JP5651293B2

JP5651293B2 - ポーションカップ用シート、及び、ポーションカップ

Info

Publication number: JP5651293B2
Application number: JP2008147934A
Authority: JP
Inventors: 中里　泰士; 泰士中里; 孝昌宇都木
Original assignee: 日本ウェーブロック株式会社
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP2009292504A

Description

本発明は、コーヒーや紅茶用のミルク、ガムシロップ、あるいは、濃縮コーヒーや濃縮紅茶などの水を含有する液体、あるいは、水性ゲルや水性ゾルを収納し保存するためのポーションカップ用のシート、及び、このシートにより製造されたポーションカップに関する。

コーヒーや紅茶用のミルク、ガムシロップ、あるいは、濃縮コーヒーや濃縮紅茶、ソース、ドレッシングなどの水を含有する液体を収納・保存するためのポーションカップ（剥して除去可能な蓋部とともに密閉容器を構成する）は、容器として必要とされる剛性を備え、また、熱成形性やトリミングにおける打ち抜き性に優れるポリスチレン系樹脂よりなるシートが用いられてきた。

しかし、ポリスチレン系樹脂シートは水蒸気透過性が高いために、水分の多いミルクやガムシロップ等の液状食品が充填された場合、保存している間にその水分が容器壁を透過して蒸発して内容物が目減りするなどの問題があった。

このような問題を解決するために、ポリスチレン系樹脂層の外層として、防湿性能を備えたポリオレフィン樹脂層を設ける技術が提供されている。例えば、ポリスチレン系樹脂層とランダムポリプロピレン層とを接着層を介して積層した多層シートや、ポリスチレン系樹脂と高密度ポリエチレン層とを接着剤を介して積層した多層シートを熱成形して得られた容器が提供されていた（特許文献１）。

また、他の例としては、ポリスチレン樹脂層にポリプロピレンフィルムを、エチレンー酢酸ビニル共重合体組成物等の接着性樹脂層を介して接着させた積層体が開示されていた（特許文献２）。

さらに、ポリプロピレン樹脂層を、メルトフローレートが１２ｇ/１０分以下で、厚さが１５〜６０μｍのホモポリプロピレン及び/またはブロックポリプロピレンから構成し、厚さが１５〜６０μｍ、総厚８００μｍ以下とするポリスチレン系樹脂層と積層して構成された積層シートが提案されている（特許文献３）。

しかしながら、このような異なる樹脂を積層した多層シートの場合、樹脂それぞれの収縮率が異なるため、シートに歪みや反りが発生し成形不良となり、また、硬さの異なるシートを積層してあるためにトリミングにおける打ち抜き性が低下しバリやヒゲが発生する、成形前の予備加熱用熱板にシートが付着する、などの生産上の問題や、容器表面の光沢性が劣るなどの品質上の問題があった。

さらに、混合ポリマーを用いた場合、ポリスチレン製のポーションカップに比べ、表面光沢性が乏しくなり、美観が大きく損なわれると云う問題も生じる。
特開２００３−２３１５１５公報特開平９−２９０４９２号公報特開２００６−２１４０９公報

本発明は、これらの問題点を改善する、シートに歪みや反りが発生しないために、ポーションカップへの成形時に成形不良が発生せず、成形前の予備加熱用熱板へのシートの付着がなく、トリミングにおける打ち抜き性が良好で、かつ、打ち抜き時のバリやひげの発生を効果的に防止することができるとともに、必要な剛性、高い水蒸気バリア性、及び、美しい表面光沢を備えたポーションカップを可能とするポーションカップ用シートを提供することを目的とする。

本発明のポーションカップ用シートは上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、ポリスチレンから構成されている第１層、ポリスチレンとポリプロピレンとから構成されている第２層、及び、ポリスチレンから構成されている第３層とがこの順で積層されて構成されているポーションカップ用シートであって、前記第１層及び第３層がともに６０重量％以上９０重量％以下の耐衝撃性ポリスチレンと、残余の汎用ポリスチレンとから構成され、前記第２層が３０重量％以上５０重量％以下の耐衝撃性ポリスチレン、１０重量％以上３０重量％以下の汎用ポリスチレン及び１０重量％以上５０重量％以下のポリプロピレンから構成され、かつ、前記第２層の厚さが３００μｍ以上７００μｍ以下であることを特徴とするポーションカップ用シートである。

本発明のポーションカップは、請求項１に記載のとおり、上記請求項１に記載のポーションカップ用シートにより構成されたことを特徴とするポーションカップである。

本発明のポーションカップ用シートは上記構成によりシートに歪みや反りが発生しないために、ポーションカップへの成形時に成形不良が発生せず、成形前の予備加熱用熱板へのシートの付着がなく、トリミングにおける打ち抜き性が良好でありながら、必要な剛性、高い水蒸気バリア性、及び、美しい表面光沢を備えたポーションカップを可能とすることができる。また、さらに、第２層は、内容する食品（液体等）に接触することがなく、また、外観にも影響しないために、リサイクルされた原料を用いることができると云う極めて大きい効果が同時に得られる。

また、前記第１層及び第３層がともに、６０重量％以上９０重量％以下の耐衝撃性ポリスチレンと、残余の汎用ポリスチレンと、から構成されていると、トリミングにおける打ち抜き時に、より効果的にバリやひげの発生を防止することができる。

また、前記第２層が、３０重量％以上５０重量％以下の耐衝撃性ポリスチレン、１０重量％以上３０重量％以下の汎用ポリスチレン、及び、１０重量％以上５０重量％以下のポリプロピレンから構成され、かつ、厚さが、３００μｍ以上７００μｍ以下であると打ち抜き性がさらに向上して、トリミングにおける打ち抜き時に、より効果的にバリやひげの発生を防止できるとともに、ポーションカップとしての剛性もより確実に得られる。

図１に本発明に係るポーションカップ用シートの一例Ａの断面をモデル的に示す。

符号１はポリスチレンから構成されている第１層であり、ポリスチレンから構成されている第３層３とともにポリスチレンとポリプロピレンとから構成されている第２層２の両面に配されている。

第１層と第３層とはポリスチレンからなるが、ともに、６０重量％以上９０重量％以下の耐衝撃性ポリスチレンと、残余の汎用ポリスチレンと、から構成されているとトリミングにおける打ち抜き時に、より効果的にバリやひげの発生を防止することができ、高い成形性、剛性及び耐衝撃性を得ることができる。

ここで耐衝撃性ポリスチレンとしては、ＰＳジャパン社や東洋スチレン社から、それぞれ、４７５ＤあるいはＥ６４０の型番として供給されているものが挙げられる。

一方、汎用ポリスチレンとしては、ＰＳジャパン社や東洋スチレン社からそれぞれ、ＨＦ−７７あるいはＧ２００Ｃとして供給されているものが挙げられる。

さらに、第１層と第３層とは、同じ原料からなり、かつ、同じ厚さであると、ポーションカップ用シートの歪みや反りが完全に防止され、これらに起因する成形不良が発生しない。

第１層と第３層とは、基本的に第２層の表面を覆うためのものであるので、その厚さは、特に厚くする必要はなく、通常は１０μｍ以上５０μｍ以下程度とする。
ここで、厚さが１０μｍ未満であると、通常の押出機では厚さ制御が困難となり、厚さ変動にともなう、ピンホール、ツヤムラ、肌あれ等の外観不良が発生しやすい。また、第１層と第３層は衛生上バージン原料を使用する必要があり、このために厚くすると高コストとなる。

第２層は、ポリスチレンとポリプロピレンとから構成されているが、３０重量％以上５０重量％以下の耐衝撃性ポリスチレン、１０重量％以上３０重量％以下の汎用ポリスチレン、及び、１０重量％以上５０重量％以下のポリプロピレンから構成されている（これら成分の和は他の成分を配合しないときには１００重量％となる）と、トリミングにおける打ち抜き時に、バリやひげの発生をより効果的に防止でき、高い水蒸気バリア性、成形性、剛性、寸法安定性、耐衝撃性及び層間密着性を得ることができる。

このとき、これら成分の他に、本発明の効果を妨げない限り、相溶化剤、顔料などを配合しても良い。ここで、相溶化剤の配合により２種類以上の樹脂を均一に分散させることが可能となり、その結果、シート物性が向上し、成形性も向上するために配合することが好ましい。相溶化剤の配合量は、通常、１重量％以上１０重量％以下である。

このような相溶化剤としては、旭化成ケミカルズ社から入手できるタフテックＰ−２０００などが挙げられる。

第２層の厚さとしては、３００μｍ以上７００μｍ以下であることが好ましい。３００μｍ未満であると、充分な水蒸気バリア性と、ポーションカップとしての充分な剛性を得ることができない場合がある。一方、７００μｍ超であるとポーション容器に成形する際に、成形不良となる場合がある。

これら第１層、第２層、及び、第３層はそれぞれ別にフィルム（シート）とした後に接着層（接着剤層）を介して積層しても良いが、共押出法でシートとして成形してもよく、後者では容易に、かつ、安価に製造することができる。

このようにして得た本発明に係るポーションカップ用シートを用いて、従来より使用されているポーションカップ用熱板成形充填包装機を用いて、ポリスチレン単層シートとほぼ同一条件にてポーションカップを形成することができる。

このようなポーションカップは内部に食品が入れられた後、たとえば、ポリエチレンテレフタレート層／アルミニウム層／エチレン−酢酸ビニル共重合体層の積層蓋材フィルムにより、ヒートシールされて密閉される。

＜第１層及び第３層用樹脂組成物の検討＞
表１に示す樹脂、及び、相溶化剤を用いて、表２に示す配合比（重量比）となるように配合、ブレンダーにより混合して、第１層及び第３層用樹脂組成物と、第２層用樹脂組成物と、を得た。

次いで２種３層共押出機によって、第１層〜第３層がそれぞれ表２に示す厚さとなるように、第１層と第３層との間に第２層が積層されて構成されているポーションカップ用シート１〜７を得た。

これらポーションカップ用シート１〜７について、水蒸気バリア性、成形性、ヒートシール性、剛性、寸法安定性、耐衝撃性、及び、層間密着性を評価し、これら結果からポーションカップ用シートとしての総合評価を行った。

水蒸気バリア性に関しては、水蒸気バリア性に関しては、ＪＩＳＫ７１２９Ｂ法（赤外線センサ法）に準拠して測定し、このとき水蒸気透過量が３ｇ／ｍ^２・２４ｈ未満であるものを充分であるとして「○」、３ｇ／ｍ^２・２４ｈ以上４ｇ／ｍ^２・２４ｈ未満であるものを不充分であるとして「△」、４ｇ／ｍ^２・２４ｈ以上であるものを不充分として「×」としてそれぞれ評価し、表２に併せて記載した。

成形性に関しては、容器各部位の厚さの均等性、成形金型の形状再現性、打抜工程での打抜正確性、打抜端部のバリ、ヒゲの発生具合を評価し、ポリスチレン単層品（後述するポーションカップ用シート２０。以下同様））と同等であるものを充分であるとして「○」、厚さが不均一で、形状に歪みが認められるものを不充分として「△」、厚さが不均一で形状が再現されておらず、かつ、バリやヒゲが発生しているものを不充分であるとして「×」としてそれぞれ評価し、表２に併せて記載した。

ヒートシール性に関しては、容器シール部分について外観目視評価および剥離を官能評価した。すなわち、それぞれのシートを用いて成形して得たポーションカップ本体（高さ：２０ｍｍ、上部外径：３５ｍｍ、上部内径：２６ｍｍ）に対して、ポリエチレンテレフタレート層（厚さ：１０μｍ）／アルミニウム層（厚さ：１０μｍ）／エチレン−酢酸ビニル共重合体層（厚さ：２０μｍ）の順で積層された積層蓋材フィルムのエチレン−酢酸ビニル共重合体層側を、加熱温度：１３０℃、圧力：０．２ＭＰａ、加熱時間０．５秒の条件でヒートシールしたのち、蓋を引きはがし、このときシール性と剥離性とを引張試験機による剥離試験で評価し、ポリスチレン単層シートからなるポーションカップ本体部での場合と同等であるものを充分であるとして「○」、外観は同等だが、剥離性に劣るものを不充分であるとして「△」、外観、剥離性ともに劣るものを不充分であるとして「×」としてそれぞれ評価し、表２に併せて記載した。

剛性に関しては、それぞれのシートを用いて上記同様に成形して得たポーションカップ本体に対して、その容器座屈強度をＪＩＳＫ６２５４に規定される試験機を用いて圧縮試験を行い容器が潰れた際の強度を測定し、その値が、６０Ｎ以上であるものを充分であるとして「○」、６０Ｎ未満５０Ｎ以上のものを不充分であるとして「△」、５０Ｎ未満のものを不充分であるとして「×」としてそれぞれ評価し、表２に併せて記載した。

寸法安定性に関しては、上記同様に成形して得たポーションカップ本体に対して、成形時に使用した金型の寸法に対しての差異を測定し、その差異がポリスチレン単層シートで作製されたポーションカップ本体に対して、同じレベルである（±５μｍ以内）場合を充分であるとして「○」、差異が若干大きい（±５μｍ超±１０μｍ以内）場合を不充分であるとして「△」、差異が大きい（±１０μｍ超）である場合を不充分であるとして「×」としてそれぞれ評価し、表２に併せて記載した。

耐衝撃性に関しては、各シートについてＪＩＳＫ５６００に準拠してデュポン衝撃強度を測定し、その値が４０００ｇ・ｃｍ以上であるものを充分であるとして「○」、３５００ｇ・ｃｍ以上４０００ｇ．ｃｍ未満であるものを不充分であるとして「△」、３５００ｇ・ｃｍ未満であるものを不充分として「×」としてそれぞれ評価し、表２に併せて記載した。

層間密着性に関しては、各シートを切断したその断面のルーペによる観察および引張試験機を用いた剥離テストで評価し、各層が完全に密着しており、剥離不可能の場合を充分であるとして「○」、剥離テストによっては剥離はしないが断面層間にむらが観察されたものを不充分として「△」、剥離テストにより剥離するものを不充分として「×」としてそれぞれ評価し、表２に併せて記載した。

これら結果から総合評価を行った。具体的には上記各評価においてすべてが「○」となったものを充分であるとして「○」、「○」及び「△」がある場合を不充分として「△」、「×」があるものを不充分であるとして「×」としてそれぞれ評価し、表２に併せて記載した。

＜第２層用樹脂組成物の検討＞
表１に示す樹脂、及び、相溶化剤を用いて、表３に示す配合比（重量比）となるように配合、ブレンダーにより混合して、第１層及び第３層用樹脂組成物と、第２層用樹脂組成物と、を得た。

次いで２種３層共押出機によって、第１層〜第３層がそれぞれ表３に示す厚さとなるように、第１層と第３層との間に第２層が積層されて構成されているポーションカップ用シート８〜１３を得た。

これらポーションカップ用シート８〜１３について、水蒸気バリア性、成形性、ヒートシール性、剛性、寸法安定性、耐衝撃性、及び、層間密着性を評価し、これら結果からポーションカップ用シートとしての総合評価を行った。結果を表３に示す。

＜第１〜第３層の厚さの検討＞
表１に示す樹脂、及び、相溶化剤を用いて、表４に示す配合比（重量比）となるように配合、ブレンダーにより混合して、第１層及び第３層用樹脂組成物と、第２層用樹脂組成物と、を得た。

次いで次いで２種３層共押出機によって、第１層〜第３層がそれぞれ表４に示す厚さとなるように、第１層と第３層との間に第２層が積層されて構成されているポーションカップ用シート１４〜１９を得た。

また、ポリスチレン単層（第１層のみ。厚さ５５０μｍ）のポーションカップ用シート２０も従来技術として比較のために作製した。

これらポーションカップ用シート１４〜２０について、水蒸気バリア性、成形性、ヒートシール性、剛性、寸法安定性、耐衝撃性、及び、層間密着性を評価し、これら結果からポーションカップ用シートとしての総合評価を行った。結果を表４に併せて示す。

これら表２〜４によれば、本発明に係るポーションカップ用シートは、シートに歪みや反りが発生しないために、ポーションカップへの成形時に成形不良が発生せず、成形前の予備加熱用熱板へのシートの付着がなく、トリミングにおける打ち抜き性が良好でありながら、必要な剛性、高い水蒸気バリア性、及び、美しい表面光沢を備えたポーションカップを可能とするポーションカップ用シートであることが理解できる。

本発明のポーションカップ用シートの断面を示すモデル断面である。本発明に係るポーションカップ用シートによって形成されるポーションカップ（本体部分）を示すモデル斜視図である。

符号の説明

１第１層
２第２層
３第３層
４ポーションカップ４（ポーションカップ本体部）

Claims

ポリスチレンから構成されている第１層、ポリスチレンとポリプロピレンとから構成されている第２層、及び、ポリスチレンから構成されている第３層とがこの順で積層されて構成されているポーションカップ用シートであって、
前記第１層及び第３層がともに６０重量％以上９０重量％以下の耐衝撃性ポリスチレンと、残余の汎用ポリスチレンとから構成され、
前記第２層が３０重量％以上５０重量％以下の耐衝撃性ポリスチレン、１０重量％以上３０重量％以下の汎用ポリスチレン及び１０重量％以上５０重量％以下のポリプロピレンから構成され、かつ、
前記第２層の厚さが３００μｍ以上７００μｍ以下であることを特徴とするポーションカップ用シート。
請求項１に記載のポーションカップ用シートにより構成されたことを特徴とするポーションカップ。