JP2003251762A - ポリスチレン系樹脂積層発泡シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容器のリップ強度に優れる発泡容器が得られ
る、容器成形用スチレン系樹脂積層発泡シートを提供す
る。 【解決手段】最大二次発泡厚みの７０％以上の厚みにな
るように加熱した際の収縮率が、押出方向で−５〜０％
・幅方向で０〜５％の範囲であるポリスチレン系樹脂発
泡シートの少なくとも片側に、ハイインパクトポリスチ
レン樹脂を８０〜２００μの厚みで溶融して積層したこ
とを特徴とするポリスチレン系樹脂積層発泡シートを用
い、リップ強度の優れる発泡容器を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリスチレン系樹
脂積層発泡シート及びそれを成形して得られる発泡容器
に関する。更に詳しくは、軽量で強度の優れた発泡容器
が得られるポリスチレン系樹脂積層発泡シートに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ポリスチレン系樹脂発泡シートは、表面
が美しく、軽量かつ強度があり、成形加工性に優れ、安
価であるほか、疎水性に富み、衛生的で保温性・断熱性
に優れているため、皿状・カップ状・丼状に成形され、
インスタントラーメンやコンビニエンス弁当容器等の各
種の食品包装材や簡易容器として広く使用されている。

【０００３】その成形は、ポリスチレン系樹脂発泡シー
トを加熱可塑化後、プレス成形・真空成形・マッチモー
ルド成形等の方法で容器形状に連続成形される。成形に
おいては、金型・木型等を用いて成形され、可塑化した
シートを冷却固化して容器形状とする。成形において
は、シートが自重で垂れ下がる現象（いわゆるドローダ
ウン）を防止することが重要であり、ドローダウンが起
こると成形が困難となる。

【０００４】近年においてはコストダウンや包装リサイ
クル法案の対応のため、容器の軽量化がさかんに行われ
ているが、その際に容器強度、特に口元を圧縮するリッ
プ強度の低下が懸念されている。リップ強度が低下する
と、特にお湯を入れて食事に供するインスタントラーメ
ンの容器においては、食事時に容器割れ・お湯の流出に
つながりかねない。すなわち、安全性を損ないかねない
大きな問題である。

【０００５】特開平１０−３２４７５９には、容器の強
度を高めるため、加熱後の長さ変化（加熱収縮率）が、
シートの幅方向・押出方向とも１０％〜−１０％にする
ことが記載されている。しかし、−１０％もの加熱収縮
率ではドローダウンは避けられない。また、積層発泡シ
ートを構成する発泡シート自身について記述はなく、本
発明における積層時の延伸を利用して、発泡シート段階
での押出方向の収縮率を下げる試みに関する示唆はまっ
たくない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、インスタン
トラーメン用発泡容器等の軽量化を可能とする、成形時
にスチレン系樹脂積層発泡シートがドローダウンするこ
となく成形性に優れ、容器のリップ強度に優れる発泡容
器を得るためのポリスチレン系樹脂積層発泡シートを提
供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、溶融した
ハイインパクトポリスチレン樹脂を積層する際、積層時
の加熱延伸により、ポリスチレン系樹脂積層発泡シート
の加熱収縮率が増加することに着目し、鋭意検討を行っ
た結果、本発明に到達した。

【０００８】すなわち、本発明は、（１）最大二次発泡
厚みの７０％以上の厚みになるように加熱した際の収縮
率が、押出方向で−５〜０％・幅方向で０〜５％の範囲
であるポリスチレン系樹脂発泡シートの少なくとも片側
に、ハイインパクトポリスチレン樹脂を８０〜２００μ
の厚みで溶融して積層したことを特徴とするポリスチレ
ン系樹脂積層発泡シート（請求項１）、（２）ハイイン
パクトスチレン樹脂の外側に１層以上のフィルムを積層
する請求項１記載のポリスチレン系樹脂積層発泡シート
（請求項２）、（３）残存する発泡剤量が０．３５〜
１．０モル／Ｋｇである請求項１〜２記載のポリスチレ
ン系樹脂積層発泡シート（請求項３）、（４）残存する
発泡剤がイソブタンを７０％以上含有することを特徴と
する請求項１〜３記載のポリスチレン系樹脂積層発泡シ
ート（請求項４）、（５）ポリスチレン系樹脂積層発泡
シートを最大二次厚みの７０％以上の厚みになるように
加熱した際の収縮率が、押出方向・幅方向共に０〜３％
である請求項１〜４記載のポリスチレン系樹脂積層発泡
シート（請求項５）、および（６）含有するスチレンダ
イマー・トリマーが１３００ｐｐｍ以下であるポリスチ
レン系樹脂発泡シートを積層してなる請求項１〜５記載
のポリスチレン系樹脂積層発泡シート（請求項６）、に
関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】発泡容器の強度を高めるには、発
泡シートの延伸を少なくし、構成する気泡形状を丸くす
ることで容器の圧縮強度を高めることが出来る。すなわ
ち、発泡シートの加熱収縮率の低減が有効である。しか
し、加熱収縮率の低減は、加熱成形時にシートが自重で
垂れ下がる、いわゆるドローダウンを起こしやすい。

【００１０】ドローダウンは、発泡シートの加熱収縮率
が０％以上であれば通常は起こらず、従来のポリスチレ
ン系樹脂発泡シートは、押出方向・幅方向共加熱収縮率
が０％以上となるように設計されてきた。一方インスタ
ントラーメン容器等には、その容器への印刷性や容器強
度といった観点から、ハイインパクトポリスチレン樹脂
が積層される。このハイインパクトポリスチレン樹脂の
積層は、フィルムとして押出されたハイインパクトポリ
スチレン樹脂を熱接着する場合と、ハイインパクトポリ
スチレン樹脂をＴ型ダイス等でフィルム状に溶融した状
態で積層する場合がある。

【００１１】本発明者は、溶融したハイインパクトポリ
スチレン樹脂を積層する際、積層時の加熱延伸により、
ポリスチレン系樹脂積層発泡シートの加熱収縮率が増加
することに着目した。すなわち、溶融したハイインパク
トポリスチレン樹脂を積層する際にかかる延伸は、シー
トの押出方向であることに着目し、ポリスチレン系樹脂
積層発泡シートを構成するポリスチレン系樹脂発泡シー
トの加熱収縮率は、押出方向に限り、本来ドローダウン
を起こす０〜−５％であっても積層後の発泡シートのド
ローダウンが発生せず、その強度向上に有効であること
を見出した。

【００１２】また容器強度を高めるには、その発泡シー
トにおける残存発泡剤量を増やし、発泡体を構成する気
泡の内部圧力を上げることも有効である。また発泡剤は
残存しやすいイソブタンを使用することも有効である。

【００１３】本発明におけるポリスチレン系樹脂発泡シ
ートは、スチレン系樹脂をタルク等の造核剤とともに押
出機内にて混合・溶融後発泡剤を圧入し、発泡適性温度
に冷却しサーキュラーダイを通して押出発泡させてシー
ト化させたものであり、サーキュラーダイのリップ間隙
や、サーキュラーダイと押出シートのブローアップ比、
ダイスからの樹脂の吐出速度等の調整で、加熱収縮率を
調整出来る。

【００１４】ポリスチレン系樹脂は、スチレンの単独重
合樹脂のほか、スチレンを主成分とするアクリル酸、無
水マレイン酸、アクリロニトリル、ブタジエン、イソプ
レン等との共重合樹脂あるいはそれらの混合樹脂を用い
ることが出来る。近年スチレンオリゴマー（ダイマー・
トリマー）が有害であるとの報道がなされ、立証されて
いないが、より安全を求める姿勢から、懸濁重合等で得
られるオリゴマー成分の少ないポリスチレン樹脂を使用
することが望ましい。この場合のオリゴマー含有量は、
１３００ｐｐｍ以下であれば、オリゴマー成分の溶出量
は５０ｐｐｂ以下であり好ましいが更に好ましくは１０
００ｐｐｍ以下である。

【００１５】残存する発泡剤量を多くすると、発泡シー
トを構成する気泡の内部圧力があがり、容器の強度向上
に有効である。発泡剤量は、多いほど良いが、発泡適性
の観点から１．０モル／Ｋｇを越えることは困難であ
る。一方発泡剤量が少なくなれば容器強度が得られない
ことから、本発明における残存発泡剤量は、０．３５〜
１．０モル／Ｋｇの範囲にあることが必要であり、望ま
しくは０．４〜１．０モル／Ｋｇである。

【００１６】残存発泡剤量は、ガスクロマトグラフ（島
津製作所製）を用い、ＰＥＧ２０Ｍカラム＋ＤＮＰカラ
ムを用いて測定した。

【００１７】本発明で発泡剤として用いられるものは、
低級炭化水素、ハロゲン化炭化水素等の低沸点の有機化
合物である。この発泡剤の内、ブタンが特に有効であ
り、特にイソブタン比率の高いブタン、例えば、イソブ
タン含量が６０重量％、好ましくは７０重量％以上、最
も好ましくは８０重量％以上の発泡剤は、押出時にシー
ト中に多く残り、かつ発泡シートの保存中にも逸散しに
くく、発泡シート中の残存発泡剤を高く保つ上で望まし
く、残存する発泡剤組成としてイソブタン比率を７０％
以上、更に望ましくは８５％以上にすることが望まし
い。

【００１８】本発明においては、ポリスチレン系樹脂発
泡シートは、８０〜２００μのハイインパクトポリスチ
レン樹脂で積層される。ハイインパクトポリスチレン樹
脂は溶融されたのち、Ｔ型ダイスを用いて、給紙部から
排紙部まで繰り出されている上記ポリスチレン系樹脂発
泡シートの上に積層される。

【００１９】ハイインパクトスチレン樹脂は、８０μ未
満であれば印刷性・容器強度共劣り、２００μを越える
と効果に比して経済的にも好ましくない。更に好ましい
厚みとしては、１００〜１５０μである。

【００２０】ハイインパクト樹脂を溶融状態でＴ型ダイ
スから吐出するため、ハイインパクト樹脂及び積層され
たポリスチレン系樹脂積層発泡シートに延伸がかかるこ
とは避けられず、従って、ポリスチレン系発泡シートは
押出方向に延伸される。

【００２１】ハイインパクト樹脂の延伸は樹脂温度によ
り異なり、この樹脂温度のコントロールによりポリスチ
レン系樹脂積層発泡シートの加熱収縮率を調整すること
が出来る。樹脂温度が低いと延伸がかかりやすいので、
出来るだけ樹脂温度は高くすることが望ましいが、高く
することで発泡シートの気泡の溶融（破泡）等が起こる
ので、２２０〜２３５℃の範囲で積層することが望まし
い。

【００２２】ここで用いられるハイインパクトポリスチ
レン樹脂は、スチレン成分とゴム成分からなり、スチレ
ン１００重量部に対し、ブタジエン、イソプレンなどの
共役ジエンからなるゴム成分が好ましくは２〜５０重量
部含まれるスチレン系樹脂である。具体的にはスチレン
成分とゴム成分がランダム共重合、ブロック共重合、グ
ラフト重合した樹脂、また熱可塑性エラストマー等とス
チレン単独重合体との混合物が代表的なものであるが、
これに限定されるものではない。尚、ハイインパクトス
チレン樹脂をスチレン系樹脂発泡シートに積層する際
に、押出したハイインパクトスチレン樹脂の表面に印刷
した別のフィルム等を供給し、発泡シート表層に二層以
上のフィルムを積層することも出来る。

【００２３】本発明におけるポリスチレン系樹脂発泡シ
ートは、最大二次発泡厚みの７０％以上の厚みが得られ
る加熱での収縮率が、幅方向で０〜５％・押出方向で−
５〜０％である。更に好ましくは、幅方向で０〜３％、
押出方向で−２〜０％である。

【００２４】それより低くなればドローダウンの懸念が
大きくなる。それより高くなれば容器強度が低くなる。
ポリスチレン系樹脂積層発泡シートにおいては、加熱収
縮率が押出方向・幅方向ともに０〜５％、更に望ましく
は０〜３％である。

【００２５】最大二次発泡厚みは、５０ｃｍ角のシート
４辺を固定してオーブンに入れ、時間を変えて加熱を行
い、加熱過剰による気泡破壊（ヤケ）が生じる寸前まで
加熱を行った場合の二次厚みであり、発泡シートが有す
る二次発泡性能を最大限発現させた場合の厚みである。
ここで用いるオーブンは一般的な赤外線加熱ヒーターを
備えた小型単発成形機や電気ヒーターを備えた箱型熱風
乾燥装置が使用でき、通常、シートの表面温度を１００
から１５０℃程度まで加熱可能であれば測定に用いるこ
とが出来る。

【００２６】収縮率の測定は、５０ｃｍ角のシートの４
辺を固定し、各辺から５０ｍｍの位置に辺と平行に長さ
３０ｃｍの切り込みをいれ、その固定されたシートをオ
ーブンで加熱後取出し、その切り込み中央における対辺
間の長さの変化量を幅方向・押出方向について測定し、
加熱前後の長さの比率を計算する。スチレン系樹脂発泡
シートにおける加熱収縮率は、負は伸びを表している。
収縮率は最大二次発泡厚みの７０％以上の二次発泡厚み
が得られる加熱をかけて測定する。

【００２７】本発明におけるポリスチレン系樹脂積層発
泡シートは、密度０．０５〜０．５ｇ／ｃｍ³が好まし
い。密度０．０５／ｃｍ³未満では加熱成形の際にシー
トが伸びにくく、かつ出来た成形品も剛性が非常に弱い
ものとなる。また０．５ｇ／ｃｍ³を越える場合は、容
器が重厚で硬く、断熱性も低下し、経済性も低下する。

【００２８】またポリスチレン系樹脂積層発泡シートの
厚みは、１．０〜４．０ｍｍが好ましく、１．０ｍｍよ
り薄くなれば加熱し二次発泡してもシートの厚みが薄く
容器強度が得難い。４．０ｍｍより厚くなれば二次発泡
厚みが厚くなり、金型との擦れが生じ良好な成形品を成
形するのが難しい。より好ましい厚みは、１．５〜２．
５ｍｍである。

【００２９】本発明における容器の口元のリップ強度
は、容器におけるシートの幅方向・押出方向において、
（株）島津製作所製やオリエンテック製のオートグラフ
を用い、１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で、容器を８０ｍｍ
圧縮する際の強度として測定出来る。

【００３０】

【実施例】次に、本発明を実施例、比較例によって更に
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。

【００３１】（実施例１〜２）スチレンオリゴマーが８
００ｐｐｍ含有される懸濁重合ポリスチレン樹脂を用
い、イソブタン８５％を含有するブタンを発泡剤として
ダイスクリアランス・樹脂吐出速度により加熱収縮率を
調整し、発泡剤圧入量及び樹脂冷却温度により残存発泡
剤量を調整して表１に示すスチレン系樹脂発泡シートを
得た。得られたシートにハイインパクトポリスチレン樹
脂を２３０℃で、１５０μの厚みで溶融積層してポリス
チレン系樹脂積層発泡シートを得た。

【００３２】ポリスチレン系樹脂積層発泡シートをハイ
インパクトポリスチレン樹脂積層面が容器の外側になる
ように口径１４５ｍｍ、高さ７５ｍｍの丼状容器を成形
し、（株）島津製作所製のオートグラフを用い、１００
ｍｍ／ｍｉｎの速度で、容器を８０ｍｍ圧縮する際の強
度として、容器のリップ強度を測定した。

【００３３】（比較例１〜３）実施例と同様にして、表
１にまとめるポリスチレン系樹脂発泡シート、ポリスチ
レン系樹脂積層発泡シート、成形容器を得た。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、ポリスチレン系樹脂発
泡シートの収縮率・残留揮発分をコントロールし、これ
に溶融したハイインパクトポリスチレン樹脂を積層する
ことにより、リップ強度に優れる発泡容器が成形出来
る。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最大二次発泡厚みの７０％以上の厚みにな
   るように加熱した際の収縮率が、押出方向で−５〜０％
   ・幅方向で０〜５％の範囲であるポリスチレン系樹脂発
   泡シートの少なくとも片側に、ハイインパクトポリスチ
   レン樹脂を８０〜２００μの厚みで溶融して積層したこ
   とを特徴とするポリスチレン系樹脂積層発泡シート。
2. 【請求項２】ハイインパクトポリスチレン樹脂の外側に
   １層以上のフィルムを積層してなる請求項１記載のポリ
   スチレン系樹脂積層発泡シート。
3. 【請求項３】残存する発泡剤量が０．３５〜１．０モル
   ／Ｋｇである請求項１または２記載のポリスチレン系樹
   脂積層発泡シート。
4. 【請求項４】残存する発泡剤がイソブタンを７０％以上
   含有することを特徴とする請求項１〜３記載のポリスチ
   レン系樹脂積層発泡シート。
5. 【請求項５】ポリスチレン系樹脂積層発泡シートを最大
   二次厚みの７０％以上の厚みになるように加熱した際の
   収縮率が、押出方向・幅方向共に０〜３％である請求項
   １〜４記載のポリスチレン系樹脂積層発泡シート。
6. 【請求項６】含有するスチレンダイマー・トリマーが１
   ３００ｐｐｍ以下であるポリスチレン系樹脂発泡シート
   を積層してなる請求項１〜５記載のポリスチレン系樹脂
   積層発泡シート。