上５０質量部以下含有されたポリスチレン系樹脂組成物を用いて形成されたポリスチレン系樹脂発泡シートであって、分子量が１６００００以上３１００００以下であり、連続気泡率が２０％未満であり、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度に対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度が、０．７７以上１．３０以下であり、厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下である。
【解決手段】ポリスチレン系樹脂発泡シートは、表面と、表面と反対側の裏面とを有するとともに、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂が含有され、且つポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂の合計量１００質量部に対してポリフェニレンエーテル系樹脂が１０質量部以上５０質量部以下含有されたポリスチレン系樹脂組成物を用いて形成されたポリスチレン系樹脂発泡シートであって、分子量が１６００００以上３１００００以下であり、連続気泡率が２０％未満であり、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度に対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度が、０．７７以上１．３０以下であり、厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリスチレン系樹脂発泡シート及び成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ポリスチレン系樹脂発泡シートは、レンジアップ用容器等の食品用容器の材料として用いられている。このようなポリスチレン系樹脂発泡シートで形成された食品用容器は、高強度及び高耐熱性に対する要望が強く、特に熱変形温度を向上させることが求められている。このような要望に対して、ポリスチレン系樹脂発泡シートの原料にポリフェニレンエーテル系樹脂を添加することで、このシートを用いてなる成形品の熱変形温度を向上させる技術がある（特許文献１）。特許文献１に開示のポニフェニレンエーテル系樹脂を含有させたポリスチレン系樹脂発泡シートは、スチレン−メタクリル酸共重合系樹脂発泡シートに比べて、割れ難いとともに、脆性が良好である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９４９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示のポニフェニレンエーテル系樹脂を含有させたポリスチレン系樹脂発泡シートにおいて、シート発泡倍率が低くなる場合があり、このことに起因して割れが生じるという問題や、食品用容器の形状によっては圧縮した際に割れるという問題があり、割れの特性が十分でないことを本発明者は見出した。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、割れを抑制したポリスチレン系樹脂発泡シート及び成形品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、ポリフェニレンエーテル樹脂を含むポリスチレン系樹脂発泡シートおよびその成形品において割れるという問題は、分子量と、連続気泡率と、裏面層の密度に対する表面層の密度の比と、厚み方向の気泡径とに起因することを見出した。そこで、本発明者は、これらの要因について割れを抑制できる範囲を鋭意研究した結果、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明のポリスチレン系樹脂発泡シートは、表面と、表面と反対側の裏面とを有するとともに、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂が含有され、且つポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂の合計量１００質量部に対してポリフェニレンエーテル系樹脂が１０質量部以上５０質量部以下含有されたポリスチレン系樹脂組成物を用いて形成されたポリスチレン系樹脂発泡シートであって、分子量が１６００００以上３１００００以下であり、連続気泡率が２０％未満であり、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度Ｂに対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度Ａ（Ａ／Ｂ）が、０．７７以上１．３０以下であり、厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下であることを特徴とする。
【０００８】
本発明のポリスチレン系樹脂発泡シートによれば、ポリフェニレンエーテル系樹脂を、ポリスチレン系樹脂とポリフェニレンエーテル系樹脂との合計１００質量部に対して、１０質量部以上５０質量部以下となる割合で含有させているので、ポリフェニレンエーテル系樹脂の添加効果を発現できる。また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの分子量が１６００００以上であるので、脆性を向上できるため、割れを低減できる。ポリスチレン系樹脂発泡シートの分子量が３１００００以下であるので、押出時の圧力を低く維持できるため、製品として実現できる。また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの連続気泡率が２０％未満であるので、脆性を向上できるため、割れを抑制できる。また、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度Ｂに対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度Ａ（Ａ／Ｂ）が、０．７７以上１．３０以下であるので、表面側の密度と裏面側の密度との差を低減できるため、割れを抑制できる。また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下であるので、脆性を向上できるため、割れを低減できる。これらの相乗効果により、割れを抑制したポリスチレン系樹脂発泡シートを実現できる。
【０００９】
本発明の成形品は、ポリスチレン系樹脂発泡シートを用いて作製されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の成形品によれば、割れを低減したポリスチレン系樹脂発泡シートを用いて作製されているので、成形品の割れも抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、割れを抑制したポリスチレン系樹脂発泡シート及び成形品を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１３】
本実施の形態のポリスチレン系樹脂発泡シートは、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂が含有されたポリスチレン系樹脂組成物を用いて形成されている。
【００１４】
ポリスチレン系樹脂組成物に用いる原料としては、特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。なお、ポリフェニレンエーテル系樹脂との相溶性の観点からは、スチレン単独重合体などのポリスチレン樹脂が好適である。
【００１５】
一方、ポリフェニレンエーテル系樹脂は、耐熱性の付与に有効なものであり、ポリスチレン系樹脂とポリフェニレンエーテル系樹脂との合計１００質量部に対して、１０質量部以上５０質量部以下となる割合で含有される。
【００１６】
なお、ポリフェニレンエーテル系樹脂は、通常、次の一般式で表される。
【化１】
【００１７】
ここでＲ1及びＲ2は、炭素数１〜４のアルキル基又はハロゲン原子を示し、ｎは、重合度を表す正の整数である。
【００１８】
例示すれば、ポリ（２，６−ジメチルフェニレン−１，４−エーテル）、ポリ（２，６−ジエチルフェニレン−１，４−エーテル）、ポリ（２，６−ジクロルフェニレン−１，４−エーテル）等が本実施形態において用いられ得る。また、重合度ｎは、通常１０〜５０００の範囲内である。
【００１９】
このようなポリフェニレンエーテル系樹脂は、耐熱性の向上に有効なものではあるが、ポリフェニレンエーテル系樹脂を、ポリスチレン系樹脂とポリフェニレンエーテル系樹脂との合計１００質量部に対して、１０質量部以上５０質量部以下となる割合で含有させるのは、上記範囲未満では、ポリフェニレンエーテル系樹脂の添加効果が十分に発揮されないおそれを有し、逆に上記範囲を超えてポリフェニレンエーテル系樹脂を含有させても、それ以上にポリフェニレンエーテル系樹脂の添加効果が発揮されないおそれを有するためである。
【００２０】
また、一般的にはポリスチレン系樹脂に比べて高価であるために上記範囲を超えてポリフェニレンエーテル系樹脂を含有させると材料コストの観点においても問題を生じさせるおそれを有する。
【００２１】
通常、ポリスチレン系樹脂のビカット軟化温度（ＪＩＳ Ｋ７２０６−１９９１、Ｂ法、５０℃／ｈ）は、１０２℃程度であるが、上記のようなポリフェニレンエーテル系樹脂を含有させることにより、ビカット軟化温度を１１０℃以上１５５℃以下の範囲に向上させることができ、このポリフェニレンエーテル系樹脂を含んだポリスチレン系樹脂組成物を使用することで、得られるポリスチレン系樹脂発泡シートやこのポリスチレン系樹脂発泡シートを２次加工した製品などの耐熱性向上を図ることができる。
【００２２】
一般にポリスチレン系樹脂組成物が用いられてなる成形品に耐熱性が求められる場合には、スチレンホモポリマーよりもビカット軟化温度の高いスチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−マレイミド共重合体、ポリパラメチルスチレン樹脂などのコポリマーをその形成材料に採用することが行われている。一方で、上記のようにポリフェニレンエーテル系樹脂をブレンドする方法は、単に製品に耐熱性を付与することができるばかりでなく、優れた靱性を付与することができる点においても優れている。
【００２３】
したがって、ポリフェニレンエーテル系樹脂を含んだポリスチレン系樹脂組成物を使用して発泡トレーなどの成形品を作成すると、急激な変形が加えられても割れを抑制できる成形品を形成させ得る。
【００２４】
また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの分子量は、１６００００以上３１００００以下であり、２０００００以上２４００００以下であることが好ましく、２０８０００以上２３２０００以下であることがより好ましい。分子量が１６００００未満であると、脆性が悪いので、割れやすくなる。分子量が２０００００以上であると、脆性をより向上できるので、割れをより抑制でき、分子量が２０８０００以上であると、割れをより効果的に抑制できる。一方、分子量が３１００００を超えると、押出時の圧力が高くなるので、外観が不良になるなど製品として生産ができない場合がある。分子量が２４００００以下であると、押出時の圧力を低く維持できるので、製品としてより実現しやく、分子量が２３２０００以下であると、生産性をより効果的に向上できる。
【００２５】
ここで、上記「分子量」とは、ポリスチレン系樹脂発泡シートとしての混合物の重量平均分子量を意味し、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）で測定される値である。
【００２６】
また、上記分子量は、例えば配合するＧＰＰＳの分子量変更（ＧＰＰＳグレードの変更）で調整することができる。
【００２７】
また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの連続気泡率は２０％未満であり、１２．５％以下が好ましく、１１．５％以下がより好ましい。連続気泡率が２０％以上であると、脆性が悪く、割れやすくなる。連続気泡率が１２．５％以下であると、脆性をより向上できるので、割れをより抑制でき、連続気泡率が１１．５％以下であると、割れをより効果的に抑制できる。
【００２８】
ここで、上記「連続気泡率」は、空気比較式比重計を用いてポリスチレン系樹脂発泡シートの試験体の体積を測定し、「連続気泡率（％）＝（Ｖ0−Ｖ）／Ｖ0×１００（Ｖは試験体の体積（ｃｍ3）、Ｖ0は測定に使用した試験体の外形寸法から計算される試験体の見掛けの体積（ｃｍ3））」により求められる値である。
【００２９】
また、上記連続気泡率は、例えば押出発泡時の樹脂温度変更などで調整することができる。
【００３０】
また、ポリスチレン系樹脂発泡シートは、長手方向に延在する表面と、この表面と反対側の裏面とを有する。裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度Ｂに対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度Ａ（Ａ／Ｂ）は、０．７７以上１．３０以下であり、０．８５以上１．１５以下であることが好ましく、１．１０以上１．１４以下であることがより好ましい。Ａ／Ｂが０．７７未満であると、表面層側に割れが生じやすくなる。Ａ／Ｂが１．３０を超えると、裏面層側に割れが生じやすくなる。Ａ／Ｂが０．８５以上１．１５以下であると、表面層側の密度と裏面層側の密度との差を低減できるので、表面層側および裏面層側のいずれを外側に配置して成形品を作製しても、割れを抑制できる。Ａ／Ｂが０．８５以上１．１５以下であると、割れをより抑制できる。
【００３１】
ここで、上記「裏面層の密度に対する表面層の密度」とは、表面層の密度および裏面層の密度Ａ、Ｂを例えばＪＩＳ Ｋ ７２２２：２００５「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の求め方」に準拠して測定し、その比を求めた値を意味する。
【００３２】
また、上記裏面層の密度に対する表面層の密度は、例えば押出発泡時の金型から樹脂が出た直後のシート表面を冷却する空冷リングエアー量などで調整することができる。
【００３３】
また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの厚み方向（表面から裏面に向かう方向又は裏面から表面に向かう方向）の気泡径は、１００μｍ以上４００μｍ以下であり、１５２μｍ以上３８２μｍ以下であることが好ましく、２６４μｍ以上２９０μｍ以下であることがより好ましい。気泡径が１００μｍ未満である場合、連続気泡率が上がることで脆性が悪くなり、割れやすくなる。一方、気泡径が４００μｍを超える場合、脆性が悪く、割れやすくなる。気泡径が１５２μｍ以上３８２μｍ以下の場合、脆性を向上できるので、割れを低減でき、気泡径が２６４μｍ以上２９０μｍ以下の場合、割れをより効果的に抑制できる。
【００３４】
ここで、上記「厚み方向の気泡径」とは、厚み方向に沿った３点以上の断面について、ＡＳＴＭ Ｄ２８４２−６９の試験方法に準拠して測定される気泡径の平均値である。
【００３５】
また、例えば造核剤（タルクなど）の量を調整することで、上記気泡径を調整することができる。
【００３６】
また、ポリスチレン系樹脂発泡シートのシート発泡率は、２．０以上２０．０以下であることが好ましい。シート発泡倍率をこの範囲内にすることによって、硬くなりすぎることを抑制できるので、割れをより抑制することができる。
【００３７】
ここで、上記「シート発泡倍率」とは、樹脂比重／坪量(ｇ/ｍ2)×厚み(ｍｍ)×１０００で求められる値である。
【００３８】
また、例えば押出時の注入ガス量の調整などで、上記シート発泡倍率を調整することができる。
【００３９】
なお、ポリスチレン系樹脂発泡シートは、１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
本実施の形態の成形品は、上記ポリスチレン系樹脂発泡シートを用いて作製される。成形品としては、食品用トレー、カップ等の食品用容器が好適に用いられ、レンジアップ用容器がより好適に用いられる。
【００４１】
続いて、本実施の形態のポリスチレン系樹脂発泡シートおよび成形品の製造方法について説明する。
【００４２】
具体的には、まず、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂が含有され、且つポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂の合計量１００質量部に対してポリフェニレンエーテル系樹脂が１０質量部以上５０質量部以下含有されたポリスチレン系樹脂組成物を準備する。この工程では、分子量が２０００００以上４０００００以下のポリスチレン系樹脂を用いることが好ましい。
【００４３】
次に、準備したポリスチレン系樹脂組成物に、各種添加剤（造核剤、安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤、消臭剤等）を必要に応じて添加し、第１押出機に供給して溶融混練する。この工程では、ポリスチレン系樹脂組成物１００質量部に対して、１．０質量部以上１．４質量部以下の造核剤を添加することが好ましい。
【００４４】
次に、第１押出機の途中に設けた注入口から発泡剤を供給して、溶融混練物に発泡剤を含有する。この工程では、発泡剤として、揮発性発泡剤、無機ガス系発泡剤、分解型発泡剤等を、それぞれ単独で又は２以上組み合わせて用いることが好ましい。揮発性発泡剤としては、例えばプロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、シクロブタン、シクロペンタン等の環式脂肪族炭化水素類等が挙げられる。無機ガス系発泡剤としては、二酸化炭素、窒素、空気等の不活性ガスが用いられる。また、分解型発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾビスイソブチロニトリル、重炭酸ナトリウム等が挙げられる。しかしながら、ポリスチレン系樹脂発泡シートの熱成形に先立つ加熱時の二次発泡性向上の観点からは、揮発性発泡剤を主たる発泡剤として使用することが望ましい。発泡剤の添加量は、発泡剤の種類、基材樹脂、目的とする発泡倍率等によって異なるため、発泡剤の種類、基材樹脂の種類に応じて目的とする発泡倍率が得られるように添加量を選択する。
【００４５】
上記発泡剤とともに併用される気泡調整剤としては、タルク、シリカ等の無機粉末や、多価カルボン酸の酸性塩、多価カルボン酸と炭酸ナトリウム或いは重炭酸ナトリウムとの反応混合物等が挙げられる。気泡調整剤の添加量は、ポリスチレン系樹脂組成物１００質量部に対して０．５質量部以５質量部以下であることが好ましい。
【００４６】
次に、発泡剤を含有する溶融混練物を第１押出機から環状ダイスを有する第２押出機に供給し、樹脂（発泡剤含有ポリスチレン系樹脂組成物）を冷却して、環状ダイスから押出して筒状の発泡体を形成するとともに、冷却マンドレル等で発泡体の内側から径を拡張させ、押出直後の発泡体に、その内側および外側から空気などのガスを吹き付けて冷却する。この工程では、樹脂（発泡剤含有ポリスチレン系樹脂組成物）温度が１８４℃以下になるように樹脂を冷却することが好ましい。また、この工程では、筒状の発泡体の内側からのガスの流量を０．５ｍ3／分以上１．２ｍ3／分以下にし、且つ発泡体の外側からのガスの流量を０．４ｍ3／分以上１．５ｍ3／分にして発泡体を冷却することが好ましい。
【００４７】
次いで、筒状の発泡体を押出方向に沿って一端から切り開いてシート状に展開する。
【００４８】
以上の工程を実施することにより、本実施の形態のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造することができる。
【００４９】
次に、得られたポリスチレン系樹脂発泡シートを用いて成形することにより、成形品を製造する。成形する方法は、例えば熱成形が挙げられる。熱成形する方法としては、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、プレス成形等の方法が挙げられる。
【００５０】
なお、成形品の製造方法は熱成形に限定されず、例えばポリスチレン系樹脂発泡シートにＶ溝加工を施し、折り曲げて折箱容器としてもよい。
【００５１】
以上の工程を実施することにより、本実施の形態における成形品を製造することができる。
【実施例】
【００５２】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００５３】
（実施例１）
まず、７０質量部のポリスチレン樹脂（ＤＩＣ社製の商品名「ＸＣ−５１５」）と、３０質量部のポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）及びポリスチレン系樹脂（ＰＳ）の混合樹脂（ＳＡＢＩＣ社製の商品名「ノリルＥＦＮ４２３０」 ＰＰＥ／ＰＳ＝７０／３０）とからなる樹脂組成物１００質量部に対し、１質量部の造核剤（東洋スチレン社製の商品名「ＤＳＭ１４０１Ａ」）と、０．５質量部の消臭剤（東亞合成社製の商品名「ケスモンＮＳ−１００」）とを、直径１１５ｍｍの第１押出機に投入して２７０℃で加熱して溶融混練した。
【００５４】
次に、第１押出機の途中に配置された注入口から、イソブタンとノルマルブタンとを有する発泡剤（ブタンガス）を、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂の樹脂混合物１００質量部に対して、３．０質量部の割合で第１押出機に圧入してこれらを混合した。
【００５５】
次に、造核剤及び発泡剤と混練された樹脂組成物を第１押出機から直径１８０ｍｍの押出機に供給し、樹脂組成物（発泡剤含有ポリスチレン系樹脂組成物）を１８４℃まで冷却した後、サーキュラーダイを通して押出発泡した。さらに、発泡体の内部に配置された空冷リングの風量を１．２ｍ3／分にするとともに、発泡体の外部に配置された空冷リングの風量を１．５ｍ3／分として、押出直後の発泡体の外側および内側にエアを吹き付けて冷却し、ポリスチレン系樹脂発泡体を得た。この筒状のポリスチレン系樹脂発泡体を冷却マンドレルに沿わせて冷却した後に、押出方向に沿って切断し、坪量２２０ｇ／ｍ2、厚み２．０５ｍｍ、幅１０５０ｍｍのポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００５６】
（実施例２）
ポリスチレン樹脂として東洋スチレン社製の商品名「ＨＲＭ１８」を用いた点及び樹脂温度を１８０℃にした点以外は実施例１と同様にして実施例２のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００５７】
（実施例３）
発泡体の内部に配置された空冷リングの風量を１．０ｍ3／分とした点及び発泡体の外部に配置された空冷リングの風量を０．５ｍ3／分とした点以外は実施例１と同様にして実施例３のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００５８】
（実施例４）
発泡体の内部に配置された空冷リングの風量を０．５ｍ3／分とした点及び発泡体の外部に配置された空冷リングの風量を０．４ｍ3／分とした点以外は実施例１と同様にして実施例４のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００５９】
（実施例５）
造核剤を１．４質量部とした点以外は実施例１と同様にして実施例５のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６０】
（実施例６）
造核剤を０．７質量部とした点以外は実施例１と同様にして実施例６のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６１】
（比較例１）
ポリスチレン樹脂として東洋スチレン社製の商品名「Ｇ１００Ｃ」を用いた点以外は実施例１と同様にして比較例１のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６２】
（比較例２）
樹脂温度を１９３℃にした点以外は実施例１と同様にして比較例２のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６３】
（比較例３）
発泡体の内部に配置された空冷リングの風量を１．４ｍ3／分とした点及び発泡体の外部に配置された空冷リングの風量を０．３ｍ3／分とした点以外は実施例１と同様にして比較例３のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６４】
（比較例４）
発泡体の内部に配置された空冷リングの風量を０．６ｍ3／分とした点及び発泡体の外部に配置された空冷リングの風量を２．３ｍ3／分とした点以外は実施例１と同様にして比較例４のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６５】
（比較例５）
造核剤を１．８質量部とした点以外は実施例１と同様にして比較例５のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６６】
（比較例６）
造核剤を０．４質量部とした点以外は実施例１と同様にして比較例６のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６７】
（比較例７）
ポリスチレン樹脂として東洋スチレン社製の商品名「ＨＲＭ３０」を用いた点以外は実施例１と同様にして比較例７のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６８】
（測定方法）
実施例１〜６及び比較例１〜７のポリスチレン系樹脂発泡シートについて、分子量Ｍｗを以下のようにＧＰＣにより測定した。この結果を下記の表１に記載する。
具体的には、測定装置として東ソー社製のＨＰＬＣ（ポンプＤＰ−８０２０、オートサンプラーＡＳ−８０２０、検出器ＵＶ−８０２０，ＲＩ−８０２０）を用い、カラムとしてＳｈｏｄｅｘ社製のＧＰＣ Ｋ−８０６Ｌ×２（試験数２）を用いた。測定条件としては、カラム温度を４０℃とし、移動相をクロロホルムとし、移動相流量を１．２ｍＬ／分とし、ポンプ温度を室温とし、測定時間を２５分とし、検出器をＲＩとし、注入量を５０μＬとし、内部標準法（０．１重量％ＢＨＴ）を用いた。
製造した各々のポリスチレン系樹脂発泡シートから１０ｍｇの試験体をそれぞれ形成し、０．１重量％のＢＨＴを含有したクロロホルム４ｍＬで試験体の各々を溶解し、非水系０．４５μｍクロマトディスクで濾過し、浸透時間を測定した。浸透時間は、完全溶解するまでの時間とした各々の浸透時間とし、０．１重量％ＢＨＴの分子量から、実施例１〜６及び比較例１〜７のポリスチレン系樹脂発泡シートの分子量を求めた。
【００６９】
また、実施例１〜６および比較例１〜６のポリスチレン系樹脂発泡シートについて、連続気泡率、裏面層の密度に対する表面層の密度の比（Ａ／Ｂ）、および厚み方向の気泡径について以下のように測定した。なお、比較例７は押出圧力が高かったため、外観の良好な発泡体が得られず、評価できなかった。これらの結果を下記の表１に記載する。
【００７０】
＜連続気泡率＞
連続気泡率は、空気比較式比重計（東京サイエンス（株）製）を用いて測定される、ポリスチレン系樹脂発泡シートの試験体の体積から、下記式により算出した。
連続気泡率（％）＝（Ｖ0−Ｖ）／Ｖ0×１００
なお、上記式において、Ｖは上述した方法で測定される試験体の体積（ｃｍ3）、Ｖ0は測定に使用した試験体の外形寸法から計算される試験体の見掛けの体積（ｃｍ3）である。
【００７１】
＜密度の比＞
密度の比（Ａ／Ｂ）は、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置でスライスするとともに、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置でスライスして、それらのスライス片の平均密度をＪＩＳ Ｋ ７２２２：２００５「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の求め方」に基づいて測定することで、各々の密度Ａ、Ｂの値を求め、その値からＡ／Ｂを求めた。
なお、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度をＢとし、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度をＡとした。また、裏面とは、冷却マンドレルに接触する面とし、表面とは、冷却マンドレルに接触する面と反対側の面とした。表面及び裏面の算術平均粗さＲａを表２に記載する。
表面及び裏面の粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４「表面粗さ−定義及び表示」に準じて、以下の条件で測定した。装置：非接触輪郭形状 粗さ測定システム キーエンス社製ＭＡＰ−２ＤＳ、測定範囲：２００００μｍ、測定ピッチ：２０μｍ、速度：５００μｍ／秒、評価長さ(ｌｎ)：１２．５ｍｍ、カットオフ（ｌ）：２．５ｍｍ、測定箇所：シート表裏面ＭＤ方向（押出方向）、ＴＤ方向（押出方向に直交し且つシート面に沿った方向）、平均フィルター：４、ノイズフィルター：１ 表側ＭＤ方向、ＴＤ方向の各ｎ＝３で測定し、全平均値をとった。
【００７２】
＜厚み方向の気泡径＞
厚み方向の気泡径は、ＡＳＴＭ Ｄ２８４２−６９の試験方法に準拠し測定した。具体的には、まず、試験用の発泡シート試料を、押出方向に直交する平面に沿って切断し、また、押出方向及び厚み方向に広がる平面に沿って切断し、それぞれの切断面厚み方向の両外側１／１０の部分を除いた部分につき、走査型電子顕微鏡（日立製作所社製「Ｓ−３０００Ｎ」）を用いて１７〜２０倍、必要に応じて最大２００倍に拡大して撮影した。撮影した４つの画像をそれぞれＡ４用紙上に印刷して、ＭＤ方向（押出方向）、ＴＤ方向（押出方向に直交し且つシート面に沿った方向）、ＶＤ方向（厚み方向）の各方向に沿った平行な線分（長さ６０ｍｍ）を各Ａ４用紙につき６ヶ所引いた。斯かる線分に重なる気泡の数から、各方向における気泡の平均弦長（ｔ）を下記式（１）により算出した。ただし、線分は、できる限り気泡が接点でのみ接しないように引き、接してしまった場合は、気泡数に含めることとした。
平均弦長（ｔ）＝６０／（気泡数×写真の倍率）・・・（１）
そして、下記式（２）により、各方向における気泡径を算出した。
Ｄ＝ｔ／０．６１６・・・（２）
さらに、上記のように測定した各気泡径（ＤMD、ＤTD、ＤVD）に基づいて、平均気泡径を下記式（３）により算出した。
平均気泡径（ｍｍ）＝（ＤMD＋ＤTD＋ＤVD）／３・・・（３）
なお、試験用の発泡シート試料の厚みが薄く、ＶＤ方向に６０ｍｍ長さ分の線分を引くことができない場合は、３０ｍｍ又は２０ｍｍ長さの線分に重なる気泡数を数えて、６０ｍｍ長さ線分における気泡数に換算する。
【００７３】
（評価方法）
また、実施例１〜６および比較例１〜６のポリスチレン系樹脂発泡シートについて、圧縮割れの発生率及びフィルムインパクトテスター衝撃強度を測定した。これらの結果を下記の表１に記載する。なお、比較例７は押出圧力が高かったため、外観の良好な発泡体が得られず、評価できなかった。
【００７４】
＜圧縮割れの発生率＞
圧縮割れの発生率は、以下のように測定した。製造した各々のポリスチレン系樹脂発泡シートを一定期間養生した後、片面（作製する容器の内側となる面）に接着剤を積層した無延伸ポリプロピレン樹脂フィルム４０μｍ（接着剤層／無延伸ポリプロピレンフィルム層＝２μｍ／４０μｍ、合計４２μｍ）をドライラミネートし、さらに反対面（作製する容器の外側となる面）に弱延伸ＰＳフィルム（ＣＰＳフィルム４０μｍ）を熱ラミネートして積層シートを作製した。そして、各々の積層シートを用いて開口部直径１５５ｍｍ、底部直径１２０ｍｍ、高さ６５ｍｍ（１ショットが５×４＝２０個）の食品用丼容器を熱成型した。各々の容器をテンシロンにて、リップ部ＭＤ方向（押出方向）およびＴＤ方向（ＭＤ方向と直交する方向）にそれぞれ２０個（合計４０個）を３０ｍｍ圧縮したときのリップ部の割れの発生率を測定した。
【００７５】
＜フィルムインパクトテスター衝撃強度＞
フィルムインパクトテスター衝撃強度は、安田精機製作所のフィルムインパクトテスターを用いて、衝撃球面０．５インチ半球にて測定した。
【００７６】
＜容器変形発生率＞
上記圧縮割れの発生率の測定の際に熱成型した食品用丼容器に１００ｇのサラダ油を入れ、１５００Ｗ電子レンジで７０秒加熱し、サラダ油を廃棄した後、容器開口部直径が５ｍｍ以上変形したものを不良（ＮＧ）とし、このＮＧ品の発生率を測定した。なお、サラダ油の温度は約１２０℃とした。
【００７７】
【表１】
【００７８】
【表２】
【００７９】
（評価結果）
表１に示すように、本発明の範囲内の実施例１〜６のポリスチレン系発泡シートは、分子量が本発明の範囲外の比較例１、連続気泡率が本発明の範囲外の比較例２および比較例５、裏面層の密度に対する表面層の密度の比が本発明の範囲外の比較例３および比較例４、および気泡径が本発明の範囲外の比較例５および６に比べて、圧縮割れ発生率を０％に低減できるとともに、フィルムインパクトテスター強度を６．３ｋｇ／ｃｍ以上に向上することができた。
【００８０】
また、本発明の範囲内の実施例１〜６のポリスチレン系発泡シートは、外観が良好であり、圧縮割れ発生率およびフィルムインパクトテスター衝撃強度を向上した製品として実現できたが、分子量が本発明の上限を超えた比較例７は押出圧力が高かったため、外観の良好な発泡体が得られず、製品として実現できなかった。
【００８１】
以上より、本実施例によれば、分子量が１６００００以上３１００００以下であり、且つ連続気泡率が２０％未満であり、且つ裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度に対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度が、０．７７以上１．３０以下であり、且つ厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下であることにより、シート発泡倍率が低くなることに起因した割れや、食品用容器の形状に起因した圧縮による割れを抑制できることが確認できた。
【００８２】
また、表２に示すように、表面の粗さＲａは、裏面の粗さＲａよりも大きかった。粗さＲａが相対的に大きい表面を含む表面層の密度をＡとし、粗さＲａが相対的に小さい裏面を含む裏面層の密度をＢとしたときに、表１の容器変形発生率に示すように、Ａ／Ｂが１．０１以上１．３０以下の実施例１、２、５、６は、容器内面に配置されるシートの密度を高くすることで、内面側の耐熱性を高めることができたので、容器の変形を抑制することができた。この結果から、分子量が１６００００以上３１００００以下であり、且つ連続気泡率が２０％未満であり、且つ粗さＲａが相対的に大きい面を表面とし、Ｒａが相対的に小さい面を裏面としたときに、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度に対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度が、１．０１以上１．３０以下であり、且つ厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下であることにより、割れを抑制できると共に、成形する容器の変形を抑制できることがわかった。
【００８３】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリスチレン系樹脂発泡シート及び成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ポリスチレン系樹脂発泡シートは、レンジアップ用容器等の食品用容器の材料として用いられている。このようなポリスチレン系樹脂発泡シートで形成された食品用容器は、高強度及び高耐熱性に対する要望が強く、特に熱変形温度を向上させることが求められている。このような要望に対して、ポリスチレン系樹脂発泡シートの原料にポリフェニレンエーテル系樹脂を添加することで、このシートを用いてなる成形品の熱変形温度を向上させる技術がある（特許文献１）。特許文献１に開示のポニフェニレンエーテル系樹脂を含有させたポリスチレン系樹脂発泡シートは、スチレン−メタクリル酸共重合系樹脂発泡シートに比べて、割れ難いとともに、脆性が良好である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９４９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示のポニフェニレンエーテル系樹脂を含有させたポリスチレン系樹脂発泡シートにおいて、シート発泡倍率が低くなる場合があり、このことに起因して割れが生じるという問題や、食品用容器の形状によっては圧縮した際に割れるという問題があり、割れの特性が十分でないことを本発明者は見出した。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、割れを抑制したポリスチレン系樹脂発泡シート及び成形品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、ポリフェニレンエーテル樹脂を含むポリスチレン系樹脂発泡シートおよびその成形品において割れるという問題は、分子量と、連続気泡率と、裏面層の密度に対する表面層の密度の比と、厚み方向の気泡径とに起因することを見出した。そこで、本発明者は、これらの要因について割れを抑制できる範囲を鋭意研究した結果、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明のポリスチレン系樹脂発泡シートは、表面と、表面と反対側の裏面とを有するとともに、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂が含有され、且つポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂の合計量１００質量部に対してポリフェニレンエーテル系樹脂が１０質量部以上５０質量部以下含有されたポリスチレン系樹脂組成物を用いて形成されたポリスチレン系樹脂発泡シートであって、分子量が１６００００以上３１００００以下であり、連続気泡率が２０％未満であり、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度Ｂに対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度Ａ（Ａ／Ｂ）が、０．７７以上１．３０以下であり、厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下であることを特徴とする。
【０００８】
本発明のポリスチレン系樹脂発泡シートによれば、ポリフェニレンエーテル系樹脂を、ポリスチレン系樹脂とポリフェニレンエーテル系樹脂との合計１００質量部に対して、１０質量部以上５０質量部以下となる割合で含有させているので、ポリフェニレンエーテル系樹脂の添加効果を発現できる。また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの分子量が１６００００以上であるので、脆性を向上できるため、割れを低減できる。ポリスチレン系樹脂発泡シートの分子量が３１００００以下であるので、押出時の圧力を低く維持できるため、製品として実現できる。また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの連続気泡率が２０％未満であるので、脆性を向上できるため、割れを抑制できる。また、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度Ｂに対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度Ａ（Ａ／Ｂ）が、０．７７以上１．３０以下であるので、表面側の密度と裏面側の密度との差を低減できるため、割れを抑制できる。また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下であるので、脆性を向上できるため、割れを低減できる。これらの相乗効果により、割れを抑制したポリスチレン系樹脂発泡シートを実現できる。
【０００９】
本発明の成形品は、ポリスチレン系樹脂発泡シートを用いて作製されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の成形品によれば、割れを低減したポリスチレン系樹脂発泡シートを用いて作製されているので、成形品の割れも抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、割れを抑制したポリスチレン系樹脂発泡シート及び成形品を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１３】
本実施の形態のポリスチレン系樹脂発泡シートは、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂が含有されたポリスチレン系樹脂組成物を用いて形成されている。
【００１４】
ポリスチレン系樹脂組成物に用いる原料としては、特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。なお、ポリフェニレンエーテル系樹脂との相溶性の観点からは、スチレン単独重合体などのポリスチレン樹脂が好適である。
【００１５】
一方、ポリフェニレンエーテル系樹脂は、耐熱性の付与に有効なものであり、ポリスチレン系樹脂とポリフェニレンエーテル系樹脂との合計１００質量部に対して、１０質量部以上５０質量部以下となる割合で含有される。
【００１６】
なお、ポリフェニレンエーテル系樹脂は、通常、次の一般式で表される。
【化１】
【００１７】
ここでＲ1及びＲ2は、炭素数１〜４のアルキル基又はハロゲン原子を示し、ｎは、重合度を表す正の整数である。
【００１８】
例示すれば、ポリ（２，６−ジメチルフェニレン−１，４−エーテル）、ポリ（２，６−ジエチルフェニレン−１，４−エーテル）、ポリ（２，６−ジクロルフェニレン−１，４−エーテル）等が本実施形態において用いられ得る。また、重合度ｎは、通常１０〜５０００の範囲内である。
【００１９】
このようなポリフェニレンエーテル系樹脂は、耐熱性の向上に有効なものではあるが、ポリフェニレンエーテル系樹脂を、ポリスチレン系樹脂とポリフェニレンエーテル系樹脂との合計１００質量部に対して、１０質量部以上５０質量部以下となる割合で含有させるのは、上記範囲未満では、ポリフェニレンエーテル系樹脂の添加効果が十分に発揮されないおそれを有し、逆に上記範囲を超えてポリフェニレンエーテル系樹脂を含有させても、それ以上にポリフェニレンエーテル系樹脂の添加効果が発揮されないおそれを有するためである。
【００２０】
また、一般的にはポリスチレン系樹脂に比べて高価であるために上記範囲を超えてポリフェニレンエーテル系樹脂を含有させると材料コストの観点においても問題を生じさせるおそれを有する。
【００２１】
通常、ポリスチレン系樹脂のビカット軟化温度（ＪＩＳ Ｋ７２０６−１９９１、Ｂ法、５０℃／ｈ）は、１０２℃程度であるが、上記のようなポリフェニレンエーテル系樹脂を含有させることにより、ビカット軟化温度を１１０℃以上１５５℃以下の範囲に向上させることができ、このポリフェニレンエーテル系樹脂を含んだポリスチレン系樹脂組成物を使用することで、得られるポリスチレン系樹脂発泡シートやこのポリスチレン系樹脂発泡シートを２次加工した製品などの耐熱性向上を図ることができる。
【００２２】
一般にポリスチレン系樹脂組成物が用いられてなる成形品に耐熱性が求められる場合には、スチレンホモポリマーよりもビカット軟化温度の高いスチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−マレイミド共重合体、ポリパラメチルスチレン樹脂などのコポリマーをその形成材料に採用することが行われている。一方で、上記のようにポリフェニレンエーテル系樹脂をブレンドする方法は、単に製品に耐熱性を付与することができるばかりでなく、優れた靱性を付与することができる点においても優れている。
【００２３】
したがって、ポリフェニレンエーテル系樹脂を含んだポリスチレン系樹脂組成物を使用して発泡トレーなどの成形品を作成すると、急激な変形が加えられても割れを抑制できる成形品を形成させ得る。
【００２４】
また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの分子量は、１６００００以上３１００００以下であり、２０００００以上２４００００以下であることが好ましく、２０８０００以上２３２０００以下であることがより好ましい。分子量が１６００００未満であると、脆性が悪いので、割れやすくなる。分子量が２０００００以上であると、脆性をより向上できるので、割れをより抑制でき、分子量が２０８０００以上であると、割れをより効果的に抑制できる。一方、分子量が３１００００を超えると、押出時の圧力が高くなるので、外観が不良になるなど製品として生産ができない場合がある。分子量が２４００００以下であると、押出時の圧力を低く維持できるので、製品としてより実現しやく、分子量が２３２０００以下であると、生産性をより効果的に向上できる。
【００２５】
ここで、上記「分子量」とは、ポリスチレン系樹脂発泡シートとしての混合物の重量平均分子量を意味し、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）で測定される値である。
【００２６】
また、上記分子量は、例えば配合するＧＰＰＳの分子量変更（ＧＰＰＳグレードの変更）で調整することができる。
【００２７】
また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの連続気泡率は２０％未満であり、１２．５％以下が好ましく、１１．５％以下がより好ましい。連続気泡率が２０％以上であると、脆性が悪く、割れやすくなる。連続気泡率が１２．５％以下であると、脆性をより向上できるので、割れをより抑制でき、連続気泡率が１１．５％以下であると、割れをより効果的に抑制できる。
【００２８】
ここで、上記「連続気泡率」は、空気比較式比重計を用いてポリスチレン系樹脂発泡シートの試験体の体積を測定し、「連続気泡率（％）＝（Ｖ0−Ｖ）／Ｖ0×１００（Ｖは試験体の体積（ｃｍ3）、Ｖ0は測定に使用した試験体の外形寸法から計算される試験体の見掛けの体積（ｃｍ3））」により求められる値である。
【００２９】
また、上記連続気泡率は、例えば押出発泡時の樹脂温度変更などで調整することができる。
【００３０】
また、ポリスチレン系樹脂発泡シートは、長手方向に延在する表面と、この表面と反対側の裏面とを有する。裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度Ｂに対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度Ａ（Ａ／Ｂ）は、０．７７以上１．３０以下であり、０．８５以上１．１５以下であることが好ましく、１．１０以上１．１４以下であることがより好ましい。Ａ／Ｂが０．７７未満であると、表面層側に割れが生じやすくなる。Ａ／Ｂが１．３０を超えると、裏面層側に割れが生じやすくなる。Ａ／Ｂが０．８５以上１．１５以下であると、表面層側の密度と裏面層側の密度との差を低減できるので、表面層側および裏面層側のいずれを外側に配置して成形品を作製しても、割れを抑制できる。Ａ／Ｂが０．８５以上１．１５以下であると、割れをより抑制できる。
【００３１】
ここで、上記「裏面層の密度に対する表面層の密度」とは、表面層の密度および裏面層の密度Ａ、Ｂを例えばＪＩＳ Ｋ ７２２２：２００５「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の求め方」に準拠して測定し、その比を求めた値を意味する。
【００３２】
また、上記裏面層の密度に対する表面層の密度は、例えば押出発泡時の金型から樹脂が出た直後のシート表面を冷却する空冷リングエアー量などで調整することができる。
【００３３】
また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの厚み方向（表面から裏面に向かう方向又は裏面から表面に向かう方向）の気泡径は、１００μｍ以上４００μｍ以下であり、１５２μｍ以上３８２μｍ以下であることが好ましく、２６４μｍ以上２９０μｍ以下であることがより好ましい。気泡径が１００μｍ未満である場合、連続気泡率が上がることで脆性が悪くなり、割れやすくなる。一方、気泡径が４００μｍを超える場合、脆性が悪く、割れやすくなる。気泡径が１５２μｍ以上３８２μｍ以下の場合、脆性を向上できるので、割れを低減でき、気泡径が２６４μｍ以上２９０μｍ以下の場合、割れをより効果的に抑制できる。
【００３４】
ここで、上記「厚み方向の気泡径」とは、厚み方向に沿った３点以上の断面について、ＡＳＴＭ Ｄ２８４２−６９の試験方法に準拠して測定される気泡径の平均値である。
【００３５】
また、例えば造核剤（タルクなど）の量を調整することで、上記気泡径を調整することができる。
【００３６】
また、ポリスチレン系樹脂発泡シートのシート発泡率は、２．０以上２０．０以下であることが好ましい。シート発泡倍率をこの範囲内にすることによって、硬くなりすぎることを抑制できるので、割れをより抑制することができる。
【００３７】
ここで、上記「シート発泡倍率」とは、樹脂比重／坪量(ｇ/ｍ2)×厚み(ｍｍ)×１０００で求められる値である。
【００３８】
また、例えば押出時の注入ガス量の調整などで、上記シート発泡倍率を調整することができる。
【００３９】
なお、ポリスチレン系樹脂発泡シートは、１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
本実施の形態の成形品は、上記ポリスチレン系樹脂発泡シートを用いて作製される。成形品としては、食品用トレー、カップ等の食品用容器が好適に用いられ、レンジアップ用容器がより好適に用いられる。
【００４１】
続いて、本実施の形態のポリスチレン系樹脂発泡シートおよび成形品の製造方法について説明する。
【００４２】
具体的には、まず、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂が含有され、且つポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂の合計量１００質量部に対してポリフェニレンエーテル系樹脂が１０質量部以上５０質量部以下含有されたポリスチレン系樹脂組成物を準備する。この工程では、分子量が２０００００以上４０００００以下のポリスチレン系樹脂を用いることが好ましい。
【００４３】
次に、準備したポリスチレン系樹脂組成物に、各種添加剤（造核剤、安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤、消臭剤等）を必要に応じて添加し、第１押出機に供給して溶融混練する。この工程では、ポリスチレン系樹脂組成物１００質量部に対して、１．０質量部以上１．４質量部以下の造核剤を添加することが好ましい。
【００４４】
次に、第１押出機の途中に設けた注入口から発泡剤を供給して、溶融混練物に発泡剤を含有する。この工程では、発泡剤として、揮発性発泡剤、無機ガス系発泡剤、分解型発泡剤等を、それぞれ単独で又は２以上組み合わせて用いることが好ましい。揮発性発泡剤としては、例えばプロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、シクロブタン、シクロペンタン等の環式脂肪族炭化水素類等が挙げられる。無機ガス系発泡剤としては、二酸化炭素、窒素、空気等の不活性ガスが用いられる。また、分解型発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾビスイソブチロニトリル、重炭酸ナトリウム等が挙げられる。しかしながら、ポリスチレン系樹脂発泡シートの熱成形に先立つ加熱時の二次発泡性向上の観点からは、揮発性発泡剤を主たる発泡剤として使用することが望ましい。発泡剤の添加量は、発泡剤の種類、基材樹脂、目的とする発泡倍率等によって異なるため、発泡剤の種類、基材樹脂の種類に応じて目的とする発泡倍率が得られるように添加量を選択する。
【００４５】
上記発泡剤とともに併用される気泡調整剤としては、タルク、シリカ等の無機粉末や、多価カルボン酸の酸性塩、多価カルボン酸と炭酸ナトリウム或いは重炭酸ナトリウムとの反応混合物等が挙げられる。気泡調整剤の添加量は、ポリスチレン系樹脂組成物１００質量部に対して０．５質量部以５質量部以下であることが好ましい。
【００４６】
次に、発泡剤を含有する溶融混練物を第１押出機から環状ダイスを有する第２押出機に供給し、樹脂（発泡剤含有ポリスチレン系樹脂組成物）を冷却して、環状ダイスから押出して筒状の発泡体を形成するとともに、冷却マンドレル等で発泡体の内側から径を拡張させ、押出直後の発泡体に、その内側および外側から空気などのガスを吹き付けて冷却する。この工程では、樹脂（発泡剤含有ポリスチレン系樹脂組成物）温度が１８４℃以下になるように樹脂を冷却することが好ましい。また、この工程では、筒状の発泡体の内側からのガスの流量を０．５ｍ3／分以上１．２ｍ3／分以下にし、且つ発泡体の外側からのガスの流量を０．４ｍ3／分以上１．５ｍ3／分にして発泡体を冷却することが好ましい。
【００４７】
次いで、筒状の発泡体を押出方向に沿って一端から切り開いてシート状に展開する。
【００４８】
以上の工程を実施することにより、本実施の形態のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造することができる。
【００４９】
次に、得られたポリスチレン系樹脂発泡シートを用いて成形することにより、成形品を製造する。成形する方法は、例えば熱成形が挙げられる。熱成形する方法としては、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、プレス成形等の方法が挙げられる。
【００５０】
なお、成形品の製造方法は熱成形に限定されず、例えばポリスチレン系樹脂発泡シートにＶ溝加工を施し、折り曲げて折箱容器としてもよい。
【００５１】
以上の工程を実施することにより、本実施の形態における成形品を製造することができる。
【実施例】
【００５２】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００５３】
（実施例１）
まず、７０質量部のポリスチレン樹脂（ＤＩＣ社製の商品名「ＸＣ−５１５」）と、３０質量部のポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）及びポリスチレン系樹脂（ＰＳ）の混合樹脂（ＳＡＢＩＣ社製の商品名「ノリルＥＦＮ４２３０」 ＰＰＥ／ＰＳ＝７０／３０）とからなる樹脂組成物１００質量部に対し、１質量部の造核剤（東洋スチレン社製の商品名「ＤＳＭ１４０１Ａ」）と、０．５質量部の消臭剤（東亞合成社製の商品名「ケスモンＮＳ−１００」）とを、直径１１５ｍｍの第１押出機に投入して２７０℃で加熱して溶融混練した。
【００５４】
次に、第１押出機の途中に配置された注入口から、イソブタンとノルマルブタンとを有する発泡剤（ブタンガス）を、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂の樹脂混合物１００質量部に対して、３．０質量部の割合で第１押出機に圧入してこれらを混合した。
【００５５】
次に、造核剤及び発泡剤と混練された樹脂組成物を第１押出機から直径１８０ｍｍの押出機に供給し、樹脂組成物（発泡剤含有ポリスチレン系樹脂組成物）を１８４℃まで冷却した後、サーキュラーダイを通して押出発泡した。さらに、発泡体の内部に配置された空冷リングの風量を１．２ｍ3／分にするとともに、発泡体の外部に配置された空冷リングの風量を１．５ｍ3／分として、押出直後の発泡体の外側および内側にエアを吹き付けて冷却し、ポリスチレン系樹脂発泡体を得た。この筒状のポリスチレン系樹脂発泡体を冷却マンドレルに沿わせて冷却した後に、押出方向に沿って切断し、坪量２２０ｇ／ｍ2、厚み２．０５ｍｍ、幅１０５０ｍｍのポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００５６】
（実施例２）
ポリスチレン樹脂として東洋スチレン社製の商品名「ＨＲＭ１８」を用いた点及び樹脂温度を１８０℃にした点以外は実施例１と同様にして実施例２のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００５７】
（実施例３）
発泡体の内部に配置された空冷リングの風量を１．０ｍ3／分とした点及び発泡体の外部に配置された空冷リングの風量を０．５ｍ3／分とした点以外は実施例１と同様にして実施例３のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００５８】
（実施例４）
発泡体の内部に配置された空冷リングの風量を０．５ｍ3／分とした点及び発泡体の外部に配置された空冷リングの風量を０．４ｍ3／分とした点以外は実施例１と同様にして実施例４のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００５９】
（実施例５）
造核剤を１．４質量部とした点以外は実施例１と同様にして実施例５のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６０】
（実施例６）
造核剤を０．７質量部とした点以外は実施例１と同様にして実施例６のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６１】
（比較例１）
ポリスチレン樹脂として東洋スチレン社製の商品名「Ｇ１００Ｃ」を用いた点以外は実施例１と同様にして比較例１のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６２】
（比較例２）
樹脂温度を１９３℃にした点以外は実施例１と同様にして比較例２のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６３】
（比較例３）
発泡体の内部に配置された空冷リングの風量を１．４ｍ3／分とした点及び発泡体の外部に配置された空冷リングの風量を０．３ｍ3／分とした点以外は実施例１と同様にして比較例３のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６４】
（比較例４）
発泡体の内部に配置された空冷リングの風量を０．６ｍ3／分とした点及び発泡体の外部に配置された空冷リングの風量を２．３ｍ3／分とした点以外は実施例１と同様にして比較例４のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６５】
（比較例５）
造核剤を１．８質量部とした点以外は実施例１と同様にして比較例５のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６６】
（比較例６）
造核剤を０．４質量部とした点以外は実施例１と同様にして比較例６のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６７】
（比較例７）
ポリスチレン樹脂として東洋スチレン社製の商品名「ＨＲＭ３０」を用いた点以外は実施例１と同様にして比較例７のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した。
【００６８】
（測定方法）
実施例１〜６及び比較例１〜７のポリスチレン系樹脂発泡シートについて、分子量Ｍｗを以下のようにＧＰＣにより測定した。この結果を下記の表１に記載する。
具体的には、測定装置として東ソー社製のＨＰＬＣ（ポンプＤＰ−８０２０、オートサンプラーＡＳ−８０２０、検出器ＵＶ−８０２０，ＲＩ−８０２０）を用い、カラムとしてＳｈｏｄｅｘ社製のＧＰＣ Ｋ−８０６Ｌ×２（試験数２）を用いた。測定条件としては、カラム温度を４０℃とし、移動相をクロロホルムとし、移動相流量を１．２ｍＬ／分とし、ポンプ温度を室温とし、測定時間を２５分とし、検出器をＲＩとし、注入量を５０μＬとし、内部標準法（０．１重量％ＢＨＴ）を用いた。
製造した各々のポリスチレン系樹脂発泡シートから１０ｍｇの試験体をそれぞれ形成し、０．１重量％のＢＨＴを含有したクロロホルム４ｍＬで試験体の各々を溶解し、非水系０．４５μｍクロマトディスクで濾過し、浸透時間を測定した。浸透時間は、完全溶解するまでの時間とした各々の浸透時間とし、０．１重量％ＢＨＴの分子量から、実施例１〜６及び比較例１〜７のポリスチレン系樹脂発泡シートの分子量を求めた。
【００６９】
また、実施例１〜６および比較例１〜６のポリスチレン系樹脂発泡シートについて、連続気泡率、裏面層の密度に対する表面層の密度の比（Ａ／Ｂ）、および厚み方向の気泡径について以下のように測定した。なお、比較例７は押出圧力が高かったため、外観の良好な発泡体が得られず、評価できなかった。これらの結果を下記の表１に記載する。
【００７０】
＜連続気泡率＞
連続気泡率は、空気比較式比重計（東京サイエンス（株）製）を用いて測定される、ポリスチレン系樹脂発泡シートの試験体の体積から、下記式により算出した。
連続気泡率（％）＝（Ｖ0−Ｖ）／Ｖ0×１００
なお、上記式において、Ｖは上述した方法で測定される試験体の体積（ｃｍ3）、Ｖ0は測定に使用した試験体の外形寸法から計算される試験体の見掛けの体積（ｃｍ3）である。
【００７１】
＜密度の比＞
密度の比（Ａ／Ｂ）は、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置でスライスするとともに、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置でスライスして、それらのスライス片の平均密度をＪＩＳ Ｋ ７２２２：２００５「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の求め方」に基づいて測定することで、各々の密度Ａ、Ｂの値を求め、その値からＡ／Ｂを求めた。
なお、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度をＢとし、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度をＡとした。また、裏面とは、冷却マンドレルに接触する面とし、表面とは、冷却マンドレルに接触する面と反対側の面とした。表面及び裏面の算術平均粗さＲａを表２に記載する。
表面及び裏面の粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４「表面粗さ−定義及び表示」に準じて、以下の条件で測定した。装置：非接触輪郭形状 粗さ測定システム キーエンス社製ＭＡＰ−２ＤＳ、測定範囲：２００００μｍ、測定ピッチ：２０μｍ、速度：５００μｍ／秒、評価長さ(ｌｎ)：１２．５ｍｍ、カットオフ（ｌ）：２．５ｍｍ、測定箇所：シート表裏面ＭＤ方向（押出方向）、ＴＤ方向（押出方向に直交し且つシート面に沿った方向）、平均フィルター：４、ノイズフィルター：１ 表側ＭＤ方向、ＴＤ方向の各ｎ＝３で測定し、全平均値をとった。
【００７２】
＜厚み方向の気泡径＞
厚み方向の気泡径は、ＡＳＴＭ Ｄ２８４２−６９の試験方法に準拠し測定した。具体的には、まず、試験用の発泡シート試料を、押出方向に直交する平面に沿って切断し、また、押出方向及び厚み方向に広がる平面に沿って切断し、それぞれの切断面厚み方向の両外側１／１０の部分を除いた部分につき、走査型電子顕微鏡（日立製作所社製「Ｓ−３０００Ｎ」）を用いて１７〜２０倍、必要に応じて最大２００倍に拡大して撮影した。撮影した４つの画像をそれぞれＡ４用紙上に印刷して、ＭＤ方向（押出方向）、ＴＤ方向（押出方向に直交し且つシート面に沿った方向）、ＶＤ方向（厚み方向）の各方向に沿った平行な線分（長さ６０ｍｍ）を各Ａ４用紙につき６ヶ所引いた。斯かる線分に重なる気泡の数から、各方向における気泡の平均弦長（ｔ）を下記式（１）により算出した。ただし、線分は、できる限り気泡が接点でのみ接しないように引き、接してしまった場合は、気泡数に含めることとした。
平均弦長（ｔ）＝６０／（気泡数×写真の倍率）・・・（１）
そして、下記式（２）により、各方向における気泡径を算出した。
Ｄ＝ｔ／０．６１６・・・（２）
さらに、上記のように測定した各気泡径（ＤMD、ＤTD、ＤVD）に基づいて、平均気泡径を下記式（３）により算出した。
平均気泡径（ｍｍ）＝（ＤMD＋ＤTD＋ＤVD）／３・・・（３）
なお、試験用の発泡シート試料の厚みが薄く、ＶＤ方向に６０ｍｍ長さ分の線分を引くことができない場合は、３０ｍｍ又は２０ｍｍ長さの線分に重なる気泡数を数えて、６０ｍｍ長さ線分における気泡数に換算する。
【００７３】
（評価方法）
また、実施例１〜６および比較例１〜６のポリスチレン系樹脂発泡シートについて、圧縮割れの発生率及びフィルムインパクトテスター衝撃強度を測定した。これらの結果を下記の表１に記載する。なお、比較例７は押出圧力が高かったため、外観の良好な発泡体が得られず、評価できなかった。
【００７４】
＜圧縮割れの発生率＞
圧縮割れの発生率は、以下のように測定した。製造した各々のポリスチレン系樹脂発泡シートを一定期間養生した後、片面（作製する容器の内側となる面）に接着剤を積層した無延伸ポリプロピレン樹脂フィルム４０μｍ（接着剤層／無延伸ポリプロピレンフィルム層＝２μｍ／４０μｍ、合計４２μｍ）をドライラミネートし、さらに反対面（作製する容器の外側となる面）に弱延伸ＰＳフィルム（ＣＰＳフィルム４０μｍ）を熱ラミネートして積層シートを作製した。そして、各々の積層シートを用いて開口部直径１５５ｍｍ、底部直径１２０ｍｍ、高さ６５ｍｍ（１ショットが５×４＝２０個）の食品用丼容器を熱成型した。各々の容器をテンシロンにて、リップ部ＭＤ方向（押出方向）およびＴＤ方向（ＭＤ方向と直交する方向）にそれぞれ２０個（合計４０個）を３０ｍｍ圧縮したときのリップ部の割れの発生率を測定した。
【００７５】
＜フィルムインパクトテスター衝撃強度＞
フィルムインパクトテスター衝撃強度は、安田精機製作所のフィルムインパクトテスターを用いて、衝撃球面０．５インチ半球にて測定した。
【００７６】
＜容器変形発生率＞
上記圧縮割れの発生率の測定の際に熱成型した食品用丼容器に１００ｇのサラダ油を入れ、１５００Ｗ電子レンジで７０秒加熱し、サラダ油を廃棄した後、容器開口部直径が５ｍｍ以上変形したものを不良（ＮＧ）とし、このＮＧ品の発生率を測定した。なお、サラダ油の温度は約１２０℃とした。
【００７７】
【表１】
【００７８】
【表２】
【００７９】
（評価結果）
表１に示すように、本発明の範囲内の実施例１〜６のポリスチレン系発泡シートは、分子量が本発明の範囲外の比較例１、連続気泡率が本発明の範囲外の比較例２および比較例５、裏面層の密度に対する表面層の密度の比が本発明の範囲外の比較例３および比較例４、および気泡径が本発明の範囲外の比較例５および６に比べて、圧縮割れ発生率を０％に低減できるとともに、フィルムインパクトテスター強度を６．３ｋｇ／ｃｍ以上に向上することができた。
【００８０】
また、本発明の範囲内の実施例１〜６のポリスチレン系発泡シートは、外観が良好であり、圧縮割れ発生率およびフィルムインパクトテスター衝撃強度を向上した製品として実現できたが、分子量が本発明の上限を超えた比較例７は押出圧力が高かったため、外観の良好な発泡体が得られず、製品として実現できなかった。
【００８１】
以上より、本実施例によれば、分子量が１６００００以上３１００００以下であり、且つ連続気泡率が２０％未満であり、且つ裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度に対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度が、０．７７以上１．３０以下であり、且つ厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下であることにより、シート発泡倍率が低くなることに起因した割れや、食品用容器の形状に起因した圧縮による割れを抑制できることが確認できた。
【００８２】
また、表２に示すように、表面の粗さＲａは、裏面の粗さＲａよりも大きかった。粗さＲａが相対的に大きい表面を含む表面層の密度をＡとし、粗さＲａが相対的に小さい裏面を含む裏面層の密度をＢとしたときに、表１の容器変形発生率に示すように、Ａ／Ｂが１．０１以上１．３０以下の実施例１、２、５、６は、容器内面に配置されるシートの密度を高くすることで、内面側の耐熱性を高めることができたので、容器の変形を抑制することができた。この結果から、分子量が１６００００以上３１００００以下であり、且つ連続気泡率が２０％未満であり、且つ粗さＲａが相対的に大きい面を表面とし、Ｒａが相対的に小さい面を裏面としたときに、裏面から表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度に対する、表面から裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度が、１．０１以上１．３０以下であり、且つ厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下であることにより、割れを抑制できると共に、成形する容器の変形を抑制できることがわかった。
【００８３】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と、前記表面と反対側の裏面とを有するとともに、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂が含有され、且つ前記ポリスチレン系樹脂及び前記ポリフェニレンエーテル系樹脂の合計量１００質量部に対して前記ポリフェニレンエーテル系樹脂が１０質量部以上５０質量部以下含有されたポリスチレン系樹脂組成物を用いて形成されたポリスチレン系樹脂発泡シートであって、
分子量が１６００００以上３１００００以下であり、
連続気泡率が２０％未満であり、
前記裏面から前記表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度に対する、前記表面から前記裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度が、０．７７以上１．３０以下であり、
厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下であることを特徴とする、ポリスチレン系樹脂発泡シート。
【請求項２】
請求項１に記載のポリスチレン系樹脂発泡シートを用いて作製されたことを特徴とする、成形品。
【請求項１】
表面と、前記表面と反対側の裏面とを有するとともに、ポリスチレン系樹脂及びポリフェニレンエーテル系樹脂が含有され、且つ前記ポリスチレン系樹脂及び前記ポリフェニレンエーテル系樹脂の合計量１００質量部に対して前記ポリフェニレンエーテル系樹脂が１０質量部以上５０質量部以下含有されたポリスチレン系樹脂組成物を用いて形成されたポリスチレン系樹脂発泡シートであって、
分子量が１６００００以上３１００００以下であり、
連続気泡率が２０％未満であり、
前記裏面から前記表面に向けて２００μｍの深さ位置までの裏面層の密度に対する、前記表面から前記裏面に向けて２００μｍの深さ位置までの表面層の密度が、０．７７以上１．３０以下であり、
厚み方向の気泡径が１００μｍ以上４００μｍ以下であることを特徴とする、ポリスチレン系樹脂発泡シート。
【請求項２】
請求項１に記載のポリスチレン系樹脂発泡シートを用いて作製されたことを特徴とする、成形品。
【公開番号】特開２０１２−１９３３３６（Ｐ２０１２−１９３３３６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４９４０（Ｐ２０１１−２１４９４０）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
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