JP6247016B2

JP6247016B2 - 気泡シート及びその製造方法並びに断熱食品容器の製造方法

Info

Publication number: JP6247016B2
Application number: JP2013085454A
Authority: JP
Inventors: 礼一小西; 克郎笹内
Original assignee: Nakamoto Packs Co Ltd
Current assignee: Nakamoto Packs Co Ltd
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2033-04-16
Also published as: JP2014205518A

Description

本発明は、コーヒー、インスタント麺等の高温になる飲食物に用いられる断熱食品容器に関し、更に詳しくは、断熱食品容器を形成するための気泡シート及びその製造方法並びに断熱食品容器の製造方法に関するものである。

ホットコーヒーや、熱湯を注いで作るスープ、インスタント麺等の容器においては、収納する飲食物の温度が高いので、支障なく手で持てるように、容器に高い断熱性が求められている。

従来、このような高い断熱性を有する容器としては、側壁部にコルゲートを施したものや、紙に熱膨張性マイクロカプセルを分散させたコーティング剤を塗工し、このコーティング剤を加熱乾燥させることによってマイクロカプセルを膨張させて断熱層を形成したものや（例えば、特許文献１参照）、ポリエチレン系の発泡シートを用いたものや（例えば、特許文献２参照）、ポリスチレン系の発泡シートを用いたものがあった（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１２−２０７５１特開２０１０−２４２０８１特開２０１０−５９２６４

前記マイクロカプセルを膨張させて断熱層を形成したものは、マイクロカプセルを分散させたコーティング剤の厚さを厚くすることができないので、断熱性に限界があるものであった。ポリエチレン系発泡シートを用いたものは、ポリエチレンの溶融張力が低いので、均一な発泡が難しく、断熱性にむらがあると共に断熱性も低いものであった。ポリスチレン系発泡シートを用いたものは、添加剤による環境ホルモンやスチレンモノマーやダイマー残留の問題があり、食品容器としては好ましいものではなかった。

以上のように、従来の断熱容器は、コーヒー等の容器として用いるには、十分な断熱性を得ることが出来ず、また、食品安全衛生上も好ましいものではなかった。

本発明は、以上の問題点を解決し、断熱性に優れ、食品安全衛生上も好ましい、断熱食品容器を形成するための気泡シート及びその製造方法並びに断熱食品容器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、気泡シートを加熱して、真空又は真空・圧空成形によって容器を形成すれば、断熱性に優れ、かつ食品安全衛生上も好ましい断熱食品容器を得ることが出来ることを見出し、本発明を完成させたものである。

請求項１に係る気泡シートは、真空又は真空・圧空成形によって断熱食品容器を形成するための気泡シートであって、該断熱食品容器の側壁部及び底部に形成される側壁形成部が、バックシートと円筒状凸部を有するキャップシートとで形成され、該断熱食品容器のフランジ部に形成されるフランジ形成部が、バックシートと円筒状凸部を有しないキャップシートとで形成されていることを特徴として構成されている。

請求項２に係る気泡シートは、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂又はポリエチレンテレフタレート樹脂で形成されていることを特徴として構成されている。

請求項３に係る気泡シートの製造方法は、ポリエチレンテレフタレート樹脂にエポキシ基が９〜１０個／分子有するスチレン・アクリルオリゴマーの鎖延長剤を添加し、ベント孔が２以上の押出機に投入し、ポリエチレンテレフタレート樹脂が加熱・溶融された状態でベント孔から−９９．９９ｋＰａ以上の高真空下で吸引・脱気した後、押出成形してバックシート及びキャップシートを形成することを特徴として構成されている。

請求項４に係る断熱食品容器の製造方法は、バックシートとキャップシートを有する気泡シート製造工程と、該気泡シート製造工程で製造された気泡シートを真空又は真空・圧空成形により容器状に成形する容器成形工程とからなる断熱食品容器の製造方法であって、該気泡シート製造工程において、該断熱食品容器の側壁部及び底部を形成するための側壁形成部を、バックシートと円筒状凸部を有するキャップシートで形成し、該断熱食品容器のフランジ部を形成するためのフランジ形成部を、バックシートと円筒状凸部を有しないキャップシートで形成することを特徴として構成されている。

請求項１に係る気泡シートにおいては、断熱食品容器の側壁部及び底部に形成される側壁形成部が、バックシートと円筒状凸部を有するキャップシートとで形成されているので、容器を手で持つ際に接触する側壁部が、気泡シート内に存在する空間部分（中空部）により高い断熱性が付与され、側壁部の表面にまで収容した飲食物の高温が達することが無い。したがって、容器を手で持った際、手に熱さを感じることを極めて低減させることが出来る。また、該断熱食品容器のフランジ部に形成されるフランジ形成部が、バックシートと円筒状凸部を有しないキャップシートとで形成されているので、平坦なフランジ部を簡単に形成することが出来る。

請求項２に係る気泡シートにおいては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂又はポリエチレンテレフタレート樹脂で形成されているので、食品安全衛生性に優れており、また汎用樹脂であるので安価に製造することができる。

請求項３に係る気泡シートの製造方法においては、ポリエチレンテレフタレート樹脂にエポキシ基が９〜１０個／分子有するスチレン・アクリルオリゴマーの鎖延長剤を添加し、ベント孔が２以上の押出機に投入し、ポリエチレンテレフタレート樹脂が加熱・溶融された状態でベント孔から−９９．９９ｋＰａ以上の高真空下で吸引・脱気した後、押出成形してバックシート及びキャップシートを形成するので、吸引・脱気することによりポリエチレンテレフタレート樹脂を乾燥することなく使用することが出来、特に回収ＰＥＴフレーク等であっても乾燥工程を経ることなく使用出来るので製造コストを軽減することが出来る。また、鎖延長剤が添加されているので、低分子量のＰＥＴ分子の末端を結びつけ、３次元構造の高分子量のＰＥＴ樹脂に改質することが出来、その結果、繊維用のＰＥＴ樹脂や回収ＰＥＴフレーク等の溶融張力が低くて押出成形が出来ない樹脂であっても、溶融張力を上げることが出来るので、押出成形することが出来、その結果安価に製造することが出来る。

請求項４に係る断熱食品容器の製造方法においては、気泡シートを加熱して真空または真空・圧空成形によって容器状に形成するので、極めて簡単に製造することが出来る。側壁形成部をバックシートと円筒状凸部を有するキャップシートで形成しているので、側壁部及び底部では気泡シートに内在する中空部をそのまま維持した状態で容器状に形成され、高い断熱性を付与することが出来る。また、フランジ形成部を、バックシートと円筒状凸部を有しないキャップシートで形成しているので、中空部のない平坦なフランジ部を簡単に形成することが出来る。

本発明に係る断熱食品容器の一実施形態に用いる気泡シートの一部切欠いた斜視図本発明に係る断熱食品容器の一実施形態に用いる気泡シートの製造装置の概略図本発明に係る断熱食品容器の他の実施形態に用いる気泡シートの平面図本発明に係る断熱食品容器の他の実施形態に用いるプラスチックダンボールシートの一部切欠いた斜視図本発明に係る断熱食品容器の他の実施形態に用いるプラスチックダンボールシートの一部切欠いた斜視図

気泡シートは、一般に、円柱状の凸部を形成したシートと平坦なシートとを張り合わせ、凸部の中に空気を封入したもの（２層構成）と、更に平坦なシートを反対側に張り合わせたもの（３層構成）とがあり、梱包等の緩衝材として使用されるものである。本発明においては、断熱食品容器に使用されるものであるので、容器に成形した際、その形状をある程度維持できることが必要であるので、一般の気泡シートとは異なり、容器の形状を維持できる程度に剛性を大きくする必要がある。また、手で持った際、熱くならない程度の断熱性が必要とされるものである。

本発明に用いる気泡シートの一例を図１に示す。図１は気泡シートの一部切欠いた斜視図である。この図において、気泡シート１０は、側面部としてのバックシート１１及びライナーシート１２と、これらのバックシート１１とライナーシート１２とで接着挟持されたキャップシート１３とで構成されている。キャップシート１３は、内部が空間の円筒状凸部１３ａが所定間隔で形成され、この円筒状凸部１３ａの内部には空気が封入されている。そして、円筒状凸部１３ａの側壁部１３ｂが隔壁部としての機能を奏している。また、円筒状凸部１３ａ内部の空気が封入された空間１３ｃ及び円筒状凸部１３の周囲の空間１４が、中空部としての機能を奏している。

以上のような気泡シート１０においては、手で持った際、熱くない程度の断熱性と、容器の形状を維持できる程度の剛性が必要であり、また、加熱して容器状に熱成形する際、伸ばされたり、曲げられたりする部位であっても破れたりすることの無いようにする必要がある。したがって、以下のような寸法にすることが好ましい。気泡シート１０の厚みａは、３ｍｍ以内であり、好ましくは１．５〜２．０ｍｍ、バックシート１１の厚みｂは、０．１〜０．５ｍｍであり、０．１５〜０．４ｍｍが好ましく、ライナーシート１２の厚みｃは、０．１〜０．５ｍｍであり、０．１５〜０．４ｍｍが好ましく、キャップシート１３の厚みｄは、０．２〜０．７ｍｍであり、０．２５〜０．５ｍｍが好ましく、円筒凸部１３ａの外径ｅは、３ｍｍ以内であり、１．５〜２．５ｍｍが好ましく、円筒凸部１３ａのピッチｆは、６ｍｍ以内であり、３．０〜５．０ｍｍが好ましい。

次に、気泡シートの製造方法について説明する。図２は気泡シートの製造装置の概略図である。図２において、１ａはキャップシート用樹脂を押出すＴダイ、１ｂはバックシート用樹脂を押出しＴダイ、１ｃはライナーシート用樹脂を押出すＴダイ、２はキャップシートを成形する成形ロールであり、この成形ロール２には円筒状凸部を形成するための凹部２ａが千鳥格子状に多数形成され、各凹部２ａには真空吸引用の真空孔（図示せず）が形成されている。３はライナーシート１１の加熱貼合用の加温ロール、４はバックシート１１をキャップシート１３に貼合するための加圧ロールである。

以上のような気泡シート１０の製造装置において、Ｔダイ１ａから成形ロール２に溶融状態のキャップシート１３を押出し、凹部２ａにより吸引されることにより円筒凸部１３ａが形成される。一方Ｔダイ１ｂからは溶融状態のバックシート１１が押出され、加圧ロール４においてキャップシート１１に加圧貼合され、２層構成の気泡シートが形成される。さらに、Ｔダイ１ｃから溶融状態のライナーシート１２が加温ロール３に押出され、キャップシート１３の円筒凸部の上端面に融着貼合され、これにより３層構成の気泡シート１０が完成する。

断熱食品容器の上端には、蓋材をヒートシールしたり、蓋を嵌合したりするために、フランジ部を形成するものであるが、このフランジ部は断熱性を必要としないものであり、また中空部が無いほうがヒートシール作業等において好ましいものである。したがって、気泡シートを作製する際、フランジ部に相当する部位には中空部を形成しないようにすることが好ましい。例えば、コーヒーカップ、丼等の円形フランジ部を有する容器の成形においては、図３に示すような形態で気泡シートを作製する。

図３は気泡シートの平面図で、この図において、３１は、断熱食品容器に成形した際、側壁部に形成される側壁形成位で、この側壁形成部の周縁にフランジ部に形成されるフランジ形成部３２が形成されており、前記側壁形成部３１には所定感覚で円筒凸部１３が形成されているが、フランジ形成部３２には円筒凸部１３が形成されていない。

気泡シートの他、プラスチックダンボールも用いることが出来、このプラスチックダンボールシートは、Ｔダイの押出口を加工することにより各種形状の中芯を有するものを製造できる。プラスチックダンボールシートの例を図４及び図５に示す。

図４はプラスチックダンボールシートの一部切欠いた斜視図で、この図に示すプラスチックダンボールシート４０は、側面部としての平坦なライナー４１、４１と、隔壁部としての中芯４３とで構成され、中芯４３は平坦な板状に形成されている。そして、ライナー４１、４２と中芯４３とで囲まれた空間４４が中空部としての機能を奏している。

また、手で持った際熱くない程度の断熱性と、容器の形状を維持できる程度の剛性が必要であり、また、加熱して容器状に熱成形する際、伸ばされたり、曲げられたりする部位であっても破れたりすることの無いようにする必要がある。したがって、以下のような寸法にすることが好ましい。プラスチックダンボールシート４０の厚みｇは、１．０〜３．０ｍｍであり、１．５〜２．０ｍｍが好ましく、ライナー４１，４２の厚みｈは、０．１〜０．５ｍｍであり、０．１５〜０．４ｍｍが好ましく、中芯４３の厚みｉは、０．１〜０．５ｍｍであり、０．１５〜０．４ｍｍが好ましく、中芯４３のピッチｊは、０．３〜３．０ｍｍであり、０．３５〜２．０ｍｍが好ましい。

図５はプラスチックダンボールシートの一部切欠いた斜視図で、この図に示すプラスチックダンボールシート５０は、側面部としての平坦なライナー５１、５１と、隔壁部としての中芯５３とで構成され、中芯５３は波形状に形成されている。そして、ライナー５１、５２と中芯５３とで囲まれた空間５４が中空部としての機能を奏している。

また、図４で示したプラスチックダンボールシートと同様に、以下のような寸法にすることが好ましい。プラスチックダンボールシート５０の厚みｋは、１．０〜３．０ｍｍであり、１．５〜２．０ｍｍが好ましく、ライナー５１、５２の厚みｌは、０．１〜０．５ｍｍであり、０．１５〜１．４ｍｍが好ましく、中芯５３の厚みｉは、０．１〜０．５ｍｍであり、０．１５〜０．４ｍｍが好ましく、中芯５３のピッチｊは、０．３〜３．０ｍｍであり、０．３５〜２．０ｍｍが好ましい。

なお、プラスチックダンボールシートの場合は、空間４４、５４が連通しているので、容器のフランジ部に相当する部分は成形する際、金型のフランジに相当する部分で押しつぶすことによって連通している空間から、中の空気が逃げ、樹脂が融着して一体となったフランジ部を作ることが出来る。

断熱食品容器の成形は、真空成形又は真空・圧空成形により行なうことが出来る。しかしながら、圧空を使用するとその圧力で円筒凸部がつぶれたり、中芯がつぶれて融着する場合があるので、雌金型と雄金型が相似形であるマッチモールド金型とし、雌金型より雄金型をシートの厚み分だけ小さく作って雌金型と雄金型両金型から真空吸引して成形すれば、気泡や中芯をつぶすことなく成形できるので好ましい。

気泡シートやプラスチックダンボールシートに使用される樹脂は、食品安全衛生性に優れたＰＥ、ＰＰ、ＰＥＴ樹脂が使われる。ＰＥ樹脂にはＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ樹脂があり、いずれの樹脂も用いることが出来るが、容器に成形する時の加熱成形法に適したＭＦＲ５．０ｇ／ｍｉｎ以下、好ましくは０．１〜２．０ｇ／ｍｉｎの樹脂であればいずれの樹脂であっても良い。ＰＰ樹脂にはホモポリマー、エチレンがランダムに結合したランダムコポリマー、ブロックに結合したブロックコポリマーがあり、ＰＥ樹脂と同様、いずれのポリマー樹脂でも良く、ＭＦＲが５．０ｇ／ｍｉｎ以下、好ましくは０．１〜２．０ｇ／１０ｍｉｎの樹脂であれば良い。ＰＥＴ樹脂は固有粘度が０．８０ｄｌ／ｇ以上の高分子量のＰＥＴ樹脂であれば、溶融粘度が高く、押出適性が良くそのまま使うことが出来るが、価格が高く高コストになる欠点がある。

固有粘度が０．５５ｄｌ／ｇ以下の繊維用のＰＥＴ樹脂は、価格が安いが低分子量であり、又ＰＥＴボトルやトレーの回収ＰＥＴフレークからの樹脂も、容器成形時の熱で分解し低分子量となっている。これらの低分子量の樹脂は安いが溶融粘度が低く押出適性に難がある。このような低分子量のＰＥＴ樹脂に鎖延長剤を添加し、ＰＥＴ分子末端の分子鎖を結びつけて３次元の網目構造の高分子とすることにより、粘度、溶融張力が増して押出適性が改善される。

この鎖延長剤としてはアクリル酸グリシジル、エポキシ化大豆油等多くあるがスチレン−（メタ）アクリル酸メチル−メタクリル酸グリシジルであるＢＡＳＦジャパン（株）のスチレン、アクリルオリゴマー「ＡＤＲ４３６８」が９〜１０個／分子のエポキシ基を有しており、反応性が高く最適である。鎖延長材は０．２〜１．０％の添加が好ましく、ＰＥＴＧ樹脂に３０％混練したマスターバッチで添加すると均一に添加出来る。

鎖延長剤を均一に分散混合されたＰＥＴ樹脂材を、ベント孔が２以上の押出機に投入し、ＰＥＴ樹脂を加熱・溶融した状態でベント孔から−９９．９９ｋＰａ以上の高真空下で吸引・脱気した後、押出成形によりシートを形成することが出来る。このように押出機において脱気した後押出し成形することにより、乾燥工程を経ることなくシートを形成できるので、コストを低減することが出来る。すなわち、一般に、ＰＥＴ樹脂を押出機で押出する場合、ＰＥＴ樹脂が水分を含有していると加水分解を起して劣化するので、通常５０ｐｐｍ以下に乾燥させる必要がある。乾燥は１２０〜１４０℃の温度で行い、含有水分量にもよるが、バージンＰＥＴ樹脂の場合の数時間から、回収ＰＥＴフレークの場合の１０数時間と膨大なエネルギー費がかかりコストが高くなるものである。したがって、無乾燥のＰＥＴ樹脂や回収ＰＥＴフレーク等を乾燥工程を経ることなくそのまま使用することが出来るので、乾燥工程に要したコストを削減することが出来る。

〔気泡シートの作製〕
（株）プライムポリマー製のＰＰ樹脂「Ｂ２２１ＷＡ」（ＭＦＲ＝０．５、ランダムコポリマー）を用い、図２に示す気泡シートの製造装置において押出し温度２５０℃でＴダイ１ａから厚み０．４０ｍｍのキャップシート、Ｔダイ１ｂから厚み０．２５ｍｍのバックシート、Ｔダイ１ｃから厚み０．２５ｍｍのライナーシートを夫々押出して、３層構成の気泡シートを作製した。

各部の寸法は以下の通りである。気泡シート１０の厚みａは２ｍｍ、バックシート１１の厚みｂは０．２５ｍｍ、ライナーシート１２の厚みｃは０．２５ｍｍ、キャップシート１３の厚みｄは０．４ｍｍ、円筒凸部１３ａの外径ｅは２ｍｍ、円筒凸部１３ａのピッチｆは４ｍｍである。なお、容器のフランジ部に相当する位置はキャップのないシートとした。

〔容器の作製〕
真空・圧空成形機のテスト機を用い、成形金型を雌金型と雄金型の金型間隔がシートの厚みと同じ２．０ｍｍになるよう相似形で作製し、雌金型と雄金型の両方に真空口を形成した。金型形状は雌金型としてフランジ巾６ｍｍを持つ上部径１６０ｍｍΦ、下部径８５ｍｍΦ、深さ７５ｍｍとして下部コーナーを丸みのあるＲ形状の金型とした。

以上の金型を用い、気泡シートを表面温度が１３０℃になるように加熱して軟化させ、次いで、雌金型、雄金型両方の金型の真空口を真空にして吸引しながら真空成形で断熱食品容器を成型した。金型温度は室温とした。成形品は金型からの離型も良く、しわや変形もなく、円筒状凸部のつぶれもなかった。

〔断熱性の評価〕
成型した断熱食品容器に８５℃の温湯を注ぎ、手に持って評価した結果、温かみはあるが熱いという感じではなく、充分な断熱性があった。

〔気泡シートの作製〕
ユニチカ（株）製ＰＥＴ樹脂「ＭＡ−２１０１Ｍ」（固有粘度＝０．６２ｄｌ／ｇ水分量２，９００ｐｐｍ）９８重量部と、鎖延長剤ＭＢ（ＰＥＴＧ７０重量％＋ＢＡＳＦジャパン（株）製ＡＤＲ４３６８Ｓ３０重量％）２重量部とを混合機で均一に混合してＰＥＴ樹脂材を作製した。このＰＥＴ樹脂材を、２ベント口を持つ押出機を用いて（図示せず）ベント口から−１０１ｋＰａの高真空下で吸引・脱気しながら２８０℃の温度で図２に示す各Ｔダイ１ａ、１ｂ、１ｃに押出し、次いで、実施例１と同様に、各Ｔダイ１ａ、Ｔダイ１ｂ、Ｔダイ１ｃから各シートを押出し、３層構成の気泡シートを作製した。

〔容器の作製〕
実施例１と同一の成形機、同一の金型、同一の操作により断熱食品容器を成形した。成形品は金型からの離型も良く、しわや変形もなく、円筒状凸部のつぶれもなかった。

〔断熱性の評価〕
実施例１と全く同様の評価を行なった。温かみはあるが熱いという感じはなく実施例１と同様の評価結果であった。

１０：気泡シート
１１：バックシート（側面部）
１２：ライナーシート（側面部）
１３：キャップシート
１３ａ：円筒状凸部
１３ｂ：側壁部（隔壁部）
１３ｃ：空間（中空部）
１４：空間（中空部）
４０：プラスチックダンボールシート
４１：ライナー（側面部）
４２：ライナー（側面部）
４３：中芯（隔壁部）
４４：空間（中空部）
５０：プラスチックダンボールシート
５１：ライナー（側面部）
５２：ライナー（側面部）
５３：中芯（隔壁部）
５４：空間（中空部）

Claims

真空又は真空・圧空成形によって断熱食品容器を形成するための気泡シートであって、該断熱食品容器の側壁部及び底部に形成される側壁形成部が、バックシートと円筒状凸部を有するキャップシートとで形成され、該断熱食品容器のフランジ部に形成されるフランジ形成部が、バックシートと円筒状凸部を有しないキャップシートとで形成されていることを特徴とする気泡シート。
前記気泡シートが、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂又はポリエチレンテレフタレート樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１記載の気泡シート。
ポリエチレンテレフタレート樹脂にエポキシ基が９〜１０個／分子有するスチレン・アクリルオリゴマーの鎖延長剤を添加し、ベント孔が２以上の押出機に投入し、ポリエチレンテレフタレート樹脂が加熱・溶融された状態でベント孔から−９９．９９ｋＰａ以上の高真空下で吸引・脱気した後、押出成形してバックシート及びキャップシートを形成することを特徴とする請求項１記載の気泡シートの製造方法。
バックシートとキャップシートを有する気泡シート製造工程と、該気泡シート製造工程で製造された気泡シートを真空又は真空・圧空成形により容器状に成形する容器成形工程とからなる断熱食品容器の製造方法であって、該気泡シート製造工程において、該断熱食品容器の側壁部及び底部を形成するための側壁形成部を、バックシートと円筒状凸部を有するキャップシートで形成し、該断熱食品容器のフランジ部を形成するためのフランジ形成部を、バックシートと円筒状凸部を有しないキャップシートで形成することを特徴とする断熱食品容器の製造方法。