JP2021167205A

JP2021167205A - 容器成形用ポリスチレン積層材の製造方法

Info

Publication number: JP2021167205A
Application number: JP2020070735A
Authority: JP
Inventors: 友彦内村; Tomohiko Uchimura; 雅美大塚; Masami Otsuka
Original assignee: Nakamoto Packs Co Ltd
Current assignee: Nakamoto Packs Co Ltd
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2021-10-21

Abstract

【課題】ポリプロピレンフイルムとポリスチレンフイルムとをドライラミネート法で積層加工した積層フイルムを巻芯に巻き取る際、積層フイルムに巻締ジワ等の異常が発生しないようにする。
【解決手段】ポリプロピレンフイルムとポリスチレンフイルムとをドライラミネート法で積層加工して積層フイルムを形成する積層フイルム形成工程と、該積層フイルム形成工程で形成した積層フイルムと耐熱発泡ポリスチレンシートとを熱貼合する熱貼合工程とからなり、ポリプロピレンフイルム層／ドライラミネート用接着剤層／ポリスチレンフイルム層／耐熱発砲ポリスチレンシート層からなる積層材を製造する方法であって、該ドライラミネート用接着剤層に水性ドライラミネート用接着剤が用いられている。
【選択図】無し

Description

本発明は、安価で成形加工し易いポリスチレンを主体とした電子レンジ容器成形用ポリスチレン積層材に関し、更に詳しくはポリスチレン積層材に耐油性を付与するために耐油性のあるポリプロピレンフイルムを積層した電子レンジ容器成形用ポリスチレン積層材に関するものである。

食品を電子レンジで加熱した際、油分を含まない食品は１００℃、油分を少量含むものは１２０℃、油分の多い食品は油分の部分が発熱して１５０℃以上になる場合があり、電子レンジで加熱する容器の食品と接触する層は耐油性と耐熱性が必要となる。ところでポリスチレンシートを主層とした電子レンジ容器は、ポリスチレンに耐油性がないので、食品との接触層に耐油性のあるポリプロピレンフイルムを用いており、ポリプロピレンフイルムにポリスチレンフイルムをドライラミネートで加工して積層フイルムを形成し、この積層フイルムのポリスチレンフイルム層と、ポリスチレンシート層とを熱貼合で積層している。

すなわち、電子レンジ容器成形用ポリスチレン積層材の層構成としては、ポリプロピレンフイルム層／ドライラミネート用接着剤層／ポリスチレンフイルム層／発砲耐熱ポリスチレンシート層であり、このような積層材を真空又は真空・圧空成形機で成形し、耐熱耐油性のある電子レンジ容器を成形している（特許文献１参照）。

また、主層となるポリスチレンシート層としては、耐熱性を付与するために無水マレイン酸で変性したポリスチレン樹脂が用いられ（特許文献２、３参照）、さらにブタンガスや炭酸ガスで７〜８倍にガス発砲した発砲耐熱ポリスチレンシートが用いられている。また、容器の外側に美粧性を与えるために裏印刷されたポリスチレンフイルムを発砲耐熱ポリスチレン層に熱貼合している。

特開２００６−１３７０４４号公報特開平６−２２０１４０号公報特開平１１−１２４１８号公報

しかしながら、前記ポリプロピレンフイルムにポリスチレンフイルムをドライラミネートで加工して積層フイルムを形成する際、ポリプロピレンフイルムにポリスチレンフイルムをドライラミネートした後、この積層フイルムを紙管に巻き取っていくものであるが、積層フイルムの巻取先端から２００ｍぐらいの間に、巻締ジワが発生する場合が多い。油性ドライラミネートではほぼ１００％近く発生する。

この巻締ジワの発生は、積層フイルムの巻取初期の段階において、紙管の近くに巻締ジワが１〜２箇所発生し、巻締ジワの発生した箇所は凸状となり段差が形成されているので、以後巻回される積層フイルムは、その段差をそのままなぞっていくことになり、周回毎に同じ箇所に段差が形成され、この現象が２００ｍぐらいまで徐々に緩和されつつ続くが、それ以降は段差が解消され平滑になるものであった。

したがって、油性ドライラミネートでは積層フイルムの先端から２００ｍぐらいが製品化できず、廃棄しなければならず、歩留まりが悪いものであった。

図３に巻締ジワが発生している巻取ロールの端面の状態を示す。

本発明は以上の問題点を解決し、ポリプロピレンフイルムにポリスチレンフイルムをドライラミネートした積層フイルムを紙管に巻き取った際、巻締ジワが発生せず、歩留まりを向上させることが出来る容器成形用ポリスチレン積層材の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、巻締ジワが発生する原因に関し鋭意研究し、巻締ジワが発生するメカニズムを見出した。

すなわち、ポリスチレンフイルムに接着剤を塗布して乾燥後ポリプロピレンフイルムと重ね合わせてドライラミネートで一体化するが、夫々のフイルムの破断点までの伸びはポリスチレンフイルムは５％、ポリプロピレンフイルムはＭＤ方向、ＴＤ方向とも５００〜８００％であり、ポリスチレンフイルムは硬くて伸びないフイルムであり、ポリプロピレンフイルムは軟らかくて伸びやすいフイルムである。

夫々のフイルムは個別に約１００Ｎ前後の巻出し張力で引き出されており、ドライラミネートで重ね合わせて一体化する際には、ポリスチレンフイルムは全く伸びずにポリプロピレンフイルムはある程度伸ばされた状態で一体化されていると考えられる。このような状態で巻取ロールに巻取られ保管されるが、時間の経過とともに、伸ばされたポリプロピレンフイルムは元に戻ろうとして収縮し、一方伸びなかったポリスチレンフイルムはそのままの長さを維持する。したがって、ポリスチレンフイルムは結果的にポリプロピレンフイルムより長くなり、接着剤に横ズレの力が働くようになる。この横ズレの力により、接着剤の塊は壊れて長くなった分だけ盛り上がり巻締ジワとなるものであった。図１に巻締ジワ発生の模式図を示す。

本発明者らは、巻締ジワの発生に関し以上のように考察し、この考察に基づき巻締ジワの発生を防止できる手段について、さらに鋭意検討した。

すなわち、当初、接着剤の接着力が関与しているのではないかと考え、種々の接着力の大きい接着剤をテストしたが、特に効果的であるものが無かった。そこで、さらに種々の接着剤をテストした結果、初期接着力が弱くても水性のアクリルエマルジョン系の接着剤が効果的であることが判明した。すなわち、ポリプロピレンフイルム層の収縮による横ズレに対しては、初期の接着力が大きいことよりも、初期の凝集力が大きいことのほうが有効であることが判明した。これは、初期の凝集力が大きいと、横ズレの力が作用しても、その力に抗して接着剤の塊の形状を維持することが出来、その結果、ポリスチレンフイルムの形状も初期の状態を維持し、盛り上がることが無いものである。

接着剤の凝集力は接着剤の分子の大きさに比例し、水性ドライラミネートのウレタンアクリル型の初期凝集力は、７０Ｎ／２５ｍｍ×２５ｍｍ（分子量として１０数万に相当）で、油性ドライラミネートの汎用エーテル型の初期凝集力は、３３Ｎ／２５ｍｍ×２５ｍｍ（分子量として数万に相当）であり、ウレタンアクリル型の接着樹脂の凝集力は、汎用エーテル型の接着剤の凝集力よりはるかに大きいので、横ズレの力が働いても壊れず持ちこたえるので巻締ジワが発生しないものと考えられる。

本発明は、以上の知見に基いてなされたもので、従来、初期の接着力の大きい油性ドライラミネート用接着剤が用いられていたところを、初期の凝集力の大きい水性ドライラミネート用接着剤を用いることにより、巻締ジワの発生を防止しようとするものである。

請求項１に係る容器成形用ポリスチレン積層材の製造方法は、ポリプロピレンフイルムとポリスチレンフイルムとをドライラミネート法で積層加工して積層フイルムを形成する積層フイルム形成工程と、該積層フイルム形成工程で形成した積層フイルムと耐熱発泡ポリスチレンシートとを熱貼合する熱貼合工程とからなり、ポリプロピレンフイルム層／ドライラミネート用接着剤層／ポリスチレンフイルム層／耐熱発砲ポリスチレンシート層からなる積層材を製造する方法であって、該ドライラミネート用接着剤層に初期の凝集力の大きい水性ドライラミネート用接着剤が用いられていることを特徴として構成されている。

請求項２に係る容器成型用ポリスチレン積層材の製造方法は、前記水性ドライラミネート用接着剤が、アクリルエマルジョン系樹脂であることを特徴として構成されている。

請求項１に係る容器成形用ポリスチレン積層材の製造方法においては、ポリプロピレンフイルムとポリスチレンフイルムとをドライラミネート法で積層加工する際、水性ドライラミネート用接着剤で行うものである。この水性ドライラミネート用接着剤は、高分子量で凝集力（分子量に比例する）が大きいので、ポリプロピレンフイルム層の収縮による横ズレの力が作用しても、接着剤層が壊れて収縮することが無く、横ズレが発生しない。したがって、ポリスチレンフイルム層にポリプロピレンフイルム層の収縮による収縮力が作用することがなく、初期の状態を維持するので、巻締ジワが発生することが無い。

請求項２に係る容器成型用ポリスチレン積層材の製造方法においては、水性ドライラミネート用接着剤がアクリルエマルジョン系樹脂であり、このアクリルエマルジョン系樹脂は、高分子量(分子量：十数万)で凝集力が極めて大きいので、水性ドライラミネート用接着剤の中でも好ましく、より確実に巻締ジワの発生を防止することができる。

積層フイルムに巻締ジワが発生するメカニズムを説明した模式図油性ドライラミネートで積層された巻取ロールの端面から見た巻締ジワの写真図２の巻取ロールを解いて積層フイルム表面の巻締ジワの写真

本発明の容器成形用ポリスチレン積層材の製造方法は、ポリプロピレンフイルムとポリスチレンフイルムとをドライラミネート法で積層加工し、ポリプロピレンフイルム層／ドライラミネート用接着剤層／ポリスチレンフイルム層からなる積層フイルムを形成する際、ドライラミネート用接着剤として、高分子量で初期の凝集力の大きいアクリルエマルジョン系等の水性ドライラミネート用接着剤を用いるものである。

水性ドライラミネート用接着剤は、分子量が十数万を超えるものであり、油性ドライラミネート用接着剤は、汎用エーテル型の接着樹脂の場合、分子量が数万である。したがって、水性ドライラミネート用接着剤の初期凝集力は、７０Ｎ／２５ｍｍ×２５ｍｍ程度であり、油性ドライラミネート用接着剤の初期凝集力は、３３Ｎ／２５ｍｍ×２５ｍｍ程度であり、水性ドライラミネート用接着剤の初期凝集力は、倍以上大きいものである。

したがって、外部（ポリプロピレンフイルム層）から収縮力が作用しても、その構造が崩れることが無く、その形状を維持することができる。その結果、ポリスチレンフイルム層へ収縮力を作用させることが無く、ポリスチレンフイルム層は変形（凸状の山形）することが無い。

水性ドライラミネート用接着剤層の塗布量は、Ｄｒｙ換算で２．４ｇ／ｍ^２内外であれば、ドライラミネートでポリプロピレンフイルムとポリスチレンフイルムとを充分に積層一体化することが出来る。

ポリプロピレンフイルム層としては、４０μｍ内外であれば食品接触層として耐油性も耐熱性も充分である。

ポリスチレンフイルム層としては、２５μｍ内外であれば発砲耐熱ポリスチレン層とも充分に熱貼合することが出来る。

巻芯は、通常の紙管（内径５１ｍｍ）であれば汎用性があり充分である。

また、油性ドライラミネート用接着剤は大量の有機溶剤を使用するのに対し、水性ドライラミネート用接着剤は有機溶剤を使わないので、ＶＯＣ規制に触れることなく、空気中に有機溶剤を放出することもないので作業環境的にも好適であり、ひいては地球環境的にも地球に優しいと言える。

＜積層フイルムの作製＞
富士機械工業（株）製ドライラミネート機（ＦＬ２型）に線数２５０Ｌ／ｉｎｃｈ、深度２３μ、ハニカム構造のセルが彫られた版胴をセットし、東洋モートン（株）製の水性ドライラミネート用接着剤（「ローボンドＬ−２９２Ｊ」アクリルエマルジョン系樹脂５０％＋水５０％、初期凝集力：７０Ｎ／２５ｍｍ×２５ｍｍ）を、大石産業（株）製ポリスチレンフイルム（「スチロファン」厚さ：２５μｍ、巾：１，０３０ｍｍ）に塗布し、第１ゾーンは温度９０℃、風量１００ｍ^３／ｍｉｎ、第２ゾーンは温度１００℃、風量１００ｍ^３／ｍｉｎ、第３ゾーンは温度９０℃、風量１００ｍ^３／ｍｉｎとし、加工速度１１０ｍ／ｍｉｎで乾燥させた。

この乾燥工程を経たポリスチレンフイルムの水性ドライラミネート用接着剤の面に、三井化学東セロ（株）製ポリプロピレンフイルム（「ラミグレードＧＬＣ」４０μｍ）を合わせ、ニップ圧１８ｋｇ−ｃｍの線圧で貼合し、積層フイルムとし、内径５１ｍｍφの紙管に巻取って巻取りロールとした（長さ１，０００ｍ）。

ポリプロピレンフイルム及びポリスチレンフイルムの巻出し張力は夫々１００Ｎとし、積層フイルムの巻取張力は２３０Ｎとした。

＜巻締ジワ発生の有無＞
巻取ロールの両端面を観察したが、両側の端面ともきれいに揃った端面となっており、巻締ジワが原因と思われる異常は発生していなかった。

また、１，０００ｍを解いて積層フイルム全表面を観察したが、巻取ロールの最初から最後まで巻締ジワの発生は見られなかった。

［比較例］
実施例と全く同じドライラミネート機と版胴を用い、ドライラミネート用接着剤として、大日精化工業（株）製の油性ドライラミネート用接着剤（セイカボンドＡ−３４８（主剤）／Ｃ−９３（硬化剤）、配合比：主剤（１５ｋｇ）／硬化剤（１．１ｋｇ）、初期凝集力：３３Ｎ／２５ｍｍ×２５ｍｍ）を用い、実施例と同一のポリスチレンフイルムに塗布した。

但し、油性ドライラミネート用接着剤であるので、塗布後の乾燥条件などは油性の接着剤の乾燥条件になるように操作した。すなわち第１ゾーンでは温度７０℃、風量９０ｍ^３／ｍｉｎ、第２ゾーンでは温度８０℃、風量９０ｍ^３／ｍｉｎ、第３ゾーンは温度７０℃、風量９０ｍ^３／ｍｉｎで乾燥を行なった。

この乾燥工程を経たポリスチレンフイルムの油性ドライラミネート用接着剤の面に、実施例と同一の三井化学東セロ（株）製ポリプロピレンフイルム（「ラミグレードＧＬＣ」４０μｍ）を合わせ、ニップ圧１８ｋｇ−ｃｍの線圧で貼合し、積層フイルムとし、内径５１ｍｍφの紙管に巻取って巻取りロールとした（長さ１，０００ｍ）。

＜巻締ジワ発生の有無＞
巻取ロールの両端面を観察したが、一方の端面に、巻締ジワによる乱れが発生していた。巻取ロールの端面の写真を図２に示す。

また、１，０００ｍを解いて積層フイルム全表面を観察したが、先端から２００ｍ近傍ぐらいまで、略同一間隔（正確には、先端から遠くなるほど間隔は長くなる）で巻締ジワ状の異常が発生していた。この巻締ジワ状部分の写真を図３に示す。これは巻取り初期に発生した巻締ジワの周面に順次巻かれることになるので、順次転写されたものである。したがって、２００ｍ程度まで破棄せざるを得なかった。

巻芯は、通常の紙管（内径７６ｍｍ）であれば汎用性があり充分である。

＜積層フイルムの作製＞
富士機械工業（株）製ドライラミネート機（ＦＬ２型）に線数２５０Ｌ／ｉｎｃｈ、深度２６μ、ハニカム構造のセルが彫られた版胴をセットし、東洋モートン（株）製の水性ドライラミネート用接着剤（「ローボンドＬ−２９２Ｊ」アクリルエマルジョン系樹脂５０％＋水５０％、初期凝集力：７０Ｎ／２５ｍｍ×２５ｍｍ）を、大石産業（株）製ポリスチレンフイルム（「スチロファン」厚さ：２５μｍ、巾：１，０３０ｍｍ）に塗布し、第１ゾーンは温度９０℃、風量１００ｍ３／ｍｉｎ、第２ゾーンは温度１００℃、風量１００ｍ３／ｍｉｎ、第３ゾーンは温度９０℃、風量１００ｍ３／ｍｉｎとし、加工速度１１０ｍ／ｍｉｎで乾燥させた。

この乾燥工程を経たポリスチレンフイルムの水性ドライラミネート用接着剤の面に、三井化学東セロ（株）製ポリプロピレンフイルム（「ラミグレードＧＬＣ」４０μｍ）を合わせ、ニップ圧４ｋｇ−ｃｍの線圧で貼合し、積層フイルムとし、内径７６ｍｍφの紙管に巻取って巻取りロールとした（長さ１，０００ｍ）。

この乾燥工程を経たポリスチレンフイルムの油性ドライラミネート用接着剤の面に、実施例と同一の三井化学東セロ（株）製ポリプロピレンフイルム（「ラミグレードＧＬＣ」４０μｍ）を合わせ、ニップ圧４ｋｇ−ｃｍの線圧で貼合し、積層フイルムとし、内径７６ｍｍφの紙管に巻取って巻取りロールとした（長さ１，０００ｍ）。

Claims

ポリプロピレンフイルムとポリスチレンフイルムとをドライラミネート法で積層加工して積層フイルムを形成する積層フイルム形成工程と、該積層フイルム形成工程で形成した積層フイルムと耐熱発泡ポリスチレンシートとを熱貼合する熱貼合工程とからなり、ポリプロピレンフイルム層／ドライラミネート用接着剤層／ポリスチレンフイルム層／耐熱発砲ポリスチレンシート層からなる積層材を製造する方法であって、該ドライラミネート用接着剤層に初期の凝集力の大きい水性ドライラミネート用接着剤が用いられていることを特徴とする容器成形用ポリスチレン積層材の製造方法。
前記水性ドライラミネート用接着剤が、アクリルエマルジョン系樹脂であることを特徴とする請求項１記載の容器成形用ポリスチレン積層材の製造方法。