JP2001500534A - 開放容器を製造するための熱成形可能な発泡シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、発泡材料から成るか又は発泡材料の層を少なくとも一つ含む熱成形可能なシートに関するものである。本発明のシートは、特に、シートに絞り加工又は深絞り加工を施し、発泡材料を膨張させることによって、食品を包装及び／又は消費するためのカップ、皿等を熱成形する場合に適用される。本発明のシートの発泡材料は、高溶融強度ポリプロピレンを５０〜１００〔％〕含有するポリプロピレン混合物から成り、０．１〜０．７〔ｇ／ｃｍ³〕、好ましくは０．２５〜０．５〔ｇ／ｃｍ³〕の密度、及び１〔ｍｍ³〕当たり３００〜３０００、好ましくは８００〜２５００のセル数を有する。本発明のシートは、高い絞り率（例えば１．５）で絞り加工を施すことができ、成形が困難な形状の容器を製造することができ、それによって絞り加工上の問題が生じることはなく、製造された容器は一様な不透明性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 開放容器を製造するための熱成形可能な発泡シート 本発明は、包装産業の分野におけるものであり、最初の独立請求項に基づく熱 成形可能な発泡シートであって、熱成形可能で膨張可能な発泡材料から成るか又 は該発泡材料の層を少なくとも一つ含むシートに関するものである。 例えば、皿、カップ等のように、食品の包装及び／又は消費のために使用され る開放容器は、通常、熱変形が可能なプラスチック材料から成る一つの平らなシ ートに絞り加工又は深絞り加工を施すことによって製造される。このような開放 容器は底壁及び側壁を有する。前記シートは、通常、一対の成形具の間、すなわ ち、その上方に予備加熱されたシートが位置させられ、凹部を備えた雌成形具と 、シートに絞り加工を施すことができるように雌成形具の凹部に対して挿脱可能 にされた雄成形具との間で熱変形させられる。 このような容器を製造しようとする場合、発泡材料から成るか又は該発泡材料 の層を少なくとも一つ含むシートを使用することが好ましい。これは、発泡材料 から成るか又は該発泡材料の層を少なくとも一つ含むシートを使用して製造され た容器は、通常、単位面積当たりの重量が等しい他の固形材料を使用して製造さ れた容器より固いからである。少なくとも部分的に発泡材料によって製造された シート及び容器は不透明である。容器においては、用途に応じた最小限の機械的 強度が必要とされる。また、容器は、不透明性が一様で、表面が滑らかであり、 光沢が有るものほど好まれる。 発泡材料から成るか又は該発泡材料の層を少なくとも一つ含むシートを使用す る場合、シートを熱成形可能な状態にし、発泡材料に減圧を付与すると、発泡材 料内に閉じ込められているガスが膨張させられる。したがって、減圧を付与した 状態で発泡材料を冷却することによって、容器の壁の特定の部分を膨張させるこ とができる。このようなプロセスは、例えば、米国特許明細書第３８４６５２６ 号及び日本国特開昭６０−１９２６１５号に記載されている。さらに、発泡材料 から成るシートに絞り加工を施し、膨張させて開放容器を製造する方法及び装置 が、現在出願中である他の出願（本願と同じ出願日）に記載されている。 前記他の出願によれば、雌成形具の凹部の内部に雄成形具を移動させることに よって、雌成形具の凹部の上において予備加熱されたシートに絞り加工を施し、 容器を製造するようになっている。また、前記雄成形具を移動させる間に、シー トの少なくとも片側の圧力が低くされ、該圧力は、雄成形具が最終位置に到達し た時又はその直後に、発泡材料が膨張するのに十分に低い大気圧以下の圧力（膨 張圧力）になる。続いて、可塑性維持温度以下の温度に冷却されるまで、成形具 は最終位置に置かれ、前記膨張圧力は維持される。そして、成形された容器は型 から外される。雄成形具が移動して予備加熱されたシートに接触する前に、シー トに圧力差を形成する（雌成形具側を低圧にする）ことによってシートに予張力 を付与することができる。このように、予張力を付与することは、特に、深絞り 加工（絞り率＞１）によって容器を製造する場合及び／又は成形が困難な形状（ 丸くない底壁、急な側壁等）の容器を製造する場合に、一層好ましい。 前記パラグラフに記載された方法によって、かつ、シートと成形具の表面との 間から空気を除くために少なくとも容器の壁を形成する部品の表面に開口が形成 された成形具を使用することによって（本願と同じ出願日である現在出願中の更 に他の出願に記載されているように）、最短のサイクル時間で、少なくとも部分 的に発泡材料から成るシートから、主として容器の持つべき機械的性質に基づい て決定される壁の厚さ及び密度を備えた開放容器を製造することができる。これ は、容器の壁が、絞り加工及び膨張の程度に応じて、種々の厚さ及び密度を持ち 得ることを意味している。 上記の方法に従って開放容器を製造するために、例えば、ポリスチレン又はポ リプロピレン発泡体から成るか、ポリスチレン又はポリプロピレン発泡体を含有 する材料から成る公知のシートを使用すると、製造された容器において、絞り率 及び／又は膨張の程度にばらつきのある部分が目立ってしまう。また、特に、サ イクル時間が短い場合、及び／又は、絞り率が高かったり、容器が成形するのに 困難な形状、例えば、丸くない底壁、非常に急な側壁等を有していたりする場合 に、機械的な不具合が起きることもある。 そこで、本発明は、発泡材料から成るか又は該発泡材料の層を少なくとも一つ 含み、良好な絞り加工特性、及び密度による変化の少ない不透明性を備えたシー トであって、前記他の出願の方法を用い、成形が困難な形状であっても、特に、 極めて短いサイクル時間で、しかも、高い絞り率で、機械的にも美的にも良質の 容器を製造することができるシートを形成することを目的とする。なお、該シー ト、及びシートから製造される容器は、容易にリサイクルすることができ、かつ 、できる限り多種類（固体状、液体状、高温、低温等）の食品に適用することが できるようにされる。 この目的は、請求項で定義されたシートによって達成される。 リサイクルすることができ、多種類の食品に適用することができるという条件 を満たすために、本発明のシートは基本的にポリプロピレンから成る。このこと は、シートの全体がポリプロピレン発泡体から成ること、又は、シートがポリプ ロピレン発泡体の層を少なくとも一つ含むとともに、ソリッドポリプロピレン又 は他の熱変形可能な材料、例えば、バリヤ材料から成る一つ又は複数の層を含む ことを意味する。 プラスチック発泡材料の不透明性は、光がセルの壁上で散乱することによる。 したがって、セルの壁の配列が緻（ち）密であればあるほど、材料内に入った光 の多くが散乱し、材料は一層不透明になる。ところで、セルの壁の配列が緻密で あればあるほど、極めて高い絞り率で絞り加工を施すことができるとともに、膨 張させられたときに材料の外観が変化しにくいことが分かっている。また、セル の壁の配列が緻密であれぽあるほど、発泡材料の絞り加工特性が良好になること も分かっている。これは、セルの寸法が大きくなる、すなわち、セルの壁構造の 緻密さが低下すると、発泡材料の絞り加工性が局部的に相当程度に変化したり、 絞り加工の途中で裂けて発泡材料が破断したりする確率が高くなるからである。 プラスチックの発泡材料におけるセルの壁構造の緻密さの計測指標は、セル数 （１〔ｍｍ³〕当たりのセルの数）である。１〔ｍｍ³〕当たり３００より多いセ ル数を有するポリプロピレン発泡体のシートを使用し、前記他の出願による方法 によって処理を行ったところ、絞り率（容器の深さを開口の直径で除算したもの であり、容器の形状及び発泡材料の膨張率によるが、０．５〜１の値を採る。） が比較的低い場合に、良質の容器を製造することができることが分かった。そし て、１〔ｍｍ³〕当たり３０００以下のセル数を有するポリプロピレン発泡体か ら成るシートを使用すると、絞り率が０．８〜１．５（容器の形状及び発泡材 料の膨張率による。）である場合に、良質の容器を製造することができることが 分かった。前記他の出願に記載されたような絞り加工プロセスにおいて、食品を 包装及び／又は消費するためのカップ、皿等の容器を製造する場合、１〔ｍｍ³ 〕当たり８００〜２５００、好ましくは１０００〜２０００のセル数を有するポ リプロピレン発泡体のシートを使用するのが極めて適している。 本発明の方法のポリプロピレン発泡体は、０．１〜０．７〔ｇｒ／ｃｍ³〕、 好ましくは、０．２５〜０．５〔ｇｒ／ｃｍ³〕、更に好ましくは、０．３６〜 ０．５０〔ｇｒ／ｃｍ³〕の密度を有する。シートは、０．５〜３〔ｍｍ〕、好 ましくは、１〜２〔ｍｍ〕、更に好ましくは、１．２〜１．６〔ｍｍ〕の厚さを 有する。 ポリプロピレン発泡体の密度、及びポリプロピレン発泡体によって形成される シートの厚さによるが、溶融強度が約２４〔ｃＮ〕の高溶融強度ポリプロピレン を５０〜１００〔％〕含むポリプロピレン混合物を使用すると、前述された特性 を備えたシートを押出成形によって容易に製造することができる。高溶融強度の ポリプロピレン（長い側鎖を備えたポリプロピレン）は、単重合体又は共重合体 として市場で入手することができる。 ポリプロピレン混合物の溶融強度が高くなれぼなるほど（すなわち、高溶融強 度ポリプロピレンの含有率が高くなればなるほど）、必要なセル数を備えた良質 のシートを容易に製造することができる。しかしながら、高溶融強度ポリプロピ レンの割合が高いと、経済的に不利であるだけでなく、壁が脆（もろ）い容器が 形成されてしまう。そこで、他の種類のポリプロピレン（単重合体又は共重合体 ）を加えてポリプロピレン発泡体の溶融強度を１５〔ｃＮ〕、好ましくは１８〜 ２０〔ｃＮ〕に低下させることによって、高溶融強度ポリプロピレンの割合をで きる限り５０〔％〕に低下させることが有利である。 食品を包装及び／又は消費するためのカップ、皿等であって、目的に適合する 機械的安定性を有するカップ、皿等を製造するための前記他の出願による熱成形 方法に適用することができるシートは、６０〜９０〔％〕、好ましくは６０〜８ ０〔％〕の高溶融強度ポリプロピレンを含有するポリプロピレン発泡体から成る か、又は該ポリプロピレン発泡体を含有することが望ましい。 ポリプロピレン発泡体から成るか、又は該ポリプロピレン発泡体を含有するシ ートを押出成形によって製造するためには、固体状又は液体状の膨張剤がポリマ ー混合物に公知の方法で添加される。さらに、例えば、発泡材料を色付けするた めの顔料と共に、押出成形プロセスを改善するための他の公知の添加剤を公知の 濃度で添加することもできる。 押出成形によって得られた発泡材料のセル数は、押出成形が行われたポリマー の組成、使用される添加剤等に依存するだけでなく、押出成形パラメータにも依 存する。したがって、前述された組成で、かつ、あらかじめ定められた範囲のセ ル数を有するポリプロピレン発泡体のシートを製造するためには、適切な押出成 形パラメータを実験によって決定しなければならない。 例： シート： ポリプロピレン混合物：８０〔％〕の高溶融強度ポリプロピレン、及び２０ 〔％〕のポリプロピレン単重合体 添加剤：１，１〔％〕の膨張剤 発泡体の厚さ：１．４〔ｍｍ〕 密度：０．４３〔ｇ／ｃｍ³〕 セル数：１〔ｍｍ³〕当たり１４５０ 予張力付与を伴う熱成形プロセス： 空隙（げき）の幅：１．２〔ｍｍ〕 シート温度：≧１６０〔℃〕 膨張圧力：≦０．２〔バール（絶対圧力）〕 成形時間（予張力の付与、絞り加工及び膨張）：１．８〔秒〕 シートから製造される容器： 丸いカップ：開口の直径：７５〔ｍｍ〕 深さ：８０〔ｍｍ〕 壁の厚さ：１〜１．２〔ｍｍ〕

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成９年１２月２２日（１９９７．１２．２２） 【補正内容】 請求の範囲 １．発泡ポリプロピレン単重合体又は共重合体から成るか、又は発泡ポリプロピ レン単重合体又は共重合体の層を少なくとも一つ含むシートであって、シートに 絞り加工又は深絞り加工を施すとともに、発泡体が熱成形可能な状態であるとき に発泡体の内部に閉じ込められたガスを減圧下で膨張させることによって開放容 器を製造するのに適用される、熱成形可能シートにおいて、ポリプロピレン発泡 体が、高溶融強度ポリプロピレンを５０〜１００〔％〕含有するポリプロピレン 混合物から成り、０．１〜０．７〔ｇ／ｃｍ³〕の密度、及び１〔ｍｍ³〕当たり ３００より多いセル数を有することを特徴とする熱成形可能シート。 ２．発泡体が１〔ｍｍ³〕当たり８００〜２５００のセル数を有する請求項１に 記載の熱成形可能シート。 ３．発泡体が１〔ｍｍ³〕当たり１０００〜２０００のセル数を有する請求項１ に記載の熱成形可能シート。 ４．発泡ポリプロピレン単重合体又は共重合体が、６０〜９０〔％〕の高溶融強 度ポリプロピレンの単重合体又は共重合体、及び少なくとも一つの別のポリプロ ピレンの単重合体又は共重合体から成る請求項１に記載の熱成形可能シート。 ５．発泡ポリプロピレン単重合体又は共重合体が、６０〜８０〔％〕の高溶融強 度ポリプロピレンの単重合体又は共重合体、及び少なくとも一つの別のポリプロ ピレンの単重合体又は共重合体から成る請求項１に記載の熱成形可能シート。 ６．発泡ポリプロピレン単重合体又は共重合体が０．２５〜０．５〔ｇｒ／ｃｍ³ 〕の密度を有する請求項１に記載の熱成形可能シート。 ７．発泡ポリプロピレン単重合体又は共重合体が０．３６〜０．５０〔ｇｒ／ｃ ｍ³〕の密度を有する請求項１に記載の熱成形可能シート。 ８．シート又は少なくとも一つの発泡層が０．５〜３〔ｍｍ〕の厚さを有する請 求項１に記載の熱成形可能シート。 ９．シート又は少なくとも一つの発泡層が１〜２〔ｍｍ〕の厚さを有する請求項 １に記載の熱成形可能シート。 １０．シート又は少なくとも一つの発泡層が１．２〜１．６〔ｍｍ〕の厚さを有 する請求項１に記載の熱成形可能シート。 １１．発泡ポリプロピレン単重合体又は共重合体は、１．４〔ｍｍ〕の厚さ、０ ．４３〔ｇ／ｃｍ³〕の密度、及び１〔ｍｍ³〕当たり１４５０のセル数を有する 高溶融強度ポリプロピレン単重合体又は共重合体を８０〔％〕含有する請求項１ に記載の熱成形可能シート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ポリプロピレン発泡体から成るか、又はポリプロピレン発泡体の層を少なく とも一つ含むとともに、シートに絞り加工又は深絞り加工を施し、かつ、発泡材 料を膨張させることによって開放容器を製造するのに適用される、熱成形可能シ ートにおいて、ポリプロピレン発泡体は、高溶融強度ポリプロピレンを５０〜１ ００〔％〕含有するポリプロピレン混合物から成り、０．１〜０．７〔ｇ／ｃｍ³ 〕の密度、及び１〔ｍｍ³〕当たり３００より多いセル数を有することを特徴と する熱成形可能シート。 ２．発泡体が１〔ｍｍ³〕当たり８００〜２５００のセル数を有する請求項１に 記載の熱成形可能シート。 ３．発泡体が１〔ｍｍ³〕当たり１０００〜２０００のセル数を有する請求項１ に記載の熱成形可能シート。 ４．ポリプロピレン混合物が、６０〜９０〔％〕の高溶融強度ポリプロピレンの 単重合体又は共重合体、及び少なくとも一つの別のポリプロピレンの単重合体又 は共重合体から成る請求項１に記載の熱成形可能シート。 ５．ポリプロピレン混合物が、６０〜８０〔％〕の高溶融強度ポリプロピレンの 単重合体又は共重合体、及び少なくとも一つの別のポリプロピレンの単重合体又 は共重合体から成る請求項１に記載の熱成形可能シート。 ６．ポリプロピレン発泡体が０．２５〜０．５〔ｇｒ／ｃｍ³〕の密度を有する 請求項１に記載の熱成形可能シート。 ７．ポリプロピレン発泡体が０．３６〜０．５０〔ｇｒ／ｃｍ³〕の密度を有す る請求項１に記載の熱成形可能シート。 ８．シート又は少なくとも一つの発泡層が０．５〜３〔ｍｍ〕の厚さを有する請 求項１に記載の熱成形可能シート。 ９．シート又は少なくとも一つの発泡層が１〜２〔ｍｍ〕の厚さを有する請求項 １に記載の熱成形可能シート。 １０．シート又は少なくとも一つの発泡層が１．２〜１．６〔ｍｍ〕の厚さを有 する請求項１に記載の熱成形可能シート。 １１．ポリプロピレン発泡体は、１．４〔ｍｍ〕の厚さ、０．４３〔ｇ／ｃｍ³ 〕の密度、及び１〔ｍｍ³〕当たり１４５０のセル数を有する高溶融強度ポリプ ロピレンを８０〔％〕含有する請求項１に記載の熱成形可能シート。