JPWO2018123221A1 - 食品用容器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記樹脂組成物としては、例えば、主成分として熱可塑性樹脂を含むものが用いられ、なかでも、ポリオレフィン、ポリ乳酸及び分子内にカルボニル基を含む変性ポリオレフィンの混合物が好適に用いられる。ポリオレフィンとポリ乳酸とは互いに溶解しない非相溶系のポリマー同士であるため、混合しても互いに溶解せず、界面が形成される。したがって、超臨界流体を用いた発泡において、その界面を発泡起点(発泡核)として用いることができる。一方で、均一に発泡した食品用容器を製造するためには、発泡させる前の樹脂組成物を均一に分散することが求められる。このため、カルボニル基を含む変性ポリオレフィンを添加することで、ポリオレフィンとポリ乳酸を相溶化し、分散性を向上させる。これにより、食品用容器の内部に、多数の微細な気泡(粒子径の小さい発泡粒子)を均一に存在させることができ、断熱性、強度及び軽量性等の特性に優れた食品用容器を製造できる。
上記他のポリオレフィンとしては、例えば、α−オレフィンの単重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−αオレフィン共重合体、及び、プロピレン−αオレフィン共重合体等が挙げられる。上記α−オレフィンとしては、例えば、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、及び、1−ウンデセン等の炭素数4〜12のα−オレフィンが挙げられる。
ポリプロピレン(PP)50重量%、ポリ乳酸(PLA)20重量%、分子内にカルボニル基を含む変性ポリオレフィン10重量%及びタルク20重量%をドライブレンドし、二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、「TEX30」)を使って温度設定220℃で混練し、ペレット状の発泡用樹脂組成物Aを得た。得られた発泡用樹脂組成物Aは、ポリ乳酸の粒子がポリプロピレン中に分散した樹脂組成物であった。
ポリエチレン(PE)50重量%、ポリ乳酸(PLA)20重量%、分子内にカルボニル基を含む変性ポリオレフィン10重量%及びタルク20重量%をドライブレンドし、二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、「TEX30」)を使って温度設定220℃で混練し、ペレット状の発泡用樹脂組成物Bを得た。得られた発泡用樹脂組成物Bは、ポリ乳酸の粒子がポリエチレン中に分散した樹脂組成物であった。
製造例1で得られたペレット状の発泡用樹脂組成物Aを、超臨界発生装置を搭載した射出成形機(東芝機械株式会社製)に投入した。発泡用樹脂組成物は、温度200℃に設定したシリンダ内で溶融させつつ、窒素(N2)の超臨界流体を、充填量0.3重量%、充填圧力16MPaの条件で混入させた。なお、超臨界流体の充填量(単位:重量%)は、下記式(1)で計算することができる。
超臨界流体の充填量(単位:重量%)=[(超臨界流体の流量×超臨界流体の流入時間×換算係数27.8)÷発泡用樹脂組成物の重量]×100 (1)
実施例2〜6、9及び比較例1〜7は、下記表2に示したように、金型のキャビティに面する表面に施した凹凸形状の形成位置、上記凹凸形状の算術平均粗さRa、及び、十点平均粗さRzを変更したこと以外は、実施例1と同様にして丼型形状の食品用容器を作製した。なお、凹凸形状を施した以外の領域は、算術平均粗さRaが0.03μm、十点平均粗さRzが0.27μmの鏡面加工を施した。
実施例7及び8は、製造例2で得られたペレット状の発泡用樹脂組成物Bを用いたこと、下記表2に示したように、凹凸形状の形成位置、上記凹凸形状の算術平均粗さRa、及び、十点平均粗さRzを変更したこと以外は、実施例1と同様にして丼型形状の食品用容器を作製した。
比較例8では、上記凹凸加工を施さず、第一、第二、第三及び第四領域のすべてに鏡面加工を施したこと以外は、実施例1と同様にして丼型形状の食品用容器を作製した。
実施例及び比較例の食品用容器の作製に用いた金型について、以下の方法により、成形性として(1)充填性、及び、(2)離型性を評価し、(3)固化速度を測定した。また、実施例及び比較例で作製した食品用容器について、以下の方法により(4)発泡性(5)断熱性及び(6)外観を評価した。(6)外観の評価は、(6−1)表面のシワの有無と(6−2)表面の膨れの有無に分けて評価した。その結果を下記表2に示した。
実施例及び比較例の各々について、上記超臨界射出成形により上記溶融樹脂を1000ショットずつ充填し、上記溶融樹脂の固化が完了した後、食品用容器を取り出し、目視にて充填不良の有無を確認した。1000ショット中、充填不良が発生しなかった場合を○、1回以上の充填不良が発生した場合を×とした。なお、上記充填不良とは、キャビティの一部に溶融樹脂が行き渡らず、得られた食品用容器に欠損が生じることをいう。
実施例及び比較例の各々について、上記超臨界射出成形により上記溶融樹脂を1000ショットずつ充填し、上記溶融樹脂の固化が完了した後、食品用容器を取り出し、離型不良の有無を確認した。1000ショット中、離型不良が発生しなかった場合を○、1回以上の離型不良が発生した場合を×とした。なお、上記離型不良とは、金型から食品用容器を取り出す際に、キャビティに食品用容器の一部若しくは全部が残ること、又は、金型からの抜けが悪く、成形品が変形してしまうことをいう。
実施例及び比較例の各々について、50℃に設定した金型に、上記超臨界射出成形により上記溶融樹脂を1000ショットずつ充填し、30秒冷却した後、食品用容器を金型から取り出す際に目視で変形の有無を確認した。1000個中、変形が確認されなかった場合を○、1個以上の食品用容器で変形が確認された場合を×とした。
食品用容器の断面を、SEM(日立ハイテクノロジーズ社製、S−4800)で観察し、発泡層における発泡粒子の状態を確認した。
発泡性の評価は、食品用容器を断面から観察し、発泡層の縦1mm、横1mmの範囲に、発泡粒子が100個以上存在し、かつ、任意に選択した100個の発泡粒子の平均粒子径が100μm以下である場合を適合、発泡粒子の平均粒子径が100μmより大きい場合を不適合とした。
食品用容器に、黒体スプレー(タスコジャパン株式会社製、「THI−1B」)を吹き付けた後、黒体スプレーに含まれる溶剤を室内で12時間以上24時間以下の条件で乾燥し、黒く着色された測定用試料を作製した。そして、測定用試料中に100mlの沸騰した熱水を入れ、3分後に測定用試料の外表面の温度を、放射率0.94に調整した赤外放射温度計(日本アビオニクス株式会社製の「TVS−200」)を用いて測定した。測定された表面温度が65℃以下であった場合を○とし、65℃より高かった場合を×とした。
実施例及び比較例の各々について、食品用容器を100個ずつ準備し、それらの外観を目視で確認した。下記判定が◎及び○の場合を合格とし、×の場合を不合格とした。
(6−1)表面のシワの有無
食品用容器の表面を目視で観察し、すべての食品用容器において表面のシワが確認されなかった場合を◎とし、1〜2個の食品用容器で表面のシワが確認された場合を○とし、3個以上の食品用容器で表面のシワが確認された場合を×とした。
(6−2)表面の膨れの有無
食品用容器の表面を目視で観察し、すべての食品用容器において表面の膨れが確認されなかった場合を◎とし、1〜2個の食品用容器で表面の膨れが確認された場合を○とし、3個以上の食品用容器で表面の膨れが確認された場合を×とした。
10a 底面部
10b 曲面部
10c 側面部
10d 外縁部
11 スキン層(外皮層)
12 発泡層
20 超臨界射出成形装置
21 ホッパ
22 加熱シリンダ
23 スクリュ
24 ノズル
25 ボンベ
26 超臨界流体発生部
27 注入制御部
30 金型
31 雄型
32 雌型
33 キャビティ
33a 第一領域
33b 第二領域
33c 第三領域
33d 第四領域
34 ランナ
35 樹脂注入口
Claims (7)
- 超臨界流体と樹脂組成物とを含む溶融樹脂を金型内のキャビティに射出成形して深さのある食品用容器を製造する方法であって、
前記キャビティは、樹脂注入口から流動末端に向かって、前記深さのある食品用容器の底面部を形成する第一領域と、曲面部を形成する第二領域と、側面部を形成する第三領域とを含み、
前記第二領域及び前記第三領域の前記キャビティに面する金型表面は、算術平均粗さが0.5μm以上、10μm以下であり、かつ、十点平均粗さが2μm以上、60μm以下であることを特徴とする食品用容器の製造方法。 - 前記第二領域及び前記第三領域の前記キャビティに面する金型表面は、算術平均粗さが0.5μm以上、6μm以下であり、かつ、十点平均粗さが2μm以上、50μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の食品用容器の製造方法。
- 前記第一領域のキャビティに面する金型表面は、算術平均粗さが0.5μm以上、10μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の食品用容器の製造方法。
- 前記第一領域のキャビティに面する金型表面は、算術平均粗さが0.5μm以上、6μm以下であることを特徴とする請求項3に記載の食品用容器の製造方法。
- 更に、前記キャビティは、前記側面部から流動末端に向かって、前記側面部と角度を成すように配置された外縁部を形成する第四領域を含み、
前記第四領域のキャビティに面する金型表面は、算術平均粗さが0.5μm以上、10μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の食品用容器の製造方法。 - 前記第四領域のキャビティに面する金型表面は、算術平均粗さが0.5μm以上、6μm以下であることを特徴とする請求項5に記載の食品用容器の製造方法。
- 前記深さのある食品用容器の断面における発泡粒子の平均粒子径は、100μm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の食品用容器の製造方法。
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