JP2012158045A - 樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂成形品の歩留り向上を図ることができる樹脂成形品の製造方法を提供すること。
【解決手段】リスチレン系樹脂組成物を押出発泡させてなるポリスチレン系樹脂発泡シートを、前記押出発泡における押出方向に直交するシート幅方向両端部を把持した状態で熱成形する樹脂成形品の製造方法であって、前記ポリスチレン系樹脂発泡シートとして、１１０℃下での前記押出方向における最大収縮荷重が０．５Ｎ／５ｃｍ幅以上、３．０Ｎ／５ｃｍ幅以下となるポリスチレン系樹脂発泡シートを用いることを特徴とする樹脂成形品の製造方法を提供する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、樹脂成形品の製造方法に関し、より詳しくは、ポリスチレン系樹脂組成物を押出発泡させてなるポリスチレン系樹脂発泡シートを熱成形する樹脂成形品の製造方法に関する。

従来、ポリスチレン系樹脂をベース樹脂としたポリスチレン系樹脂発泡シート（以下、単に「発泡シート」ともいう）は、ポリスチレン系樹脂組成物の連続的な押出発泡によって長尺な帯状となるように製造されており、熱成形によって樹脂成形品を連続的に形成させるための原材料として利用されている。

より具体的には、発泡シートは、製造時にロール状に巻き取られて“原反ロール”などと呼ばれる状態で使用されている。
そして、食品用トレーなどの樹脂成形品を製造するのに際しては、原反ロールから前記発泡シートを繰り出してクランプと呼ばれる部材で前記発泡シートの幅方向両端部を把持しつつ加熱ゾーンと成形ゾーンとを有する熱成形機中を通過させて製品形状を形成させた後で該製品形状形成部分の外周に沿って電熱線で切断（ニクロムカット）する工程や製品形状形成部分をトムソン刃型で打ち抜く工程が実施されている。

なお、このような熱成形における前記加熱ゾーンでの発泡シートの加熱は、続く、成形ゾーンで製品形状の形成された成形型に沿わせて発泡シートを変形させ得るように前記発泡シートを軟化させるためだけではなく、発泡シートを二次発泡させてその厚みを増大させることをも目的としており、通常、下記特許文献１にも示されているように、この二次発泡における熱収縮を抑制させることが求められている。
そして、この特許文献１には、熱収縮を抑制することによって樹脂成形品に所定の厚みを付与することができ高い強度を付与させ得ることが記載されている。

ところで、通常、熱成形後にニクロムカットや打ち抜きを精度良く実施することで寸法精度に優れた樹脂成形品が得られるはずではあるが、例えば、トレー形状の容器本体部と平板状の蓋部とが連設されたフードパックや納豆容器などのように容器本体部との境界部分で蓋部を折り返して容器本体部に蓋をして用いる蓋付容器においては、通常、蓋部を折り返した際に容器本体部と蓋部との外縁が揃った状態になるように前記容器本体部の輪郭形状と、前記蓋部の輪郭形状とが蓋部と容器本体部との境界線に対して線対称となるように作製されているが、熱成形後に精度良く発泡シートをニクロムカットしても容器本体部と蓋部の外縁が揃わず不良品となる場合がある。
このような問題は、上記のような蓋付容器において特に顕著に見られるものであるが、その他の樹脂成形品においても見られる問題であり、原因が突き止められていないために十分な解決策は見出されていない。

特開２００３−２５１７６２号公報

本発明は上記のような問題点に鑑み、ポリスチレン系樹脂組成物を押出発泡させてなるポリスチレン系樹脂発泡シートを熱成形する樹脂成形品の製造方法における寸法精度の向上を図り、ひいては樹脂成形品の歩留りを向上させることを課題としている。

上記のような問題点に着目し、本発明者が鋭意検討したところ、発泡シートに熱を加えた際に発生する収縮力がその後の樹脂成形品の寸法精度に影響を及ぼすことを見出し、しかも、ある程度の熱収縮性を示す状態にする方が寸法精度の向上を図り得ることを見出して本発明を完成させるに至った。

即ち、上記課題を解決するための本発明に係る樹脂成形品の製造方法に係る本発明は、 ポリスチレン系樹脂組成物を押出発泡させてなるポリスチレン系樹脂発泡シートを、前記押出発泡における押出方向に直交するシート幅方向両端部を把持した状態で熱成形する樹脂成形品の製造方法であって、前記ポリスチレン系樹脂発泡シートとして、１１０℃下での前記押出方向における最大収縮荷重が０．５Ｎ／５ｃｍ幅以上、３．０Ｎ／５ｃｍ幅以下となるポリスチレン系樹脂発泡シートを用いることを特徴としている。

本発明によれば発泡シートが所定の温度条件で加熱された際に所定の熱収縮性を示すことから、該発泡シートを熱成形する際に歪みを生じにくく、得られる樹脂成形品の寸法精度を向上させうる。
従って、樹脂成形品の歩留り向上を図ることができる。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本実施形態に係る樹脂成形品の製造方法においては、ポリスチレン系樹脂組成物を押出発泡させてなる発泡シートを用い、しかも、前記押出発泡における押出方向に直交するシート幅方向両端部を把持した状態で発泡シートの熱成形を実施する。

まず、本実施形態において用いられるポリスチレン系樹脂発泡シートについて説明する。
本実施形態においては、前記押出発泡によって長尺帯状に形成され、１ｍｍ以上３ｍｍ以下の厚みを有し、９０ｇ／ｍ²以上３００ｇ／ｍ²以下の坪量を有する発泡シートが用いられる。
そして、本実施形態においては、発泡シートとして、１１０℃下での前記押出方向における最大収縮荷重が０．５Ｎ／５ｃｍ幅以上、３．０Ｎ／５ｃｍ幅以下となる樹脂発泡シートを用いることが樹脂成形品の歩留り向上を図る上で重要な要件となる。

なお、発泡シートには、通常、押出発泡において加えられる延伸によってある程度の分子配向が生じている。
そのため、二次発泡などにおいて熱が加えられ、分子の移動に対する規制が緩和された際に発泡シートに熱収縮が生じることになり、この熱収縮が樹脂成形品の寸法精度に大きく影響を及ぼすものである。
なお、通常、熱成形においては、発泡シートの押出方向と直交する方向に相当するシート幅方向の両端部がクランプによって把持されることになるため、この方向において発泡シートにある程度の分子配向が生じていたとしてもクランプによって熱収縮が規制されることになる。
一方で、押出方向には規制が加えられ難いため、特に、この方向に所定の熱収縮性を示す発泡シートを用いることが好ましく、具体的には、上記のように１１０℃で前記押出方向における最大収縮荷重が０．５Ｎ／５ｃｍ幅以上、３．０Ｎ／５ｃｍ幅以下となる発泡シートを用いることが重要であり、０．９Ｎ／５ｃｍ幅以上、２．９Ｎ／５ｃｍ幅以下となる発泡シートを用いることが特に好ましい。
なお、一般に軽量な発泡シートを用いる場合には、寸法精度が得られにくいことから、このような発泡シートを用いることで本発明の効果がより顕著に発揮されることになる。
即ち、本実施形態において用いられる発泡シートとしては、厚みが０．９ｍｍ以上１．５ｍｍ以下で、坪量が８０ｇ／ｍ²以上１２０ｇ／ｍ²以下であることが好ましい。

なお、上記のような最大収縮荷重を示すことが重要であるのは、最大収縮荷重が上記のような範囲を超えて大きな値を示す発泡シートを用いると、熱成形において発泡シートに変形を加えた際に過大な張力が発生して成形型に十分追従しなくなるとともに成形型によって製品形状が形成された部分に残留応力を生じさせてしまうことになるためである。
即ち、残留応力が生じている製品形状形成部分をニクロムカットしたりトムソン刃型で打抜いたりして樹脂成形品を発泡シートから切り離した際には、製品形状形成部分がその周囲と連結されることによって抑制されていた歪みを開放してしまい、切り離された後の樹脂成形品を変形させてしまうためである。
なお、そのような場合には、発泡シートを如何に正確に切断しても、切り離された後で寸法が変化することからニクロムカットの精度や打抜き精度を向上させるような対策が功を奏さず樹脂成形品の歩留りを向上させることが困難になる。

一方で、最大収縮荷重が上記のような範囲を下回るような場合には、二次発泡において、体積膨張が収縮に勝って発泡シートが押出方向に向けて波打った状態になってしまい熱成形において成形不良を発生させ易くなるためである。

発泡シートの熱収縮性は、発泡シートの原料として採用する樹脂のグレードや、製造時における発泡状態の制御や延伸の加わり方等を調整することでコントロールすることができる。

前記発泡シートを形成させるための前記ポリスチレン系樹脂組成物としては、一般的な発泡シートを形成させる場合と同様のものを採用することができ、ベースポリマーとなるポリスチレン系樹脂、気泡調整剤、発泡剤などが含有されてなるものを採用することができる。

用いられる前記ポリスチレン系樹脂としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、ｉ−プロピルスチレン、ｔ−ブチルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレン、クロロスチレン等のスチレン系単量体の単独重合体又はこれらの複数を組み合わせた共重合体等が挙げられる。

また、前記ポリスチレン系樹脂は、上記スチレン系単量体とこのスチレン系単量体と共重合可能なビニル系単量体との共重合体であってもよく、該ビニル系単量体としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、ジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、エチルフマレートの他、ジビニルベンゼン、アルキレングリコールジメタクリレートなどの二官能性単量体などが挙げられる。

なお、ポリスチレン系樹脂組成物には、ポリスチレン系樹脂以外の樹脂成分を含有させても良く、例えば、ポリ（２，６−ジメチルフェニレン−１，４−エーテル）、ポリ（２，６−ジエチルフェニレン−１，４−エーテル）、ポリ（２，６−ジクロルフェニレン−１，４−エーテル）等のポリフェニレンエーテル系樹脂を含有させてもよい。

前記気泡調整剤としては、例えば、タルク、マイカ、シリカ、珪藻土、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸バリウム、ガラスビーズなどの無機化合物、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機化合物などの粒子が挙げられる。
前記気泡調整剤としては、上記の内の一種だけを単独で用いても良く、二種以上を所望の割合で混合して用いてもよい。

前記発泡剤としては、プロパン、イソブタン、ノルマルブタン、ノルマルペンタン、イソペンタンなどの炭化水素系発泡剤の他にアゾジカルボンアミド、炭酸水素ナトリウムなどの熱分解型の発泡剤を採用することができる。

本実施形態における前記発泡シートは、上記のようなポリスチレン系樹脂組成物を一般的な押出発泡させて得られるものを採用することができ、例えば、押出機のシリンダー内でポリスチレン系樹脂組成物を溶融混練し、該溶融混練物を押出機の先端に取り付けたフラットダイやサーキュラーダイから吐出させて得られるものを採用することができる。

なお、通常、溶融張力が高いベースポリマーを採用し、押出発泡における押出方向への延伸を強く加えることによって前記最大収縮荷重の値を増大させることができ、逆に、溶融張力が低いベースポリマーを採用し、押出発泡における押出方向への延伸を抑制させることによって前記最大収縮荷重の値を低下させることができる。

なお、発泡シートの最大収縮荷重については、以下のような測定方法によって確認することができる。
幅５０（ｍｍ）×長さ１５０（ｍｍ）の短冊状試料を、長手方向が押出方向となるように発泡シートから切り出し、（株）オリエンテック製の引張試験機（テンシロン万能試験機「ＵＣＴ−１０Ｔ」）に付帯の恒温槽をセットし、該恒温槽内で前記引張試験機の上下のチャックが上下方向に１００ｍｍ離れた状態となるように配置して前記恒温槽内を１１０℃に加熱し、前記チャックに前記短冊状試料の長手方向両端部をすばやく挟み込んで引張試験機のロードセルが荷重を検知した時点開始点としてその後の最大の引張応力を測定することで確認することができる。

このようにして所定状態になっていることが確認された発泡シートは、シート幅方向両端部を把持固定した状態で所定の温度で二次発泡させた後、成形型で熱成形され、製品形状が形成される。
この熱成形については、プレス成形、真空成形、圧空成形、真空・圧空成形などの一般的な熱成形を採用することができる。
この熱成形によって製品形状を形成させた発泡シートは、製品形状形成部分の外周に沿って電熱線で切断（ニクロムカット）したり、製品形状形成部分をトムソン刃型で打ち抜いたりして樹脂成形品とすることができる。
本実施形態の製造方法において作製する樹脂成形品は、特に、その形状等が限定されるものではなく、例えば、一般的なトレー形状の製品（発泡トレー）やトレー形状の容器本体部と平板状の蓋部とが連設された製品（フードパックや納豆容器等）などが挙げられる。

なお、フードパックや納豆容器などの樹脂成形品は、外径寸法が精度良く仕上がっていても僅かな捩れなどが生じただけで蓋部を折り返した際に容器本体部と蓋部との外縁が揃わずに不良となってしまうことから本実施形態に係る製造方法によって作製する樹脂成形品としては、歩留り向上におけるより顕著な効果を期待することができるものであると言える。

なお、ここでは詳述しないが、用いるポリスチレン系樹脂発泡シートや樹脂成形品の製造方法に関して上記例示以外に従来公知な事柄は、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において採用が可能である。

以下、本発明を、実施例を挙げて説明する。
下記７種類の発泡シート（厚み１．１ｍｍ）を用いて納豆容器を作製した。
この発泡シートの諸特性を調べたところ下記表１に示す通りであった。

なお、加熱変形は、以下の測定方法によって測定されたものである。
押出発泡後２４時間以上経過した原反ロールからシート幅方向に５枚の試験片を切り出した。
なお、試験片は、１００（ｍｍ）×１００（ｍｍ）の正方形に切り出し、しかも、辺の方向が押出方向と、押出方向に直交する方向（シート幅方向）となるように切り出した。
この試験片に、対向している辺の中点どうしを結ぶ十字の線を記入し、１２５℃の熱風循環式乾燥機の中で９０秒加熱した後に取出して標準環境下で放冷し、縦線（押出方向）及び横線（シート幅方向）の寸法を測定して下記式に基づいて加熱変形を算出した。
Ｓ＝Ｌ１／Ｌ０×１００
ただし、式中の記号は以下の通りである。
Ｓ ： 加熱変形（％）
Ｌ１： 加熱後の平均寸法（ｍｍ）
Ｌ０： 初期平均寸法（ｍｍ）

この結果においては、加熱変形が同じような値を示す場合であっても、最大収縮荷重によっては樹脂成形品の合否判定が異なる結果になっている。
しかも、熱収縮による寸法変化が小さく最大収縮荷重が低いような場合でも問題が生じており、所定範囲内の最大収縮荷重を示す発泡シートが樹脂成形品の歩留り向上に有効であることがわかる。

Claims (3)

1. ポリスチレン系樹脂組成物を押出発泡させてなるポリスチレン系樹脂発泡シートを、前記押出発泡における押出方向に直交するシート幅方向両端部を把持した状態で熱成形する樹脂成形品の製造方法であって、
   前記ポリスチレン系樹脂発泡シートとして、１１０℃下での前記押出方向における最大収縮荷重が０．５Ｎ／５ｃｍ幅以上、３．０Ｎ／５ｃｍ幅以下となるポリスチレン系樹脂発泡シートを用いることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
2. 前記ポリスチレン系樹脂発泡シートの厚みが０．９ｍｍ以上１．５ｍｍ以下で、坪量が８０ｇ／ｍ²以上１２０ｇ／ｍ²以下である請求項１記載の樹脂成形品の製造方法。
3. 前記樹脂成形品が、容器本体部と蓋部とが連設されてなり、容器本体部との境界部分で前記蓋部を折り返して該蓋部で前記容器本体部に蓋がなされる蓋付容器である請求項１又は２記載の樹脂成形品の製造方法。