JP2004299261A - 熱可塑性樹脂発泡シート及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、両面における機械的強度に優れており、成形容器に成形する場合にあっても表裏面を区別することなく成形することができる熱可塑性樹脂発泡シートを提供する。
【解決手段】本発明の熱可塑性樹脂発泡シートは、押出機に取り付けた金型から円筒状に押出発泡して得られた円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開してなる熱可塑性樹脂発泡シートであって、マンドレルに摺接した面の欠陥気泡率が７％以下であることを特徴とするので、熱可塑性樹脂発泡シートは、その両面において耐衝撃性及び耐押圧性等の機械的強度に優れている。
【選択図】 なし
【解決手段】本発明の熱可塑性樹脂発泡シートは、押出機に取り付けた金型から円筒状に押出発泡して得られた円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開してなる熱可塑性樹脂発泡シートであって、マンドレルに摺接した面の欠陥気泡率が７％以下であることを特徴とするので、熱可塑性樹脂発泡シートは、その両面において耐衝撃性及び耐押圧性等の機械的強度に優れている。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐衝撃力や耐押圧力等の機械的強度が両面において優れている熱可塑性樹脂発泡シート及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、コンビニエンスストアやスーパーマーケット等においてインスタント食品が広く販売されており、このようなインスタント食品としては、焼きそばやラーメンなどが代表例として挙げられる。
【０００３】
このようなインスタント食品の成形容器としては、特許文献１に、発泡ポリスチレンシート等の素材から真空成形等の手段にて形成された合成樹脂製容器が提案されている。
【０００４】
しかしながら、発泡ポリスチレンシートは、その製造工程において、通常、発泡ポリスチレンシートの両面間の機械的強度に差が生じており、上記発泡ポリスチレンシートを合成樹脂製容器に成形するに際して、発泡ポリスチレンシートの両面を区別し、用途に応じて、発泡ポリスチレンシートにおける機械的強度の大きい面を外側或いは内側といったように成形条件を変更しつつ行う必要があり、その度に成形装置の設定を変更したり或いは成形装置を交換しなければならないといった問題点があった。
【０００５】
【特許文献１】
実公昭５９−４０２７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、両面における機械的強度に優れており、成形容器に成形する場合にあっても表裏面を区別することなく成形することができる熱可塑性樹脂発泡シート及びその製造方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱可塑性樹脂発泡シートは、押出機に取り付けた金型から円筒状に押出発泡して得られた円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開してなる熱可塑性樹脂発泡シートであって、マンドレルに摺接した面の欠陥気泡率が７％以下であることを特徴とする。
【０００８】
即ち、本発明の熱可塑性樹脂発泡シートは、押出機から押出発泡されて得られた溶融状態の円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開されて形成された押出発泡シートであって、このように製造工程中にマンドレルに摺接させてなる場合、マンドレルに摺接した面（マンドレル摺接面）に存在する気泡に破れや変形等の欠陥が発生することによってマンドレル摺接面の機械的強度が低下することを発見したことに鑑みて行われたものであり、マンドレル摺接面の気泡形態を制御すること、即ち、マンドレル摺接面の欠陥気泡率が５％以下となるようにしてなることを特徴とするものである。
【０００９】
上記熱可塑性樹脂発泡シートにおけるマンドレル摺接面の欠陥気泡率は、大きいと、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面側の耐衝撃性や耐押圧力等の機械的強度が低下して、熱可塑性樹脂発泡シートの両面における機械的強度に大きな差が発生したり或いは熱可塑性樹脂発泡シート全体の機械的強度が低下するので、７％以下に限定され、５％以下が好ましく、４〜０％がより好ましい。
【００１０】
ここで、上記熱可塑性樹脂発泡シートにおけるマンドレル摺接面の欠陥気泡率は、下記の要領で測定されたものをいう。即ち、先ず、熱可塑性樹脂発泡シートにおけるマンドレル摺接面にプラチナイオンビームスパッタリング処理を施す。
【００１１】
しかる後、上記熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を走査型電子顕微鏡を用いて撮影し、５０倍の拡大顕微鏡写真を得る。なお、電子顕微鏡による撮影に際しては、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面の法線方向と撮影方向（レンズ方向）とが６０°の角度をなした状態で撮影する。
【００１２】
そして、拡大顕微鏡写真から縦８６ｍｍ×横１２７ｍｍ（実寸法）の平面横長長方形状の測定範囲を任意に定め、この測定範囲中にある欠陥気泡を下記基準に基づいて抽出する。熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面には、多数の気泡がその気泡壁の一部をマンドレル摺接面に膨出させた状態で存在している。
【００１３】
これら気泡のうちの一部の気泡は、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面に膨出した気泡壁がマンドレルの外周面との間の摺接によって破れたり或いは変形したりする。
【００１４】
そして、このように気泡壁が破れたり或いは変形したりした気泡壁を有する気泡を欠陥気泡といい、このような欠陥気泡としては、具体的には、気泡壁が破れて内部の気泡ガスが抜けてしまって一部分或いは全体が萎んでしまった気泡、気泡壁の一部が変形して凹んでしまった気泡等が挙げられる。
【００１５】
換言すれば、気泡のうち、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面に膨出した気泡壁に凹凸がなくて気泡壁が全体的に略平滑な球面状に形成された気泡以外の全ての気泡を欠陥気泡とする。
【００１６】
又、気泡の境界は下記の要領で定める。即ち、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面には、多数の気泡がその気泡壁の一部を膨出させつつ、単独で或いは互いに密接した状態で存在している。
【００１７】
そして、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面からの気泡壁の膨出基端が確認できる場合には、気泡壁の膨出基端を気泡の境界とする。一方、複数の気泡が、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面から膨出させた気泡壁同士を互いに密接させた状態で存在しており、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面からの気泡壁の膨出基端が確認できない場合には、気泡壁同士の結合部分に形成された谷部を気泡の境界とする。
【００１８】
従って、任意の気泡の境界は、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面からの気泡壁の膨出基端、気泡壁同士の結合部分に形成された谷部、又は、気泡壁の膨出基端と気泡壁同士の結合部分に形成された谷部とを組み合わせることによって定めることができる。
【００１９】
なお、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を上述のようにマンドレル摺接面に対して６０°の角度でもって斜め上方から走査型電子顕微鏡にて拡大顕微鏡写真を撮影していることから、走査型電子顕微鏡側からみて気泡の境界がその気泡自身によって遮られて視認できない場合があるが、このような場合には、拡大顕微鏡写真に撮影された気泡壁の輪郭を気泡の境界とする。
【００２０】
又、気泡壁が破れて、他の気泡上に覆い被さっているような場合があるが、このような場合は、覆い被さっている気泡壁を含めて欠陥気泡とし、この場合の欠陥気泡の境界は、他の気泡上に覆い被さっている気泡壁の外周縁を欠陥気泡の境界とする。
【００２１】
次に、上記拡大顕微鏡写真の重量を測定し、その重量をＷ１ （ｇ）とする。しかる後、上記拡大顕微鏡写真中の気泡から、上述の基準に基づいて、欠陥気泡を抽出し、欠陥気泡部分を鋏等を用いて拡大顕微鏡写真から切り抜き、この切り抜いた欠陥気泡が撮影された拡大顕微鏡写真部分の総重量Ｗ２ （ｇ）を測定し、下記式（１）に基づいて欠陥気泡率を算出する。
欠陥気泡率（％）＝１００×Ｗ２ ／Ｗ１ ・・・式（１）
【００２２】
なお、拡大顕微鏡写真中の測定範囲内に一部のみが入っている欠陥気泡については、測定範囲内に入った欠陥気泡の一部分のみを欠陥気泡とみなす。
【００２３】
次に、上記のようなマンドレル摺接面における欠陥気泡率が７％以下である熱可塑性樹脂発泡シートの製造装置について説明する。先ず、熱可塑性樹脂を溶融、混練すると共にこの溶融状態の熱可塑性樹脂に発泡剤を含浸、分散させる押出機１としては、熱可塑性樹脂を溶融、混練することができれば、特に限定されず、例えば、一軸押出機、二軸押出機、二機の押出機を直列状に連結してなるタンデム型押出機等が挙げられ、タンデム型押出機が好ましい。
【００２４】
そして、上記押出機１の先端には、図１及び図２に示したように、サーキュラ金型２が取り付けられており、このサーキュラ金型２は、図２に示したように、前後方向に貫通孔が形成された外側金型部材２１と、この外側金型部材２１の貫通孔内に配設された内側金型部材２２とからなり、内外金型部材２１、２２の対向面間に断面円環状の樹脂流通路２３が形成されており、この樹脂流通路２３の前端開口部から溶融状態の熱可塑性樹脂を円筒状に押出発泡することができるように構成されている。
【００２５】
更に、上記サーキュラ金型２の外側金型部材２１の前方には、図２に示したように、該外側金型部材２１の前端面に密接した状態で外側冷却部材３が配設されている。
【００２６】
この外側冷却部材３は正面円環状に形成され、その内周面には外側冷却風吹き付け口３１が円環状に形成されており、この外側冷却風吹き付け口３１を上記サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの外周面に近接させた状態で配設させて、外側冷却風吹き付け口３１から円筒状発泡体Ｆの外周面にその全周に亘って均一に所望風量の冷却風を吹き付けることができるように構成されている。
【００２７】
そして、上記サーキュラ金型２の内側金型部材２２の前方には、該内側金型部材２２の前端面に近接させた状態で内側冷却部材４が配設されている。この内側冷却部材４は、後端から前端に向かって徐々に拡径してなる截頭円錐形状に形成されており、周壁面後端部には、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの内周面にその全周に亘って所望風量の冷却風を均一に吹き付けるための内側冷却風吹き付け口４１が円環状に形成されている。
【００２８】
更に、上記内側冷却部材４の前部には、冷却風供給管４２が連結、連通されており、この冷却風供給管４２の後端部を内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１に連通させて、冷却風供給管４２の前端側に接続された冷却風供給装置（図示せず）から供給された冷却風を内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１に供給可能に構成している。
【００２９】
加えて、上記冷却風供給管４２内には、冷却風排出管４３が配設されており、この冷却風排出管４３の後端開口部は、上記内側冷却部材４の後端面に開口させた状態とされ、上記内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から円筒状発泡体Ｆの内周面に吹き付けられた冷却風を冷却風排出管４３の後端開口部を通じて吸引排出することができるように構成されている。
【００３０】
又、上記サーキュラ金型２の前方には、マンドレル５が配設されており、このマンドレル５は、その外径が後方から前方に向かって徐々に縮径した状態に且つ外周面が全面的に平滑な状態に形成されている。なお、マンドレル５を押出方向に直交する面で切断した際の外形形状は円形状に形成されている。
【００３１】
そして、上記マンドレル５における前端外径Ｌ１ と後端外径Ｌ２ との比（前端外径Ｌ１ ／後端外径Ｌ２ ）は、小さいと、円筒状発泡体の冷却及びサイジングが不充分となることがあり、又、大きいと、円筒状発泡体の内周面とマンドレル５の外周面との間の摩擦力が大きくなって、得られる熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面の欠陥気泡率が大きくなり、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面側の機械的強度が低下したり、或いは、熱可塑性樹脂発泡シート全体の機械的強度が低下したりすることがあるので、０．９７０３〜０．９９９３が好ましく、０．９８８１〜０．９９８５がより好ましい。
【００３２】
更に、上記マンドレル５には、前後方向に貫通する一対の通気管５１、５１が配設されており、この通気管５１、５１を通じて、サーキュラ金型２とマンドレル５との間における円筒状発泡体内を大気中に開放することによって、円筒状発泡体の形状を制御している。
【００３３】
そして、上記マンドレル５の前方には、マンドレル５から送り出された円筒状発泡体Ｆを押出方向に連続的に切断し展開するための切断部材６が配設されていると共に、切断部材６の前方には、円筒状発泡体Ｆを展開することにより形成された熱可塑性樹脂発泡シートＳを連続的に巻き取るための巻取り装置７が配設されている。
【００３４】
次に、上記熱可塑性樹脂発泡シートＳの製造装置を用いて熱可塑性樹脂発泡シートＳを製造する要領について説明する。先ず、上記押出機１に熱可塑性樹脂を押出機１に供給して溶融、混練すると共に、上記押出機１内の溶融状態の熱可塑性樹脂中に発泡剤を圧入した上で押出機１の先端（前端）に取り付けられたサーキュラ金型２から円筒状に押出発泡する。
【００３５】
なお、上記熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−エチレン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂等が挙げられ、それらのなかでもポリスチレン系樹脂が好ましい。
【００３６】
又、上記発泡剤としては、熱可塑性樹脂発泡シートの製造に従来から用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類；シクロペンタン、シクロブタン等の脂肪族環化水素類；トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、メチルクロライド、メチレンクロライド、エチルクロライド等のハロゲン化炭化水素類等の物理発泡剤が挙げられる。
【００３７】
そして、押出機１の先端に取り付けられたサーキュラ金型２から円筒状発泡体Ｆを押出発泡すると共に、この円筒状発泡体を徐々に拡径させながらマンドレル５に連続的に供給する。
【００３８】
この時、上記サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの内周面に、その周方向の全周に亘って内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から冷却風を吹き付けて円筒状発泡体Ｆを内側から均一に冷却する。
【００３９】
上記内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から円筒状発泡体Ｆの内周面に吹き付ける冷却風の風量（内側風量）は、小さいと、円筒状発泡体Ｆの内周面を充分に冷却させることができず、マンドレル５との摺接によって欠陥気泡が多数発生し、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面における機械的強度が低下するので、０．１５ｍ３ ／ｍ２ 以上に限定されるが、大きすぎると、熱可塑性樹脂発泡シートＳの厚みが不均一となったり、或いは、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、０．１５〜０．３８ｍ３ ／ｍ２ が好ましい。
【００４０】
又、上記内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から円筒状発泡体Ｆの内周面に吹き付ける冷却風の温度は、高いと、円筒状発泡体Ｆを充分に冷却させることができず、マンドレル５の外周面との摺接によって欠陥気泡が多数発生し、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面における機械的強度が低下することがあり、又、低いと、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの温度よりも２０〜１４０℃低いことが好ましく、５０〜１３０℃低いことがより好ましい。
【００４１】
上記円筒状発泡体Ｆの内側からの冷却と同時に、上記サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの外周面にその周方向の全周に亘って外側冷却部材３の外側冷却風吹き付け口３１から冷却風を吹き付けて円筒状発泡体Ｆを外側から均一に冷却する。なお、ここでは、円筒状発泡体Ｆの外周面に冷却風を吹き付けて、円筒状発泡体Ｆを外側から冷却しているが、円筒状発泡体Ｆの外周面に冷却風を吹き付けることなく自然冷却によってもよい。
【００４２】
上記外側冷却部材３の外側冷却風吹き付け口３１から円筒状発泡体Ｆの外周面に吹き付ける冷却風の風量（外側風量）は、小さいと、熱可塑性樹脂発泡シートＳを成形して得られる成形品の強度が不足したり或いは熱可塑性樹脂発泡シートＳの脆性が低下することがあり、又、大きいと、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、０．０５〜０．３８ｍ３ ／ｍ２ が好ましく、０．１０〜０．３４ｍ３ ／ｍ２ がより好ましい。
【００４３】
又、上記外側冷却部材３の外側冷却風吹き付け口３１から円筒状発泡体Ｆの外周面に吹き付ける冷却風の温度は、高いと、円筒状発泡体Ｆを充分に冷却させることができないことがあり、又、低いと、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの温度よりも２０〜１４０℃低いことが好ましく、５０〜１３０℃低いことがより好ましい。
【００４４】
次に、上述の如くして冷却風を吹き付けることによって冷却された円筒状発泡体Ｆを徐々に拡径させつつマンドレル５に供給する。しかるに、円筒状発泡体Ｆの内周面に０．１５ｍ３ ／ｍ２ 以上の風量でもって冷却風を吹き付けることによって円筒状発泡体Ｆの内面の冷却を強くしていることから、円筒状発泡体Ｆの内面には、低発泡倍率で強度の強い表面層がより厚みを持たせた状態に形成されていると共に、上記マンドレル５は、その外径が後端から前端になるにしたがって徐々に縮径した状態となっている。
【００４５】
従って、円筒状発泡体Ｆは、マンドレル５によって冷却されるにつれて徐々に縮径すると共に弾性が低くなるものの、上述のように、円筒状発泡体Ｆの内面に形成された強度の強い表面層の存在と、マンドレル５の外径を前方になるにしたがって縮径することに起因したマンドレル５の外周面と円筒状発泡体Ｆの内周面との間の摺接摩擦の軽減との相乗効果によって、円筒状発泡体Ｆにおけるマンドレル５摺接面（内周面）の表面に存在する気泡が破れたり或いは変形したりするのを概ね防止している。
【００４６】
そして、マンドレル５から連続的に前方に送り出された円筒状発泡体Ｆは、切断部材６によって押出方向に連続的に内外面間に亘って切断された上で展開されて熱可塑性樹脂発泡シートＳとされて巻取り装置７に連続的に巻き取られる。
【００４７】
このようにして得られた熱可塑性樹脂発泡シートＳは、そのマンドレル摺接面の欠陥気泡率が７％以下と極めて低いものとなっており、マンドレル摺接面における耐衝撃性や耐押圧力といった機械的強度の低下は殆ど見られず、その両面において略同等の機械的強度を有している。しかも、上記熱可塑性樹脂発泡シートＳは、その両面において欠陥気泡が殆ど発生していないことから、両面における外観性に優れたものとなっている。
【００４８】
従って、上記熱可塑性樹脂発泡シートＳを汎用の成形方法を用いて成形するにあたって、熱可塑性樹脂発泡シートＳの両面の区別をすることなく熱可塑性樹脂発泡シートＳを成形して所望形状の成形品を得ることができる。
【００４９】
更に、図３及び図４に示したように、上記熱可塑性樹脂発泡シートＳの何れかの一方の面に熱可塑性樹脂シートＢを積層一体化させた上で所望形状、例えば、成形容器Ａに成形してもよい。
【００５０】
特に、成形容器Ａをインスタント焼きそば用途として用いる場合には、熱湯によって柔らかくなった麺に具やソースを入れ、麺に具やソースを絡ませるために箸で麺をかき混ぜる際、箸で成形容器Ａの内底面を突くことがあるので、この箸の突き刺し力によって成形容器Ａが破損しないように、上記熱可塑性樹脂シートＢを内側にして成形するのが好ましい。
【００５１】
この場合、成形容器Ａの外面は、熱可塑性樹脂発泡シートＳが露出した状態となっているが、熱可塑性樹脂発泡シートＳの両面は何れも上述のように機械的強度に優れており、輸送中や保管中における衝撃力や押圧力によって破損するといったことはない。
【００５２】
ここで、上記熱可塑性樹脂シートＢを構成する熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、上記ポリスチレン系樹脂の他に、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、プロピレンホモポリマー、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン三元共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体等のエチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸マグネシウム共重合体、エチレン−アクリル酸亜鉛共重合体等のエチレン−不飽和カルボン酸金属塩共重合体、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−１−ブテン共重合体等のプロピレン−α−オレフィン共重合体、プロピレン−塩化ビニル共重合体、ポリエチレン又はポリプロピレンの不飽和カルボン酸変性物、エチレン−プロピレンゴム、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が挙げられ、それらのなかでもポリスチレン系樹脂が好ましい。
【００５３】
又、上記熱可塑性樹脂発泡シートＳ上への上記熱可塑性樹脂シートＢの積層一体化は、接着剤を介在させて行っても或いは熱可塑性樹脂発泡シートＳと熱可塑性樹脂シートＢとの間の熱融着によって行ってもよいが、熱可塑性樹脂発泡シートＳと熱可塑性樹脂シートＢとの間の熱融着によって行う方が製造工程の簡略化を図ることができて好ましく、熱可塑性樹脂発泡シートＳと熱可塑性樹脂シートＢとを押出ラミネートにより連続的に熱融着させることがより好ましい。
【００５４】
【実施例】
（実施例１、２、比較例１〜４）
製造装置として図１及び図２に示した製造装置を用い、押出機として第一押出機の前端部に第二押出機が直列状に接続されてなるタンデム型押出機１の第一押出機に、ポリスチレン系樹脂（Ａ＆Ｍ社製 商品名「Ｇ０００２」）１００重量部と、タルクが練り込まれたポリスチレン（日東粉化社製 商品名「タルペット６０Ｇ」、タルク：６０重量％）２重量部とを供給して溶融、混練した。
【００５５】
次に、上記第一押出機の前端部から溶融状態のポリスチレン系樹脂中にブタン３重量部を圧入して、ポリスチレン系樹脂中に分散させた後、ポリスチレン系樹脂を第二押出機に連続的に供給してポリスチレン系樹脂の温度が１５５℃となるまで冷却した上で第二押出機の前端部に取り付けられたサーキュラ金型２から内径１９０ｍｍの円筒状に押出発泡した。なお、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体の温度は１５５℃であった。
【００５６】
この時、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの内周面にその全周に亘って、内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から表１に示した温度の内側冷却風を表１に示した風量でもって均一に吹き付けて、円筒状発泡体Ｆの内周面を均一に冷却した。
【００５７】
同時に、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの外周面にその全周に亘って、外側冷却部材３の外側冷却風吹き付け口３１から表１に示した温度の外側冷却風を表１に示した風量でもって均一に吹き付けて、円筒状発泡体Ｆの外周面を均一に冷却した。
【００５８】
しかる後、上記円筒状発泡体Ｆを徐々に拡径させながらマンドレル５に連続的に供給して円筒状発泡体Ｆを冷却しつつサイジングした。続いて、この円筒状発泡体Ｆをその下端部において内外面間に亘った状態にカッタ６によって押出方向に連続的に切断、展開してポリスチレン系樹脂発泡シートＳとした上で巻取り装置７に巻き取った。なお、マンドレル５の前端外径Ｌ１ 及び後端外径Ｌ２ 並びに巻取り装置７におけるポリスチレン系樹脂発泡シートＳを巻き取っている巻取り軸を回転させているモータの負荷電流は、表１に示した通りであった。なお、マンドレル５は、その外径が後方から前方に向かって徐々に縮径した状態に且つ外周面が全面的に平滑な状態に形成されていた。又、マンドレル５を押出方向に直交する面で切断した際の外形形状は円形状に形成されていた。
【００５９】
得られたポリスチレン系樹脂発泡シートＳにおけるマンドレルに摺接した面（マンドレル摺接面）の欠陥気泡率、目付量、厚み、耐衝撃性及び成形性について下記に示した要領で測定し、その結果を表２に示した。なお、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳにおけるマンドレルに摺接した面（マンドレル摺接面）の拡大顕微鏡写真を図５乃至図１０に示し、欠陥気泡率を測定する際に抽出した欠陥気泡を拡大顕微鏡写真中に囲んで示した。
【００６０】
（耐衝撃性）
ポリスチレン系樹脂発泡シートＳの耐衝撃性を、マンドレル摺接面及びこのマンドレル摺接面とは反対側の面（マンドレル非摺接面）毎に下記要領で測定した。
【００６１】
先ず、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳのマンドレル摺接面の耐衝撃性を測定するには、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳのマンドレル非摺接面に厚み１２０μｍの非発泡耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シートを積層一体化した上で、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳを非発泡耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シートが内側となるようにして図３及び図４に示したような成形容器に熱成形した。
【００６２】
しかる後、上記成形容器を−１０℃に４８時間放置した後、この成形容器を常温にて、直径７０ｍｍの円形状の貫通孔が貫設されたアルミ板上に、成形容器の底面中央部で上記貫通孔を全面的に閉止した状態に載置した。
【００６３】
そして、直径５０ｍｍで且つ重量が５０９ｇの鋼球を、アルミ板の貫通孔の垂直上方であってポリスチレン系樹脂発泡シートＳの上面から８０ｃｍ離れた高さ位置からアルミ板の貫通孔に向かって自然落下させた。
【００６４】
各実施例及び比較例毎に１０個の成形容器について行い、底面部が割れた成形容器の個数に基づいて下記基準によって判断した。
【００６５】
次に、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳのマンドレル非摺接面の耐衝撃性を測定する場合には、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳのマンドレル摺接面に厚み１２０μｍの非発泡耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シートを積層一体化した上で、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳを非発泡耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シートが内側となるようにして図３及び図４に示したような成形容器に成形した。
【００６６】
しかる後、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳのマンドレル摺接面の耐衝撃性を測定した場合と同様の要領で測定し、底面部が割れた成形容器の個数に基づいて下記基準によって判断した。
【００６７】
○・・・０〜３個
△・・・４〜６個
×・・・７〜１０個
【００６８】
（成形性）
押出発泡してから２０日間、放置した後のポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル非摺接面上に、厚さ１２０μｍの非発泡耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シート（東洋スチレン社製 商品名「Ｅ７８５Ｎ」：５０重量％、Ａ＆Ｍ社製 商品名「Ｇ０００２」：５０重量％）を押出ラミネートにより積層一体化させて積層シートを得た。この積層シートをその耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シートが内側となるようにして図３及び図４に示したような成形容器Ａに成形した。
【００６９】
上記成形容器を目視にて観察し、下記基準により成形性を判断した。
○・・・成形容器の外面にはひび割れ等の成形不良は発生していなかった。
×・・・成形容器の外面にひび割れが発生していた。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
【発明の効果】
請求項１に記載の熱可塑性樹脂発泡シートは、押出機に取り付けた金型から円筒状に押出発泡して得られた円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開してなる熱可塑性樹脂発泡シートであって、マンドレルに摺接した面の欠陥気泡率が７％以下であることを特徴とするので、熱可塑性樹脂発泡シートは、その両面において耐衝撃性及び耐押圧性等の機械的強度に優れている。
【００７３】
従って、熱可塑性樹脂発泡シートを、必要に応じて熱可塑性樹脂発泡シートの一面に熱可塑性樹脂シートを積層一体化した上で成形するにあたっても、熱可塑性樹脂発泡シートの両面を区別して成形する必要はなく、熱可塑性樹脂発泡シートをその任意の面が成形品の所望面を形成した状態に成形加工することができ、よって、熱可塑性樹脂発泡シートの両面を区別するといった煩雑な作業や熱可塑性樹脂発泡シートの成形条件を変更しなければならないといったことはなく、熱可塑性樹脂発泡シートを所望形状に且つ効率的に成形加工することができる。
【００７４】
しかも、熱可塑性樹脂発泡シートは、そのマンドレル摺接面の欠陥気泡率が７％以下と非常に小さなものとなっており、マンドレル摺接面の外観性に優れていると共に、マンドレル非摺接面は説明するまでもなく欠陥気泡率が低く外観性に優れており、よって、熱可塑性樹脂発泡シートを成形して得られる成形品は優れた外観性を有する。
【００７５】
又、請求項２に記載の熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法は、押出機から円筒状に押出発泡し、この円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに連続的に供給した後に展開して熱可塑性樹脂発泡シートを製造する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法であって、押出機から押出された直後の円筒状発泡体をその内周面に冷却風を０．１５ｍ３ ／ｍ２ 以上の風量で吹き付けて冷却する一方、上記マンドレルとして、その外径が前方になるに従って徐々に縮径してなるマンドレルを用いることを特徴とするので、円筒状発泡体の内周面に充分な機械的強度を有する表面層を充分な厚みでもって形成した上でマンドレルに供給することができると共に、マンドレルの外径を前方になるに従って縮径して円筒状発泡体とマンドレルとの対向面間における摺接摩擦力を低減している。
【００７６】
従って、円筒状発泡体は、冷却されるにつれて僅かに収縮（縮径）すると共に弾性を失うものの、円筒状発泡体の内周面に形成された機械的強度の強い表面層の存在と、マンドレルとの間における摺接摩擦力の低減効果とによって、円筒状発泡体におけるマンドレル摺接面、即ち、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面に存在する気泡の破れや変形を概ね防止して、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面の機械的強度の低下を概ね防止することができる。
【００７７】
即ち、上記熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法によれば、両面間において機械的強度に殆ど差のない優れた機械的強度を有する熱可塑性樹脂発泡シートを効率良く製造することができる。
【００７８】
更に、請求項３に記載の熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法は、請求項２に記載の熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法において、マンドレルにおける前端外径と後端外径との比（前端外径／後端外径）が０．９７０３〜０．９９９３であることを特徴とするので、円筒状発泡体とマンドレルとの対向面間における摺接摩擦力をより軽減して、マンドレル摺接面における欠陥気泡率が大幅に低減されて機械的強度に更に優れた熱可塑性樹脂発泡シートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱可塑性樹脂発泡シートの製造装置を示した模式側面図である。
【図２】本発明の熱可塑性樹脂発泡シートの製造装置の要部を示した縦断面図である。
【図３】本発明の熱可塑性樹脂発泡シートを用いた成形品を示した斜視図である。
【図４】図３の成形品を示した縦断面図である。
【図５】実施例１で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【図６】実施例２で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【図７】比較例１で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【図８】比較例２で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【図９】比較例３で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【図１０】比較例４で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【符号の説明】
Ｓ 熱可塑性樹脂発泡シート
Ａ 成形容器
Ｂ 熱可塑性樹脂シート
Ｆ 円筒状発泡体
１ 押出機
２ サーキュラ金型
３ 外側冷却部材
４ 内側冷却部材
５ マンドレル
６ 切断部材
７ 巻取り装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐衝撃力や耐押圧力等の機械的強度が両面において優れている熱可塑性樹脂発泡シート及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、コンビニエンスストアやスーパーマーケット等においてインスタント食品が広く販売されており、このようなインスタント食品としては、焼きそばやラーメンなどが代表例として挙げられる。
【０００３】
このようなインスタント食品の成形容器としては、特許文献１に、発泡ポリスチレンシート等の素材から真空成形等の手段にて形成された合成樹脂製容器が提案されている。
【０００４】
しかしながら、発泡ポリスチレンシートは、その製造工程において、通常、発泡ポリスチレンシートの両面間の機械的強度に差が生じており、上記発泡ポリスチレンシートを合成樹脂製容器に成形するに際して、発泡ポリスチレンシートの両面を区別し、用途に応じて、発泡ポリスチレンシートにおける機械的強度の大きい面を外側或いは内側といったように成形条件を変更しつつ行う必要があり、その度に成形装置の設定を変更したり或いは成形装置を交換しなければならないといった問題点があった。
【０００５】
【特許文献１】
実公昭５９−４０２７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、両面における機械的強度に優れており、成形容器に成形する場合にあっても表裏面を区別することなく成形することができる熱可塑性樹脂発泡シート及びその製造方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱可塑性樹脂発泡シートは、押出機に取り付けた金型から円筒状に押出発泡して得られた円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開してなる熱可塑性樹脂発泡シートであって、マンドレルに摺接した面の欠陥気泡率が７％以下であることを特徴とする。
【０００８】
即ち、本発明の熱可塑性樹脂発泡シートは、押出機から押出発泡されて得られた溶融状態の円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開されて形成された押出発泡シートであって、このように製造工程中にマンドレルに摺接させてなる場合、マンドレルに摺接した面（マンドレル摺接面）に存在する気泡に破れや変形等の欠陥が発生することによってマンドレル摺接面の機械的強度が低下することを発見したことに鑑みて行われたものであり、マンドレル摺接面の気泡形態を制御すること、即ち、マンドレル摺接面の欠陥気泡率が５％以下となるようにしてなることを特徴とするものである。
【０００９】
上記熱可塑性樹脂発泡シートにおけるマンドレル摺接面の欠陥気泡率は、大きいと、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面側の耐衝撃性や耐押圧力等の機械的強度が低下して、熱可塑性樹脂発泡シートの両面における機械的強度に大きな差が発生したり或いは熱可塑性樹脂発泡シート全体の機械的強度が低下するので、７％以下に限定され、５％以下が好ましく、４〜０％がより好ましい。
【００１０】
ここで、上記熱可塑性樹脂発泡シートにおけるマンドレル摺接面の欠陥気泡率は、下記の要領で測定されたものをいう。即ち、先ず、熱可塑性樹脂発泡シートにおけるマンドレル摺接面にプラチナイオンビームスパッタリング処理を施す。
【００１１】
しかる後、上記熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を走査型電子顕微鏡を用いて撮影し、５０倍の拡大顕微鏡写真を得る。なお、電子顕微鏡による撮影に際しては、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面の法線方向と撮影方向（レンズ方向）とが６０°の角度をなした状態で撮影する。
【００１２】
そして、拡大顕微鏡写真から縦８６ｍｍ×横１２７ｍｍ（実寸法）の平面横長長方形状の測定範囲を任意に定め、この測定範囲中にある欠陥気泡を下記基準に基づいて抽出する。熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面には、多数の気泡がその気泡壁の一部をマンドレル摺接面に膨出させた状態で存在している。
【００１３】
これら気泡のうちの一部の気泡は、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面に膨出した気泡壁がマンドレルの外周面との間の摺接によって破れたり或いは変形したりする。
【００１４】
そして、このように気泡壁が破れたり或いは変形したりした気泡壁を有する気泡を欠陥気泡といい、このような欠陥気泡としては、具体的には、気泡壁が破れて内部の気泡ガスが抜けてしまって一部分或いは全体が萎んでしまった気泡、気泡壁の一部が変形して凹んでしまった気泡等が挙げられる。
【００１５】
換言すれば、気泡のうち、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面に膨出した気泡壁に凹凸がなくて気泡壁が全体的に略平滑な球面状に形成された気泡以外の全ての気泡を欠陥気泡とする。
【００１６】
又、気泡の境界は下記の要領で定める。即ち、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面には、多数の気泡がその気泡壁の一部を膨出させつつ、単独で或いは互いに密接した状態で存在している。
【００１７】
そして、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面からの気泡壁の膨出基端が確認できる場合には、気泡壁の膨出基端を気泡の境界とする。一方、複数の気泡が、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面から膨出させた気泡壁同士を互いに密接させた状態で存在しており、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面からの気泡壁の膨出基端が確認できない場合には、気泡壁同士の結合部分に形成された谷部を気泡の境界とする。
【００１８】
従って、任意の気泡の境界は、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面からの気泡壁の膨出基端、気泡壁同士の結合部分に形成された谷部、又は、気泡壁の膨出基端と気泡壁同士の結合部分に形成された谷部とを組み合わせることによって定めることができる。
【００１９】
なお、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を上述のようにマンドレル摺接面に対して６０°の角度でもって斜め上方から走査型電子顕微鏡にて拡大顕微鏡写真を撮影していることから、走査型電子顕微鏡側からみて気泡の境界がその気泡自身によって遮られて視認できない場合があるが、このような場合には、拡大顕微鏡写真に撮影された気泡壁の輪郭を気泡の境界とする。
【００２０】
又、気泡壁が破れて、他の気泡上に覆い被さっているような場合があるが、このような場合は、覆い被さっている気泡壁を含めて欠陥気泡とし、この場合の欠陥気泡の境界は、他の気泡上に覆い被さっている気泡壁の外周縁を欠陥気泡の境界とする。
【００２１】
次に、上記拡大顕微鏡写真の重量を測定し、その重量をＷ１ （ｇ）とする。しかる後、上記拡大顕微鏡写真中の気泡から、上述の基準に基づいて、欠陥気泡を抽出し、欠陥気泡部分を鋏等を用いて拡大顕微鏡写真から切り抜き、この切り抜いた欠陥気泡が撮影された拡大顕微鏡写真部分の総重量Ｗ２ （ｇ）を測定し、下記式（１）に基づいて欠陥気泡率を算出する。
欠陥気泡率（％）＝１００×Ｗ２ ／Ｗ１ ・・・式（１）
【００２２】
なお、拡大顕微鏡写真中の測定範囲内に一部のみが入っている欠陥気泡については、測定範囲内に入った欠陥気泡の一部分のみを欠陥気泡とみなす。
【００２３】
次に、上記のようなマンドレル摺接面における欠陥気泡率が７％以下である熱可塑性樹脂発泡シートの製造装置について説明する。先ず、熱可塑性樹脂を溶融、混練すると共にこの溶融状態の熱可塑性樹脂に発泡剤を含浸、分散させる押出機１としては、熱可塑性樹脂を溶融、混練することができれば、特に限定されず、例えば、一軸押出機、二軸押出機、二機の押出機を直列状に連結してなるタンデム型押出機等が挙げられ、タンデム型押出機が好ましい。
【００２４】
そして、上記押出機１の先端には、図１及び図２に示したように、サーキュラ金型２が取り付けられており、このサーキュラ金型２は、図２に示したように、前後方向に貫通孔が形成された外側金型部材２１と、この外側金型部材２１の貫通孔内に配設された内側金型部材２２とからなり、内外金型部材２１、２２の対向面間に断面円環状の樹脂流通路２３が形成されており、この樹脂流通路２３の前端開口部から溶融状態の熱可塑性樹脂を円筒状に押出発泡することができるように構成されている。
【００２５】
更に、上記サーキュラ金型２の外側金型部材２１の前方には、図２に示したように、該外側金型部材２１の前端面に密接した状態で外側冷却部材３が配設されている。
【００２６】
この外側冷却部材３は正面円環状に形成され、その内周面には外側冷却風吹き付け口３１が円環状に形成されており、この外側冷却風吹き付け口３１を上記サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの外周面に近接させた状態で配設させて、外側冷却風吹き付け口３１から円筒状発泡体Ｆの外周面にその全周に亘って均一に所望風量の冷却風を吹き付けることができるように構成されている。
【００２７】
そして、上記サーキュラ金型２の内側金型部材２２の前方には、該内側金型部材２２の前端面に近接させた状態で内側冷却部材４が配設されている。この内側冷却部材４は、後端から前端に向かって徐々に拡径してなる截頭円錐形状に形成されており、周壁面後端部には、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの内周面にその全周に亘って所望風量の冷却風を均一に吹き付けるための内側冷却風吹き付け口４１が円環状に形成されている。
【００２８】
更に、上記内側冷却部材４の前部には、冷却風供給管４２が連結、連通されており、この冷却風供給管４２の後端部を内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１に連通させて、冷却風供給管４２の前端側に接続された冷却風供給装置（図示せず）から供給された冷却風を内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１に供給可能に構成している。
【００２９】
加えて、上記冷却風供給管４２内には、冷却風排出管４３が配設されており、この冷却風排出管４３の後端開口部は、上記内側冷却部材４の後端面に開口させた状態とされ、上記内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から円筒状発泡体Ｆの内周面に吹き付けられた冷却風を冷却風排出管４３の後端開口部を通じて吸引排出することができるように構成されている。
【００３０】
又、上記サーキュラ金型２の前方には、マンドレル５が配設されており、このマンドレル５は、その外径が後方から前方に向かって徐々に縮径した状態に且つ外周面が全面的に平滑な状態に形成されている。なお、マンドレル５を押出方向に直交する面で切断した際の外形形状は円形状に形成されている。
【００３１】
そして、上記マンドレル５における前端外径Ｌ１ と後端外径Ｌ２ との比（前端外径Ｌ１ ／後端外径Ｌ２ ）は、小さいと、円筒状発泡体の冷却及びサイジングが不充分となることがあり、又、大きいと、円筒状発泡体の内周面とマンドレル５の外周面との間の摩擦力が大きくなって、得られる熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面の欠陥気泡率が大きくなり、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面側の機械的強度が低下したり、或いは、熱可塑性樹脂発泡シート全体の機械的強度が低下したりすることがあるので、０．９７０３〜０．９９９３が好ましく、０．９８８１〜０．９９８５がより好ましい。
【００３２】
更に、上記マンドレル５には、前後方向に貫通する一対の通気管５１、５１が配設されており、この通気管５１、５１を通じて、サーキュラ金型２とマンドレル５との間における円筒状発泡体内を大気中に開放することによって、円筒状発泡体の形状を制御している。
【００３３】
そして、上記マンドレル５の前方には、マンドレル５から送り出された円筒状発泡体Ｆを押出方向に連続的に切断し展開するための切断部材６が配設されていると共に、切断部材６の前方には、円筒状発泡体Ｆを展開することにより形成された熱可塑性樹脂発泡シートＳを連続的に巻き取るための巻取り装置７が配設されている。
【００３４】
次に、上記熱可塑性樹脂発泡シートＳの製造装置を用いて熱可塑性樹脂発泡シートＳを製造する要領について説明する。先ず、上記押出機１に熱可塑性樹脂を押出機１に供給して溶融、混練すると共に、上記押出機１内の溶融状態の熱可塑性樹脂中に発泡剤を圧入した上で押出機１の先端（前端）に取り付けられたサーキュラ金型２から円筒状に押出発泡する。
【００３５】
なお、上記熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−エチレン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂等が挙げられ、それらのなかでもポリスチレン系樹脂が好ましい。
【００３６】
又、上記発泡剤としては、熱可塑性樹脂発泡シートの製造に従来から用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類；シクロペンタン、シクロブタン等の脂肪族環化水素類；トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、メチルクロライド、メチレンクロライド、エチルクロライド等のハロゲン化炭化水素類等の物理発泡剤が挙げられる。
【００３７】
そして、押出機１の先端に取り付けられたサーキュラ金型２から円筒状発泡体Ｆを押出発泡すると共に、この円筒状発泡体を徐々に拡径させながらマンドレル５に連続的に供給する。
【００３８】
この時、上記サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの内周面に、その周方向の全周に亘って内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から冷却風を吹き付けて円筒状発泡体Ｆを内側から均一に冷却する。
【００３９】
上記内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から円筒状発泡体Ｆの内周面に吹き付ける冷却風の風量（内側風量）は、小さいと、円筒状発泡体Ｆの内周面を充分に冷却させることができず、マンドレル５との摺接によって欠陥気泡が多数発生し、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面における機械的強度が低下するので、０．１５ｍ３ ／ｍ２ 以上に限定されるが、大きすぎると、熱可塑性樹脂発泡シートＳの厚みが不均一となったり、或いは、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、０．１５〜０．３８ｍ３ ／ｍ２ が好ましい。
【００４０】
又、上記内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から円筒状発泡体Ｆの内周面に吹き付ける冷却風の温度は、高いと、円筒状発泡体Ｆを充分に冷却させることができず、マンドレル５の外周面との摺接によって欠陥気泡が多数発生し、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面における機械的強度が低下することがあり、又、低いと、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの温度よりも２０〜１４０℃低いことが好ましく、５０〜１３０℃低いことがより好ましい。
【００４１】
上記円筒状発泡体Ｆの内側からの冷却と同時に、上記サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの外周面にその周方向の全周に亘って外側冷却部材３の外側冷却風吹き付け口３１から冷却風を吹き付けて円筒状発泡体Ｆを外側から均一に冷却する。なお、ここでは、円筒状発泡体Ｆの外周面に冷却風を吹き付けて、円筒状発泡体Ｆを外側から冷却しているが、円筒状発泡体Ｆの外周面に冷却風を吹き付けることなく自然冷却によってもよい。
【００４２】
上記外側冷却部材３の外側冷却風吹き付け口３１から円筒状発泡体Ｆの外周面に吹き付ける冷却風の風量（外側風量）は、小さいと、熱可塑性樹脂発泡シートＳを成形して得られる成形品の強度が不足したり或いは熱可塑性樹脂発泡シートＳの脆性が低下することがあり、又、大きいと、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、０．０５〜０．３８ｍ３ ／ｍ２ が好ましく、０．１０〜０．３４ｍ３ ／ｍ２ がより好ましい。
【００４３】
又、上記外側冷却部材３の外側冷却風吹き付け口３１から円筒状発泡体Ｆの外周面に吹き付ける冷却風の温度は、高いと、円筒状発泡体Ｆを充分に冷却させることができないことがあり、又、低いと、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの温度よりも２０〜１４０℃低いことが好ましく、５０〜１３０℃低いことがより好ましい。
【００４４】
次に、上述の如くして冷却風を吹き付けることによって冷却された円筒状発泡体Ｆを徐々に拡径させつつマンドレル５に供給する。しかるに、円筒状発泡体Ｆの内周面に０．１５ｍ３ ／ｍ２ 以上の風量でもって冷却風を吹き付けることによって円筒状発泡体Ｆの内面の冷却を強くしていることから、円筒状発泡体Ｆの内面には、低発泡倍率で強度の強い表面層がより厚みを持たせた状態に形成されていると共に、上記マンドレル５は、その外径が後端から前端になるにしたがって徐々に縮径した状態となっている。
【００４５】
従って、円筒状発泡体Ｆは、マンドレル５によって冷却されるにつれて徐々に縮径すると共に弾性が低くなるものの、上述のように、円筒状発泡体Ｆの内面に形成された強度の強い表面層の存在と、マンドレル５の外径を前方になるにしたがって縮径することに起因したマンドレル５の外周面と円筒状発泡体Ｆの内周面との間の摺接摩擦の軽減との相乗効果によって、円筒状発泡体Ｆにおけるマンドレル５摺接面（内周面）の表面に存在する気泡が破れたり或いは変形したりするのを概ね防止している。
【００４６】
そして、マンドレル５から連続的に前方に送り出された円筒状発泡体Ｆは、切断部材６によって押出方向に連続的に内外面間に亘って切断された上で展開されて熱可塑性樹脂発泡シートＳとされて巻取り装置７に連続的に巻き取られる。
【００４７】
このようにして得られた熱可塑性樹脂発泡シートＳは、そのマンドレル摺接面の欠陥気泡率が７％以下と極めて低いものとなっており、マンドレル摺接面における耐衝撃性や耐押圧力といった機械的強度の低下は殆ど見られず、その両面において略同等の機械的強度を有している。しかも、上記熱可塑性樹脂発泡シートＳは、その両面において欠陥気泡が殆ど発生していないことから、両面における外観性に優れたものとなっている。
【００４８】
従って、上記熱可塑性樹脂発泡シートＳを汎用の成形方法を用いて成形するにあたって、熱可塑性樹脂発泡シートＳの両面の区別をすることなく熱可塑性樹脂発泡シートＳを成形して所望形状の成形品を得ることができる。
【００４９】
更に、図３及び図４に示したように、上記熱可塑性樹脂発泡シートＳの何れかの一方の面に熱可塑性樹脂シートＢを積層一体化させた上で所望形状、例えば、成形容器Ａに成形してもよい。
【００５０】
特に、成形容器Ａをインスタント焼きそば用途として用いる場合には、熱湯によって柔らかくなった麺に具やソースを入れ、麺に具やソースを絡ませるために箸で麺をかき混ぜる際、箸で成形容器Ａの内底面を突くことがあるので、この箸の突き刺し力によって成形容器Ａが破損しないように、上記熱可塑性樹脂シートＢを内側にして成形するのが好ましい。
【００５１】
この場合、成形容器Ａの外面は、熱可塑性樹脂発泡シートＳが露出した状態となっているが、熱可塑性樹脂発泡シートＳの両面は何れも上述のように機械的強度に優れており、輸送中や保管中における衝撃力や押圧力によって破損するといったことはない。
【００５２】
ここで、上記熱可塑性樹脂シートＢを構成する熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、上記ポリスチレン系樹脂の他に、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、プロピレンホモポリマー、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン三元共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体等のエチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸マグネシウム共重合体、エチレン−アクリル酸亜鉛共重合体等のエチレン−不飽和カルボン酸金属塩共重合体、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−１−ブテン共重合体等のプロピレン−α−オレフィン共重合体、プロピレン−塩化ビニル共重合体、ポリエチレン又はポリプロピレンの不飽和カルボン酸変性物、エチレン−プロピレンゴム、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が挙げられ、それらのなかでもポリスチレン系樹脂が好ましい。
【００５３】
又、上記熱可塑性樹脂発泡シートＳ上への上記熱可塑性樹脂シートＢの積層一体化は、接着剤を介在させて行っても或いは熱可塑性樹脂発泡シートＳと熱可塑性樹脂シートＢとの間の熱融着によって行ってもよいが、熱可塑性樹脂発泡シートＳと熱可塑性樹脂シートＢとの間の熱融着によって行う方が製造工程の簡略化を図ることができて好ましく、熱可塑性樹脂発泡シートＳと熱可塑性樹脂シートＢとを押出ラミネートにより連続的に熱融着させることがより好ましい。
【００５４】
【実施例】
（実施例１、２、比較例１〜４）
製造装置として図１及び図２に示した製造装置を用い、押出機として第一押出機の前端部に第二押出機が直列状に接続されてなるタンデム型押出機１の第一押出機に、ポリスチレン系樹脂（Ａ＆Ｍ社製 商品名「Ｇ０００２」）１００重量部と、タルクが練り込まれたポリスチレン（日東粉化社製 商品名「タルペット６０Ｇ」、タルク：６０重量％）２重量部とを供給して溶融、混練した。
【００５５】
次に、上記第一押出機の前端部から溶融状態のポリスチレン系樹脂中にブタン３重量部を圧入して、ポリスチレン系樹脂中に分散させた後、ポリスチレン系樹脂を第二押出機に連続的に供給してポリスチレン系樹脂の温度が１５５℃となるまで冷却した上で第二押出機の前端部に取り付けられたサーキュラ金型２から内径１９０ｍｍの円筒状に押出発泡した。なお、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体の温度は１５５℃であった。
【００５６】
この時、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの内周面にその全周に亘って、内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から表１に示した温度の内側冷却風を表１に示した風量でもって均一に吹き付けて、円筒状発泡体Ｆの内周面を均一に冷却した。
【００５７】
同時に、サーキュラ金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの外周面にその全周に亘って、外側冷却部材３の外側冷却風吹き付け口３１から表１に示した温度の外側冷却風を表１に示した風量でもって均一に吹き付けて、円筒状発泡体Ｆの外周面を均一に冷却した。
【００５８】
しかる後、上記円筒状発泡体Ｆを徐々に拡径させながらマンドレル５に連続的に供給して円筒状発泡体Ｆを冷却しつつサイジングした。続いて、この円筒状発泡体Ｆをその下端部において内外面間に亘った状態にカッタ６によって押出方向に連続的に切断、展開してポリスチレン系樹脂発泡シートＳとした上で巻取り装置７に巻き取った。なお、マンドレル５の前端外径Ｌ１ 及び後端外径Ｌ２ 並びに巻取り装置７におけるポリスチレン系樹脂発泡シートＳを巻き取っている巻取り軸を回転させているモータの負荷電流は、表１に示した通りであった。なお、マンドレル５は、その外径が後方から前方に向かって徐々に縮径した状態に且つ外周面が全面的に平滑な状態に形成されていた。又、マンドレル５を押出方向に直交する面で切断した際の外形形状は円形状に形成されていた。
【００５９】
得られたポリスチレン系樹脂発泡シートＳにおけるマンドレルに摺接した面（マンドレル摺接面）の欠陥気泡率、目付量、厚み、耐衝撃性及び成形性について下記に示した要領で測定し、その結果を表２に示した。なお、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳにおけるマンドレルに摺接した面（マンドレル摺接面）の拡大顕微鏡写真を図５乃至図１０に示し、欠陥気泡率を測定する際に抽出した欠陥気泡を拡大顕微鏡写真中に囲んで示した。
【００６０】
（耐衝撃性）
ポリスチレン系樹脂発泡シートＳの耐衝撃性を、マンドレル摺接面及びこのマンドレル摺接面とは反対側の面（マンドレル非摺接面）毎に下記要領で測定した。
【００６１】
先ず、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳのマンドレル摺接面の耐衝撃性を測定するには、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳのマンドレル非摺接面に厚み１２０μｍの非発泡耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シートを積層一体化した上で、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳを非発泡耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シートが内側となるようにして図３及び図４に示したような成形容器に熱成形した。
【００６２】
しかる後、上記成形容器を−１０℃に４８時間放置した後、この成形容器を常温にて、直径７０ｍｍの円形状の貫通孔が貫設されたアルミ板上に、成形容器の底面中央部で上記貫通孔を全面的に閉止した状態に載置した。
【００６３】
そして、直径５０ｍｍで且つ重量が５０９ｇの鋼球を、アルミ板の貫通孔の垂直上方であってポリスチレン系樹脂発泡シートＳの上面から８０ｃｍ離れた高さ位置からアルミ板の貫通孔に向かって自然落下させた。
【００６４】
各実施例及び比較例毎に１０個の成形容器について行い、底面部が割れた成形容器の個数に基づいて下記基準によって判断した。
【００６５】
次に、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳのマンドレル非摺接面の耐衝撃性を測定する場合には、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳのマンドレル摺接面に厚み１２０μｍの非発泡耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シートを積層一体化した上で、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳを非発泡耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シートが内側となるようにして図３及び図４に示したような成形容器に成形した。
【００６６】
しかる後、ポリスチレン系樹脂発泡シートＳのマンドレル摺接面の耐衝撃性を測定した場合と同様の要領で測定し、底面部が割れた成形容器の個数に基づいて下記基準によって判断した。
【００６７】
○・・・０〜３個
△・・・４〜６個
×・・・７〜１０個
【００６８】
（成形性）
押出発泡してから２０日間、放置した後のポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル非摺接面上に、厚さ１２０μｍの非発泡耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シート（東洋スチレン社製 商品名「Ｅ７８５Ｎ」：５０重量％、Ａ＆Ｍ社製 商品名「Ｇ０００２」：５０重量％）を押出ラミネートにより積層一体化させて積層シートを得た。この積層シートをその耐衝撃性ポリスチレン系樹脂シートが内側となるようにして図３及び図４に示したような成形容器Ａに成形した。
【００６９】
上記成形容器を目視にて観察し、下記基準により成形性を判断した。
○・・・成形容器の外面にはひび割れ等の成形不良は発生していなかった。
×・・・成形容器の外面にひび割れが発生していた。
【００７０】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
請求項１に記載の熱可塑性樹脂発泡シートは、押出機に取り付けた金型から円筒状に押出発泡して得られた円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開してなる熱可塑性樹脂発泡シートであって、マンドレルに摺接した面の欠陥気泡率が７％以下であることを特徴とするので、熱可塑性樹脂発泡シートは、その両面において耐衝撃性及び耐押圧性等の機械的強度に優れている。
【００７３】
従って、熱可塑性樹脂発泡シートを、必要に応じて熱可塑性樹脂発泡シートの一面に熱可塑性樹脂シートを積層一体化した上で成形するにあたっても、熱可塑性樹脂発泡シートの両面を区別して成形する必要はなく、熱可塑性樹脂発泡シートをその任意の面が成形品の所望面を形成した状態に成形加工することができ、よって、熱可塑性樹脂発泡シートの両面を区別するといった煩雑な作業や熱可塑性樹脂発泡シートの成形条件を変更しなければならないといったことはなく、熱可塑性樹脂発泡シートを所望形状に且つ効率的に成形加工することができる。
【００７４】
しかも、熱可塑性樹脂発泡シートは、そのマンドレル摺接面の欠陥気泡率が７％以下と非常に小さなものとなっており、マンドレル摺接面の外観性に優れていると共に、マンドレル非摺接面は説明するまでもなく欠陥気泡率が低く外観性に優れており、よって、熱可塑性樹脂発泡シートを成形して得られる成形品は優れた外観性を有する。
【００７５】
又、請求項２に記載の熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法は、押出機から円筒状に押出発泡し、この円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに連続的に供給した後に展開して熱可塑性樹脂発泡シートを製造する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法であって、押出機から押出された直後の円筒状発泡体をその内周面に冷却風を０．１５ｍ３ ／ｍ２ 以上の風量で吹き付けて冷却する一方、上記マンドレルとして、その外径が前方になるに従って徐々に縮径してなるマンドレルを用いることを特徴とするので、円筒状発泡体の内周面に充分な機械的強度を有する表面層を充分な厚みでもって形成した上でマンドレルに供給することができると共に、マンドレルの外径を前方になるに従って縮径して円筒状発泡体とマンドレルとの対向面間における摺接摩擦力を低減している。
【００７６】
従って、円筒状発泡体は、冷却されるにつれて僅かに収縮（縮径）すると共に弾性を失うものの、円筒状発泡体の内周面に形成された機械的強度の強い表面層の存在と、マンドレルとの間における摺接摩擦力の低減効果とによって、円筒状発泡体におけるマンドレル摺接面、即ち、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面に存在する気泡の破れや変形を概ね防止して、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレル摺接面の機械的強度の低下を概ね防止することができる。
【００７７】
即ち、上記熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法によれば、両面間において機械的強度に殆ど差のない優れた機械的強度を有する熱可塑性樹脂発泡シートを効率良く製造することができる。
【００７８】
更に、請求項３に記載の熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法は、請求項２に記載の熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法において、マンドレルにおける前端外径と後端外径との比（前端外径／後端外径）が０．９７０３〜０．９９９３であることを特徴とするので、円筒状発泡体とマンドレルとの対向面間における摺接摩擦力をより軽減して、マンドレル摺接面における欠陥気泡率が大幅に低減されて機械的強度に更に優れた熱可塑性樹脂発泡シートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱可塑性樹脂発泡シートの製造装置を示した模式側面図である。
【図２】本発明の熱可塑性樹脂発泡シートの製造装置の要部を示した縦断面図である。
【図３】本発明の熱可塑性樹脂発泡シートを用いた成形品を示した斜視図である。
【図４】図３の成形品を示した縦断面図である。
【図５】実施例１で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【図６】実施例２で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【図７】比較例１で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【図８】比較例２で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【図９】比較例３で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【図１０】比較例４で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートのマンドレル摺接面を撮影した拡大顕微鏡写真である。
【符号の説明】
Ｓ 熱可塑性樹脂発泡シート
Ａ 成形容器
Ｂ 熱可塑性樹脂シート
Ｆ 円筒状発泡体
１ 押出機
２ サーキュラ金型
３ 外側冷却部材
４ 内側冷却部材
５ マンドレル
６ 切断部材
７ 巻取り装置
Claims (3)
- 押出機に取り付けた金型から円筒状に押出発泡して得られた円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開してなる熱可塑性樹脂発泡シートであって、マンドレルに摺接した面の欠陥気泡率が７％以下であることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡シート。
- 押出機に取り付けた金型から円筒状に押出発泡し、この円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに連続的に供給した後に展開して熱可塑性樹脂発泡シートを製造する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法であって、押出機から押出された直後の円筒状発泡体をその内周面に冷却風を０．１５ｍ３ ／ｍ２ 以上の風量で吹き付けて冷却する一方、上記マンドレルとして、その外径が前方になるに従って徐々に縮径してなるマンドレルを用いることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法。
- マンドレルにおける前端外径と後端外径との比（前端外径／後端外径）が０．９７０３〜０．９９９３であることを特徴とする請求項２に記載の熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法。
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