JP5386186B2 - 樹脂発泡シートの製造方法 - Google Patents
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Description
なかでも、表面にソリッド層を有する樹脂発泡シートは、該ソリッド層による平滑性や強度の向上を期待することができ、例えば、下記特許文献1には、ソリッド層でカップ内面が形成されるように発泡樹脂製容器を構成することが記載されている。
そして、このことによって前記蓋と鍔部との間に隙間ができることを防止させている。
すなわち、ソリッド層によって鍔部上面の平滑性向上を図り蓋部との密着性を改善させている。
また、発泡層の表面にはキメ細かな印刷を施すことが困難であるため、特許文献1記載の発泡樹脂製容器のように外側が発泡層となるように形成されている場合に、その美観の向上を目的として表装シートを発泡樹脂製容器の表面に接着させることが行われるようになってきている。
しかし、特許文献1記載の発泡樹脂製容器のように外側を発泡層によって形成させるとこの外側の表面を薄い気泡膜によって形成させることになり、表装シートが接着された場合に、例えば、容器使用後の紙と樹脂との分別などを目的として表層シートを剥離しようとするとその剥離力によって発泡樹脂製容器に凝集破壊が生じて発泡樹脂製容器の表面の一部が表装シート側に付着した状態で分離されるおそれがある。
そして、従来のソリッド層を有する樹脂発泡シートにおいてはソリッド層と発泡層との剥離強度を十分向上させることが困難となっていることから、表面に表装シートが接着されて用いられる発泡樹脂製容器も使用後等において表装シートとの分離が困難となっている。
したがって、この樹脂発泡シートのソリッド層が表装シートに接着される側となるように成型加工された発泡樹脂製容器において一旦接着した表装シートを容易に分離させ得る。
すなわち、本発明によれば、ソリッド層と発泡層との剥離強度に優れた樹脂発泡シートが提供され、表面に表装シートを接着して用いられる用途に適した発泡樹脂製容器が提供され得る。
まず、樹脂発泡シートと、該樹脂発泡シートが用いられてなる容器について説明する。
図1は、本実施形態に係る樹脂発泡シートの断面図であり、この図1にも示されているように、本実施形態に係る樹脂発泡シート1は、気泡が含有されていない非発泡状態に形成されたソリッド層10と、発泡状態に形成されている発泡層20との2層構造を有している。
なかでも、ポリスチレン系樹脂は、比較的安価でありながら強度や耐熱性などにおいて優れており、樹脂発泡シートが容器を構成する部材として用いられる場合などにおいてそのベースポリマーとして好適に用いられ得る。
前記スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルスチレン、i−プロピルスチレン、t−ブチルスチレン、ジメチルスチレンが挙げられる。
また、前記ビニル系単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレートなどのアルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、ジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、エチルフマレートが挙げられる。
なお、前記ソリッド層10の形成に用いる非発泡性樹脂組成物と発泡層20の形成に用いる発泡性樹脂組成物は、ソリッド層10と発泡層20との接着強度の観点から同種のベースポリマーが採用されていることが好ましく、例えば、ソリッド層10の形成にポリスチレン系樹脂が用いられる場合には、発泡性樹脂組成物のベースポリマーには、ソリッド層10と同じかまたは異なるポリスチレン系樹脂が用いられることが好ましい。
すなわち、ソリッド層10と発泡層20との形成にいずれにもポリスチレン系樹脂をそれぞれベースポリマーとして採用することによってこれらの接着強度の向上を図ることができる。
なかでも、脂肪族炭化水素が好ましい。
なお、これらのガス成分は単独で使用されても複数併用されてもよい。
そして、この発泡層20は、その厚み方向中心部から前記ソリッド層10との界面側にかけて発泡倍率を低下させた状態となるように形成されていることが好ましい。
発泡層20は、通常、その発泡倍率を低くさせることで強度を向上させ得る。
しかし、その一方で発泡倍率を低くすると、樹脂発泡シート1の軽量性や断熱性などが損なわれてしまうおそれを有する。
したがって、上記のようにソリッド層10に向けて傾斜的に発泡倍率を低下させることで樹脂発泡シート1に優れた断熱性や軽量性を付与させつつソリッド層10との界面における強度を向上させうる。しかも、ソリッド層10に剥離方向への応力が加えられた場合に、その応力がソリッド層10と発泡層20との界面に集中することを抑制することができ、ソリッド層10と発泡層20との剥離強度に優れた樹脂発泡シートを形成させ得る。
図2は、食品容器100の断面図を示しており、この図にも示されているように本実施形態における食品容器100は、前記樹脂発泡シート1によって形成された発泡樹脂製容器50に表装シート60が接着されて形成されている。
より具体的には、前記発泡樹脂製容器50は、前記樹脂発泡シート1を用いたシート成形によってバケツ形状に成形加工されたものであり、しかも、前記表装シート60が接着される外表面側が前記ソリッド層10となるように深絞りされて形成されたものである。
特に、食品容器100に紙製の表装シートが採用される場合においては、発泡樹脂製容器と表装シートとの材質が大きく異なることから分別の要望が強く本発明の効果がより顕著に発揮されうる。
また、この製造装置には、サーキュラーダイCDから筒状に吐出された樹脂発泡シートをソリッド層の側(図3では外側)から空冷する冷却装置CLと、この筒状の樹脂発泡シートを拡径して所定の大きさの筒状にするためのマンドレルMDと、該マンドレルMD通過後の樹脂発泡シートをスリットして2枚のシートに分割するスリット装置(図示せず:図3においては上下に分割する様子のみを示す)と、スリットされた樹脂発泡シート1を複数のローラ91を通過させた後に巻き取るための巻き取りローラ92がさらに備えられている。
そして、この上流側押し出し機70aの下流側には、ベース樹脂とガス性成分とを含有する発泡性樹脂組成物を溶融混練して合流金型XHに吐出するための押し出し機(以下「下流側押し出し機70b」ともいう)が備えられている。
なお、発泡性樹脂組成物や非発泡性樹脂組成物にベースポリマーとなる樹脂材料以外に添加剤等を含有させる場合には、これらも併せてホッパーから投入して各押し出し機で溶融混練を実施すればよい。
第1押し出し機70における上流側押し出し機70aで溶融混練された発泡性樹脂組成物は、下流側押し出し機70bで押し出し発泡に適した温度に調整して合流金型XHへと送り、一方で第2押し出し機80では、非発泡性樹脂組成物をソリッド層10の形成に適した温度に調整して合流金型XHへと送る。
このときソリッド層10と発泡層20との形成に、例えば、いずれもポリスチレン系樹脂を採用するなどして同種の樹脂材料を用いることでその界面における相溶性を向上させることができソリッド層10と発泡層20との剥離強度の向上を図ることができる。
このことについてより詳しく説明すると、ソリッド層10の直下(内側)における発泡層20の発泡倍率が高いとそれだけ発泡層の強度が低下することになるため、得られる樹脂発泡シートに十分な剥離強度を付与することが困難になるおそれを有する。
一方で、ソリッド層10の側から冷却を行うことでソリッド層10の直下における気泡の成長を抑制しソリッド層10と発泡層20との剥離強度の向上を図ることができる。
例えば、ポリスチレン系樹脂を用いた樹脂発泡シートを、その押し出し速度が3〜6m/min程度となるように押し出す場合には、前記サーキュラーダイCDの吐出孔CDaからの距離(図5のL)25mm以内、且つソリッド層10の表面からの距離(図5のD)25mm以内において、80℃未満の温度の気体を樹脂発泡シートの面積1m2当たりに0.1m3以上吹き付けて冷却を実施することが好ましい。
そのため、サーキュラーダイからの距離(L)は、3mm以上であることが好ましく、4〜15mmのいずれかであることがさらに好ましく、5〜10mmのいずれかであることが最も好ましい。
また、ソリッド層10の表面からの距離(D)は、3mm以上であることが好ましく、4〜15mmのいずれかであることがさらに好ましく、5〜10mmのいずれかであることが最も好ましい。
さらに、気体の温度も極端に低いと堆積物が生じたり、また、樹脂発泡シートにシワが発生したりするなどその外観を低下させるおそれを有する。
したがって、気体の温度は、10〜70℃のいずれかの温度であることが好ましく、20〜60℃のいずれかであることがより好ましく、35〜50℃のいずれかであることが特に好ましい。
また、風量については、円筒状の樹脂発泡シートの外周面1m2当たり0.2m3以上とすることがより好ましく、0.25m3以上とすることが特に好ましい。
例えば、図6に示すようにフラットダイFDの開口方向と平行に配したローラRを利用して、該ローラRによってソリッド層10の側から冷却を実施しつつ共押し出しを実施する方法も採用が可能である。
このときローラRに水、蒸気、油などの適度な熱媒を循環させることでその表面温度をソリッド層の冷却に適した温度に維持させることができる。
この場合においては、ソリッド層と発泡層との剥離強度の向上が求められる側において冷却を行いつつ共押し出しすればよく、両面において剥離強度の向上が求められる場合には、例えば、サーキュラーダイを用いる場合には、筒状体の内外両方から気体を吹き付ければよく、フラットダイを用いる場合には、冷却用のローラを2本用意して、その間に樹脂発泡シートを挟んで両側から冷却を実施すればよい。
なお、得られた樹脂発泡シートは、真空成形や真空圧空成形などといった一般的なシート成形方法によって発泡樹脂製容器に成形加工することができる。
樹脂発泡シートの作製には、図9に示すような装置構成の設備を用いた。
また、合流金型は、図10に示す構造のものを用いた。
第1押し出し機70として、口径が115mmの単軸押し出し機(上流側押し出し機70a)と、該単軸押し出し機に接続された口径が150mmの単軸押し出し機(下流側押し出し機70b)とからなるタンデム型押し出し機を用意した。
また、第2押し出し機80として口径が115mmの単軸押し出し機を用意する一方、第3の押し出し機85として口径が90mmの単軸押し出し機を用意した。
そして、第1押し出し機70から、高発泡性の発泡性樹脂組成物を合流金型XH’に導入し、その外側に、第3押し出し機85から、低発泡性の発泡性樹脂組成物が被覆され、さらにその外側に第2押し出し機80から非発泡性樹脂組成物が被覆されるように合流金型XH’にそれぞれの押し出し機を接続した。
なお、第1押し出し機70からの押し出し量は152kg/時間、第2押し出し機80からの押し出し量は73kg/時間、第3押し出し機85からの押し出し量は25kg/時間であった。
また、共押し出しに用いたサーキュラーダイCDは、内側の先端面直径が215mmで且つ開口部のクリアランスが0.74mmであった。
なお、このソリッド層側からの冷却とともに内側の発泡層(高発泡の発泡層)の側からも、得られる樹脂発泡シートの面積1m2当たりに0.18m3となる量で40℃の温度の空気を吹き付けて冷却を実施した。
なお、冷却における“得られる樹脂発泡シートの面積1m2当たり”とは、この“冷却マンドレルによって冷却された後に展開されてシート状となった樹脂発泡シート1m2当たり”を意味している。
ソリッド層側からの上記冷却用の空気の吹き付け位置を、L(吐出孔からの距離)=7mm、D(樹脂発泡シートの表面からの距離)=7mmに代えて、L=20mm、D=20mmとし、風量を0.32m3/m2に代えて0.25m3 /m2とし、空気温度を40℃に代えて60℃とした以外は、実施例1と同様に樹脂発泡シートを製造した。
ソリッド層側からの上記冷却用の空気の吹き付け位置を、L=7mm、D=7mmに代えて、L=5mm、D=5mmとし、風量を0.32m3/m2に代えて0.46m3 /m2とし、空気温度を40℃に代えて20℃とした以外は、実施例1と同様に樹脂発泡シートを製造した。
ソリッド層側からの上記冷却用の空気の吹き付け位置を、D=7mmに代えて、D=27mmとした以外は、実施例1と同様に樹脂発泡シートを製造した。
ソリッド層側からの上記冷却用の空気の吹き付け位置を、D=7mmに代えて、D=2mmとした以外は、実施例1と同様に樹脂発泡シートを製造した。
ソリッド層側からの上記冷却用の空気の吹き付け位置を、L=7mmに代えて、L=27mmとした以外は、実施例1と同様に樹脂発泡シートを製造した。
ソリッド層側からの上記冷却用の空気の吹き付け位置を、L=7mmに代えて、L=2mmとした以外は、実施例1と同様に樹脂発泡シートを製造した。
ソリッド層側からの冷却に用いた空気の温度を40℃に代えて80℃にした以外は、実施例1と同様に樹脂発泡シートを製造した。
ソリッド層側からの冷却に用いた空気の温度を40℃に代えて5℃にした以外は、実施例1と同様に樹脂発泡シートを製造した。
ソリッド層側からの冷却に用いた空気の量を0.32m3/m2に代えて0.09m3/m2にした以外は、実施例1と同様に樹脂発泡シートを製造した。
ソリッド層側からの冷却を実施しなかったこと以外は、これまでの実施例と同様に樹脂発泡シートを製造した。
得られた樹脂発泡シートは、以下のようにして評価した。
[剥離強度1]
樹脂発泡シートのシート幅方向端から端まで30mm幅でカットし、引張り試験機(テンシロン)にてフィルム剥離強度を測定し、n=3の平均値をフィルム剥離強度測定値とした。結果を、表1に示す。
直径90mmの円形底面を有し、該底面の外周から外側に傾斜して起立した高さ105mmの周壁を有し、該周壁には、その上端部から外側に延びる鍔部が形成されており、該鍔部の先端(上面視における輪郭)が直径140mmの円形となるように形成されたバケツ型容器を36個/1ショットとなるシート成型法によって4ショット分(144個)作製した。
この144個のバケツ型容器を1ショット分(36個)ずつに分けて積み重ね、4本の容器積層体を作製し、これを縦2列、横2列の状態で収容可能な段ボール箱に収容させてこの段ボール箱を50cm高さ自然落下させる操作を10回繰り返し、鍔部どうしの擦れ合いや、鍔部と段ボール箱の内壁との擦れによって発泡層とソリッド層との間に剥離が生じるかどうかを確認した。
その結果、144個のバケツ型容器の内、1〜5個でもソリッド層と発泡層とで剥離が生じたものは「△」として判定し、6個以上剥離が生じたものを「×」、全て剥離しなかったものについては「○」として判定した。
判定結果を、表1に示す。
樹脂発泡シートの外観を目視にて検査し、美麗なものは「○」とし、ポリスチレン系樹脂に由来するメヤニが付着したりするなどしてソリッド層の外観が少しでも損なわれているものを「×」とした。結果を、表1に示す。
10 ソリッド層
20 発泡層
50 発泡樹脂製容器
60 表装シート
100 食品容器
AF 気流
CD サーキュラーダイ
CDa 吐出孔
CL 冷却装置
FD フラットダイ
FDa 吐出孔
MD マンドレル
R ローラ
XH 合流金型
Claims (1)
- 紙製の表装シートで外表面が覆われ、該表装シートが前記外表面に接着される発泡樹脂製容器の作製に用いられる樹脂発泡シートの製造方法であって、
前記外表面を形成する表面にソリッド層を有する樹脂発泡シートを作製すべく、熱溶融された発泡性樹脂組成物と非発泡性樹脂組成物とをシート状に共押し出しして前記発泡性樹脂組成物で発泡層を形成させつつ前記非発泡性樹脂組成物でソリッド層を形成させ、しかも、前記発泡性樹脂組成物及び前記非発泡性樹脂組成物のベースポリマーがいずれもポリスチレン系樹脂で、サーキュラーダイを用いて前記ソリッド層の側から冷却を行いつつ前記共押し出しを実施し、前記樹脂発泡シートの押し出し速度を3〜6m/minとし、前記サーキュラーダイから25mm以内、且つソリッド層の表面から25mm以内の距離から、80℃未満の温度の気体を作製される樹脂発泡シートの面積1m 2 当たりに0.1m 3 以上となる量吹き付けて前記冷却を実施することを特徴とする樹脂発泡シートの製造方法。
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