JP2019025858A - ポリスチレン系樹脂積層発泡シート及び包装用容器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱成形性に優れ、実用上必要な強度、耐衝撃性を有し、より軽量化された容器を成形することを可能にするポリスチレン系樹脂積層発泡シートを提供する。
【解決手段】気泡２１を含有するポリスチレン系樹脂の発泡層２の一方の面にポリスチレン系樹脂の第１の非発泡層３、発泡層２の他方の面にポリスチレン系樹脂の第２の非発泡層４が積層され、第１の非発泡層３、第２の非発泡層４がそれぞれグラフトゴム成分を３〜１５質量％含有し、発泡層２の厚さに対する第１の非発泡層３、第２の非発泡層４の厚さの比がそれぞれ０．１２〜０．２９、シート全体の平均密度が０．７〜０．９ｇ／ｃｍ^３、シートの総厚が０．３〜１．５ｍｍで形成され、気泡２１の発泡層２の厚さ方向の平均径Ｒｔが４０〜７０μｍ、引取り方向の平均径Ｒｐが９０〜１４０μｍ、アスペクト比Ｒｐ／Ｒｔが１．５〜２．５であるポリスチレン系樹脂積層発泡シート１。
【選択図】図２

Description

本発明は、ポリスチレン系樹脂発泡層の両面にポリスチレン系樹脂の非発泡層が積層して設けられるポリスチレン系樹脂積層発泡シート、及びポリスチレン系樹脂積層発泡シートで形成される包装用容器に関する。

食品、食材等が収容される合成樹脂製の包装用容器には、運搬の労力やコストの低減、使用後の処理時に排出される二酸化炭素の削減のため、必要な強度を確保しつつ軽量化することが望まれている。そのため、包装用容器の素材には、必要な強度を確保できると共に、より軽量なものが求められている。

このような要望に応える素材として、特許文献１のポリスチレン系樹脂積層発泡シートが提案されている。このポリスチレン系樹脂積層発泡シートは、ポリスチレン系樹脂発泡層の両面にグラフトゴム成分を３〜１５質量％を含有するポリスチレン系非発泡樹脂の非発泡層が積層され、非発泡層／発泡層の厚み比を０．３〜１．０、シート全体の平均密度を０．７〜０．９ｇ／ｃｍ^３、シートの総厚みを０．３〜１．０ｍｍとして形成されたものであり、そのポリスチレン系樹脂発泡層は、発泡層の厚み方向の平均径：４０〜７０μｍ、発泡層の引き取り方向の平均径：９０〜１４０μｍ、アスペクト比（発泡層の引き取り方向の平均径／発泡層の厚み方向の平均径）：１．５〜３で規定される気泡を有する。

そして、特許文献１では、このポリスチレン系樹脂積層発泡シートは熱成形性に優れ、従来品よりも軽量であり、このポリスチレン系樹脂積層発泡シートにより、ヨーグルトやプリンのような深絞り容器に成形したときに実用上十分な剛性を有する容器を得ることができるとされている。

特開２０１２−１２６０３２号公報

ところで、上記ポリスチレン系樹脂積層発泡シートは、実用上必要な強度を有し、ある程度軽量化された容器を得ることを可能にするものの、運搬の労力やコストの一層の低減、使用後の処理時に排出される二酸化炭素の一層の削減の観点から、より軽量な容器を成形することができるポリスチレン系樹脂シートが切望されている。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、熱成形性に優れ、実用上必要な強度、耐衝撃性を有し、より軽量化された容器を成形することを可能にするポリスチレン系樹脂積層発泡シート、及びこのポリスチレン系樹脂積層発泡シートで形成される包装用容器を提供することを目的とする。

本発明のポリスチレン系樹脂積層発泡シートは、気泡を含有するポリスチレン系樹脂の発泡層の一方の面にポリスチレン系樹脂の第１の非発泡層、前記発泡層の他方の面にポリスチレン系樹脂の第２の非発泡層が積層され、前記第１の非発泡層、前記第２の非発泡層がそれぞれグラフトゴム成分を３〜１５質量％含有し、前記発泡層の厚さに対する前記第１の非発泡層の厚さ、前記第２の非発泡層の厚さの比がそれぞれ０．１２〜０．２９に設定され、シート全体の平均密度が０．７〜０．９ｇ／ｃｍ^３、シートの総厚が０．３〜１．５ｍｍで形成され、前記気泡の前記発泡層の厚さ方向の平均径Ｒｔが４０〜７０μｍ、前記気泡の前記発泡層の引取り方向の平均径Ｒｐが９０〜１４０μｍであることを特徴とする。
これによれば、実用上必要な強度、耐衝撃性を確保しつつ、発泡層の厚さに対する第１の非発泡層の厚さ、第２の非発泡層の厚さの比がそれぞれ０．１２〜０．２９とし、非発泡層の厚さをより薄くして軽量化することができる。従って、熱成形性に優れると共に、実用上必要な強度、耐衝撃性を有し、より軽量化された容器を成形することを可能にするポリスチレン系樹脂積層発泡シートを得ることができる。

本発明のポリスチレン系樹脂積層発泡シートは、前記発泡層がグラフトゴム成分を３〜１５質量％含有することを特徴とする。
これによれば、強度、耐衝撃性の特性をより高めることができ、ポリスチレン系樹脂積層発泡シートを用いて包装用容器を成形する場合には、包装用容器の強度、耐衝撃性を一層高めることができる。

本発明のポリスチレン系樹脂積層発泡シートは、前記第１の非発泡層と前記第２の非発泡層がそれぞれ含有するグラフトゴム成分が４〜８質量％、前記発泡層が含有するグラフトゴム成分が７〜１１質量％であり、前記発泡層の厚さに対する前記第１の非発泡層の厚さ、前記第２の非発泡層の厚さの比がそれぞれ０．２０〜０．２７、シート全体の平均密度が０．７２〜０．８０ｇ／ｃｍ^３、シートの総厚が０．７〜１．２ｍｍで形成され、前記気泡の前記発泡層の厚さ方向の平均径Ｒｔが５０〜７０μｍ、前記気泡の前記発泡層の引取り方向の平均径Ｒｐが１００〜１４０μｍであることを特徴とする。
これによれば、発泡層の厚さに対する第１の非発泡層の厚さ、第２の非発泡層の厚さの比がそれぞれ０．２０〜０．２７とし、非発泡層の厚さをより一層薄くして軽量化することができると共に、より強度、耐衝撃性を高めることができる。従って、実用上必要な強度、耐衝撃性を確実に有し、より一層軽量化された容器を成形することを可能にするポリスチレン系樹脂積層発泡シートを得ることができる。

本発明の包装用容器は、本発明のポリスチレン系樹脂積層発泡シートで成形されていることを特徴とする。
これによれば、本発明のポリスチレン系樹脂積層発泡シートの効果を得られる包装用容器を得ることができ、非常に軽量で、実用上必要な強度、耐衝撃性を有する食品、食材等を収容する包装用容器を得ることができる。

本発明の包装用容器は、絞り率が０．５以上で、比重が０．９以下の深絞り容器であることを特徴とする。
これによれば、本発明のポリスチレン系樹脂積層発泡シートの効果を得ることができ、非常に軽量で、実用上必要な強度、耐衝撃性を有するヨーグルトやプリン等を収容する深絞り容器を得ることができる。

本発明によれば、熱成形性に優れ、実用上必要な強度、耐衝撃性を有し、より軽量化された容器を成形することを可能にするポリスチレン系樹脂積層発泡シートを得ることができる。

本発明の実施形態のポリスチレン系樹脂積層発泡シートの断面図。 実施形態のポリスチレン系樹脂積層発泡シートの部分拡大模式断面図。 実施例のポリスチレン系樹脂積層発泡シートにおける発泡層の厚さ方向の気泡平均径の測定の説明図。 実施例のポリスチレン系樹脂積層発泡シートにおける発泡層の引取り方向の気泡平均径の測定の説明図。

〔実施形態のポリスチレン系樹脂積層発泡シート〕
本発明による実施形態のポリスチレン系樹脂積層発泡シート１は、図１及び図２に示すように、気泡２１を含有するポリスチレン系樹脂の発泡層２の一方の面にポリスチレン系樹脂の第１の非発泡層３が積層されていると共に、発泡層２の他方の面にポリスチレン系樹脂の第２の非発泡層４が積層されている。ポリスチレン系樹脂積層発泡シート１の総厚は、ヨーグルトやプリン等を収容する深絞り容器の成形に適するように、０．３〜１．５ｍｍ、好ましくは０．７〜１．２ｍｍで形成されている。

発泡層２、第１の非発泡層３、第２の非発泡層４で構成されるポリスチレン系樹脂積層発泡シート１の全体の平均密度は、ヨーグルトやプリン等を収容する深絞り容器に求められる必要な強度、耐衝撃性を得ると共に、密度０．９ｇ／ｃｍ^３程度のポリオレフィン系樹脂と同等以上の軽量化を図るため、０．７〜０．９ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．７２〜０．８０ｇ／ｃｍ^３で形成されている。

第１の非発泡層３、第２の非発泡層４は、第１の非発泡層３、第２の非発泡層４をそれぞれ１００質量％とした場合にそれぞれグラフトゴム成分を３〜１５質量％含有し、好ましくはそれぞれグラフトゴム成分を４〜８質量％で含有する。好適には発泡層２にもグラフトゴム成分を含有させる構成とし、発泡層２にグラフトゴム成分を含有させる場合、発泡層２を１００質量％とした場合に含有させるグラフトゴム成分を３〜１５質量％とするとよく、より好ましくはグラフトゴム成分を７〜１１質量％とするとよい。これらの範囲のグラフトゴム成分を含有させることで、深絞り容器を熱成形した際に、座屈強度と耐衝撃性をバランス良く高めることができる。

発泡層２、第１の非発泡層３、第２の非発泡層４は、例えばグラフトゴムを含有しない汎用ポリスチレン樹脂（ＧＰＰＳ）、グラフトゴムを含有する耐衝撃性ポリスチレン樹脂（ＨＩＰＳ）、スチレン系熱可塑性エラストマー、汎用ポリスチレン樹脂（ＧＰＰＳ）と耐衝撃性ポリスチレン樹脂（ＨＩＰＳ）の混合物、或いは汎用ポリスチレン樹脂（ＧＰＰＳ）と耐衝撃性ポリスチレン樹脂（ＨＩＰＳ）とスチレン系熱可塑性エラストマーの混合物等とすることが可能である。

汎用ポリスチレン樹脂（ＧＰＰＳ）には、スチレンモノマーを主体とするものであれば適宜のものを用いることが可能であり、例えば微量成分としてｏ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、１，３−ジメチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、１，１−ジフェニルエチレン等の芳香族ビニル化合物の１種以上を含有するものとしてもよい。

耐衝撃性ポリスチレン樹脂（ＨＩＰＳ）には、スチレンモノマーに微粒子状のグラフトゴムを含有させたものであれば適宜のものを用いることが可能である。グラフトゴム中のゴム成分としては、例えば１，３−ブタジエン（ブタジエン）、２−メチル−１，３−ブタジエン（イソプレン）、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエン、２−メチルペンタジエン等をモノマーとするジエン系ゴムを用いることが可能である。

スチレン系熱可塑性エラストマーには、例えばゴム成分として、ジエン成分が５０質量％以上のスチレン−共役ジエンブロック共重合体の熱可塑性エラストマーを用いることが可能である。また、発泡層２、第１の非発泡層３、第２の非発泡層４を構成するポリスチレン系樹脂には、本発明の効果が得られる範囲で各種の添加物を含有させることが可能である。また、発泡層２の発泡剤には適宜のものを用いることが可能であり、例えば炭酸水素ナトリウムを主成分とする発泡剤、或いは炭酸水素ナトリウムとクエン酸を主成分とする発泡剤等を用いることができる。

ポリスチレン系樹脂積層発泡シート１における発泡層２の厚さに対する第１の非発泡層３の厚さの比は０．１２〜０．２９に設定され、好ましくは０．２０〜０．２７に設定される。また、発泡層２の厚さに対する第２の非発泡層４の厚さの比も０．１２〜０．２９に設定され、好ましくは０．２０〜０．２７に設定される。発泡層２の厚さに対する第１の非発泡層３、第２の非発泡層４の厚さの比が０．１２未満では、深絞り容器等の包装用容器に成形した際に必要な座屈強度を得ることができず、又、０．２９超では軽量化の程度が不十分となる。

ポリスチレン系樹脂積層発泡シート１における気泡２１の発泡層２の厚さ方向の平均径Ｒｔは４０〜７０μｍ、好ましくは平均径Ｒｔは５０〜７０μｍとし、又、気泡２１の発泡層２の引取り方向の平均径Ｒｐは９０〜１４０μｍ、好ましくは平均径Ｒｐは１００〜１４０μｍとする。これらの平均径Ｒｔ、Ｒｐの数値範囲外では、深絞り容器等の包装用容器に成形した際に必要な落下の耐衝撃性を得ることができなくなる。尚、この場合、アスペクト比Ｒｐ／Ｒｔは１．５〜３、好ましくはＲｐ／Ｒｔは１．５〜２．５の範囲とするとよい。

本実施形態のポリスチレン系樹脂積層発泡シート１は、例えば押出ラミネート法、共押出法、接着剤を用いて別途製膜した非発泡層層用のシート貼り合わせる方法等の既存の製法で製造することができる。生産効率の観点からは共押出法が好ましく、共押出法で製造する場合には、押出機を２機以上使用し、ポリスチレン系樹脂の発泡層２をダイリップより押出す前に、フィードブロックダイ内でポリスチレン系樹脂の非発泡層３、４を両表面に積層し、ダイリップから同時に押出してポリスチレン系樹脂積層発泡シート１を得る。

この共押出法による製法では、フィードブロックダイ内で積層した積層体をダイリップより２０〜５０℃の温度範囲に設定された冷却ロール上に押出し、冷却して引き取ることによって、ポリスチレン系樹脂積層発泡シート１を得るが、この引取りの際に冷却ロールの温度、ダイリップの間隙、冷却ロールの間隙を調整することによって、所定の平均径Ｒｔ、Ｒｐの気泡２１を含有する発泡層２及びポリスチレン系樹脂積層発泡シート１を得ることができる。

本実施形態のポリスチレン系樹脂積層発泡シート１を用い、ヨーグルトやプリン等が収容される深絞り容器等の包装用容器を成形する際には、例えば真空成形、或いは圧空成形等の適宜の製法で成形することができる。ヨーグルトやプリン等が収容される深絞り容器を成形する場合には、絞り率が０．５以上で、比重が０．９以下の深絞り容器とすると、非常に軽量で、実用上必要な強度、耐衝撃性を有するヨーグルトやプリン等を収容する深絞り容器を得ることができて良好である。

本実施形態によれば、実用上必要な強度、耐衝撃性を確保しつつ、非発泡層の厚さをより薄くして軽量化することができる。従って、熱成形性に優れると共に、実用上必要な強度、耐衝撃性を有し、より軽量化された容器を成形することを可能となる。

〔実施例と比較例のポリスチレン系樹脂積層発泡シート及び包装用容器の特性評価〕
各実施例の積層発泡シートと各比較例の積層発泡シートを上述の共押出法による製法で作成した。詳細には、後述の表１、表２に示すポリスチレン系樹脂と発泡剤を所定の配合比率にブレンドして発泡層用単軸押出機に供給すると共に、これと並行して発泡層用の樹脂を非発泡層用単軸押出機に供給し、溶融押出後幅１０００ｍｍＴダイを用いてサンプルシートを作成した。そして、その特性を以下のように評価した。

〈１〉積層発泡シートの発泡層の厚さ方向の気泡平均径Ｒｔ
図３に示すように、積層発泡シートの幅方向に等間隔で１０箇所、引取り方向に垂直方向の断面を顕微鏡にて撮影し、断面写真について発泡層の厚みｔ１を測定した。次に、発泡層の厚さ方向に長さｔ１の直線Ｌ１を引き、直線Ｌ１と交わる発泡層の全ての発泡気泡数ｎ１をカウントした。それぞれの測定箇所におけるｔ１／ｎ１を当該測定箇所の気泡の平均径とし、１０箇所の平均値を各サンプルの発泡層の厚さ方向の気泡の平均径Ｒｔとした。

〈２〉積層発泡シートの発泡層の引取り方向の気泡平均径Ｒｐ
図４に示すように、積層発泡シートの幅方向に等間隔で１０箇所、引取り方向と平行方向の断面を顕微鏡にて撮影し、断面写真について発泡層の長さｔ２を測定した。次に、発泡層の厚さ方向に対して垂線となる長さｔ２の直線Ｌ２を引き、直線Ｌ２と交わる発泡層の全ての発泡気泡数ｎ２をカウントした。それぞれの測定箇所におけるｔ２／ｎ２を当該測定箇所の気泡の平均径とし、１０箇所の平均値を各サンプルの発泡層の引取り方向の気泡の平均径Ｒｐとした。

〈３〉積層発泡シートの平均密度
積層発泡シートの平均密度（ｇ／ｃｍ^３）は、積層発泡シートの幅方向に１０箇所、サンプリングを行い、ＪＩＳ Ｋ７１１２規格に準拠して測定した（使用機器：高精度電子比重計 ＭＤ−３００Ｓ アルファーミラージュ株式会社製）。

〈４〉包装用容器の座屈強度の評価
各実施例と各比較例の積層発泡シートにより、（株）浅野研究所製／単発真空成形機を用い、口径５０ｍｍで深さ５０ｍｍの容器サンプルを作成した。作成した容器サンプルで圧縮試験を行い、最大点荷重を容器の座屈強度とした（使用機器：静的万能材料試験機 Ｉｎｓｔｒｏｎ社製、圧縮条件：５０ｍｍ／ｍｉｎ）。座屈強度は４０Ｎ以上をクリアしているものを○、クリアしていないものを×と評価する

〈５〉包装用容器の落下衝撃試験の評価
各実施例と各比較例の積層発泡シートにより、（株）浅野研究所製／単発真空成形機を用い、口径５０ｍｍで深さ５０ｍｍの容器サンプルを作成した。作成した容器サンプルに８０ｇの水（２５℃）を充填し、開口をシールして密封したものをテスト用サンプルとした。このテスト用サンプルの容器１０個を高さ８０ｃｍからコンクリートの床面に自由落下させ、容器の割れが発生した個数をカウントした。落下衝撃試験の評価では、容器の割れが１つでも発生すると×、発生しない場合を○と評価する。

〈６〉積層発泡シートの軽量化の評価
各実施例と各比較例の積層発泡シートの軽量化の目安として、ポリプロピレン（ＰＰ）基材に対して１０％軽量化である比重０．８２以上をクリアしているものを○、クリアしていないものを×と評価する。

〔実施例と比較例の積層発泡シートに用いた原料〕
耐衝撃性ポリスチレン樹脂（ＨＩＰＳ）：Ｅ６４０Ｎ（東洋スチレン社製）−ゴム量：６．０質量％、重量平均分子量（Ｍｗ）：２３万
汎用ポリスチレン樹脂（ＧＰＰＳ）：Ｇ９４０１（東洋スチレン社製）−一般タイプ、ＭＦＲ２．２（ｇ／１０分）
スチレン系エラストマー：ＴＲ２００３（ＪＳＲ株式会社製）−一般タイプ
発泡剤：ポリスレンＥＳ４０５（永和化成工業社製）

〔実施例１〜８及び比較例１〜８〕
実施例１〜８の積層発泡シートの配合比率、層構成、評価結果を表１に、比較例１〜８の積層発泡シートの配合比率、層構成、評価結果を表２に示す。表１、表２中、Ｆ層は発泡層に対応し、Ｎ層は発泡層の両面側にそれぞれ積層される第１の非発泡層、第２の非発泡層に対応する。

表１、表２の結果から、シートの総厚み、非発泡層の厚みが厚くなる程、非発泡層Ｎ／発泡層Ｆの比が大きく程、座屈強度が大きくなる傾向があり、これらが薄くなる程、小さくなる程、座屈強度が小さくなる傾向があることが分かる。また、非発泡層Ｎ／発泡層Ｆの比が大きすぎると軽量化が不足する一方で、この比が小さすぎると座屈強度不足に加え、耐落下衝撃性も極端に低下することが分かる。

また、比較例３からシート総厚みが大きすぎると、成形による肉厚のバランスが取りづらくなり、かえって耐落下衝撃性が低下することが分かる。また、比較例４、５から気泡径が小さすぎたり大きすぎたりすると耐落下衝撃性が低下することが分かる。また比較例６、７から非発泡層のゴム成分量が少なすぎると耐落下衝撃性が低下し、逆にゴム成分量が多すぎると座屈強度が低下することが分かる。また、比較例７から発泡層だけの層構成の場合には座屈強度と耐落下衝撃性の双方が低下することが分かる。

本発明は、例えばヨーグルトやプリン等が収容される深絞りの包装用容器を成形する際に利用することができる。

１…ポリスチレン系樹脂積層発泡シート
２…発泡層 ２１…気泡
３…第１の非発泡層
４…第２の非発泡層

Claims (5)

1. 気泡を含有するポリスチレン系樹脂の発泡層の一方の面にポリスチレン系樹脂の第１の非発泡層、前記発泡層の他方の面にポリスチレン系樹脂の第２の非発泡層が積層され、
   前記第１の非発泡層、前記第２の非発泡層がそれぞれグラフトゴム成分を３〜１５質量％含有し、
   前記発泡層の厚さに対する前記第１の非発泡層の厚さ、前記第２の非発泡層の厚さの比がそれぞれ０．１２〜０．２９に設定され、
   シート全体の平均密度が０．７〜０．９ｇ／ｃｍ^３、シートの総厚が０．３〜１．５ｍｍで形成され、
   前記気泡の前記発泡層の厚さ方向の平均径Ｒｔが４０〜７０μｍ、前記気泡の前記発泡層の引取り方向の平均径Ｒｐが９０〜１４０μｍである
   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. 前記発泡層がグラフトゴム成分を３〜１５質量％含有することを特徴とする請求項１記載のポリスチレン系樹脂積層発泡シート。
3. 前記第１の非発泡層と前記第２の非発泡層がそれぞれ含有するグラフトゴム成分が４〜８質量％、前記発泡層が含有するグラフトゴム成分が７〜１１質量％であり、
   前記発泡層の厚さに対する前記第１の非発泡層の厚さ、前記第２の非発泡層の厚さの比がそれぞれ０．２０〜０．２７、シート全体の平均密度が０．７２〜０．８０ｇ／ｃｍ^３、シートの総厚が０．７〜１．２ｍｍで形成され、
   前記気泡の前記発泡層の厚さ方向の平均径Ｒｔが５０〜７０μｍ、前記気泡の前記発泡層の引取り方向の平均径Ｒｐが１００〜１４０μｍである
   ことを特徴とする請求項２記載のポリスチレン系樹脂積層発泡シート。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のポリスチレン系樹脂積層発泡シートで成形されていることを特徴とする包装用容器。
5. 絞り率が０．５以上で、比重が０．９以下の深絞り容器であることを特徴とする請求項４記載の包装用容器。
   

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