JP6838145B2 - ガスバリアー層を含む成形体、これを含む包装容器および成形体の製造方法 - Google Patents
ガスバリアー層を含む成形体、これを含む包装容器および成形体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明はガスバリアー層を含む成形体、これを含む包装容器および成形体の製造方法に関するものである。
通常の食品包装容器として使われている製品は発泡式と非発泡式に分かれる。発泡式の食品包装容器はポリスチレンを発泡ガスと混合させて押出させた製品が使われているが、これは厚さを比較的厚く維持することができるため形態の維持、断熱性、価格競争力が高い長所がある。その反面、このような発泡式製品は高温で有害物質が検出される短所がある。
非発泡式の食品包装容器の場合、熱に安定したポリプロピレンをフィルム形態に製作した製品が使われている。一方、このような非発泡式の食品包装容器は高温で形態の変化率が小さく、有害物質が検出されない長所がある。しかし、値段が高く断熱が悪い短所がある。
一方、現代社会において、次第に生活が便利になるにつれて使い捨て用品の使用が増加し、単身世帯の増加による出前料理および簡便料理製品の需要が次第に増えている。これに伴い、食品包装容器の需要も増加していて、有害物質から安全かつ用途による機能が付与された新しい容器の素材に対する消費者のニーズがますます大きくなってきている。
これと関連して、食品包装容器関連業者では便利さ、安全性、環境に優しい性能および価格競争力をすべて備えた食品包装容器を製造するために多くの努力がなされている。
その例として、環境に優しい耐熱材およびこれを含む包装容器（大韓民国登録特許第１０−１７７８６２９号）に対する技術が提案されてある。具体的には、前記登録特許にはポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）発泡体の少なくとも一面にエチレンビニルアルコール（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ、ＥＶＯＨ）ガスバリアー層を含む２層構造の耐熱材を有する包装容器が開示されている。
しかし、前記エチレンビニルアルコールはバリアー性は優秀であるものの、ポリエチレンテレフタレートとの融点差が大きいため成形が難しい短所がある。具体的には、ポリエチレンテレフタレートの耐熱性を向上させるために高温の熱処理が必要であるが、このような場合、前記エチレンビニルアルコールが融解して食品包装容器の全体面積にガスバリアー層を形成できないなど、食品包装容器の構成状態が不良となる問題点がある。
本発明は前述した問題点を解決するためのものであって、容器の成形時にガスバリアー層の損傷を防止できる成形体、これを含む包装容器およびその製造方法を提供する。
本発明は、第１発泡シート、ガスバリアー層および第２発泡シートが順次積層された構造であり、下記の数学式１を満足する成形体であって、前記第１発泡シートおよび第２発泡シートはポリエステル樹脂の発泡体であり、前記成形体の平均厚さは１〜５ｍｍ範囲であり、ＡＳＴＭ Ｆ ３９８５による酸素透過度が２３℃の条件下で、２０ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ以下であることを特徴とする成形体を提供する：
［数学式１］
Ｈ／Ｄ≧０．０１
Ｈ／Ｄ≧０．０１
数学式１において、収容部および開口部を含む容器構造の成形体を形成するものの、Ｈは収容部の深さを示し、１〜１０ｃｍであり、Ｄは開口部の直径を示したものである。
また、本発明は前記成形体を含む包装容器を提供する。
さらに、本発明は、第１発泡シート、ガスバリアー層および第２発泡シートが順次積層された構造のシートを、成形装置の雌型金型と雄型金型の間に配置させる段階；および雄型金型を加圧して成形体を成形する段階；を含み、前記第１発泡シートおよび第２発泡シートはポリエステル樹脂の発泡体であることを特徴とする成形体の製造方法を提供する。
本発明に係る成形体は、ガスバリアー層の両面にそれぞれ第１および第２発泡シートを含むことによって、酸素および水分透過度を最小化することができる。併せて、前記成形体を食品包装容器に使う場合、酸素および水分による食品の腐敗などを防止するため食品の保存が容易である。
本発明はガスバリアー層を含む成形体、これを含む包装容器および成形体の製造方法に関するものである。特に、本発明に係る成形体はガスバリアー層の両面に第１および第２発泡シートを含むことによって、酸素および水分透過度を最小化することができる。併せて、前記成形体を食品包装容器に使う場合、酸素および水分による食品の腐敗などを防止するため食品の保存が容易である。
図１は本発明に係る成形体の断面図、図２は本発明に係る成形体の製造方法を順に図示した図面である。以下、図１および図２を参照して、本発明に係る成形体について詳細に説明する。
本発明は、第１発泡シート１０１、ガスバリアー層１０２および第２発泡シート１０１’が順次積層された構造であり、下記の数学式１を満足する成形体１０であって、前記第１発泡シート１０１および第２発泡シート１０１’はポリエステル樹脂の発泡体であり、前記成形体１０の平均厚さは１ｍｍ〜５ｍｍ範囲であり、ＡＳＴＭ Ｆ ３９８５による酸素透過度が２３℃の条件下で、２０ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ以下であることを特徴とする成形体を提供する：
［数学式１］
Ｈ／Ｄ≧０．０１
Ｈ／Ｄ≧０．０１
数学式１において、収容部および開口部を含む容器構造の成形体を形成するものの、Ｈは収容部の深さを示し、１ｃｍ〜１０ｃｍであり、Ｄは開口部の直径を示したものである。
具体的には、本発明に係る成形体はＡＳＴＭ Ｄ３９８５に基づいて測定した酸素透過度が０．１〜２０ｃｃ／ｍ２・ｄａｙであり得る。より具体的には、製造された成形体の試片（横×縦×高さ４０ｍｍ×４０ｍｍ×３ｍｍ）を（２３±１）℃条件で３０分の間酸素透過度を測定する場合、成形体の酸素透過度は０．１〜２０ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ、０．１〜１５ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ、０．１〜１３ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ、０．１〜１０ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ、０．１〜７ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ、０．１〜５ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ、または０．１〜３ｃｃ／ｍ２・ｄａｙであり得る。
これは、前述した通り、ポリエステル樹脂の第１および第２発泡シート１０１、１０１’をそれぞれ成形体１０の断面外層に形成し、前記第１および第２発泡シート１０１、１０１’の間にガスバリアー層１０２を形成することによって、前記のような酸素透過度を満足させることができる。すなわち、本発明に係る成形体１０は、前記範囲内の酸素透過度を有することによって酸素を遮蔽する性能が優秀であるため、食品の保存期限を延長させることができる利点がある。
具体的には、本発明に係る成形体１０は前記ガスバリアー層１０２の両面にそれぞれ第１および第２発泡シート１０１、１０１’を形成し、酸素透過度を前記範囲内に制御することができる。
併せて、ＡＳＴＭ Ｆ １２４９による水蒸気透過度が３７℃、１００％の相対湿度条件下で、５０ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下であることを特徴とする。例えば、前記水蒸気透過度は０．１〜５０ｇ／ｍ２・ｄａｙ、０．１〜４０ｇ／ｍ２・ｄａｙ、０．１〜３０ｇ／ｍ２・ｄａｙ、０．１〜２０ｇ／ｍ２・ｄａｙ、０．１〜１０ｇ／ｍ２・ｄａｙ、０．１〜７ｇ／ｍ２・ｄａｙ、０．１〜５ｇ／ｍ２・ｄａｙまたは０．１〜３ｇ／ｍ２・ｄａｙ範囲であり得る。本発明に係る成形体１０は前記水蒸気透過度を有することによって、ガスバリアー特性が要求される製品に広く使用され得る。例えば、食品包装容器として使う場合、食品が水蒸気と反応して腐敗することを防止できるため、食品の保管が容易であり得る。
ポリエステル樹脂は酸成分とジオール成分から誘導される繰り返し単位を含むことができる。具体的には、ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分とグリコール成分またはヒドロキシカルボン酸から合成された芳香族および脂肪族ポリエステル樹脂からなる群から選択された１種以上であり得る。
前記ポリエステル樹脂は例えば、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＢＴ）、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙ Ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ、ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（Ｐｏｌｙｇｌｙｃｏｌｉｃ ａｃｉｄ、ＰＧＡ）、ポリエチレンアジペート（Ｐｏｌｙｅｈｔｙｌｅｎｅ ａｄｉｐａｔｅ、ＰＥＡ）、ポリヒドロキシアルカノエート（Ｐｏｌｙｈｙｄｒｏｘｙａｌｋａｎｏａｔｅ、ＰＨＡ）、ポリトリメチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＴＴ）およびポリエチレンナフタレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）からなる群から選択された一つ以上であり得る。一例として、本発明ではポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）が使用され得る。
併せて、前記ガスバリアー層１０２は、エチレンビニルアルコール（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ、ＥＶＯＨ）、ポリビニリデンクロライド（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＰＶｄＣ）およびポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）のうち１種以上を含むことができる。
具体的には、前記バリアー層１０２はエチレンビニルアルコールを利用して形成することができる。この場合、包装容器の内部にある食品で発生するガスは、外部への排出は可能であるとともに外部からの酸素の供給は遮断することができる。
本発明に係る成形体１０は多層構造であり、成形体１０を形成する多層構造の平均厚さは１ｍｍ〜５ｍｍ範囲であり得る。
例えば、成形体１０は３層構造であり得、この場合、３層構造の全体厚さは、平均１．２〜４ｍｍ、１．５〜３．５ｍｍ、１．８〜３ｍｍあるいは２ｍｍであり得る。また、前記ガスバリアー層１０２の平均厚さは０．０１〜２ｍｍであり得、０．０５〜２ｍｍ、０．１〜１．９ｍｍ、０．２〜１．８５ｍｍ、０．３〜１．８ｍｍ、０．５〜１．６ｍｍ、０．７〜１．４ｍｍ、０．９〜１．２ｍｍ、または１ｍｍであり得る。
併せて、第１発泡シート１０１および第２発泡シート１０１’の平均厚さはそれぞれ０．５〜１．５ｍｍであり得、０．６〜１．３ｍｍ、０．７〜１．２ｍｍ、０．８〜１．０ｍｍ、０．９〜０．９５ｍｍであり得る。本発明の成形体１０は前記範囲の厚さを有する発泡シート１０１、１０１’およびガスバリアー層１０２で構成されることによって、前述した酸素透過度および水蒸気透過度を満足させることができるとともに圧縮強度を向上させて軽量性などを同時に満足させることができる。
一つの例示において、前記第１および第２発泡シート１０１、１０１’の融点Ｔｍは平均２４０〜２６０℃であり得る。具体的には、第１および第２発泡シート１０１、１０１’の平均融点は２４２℃〜２５７℃、２４５℃〜２５５℃、２４７℃〜２５３℃、または２４８℃〜２５１℃であり得る。一例として、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）樹脂を含む第１および第２発泡シート１０１、１０１’の融点は、平均２４８℃〜２５１℃であり得る。
併せて、前記ガスバリアー層１０２の融点Ｔｍは、平均１５０℃〜１９０℃であり得る。具体的には、ガスバリアー層１０２の融点は、平均１５０℃〜１９０℃、１５５℃〜１８５℃、１６０℃〜１８０℃、１６５℃〜１７５℃または１６９℃〜１７１℃であり得る。一例として、エチレンビニルアルコールからなるガスバリアー層の融点は、平均１７０±０．５℃であり得る。
一方、ポリエチレンテレフタレートとエチレンビニルアルコールは融点の差が大きいため、２層構造（発泡シート／ガスバリアー層）成形体の成形時にエチレンビニルアルコールが剥離または融解して成形体の全体面積に前記バリアー層１０２を等しく形成できないなどの問題点があったが、前記発泡シート１０１、１０１’をガスバリアー層１０２の両面にそれぞれ積層させることによって、前記ガスバリアー層１０２が融解してなくなったり発泡シート１０１、１０１’から剥離されるなどの問題点を解決することができる。
一つの例として、本発明に係る成形体１０は、底部１１および底部１１の周りに沿って上端が開放された状態の壁部１２を含み、前記数学式１でＨ／Ｄ値は０．０１〜１．３、０．０５〜１．２、０．１〜１．１、０．３〜１．０、０．４〜０．９、０．５〜０．８、０．５５〜０．７または０．６〜０．６５であり得る。併せて、前記数学式１でＨ値は１〜１０ｃｍであり得る。一例として、成形体１０の開口部の直径は１０ｃｍであり得、収容部の深さが３ｃｍであり得る。併せて、本発明に係る成形体１０は容器の形状であり得、円筒形または四角形の容器の形状であり得る。
一方、本発明に係る成形体１０は前記ガスバリアー層１０２の両面にそれぞれ第１および第２発泡シート１０１、１０１’を形成することによって、下記の数学式２を満足する成形体１０を提供することができる：
［数学式２］
｜Ｔ２−Ｔ１｜≧１０℃
｜Ｔ２−Ｔ１｜≧１０℃
前記数学式２において、Ｔ１は２０℃、１ａｔｍ条件で、成形体に１００℃の水を入れて１分経過したときに測定した成形体の外側の表面温度であり、Ｔ２は２０℃、１ａｔｍ条件で、成形体に１００℃の水を入れて１分経過したときに測定した成形体の内部の水の温度である。
本発明に係る成形体１０は第１、２発泡シート１０１、１０１’を含むことによって、優秀な熱遮断性を示す。具体的には、常温（２０℃）、１気圧条件で、成形体の内部に１００℃の水を７０％（ｖ／ｖ）入れた状態で、１分経過した時点での成形体内部の水の温度と成形体外部の表面の温度差が１０℃以上であり得る。これは本発明に係る成形体１０の熱遮断性が優秀であることを示すものであるが、具体的には、製造された成形体に１００℃の水を７０％（ｖ／ｖ）入れた状態で、１分経過した時点での成形体１０の内部に収容された水の温度と成形体１０の外部表面の温度差である。
一つの例として、本発明に係る成形体１０に１００℃の水を７０％（ｖ／ｖ）入れた状態で、１分経過した時点での成形体の外部温度が４０℃である場合、成形体１０の内部に収容された水の温度は９５℃であり得る。本発明に係る成形体１０は、前記条件で成形体１０の内部に収容された水の温度と成形体１０の外部表面の温度差を比較的に高く維持することによって優秀な熱遮断性を示すことが分かり、これによって食品の保温を効果的に向上させることができる。
一方、本発明の第１および第２発泡シート１０１、１０１’はそれぞれ０．５〜９重量％の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を含むことができる。
具体的には、前記炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）は無機粒子であり、前記のような無機粒子を含むことによって、本発明の第１および第２発泡シート１０１、１０１’はシートの表面が均一であり、優秀な熱成形性を示すことができる。
前記炭酸カルシウムの熱伝導率は１．０ｋｃａｌ／ｍｈ℃〜３．０ｋｃａｌ／ｍｈ℃であり得る。具体的には、炭酸カルシウムの熱伝導率は１．２ｋｃａｌ／ｍｈ℃〜２．５ｋｃａｌ／ｍｈ℃、１．５ｋｃａｌ／ｍｈ℃〜２．２ｋｃａｌ／ｍｈ℃または１．８ｋｃａｌ／ｍｈ℃〜２．０ｋｃａｌ／ｍｈ℃であり得る。より具体的には、炭酸カルシウムの熱伝導率は１．５ｋｃａｌ／ｍｈ℃〜２．５ｋｃａｌ／ｍｈ℃または１．８ｋｃａｌ／ｍｈ℃〜２．３ｋｃａｌ／ｍｈ℃であり得る。前記のように炭酸カルシウムを含む第１および第２発泡シート１０１、１０１’は優秀な熱伝導率を示すことによって均一な表面を有し、優秀な熱成形性を示すことができる。
例えば、前記炭酸カルシウムの含量は０．５〜９重量％であり得る。具体的には、炭酸カルシウムの含量は０．５〜８重量％、０．６〜７重量％、０．７〜６重量％、０．８〜５重量％、０．９〜４重量％、１．０〜３．０重量％、２重量％〜３．５重量％であり得る。一例として、１．０重量％または３重量％であり得る。
一つの例示において、発泡シート１０１、１０１’の密度（ＫＳ Ｍ ＩＳＯ ８４５）は、平均３００〜７００ｋｇ／ｍ３であり得る。具体的には、発泡シート１０１、１０１’の密度は、平均３２５〜６５０ｋｇ／ｍ３、３５０〜６００ｋｇ／ｍ３、３７５〜５５０ｋｇ／ｍ３、４００〜５００ｋｇ／ｍ３または４２５〜４５０ｋｇ／ｍ３であり得る。
他の一つの例示において、本発明に係る発泡シート１０１、１０１’は２００℃で１０秒の条件で高温伸び率は３２５〜３７５％であり得る。具体的には、発泡シート１０１、１０１’は２００℃で１０秒の条件で高温伸び率は３３０〜３６０％、３４５〜３７０％または３３５〜３６０％であり得る。より具体的には、発泡シート１０１、１０１’は２００℃で１０秒の条件で高温伸び率は３４５〜３５５％であり得る。
前記のようなポリエステルおよび炭酸カルシウムを含むことによって、本発明に係る発泡シート１０１、１０１’は優秀な加工性を示すことができる。
本発明に係る成形体１０の第１および第２発泡シート１０１、１０１’はポリエステル樹脂の発泡体であり、前記第１および第２発泡シート１０１、１０１’のポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）樹脂であり得る。前記ＰＥＴ樹脂を使うことによって、環境に優しく、再使用が容易である。
食品医薬品安全処の器具および容器包装とその原材料に関する規格を基準として、湧出規格の測定時、総湧出量が３０ｐｐｍ以下であり、アンチモン、ゲルマニウム、テレフタル酸、イソフタル酸、アセトアルデヒド物質が検出されず、残留規格の測定時、揮発性物質が検出されないことを特徴とする。
具体的には、本発明に係る成形体１０は前記のように環境に優しい素材であるポリエステル樹脂を使うことによって、大韓民国食品医薬品安全処で発行している器具および容器包装の基準および規格告示全文告示第２０１５−７号に記載された憂慮物質を許容範囲内に調節することができる。
このような素材を利用した成形体１０を利用して食品包装容器１０を製造することによって、環境に優しい食品容器を提供することができる。
一つの例として、本発明に係る成形体１０は、バリアー（Ｂａｒｒｉｅｒ）性能、親水化機能または防水機能を有することができ、界面活性剤、親水化剤、熱安定剤、防水剤、セル大きさ拡大剤、赤外線減衰剤、可塑剤、防火化学薬品、顔料、弾性ポリマー、押出補助剤、酸化防止剤、空転防止剤およびＵＶ吸収剤からなる群から選択される一つ以上の機能性添加剤をさらに含むことができる。具体的には、本発明の樹脂発泡シートは増粘剤、熱安定剤および発泡剤を含むことができる。
前記増粘剤は特に限定しないが、本発明では例えばピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）が使用され得る。
前記熱安定剤は、有機または無機リン化合物であり得る。前記有機または無機リン化合物は、例えば、リン酸およびその有機エステル、亜リン酸およびその有機エステルであり得る。例えば、前記熱安定剤は商業的に入手可能な物質であって、リン酸、アルキルホスフェートまたはアリールホスフェートであり得る。具体的には、本発明で熱安定剤はトリフェニルホスフェートであり得るが、これに制限されるものではなく、前記樹脂発泡シートの熱的安定性を向上させることができるものであれば、通常の範囲内で制限なく使用可能である。
前記発泡剤の例としては、Ｎ２、ＣＯ２、フレオン、ブタン、ペンタン、ネオペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、イソヘプタン、メチルクロライドなどの物理的発泡剤またはアゾジカルボンアミド（ａｚｏｄｉｃａｒｂｏｎａｍｉｄｅ）系化合物、Ｐ、Ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）［Ｐ、Ｐ’−ｏｘｙ ｂｉｓ（ｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎｙｌ ｈｙｄｒａｚｉｄｅ）］系化合物、Ｎ、Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（Ｎ、Ｎ’−ｄｉｎｉｔｒｏｓｏ ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｔｒａｍｉｎｅ）系化合物などの化学的発泡剤があり、具体的には、本発明ではＣＯ２が使用され得る。
また、本発明は成形体の製造方法を提供する。
図２は、本発明に係る成形体の製造方法を順に図示した図面である。図２を参照すると、本発明は、第１発泡シート、ガスバリアー層および第２発泡シートが順に積層された構造のシート１を成形装置の雌型金型２１と雄型金型２２の間に配置させる段階；および雄型金型２２を加圧して成形体１０を成形する段階を含み、前記第１発泡シートおよび第２発泡シートはポリエステル樹脂の発泡体であることを特徴とする成形体の製造方法を提供する。
一方、第１および第２発泡シートについての製造方法は具体的に限定されないが、例えば、第１および第２発泡シートはポリエステル樹脂を押出発泡して製造することができる。具体的には、発泡方法の種類には大きくビーズ発泡または押出発泡がある。前記ビーズ発泡は、一般的に、樹脂ビーズを加熱して１次発泡させ、これを適当な時間の間熟成させた後に板状、筒状の金型に満たしてさらに加熱し、２次発泡によって融着、成形して製品を作る方法である。その反面、押出発泡は樹脂を加熱して溶融させ、前記樹脂溶融物を連続的に押出および発泡させることによって、工程段階を単純化することができ、大量生産が可能であり、ビーズ発泡時のビーズの間で亀裂と粒状破壊現象などを防止することができる。
次いで、加工する段階は、第１発泡シート、ガスバリアー層および第２発泡シートが順に積層された構造のシート１を、成形体成形装置２０の雌型金型２１と雄型金型２２の間に配置させる段階および雄型金型２２を加圧して成形体１０を成形する段階を提供する。
具体的には、雌型金型２１と雄型金型２２の間に配置されたシート１は、熱成形されることによって成形体１０に成形され得る。前記熱成形としては、真空成形、圧空成形または真空成形と圧空成形を組み合わせた真空圧空成形、雄型金型（プラグ）を使いつつ、または雄型金型２２を使った後、真空および／または圧空成形するなどの熱成形がある。
図２を参照すると、図２の（ａ）はシート１を成形する前にシート１を成形装置の雌型金型２１と雄型金型２２の間に配置する配置段階を示す。図２の（ｂ）は延伸工程および熱工程を示す図面であって、図２（ｂ）のように、雄型金型２２を下降させてシート１を延伸し、雌型金型２１からの真空吸引によって雌型金型２１のキャビティの形状に賦形され、熱が加えられる。図２（ｃ）は、雄型金型２２の加圧と雌型金型２１からの圧縮空気によって、成形されているシート１が雄型金型２２の形状に賦形されて最終成形品である成形体１０が成形されることを示す。次いで、成形された成形体１０は冷却後に雄型金型２２を上昇させることによって取り出され得る。
併せて、成形する段階は、シートの表面温度が１４０〜１６０℃となるように熱を印加し、前記雌型金型２１および雄型金型２２の表面温度を６０℃〜２００℃に設定して成形体１０を成形することができる。
一方、成形段階で雄型金型２２の表面と雌型金型２１のキャビティの表面温度は互いに異なり得る。好ましくは、雄型金型２２の表面温度はそれぞれ２５０〜２８０℃、２５５〜２７５℃、２６０〜２７０℃または２６５℃であり得、雌型金型２１のキャビティの表面温度は２００〜２５０℃、２１０〜２４０℃、２１５〜２３５℃、２２０〜２３０℃または２２５±３℃であり得る。
一つの例示において、雄型金型２２の表面温度は２６５±１℃であり得、雌型金型２１の表面温度は２２５℃であり得、雄型金型２２は０．５秒〜１５秒の間雌型金型２1に接触させることが好ましい。併せて、雌型金型２１は一側に内部空間であるキャビティを減圧するための減圧ホール２３が形成された構造であり得る。
これにより、前述した成形体の製造方法によってポリエステル樹脂の第１発泡シート、ガスバリアー層、およびポリエステル樹脂の第２発泡シートが順に積層された容器の形状の成形体または前記成形体を含む包装容器を製造することができる。
以下、本発明を実施例および実験例によってより詳細に説明する。
ただし、下記の実施例および実験例は本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の内容は下記の実施例および実験例に限定されるものではない。
製造例１．
ＰＥＴ樹脂１００重量部を１３０℃で乾燥させて水分を除去したし、第１押出機で前記水分が除去されたＰＥＴ樹脂１００重量部、ＰＭＤＡ（ｐｙｒｏｍｅｌｌｉｔｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）１重量部、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）１重量部、Ｉｒｇａｎｏｘ（ＩＲＧ １０１０）０．１重量部を混合し、２８０℃に加熱して樹脂溶融物を製造した。その後、第１押出機に発泡剤としてブタンガスを混合し、樹脂溶融物を第２押出機に送って２２０℃に冷却した。冷却された樹脂溶融物はダイ（Ｄｉｅ）を通過しながら発泡シートを形成した。
ＰＥＴ樹脂１００重量部を１３０℃で乾燥させて水分を除去したし、第１押出機で前記水分が除去されたＰＥＴ樹脂１００重量部、ＰＭＤＡ（ｐｙｒｏｍｅｌｌｉｔｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）１重量部、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）１重量部、Ｉｒｇａｎｏｘ（ＩＲＧ １０１０）０．１重量部を混合し、２８０℃に加熱して樹脂溶融物を製造した。その後、第１押出機に発泡剤としてブタンガスを混合し、樹脂溶融物を第２押出機に送って２２０℃に冷却した。冷却された樹脂溶融物はダイ（Ｄｉｅ）を通過しながら発泡シートを形成した。
この時、製造されたポリエステル樹脂発泡シートの密度は３８０ｋｇ／ｍ３であり、厚さは１ｍｍであった。
実施例１
製造例１で製造した発泡シートの一面にバリアー層として０．０５ｍｍのＥＶＯＨフィルムをラミネーティングし、その上に製造例１で製造した発泡シートを積層した。そして、積層した３層構造のシートを容器の形状に成形し、Ｈ／Ｄ＝０．３の成形体（Ｈ：収容部の深さＤ：開口部の直径）を製造した。前記成形体の開口部の直径は１０ｃｍであった。一方、成形体の成形時に、雄型金型の表面温度は６０℃であり、雌型金型の表面温度は１２０℃であった。
製造例１で製造した発泡シートの一面にバリアー層として０．０５ｍｍのＥＶＯＨフィルムをラミネーティングし、その上に製造例１で製造した発泡シートを積層した。そして、積層した３層構造のシートを容器の形状に成形し、Ｈ／Ｄ＝０．３の成形体（Ｈ：収容部の深さＤ：開口部の直径）を製造した。前記成形体の開口部の直径は１０ｃｍであった。一方、成形体の成形時に、雄型金型の表面温度は６０℃であり、雌型金型の表面温度は１２０℃であった。
実施例２．
バリアー層としては、ＥＶＯＨ０．０２ｍｍとＰＥＴ０．０３ｍｍフィルム２ Ｌａｙｅｒで構成されたことを除いては実施例１と同じ方法で成形体を製造した。
バリアー層としては、ＥＶＯＨ０．０２ｍｍとＰＥＴ０．０３ｍｍフィルム２ Ｌａｙｅｒで構成されたことを除いては実施例１と同じ方法で成形体を製造した。
実施例３．
Ｈ／Ｄの値が０．５であることを除いては実施例１と同じ方法で成形体を製造した。
Ｈ／Ｄの値が０．５であることを除いては実施例１と同じ方法で成形体を製造した。
比較例１
厚さが２ｍｍであることを除いては製造例１と同じ方法で製造した発泡シートの一面に、バリアー層として０．０５ｍｍのＥＶＯＨフィルムをラミネーティングして２層構造のシートを製造した。そして、積層した２層構造のシートを容器の形状に成形し、Ｈ／Ｄ＝０．３の成形体（Ｈ：収容部の深さＤ：開口部の直径）を製造した。前記成形体の開口部の直径は１０ｃｍであった。一方、雄型金型の表面温度は６０℃であり、雌型金型の表面温度は１２０℃であった。
厚さが２ｍｍであることを除いては製造例１と同じ方法で製造した発泡シートの一面に、バリアー層として０．０５ｍｍのＥＶＯＨフィルムをラミネーティングして２層構造のシートを製造した。そして、積層した２層構造のシートを容器の形状に成形し、Ｈ／Ｄ＝０．３の成形体（Ｈ：収容部の深さＤ：開口部の直径）を製造した。前記成形体の開口部の直径は１０ｃｍであった。一方、雄型金型の表面温度は６０℃であり、雌型金型の表面温度は１２０℃であった。
比較例２
ＰＰ多層シート（ＰＰ／ＥＶＯＨ／ＰＰ）を使ってＨ／Ｄ０．３の実施例１と同じ構造の容器を成形したし、成形する時の金型の温度は２０℃を維持した。
ＰＰ多層シート（ＰＰ／ＥＶＯＨ／ＰＰ）を使ってＨ／Ｄ０．３の実施例１と同じ構造の容器を成形したし、成形する時の金型の温度は２０℃を維持した。
実施例および比較例で成形体のシートの種類および成形条件を下記の表１のように異ならせて成形体を製造した。
実験例１．酸素透過度の測定
実施例と比較例で製造した成形体に対して、２３℃の温度および５０％の相対湿度条件下で酸素透過度を測定した。一方、ガスバリアー層が成形体内に均一に分布されたかを確認するために、成形体の試片をランダムに切って測定した。そして、その結果を下記の表２に表した。
実施例と比較例で製造した成形体に対して、２３℃の温度および５０％の相対湿度条件下で酸素透過度を測定した。一方、ガスバリアー層が成形体内に均一に分布されたかを確認するために、成形体の試片をランダムに切って測定した。そして、その結果を下記の表２に表した。
＜酸素透過度試験＞
−試験方法：ＡＳＴＭ Ｄ ３９８５
−試験機器：ＯＸ−ＴＲＡＮ ７０２（ＭＯＣＯＮ社、アメリカ）
−試験温度：２３℃
−試験時間：３０分
−測定範囲：０．１〜２０００ｃｃ／ｍ２ｄａｙ
−試片の大きさ：横×縦×高さ４０ｍｍ×４０ｍｍ×３ｍｍ
−試験方法：ＡＳＴＭ Ｄ ３９８５
−試験機器：ＯＸ−ＴＲＡＮ ７０２（ＭＯＣＯＮ社、アメリカ）
−試験温度：２３℃
−試験時間：３０分
−測定範囲：０．１〜２０００ｃｃ／ｍ２ｄａｙ
−試片の大きさ：横×縦×高さ４０ｍｍ×４０ｍｍ×３ｍｍ
前記表２を参照すると、本発明に係る成形体は酸素透過度が低いことを確認することができ、これに伴い、酸素の透過をほぼ防止できることが分かる。これは、ガスバリアー層が成形体の全体面積に均一に分布されていることを意味する。その反面、比較例１の成形体は酸素透過度が高いことを確認することができた。これは、成形体の成形時にガスバリアー層が損傷したためであると判断される。併せて、非発泡製品である比較例２の場合、酸素透過度は低いものの、後述される熱遮断性試験で熱遮断性が優秀でないことを確認することができる。
反面、比較例１の成形体は酸素透過度が高いことを確認することができた。これは、成形体の成形時にガスバリアー層が損傷したためであると判断される。併せて、非発泡製品である比較例２の場合、酸素透過度は低いものの、後述される熱遮断性試験で熱遮断性が優秀でないことを確認することができる。
実験例２．水蒸気透過度の測定
実施例と比較例で製造した成形体に対して、ＡＳＴＭ Ｆ １２４９を基準として、３７℃の温度および１００％の相対湿度条件下で、水蒸気透過度を測定した。そして、その結果を下記の表３に表した。
実施例と比較例で製造した成形体に対して、ＡＳＴＭ Ｆ １２４９を基準として、３７℃の温度および１００％の相対湿度条件下で、水蒸気透過度を測定した。そして、その結果を下記の表３に表した。
表３を参照すると、実施例１−３による成形体の場合、それぞれ８．５ｇ／ｍ２ｄａｙ、１７ｇ／ｍ２ｄａｙおよび１８ｇ／ｍ２ｄａｙと低い結果を示した。これは、ガスバリアー層が成形体の全体面積に均一に分布されていることを意味する．併せて、比較例１の場合、１９ｇ／ｍ２ｄａｙであって、実施例より高い結果を示した。これは比較例１成形体の成形時にガスバリアー層が損傷したためであると判断される。併せて、非発泡製品である比較例２の場合、酸素透過度は低いものの、後述される熱遮断性試験で熱遮断性が優秀でないことを確認することができる。
実験例３．熱遮断性測定
実施例と比較例による成形体の熱遮断性を評価するために、成形体の内部に１００℃の水を７０％（ｖ／ｖ）入れた状態で、２分経過した時点で、成形体内部の任意の地点と容器外部の任意の地点の温度を測定した。そして、その結果を表４と表５に表した：
実施例と比較例による成形体の熱遮断性を評価するために、成形体の内部に１００℃の水を７０％（ｖ／ｖ）入れた状態で、２分経過した時点で、成形体内部の任意の地点と容器外部の任意の地点の温度を測定した。そして、その結果を表４と表５に表した：
［数学式２］
｜Ｔ２−Ｔ１｜≧１０℃
｜Ｔ２−Ｔ１｜≧１０℃
前記数学式２において、Ｔ１は２０℃、１ａｔｍ条件で、成形体に１００℃の水を入れて１分経過したときに測定した成形体の外側の表面温度であり、Ｔ２は２０℃、１ａｔｍ条件で、成形体に１００℃の水を入れて１分経過したときに測定した成形体の内部の水の温度である。
前記表４を参照すると、実施例に係る成形体は成形体の内部に収容された水の温度と成形体表面の温度差が１０℃以上に示されて、優れた熱遮断性を示すことが分かる。その反面、比較例１および２による成形体は、｜Ｔ２−Ｔ１｜がそれぞれ２７℃と０℃であり、熱遮断性が顕著に低かった。したがって、本発明に係る成形体はＰＥＴ発泡シートを含むことによって優秀な熱遮断性を有し、これによって優れた保温特性および取り扱いの安全性を具現することができることを確認した。
特に、ガスバリアー層の両面にそれぞれ第１および第２発泡シートを含むことによって優秀な熱遮断性を有することを確認することができた。
これを通じて、本発明に係る成形体は、低い水蒸気透過度および酸素透過度を有し、熱遮断性が優秀であることが分かる。
本発明に係る成形体は、ガスバリアー層の両面にそれぞれ第１および第２発泡シートを含むことによって酸素および水分透過度を最小化することができるため、これを食品包装容器に使う場合、酸素および水分による食品の腐敗などを防止することができ、食品の保存が容易である。
１：シート
１０：成形体
１０１：第１発泡シート
１０１’：第２発泡シート
１０２：ガスバリアー層
１１：底部
１２：壁部
１３：フランジ
２０：金型
２１：雌型金型
２２：雄型金型
２３：減圧ホール
１０：成形体
１０１：第１発泡シート
１０１’：第２発泡シート
１０２：ガスバリアー層
１１：底部
１２：壁部
１３：フランジ
２０：金型
２１：雌型金型
２２：雄型金型
２３：減圧ホール
Claims (13)
- 第１発泡シート、ガスバリアー層および第２発泡シートが順に積層された構造であり、下記の数学式１を満足する成形体であって、
前記第１発泡シートおよび第２発泡シートはポリエステル樹脂の発泡体であり、
前記第１発泡シートおよび第２発泡シートの平均厚さはそれぞれ０．５〜１．５ｍｍであり、
前記成形体の平均厚さは１ｍｍ〜５ｍｍ範囲であり、
ＡＳＴＭ Ｆ ３９８５による酸素透過度が２３℃の条件下で、２０ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ以下であることを特徴とする、成形体：
［数学式１］
Ｈ／Ｄ≧０．０１
数学式１において、
収容部および開口部を含む容器構造の成形体を形成するものの、
Ｈは収容部の深さを示し、１ｃｍ〜１０ｃｍであり、
Ｄは開口部の直径を示したものである。 - ＡＳＴＭ Ｆ １２４９による水蒸気透過度が３７℃、１００％の相対湿度条件下で、５０ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の成形体。
- ガスバリアー層の平均厚さは０．０１〜２ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の成形体。
- ガスバリアー層は、エチレンビニルアルコール、ポリビニリデンクロライドおよびポリエチレンテレフタレートのうち１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の成形体。
- ガスバリアー層の融点（Ｔｍ）は、平均１５０℃〜１９０℃であり、
第１および第２発泡シートの融点（Ｔｍ）は、平均２４０℃〜２６０℃であることを特徴とする、請求項１に記載の成形体。 - ポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の成形体。
- 第１および第２発泡シートはそれぞれ０．５〜９．０重量％の炭酸カルシウムを含むことを特徴とする、請求項１に記載の成形体。
- 下記の数学式２を満足することを特徴とする、請求項１に記載の成形体：
［数学式２］
｜Ｔ２−Ｔ１｜≧１０℃
前記数学式２において、
Ｔ１は２０℃、１ａｔｍ条件で、成形体に１００℃の水を入れて１分経過したときに測定した成形体の外側の表面温度であり、
Ｔ２は２０℃、１ａｔｍ条件で、成形体に１００℃の水を入れて１分経過したときに測定した成形体の内部の水の温度である。 - 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された成形体を含む、包装容器。
- 包装容器は食品包装容器であることを特徴とする、請求項９に記載の包装容器。
- 第１発泡シート、ガスバリアー層および第２発泡シートが順に積層された構造のシートを、成形装置の雌型金型と雄型金型の間に配置させる段階；および
雄型金型を加圧して成形体を成形する段階；を含み、
前記第１発泡シートおよび第２発泡シートはポリエステル樹脂の発泡体であり、
前記第１発泡シートおよび第２発泡シートの平均厚さはそれぞれ０．５〜１．５ｍｍであり、
前記成形体の平均厚さは１ｍｍ〜５ｍｍ範囲であり、
ＡＳＴＭ Ｆ ３９８５による酸素透過度が２３℃の条件下で、２０ｃｃ／ｍ ２ ・ｄａｙ以下であり、
下記の数学式１を満足することを特徴とする、成形体の製造方法：
［数学式１］
Ｈ／Ｄ≧０．０１
数学式１において、
収容部および開口部を含む容器構造の成形体を形成するものの、
Ｈは収容部の深さを示し、１ｃｍ〜１０ｃｍであり、
Ｄは開口部の直径を示したものである。 - 成形する段階は、シートの表面温度が１４０〜１６０℃となるように熱を印加し、前記雌型金型および雄型金型の表面温度を６０〜２００℃に設定して成形体を成形することを特徴とする、請求項１１に記載の成形体の製造方法。
- 雌型金型は、一側に内部空間を減圧する減圧ホールが形成された構造であることを特徴とする、請求項１１に記載の成形体の製造方法。
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