JP4183997B2

JP4183997B2 - 耐衝撃性に優れたポリスチレン系樹脂積層発泡シート成形容器、および容器の成形方法

Info

Publication number: JP4183997B2
Application number: JP2002217151A
Authority: JP
Inventors: 浩司清水; 和之池田
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: JP2004059025A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、耐衝撃性に優れたポリスチレン系樹脂積層発泡シート成形容器、及びそれに用いられるポリスチレン系樹脂積層発泡シートと成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インスタント焼きそば等のインスタント食品の湯戻し調理容器はスチレン系樹脂発泡シートにスチレン系フィルムを積層したスチレン系樹脂積層発泡シートを用い、フィルム積層面が容器の内面となるように成形されている。従来、この種の容器に関しては、調理時、喫食時に箸、フォーク等で容器を突き刺して破壊することが懸念され、いわゆる突き刺し強度が重要視されてきた。この突き刺し強度を向上させるため、特公昭63-20702でも行われている様に、積層するフィルムの基材樹脂にゴム成分を添加することで耐衝撃性を付与することが一般に行われている。
【０００３】
前述の如く、これまで焼きそば等のインスタント食品容器については、フィルムの耐衝撃性を重要視した品質改善が行われてきた。しかし、容器全体の耐衝撃性は何ら考慮されることが無かった。そのため、当該容器に成形されるポリスチレン系樹脂積層発泡シートに用いられるポリスチレン系樹脂発泡シートは価格が安く、容易に成形できることのみが追求されてきた。その結果、容器全体の耐衝撃性が低く、特に寒冷地等での使用において、容器が割れるという問題が生じることとなった。容器に割れが発生すると、当然の事ながら、充填された食品を湯戻しする際に熱湯が外にもれ、容器の機能を果たさないばかりか、悪くすれば消費者が火傷を負ってしまう。また、密閉性も損なわれるため、食品の劣化が進み易くなるという問題もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、成形性を向上させ、容器の外観を向上させると共に、耐衝撃性に優れ寒冷地等での使用においても、落下衝撃で割れない容器、その容器を得るためのスチレン系樹脂積層発泡シート、及びその成形方法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、フィルム面が内側となるように成形したスチレン系樹脂積層発泡シート容器に対し、実際に小売店等で販売される状態、すなわち内容物が充填され密閉された状態で、容器を落下させる・重量物を容器の上から落とす等の衝撃を加えて破壊した場合の状況を精査に観察した。その結果、容器の破壊状況は容器側壁部分に内部から衝撃を与えた場合に相当し、フィルムを積層していない面から破壊が生じる事を突き止めた。更には、このような破壊形式に対しては発泡シートに柔軟性を付与することが有効であること、積層発泡シートを容器に成形する際の加熱条件も影響を及ぼすことを見出し、本発明に到達した。
【０００６】
即ち、本発明は、
（１）片面にポリスチレン系樹脂フィルムを積層したポリスチレン系樹脂積層発泡シート（一次シート）をフィルム積層面が容器内側となるように成形した容器であって、該容器側壁部分に−１０℃の条件下でフィルム積層面側から衝撃を与えた場合の５０％破壊エネルギーが０．５Ｊ以上であることを特徴とする容器（請求項１）、
（２）片面にポリスチレン系樹脂フィルムを積層したポリスチレン系樹脂積層発泡シート（一次シート）を加熱処理し、厚みが最大二次発泡厚みの８０％以上となるまで二次発泡させた後に金型に嵌合させて容器を成形する際に、金型に嵌合させる直前の積層発泡シートのフィルム積層面の表面温度が１００℃以上（請求項２）、さらに好ましくは１０５℃、最も好ましくは１１０℃以上となる様十分加熱を行った成形した請求項１記載の容器、
（３）厚み方向のセル数９〜１５個/ｍｍ、密度０．１〜０．１５ｇ／ｃｍ³であるポリスチレン系樹脂発泡シートの片面に厚み７０〜２００μｍのポリスチレン系樹脂フィルムを積層し、ポリスチレン系樹脂フィルムを積層しない表面から厚み方向に１５０μｍの部分の密度が０．３０ｇ／ｃｍ³以上で、請求項２記載の加熱処理によりフィルムを積層していない表面に長径５０μｍ以下の微細な気泡が発生する事を特徴とするポリスチレン系樹脂積層発泡シート（一次シート）を成形した請求項１または２記載の容器（請求項３）、および
（４）厚み方向のセル数９〜１５個/ｍｍ、密度０．１〜０．１５ｇ／ｃｍ³であるポリスチレン系樹脂発泡シートの片面に厚み７０〜２００μｍのポリスチレン系樹脂フィルムを積層し、ポリスチレン系樹脂フィルムを積層しない表面から厚み方向に１５０μｍの部分の密度が０．３０ｇ／ｃｍ³以上で、請求項２記載の加熱処理によりフィルムを積層していない表面に長径５０μｍ以下の微細な気泡が発生する事を特徴とするポリスチレン系樹脂積層発泡シート（一次シート）。（請求項４）、および
（５）片面にポリスチレン系樹脂フィルムを積層したポリスチレン系樹脂積層発泡シート（一次シート）を加熱処理し、厚みが最大二次発泡厚みの８０％以上となるまで二次発泡させた後に金型に嵌合させて容器を成形する際に、金型に嵌合させる直前の積層発泡シートのフィルム積層面の表面温度が１００℃以上、さらに好ましくは１０５℃、最も好ましくは１１０℃以上となる様十分加熱を行う請求項１〜３記載何れかに記載の容器の成形方法、
に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明におけるポリスチレン系樹脂積層発泡シート容器はポリスチレン系樹脂発泡シートの一方の表面にポリスチレン系樹脂フィルムを積層したポリスチレン系樹脂積層発泡シートをフィルム積層面が容器内側となるように熱成形して得られる。寒冷地などの寒い場所でも、内容物が充填され密閉された状態で容器を落下させる・重量物を容器の上から落とす等の衝撃に対し、十分な強度を有し、容器が割れないためには、その側壁部分が−１０℃の条件下でフィルム積層面側から衝撃を与えた場合の５０％破壊エネルギーが０．５Ｊ以上であることが好ましい。フィルム積層面側から衝撃を与えた場合の５０％破壊エネルギーが０．５Ｊ未満の場合には、耐衝撃性が不十分で割れやすい容器となる傾向がある。
【０００８】
本発明のポリスチレン系樹脂発泡シートに用いるポリスチレン系樹脂とは、スチレンモノマーの単独重合樹脂、スチレンと共重合可能なモノマーとのランダム並びにブロック共重合樹脂、及びこれらの樹脂の混合樹脂、並びにこれら樹脂と混合可能なポリフェニレンオキサイド等の樹脂との混合樹脂等があげられる。これら樹脂にタルク、炭酸カルシウム等の無機物を造核剤として添加した上で押出機内でプロパン、ブタン、ペンタン等の物理的発泡剤及び重曹−クエン酸等の化学発泡剤と溶融混合後、サーキュラーダイ等より押出発泡させて発泡シートを得る。この際、造核剤の種類やその添加量によって発泡シートの厚み方向のセル数を調整することができる。また、発泡剤の混合量や樹脂を押し出すサーキュラーダイのリップ開度により発泡シートの密度を調整することができる。更に、押出発泡時の発泡シート表面部分のセル形成は、ダイからの押出時樹脂温度、ダイリップ間隙等の調整、発泡剤の選定、及び、ダイから出た直後の発泡シートの表面に空気を吹き付けて急冷する等の操作で調整することができる。
【０００９】
ここで、耐衝撃性に優れた成形容器を得るためには、発泡シートが十分な強度と柔軟性をあわせ持っていることが重要となる。そのためには発泡シートの厚み方向のセル数９〜１５個/ｍｍ、密度０．１〜０．１５ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。厚み方向のセル数が９個/ｍｍ未満であったり、密度が０．１５ｇ／ｃｍ³を超える場合には、セル膜が厚くなりすぎるため、発泡シートは柔軟でなくなり、強度は高いが、割れやすい容器となる。また。厚み方向のセル数が１５個/ｍｍを超える場合や、密度が０．１ｇ／ｃｍ³未満の場合には、セル膜が薄くなるため、成形時にシートが伸びず良好な成形体が得られなかったり、強度が不足したりする。
【００１０】
更に、後工程でフィルムを積層する面と反対側の表面から厚み方向に１５０μｍの部分の密度を０．３０ｇ／ｃｍ³以上とすることが好ましい。表層部の密度が０．３０ｇ／ｃｍ³以上である場合には、成形時の加熱により長径５０μｍ以下の微細なセルが発生し、容器の耐衝撃性を向上させる。これは表面に発生した微細セルが、容器に与えられた衝撃を分散・吸収するためである。一方、表層の密度が０．３０ｇ／ｃｍ³未満では、成形時の加熱で十分な微細セルを発生することができず、十分な耐衝撃性を容器に付与することができない。また、表層の密度は０．６０ｇ／ｃｍ³程度が付与できる限界である。これを超えて表層の密度を付与しようとしても、押出時のシート冷却が強くなり、発泡の安定性が損なわれることがある。
【００１１】
得られた発泡シート上には２〜３週間の養生後、押出ラミネーション法によって、Ｔ−ダイより押出されたポリスチレン系樹脂フィルムを積層する。積層するポリスチレン系樹脂フィルムに用いられるポリスチレン系樹脂は、発泡シートに用いる物と同様であり、発泡シートと同一樹脂を使用しても良いし、異種の物を使用しても良い。
【００１２】
また、耐衝撃性の観点から、用いる樹脂のIzod衝撃強度は８０Ｊ／ｍ以上であることが更に望ましい。Izod衝撃強度が８０Ｊ／ｍ未満である場合には、積層したフィルムが割れやすく、熱成形後に容器を打ち抜いて個々の容器を取り出す際に切り口のフィルムにクラックが生じたり、充填された麺や箸が容器に突き刺さり、穴を穿ってしまう等の問題が生じる場合がある。Izod衝撃強度を８０Ｊ／ｍ以上とするためには、フィルムの基材樹脂に耐衝撃性ポリスチレン樹脂やポリスチレン系樹脂にSBS等のゴム成分を添加したものを用いることが望ましく、更には添加するゴム成分は8%以上であることが更に望ましい。但し、耐衝撃性に優れた樹脂をフィルムに用いたとしても、発泡シートの柔軟性が不十分である場合には耐衝撃性に優れた容器を得ることはできない。
【００１３】
更に、積層するポリスチレン系樹脂非発泡フィルムの厚みは７０〜２００μｍが好ましい。フィルムが７０μｍ未満で薄いと、前述の如く耐衝撃性に優れた基材樹脂を用いても容器内面が麺で傷がつきやすくなり、２００μｍを越える厚みは経済的に好ましくない。
【００１４】
この様にして得られたポリスチレン系樹脂積層発泡シートは、成形容器の内側がフィルム積層面となる様に成形機にセットし、赤外線ヒーター等を設置した加熱炉で加熱、二次発泡させた後、金型で嵌合して容器形状に成形される。この際、積層発泡シートの厚みが最大二次発泡厚みの８０％以上となる様に加熱することが好ましい。最大二次発泡厚みとは加熱条件を変えて積層発泡シートを二次発泡させた時に発現し得る最大の厚みである。二次発泡厚みが最大二次発泡厚みの８０％未満では、前述の微細セルが容器外側表面部に発生せず、容器に十分な耐衝撃性を付与できない場合がある。また、積層発泡シートが加熱不足のために十分に伸びず、得られた容器に金型通りの形状を付与できず、場合によってはナキや亀裂が容器に発生することとなる。
【００１５】
更に、耐衝撃性に優れた容器を得るためには、金型に嵌合する直前のフィルム積層面の表面温度が１００℃以上となるように加熱炉内で十分に加熱することが望ましい。フィルム積層面の表面温度が１００℃未満で加熱が不十分な場合には、フィルムが十分軟化しておらず、成形時に側壁部のフィルムが過剰に延伸されフィルムが割れやすくなる。加えて、この状態で厚みを最大二次厚みの８０％以上とすると、フィルム非積層面の加熱が過剰となり、発泡シートとフィルムの伸びが不均一となり成形性が損なわれたり、フィルム非積層面の二次発泡倍率が高くなりすぎ、表層部のセル膜が薄くなり耐衝撃性が低下する。
【００１６】
金型に嵌合する直前のフィルム積層面の表面温度は１０５℃以上であるのがより好ましく、１１０℃以上であるのが最も好ましい。また、フィルム表面温度の上限は外観良好な成形品が成形可能な範囲にあればよく、一般的な成形機、積層発泡シートの場合には１４０℃以下である。
【００１７】
【実施例】
以下に具体的な実施例を掲げ本発明の詳細を実施例１〜３，比較例１〜２
ポリスチレン樹脂（Ａ＆Ｍ社製６８５）に造核剤としてタルクを加え、押出機内で溶融・混合した。これに発泡剤としてブタンガスを圧入し、サーキュラーダイより押出して発泡シートに成形した。更に、サーキュラーダイより押し出した直後のシートの表面に３０℃の空気を吹き付け冷却した。ここで発泡シートのセル数、密度、フィルムを積層しない面の表層密度が表−１に示す値となるようにタルク混合量、ブタンの圧入量、サーキュラーダイリップ開度、および、エアーリング量を調整した。セル数は発泡シートの巾方向の３箇所からサンプルを切り出し、巾方向の断面を拡大鏡で観察してセル数を数え、得られた結果を厚みで除して得た。密度は発泡シートの巾方向の１０ヶ所から１０ｃｍ角のサンプルを切り出し、得られたサンプルの重量・厚みを測定して求めた。表層密度は、発泡シート巾方向の３ヶ所から１ｃｍ×５ｃｍのサンプルを切り出し、その表層部１５０μｍを削り取って重量を測定して求めた。
【００１８】
得られた各発泡シートは巻反で３週間の養生後、発泡シートの表面上に樹脂温度２３０℃のハイインパクトスチレン樹脂（Ａ＆Ｍ社製４７５Ｄ）をＴ−ダイで押し出し、表−１に示す厚みのフィルムとして発泡シート表面に積層し、積層発泡シートを得た。この積層発泡シートは、フィルム積層面が容器の内面側になるように成形機（浅野研究所製ＦＬＣ）に掛け、二次厚みとフィルム積層面の表面温度が表−１に示す値となるように加熱時間・ヒーター設定を調整して加熱・発泡させ、シール剥離止めが付いた角型の市販焼きそば類似形状容器を成形した。
【００１９】
なお、二次厚みは、金型に嵌合する直前の積層発泡シートを採取してその厚みを幅方向に等間隔で10点測定しその平均を求め、フィルム表面温度は、金型に嵌合する直前の積層発泡シートの表面温度を非接触型の温度測定装置Avio製HandyThermoTVS100により測定した。
【００２０】
容器側壁部分を切り出し、その断面構造をセル走査型電子顕微鏡にて観察した結果、フィルムを積層しない面の表層密度が０．３０ｇ／ｃｍ³以上ある実施例１〜３の容器外面には微細セルが発生していたが、表層密度の低い比較例１，２には微細セルの存在は確認できなかった。そのため、実施例１〜３の外観は光沢があり非常に美麗であるが、比較例１，２は粗い気泡が目立ち、高級感の無いものとなった。
【００２１】
また、容器側壁部分を切り出し、デュポン式落錘衝撃試験機を用いて、ＪＩＳ−Ｋ７２１１の方法に準じて−１０℃の雰囲気下でフィルム積層面側から衝撃を与えた場合の５０％破壊エネルギーを測定した。表−１に示す様に、実施例１〜３の５０％破壊エネルギーは０．５Ｊ以上であるが、比較例１，２は０．５Ｊ未満であった。
【００２２】
更に、これらの容器に内容物(麺・具材等)を充填し、シール蓋にて密閉した後、６ヶ×２段の１２個入りケースに箱詰めし、箱の上に１．５ｍの高さから５ｋｇの重量物を落下させて、ケース内の容器１２個中の割れた容器の個数を調べた。この重量物落下テストの結果、表−１に示す様に５０％破壊エネルギーが０．５Ｊ以上である実施例１〜３の容器には割れが発生しなかったが、０．５Ｊ未満の比較例１，２の容器には割れが発生した。
【００２３】
以上の様に、本発明は耐衝撃性に優れ、割れにくいポリスチレン系樹脂積層発泡シート成形容器を提供することができる。
【００２４】
【表１】

Claims

厚み方向のセル数９〜１５個／ｍｍ、密度０．１〜０．１５ｇ／ｃｍ ³ 、ポリスチレン系樹脂フィルムを積層しない面の表面から厚み方向に１５０μｍの部分の密度が０．３０ｇ／ｃｍ ³ 以上であるポリスチレン系樹脂発泡シートの片面に、厚み７０〜２００μｍのポリスチレン系樹脂フィルムを積層したポリスチレン系樹脂積層発泡シート（一次シート）を加熱処理し、厚みが最大二次発泡厚みの８０％以上となるまで二次発泡させた後にフィルム積層面が容器内側となるように金型に嵌合させて成形する際に積層発泡シートのフィルム積層面の表面温度が１００〜１４０℃となる様に加熱することを特徴とする、容器側壁部分に−１０℃の条件下でフィルム積層面側から衝撃を与えた場合の５０％破壊エネルギーが０．５Ｊ以上であり、フィルムを積層していない表面に長径５０μｍ以下の微細な気泡を有する耐衝撃性に優れたポリスチレン系樹脂積層発泡シート成形容器。
厚み方向のセル数９〜１５個／ｍｍ、密度０．１〜０．１５ｇ／ｃｍ ³ 、ポリスチレン系樹脂フィルムを積層しない面の表面から厚み方向に１５０μｍの部分の密度が０．３０ｇ／ｃｍ ³ 以上であるポリスチレン系樹脂発泡シートの片面に、厚み７０〜２００μｍのポリスチレン系樹脂フィルムを積層したポリスチレン系樹脂積層発泡シート（一次シート）を加熱処理し、厚みが最大二次発泡厚みの８０％以上となるまで二次発泡させた後にフィルム積層面が容器内側となるように金型に嵌合させて成形する際に積層発泡シートのフィルム積層面の表面温度が１００〜１４０℃となる様に加熱することを特徴とする、容器側壁部分に−１０℃の条件下でフィルム積層面側から衝撃を与えた場合の５０％破壊エネルギーが０．５Ｊ以上であり、フィルムを積層していない表面に長径５０μｍ以下の微細な気泡を有する耐衝撃性に優れたポリスチレン系樹脂積層発泡シート成形容器の成形方法。