JP4476804B2 - 生分解性耐熱性硬質樹脂成形容器 - Google Patents
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Description
本発明の硬質樹脂成形容器の主たる構成樹脂層を形成するグリコール酸系重合体は下記(1)式で示される繰り返し単位を有する生分解性(加水分解性)且つ結晶性のポリエステルである:
−(OCH2CO)− (1)
−(OCHCH3CO)− (2)
−(OCH2CH2CH2OCO)− (3)
−(OCH2CH2CH2CH2CO)− (4)
グリコール酸系重合体層とともに、本発明の硬質樹脂成形容器を構成する生分解性樹脂層の構成樹脂としては、グリコール酸系重合体層中に混入され得るものとして例示した乳酸系重合体、コハク酸とエチレンジオールやブタンジオールとの重縮合物であるコハク酸系脂肪族ポリエステル、ポリカプロラクトン、ωヒドロキシ酢酸縮合物、セルロース、でんぷんなどの他の生分解性樹脂が用いられる。なかでも比較的耐熱性の良好な乳酸系重合体の層を積層することが好ましい。他の生分解性樹脂としては、本発明の硬質樹脂成形容器のリグラインド(回収・再粉砕)物を用いることもできる。これは、グリコール酸系重合体、乳酸系重合体、コハク酸系脂肪族ポリエステルなどの生分解性樹脂からなり、時には、接着性樹脂など含んだもので、本発明の成形容器の透明性を著しく低下させない範囲のものである。
適度の熱処理を経た後に良好な剛性を有する硬質樹脂成形容器となるために、本発明の成形容器は、厚さ(グリコール酸系重合体層と他の生分解性樹脂層の合計厚さ)が平均で少なくとも100μm以上あることが必要であり、好ましくは150μm以上、特に好ましくは200μm以上とする。100μm未満では容器に揚げ物、惣菜、米飯など比較的重量のある食料品を入れると重みで撓み、取扱い性が低下するおそれがある。上限は、主として経済性を考慮して定められるが一般に5000μm以下である。
本発明の成形容器は、上記したグリコール酸系重合体層と他の生分解性樹脂層のみより構成することもでき、これは容器全体の生分解性の向上のために好ましいが、一旦多層シート形成後に(深)絞り、ブロー成形等の二次加工成形を行って賦形を行う場合等には、層間接着強度を向上すべく、グリコール酸系重合体層と他の生分解性樹脂層との間に接着性樹脂層を挿入することもできる。接着性樹脂としてはエポキシ変性ポリオレフィン、エチレン−酢ビ共重合体の架橋物などが好ましく用いられる。これらは、上記した各種生分解性樹脂に比べて生分解性は劣るが、接着性樹脂層の厚さは、例えば0.5〜30μm程度であり、その環境に対する負荷は、使用量の少なさにより軽減可能である。もちろん、生分解性のより良好な接着性樹脂が開発されれば本発明において好適に用いられる。
本発明の成形容器は、多層射出成形などの溶融樹脂成形法により直接成形することができるほか、このようにして形成したグリコール酸系重合体層と他の生分解性樹脂層との積層プリフォームのブロー成形(延伸ブロー成形)、ダイレクトブロー成形、インフレーション、更には、一旦多層シート化したのちの真空成形、溶融真空成形、深絞りなどの技術が好適に用いられる。真空成形は60−120℃に0.5秒から3分間、好ましくは1秒から2分間余熱し、金型内を減圧にすることで金型に密着する形にシートを成形できる。溶融真空成形では160から240℃、好ましくは170−230℃に加熱し成形を行うことができる。
上記加熱成形を通じて、成形容器には、主として含まれるグリコール酸系重合体層の結晶化を通じて、増大した剛性ならびに耐熱性が付与されるが、本発明では更に結晶化を進めて、剛性および耐熱性を増大するために成形容器の追加加熱処理(ヒートセット処理)が行われる。好ましくは熱処理は、通常、成形容器に要求される耐熱温度かそれ以上の温度で加熱することにより行われるが、好ましくは100−210℃、より好ましくは150−200℃で行われる。
上記した加熱成形および必要に応じて行う熱処理工程を通じて本発明の成形容器に必要な剛性および耐熱性が付与される。
本発明の成形容器は、加熱成形後において、内容物が透視できる程度の耐白化性を有することが必要である。すなわち本発明の成形容器は、ヘイズ(成形容器の側壁から切り出したシート片についてJIS K6714に準拠して測定)が50%以下であることが必要であり、好ましくは20%以下であり、より好ましくは10%以下である。ヘイズが50%を超えるとくもりガラス状で内容物の判別が困難である。これに対し、ヘイズが20%以下であれば、くもりガラス状ではあるが内容物の特定には支障なく、10%以下であれば内容物の透視性は良好である。
このようにして得られた本発明の硬質樹脂成形容器は、上述したように、耐熱性と、廃棄に望ましい生分解性、容器としての取扱いに望ましい剛性および内容物透視性が望ましい、食品の一時的保存容器として、極めて好ましく用いられるほか、加熱殺菌のための耐熱性も含めて同様な性質が好ましい医療用具容器等としても好適に用いられる。またボトル形状に成形した際には、グリコール酸系重合体の優れたガスバリヤ性を利用して、酸素劣化を嫌う飲料等の内容物の容器としても適している。また、本発明の硬質樹脂成形容器リグラインド(粉砕)物の成形体の剛性を利用して、例えば、コンビニ弁当の成形容器に付随する箸、爪楊枝(いずれも間伐材であってもよい)、使い捨てフォーク、調味料用の小さなブロー容器、小袋用パウチ(他の生分解性樹脂としてコハク酸系脂肪族ポリエステルを積層すると、シールし易い)、バラン(笹模様をあしらった緑色シート)の成形に採用すると、コンビニ弁当の全体を生分解性樹脂で形成することができる。このとき、これらの付随するものは、たとえ透明性が悪くてもかまわない。
ポリグリコール酸(240℃、せん断速度100/秒における溶融粘度2000Pa・s)の直径15cm、厚み200μmの非晶シート上にペレット状のポリ乳酸(商品名:「ラクティ」、島津製作所製)2gを乗せ、240℃に加熱されたヒートプレス装置にて余熱1分、5MPaの加圧1分にて溶融させたのち、ただちに氷水にて冷却して厚さ300μmの透明な積層シートを得た。得られたシートを乾燥後、ポリ乳酸側が外側になるようにしながら140℃に加熱して厚さ200μmのお椀形に圧空成形した。成形後、お椀形状を維持できるように冶具で支えながら120℃で1分間、成形物の熱処理をおこなった。熱処理後は冶具を取り外してもお椀形状を保持していた。更に、100℃のオーブン中に入れてみたが、概観、形状ともに変化無く、耐熱性を有していることが確認された。成形、熱処理およびオーブン処理を通じてヘイズは10%以下であった。
実施例1で得られた熱処理後のお椀状成形物に、冷えたご飯を入れ、ラップフィルム(「クレラップ」、呉羽化学工業製)で表面を覆ったまま電子レンジで1分間加熱した。加熱後、お椀は外観も強度も変化は見られず、お椀を手に持って暖められたご飯を取り出すことが可能であり、耐熱性を有することが確認できた。
ペレット状のポリ乳酸(商品名:「ラクティ9030」、島津製作所製)7gを、240℃に加熱されたヒートプレス装置にて余熱1分、5MPaの加圧1分にて溶融させたのち、ただちに氷水にて冷却して厚さ300μmの透明な単層シートを得た。得られたシートを乾燥後、140℃に加熱して厚さ200μmのお椀形に圧空成形した。成形後、お椀形伏を維持できるように冶具で支えながら120℃で1分間熱処理をおこなった。その結果、成形体は、120℃では軟化してしまい、冶具をはずすと形状が変形してしまった。
比較例1と同様に熱処理を行ったポリ乳酸のお椀形状の成形体を、冶具を取り付けたまま室温まで冷却した。室温まで冷却することでお椀形状を維持できるようになった。冷却後のお椀内部に、冷えたご飯を入れ、ラップフィルムで表面を覆ったまま電子レンジで1分間加熱した。加熱後、お椀は変形しており加熱されたご飯がお椀からはみ出してしまった。
グリコール酸(240℃、せん断速度100/秒における溶融粘度2000Pa・s)を、240℃に加熱されたヒートプレス装置にて予熱1分、5MPaの加圧1分にて溶融させたのち、直ちに氷水に冷却して厚さ250μmの透明な単層シートを得た。得られたシートを乾燥後、140℃に加熱して150μのお椀形に圧空成型した。成型後、お椀形状を維持できるように冶具で支えながら120℃で1分間熱処理を行った。得られた成形体はヘイズ60%であった。
ポリグリコール酸(PGA)とポリ乳酸(PLA)(商品名:「ラクティ9030」、島津製作所製)およびエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体系接着性樹脂(「ボンドファーストEF−E」、住友化学工業株式会社製)を5層のTダイ押出し装置にて下記の構成で透明な多層シートを成形した。PLA/接着性樹脂層/PGA/接着性樹脂層/PLA(厚みは各々左から90/10/100/10/90μm)。
実施例3で得られた厚さ300μmの多層シートを、連続式深絞り成形機を用いて、100℃、2秒の加熱で真空成形し充分透明性のある厚み160μmの弁当箱形状容器が成形加工できた。同様な真空成形は80−110℃、2秒の範囲での加熱で可能であることが確認された。成形後、長方形の弁当箱形状を維持できるように冶具で支えながら150℃で1分間熱処理を行った。熱処理後の弁当箱形状硬質容器に冷えたご飯を入れ、ラップフィルムで表面を覆ったまま電子レンジで1分間加熱した。加熱後、弁当箱形状硬質容器は概観も強度も変化は見られず、弁当箱形状硬質容器を手に持って暖められたご飯を取り出すことが可能であり、耐熱性を有することが確認できた。電子レンジ加熱後の容器のヘイズは9%であった。
実施例3で得られた厚さ200μmの多層シートの溶融真空成形性を検討した。その結果、赤外線ヒーターの設定温度200℃で加熱時間を調整して、厚み160μmの弁当箱形状容器試作が可能であることを確認した。成形後、長方形の弁当箱形状を維持できるように冶具で支えながら150℃で1分間熱処理を行った。熱処理後の弁当箱形状硬質容器に冷えたご飯を入れ、ラップフィルムで表面を覆ったまま電子レンジで1分間加熱した。加熱後、弁当箱形状硬質容器は概観も強度も変化は見られず、弁当箱形状硬質容器を手に持って暖められたご飯を取り出すことが可能であり、耐熱性を有することが確認できた。電子レンジ加熱後の容器のヘイズは9%であった。
Claims (13)
- グリコール酸系重合体層と他の生分解性樹脂層との積層構造を有し、該他の生分解性樹脂層が外側になるように共加熱成形され且つヒートセット処理されてボウルまたは矩形絞り容器形状を有し、電子レンジ加熱可能な耐熱性を有する生分解性耐熱性硬質樹脂成形容器。
- 前記他の生分解性樹脂層が乳酸系重合体からなる請求項1に記載の成形容器。
- グリコール酸系重合体層より内側にも他の生分解性樹脂層を有する請求項1または2に記載の成形容器。
- 前記内側の他の生分解性樹脂層が乳酸系重合体からなる請求項3に記載の成形容器。
- グリコール酸系重合体層と外側および/または内側の生分解性樹脂層との間に接着性樹脂層を有する請求項1〜4のいずれかに記載の成形容器。
- グリコール酸系重合体層と他の生分解性樹脂層との合計厚さが100〜5000μmであり、そのうちグリコール酸系重合体層の厚さが2〜98%である請求項1〜5のいずれかに記載の成形容器。
- 外側樹脂層から荷重を印加した状態での曲げ弾性係数Efが100kg/mm2以上である請求項1〜6のいずれかに記載の成形容器。
- 外側樹脂層から荷重を印加した状態での曲げ弾性係数Efと容器の厚さtとの積Ef×tが1kg/mm以上である請求項7に記載の成形容器。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の生分解性耐熱性硬質樹脂成形容器とその開口部を覆うラップフィルムまたはシール性フィルムとからなる電子レンジ加熱可能な包装体。
- ラップフィルムまたはシール性フィルムが生分解性フィルムからなる請求項9に記載の包装体。
- 生分解性のフィルムが熱収縮性である請求項10に記載の包装体。
- 生分解性フィルムがグリコール酸系重合体層を少なくとも1層含む請求項10または11に記載の包装体。
- 生分解性フィルムがガスバリヤ性である請求項10〜12のいずれかに記載の包装体。
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