JP6678459B2 - スチレン系樹脂発泡シートの製造方法 - Google Patents
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Description
(1)平均気泡径が100μm以下であり、且つシート生産方向の平均気泡径が、シート生産方向と直交する方向の平均気泡径の1.5倍以下であるスチレン系樹脂発泡シート。
(2)スチレン系樹脂を含む非発泡層が更に両面に積層されてなり、且つそれぞれの非発泡層の厚みがシート全体の厚みに対し、10〜20%である(1)に記載のスチレン系樹脂発泡シート。
(3)超臨界状態の発泡材料を混合させたスチレン系樹脂を押出し冷却してシート化する前段工程と、当該シートを加熱し発泡させる後段工程とを有する、平均気泡径が100μm以下であり、且つシート生産方向の平均気泡径が、シート生産方向と直交する方向の平均気泡径の1.5倍以下であるスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
(4)スチレン系樹脂を含み、且つシート全体の厚みに対し、それぞれ10〜20%の厚みの非発泡層を、更に両面に積層させる(3)に記載のスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
(5)前記超臨界状態の発泡材料を混合するスチレン系樹脂の、JIS K7210に規定される200℃、49N荷重におけるメルトマスフローレイトが0.8〜4.0g/10分である(3)又は(4)に記載のスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
(6)前記超臨界状態の発泡材料が窒素である(3)〜(5)のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
(7)発泡倍率が1.1倍以上3.0倍以下である(3)〜(6)のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
(8)(1)又は(2)に記載のスチレン系発泡シートを熱成形してなる食品包装容器。
本発明の発泡シートの製造方法は、超臨界状態の発泡材料を混合させたスチレン系樹脂を押出し冷却してシート化する前段工程と、当該シートを加熱し発泡させる後段工程を有することを特徴とする。
本発明の食品包装容器は、本発明の発泡シートを加熱成形してなる。具体的には、前述の後段工程で発泡シートを得た後、そのまま連続したライン上でこの発泡シートを食品包装容器に加熱成形することもできるし、後段工程で得た発泡シートを一旦保管しておき、食品包装容器が必要なときに随時、この発泡シートを食品包装容器に加熱成形することもできる。或いは、前述の前段工程を実施した後、できるだけ未発泡状態でシートを一旦保管しておき、食品包装容器が必要なときに随時、このシートを加熱発泡する後段工程を実施し発泡シート化してから、この発泡シートを食品包装容器に加熱成形することもできる。
GPPS:東洋スチレン社製「トーヨースチロールG200C」
HIPS:東洋スチレン社製「トーヨースチロールE640N」
GP−1:特開2013−100427号公報に開示された製造方法に基づき、自作したスチレン系樹脂
(前段工程)
1段目にスクリュー径40mmの単軸押出機、2段目にスクリュー径50mmの単軸押出機を接続してなるタンデム型押出機を用い、スチレン系樹脂として前記GPPSを30質量部、前記HIPSを70質量部の割合で1段目押出機に供給して溶融混練し、超臨界状態の発泡材料として窒素をスチレン系樹脂100質量部に対して0.3質量部の割合となるように1段目押出機のシリンダー部途中に設置したノズルから圧入し溶融混練した。このときのシリンダー温度は160〜210℃、溶融樹脂温度は190〜210℃、圧力は12〜18MPaであった。その後、210℃に設定した連結管を介して溶融樹脂を2段目押出機に連続的に移送し、シリンダー温度を150〜170℃、溶融樹脂温度を150〜180℃、圧力を12〜18MPaに調整して溶融混練し、フラットダイ部での溶融樹脂温度を180℃、圧力を15〜17MPaに調整して、スリット幅300mm、スリット間隔0.8mmのフラットダイから吐出量8kg/hrで押出し、表面温度40℃に設定したキャスティングロールで引き取り冷却してシート化させた。このときのフラットダイからキャスティングロール間の距離は50mmとした。
その後、連続して、キャスティングロールで冷却されたシートを、順に120℃、130℃、130℃、85℃、70℃、60℃に温度設定した一連のロールに通して加熱発泡させて冷却し、最後に巻取り機にてロール状に巻き取り発泡シートを得た。
(前段工程)
主押出機(発泡層用)として実施例1で用いたタンデム型押出機を、副押出機(非発泡層用)としてスクリュー径40mmの単軸押出機を2台用意した。
主押出機については、スチレン系樹脂として前記GPPSを30質量部、前記HIPSを70質量部の割合で1段目押出機に供給して溶融混練し、超臨界状態の発泡材料として窒素をスチレン系樹脂100質量部に対して0.4質量部の割合となるように1段目押出機のシリンダー部途中に設置したノズルから圧入し溶融混練した。押出機の運転条件は実施例1と同様に調整した。
更に2台の副押出機には、スチレン系樹脂として前記GPPSを30質量部、前記HIPSを70質量部の割合で供給して溶融混練し、シリンダー温度を150〜180℃、溶融樹脂温度を150〜190℃、圧力を12〜18MPaに調整した。
フラットダイ直前に設置したフィードブロックにて、主押出機からの発泡層となる溶融樹脂の両面に、2台の副押出機からの非発泡層となる溶融樹脂を積層し、フラットダイ部での、この3層の溶融樹脂温度を180℃、圧力を12〜18MPaに調整して、スリット幅300mm、スリット間隔0.8mmのフラットダイから吐出量13kg/hr(主押出機からの溶融樹脂の吐出量8Kg/hr、及び2台の副押出機からの溶融樹脂の吐出量5Kg/hr)で押出し、表面温度40℃に設定したキャスティングロールで引き取り冷却してシート化させた。このときのフラットダイからキャスティングロール間の距離は50mmとした。
その後、連続して、キャスティングロールで冷却されたシートを実施例1と同様の方法で加熱発泡させて冷却し、最後に巻取り機にてロール状に巻き取り、両面に非発泡層を有する発泡シートを得た。なお、得られた発泡シートの各層の厚みは、非発泡層141μm/発泡層615μm/非発泡層144μmであった。
GPPSの代わりに自作のスチレン系樹脂GP−1を用いた以外は、実施例1と同様の方法で発泡シートを得た。
超臨界状態の発泡材料として二酸化炭素をスチレン系樹脂100質量部に対して0.3質量部の割合となるようにした以外は、実施例1と同様の方法で発泡シートを得た。
超臨界状態の発泡材料として窒素をスチレン系樹脂100質量部に対して0.1質量部の割合となるようにした以外は、実施例1と同様の方法で発泡シートを得た。
前記GPPSを50質量部、前記HIPSを50質量部の割合とし、超臨界状態の発泡材料として窒素をスチレン系樹脂100質量部に対して0.8質量部の割合となるようにした以外は、実施例1と同様の方法で発泡シートを得た。
実施例1で用いたタンデム型押出機を用い、スチレン系樹脂として前記GPPSを30質量部、前記HIPSを70質量部とともに、発泡材料として化学発泡剤(ポリスレンES−275、永和化成工業社製)をスチレン系樹脂100質量部に対して0.1質量部の割合で1段目押出機に供給し、押出機の運転条件は実施例1と同様に調整して溶融混練し、フラットダイ部での溶融樹脂温度を180℃、圧力を15〜17MPaに調整して、スリット幅300mm、スリット間隔0.8mmのフラットダイから吐出量8kg/hrで押出し発泡させ、フラットダイからの距離が100mm、表面温度が40℃に設定したキャスティングロールで引き取り冷却し、最後に巻取り機にてロール状に巻き取り発泡シート得た。
スチレン系樹脂として前記GPPSを30質量部、前記HIPSを70質量部とともに、発泡材料として比較例1で用いた化学発泡剤をスチレン系樹脂100質量部に対して0.1質量部の割合で1段目押出機に供給した以外は、実施例1と同様の方法で発泡シートを得た。
実施例1と同様に前段工程を実施しシート化した後、後段工程を実施せず、巻取り機にてロール状に巻き取った。得られたシートは、ほとんど発泡しておらず、発泡シートといえるものではなかった。
各実施例、比較例で用いたスチレン系樹脂の原料を各割合で調合した試料を作成し、JIS K7210に基づき200℃、49N荷重の条件により求めた。
前段工程において、フラットダイから押し出され、キャスティングロールに引き取られるまでの溶融シートの発泡状態について、目視にて観察した。
ロール状に巻き取られ、その幅方向の両端部を切り揃えられた幅400mmの発泡シートを約1m繰り出し裁断後、生産方向に直交する裁断部の両端および中央部より20mm角の切片を切り出し、これら3切片の断面の厚みを、マイクロメータを用いて測定した。これを3回繰り返し、計9点の厚みの算術平均値を総厚みとした。更に実施例2については、前記断面の発泡層及び非発泡層の厚みをキーエンス社製顕微鏡「VK−X100」にて測定した。同様に計9点測定した発泡層及び非発泡層の厚みの算術平均値を各層の厚みとした。
発泡シートの幅方向に等間隔にして、10点の30mm角の切片をサンプリングし、JIS−K7112法に準拠し、アルファーミラージュ社製の高精度電子比重計EW−300SGを用いて密度(g/cm3)を測定した。その算術平均値を発泡シートの平均密度とした。未発泡のスチレン系樹脂の密度を1.04g/cm3とし、発泡シートの平均密度で除した値(1.04/発泡シート平均密度)を発泡倍率とした。
発泡シートの生産方向の垂直断面を、キーエンス社製走査型電子顕微鏡を用いて写真撮影し、この写真を用いてASTM D2842−69に記載の方法に基づき、発泡シートの厚み方向に直交する長さLの直線を描き、この直線上に存在する気泡数Nを数え、下記式によって気泡の平均弦長(T)を算出した。これを発泡シートの幅方向に等間隔にして、10点の生産方向の垂直断面について実施し、その算術平均値を生産(MD)方向の平均気泡径とした。
平均弦長(T)=直線の長さ(L)/気泡数(N)
また、発泡シートの幅方向の垂直断面を、走査型電子顕微鏡を用いて写真撮影し、上記と同様にして、気泡の平均弦長(T)を算出した。これを発泡シートの生産方向に等間隔にして、10点の幅方向の垂直断面について実施し、その算術平均値を幅(TD)方向の平均気泡径とした。
発泡シートの任意の位置から、生産方向の曲げ強度測定用として、長さが発泡シートの生産方向に一致する100mm、幅が発泡シートの幅方向に一致する30mmの試験片5点と、幅方向の曲げ強度測定用として、長さが発泡シートの幅方向に一致する100mm、幅が発泡シートの生産方向に一致する30mmの試験片5点を切り出した。測定はJIS K7171に基づき、ポンチ先端半径R5×幅34mm、支点先端半径R2×幅34mmの3点曲げ試験治具を使用し、支点間距離30mm、降下速度100mm/minにて、たわみ量10mmまで押圧したときの最大荷重より曲げ強度を求め、それぞれ5点測定した算術平均値を生産(MD)方向及び幅(TD)方向の曲げ強度とし、以下の基準により発泡シートの強度を評価した。
良:MD方向、TD方向の曲げ強度がいずれも40MPa以上
可:MD方向、TD方向の曲げ強度がいずれも20MPa以上であり且つ良以外
不可:良、可以外
発泡シートを目視および手触りで観察し、表面に発生した異常気泡生成や破泡によるシート表面ざらつきを以下の判定により評価した。
良:シート表面に異常気泡や破泡がなく且つ表面のざらつきが生じていない。
可:シート表面に異常気泡や破泡がないが表面のざらつきが生じている。
不可:シート表面に異常気泡や破泡が目視で確認できる。
Claims (6)
- 超臨界状態の発泡材料を混合させたスチレン系樹脂を押出し、できるだけ未発泡状態で冷却してシート化する前段工程と、当該シートを加熱し発泡させる後段工程とを有する、平均気泡径が100μm以下であり、且つシート生産方向の平均気泡径が、シート生産方向と直交する方向の平均気泡径の1.5倍以下であるスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
- フラットダイ部での溶融樹脂の温度が165〜200℃にある、超臨界状態の発泡材料を混合させたスチレン系樹脂を押出し、表面温度が30〜80℃に設定されたキャスティングロールで引き取り冷却してシート化する前段工程を有し、前記溶融樹脂がフラットダイ吐出口から押し出され、溶融シートの状態でキャスティングロールに引き取られる際、フラットダイ吐出口と、溶融シートがキャスティングロールに最初に接する点との距離を80mm以下とする請求項1に記載のスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
- スチレン系樹脂を含み、且つシート全体の厚みに対し、それぞれ10〜20%の厚みの非発泡層を、更に両面に積層させる請求項1又は2に記載のスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
- 前記超臨界状態の発泡材料を混合するスチレン系樹脂の、JIS K7210に規定される200℃、49N荷重におけるメルトマスフローレイトが0.8〜4.0g/10分である請求項1〜3のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
- 前記超臨界状態の発泡材料が窒素である請求項1〜4のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
- 発泡倍率が1.1倍以上3.0倍以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
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