JP6694351B2 - 発泡断熱シートとそれを用いた成型品、およびその製法 - Google Patents

Description

本発明は、発泡断熱シートとそれを用いた成型品、およびその製法の改良に関する。

従来、発泡断熱シートと発泡断熱容器、およびその製法として、本出願人は、特開２００４−５８５３４号および特開２００４−５８５３５号に係る先行発明を提案している。
上記先行発明では、原紙に合成樹脂フィルムを積層したシートを加熱し、主に原紙に含有する水分を用いて合成樹脂フィルムを発泡させて発泡セル群からなる発泡面を形成し、該発泡面の少なくとも一部を前記発泡面と金型に設けた吸引面との間に発泡セルを吸引するための隙間が生じるように大きさが設定された金型で真空吸引して発泡セルの発泡高さを高めた構成となっており、相応の成果を挙げている。
一方で、発泡セルの発泡高さが高くなると発泡内部の空洞が大きくなるので、発泡が潰れやすいという問題もあった。

特開２００４−５８５３４号公報 特開２００４−５８５３５号公報

この発明が解決しようとする課題は、真空吸引により発泡高さが高くなり発泡内部の空洞が大きくなっても発泡が潰れにくく、安定したバキューム発泡形状を得ることができる発泡断熱シートの製法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１の発泡断熱シートの製法の発明では、
原紙に積層した合成樹脂フィルムを加熱により発泡させて加熱発泡セル群を形成し、該加熱発泡セル群を金型で真空吸引した状態で前記加熱発泡セル群より発泡高さが高いバキューム発泡セル群を形成する発泡断熱シートの製法において、
原紙に積層した合成樹脂フィルムが、原紙の非発泡側の面に積層された高融点合成樹脂フィルムと、原紙の発泡側の面に積層された低融点合成樹脂フィルムと、該低融点合成樹脂フィルムの上で発泡側の面の最も外側に積層された高融点合成樹脂フィルム層からなっており、
低融点合成樹脂フィルム層を低融点合成樹脂フィルムの融点温度以上で高融点合成樹脂フィルムの融点温度以下で加熱して、低融点合成樹脂フィルムに加熱発泡セル群を形成し、
金型で前記高融点合成樹脂フィルムを介して低融点合成樹脂フィルムに形成された加熱発泡セル群を真空吸引して高融点合成樹脂フィルムで覆われたバキューム発泡セル群を形成してなることを特徴とする。

本発明の発泡断熱シートとそれを用いた成型品、およびその製法では、低融点合成樹脂フィルム層の溶融温度で加熱して、原紙中に含有する水分が気化して低融点合成樹脂フィルムを発泡して加熱発泡セル群とし、その後、真空状態で高融点合成樹脂フィルム層を介して前記加熱発泡セル群を金型内で真空状態で吸引して高融点合成樹脂フィルムで覆われたバキューム発泡セル群に成形するので、発泡が潰れにくく、安定したバキューム発泡形状を形成することができる。
即ち、従来構成に比してバキューム発泡に際してのバキューム圧を非発泡層である高融点合成樹脂フィルム層が受けるため、バキューム発泡セルの形状が潰れにくい。
そのため、触感は、従来に比して固く感じる。
また、外観は従来よりのマット調に対して光沢度が高くなりミラー調となり、さらに視認性もが高く、従来より優れた賦形効果が得られる。

（ａ）は本実施例のラミ原紙の断面図、（ｂ）は単層構造のラミ原紙の断面図である。 図２は本実施例の加熱発泡時の水分気化の向きを示す模式図、（ｂ）は同単層構造の水分気化の向きを示す模式図である。 本実施例の加熱発泡セルをバキューム金型でバキューム発泡する際の模式図である。 （ａ）本実施例のバキューム発泡セルのバキューム圧を受けた状態の模式図、（ｂ）は同単層構造のバキューム発泡セルのバキューム圧を受けた状態の模式図である。 本実施例と単層構造の加熱発泡セルの発泡高さと発泡セル数の関係を示すグラフである。 本実施例と単層構造の加熱発泡セルおよびバキューム発泡セルの発泡高さと発泡セル数の関係を示すグラフである。 （ａ）は本実施例の構造、（ｂ）は単層構造の模式図を示す。

以下に、この発明の好適実施例について、従来構造（以下「単層構造」ともいう。）と対比しつつ説明する。
また、合成樹脂フィルムは、ポリエチレンフィルムを例として示す。
ここで、本明細書では、説明の便宜上、加熱により形成される発泡セルを加熱発泡セルとし、加熱発泡セルを真空吸引した発泡セルをバキューム発泡セルとして区別する。

本実施例では、図１（ａ）に示すように、原紙１の裏面（発泡させない面）に高融点ポリエチレンフィルム２を積層し、原紙１の表面（発泡させる面）には低融点ポリエチレンフィルム３を積層し、該低融点ポリエチレンフィルム３の上に高融点ポリエチレンフィルム４を積層したラミネート原紙１０を用いる。

本実施例では、一例として、裏面側の高融点ポリエチレンフィルム２は１５μｍ、表面側の低融点ポリエチレンフィルム３は５０μｍ、高融点ポリエチレンフィルム４は１５μｍとした。
この発明で上記フィルムの厚さは上記数値に限定されるものではなく、低融点ポリエチレンフィルム３の厚みは加熱による加熱発泡セルを成形しうる厚みであり、高融点ポリエチレンフィルム４の厚みは、低融点ポリエチレンフィルム３の加熱発泡セルの成形を大きく阻害しない厚みであればよい。

本実施例では、一例として、前記裏面側の高融点ポリエチレンフィルム４は融点１３１℃、ＭＦＲ６．５ｇ／１０ｍｉｎ、表面側の低融点ポリエチレンフィルム３は融点１０６℃、ＭＦＲ１４ｇ／ｍｉｎ、表面側の高融点ポリエチレンフィルム４は融点１２０℃、ＭＦＲ６．１５ｇ／１０ｍｉｎの物性のものを用いた。
原紙１の含水率は７％であった。
上記数値もこの発明で限定されるものではないこと勿論である。

なお、比較する単層構造のラミネート原紙１０’は、図１（ｂ）に示すように、原紙１’の裏面（発泡させない面）に高融点ポリエチレンフィルム２’を積層し、原紙１’の表面（発泡させる面）には低融点ポリエチレンフィルム３’を積層した構造からなっており、本実施例と同一の物性のポリエチレンフィルムを用いた。

［事前発泡工程］
第１に、ラミネート原紙１０、１０’を低融点ポリエチレンフィルム３の溶融温度で加熱する。
ここでは、加熱条件として、１２０℃で９０秒間の加熱としたが、この発明では合成樹脂フィルムの物性や厚みに対応した加熱条件を用いることができる。

ラミネート原紙１０では、低融点ポリエチレンフィルム３の上に高融点ポリエチレンフィルム４を積層している影響で、従来のラミネート原紙１０’のように原紙１’からの水分気化の向きが高さ方向のみに向かう（図２（ｂ）参照）のに対して、原紙１からの水分気化の向きが高さ方向且つ横方向となり、図２（ａ）に示すように発泡が抑制される。
これによって、図５に示すように、加熱により成形された加熱発泡セル群５（図中、黒丸で示す）は、従来の単層構造の加熱発泡セル群５’（図中、黒三角形で示す）に比して、発泡セル数が少なく、発泡高さが低くなり、従来の細かい発泡形状に対してやや粗い発泡形状となる。
ここで、発泡セル数の数え方は、Ｘ線・ＣＴ装置の画面上で発泡セル群の断面を観察し、上記画面上で１ｍｍ２角内の発泡セルをカウントした。

［バキューム発泡］
第２に、前記加熱発泡セル群５、５’が形成されたラミネート原紙１０、１０’をバキューム金型（図示省略）にセットする（図３参照）。
バキューム金型は、前記加熱発泡セル群５、５’の発泡面と金型に設けた吸引面との間に加熱発泡セルを吸引するための隙間が生じるように大きさが設定されている。この時、金型の吸引面以外の箇所で原紙の吸引しない面を押さえておくと、吸引時に原紙がずれることがなく、綺麗な吸引加工ができる。

ラミネート原紙１０では、上記バキューム金型を用いた真空吸引により、前記加熱発泡セル群５は、高融点ポリエチレンフィルム４を介して吸引され、発泡高さの高いバキューム発泡セル６を形成する。
ここでバキューム条件は、吸引圧：−４０ｋＰａ、吸引時間５秒としたが、この発明では合成樹脂フィルムの厚さや物性に応じて適宜変更することができる。

単層構造のラミネート原紙１０’では、バキューム金型からのバキューム圧を加熱発泡セル群５’が直接に受けるため、吸引されたバキューム発泡セル６’の柱が切れやすかったりく、バキューム発泡セル６’がはじけてしまったりなど、再現性が低かった(図４（ｂ）参照)。
これに対して、本実施例のラミネート原紙１０では、バキューム圧を非発泡の層となっている高融点ポリエチレンフィルム層４が受けるため、吸引されたバキューム発泡セル６の柱が切れにくく、再現性が高まる（図４（ａ）参照）。
即ち、図６に示すように、本実施例の真空吸引により成形されたバキューム発泡セル６（図中、白丸で示す）は、従来の単層構造のバキューム発泡セル６’（図中、白三角形で示す）に比して、崩れていない発泡セル数が多くなる。発泡高さは単層構造より低いが、加熱発泡セル群における発泡高さの差よりもバキューム発泡セル群における発泡高さの差が小さくなる。

［賦形効果］
従来の単層構造では、前述のように、図７（ｂ）１３で示すようにバキューム発泡セル６’の柱が切れたり潰れやすく、触感は軟らかくて、外観の光沢度が低かったはマット調となっていた。
これに対して、本実施例では、図７（ａ）３に示すように、バキューム発泡セル６の触感は潰れにくく固い触感で外観の光沢度も高くなっていたはミラー調となる（図７参照）。

［圧縮試験］
バキューム発泡セル６について、ストログラフにて、荷重１４００Ｎで２０秒間静止しながら圧縮した際の発泡形状記憶率を算出し、従来の単層構造と本実施例とを比較し、触感の差を比較した。
ここで、発泡形状記憶率（％）＝圧縮後の発泡高さ／圧縮前の発泡高さ×１００とする。
単層構造では発泡形状記憶率６３％、本発明では発泡形状記憶率９９％であることが確認された。

［外観の評価（光沢度測定）］
鏡面光沢度は、光源からの光の反射率で示す。
測定方法は、ＪＩＳ Ｚ ８７４１−１９９７に準拠して測定した。
光沢度測定結果は、同じ金型を使用してバキューム発泡した結果、
（１）バキューム金型１（菱形の凹凸パターン）
単層構造 ９．１％、 本実施例 １５．０％
（２）バキューム金型２（格子の凹凸パターン）
単層構造 ５．２％、 本実施例 ９．２％
（３）バキューム金型３２（三角の凹凸パターン）
単層構造 ４．６％、 本実施例 ４．８％
上記により、いずれの場合も、単層構造よりも多層構造である本実施例の方が光沢度が高いことが確認された。

［外観の評価（輝度測定）］
輝度差を、バキューム発泡部分（凸部）の輝度−非発泡部分（凹部）で測定した。輝度の測定方法は、まず内部を一定照度に保つことが可能で、頂部にカメラによる撮影用の孔が設けられたドーム照明の中に、測定対象のサンプルを設置した。次に、ドーム照明内の照度を１１００ルクスに設定し、撮影用の孔からサンプルをカメラで撮影し、解析ソフトを用いて、バキューム発泡部分（凸部）と非発泡部分（凹部）の輝度をそれぞれ測定した。
（１）バキューム金型１（菱形の凹凸パターン）
単層構造 ８９．０ｃｄ／ｍ２ 本実施例 ９６．９ｃｄ／ｍ２
（２）バキューム金型２（格子の凹凸パターン）
単層構造 ６５．２ｃｄ／ｍ２ 本実施例 ９６．９ｃｄ／ｍ２
上記により、いずれの場合も、単層構造よりも多層構造である本実施例の方が輝度差が大きく視認性が高いことが確認された。

このように、本実施例では、従来構成に比してバキューム発泡に際しての吸引圧を高融点合成樹脂フィルム層が受けるため、低融点ポリエチレンフィルムに形成されたバキューム発泡セル６には強度があり形状が潰れにくく、触覚も固いので、断熱性能に優れる。
また、外観は光沢度が高くいミラー調となり、視認性も高く、従来より優れた賦形効果や意匠効果が得られる。

この発明では、ラミネート原紙をブランクとして事前発泡およびバキューム発泡処理してもよい。
この場合は、発泡処理されたブランクを用いて、コップ、容器、その他の成型品を成形加工してもよい。

また、ラミネート原紙をコップ、カップなどの紙製容器、その他の成型品に成形加工した後に、事前発泡およびバキューム発泡処理してもよい。
また、上記実施例では合成樹脂フィルムの一例としてポリエチレンフィルムを挙げたが、その他の発泡可能な合成樹脂フィルムを用いてもよい。
その他、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。

１ 原紙
１’ 従来構造の原紙
２ 裏面側の高融点ポリエチレンフィルム
２’ 従来構造の裏面側の高融点ポリエチレンフィルム
３ 表面側の低融点ポリエチレンフィルム
３’ 表面側の低融点ポリエチレンフィルム
４ 表面側の高融点ポリエチレンフィルム
５ 加熱発泡セル群
５’ 従来構造の加熱発泡セル群
６ バキューム発泡セル
６’ 従来構造のバキューム発泡セル
１０、１０’ ラミネート原紙

Claims (3)

1. 原紙に積層した合成樹脂フィルムを加熱により発泡させて加熱発泡セル群を形成し、該加熱発泡セル群を金型で真空吸引した状態で前記加熱発泡セル群より発泡高さが高いバキューム発泡セル群を形成する発泡断熱シートの製法において、
   原紙に積層した合成樹脂フィルムが、原紙の非発泡側の面に積層された高融点合成樹脂フィルムと、原紙の発泡側の面に積層された低融点合成樹脂フィルムと、該低融点合成樹脂フィルムの上で発泡側の面の最も外側に積層された高融点合成樹脂フィルム層からなっており、
   低融点合成樹脂フィルム層を低融点合成樹脂フィルムの融点温度以上で高融点合成樹脂フィルムの融点温度以下で加熱して、低融点合成樹脂フィルムに加熱発泡セル群を形成し、
   金型で前記高融点合成樹脂フィルムを介して低融点合成樹脂フィルムに形成された加熱発泡セル群を真空吸引して高融点合成樹脂フィルムで覆われたバキューム発泡セル群を形成してなることを特徴とする発泡断熱シートの製法。
2. 低融点合成樹脂フィルムに、加熱による加熱発泡セル群を形成し、その後に該加熱発泡セル群を吸引してバキューム発泡セル群を成形する工程が、成型品としての成形前のブランク段階で行われることを特徴とする請求項１に記載の発泡断熱シートの製法。
3. 低融点合成樹脂フィルムに、加熱による加熱発泡セル群を形成し、その後に該加熱発泡セル群を吸引してバキューム発泡セル群を成形する工程が、成型品としての成型の途中段階、または成型後の段階で行われることを特徴とする請求項１に記載の発泡断熱シートの製法。

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