JP5021586B2

JP5021586B2 - 耐熱透明ａ−ｐｅｔ容器並びにその製造方法

Info

Publication number: JP5021586B2
Application number: JP2008209847A
Authority: JP
Inventors: 克郎笹内; 淳河田
Original assignee: Nakamoto Packs Co Ltd
Current assignee: Nakamoto Packs Co Ltd
Priority date: 2008-08-18
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2028-08-18
Also published as: JP2010042637A

Description

本発明は、コンビニエンスストア等において食品を収納して販売するための食品容器に関し、さらに詳しくは、食品が電子レンジで上昇する１００℃内外でも変形がない耐熱性を有するとともに、優れた透明性を有する耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器並びにその製造方法に関するものである。

コンビニエンスストア、デパート、スーパー等の食品売場おいては、トレー、カップ、丼容器等の食品容器に、惣菜、麺類、サラダ等の食品が詰められて売られている。このような食品容器は、食品を収納する容器本体と、容器本体を密封する蓋体とで構成されており、一般に、容器本体は、ポリプロピレン、発泡ポリプロピレン、フィラー入りポリプロピレン、ポリエチレン、発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、耐熱発泡ポリスチレン、Ａ−ＰＥＴ（ＡｍｏｒｐｈｏｕｓＰＥＴ）等のシートを真空、圧空、真空・圧空成形機で熱成形して製造されている。また、蓋体は、Ａ−ＰＥＴ、ニ軸延伸ポリスチレン（ＯＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のシートで形成されている（特許文献１参照）。

また、近年、一軸延伸されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムが、高透明で耐熱性があることからＩＴ関連のタッチパネルや液晶表示素子として用いられてきている（特許文献２、３、４参照）。

特開２００５−３２９９７２号公報特開２０００−８２３３５号公報特開２０００−８２３３６号公報特開平５−１６５０３５号公報

ところで、近年、コンビニエンスストア等で購入した食品を、食品容器に収納された状態でそのまま電子レンジで温めることが日常的に行なわれているが、このように食品を食品容器ごと電子レンジで温めると、１００℃内外まで温度が上昇する。したがって、食品容器には、１００℃内外まで耐え得る耐熱性が要求されている。さらに、食品容器においては、中身食品が一目でクリアに認識でき、商品性を向上させるために、高透明性が要求されている。

しかしながら、上述した従来使用されている各種シートにおいては、耐熱性と高透明性との２つを同時に満足するものが存在しなかった。すなわち、これらの各種シートの内、高透明性を有するものとしては、Ａ−ＰＥＴシートとＯＰＳ（ニ軸延伸ポリスチレン）シートとがあるが、これらのシートは、７０℃ぐらいで軟化し、高耐熱性を有するものではなかった。また、ＰＰシートは、高耐熱性を有するが、透明性が劣るものであった。

なお、タッチパネル等に用いられる一軸延伸されたＰＥＴフィルムは、高透明性かつ耐熱性であるが、特許文献２にも記載されているように、ＴＤ（横）一軸延伸後２２０℃で熱固定されており、加熱しても伸びがなく熱成形機で成形することは不可能である。

以上のように、従来、電子レンジで直接加熱される食品容器においては、耐熱性及び高透明性を要望されていたが、これら両者を同時に満足する食品容器は未だ提案されていなかった。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、耐熱性と高透明性を有する食品容器を提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した課題を解決すべく鋭意検討し、高透明性を有するＡ−ＰＥＴシートやＯＰＳシートに着目し、これらのシートの耐熱性を改善することにより課題を達成することができると考えた。しかしながら、ＯＰＳシートは、残留モノマー、ダイマーやトリマー、添加剤の溶出による安全衛生性上の懸念があり、食品安全衛生性に優れているＡ−ＰＥＴシートの耐熱性を改善することを検討した。

本発明者らは、以上の検討の結果、Ａ−ＰＥＴシートの耐熱性を改善することについて鋭意検討し、Ａ−ＰＥＴシートを延伸による配向結晶化と熱固定による結晶化により結晶化度を上げることによって、１００℃内外にも耐え得る耐熱性を付与することが出来ることを見出し本発明を完成するに至った。

請求項１に係る耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器の製造方法は、Ａ−ＰＥＴシートを延伸温度９０〜１２０℃で加熱してＭＤ（縦方向）に２〜３倍に一次延伸後、延伸温度より５〜２０℃高い温度で一次熱固定する一次延伸熱固定工程と、該一次延伸熱固定工程で作製された一次延伸Ａ−ＰＥＴシートを最適結晶化温度である１３０℃〜２００℃に加熱した後、成形機の６０〜１００℃に加熱された金型で成形して二次延伸する二次延伸成形工程とを有し、前記一次延伸熱固定工程において作製された一次延伸Ａ−ＰＥＴシートの下記の式で示される結晶化度が１８％以上であり、前記二次延伸成形工程で成形された成形品の下記の式で示される結晶化度が２５％以上であることを特徴として構成されている。

請求項１に係る耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器の製造方法においては、一次延伸熱固定工程において、Ａ−ＰＥＴシートの結晶化度を熱成形できる範囲内で大きくし、二次延伸成形工程において、最適結晶化温度で加熱した後、成形することによる二次延伸によって、加熱による結晶化と延伸による配向結晶化との相乗効果により結晶化度を大きくし、その結果、耐熱性を向上させている。また、一次延伸熱固定工程においては、Ａ−ＰＥＴシートを一軸一次延伸し、その後熱固定するだけで良いので、安価な装置を用いることが出来る。

請求項１に係る耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器の製造方法においては、Ａ−ＰＥＴシートを、延伸温度を９０〜１２０℃でＭＤ（縦方向）に２〜３倍一軸一次延伸した後、延伸温度より５〜２０℃高い温度で一次熱固定することにより、透明性を維持しながら、結晶化度を１８％以上にすることが出来、ロールによる簡単な設備で安く製造することが出来る。

請求項１に係る耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器の製造方法においては、一次延伸熱固定工程において作製された一次延伸Ａ−ＰＥＴシートの下記の式で示される結晶化度を１８％以上とすることにより、熱成形出来る結晶化度であり、二次延伸成形工程において、加熱後、金型で成形された容器の結晶化度を容易に２５％以上とすることが出来る。

請求項１に係る耐熱性透明Ａ−ＰＥＴ容器の製造方法においては、二次延伸成形工程において、一次延伸Ａ−ＰＥＴシートを最適結晶化温度の１３０〜２００℃に加熱することにより、成形した容器の結晶化度を容易に２５％以上とすることが出来る。

請求項１に係る耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器の製造方法においては、下記の式で示される結晶化度を２５％以上とすることにより、高透明で１００℃内外の耐熱性を付与することが出来る。

本発明の耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器の製造方法は、一次延伸熱固定工程と、二次延伸成形工程とを有しており、一次延伸熱固定工程は、Ａ−ＰＥＴシートを加熱して一次延伸後、一次熱固定するものであり、二次延伸成形工程は、一次延伸熱固定工程で作製された一次延伸Ａ−ＰＥＴシートを最適結晶化温度に加熱した後、成形機の金型で成形して二次延伸するとともに冷却するものである。

一次延伸熱固定工程において、Ａ−ＰＥＴシートを用いるものであり、このＡ−ＰＥＴは、非結晶状態であり、その結晶化度は大略５〜７％のものである。Ａ−ＰＥＴシートとしては、一般に市販されているＡ−ＰＥＴシートを用いることができ、Ａ−ＰＥＴシートに用いる樹脂は、固有粘度（ＩＶ値）が高いものであることは必要ではないが、固有粘度が０．６ｄＬ／ｇ以下の樹脂や、回収ＰＥＴボトルのフレークを用いた樹脂から成形したシートだと表面性が良好でない場合があるので特別な前処理が必要である。また、Ａ−ＰＥＴシートとして、Ｔダイ成形機で成形直後のＡ−ＰＥＴシートをインラインで延伸手段に送り込んでもよい。

一次延伸の延伸温度は、９０〜１２０℃が好ましく、９５〜１１０℃がより好ましい。延伸温度が９０℃未満であると、Ａ−ＰＥＴシートが延伸される際に張力が掛かりすぎて延伸ムラを起こして、延伸Ａ−ＰＥＴシートの偏肉が起こり易くなり、また、１２０℃を超えると、シートが白濁気味となり表面肌あれも発生し、透明で良好な延伸Ａ−ＰＥＴシートが得られない。

延伸倍率は、２〜３倍が好ましい。延伸倍率が２倍未満であると、示差走査熱量計（ＤＳＣ）測定から冷結晶化点が観測され、結晶化度が１８％未満となってしまう。また、３倍を超えると延伸配向が強くなりＴＤ方向（横方向）の力に弱くなり裂け易くなってしまう。

延伸装置としては、例えば、加熱ロールを用いた延伸装置を用いることができるが、この加熱ロールの短区間の１段延伸でも、２段延伸以上の多段延伸であってもよい。

一次熱固定の温度は、特に限定されないが、アニールによる配向緩和をさせる観点から延伸温度より５〜２０℃高い温度が好ましく、熱固定温度が、延伸温度より５℃より高くないと、シートの熱収縮率が大きくなる。また、延伸温度より２０℃より高いと、表面に肌荒れが起こり白化気味となる。

なお、上記熱固定温度の範囲において、延伸Ａ−ＰＥＴシートの加熱収縮率が小さくなり、熱成形体を製造する際に変形を少なくできるので、高めの熱固定温度とすることがより好ましい。

なお、熱固定ロールの速度はシートの配向緩和に合わせるため延伸ロール速度より０．５〜１０％程度遅めにする。

以上のような一次延伸熱固定工程において作製された一次延伸Ａ−ＰＥＴシートは、下記の式で示される結晶化度が、１８％以上であることが好ましい。結晶化度が１８％未満であれば、二次延伸工程を経ても、結晶化度を２５％以上にすることが難しくなる。

次いで、以上のような一次延伸熱固定工程を経て作製された一次延伸Ａ−ＰＥＴシートを、二次延伸成形工程において、最適結晶化温度に加熱した後、成形機の金型で成形して二次延伸するとともに冷却し、耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器が製造される。

二次延伸成形工程における加熱温度である最適結晶化温度は、図３より確定することが出来る。図３は、ＰＥＴの結晶化速度（不溶性触媒）を表したもので、横軸に結晶化温度、縦軸に半結晶化時間を採ったものである。この図より、１３０〜２００℃が最適な結晶化温度であることが判る。すなわち、１３０℃未満では分子の自由度が小さくなり、また２００℃以上では結晶化のドライビングフォースが小さくなるので、結晶化速度が遅くなるものである。

一次延伸Ａ−ＰＥＴシートを最適結晶化温度で加熱した後、成形機の金型で成形して二次延伸するとともに冷却して耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器が完成する。金型の温度は、６０〜１００℃であるが、最適結晶化温度に加熱した一次延伸Ａ−ＰＥＴシートの温度を保つには、温度が高い方が良いが、あまり高いと成形品の金型からの離型が悪くなるので、７０〜９０℃が好適である。成形方法は特に限定されず、真空成形、圧空成形、真空圧空成形いずれでもかまわない。

以上のような耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器の製造方法で製造された耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器は、下記の式で示される結晶化度が２５％以上であることが必要で２５％未満では充分な耐熱性を得ることが出来ない。

本発明の耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器は、耐熱性と透明性とが要求される各種容器に適用することができる。例えば、食品容器、特に電子レンジで加熱する食品容器に最適である。

本発明による耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器の製造方法について図面を参照して説明する。

図１は延伸Ａ−ＰＥＴシートの製造装置の概略図、図２は耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器の製造装置の概略図である。図３はＰＥＴの結晶化速度を示す図である。

図１において、１はＡ−ＰＥＴシート、２は予熱ロール、３はニップロール、４は加熱ロール、５は延伸ロール、６は熱固定ロール、７は縦一軸延伸Ａ−ＰＥＴシートであり、Ａ−ＰＥＴシート１を、まず予熱ロール２で７０〜９０℃に予熱した後、加熱ロール４で９０〜１２０℃に加熱する。そして、この加熱されたＡ−ＰＥＴシート１を延伸ロール５により、縦方向に２〜５倍延伸する。さらに、この一軸延伸されたＡ−ＰＥＴシート１は熱固定ロール６で、加熱ロール４で加熱した温度より５〜２０℃高い温度で加熱されて熱固定され、縦一軸延伸Ａ−ＰＥＴシート７が完成する。

図２において、１１は熱成形上部加熱ヒータ板、１２は熱成形下部加熱ヒータ板であり、熱成形する前に一軸延伸Ａ−ＰＥＴシートを加熱するためのものである。また、１３は熱成形上金型、１４は熱成形下金型、１５は熱成形下金型埋め込みヒータ、１６は耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器であり、まず、熱成形上部加熱ヒータ１１と熱成形下部加熱ヒータ１２との間に縦一軸延伸Ａ―ＰＥＴシート７を設置し、縦一軸延伸Ａ―ＰＥＴシート７の表面温度が１３０〜２００℃となるように加熱する。次に、この加熱した縦一軸延伸Ａ―ＰＥＴシート７を熱成形上金型１３と熱成形下金型１４とで熱成形し、そのまま５秒程度保持した後取り出す。

図３において、平均分子量２０５００、３２０００、４５０００の結晶化速度を示す図である。横軸に温度、縦軸に時間を示す。

［実施例１］
アテナ工業（株）製０．６ｍｍ厚みのＡ−ＰＥＴシート（結晶化度６．１％）を日本製鋼所（株）製Ｔ−１７型ロール延伸装置で延伸して、一次延伸Ａ−ＰＥＴシートを製造した。すなわち、予熱ロール温度８０℃、加熱ロール温度（延伸温度）９５℃、延伸ロール温度８０℃、熱固定ロール温度１００℃に設定し、一次Ａ−ＰＥＴシートを２５ｍ／分で繰り出して、加熱ロールと延伸ロールとの間で２．３倍に１段で延伸し、０．２６ｍｍ厚みの一次延伸Ａ−ＰＥＴシートを得た。この一次延伸Ａ―ＰＥＴシートは、シワもなく透明であり、ＤＳＣ測定値から求めた結晶化度は２０．４％で冷結晶ピークは消えており、高結晶化されていた。

＜結晶化度＞
セイコー電子ＤＳＣ２２０示差走査熱量計で一次延伸Ａ−ＰＥＴシートの融解挙動を測定し、下記式に基づいて得た。なお測定サンプルは１０ｍｇ、窒素５０ｍｌ／ｍｉｎを流しながら昇温速度１０℃／ｍｉｎで２０〜３００℃まで昇温して測定した。

次いで、この一次延伸Ａ−ＰＥＴシートを、（株）浅野研究所製「ＦＫＣ型」真空・圧空成形機で表面温度が１８０℃になるように加熱して軟化させ、上部径１７５ｃｍ×１２０ｃｍ、フランジ巾１ｃｍ、下部径１５０ｃｍ×９５ｃｍ、深さ２．５ｃｍの底部及びコーナーに丸みを持たせた雌型、アルミ金型を用い、金型温度を９０℃に設定し、０．５ＭＰａの圧空をかけながら真空・圧空成形し、食品トレー容器（耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器）を得た。

この得られた食品トレー容器は、透明で、変形もなく、金型通りの成形体であった。結晶化度は２６．０％であった。

＜耐熱性の評価＞
この食品トレー容器を温水の中に入れ、その変形の有無を観察した。１００℃の温水ではフランジ部及び底部に波打ち状の変形が発生したが、９５℃の温水では何の変化もなかった。したがって、９５℃の耐熱性があると考えられる。

＜落下強度の評価＞
この食品トレーに水を２００ｍｌ充填した後、ＰＥＴフィルム層（１２μｍ）／Ｏ−ＮＹフィルム層／イージーピール層（３５μｍ）から成る蓋材をヒートシールにより密封した。この密封したサンプルを高さ２．０ｍからコンクリートの固い床に水平底部、垂直長径、垂直短径、垂直コーナー部から先に床に落下するようにして落下テストを行った。

結果を表１に示す。

いずれの落下方向でも破損はなく、コンビニ店の棚は約１．８ｍなので落下高さ２．０ｍに耐えられれば、十分に実用に耐えられる。

[実施例２]
実施例１と同じアテナ工業（株）製０．６ｍｍのＡ−ＰＥＴシートを、延伸倍率を２．６倍とした以外は実施例１と全く同様に行って、０．２３ｍｍの一次延伸Ａ−ＰＥＴシートを得た。結晶化度は２３．３％であった。

次いで、この一次延伸Ａ−ＰＥＴシートを用い、シートの表面温度を１９０℃に加熱した以外は実施例１と全く同様に行って、食品トレー容器を得た。この得られた食品トレー容器は、透明で変形もなく、金型通りの成形体であった。結晶化度は２７．８％であった。

＜耐熱性の評価＞
この食品トレーを実施例１と同様に温水の中に入れ、その変形の有無を観察した。１００℃の温水中でも変形がなく、１００℃の耐熱性があると考えられる。

＜落下強度の評価＞
実施例１と全く同様に行って、落下強度を評価した。

水平底部、垂直長径、垂直短径、垂直コーナーいずれも２．０ｍの落下高さで破損は発生しなかった。

本発明による耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器に用いる延伸Ａ−ＰＥＴシートの製造装置の概略図本発明による耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器に用いる熱成形装置の概略図結晶化温度と半結晶化時間の関係を示す図

符号の説明

１Ａ−ＰＥＴシート
２予熱ロール
４加熱ロール
５延伸ロール
６熱固定ロール
７縦一軸延伸Ａ−ＰＥＴシート
１１熱成形上部加熱ヒータ板
１２熱成形下部加熱ヒータ板
１３熱成形上金型
１４熱成形下金型
１５熱成形下金型埋め込みヒータ
１６耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器

Claims

Ａ−ＰＥＴシートを延伸温度９０〜１２０℃で加熱してＭＤ（縦方向）に２〜３倍に一次延伸後、延伸温度より５〜２０℃高い温度で一次熱固定する一次延伸熱固定工程と、該一次延伸熱固定工程で作製された一次延伸Ａ−ＰＥＴシートを最適結晶化温度である１３０℃〜２００℃に加熱した後、成形機の６０〜１００℃に加熱された金型で成形して二次延伸する二次延伸成形工程とを有し、前記一次延伸熱固定工程において作製された一次延伸Ａ−ＰＥＴシートの下記の式で示される結晶化度が１８％以上であり、前記二次延伸成形工程で成形された成形品の下記の式で示される結晶化度が２５％以上であることを特徴とする耐熱透明Ａ−ＰＥＴ容器の製造方法。