JP7185276B2

JP7185276B2 - 二重成形樹脂製食器

Info

Publication number: JP7185276B2
Application number: JP2018239969A
Authority: JP
Inventors: 悠平笠原
Original assignee: 三信化工株式会社
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2022-12-07
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: JP2020099532A

Description

本発明は、ポリメチルペンテンを用いた二重成形樹脂製食器に関する。さらに詳しくは、ポリメチルペンテンを用いた透明性の高い内側成形体と、ポリメチルペンテンを用いた外側成形体を有する二重成形樹脂製食器に関する。

一般的に学校、病院および企業の社員食堂等の大規模に給食する施設では、食器として樹脂製食器が多く使用されている。樹脂製食器は軽量で破損しにくく、形状および品質が安定している製品を安価で入手することができることが主な理由となっている。

このような樹脂製食器として、本出願人は、耐熱性に優れるポリメチルペンテンを使用する二重成形樹脂製食器を提案した（特許文献１を参照）。
これは、ポリメチルペンテンおよびポリプロピレンを含有する組成物（Ａ）からなる内側成形体と、ポリメチルペンテンに加えてポリプロピレンおよび／または無機フィラーを含有する組成物（Ｂ）からなる外側成形体を有する二重成形樹脂製食器である。

そして、該内側成形体がある程度の透明性を有していることから、内側成形体の外側に絵柄等の加飾を施すことによって、食器内側からの外観、見栄えを向上させ、二重成形樹脂製食器の製品としての付加価値を高めることが可能であった。
しかしながら、該内側成形体の透明性を高めていくと、内側成形体と外側成形体の密着性が低下する、および食器全体の強度が低下するという物性上の問題が発生する。
したがって、この二重成形樹脂製食器を製品化する際には、該物性上の問題解決を優先しなければならないため、該内側成形体は、やや白濁しており、透明性が不十分であるという問題があった。
つまり、これまでポリメチルペンテンを使用する二重成形樹脂製食器の技術分野においては、該内側成形体が完全に透明であると共に、内側成形体と外側成形体の密着性および食器全体の強度に優れる製品を得ることはできなかった。

特許第５３６６１２２号公報

本発明は、上記事情を鑑み、高剛性透明ポリメチルペンテンを必須成分として含む透明ポリメチルペンテンと透明ポリα－オレフィン共重合体を含有する組成物（Ａ）からなる内側成形体と、ポリメチルペンテンと無機フィラーを含有する組成物（Ｂ）で成形した外側成形体を有する二重成形樹脂製食器を用いることにより、内側成形体が完全に透明であると共に、内側成形体と外側成形体の密着性および食器全体の強度に優れる、二重成形樹脂製食器を提供することを目的とする。

本発明は、高剛性透明ポリメチルペンテンを５～１００質量部および低剛性透明ポリメチルペンテンを０～９５質量部からなる透明ポリメチルペンテン１００質量部に対し、ポリメチルペンテン以外からなる透明ポリα－オレフィン共重合体を１～７０質量部の割合で含有する組成物（Ａ）からなる内側成形体を予め成形した後に、この成形体の外側をポリメチルペンテン１００質量部に対し、無機フィラー０～１２０質量部の割合で含有する組成物（Ｂ）で成形したことを特徴とする二重成形樹脂製食器を提供する。

該二重成形樹脂製食器の態様において、該高剛性透明ポリメチルペンテンの引張弾性率が１５０１～３０００ＭＰａであり、該低剛性透明ポリメチルペンテンの引張弾性率が５００～１５００ＭＰａであることが好ましい。

該二重成形樹脂製食器の態様において、該組成物（Ｂ）が、ポリメチルペンテン１００質量部に対し、無機フィラーを４０～１２０質量部の割合で含有することが好ましい。

該二重成形樹脂製食器の態様において、該無機フィラーが、硫酸バリウム、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、ガラス、マイカから選ばれた少なくとも一種であることが好ましい。

一般的に大規模に給食する施設では、軽量で破損しにくく、形状および品質が安定している製品を安価で入手することができることから、樹脂製食器が多く使用されている。
また、耐熱性に優れるポリメチルペンテンを使用する二重成形樹脂製食器は、内側成形体の外側に絵柄等の加飾を施すことによって、食器内側からの外観、見栄えを向上させ、二重成形樹脂製食器の製品としての付加価値を高めることが可能である。
ポリメチルペンテンを使用する二重成形樹脂製食器の従来技術においては、内側成形体と外側成形体の密着性に優れ、食器全体の強度に優れるという物性を備える場合、該内側成形体がやや白濁しており、透明性が不十分であった。
しかしながら、本発明の二重成形樹脂製食器は、内側成形体と外側成形体の密着性に優れ、食器全体の強度に優れるという物性を備えると共に、内側成形体が完全に透明であることから、従来の透明性が不十分な二重成形樹脂製食器に比べ外観に優れ、さらに、内側成形体の外側に絵柄等を加飾した場合、より一層の外観、見栄えに優れるという効果を有する。

本発明の二重成形樹脂製食器における、内側成形体の外側に絵柄などの加飾を施す方法としては、オフセット印刷、スクリーン印刷、凸版印刷、パット印刷、その他の公知の加飾方法を適用することができる。

本発明は、高剛性透明ポリメチルペンテンを５～１００質量部および低剛性透明ポリメチルペンテンを０～９５質量部からなる透明ポリメチルペンテン１００質量部に対し、ポリメチルペンテン以外からなる透明ポリα－オレフィン共重合体を１～７０質量部の割合で含有する組成物（Ａ）からなる内側成形体を予め成形した後に、この成形体の外側をポリメチルペンテン１００質量部に対し、無機フィラー０～１２０質量部の割合で含有する組成物（Ｂ）で成形した二重成形樹脂製食器を提供するものである。

組成物（Ａ）および（Ｂ）に用いられるポリメチルペンテンは、ポリ－４メチルペンテン－１のホモポリマーまたはその共重合体である。共重合体としては４－メチルペンテン－１に加え、例えばエチレン、プロピレン、ブテン－１、ヘキセン－１、オクテン－１、デセン－１、テトラデセン－１、オクタデセン－１などのコモノマーを１種以上共重合したものである。共重合体の場合は、コモノマーの共重合率は１０モル％以下とすることが好ましい。

剛性とは、曲げやねじりの力に対する、寸法変化（変形）のしづらさの度合いを意味しており、力に対して変形が小さい場合を高剛性といい、変形が大きい場合を低剛性という。
本発明における剛性の指標としては、米国材料試験協会が規定するＡＳＴＭＤ６３８プラスチック試験方法において、タイプＩＶ試験片を用いた場合の引張弾性率を用いる。ここで、引張弾性率の数値が高い場合を高剛性といい、数値が低い場合を低剛性という。

内側成形体の材料である組成物（Ａ）は、高剛性透明ポリメチルペンテンを５～１００質量部および低剛性透明ポリメチルペンテンを０～９５質量部からなる透明ポリメチルペンテン１００質量部に対し、ポリメチルペンテン以外からなる透明ポリα－オレフィン共重合体を１～７０質量部の割合で含有する。
ここで、透明ポリメチルペンテン１００質量部において、高剛性透明ポリメチルペンテンは、耐熱性に優れるという特性を有していることから、高剛性透明ポリメチルペンテン１００質量部であってもよく、低剛性透明ポリメチルペンテンは、内側成形体の強度の向上を目的として用いられる任意成分であるため０質量部であってもよい。低剛性透明ポリメチルペンテンは、柔軟性を有し強度に優れるが耐熱性に劣るという特性を有していることから、高剛性透明ポリメチルペンテンが５質量部未満で低剛性透明ポリメチルペンテンが９５質量部を超える場合、耐熱性が不十分となる可能性がある。

また、透明ポリα－オレフィン共重合体は、内側成形体と外側成形体の密着性を向上する特性を有することから、透明ポリα－オレフィン共重合体が１質量部未満の場合、該密着性が不十分となる可能性があり、７０質量部を超える場合、耐熱性および強度が不十分となる可能性がある。

外側成形体の材料である組成物（Ｂ）は、ポリメチルペンテン１００質量部に対し、無機フィラー０～１２０質量部の割合で含有し、好ましくは４０～１２０質量部の割合で含有する。
ここで、外側成形体に用いられるポリメチルペンテンは特に制限はなく、内側成形体の外側に加飾された絵柄等について食器内側からの外観、見栄えを考慮すると、透明である必要がないため、不透明であってもよい。また、該ポリメチルペンテンは高剛性のものが好ましいが、低剛性のものであってもよい。これは無機フィラーを含有することにより剛性が向上すること、および外側成形体の厚みは、内側成形体に比べて自由度が高いことから、厚みを大きくすることにより、外側成形体全体の剛性を向上することができるためである。

無機フィラーは、主に二重成形樹脂製食器の比重調整を目的として用いられる任意成分であるため０質量部であってもよい。無機フィラーが０質量部の場合、二重成形樹脂製食器全体の比重が１未満である可能性があり、この場合の二重成形樹脂製食器は水に浮かぶ。二重成形樹脂製食器全体の比重は好ましくは１．０４～１．５である。また、無機フィラーが１２０質量部を超える場合、外側成形体の耐熱性および強度が不十分となる可能性がある。

高剛性透明ポリメチルペンテンは、透明なポリメチルペンテンであり、かつ、引張弾性率が１５００ＭＰａを超えるものすべてが含まれるが、好ましくは１５０１～３０００ＭＰａのものであり、さらに好ましくは１６００～２５００ＭＰａのものである。
引張弾性率が１５００ＭＰａ以下であると、後述する低剛性透明ポリメチルペンテンと定義上の差異がなくなってしまう点で好ましくなく、また高剛性透明ポリメチルペンテンに比較して低剛性透明ポリメチルペンテンは耐熱性に劣ることから、本発明の前提である耐熱性に優れる二重成形樹脂製食器が得られなくなる可能性がある。
引張弾性率が高すぎる場合、例えば１００００ＭＰａのように３０００ＭＰａを大きく超えるような場合には、低剛性透明ポリメチルペンテンとの相溶性に問題が発生し、内側成形体の強度が低下する可能性がある。

低剛性透明ポリメチルペンテンは、透明なポリメチルペンテンであり、かつ、引張弾性率が１５００ＭＰａ以下のものすべてが含まれるが、好ましくは５００～１５００ＭＰａのものであり、さらに好ましくは６００～１２００ＭＰａのものである。
引張弾性率が１５００ＭＰａを超えると、高剛性透明ポリメチルペンテンと定義上の差異がなくなってしまう点で好ましくない。
引張弾性率が低すぎる場合、例えば１０ＭＰａのように５００ＭＰａより極端に低い場合には、高剛性透明ポリメチルペンテンとの相溶性に問題が発生し、内側成形体の強度が低下する可能性がある。

透明ポリα－オレフィン共重合体は、透明なポリマーであり、かつ、エチレン、プロピレン、ブテン－１、ヘキセン－１、オクテン－１、デセン－１、テトラデセン－１、オクタデセン－１等の共重合体である。

無機フィラーは、主に二重成形樹脂製食器の比重調整を目的として用いられるが、着色、抗菌性付与、強度向上、難燃性向上等、他の用途を目的とする公知の無機フィラーを用いてもよく、例えば、硫酸バリウム、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、ガラス、マイカ、酸化鉄、酸化亜鉛、黒鉛、銀イオン担持ゼオライト、カーボンファイバー、グラスファイバー、酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等を用いてもよい。内側成形体の外側に加飾された絵柄等について食器内側からの外観、見栄えを考慮すると、外側成形体に用いられる無機フィラーは、白色、透明、または光輝性である硫酸バリウム、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、ガラス、マイカから選ばれた少なくとも一種を用いることが好ましい。

さらに、外側成形体の材料である組成物（Ｂ）は、必要に応じて公知の有機系添加剤を含有してもよく、例えば、ベンゾトリアゾール系等の紫外線吸収剤、フタル酸系等の可塑剤、アゾ化合物系等の着色剤、内側成形体との密着性向上のためポリα－オレフィン共重合体等を含有してもよい。

内側成形体の肉厚には特に制限はないが、最薄部の肉厚が０．４～１．２ｍｍ程度であることが好ましい。内側成形体の肉厚は内側成形体の外側に加飾を施す場合の観点、全体の肉厚の観点等から適宜選択される。

外側成形体の肉厚には特に制限はないが、最薄部の肉厚が１．０～２．０ｍｍ程度であることが好ましい。外側成形体の肉厚は無機フィラーを配合する観点、全体の肉厚の観点等から適宜選択される。

本発明の食器全体の肉厚には特に制限はないが、最薄部の肉厚が１．４～３．２ｍｍ程度であることが好ましい。食器全体の肉厚は食器の使用目的その他の事情に合わせて適宜選択される。

本発明の二重成形樹脂製食器は、内側成形体が完全に透明であり、従来の透明性が不十分な二重成形樹脂製食器より外観に優れるだけでなく、さらに、内側成形体の外側に絵柄等を加飾した場合、より一層の外観、見栄えに優れ、また、内側成形体と外側成形体の密着性および食器全体の強度に優れることから、学校、病院および企業の社員食堂等の大規模に給食する施設において、好適に使用される食器である。

射出成形金型で内側成形体を成形する様子を示す概略図である。図１で得られた内側成形体を示す断面図である。図２の内側成形体の外側に加飾を施した様子を示す概略図である。図３で得られた内側成形体を別の射出成形金型に挿入した様子を示す概略図である。図４の射出成形金型で、外側成形体を成形した様子を示す概略図である。図５で得られた二重成形樹脂製食器を示す断面図である。図５で得られた二重成形樹脂製食器を示す斜視図である。図６の二重成形樹脂製食器について、内側成形体と外側成形体を剥がして内外密着性を測定する様子を示す概略図である。

（二重成形樹脂製食器の製造）
樹脂組成物（Ａ）を成形材料とし、射出成形機（名機製作所製Ｍ－１００ＡＤ－ＤＭ１００ｔ）および図１に示す金型Ａを用いて、樹脂温度２８０℃射出圧４０％、射出速度４０％、冷却２５秒の成形条件で、図２に示すφ１２７ｍｍ、高さ５０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍの内側成形体（試料１）を成形した。この内側成形体の外側部分には、図３に示す印刷による加飾２を施した。

この内側成形体を図４に示す別の金型Ｂにインサートし、１５０～２００℃に加温した後、同様な射出成形機を用いて樹脂温度３２０℃、射出圧９０％、射出速度９０％、冷却２５秒の成形条件で、図５に示す内側成形体１および外側成形体３からなる、φ１３６、高さ５６、合計肉厚２．２ｍｍの二重成形樹脂製食器を製造した。図６および図７に離形後の二重成形樹脂製食器（試料２）の断面図および斜視図を示した。

本発明における試験方法は以下のとおりである。
１．試験方法
（１）透明性：
上記二重成形樹脂製食器の製造で得られた試料１を目視によって観察し、以下の評価基準により透明性を評価する。
（評価基準）
○：完全に透明である
△：やや白濁しており、完全に透明ではない
×：透明ではない

（２）内外密着性：
上記二重成形樹脂製食器の製造で得られた試料２を用い、ペンチ等で外縁部を等間隔に１０箇所、図８に示すように部分的に破断する。破断した破片の内側成形体と外側成形体を剥がし、以下の評価基準により内外密着性を評価する。
（評価基準）
○：１０箇所とも剥がれなし
△：１～３箇所剥がれあり
×：４箇所以上剥がれあり

（３）耐熱性：
上記二重成形樹脂製食器の製造で得られた試料２を用い、１２０℃の恒温乾燥器中に一定時間放置し、以下の評価基準により耐熱性を評価する。
（評価基準）
○：１０００時間を超えても劣化なし
△：７００～１０００時間で劣化あり
×：７００時間未満で劣化あり

（４）強度：
上記二重成形樹脂製食器の製造で得られた試料２を用い、内側成形体側に一定の高さから鋼球を落下させ、以下の評価基準により強度を評価する。
（評価基準）
○：高さ５０ｃｍを超えてもクラック発生せず
△：高さ２０～５０ｃｍでクラック発生あり
×：高さ２０ｃｍ未満でクラック発生あり

２．原料
（１）ＰＭＰ（Ｉ）：高剛性透明ポリメチルペンテン、引張弾性率１９００ＭＰａ
（２）ＰＭＰ（ＩＩ）：低剛性透明ポリメチルペンテン、引張弾性率９００ＭＰａ
（３）ＰＭＰ（ＩＩＩ）：不透明ポリメチルペンテン
（４）ＰＯ：透明ポリα－オレフィン共重合体
（５）ＰＰ：ポリプロピレン
（６）無機フィラー：硫酸バリウム

（実施例１～４、比較例１～５）
内側成形体組成物（Ａ）および外側成形体組成物（Ｂ）の組成、並びに各種試験の結果を表１に示す。組成における数値の単位は質量部である。
実施例１～５、比較例１～４において、内側成形体組成物（Ａ）を用いて得られた試料１について、透明性の試験を実施した後、さらに外側成形体組成物（Ｂ）を用いて得られた試料２について、内外密着性、耐熱性、および強度の試験を実施した。外側成形体組成物（Ｂ）はすべて同じものを用いた。
ここで、比較例３～４については、試料１（内側成形体）の透明性が、「△（やや白濁しており、完全に透明ではない）」または「×（透明ではない）」であり、本発明の課題を解決することができないことが明らかであったことから、試料２（二重成形樹脂製食器）を用いる試験は実施しなかった。

透明性について、本発明における組成物（Ａ）に含まれる実施例１～５からなる試料１（内側成形体）は、すべて「○（完全に透明である）」だった。また、組成物（Ａ）に含まれない比較例１～２も「○」であったが、比較例３～４は、「△（やや白濁しており、完全に透明ではない）」または「×（透明ではない）」だった。

試料２（二重成形樹脂製食器）を用いた試験である内外密着性、耐熱性、および強度について、本発明における組成物（Ａ）からなる内側成形体を用いた実施例１～５はすべて「○」または「△」であり、それぞれの物性をバランスよく満たしていた。
しかしながら、内側成形体が、ＰＭＰ（Ｉ）の１種のみからなる比較例１は内外密着性に劣っており、ＰＭＰ（ＩＩ）およびＰＯの２種を含有する組成物からなる比較例２は耐熱性に劣っていた。結果として、比較例１～２はそれぞれの物性をバランスよく満たすことができなかった。

１．内側成形体
２．加飾
３．外側成形体
４．部分的破断箇所
５．ゲート
Ａ．射出成形金型
Ｂ．射出成形金型

Claims

高剛性透明ポリメチルペンテンを５～１００質量部および低剛性透明ポリメチルペンテンを０～９５質量部からなる透明ポリメチルペンテン１００質量部に対し、ポリメチルペンテン以外からなる透明ポリα－オレフィン共重合体を１～７０質量部の割合で含有する組成物（Ａ）からなる内側成形体を予め成形した後に、この成形体の外側をポリメチルペンテン１００質量部に対し、無機フィラーを０～１２０質量部の割合で含有する組成物（Ｂ）からなる外側成形体で成形したことを特徴とする二重成形樹脂製食器。
該高剛性透明ポリメチルペンテンの引張弾性率が１５０１～３０００ＭＰａであり、該低剛性透明ポリメチルペンテンの引張弾性率が５００～１５００ＭＰａである、請求項１に記載された二重成形樹脂製食器。
該組成物（Ｂ）が、ポリメチルペンテン１００質量部に対し、無機フィラーを４０～１
２０質量部の割合で含有する、請求項１～２のいずれかに記載された二重成形樹脂製食器。
該無機フィラーが、硫酸バリウム、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、ガラス、マイカから選ばれた少なくとも一種である、請求項１～３のいずれかに記載された二重成形樹脂製食器。