CN1291833C - 发泡绝热片材、发泡绝热容器及其制法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的发泡绝热片材、采用该发泡绝热片材的容器及其制法中，通过增加发泡小室的膨出率，提高发泡高度。该绝热发泡片材，是在原纸上叠置合成树脂薄膜，利用原纸中所含的水分使合成树脂薄膜发泡，形成由发泡小室群构成的发泡面，然后对该发泡面的至少一部分进行真空吸引，增加发泡小室的发泡高度。该发泡面可至少用于绝热发泡容器的筒部。

Description

发泡绝热片材、发泡绝热容器及其制法
技术领域
本发明涉及发泡绝热片材、发泡绝热容器及其制法，该发泡绝热片材，主要是对利用原纸的水分发泡形成的发泡小室群进行真空吸引而制成的。
背景技术
以原纸作为基材的绝热杯，提出过有各种构造。这些构造是使叠置在基材上的叠层薄膜发泡，使之兼有良好的触感和绝热性。
例如，在日本特开昭57-110439号公报中，揭示了一种发泡构造。该构造是，使片材中含有的水分被加热而气化，把该气化后的水分作为发泡材使用，使聚乙烯薄膜等的热可塑性合成树脂发泡。
但是，该方法中，发泡高度很有限，即使加热时间长，发泡高度也不够高。
在日本特开昭61-246041号公报中，揭示了一种发泡构造。该构造是，把发泡片材和贯通形成有多个通气小孔的片材板，用粘接剂在多个部位进行一体粘接，形成为复合片材，将该发泡片材加热软化后，在粘接部位以外的部位，从发泡片材一侧进行真空吸引，使发泡片材沿着成型模子膨出成形，在发泡片材上形成膨出凸部。
这种情形下，是在粘接部以外的部位，吸引软化的发泡片材，使其膨出，操作比较麻烦，并且膨出部分大大地向外伸出，所以，不适合于杯子等，不容易形成触感比较好的发泡面。
另外，本申请人作为其它方法在日本特开2000-177039号公报中，提出了一种发泡构造。该构造是，把硅油等的粘接阻止剂呈点状地涂敷在片材板上，在其上面粘接叠层薄膜，将该叠层薄膜的粘接面加热后，对叠层薄膜的涂敷了粘接阻止剂的部分进行真空吸引，使其膨出。
该构造中，由于粘接阻止剂呈点状地涂敷在片材板上，所以，在上述涂敷部位，对因加热而可塑化的叠层薄膜进行真空吸引，使其拉伸膨出而成为发泡部，所以，发泡部呈散点状配置，不能形成无间隙的、连续的发泡面。
本发明者鉴于上述问题进行研究，结果开发了一种发泡构造。该构造是，把原纸的水分作为发泡剂，使合成树脂薄膜发泡，形成了发泡小室无间隙并连续的发泡面，并且，对该发泡面进行真空吸引，可以尽量提高发泡高度。
即，如上述日本特开昭57-110439号中的水分发泡那样，将原纸中含有的水分加热，使其气化，把该气化了的水分作为发泡材，使聚乙烯薄膜等的热可塑性合成树脂发泡。
形成该发泡面的合成树脂薄膜，最好采用聚乙烯，但也可以采用聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、尼龙等的热可塑性薄膜。
所采用的原纸单位面积重量为100g/m2～400g/m2，含水率约为2～10％、最好为4.5～8％左右。
发泡的加热温度，通常在约110℃～约200℃的范围内，但是可根据所用的原纸及热可塑性树脂薄膜的种类适当决定。
据实验得知，使用低密度的聚乙烯时，加热温度为135℃、加热时间为90秒时，可得到8倍的发泡倍率，如果加热时间为5分钟，则可以将发泡高度增大到15倍。
如果提高加热温度，虽然原纸中的含水分减少，但是发泡倍率降低。
可推断这是因为树脂温度大大超过了融点时，发泡小室破裂，树脂强度降低，冷却时发泡小室收缩的原故。
这样地利用原纸中的水分发泡时，虽然能暂时地增大发泡倍率，但是，冷却时发泡小室收缩，所以，不能保持发泡高度，这是其致命的缺点。
对此，为了防止冷却时发泡小室的收缩，曾考虑过用急冷的方法，增强发泡小室的强度。
为此，进行了水冷、以及-5℃的急冷，但是，仍不能保持发泡高度。
本发明者尝试对发泡面施加负压，抑制发泡小室的收缩，同时进行真空吸引，加高发泡小室的方法，结果，发现可以保持发泡面的高度。随即作出了本发明。
发明内容
即，本发明的目的是提供发泡绝热片材、采用该发泡绝热片材的发泡绝热容器以及其制法。本发明的发泡绝热片材，利用原纸中含有的水分，使合成树脂薄膜发泡，形成由连续的发泡小室群构成的发泡面，并且，对该发泡面进行真空吸引，可提高发泡高度。
本发明的发泡绝热片材的制法，对在原纸上叠置了合成树脂薄膜的片材加热，主要利用原纸中所含的水分使合成树脂薄膜发泡，形成由发泡小室群构成的发泡面，用金属模具对该发泡面的至少一部分进行真空吸引而提高了发泡小室的发泡倍率，所述金属模具被设定成可在上述发泡面和金属模具上设置的吸引面之间产生用于吸引发泡小室的间隙的大小，所以，由于用原纸中所含的水分使合成树脂薄膜发泡，并且对发泡小室进行真空吸引，这样，可以阻止以高倍率发泡的发泡小室的收缩，保持高的发泡倍率。
另外，也可以对上述发泡面的至少一部分进行真空吸引，使发泡小室群的一部分发泡小室从原纸上浮起，并且，相邻的发泡小室彼此贴合成为一体，使外观的发泡高度均匀。上述发泡面，形成在片材的全部或一部分上。
这样，可阻止以高倍率发泡的发泡小室的收缩，保持高的发泡倍率。
另外，由于用加热和真空吸引形成发泡面，所以，可以降低加热温度，缩短加热时间，并且，可同时由真空吸引除去油墨或溶剂的臭味、树脂臭味、或苎麻(ラミ)臭味等的臭味。
采用本发明发泡绝热片材的发泡绝热容器中，由于至少在容器的筒部采用了上述发泡绝热片材，所以，借助高的发泡高度，能提高绝热性，并且具有良好的触感。
也可以至少在筒部具有上述发泡面的发泡绝热容器的制法中，对在原纸的至少一个面上叠置了合成树脂薄膜、并且另一个面也是叠层构造的上述筒部乃至容器加热，主要利用原纸中所含的水分使上述合成树脂薄膜发泡，形成由发泡小室群构成的发泡面，用金属模具对该发泡面的至少一部分进行真空吸引，提高发泡小室的发泡高度，所述金属模具被设定成可在上述发泡面和金属模具上设置的吸引面之间产生用于吸引发泡小室的间隙的大小。
另外，上述发泡面，形成在筒部的一部分或容器的一部分上。
另外，在进行上述真空吸引时，为了使均等的吸引力作用在发泡面上，设置了约束装置，该约束装置把形成有发泡面的片材不移动也不变形地约束在金属模具内的规定位置，可得到更均匀的发泡高度。
本发明的发泡绝热片材的制法中，由以下工序构成：对在原纸上叠置了合成树脂薄膜的片材加热，主要利用原纸中所含的水分使合成树脂薄膜发泡，形成由连续的发泡小室群构成的发泡面的工序；用金属模具对该发泡面的至少一部分进行真空吸引，提高发泡小室的发泡高度的工序，所述金属模具被设定成可在上述发泡面和金属模具上设置的吸引面之间产生用于吸引发泡小室的间隙的大小。
另外，至少在筒部具有上述发泡面的发泡绝热容器的制法，由以下工序构成：原纸的两面叠置地构成，通过加热，主要利用原纸中所含的水分使合成树脂薄膜发泡，形成由发泡小室群构成的发泡面的工序；用金属模具对该发泡面的至少一部分进行真空吸引，提高发泡小室的发泡高度的工序，所述金属模具被设定成可在上述发泡面和金属模具上设置的吸引面之间产生用于吸引发泡小室的间隙的大小。
另外，在进行上述真空吸引时，为了使均等的吸引力作用在发泡面上，设有约束工序，该约束工序把形成有发泡面的片材不移动也不变形地约束在金属模具内的规定位置。
附图说明
图1是模示表示第1实施例的发泡绝热片材的局部断面图。
图2是模示表示第2实施例的发泡绝热片材的局部断面图。
图3(a)是内周面上具有片材固定用纵肋的真空吸引用金属模的平面图，(b)是其断面图。
图4是内周面上具有片材固定用环状横肋的真空吸引用金属模的断面图。
图5是金属模具的断面图，该金属模具为内周面上没有约束装置的真空吸引用金属模具，具有安装在容器的内壁面上的、约束容器的固定具，在吸引时设置在内部。
图6是说明发泡小室前端的变形的模式图。
具体实施方式
下面，说明本发明的发泡绝热片材、发泡绝热容器及其制法的实施例。
发泡绝热片材1，与现有技术的采用水分发泡的构造同样，如图1和图2所示，作为基材的中层是采用原纸3，在发泡面上，叠置图中虚线所示的低密度聚乙烯等合成树脂薄膜2，内层是采用不容易发泡的合成树脂薄膜、或铝箔等的叠层薄膜4。
本发明中，上述的水分发泡，主要是利用原纸中含有的水分。但是，例如当在上述片材1上涂敷了油墨时、或者付加了保水性物质时，也包括利用这些水分进行水分发泡的情形。
上述片材1，不限定于上述那样预先叠置成为叠层构造的情形，也可以在形成为容器形状后，将内外层中的任一层或两层的薄膜叠置成一体，形成为三层构造。
总之，在加热上述叠层片材时，只要用叠层薄膜等将原纸3的两面覆盖住即可。这是因为如果在加热时原纸的一面露出，则水分会直接蒸发到大气中。
另外，本发明中，把合成树脂薄膜的发泡体的一个单位称为发泡小室20，把该发泡小室20连续密集的状态称为发泡群21，把该发泡群21形成为面状的状态称为发泡面22。
本实施例中，由水分发泡成形的发泡小室20，通过真空吸引被进一步朝着高度方向拉伸，形成为发泡小室20。但是，本发明中，由水分发泡成形的发泡小室20与被真空吸引的发泡小室20实质上高度不变，即，也可用真空吸引抑制水分发泡后的收缩。
另外，上述用于水分发泡的加热工序和利用真空的真空吸引工序，并不限定于在加热工序后进行真空吸引工序的方式，或者在加热工序中进行真空吸引工序的方式，本发明中，也包含同时地进行上述的加热工序和真空吸引工序的方式，另外，也包含在真空吸引工序中进行加热工序的方式。
下面，说明用试样进行的实验例。
本实施例中，试样是构成杯状绝热容器的筒部的片材。
该筒部的片材是三层构造：在基材的中层采用单位面积重量为250g/m2的原纸3，在发泡面的外层2叠置50μm的低密度聚乙烯，在内层4采用18μm的低发泡合成树脂薄膜。
加热方法是，采用恒温加热装置的特制温度窖炉(ス一パ一テンプオ一ブン)STPH-200(タバィエスペック(株式会社)制)，风速是低风速(LOW)，将风门全开，使用齿轮马达，将试样放在试料架上，一边旋转一边均等加热，使外层发泡。
试样1：用135℃加热90秒。
试样2：用165℃加热45秒。
试样3：用165℃加热90秒。
对照品：用135℃加热90秒。
这样地进行了发泡后，用真空如下述地进行真空吸引。
加热后，从上述炉中取出并立即放入桶状的真空用金属模内，对发泡面施加负压。
本实施例中，金属模对具有发泡面的片材、即杯状容器的筒部进行真空吸引，杯状容器借助约束装置固定着，其中心线与金属模的中心线在同一轴线上。
该约束装置可采用任何方法将容器固定住，例如，从金属模内周面突出并与发泡面侧对接，或者将发泡面的背侧面固定住，或者将片材的端部固定住等。
金属模具的内周面的大小，设定为能在杯状容器的发泡面与金属模具吸引面之间，产生吸引发泡小室20的间隙的大小。
试样1中，将纵肋12作为约束装置，设在桶状的金属模具10(见图3)的内面。
纵肋12沿着筒部的外周方向等间隔(例如2mm间隔)地配置着，其前端与发泡面对接。
用上述纵肋12，把形成有试样1的发泡面的容器固定住，用真空吸引，施加51kpa的负压10秒钟。
这时，上述容器在金属模具内一点也不能动也不能变形地被纵肋12固定住，纵肋12推压时，与其相碰的发泡小室群被压扁而成为扁平面，未与纵肋12相碰的面的发泡群，被真空吸引。
试样2中，把与发泡面对接的环状横肋13(见图4)作为约束装置，在桶状的金属模具10的内面上，设置上下多段，用上述横肋13将形成有发泡面的容器固定住，用真空吸引，施加67kpa的负压10秒钟。
这时也同样地，上述容器在金属模具内不能动也不能变形地被横肋13固定住，横肋13推压时，与其相碰的发泡小室群被压扁而成为扁平面，未与械肋13相碰的面的发泡群，被真空吸引。
在试样3中，放入不设有上述肋的桶状金属模具10(见图5的下方部分)，用真空吸引，施加67kpa的负压10秒钟。
这时，在金属模具内，没有设置肋等的、用于固定形成有发泡面的片材的约束装置。
对照品中，未进行上述真空吸引。
用显微镜观察上述构成的发泡绝热容器断面，测定4处的发泡高度，求其平均值。
对照品中，发泡高度的平均值为283μm。
试样1中，发泡小室的上端的平均值为967μm，发泡倍率约为20倍。
这里，图1表示第1实施例的试样1的断面，该试样1中，发泡小室群由附着在原纸上的发泡小室构成。20是形成的无数个发泡小室，附着在原纸3上，发泡小室20相互间密接，贴合成为一体，保持着发泡群21或发泡面22的高度。
图2表示第2实施例的试样1的断面。该第2实施例，由与上述第1实施例相同的条件构成，发泡时，发泡小室群的各发泡小室的发泡倍率产生波动。
这时，借助发泡小室的真空吸引，发泡小室群中的发泡倍率低的发泡小室20’，从原纸3上浮起，成为分离的状态；而发泡倍率高的发泡小室20，成为一体地附着在原纸3上的状态，这些相邻的发泡小室20、20’彼此贴合为一体。
这样，发泡小室群21中，高倍率发泡的发泡小室20的实际发泡高度、和较低倍率发泡的发泡小室20’的外观高度，全部保持在约同一高度，所以，发泡面22的上面是齐平的，不产生凹凸。另外，图中23是在浮起部分产生的空隙部。
第1实施例和第2实施例的不同之处，是发泡小室的一部分是否附着在原纸3上，其它均相同，所以，在以下的说明中，也兼用作对第1实施例和第2实施例2的说明。
接着，用与上述试样1同样的条件，加热时间为70秒时的平均值为870μm，90秒时为1001μm。
试样2中，平均值为859μm。
试样3中，平均值为400μm。
另外，加热后立即将发泡面形成为真空，吸引发泡小室，从而发泡小室不因冷却而收缩，并且，与只用水分发泡时相比，可以极大地增大发泡高度。
上面例举了在加热后进行发泡面的真空吸引的情形，但是，也可以在加热中进行，负压的大小和吸引时间，可根据实验决定其最佳值。
如前所述，具有发泡面的容器或片材，如果吸引时在金属模具内移动或变形，将导致不容易对发泡小室群作用均等的吸引力，为了对发泡面作用均等的吸引力，最好将容器或片材固定或约束在规定位置，进行发泡小室的真空吸引。
这时，在吸引时，由于对容器(或片材)的发泡面作用均匀的真空吸引力，所以，可得到均质的高发泡倍率。
试样3中，其发泡高度比试样1、2低，但是，片材被真空吸引而产生了变形，所以，必须在金属模具内设置用于固定上述片材的装置。
这时，例如如图5的上部所示，采用固定具14把形成为容器形状的片材固定在容器的内壁面上，并使其位于金属模具10的规定位置，这样，与其它试样同样地，可得到更高的发泡倍率。
用于约束形成为该容器状的片材的装置，不限于前述实施例的形式，总之，只要在真空吸引时，能把形成有发泡面的片材不移动也不变形地固定在金属模具中央规定位置者即可，该装置可以与金属模具成形为一体，也可以与金属模具分开地形成，可以是接触式的，也可以是非接触式的。
另外，上述约束装置是从外壁面侧将容器固定在规定位置，但也可以从内壁侧将容器固定在规定位置。
另外，象前述实施例中的纵肋或横肋等那样，当采用的约束装置具有挤压一部分发泡面的对接面时，发泡面上的与对接面相应部位被压扁而成为凹部，被真空吸引的部位相对地隆起成为凸部，这样，可在发泡面上形成凹凸图样。
当将上述图样作成星形、几何图形、或其它所需的形状时，可以把约束装置的对接面的形状直接做成为图样的形状，用凹部表现出图样；或者将对接面的形状沿着图样的轮廓凹入，将图样做成为浮雕状，用凸部表现图样；或者也可以将上述二者方法结合，表现出图样。
这样，真空吸引时，在约束容器或片材的同时，可将上述约束装置的对接面的形状，转印到发泡面上，可在发泡面上形成凹凸图样。
通过设计对接面的形状，可以做出各种各样的上述图样，例如，该图样可以形成在发泡面的一部分上，或者形成为散点状，或者形成为浮雕状，或者形成为连续图案状等。
这样形成的发泡小室，借助真空吸引，其形状得以保持，当发泡小室内的空气因冷却而收缩时，如图6所示，其前端的张紧度缓解而缓和地挠曲。
这样，完成了的各发泡小室20的前端20’变得柔软，手指的触感良好。
根据该制法，可通过实验获得基于调节加热时间和负压的发泡高度数据，由此，可以将发泡面调节到所需的发泡高度。
另外，也可以在形成发泡面的合成树脂制薄膜上预先涂敷印刷油墨使发泡面的高度不均等地进行高度调节。
另外，与采用原纸水分的发泡相比，可以缩短加热时间，可以降低加热温度，可以节省工作量和降低成本。
由于能提高发泡倍率，所以可提高绝热性。
另外，由于进行真空吸引，在真空吸引的同时可吸引油墨或溶剂等在成形时产生的各种臭味，可以除臭。
上述实施例中，例举了将发泡绝热片材作为杯状容器的例子，但是也可以是容器之外的物体。
形成发泡面的面，也可以是原纸内外面中的任一侧。
另外，可在预先成型为规定形状后，进行发泡、吸引，也可以在对片材进行了发泡、吸引后，将该片材组装成为所需的形状。
另外，发泡面可以形成在片材或筒部的一部分上，也可以部分地形成在容器上。

Claims (18)

1.一种发泡绝热片材的制法，其特征在于，对在原纸上叠置了合成树脂薄膜的片材加热，主要利用原纸中所含的水分使合成树脂薄膜发泡，形成由发泡小室群构成的发泡面，用金属模具对该发泡面的至少一部分进行真空吸引而提高了发泡小室的发泡高度，所述金属模具被设定成可在上述发泡面和金属模具上设置的吸引面之间产生用于吸引发泡小室的间隙的大小。
2.如权利要求1所述的发泡绝热片材的制法，其特征在于，由附着在原纸上的发泡小室构成发泡小室群。
3.如权利要求1所述的发泡绝热片材的制法，其特征在于，由附着在原纸上的发泡小室和离开原纸浮起的发泡小室构成发泡小室群，相邻的发泡小室彼此贴合成为一体，外观的发泡高度均匀。
4.如权利要求1所述的发泡绝热片材的制法，其特征在于，上述发泡面形成在片材的一部分上。
5.如权利要求1所述的发泡绝热片材的制法，其特征在于，在进行真空吸引时，为了使均等的吸引力作用在发泡面上，设置了约束装置，该约束装置把形成有发泡面的片材不移动也不变形地约束在金属模具内的规定位置。
6.一种发泡绝热容器的制法，所述发泡绝热容器至少在筒部具有发泡面，其特征在于，对在原纸的至少一个面上叠置了合成树脂薄膜、并且另一个面也是叠层构造的上述筒部乃至容器加热，主要利用原纸中所含的水分使上述合成树脂薄膜发泡，形成由发泡小室群构成的发泡面，用金属模具对该发泡面的至少一部分进行真空吸引，提高发泡小室的发泡高度，所述金属模具被设定成可在上述发泡面和金属模具上设置的吸引面之间产生用于吸引发泡小室的间隙的大小。
7.如权利要求6所述的发泡绝热容器的制法，其特征在于，发泡小室群由附着在原纸上的发泡小室构成。
8.如权利要求6所述的发泡绝热容器的制法，其特征在于，发泡小室群由附着在原纸上的发泡小室和离开原纸浮起的发泡小室构成，相邻的发泡小室彼此贴合成为一体，外观的发泡高度均匀。
9.如权利要求6所述的发泡绝热容器的制法，其特征在于，上述发泡面形成在筒部的一部分或容器的一部分上。
10.如权利要求6所述的发泡绝热容器的制法，其特征在于，在进行真空吸引时，为了使均等的吸引力作用在发泡面上而设置了约束装置，该约束装置把形成有发泡面的片材不移动也不变形地约束在金属模具内的规定位置。
11.一种发泡绝热片材的制法，其特征在于，包括以下工序：对在原纸上叠置了合成树脂薄膜的片材加热，主要利用原纸中所含的水分使合成树脂薄膜发泡，形成由连续的发泡小室群构成的发泡面的工序；
用金属模具对该发泡面的至少一部分进行真空吸引，提高发泡小室的发泡高度的工序，所述金属模具被设定成可在上述发泡面和金属模具上设置的吸引面之间产生用于吸引发泡小室的间隙的大小。
12.如权利要求11所述的发泡绝热片材的制法，其特征在于，发泡小室群由附着在原纸上的发泡小室构成。
13.如权利要求11所述的发泡绝热片材的制法，其特征在于，发泡小室群由附着在原纸上的发泡小室和离开原纸浮起的发泡小室构成，相邻的发泡小室彼此贴合成为一体，外观的发泡高度均匀。
14.如权利要求12所述的发泡绝热片材的制法，其特征在于，设置约束工序，该工序在进行真空吸引时，为了使均等的吸引力作用在发泡面上而把形成有发泡面的片材不移动也不变形地约束在金属模具内的规定位置。
15.发泡绝热片材的制法，采用该发泡绝热片材的发泡绝热容器的至少筒部具有发泡面，其特征在于，包括以下工序：原纸的两面叠置地构成，通过加热，主要利用原纸中所含的水分使合成树脂薄膜发泡，形成由发泡小室群构成的发泡面的工序；
用金属模具对该发泡面的至少一部分进行真空吸引，提高发泡小室的发泡高度的工序，所述金属模具被设定成可在上述发泡面和金属模具上设置的吸引面之间产生用于吸引发泡小室的间隙的大小。
16.如权利要求15所述的发泡绝热片材的制法，其特征在于，发泡小室群由附着在原纸上的发泡小室构成。
17.如权利要求15所述的发泡绝热片材的制法，其特征在于，发泡小室群由附着在原纸上的发泡小室和离开原纸浮起的发泡小室构成，相邻的发泡小室彼此贴合成为一体，外观的发泡高度均匀。
18.如权利要求15所述的发泡绝热片材的制法，其特征在于，在进行真空吸引时，为了使均等的吸引力作用在发泡面上而设有约束工序，该约束工序把形成有发泡面的片材不移动也不变形地约束在金属模具内的规定位置。
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