JP2005035120A

JP2005035120A - 断熱材及びそれを用いた断熱性容器

Info

Publication number: JP2005035120A
Application number: JP2003198943A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Tanaka; 茂樹田中; Tsuyoshi Nishizaka; 剛志西阪
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】ボトルやカップなど平面以外の立体的形態の容器などに対して、容器を覆って熱収縮処理するだけで容器に固着させることができる断熱材を提供し、さらには、該断熱材を複合利用することにより、簡単に結露防止性保冷容器や断熱性容器を提供する。
【解決手段】フィルムの一方向とそれに直交する方向との９５℃熱水収縮率の差が５％以上である収縮異方性を有する厚さが５〜５０μｍのフィルムと繊維径が０．５〜２０μｍの不織布とが積層されてなることを特徴とする断熱材及び該断熱材を固着した結露防止性保冷容器や断熱性容器。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は断熱材及びそれを用いた断熱性容器に関するものであり、詳しくは、ボトルやカップなど平面以外の形態の容器などにも熱収縮により密着可能な断熱材に関する。また、ペットボトル、金属容器、紙やプラスチック製コップ、即席麺容器、アルコール飲料容器など温度が約４０℃以上の液体あるいは固体を保持する容器の一部に本発明の断熱材を貼り合わせて保温や火傷防止が可能な断熱性容器に関する。また、ペットボトル、金属容器、紙やプラスチック製コップ、アルコール飲料容器など、内容物の温度が各種容器に外部の温度より５℃以上低い液体あるいは固体を保持する容器の一部に密着させることにより、保冷性と結露防止性を発揮する断熱性容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ペットボトルやアルミ缶などのラベルとして収縮性フィルムが用いられてきた。しかしながらこれらのフィルムは、商品名や内容物の表示の観点からは鮮明な印刷を提供するという機能はあるものの断熱性はほとんど無く、内容物が高温の場合には、すぐ温度が下がってしまったり、手で持った際にやけどするなどの問題があった。また、内容物が雰囲気温度より低温である場合は、すぐに雰囲気温度に近づいてしまったり、雰囲気中の水分が結露してしまう問題があった。
【０００３】
収縮性を持つ材料としてはポリエステルの収縮フィルムはあるものの断熱性を有するものはなく、容器自信を発泡体などにするなどの工夫がなされてきたが、コストの安いポリスチレン発泡体などはリサイクル性などの問題があった。一方、不織布は、適度な空間を有するために断熱性があるが収縮性がないため、平面や円柱などの単純な表面に貼りあわせるなどの使用しかできなかった。また、不織布は表面が平滑でないために印刷の鮮明度が良くない問題があった。また、不織布表面の穴から空気の流入があり、保温性を高くするためにはかなり細い繊維を使う必要があった。
上記の問題を解決する方法として、不織布をフィルムと貼りあわせる試みが行われている。例えば、特許文献１では、不織布とフィルムを複合化して後、円筒容器などに巻きつけて接着剤で貼りつける断熱材が開示されている。しかしながら、ボトルのネック部分など曲率の異なる曲面を有する容器への追随性や貼り付けに手間がかかるという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１２６６６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ボトルやカップなど平面以外の立体的形態の容器などに対して、容器を覆って熱収縮処理するだけで容器に固着させることができる断熱材を提供し、さらには、該断熱材を複合利用することにより、簡単に結露防止性保冷容器や断熱性容器を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、以下の手段をとるものである。すなわち、第１の発明は、フィルムの一方向とそれに直交する方向との９５℃熱水収縮率の差が５％以上である収縮異方性を有する厚さが５〜５０μｍのフィルムと繊維径が０．５〜２０μｍの不織布とが積層されてなることを特徴とする断熱材である。
【０００７】
第２の発明は、不織布が、フィルムが３％以上収縮する温度において少なくとも一方向に２〜６０％収縮することを特徴とする第１の発明に記載の断熱材である。
【０００８】
さらに第３の発明は、フィルム及び不織布が、ポリエステルからなることを特徴とする第１又は２の発明に記載の断熱材である。
【０００９】
また、第４の発明は、ポリエステルが生分解性ポリエステルであることを特徴とする第３の発明に記載の断熱材である。
【００１０】
また、第５の発明は、フィルムと不織布との積層が、押出ラミネート法によりなされていることを特徴とする第１〜４のいずれかの発明に記載の断熱材である。
【００１１】
さらに、第６の発明は、ペットボトルあるいは金属製の容器の少なくとも一部に第１〜５の発明に記載の断熱材が複合されてなることを特徴とする結露防止性保冷容器である。
【００１２】
第７の発明は、ペットボトル、金属容器、紙やプラスチック製コップ、即席麺容器、アルコール飲料容器などの容器で、温度が約４０℃以上の液体あるいは固体を保持する容器の少なくとも一部に第１〜５の発明に記載の断熱材が複合されてなることを特徴とする断熱性容器である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる不織布および該不織布に積層されるフィルムの素材は、断熱性の高い素材であり、収縮性を有する素材であれば特に限定されないが、収縮性の制御や断熱性の観点から高分子材料であることが好ましい。本発明に適用可能な高分子材料としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアリレンスルフィドなどがあげられる。環境問題が重視される昨今ではリサイクルの容易なポリエステルであることがより好ましい。
【００１４】
本発明の断熱材はペットボトルに適用されることも多いが、ペットボトルは、ポリエステルが原料として用いられている事から同時にリサイクル可能であり特に好ましい。また、ポリエステルは、半結晶性素材であり、不織布やフィルムは加工条件を制御する事で収縮性が制御しやすいため特に好ましい。容器曲率の不均一な容器に断熱材を収縮させて使用する際には高い収縮性が要求される。この場合にはハードセグメントとソフトセグメントよりなるブロック共重合ポリエステルを用いる事も好ましい態様の一つである。該ブロック共重合ポリエステルよりなるフィルムは無孔でありながら透湿性を有するので結露防止機能が重要である場合は特に有効である。また、該素材は伸縮性を有するために容器への貼りあわせや脱着が容易で、かつ貼りあわせ時の密着性が良い効果もある。
さらには、断熱材および容器の素材を生分解性とすることで、インスタントラーメンや飲み物などの食品で汚れた容器をそのまま埋め立て処理する事も可能であり特に好ましい。
【００１５】
本発明におけるフィルムや不織布の素材としては、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、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルやこれらの成分以外にイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸などの酸成分やネオペンチルグリコール、ジエチレングリコールなどのアルコール成分を共重合した共重合ポリエステル、ポリテトラメチレングリコールやポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコールをソフトセグメントとするポリエステルブロック共重合体を挙げることができる。共重合成分はポリエステルの酸成分又はアルコール成分に対して２〜５０モル％が好ましく、より好ましくは、４〜４０モル％である。これらのポリマーは、所望の収縮特性や物性を得るために適宜ブレンドして使用することができる。
【００１６】
不織布の場合、例えば、エチレンテレフタレートユニットが主成分でネオペンチルグリコールが第３成分として共重合された共重合ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレートなどのホモポリエステルにブレンドすることによって、不織布の収縮特性と物性を所望の範囲にコントロールすることができる。この場合、共重合ポリエステルのブレンド率は、２５〜８０％が好ましく、より好ましくは３０〜６０％である。
【００１７】
本発明で用いられる不織布は、繊維径が０．５〜２０μｍ、目付が５〜２００ｇ／ｍ^２のポリエステル系長繊維を主体とする不織布であることが好ましい。繊維径が０．５μｍより細いと不織布が磨耗などにより毛羽立ちやすく、不織布の強度が小さくなるためあまり好ましくない。繊維径が２０μｍより太くなると、本発明が目的とする断熱性を良くする効果が低下するので好ましくない。本発明者の検討の範囲では、繊維径が３〜１７μｍの間にある事が特に好ましかった。
【００１８】
また、不織布の目付が５ｇ／ｍ^２より小さいと断熱性や不織布強度が低くなり、フィルムとの積層がしにくくなる問題が発生しやすくなる。目付が２００ｇ／ｍ^２を超えると容器などに使用時の重量が重くなる上に、積層したフィルムが収縮した際に皺を生じる問題が発生しやすくなる。不織布は強力を高くするためにエンボス加工やカレンダー加工などにより部分的に繊維が接着されていても良い。不織布の形態としては、湿式不織布でも乾式不織布でも良いが、不織布の変形性に優れ、厚みを大きくして断熱性を上げやすい乾式不織布がより好ましい。特に長繊維不織布は、強伸度特性に優れ、表面が平滑であるためフィルムとの密着性が良いためにより好ましい。また、必要により縦方向と横方向の収縮率を変更することが容易な点でも乾式不織布が好ましい。
【００１９】
本発明におけるフィルムは収縮異方性を有するフィルムであり、一方向とそれに直交する方向の９５℃熱水収縮率の差が５％以上異なるフィルムである。かかる熱水収縮率の差は、１２０〜１８０℃の間での乾熱収縮率の差にほぼ対応するものであり、実際の製造工程での収縮率を予測できる代用メジャーである。この収縮異方性により、断熱材として容器に複合させる際に、容器の長手方向への収縮よりも、それに直交する方向への収縮を大きくすることができ、容器への複合化の作業性が良くなる。また、断熱材をチューブ上にロールなどで連続的に提供する場合にも、長手方向の収縮を小さくすることで工程の制御が容易になる。
【００２０】
収縮異方性は、９５℃熱水収縮率の差が５％以上であれば本発明の目的を達成可能であるが、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上である。また、取扱い性、工程制御性などから、収縮の小さい方向の収縮率は、３０％以下が好ましく、より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１０％以下であり、収縮の大きい方向の収縮率は、８０％以下が好ましく、より好ましくは７０％以下である。
【００２１】
フィルムの厚さは５〜５０μｍであり、１０〜５０μｍが好ましい。５μｍより厚みが薄いと工程途中でシートが破れたり、皺になる問題を生じやすい。一方、５０μｍより厚いとごわごわした風合いになったり、収縮の際に皺を生じやすくなる傾向がある。
【００２２】
本発明においてフィルムに積層される不織布は、フィルムが３％以上収縮する条件下において、少なくとも一方向に２〜６０％収縮することが好ましく、より好ましくは２〜５０％である。フィルムの一方向とそれに直交する方向（縦方向と横方向）の収縮率に対して、不織布の方のそれぞれの収縮率が−３〜１０％程度小さいことが収縮時の皺発生防止の観点から好ましい。フィルムや不織布の収縮率は、成型時の延伸倍率やポリマー組成を調整することによりコントロール可能であるが、それぞれ別々に延伸などにより収縮率をコントロールした物を貼り合わせても良いし、積層後に延伸処理を行って収縮率の調整を行っても良い。不織布の延伸方法としては、一般的なフィルムの延伸のようにテンターなどで延伸を行うのが一般的であるが、表面に凹凸があり互いに凹凸面が噛み合った対ロールにより巾方向に局所的な延伸をかけることも好ましい態様の一つである。なお、この凹凸ロールは、図１に模式図で示したように、円盤状の板などを一定周期でロール軸に串刺した形態のものを用いることができ、対向する円盤位置を互いがかみ合うように位置を調整する事で延伸を行う事ができる。噛み合う深さを深くする事により延伸倍率を上げることができる。必要に応じて円盤や加工する不織布などを加熱しても良い。加熱温度は、ポリエステル不織布を加工する場合は、５０〜２５０℃程度が一般的であり、好ましくは８０〜１８０℃である。
【００２３】
本発明において、不織布とフィルムを積層一体化させる方法としては、通常の接着剤による方法や加熱熱接着法、押し出しラミネート法などいかなる方法を用いても良いが、特にフィルムがハードセグメントとソフトセグメントよりなるブロック共重合ポリエステルなどのように後工程で延伸操作を行わなくても収縮率のコントロールが可能なポリマーを用いる場合には、フィルム厚みが５〜５０μｍになるように押し出しラミネートする方法が工程が簡略化されるため好ましい形態の一つである。場合により、積層した物を延伸したり、逆に熱処理により巾方向に収縮させたりすることにより収縮率をコントロールすることが可能である。
【００２４】
本発明においてフィルムと不織布とが積層された断熱材は、容器の少なくとも一部を覆うように容器に取付けられる（複合される）。断熱材を容器などに複合する際には、接着剤で貼り合わせることも可能であるが、使用後に断熱材を除去しにくくなったり、接着剤という異物を含むことによってリサイクル性が低下する問題を生じやすい。本発明では、断熱材で容器を覆い、かつ断熱材を収縮させる事により容器との密着性を高めて主に摩擦力により複合することが好ましい。
【００２５】
断熱材を容器に複合させるための断熱材の収縮処理温度は、製造工程により適宜選択されるが、１２０℃近傍など比較的低い温度で予備収縮をさせておいて複合する容器などとの位置決めを行ってから、次いで密着させるための本収縮処理を行う事が好ましい。この方法により印刷面のズレ防止や印刷歪などを防止する事が可能である。断熱材の予備収縮温度での長手方向の収縮は、１％未満である事が好ましい。収縮率のコントロールのためには、ポリマーの選定と延伸条件、熱処理条件の選定が重要であるが、延伸条件は、断熱材中のポリマーのアモルファス鎖の緊張を高めるように低温で延伸することが好ましい。また、予備収縮温度以下では収縮が起こらないように、該温度より低い温度で熱セットしておくことも好ましい態様の一つである。
【００２６】
本発明の断熱材において、フィルムとして、ブロック共重合ポリエステルやポリウレタンなどの樹脂で５００〜１００００ｇ／ｍ^２・２４時間の透湿度を有する無孔のフィルムを用いた場合、ペットボトルあるいは金属製の容器の少なくとも一部に、主に収縮処理により固定すると結露防止性保冷容器となる。また、ペットボトル、金属容器、紙やプラスチック製コップ、即席麺容器、アルコール飲料容器などの約４０℃以上の液体あるいは固体を保持する容器の一部に複合して用いると保温性、火傷防止性のある断熱性容器とすることができる。
【００２７】
【実施例】
次に本発明を具体的に実施例によって説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
本発明で使用される測定法は以下のとおりである。
（熱水収縮率）
サンプルを２０ｃｍ各の正方形に切り出して、温度９５℃に制御された恒温水槽に１０秒間放置して後、縦方向及び横方向の収縮率を測定した。
（厚み）
圧力が２０ｇ／ｃｍ^２の加重下での厚みをピーコック厚み計により測定した。
【００２８】
（断熱性評価）
・結露試験：３５０ｃｃ容量の空のアルミ製ボトルに、５℃の水を３５０ｃｃ入れてキャップを締めて封をした。温度３０℃、湿度７０％の雰囲気に３０分間放置して後にボトル表面および下部に結露の有無を調べた。ボトル内部の温度を温度計により測定した。
・断熱試験：結露試験と同様に空のアルミ製ボトルに９０℃の熱湯を３５０ｃｃ入れたのち、１０秒後にボトル胴部を手で触わってその熱さの程度を評価した。
・繊維径：走査型電子顕微鏡により適当な倍率で写真撮影を行い、ランダムに繊維を２０〜２００程度選んで各繊維の側面間の距離を測定した。撮影倍率より換算して円断面を仮定して繊維径を測定した。
【００２９】
【実施例】
（実施例１）
東洋紡績株式会社製の厚み３０μｍの熱収縮フィルム（スペースクリーン、ＳＣ−ＬＳ５６３０、縦横収縮率：縦１％、横７１％）に５ｍｍの格子柄を印刷したものとスパンボンド法により得られた直径１４μｍ、目付４０ｇ／ｍ^２のポリエチレンテレフタレート不織布（縦横収縮率：縦２％、横６％）とを市販のポリエステル系接着剤（東洋紡績株式会社製バイロン）で貼り付けた。得られた積層体を、不織布側が内側になるようにして、市販の３５０ｃｃ容量の空アルミ製ボトル胴部の周長より約５％長い筒状の断熱材を作った。長さ１２ｃｍに筒状体を切り出して、前記アルミ製ボトルの胴部に取付けて１２０℃で１５秒間予備収縮させてのち、１４０℃で２０秒間収縮させて本発明の断熱材の効果を調べたところ、不織布はアルミ製ボトルの胴部に密着しており、皺や浮きなど問題は無かった。格子の印刷も線はほぼ直交しており、あらかじめ収縮率を考慮して印刷を行えば、印刷歪みの問題がほとんど起こらない状態であることが分かった。結露試験で３０分後に断熱材周りの濡れ状況を確認したところ、断熱材のあるところは殆ど結露がなかった。ボトル内の水の温度は約８℃で保冷効果が認められた。
また、断熱試験では、全くやけどの心配がなくボトルを手で触ることができた。
【００３０】
（実施例２）
東洋紡績株式会社製のポリエステルブロック共重合体であるペルプレン樹脂ＧＰ５５０（２３０℃でのＭＦＲ３４ｇ／１０分、融点１７４℃）を２３０℃でＴダイにより押し出し、１５ｃｍのオフセットをおいて実施例１のスパンボンド法により得られた不織布と接触させて平均２５μｍの厚みになるようにして貼り合わせた。さらにフィルム面に５ｍｍの格子柄を印刷した。得られた積層体の透湿度は４７００ｇ／ｍ^２・２４時間であり、耐水圧は２８００ｍｍＡｑであった。得られた積層体を、不織布側が内側になるようにして、市販の３５０ｃｃ容量の空のアルミ製ボトルの胴部の周長より約５％長い筒状の断熱材を作った。長さ１２ｃｍに筒状体を切り出して、前記アルミ製ボトルの胴部に取付けて１２０℃で１５秒間予備収縮させてのち、１４０℃で２０秒間収縮させて本発明の断熱材の効果を調べたところ、不織布はアルミ製ボトルの胴部に密着しており、皺や浮きなど問題は無かった。格子の印刷も線はほぼ直交しており、あらかじめ収縮率を考慮して印刷を行えば、印刷歪みの問題がほとんど起こらない状態であることが分かった。結露試験で３０分後に断熱材周りの濡れ状況を確認したところ、断熱材のあるところは殆ど結露がなかった。ボトル内の水の温度は約８．５℃で保冷効果が認められた。また、断熱試験では、ほとんど問題なくボトルを手で触ることができた。
【００３１】
（実施例３）
実施例１のスパンボンド不織布をリングロール加工により巾方向に１．２倍延伸を行った。縦横収縮率は、それぞれ縦３％、横１５％であった。東洋紡績株式会社製の厚み２５μｍの熱収縮フィルム（スペースクリーン、ＳＣ−ＵＢＥ１５４７、縦横収縮率：縦１８％、横５０％）に５ｍｍの格子柄を印刷したものと不織布を貼り合わせた。得られた積層体を、不織布側が内側になるようにして、市販の３５０ｃｃ容量の空のアルミ製ボトルの胴部の周長より約５％長い筒状の断熱材を作った。長さ１２ｃｍに筒状体を切り出して、前記アルミ製ボトルの胴部に取付けて１２０℃で１５秒間予備収縮させてのち、１４０℃で２０秒間収縮させて本発明の断熱材の効果を調べたところ、不織布はアルミ製ボトルの胴部に密着しており、皺や浮きなど問題は無かった。格子の印刷も線はほぼ直交しており、あらかじめ収縮率を考慮して印刷を行えば、印刷歪みの問題がほとんど起こらない状態であることが分かった。結露試験で３０分後に断熱材周りの濡れ状況を確認したところ断熱材のあるところは殆ど結露がなかった。ボトル内の水の温度は約８℃で保冷効果が認められた。また、断熱試験では、ほとんど問題なくボトルを手で触ることができた。
【００３２】
（比較例１）
市販の３５０ｃｃ容量の空のアルミ製ボトルに断熱材を貼らずに結露試験と断熱試験を実施した。結露試験で３０分後に結露が発生しており、ボトルを置いた台に水がたまっていた。また、ボトルの水の温度は室温に近い２３℃前後であった。断熱試験では、ボトルを手で触ることができ無かった。
【００３３】
（比較例２）
実施例１において不織布の繊維径が２５μｍである以外は同様の条件で断熱材を得て、同様にボトルに取付けて評価した。結露試験で３０分後に結露が発生していたが比較例１ほどでは無かった。ボトルを置いた台にも少し水がたまっていた。ボトル内の水の温度は約１７℃で保冷効果が不十分であった。また、断熱試験では、ボトルを手で触ることができ無かった。
【００３４】
（比較例３）
実施例１の不織布に、厚み３０μｍの縦横の収縮率がそれぞれ、縦２３％、横２０％である熱収縮フィルムに５ｍｍの格子柄を印刷したものを貼り合わせた。実施例１と同様に長さ１６ｃｍに筒状体を切り出して、前記アルミ製ボトルの胴部に取付けて１２０℃で１５秒間予備収縮させてのち１４０℃で２０秒間収縮させてこの断熱材の効果を調べたところ、不織布はアルミ製ボトルの胴部の数カ所に皺が発生し、皺と皺の間で浮きが発生していた。格子の印刷は線の直交性がくずれており、柄印刷を行えば歪みは大きいと推定された。結露試験で３０分後に断熱材周りの濡れ状況を確認したところ、浮きのある部分で結露が発生していた。ボトル内の水の温度は約１５℃で保温効果が不十分であった。また、断熱試験では、問題なくボトルを手で触ることができたが、外観上問題であるだけでなくボトルが持ちにくく感じられた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ボトルやカップなど平面以外の立体的で複雑な形態の容器などに対して、容器を覆って熱収縮処理するだけで容器に固着させることができる断熱材を提供することができ、該断熱材を複合利用することにより、ペットボトル、金属製容器、紙やプラスチック製コップ、即席麺容器、アルコール飲料容器などの容器を簡単に結露防止性保冷容器や断熱性容器にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における不織布の延伸用凹凸ロールの例を示す模式図である。
【符号の説明】
１・・・凹凸ロール用円盤体
２・・・駆動シャフト
３・・・不織布

Claims

フィルムの一方向とそれに直交する方向との９５℃熱水収縮率の差が５％以上である収縮異方性を有する厚さが５〜５０μｍのフィルムと繊維径が０．５〜２０μｍの不織布とが積層されてなることを特徴とする断熱材。
不織布が、フィルムが３％以上収縮する温度において少なくとも一方向に２〜６０％収縮することを特徴とする請求項１記載の断熱材。
フィルム及び不織布がポリエステルからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の断熱材。
ポリエステルが生分解性ポリエステルであることを特徴とする請求項３に記載の断熱材。
フィルムと不織布との積層が、押出ラミネート法によりなされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の断熱材。
ペットボトルあるいは金属製の容器の少なくとも一部に請求項１〜５に記載の断熱材が複合されてなることを特徴とする結露防止性保冷容器。
約４０℃以上の液体あるいは固体を保持する容器の少なくとも一部に請求項１〜５に記載の断熱材が複合されてなることを特徴とする断熱性容器。