(57)【要約】【課題】  ポリスチレン系樹脂積層シートが本来有する軽量で、断熱性が高く、高強度さらには外観、意匠性に優れる特質を損なうことなく、ポリスチレン系樹脂発泡シートと非発泡フィルムの界面部分に発泡剤が滞留し、熱成形時の加熱により界面より剥離膨張し、火膨れと呼ばれる接着不良の発生しないポリスチレン系樹脂積層シートを提供することにある【解決手段】  ポリスチレン系樹脂発泡シートの積層面の表面温度を５０℃以上７０℃未満の範囲内のいずれかの温度になるように予め加熱処理を行なった後、非発泡フィルムを積層してポリスチレン系樹脂積層シートを製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリスチレン系樹脂発泡シートに非発泡フィルムを積層してなるポリスチレン系樹脂積層シートの製造方法であって、ポリスチレン系樹脂発泡シートの積層面の表面温度が５０℃以上７０℃未満となるように予め加熱処理を行なった後、該処理を施した面に非発泡フィルムを積層することを特徴とするポリスチレン系樹脂積層シートの製造方法。
【請求項２】
前記非発泡フィルムが、ポリスチレン系樹脂の非発泡フィルムであることを特徴とする請求項１記載のポリスチレン系樹脂積層シートの製造方法。
【請求項３】
前記ポリスチレン系樹脂発泡シートの厚みが１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、前記非発泡フィルムの厚みが１００μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のポリスチレン系樹脂積層シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリスチレン系樹脂積層シートの製造方法に関し、さらに詳しくは、ポリスチレン系樹脂発泡シートに非発泡フィルムを積層してなるポリスチレン系樹脂積層シートを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリスチレン系樹脂発泡シートは成形性に優れ、断熱性が高く、軽量で外観美麗な容器を容易に得ることができるため、食品包装容器の材料として広く用いられている。更にポリスチレン系樹脂発泡シートに非発泡ポリスチレン樹脂を積層したポリスチレン系樹脂積層シートは強度や外観美麗性に優れており、その利点をいかし、即席麺等の食品容器として、数多く使用されている。しかし最近ではリサイクル法施行に伴い発泡シート層の軽量化が一段と進み、成形の難度が著しく上がり、その結果、成形容器の強度低下の問題を生じている。このため高強度化のための方策として、押出発泡成形時に表面を冷却してポリスチレン系樹脂発泡シートの表層部を高密度化することに加えて残存発泡剤量を２．３〜３．０重量％にすることが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
しかし、残存発泡剤量を高くするということは発泡シート中の発泡剤量を熱成形に適した量まで低下させるための養生期間が長くなることを意味する。十分な養生を行なう前にポリスチレン系樹脂発泡シートをＴダイを備えた押出機より溶融状態の非発泡ポリスチレン樹脂を加熱ロール等を介し熱融着すると、ポリスチレン系樹脂発泡シートと非発泡フィルムを均一に圧着することができず、ポリスチレン系樹脂発泡シートと非発泡フィルムの界面部分に接着不良部分が生じる。やがてその部分に発泡剤が滞留し、熱成形時の加熱により界面より剥離膨張し、火膨れと呼ばれる外観不良が発生し商品として通用しないものとなってしまう。このため発泡シート中の発泡剤量が加熱成形に適正な量まで低下するまで長期間在庫しておかなくてはならず、保管にかかるコストのために成形品がコスト高となるという新たな問題が発生した。これらの現象は冬場において特に大きな問題となっている。
従って、ポリスチレン系樹脂積層シートの製造に当たってコストダウンの観点から、ポリスチレン系樹脂発泡シートの養生期間を短縮するため、様々な取り組みが行われてきた。
【０００４】
例えば発泡シートを製造し、巻取る際、巻取りの張力を弱めることにより、ロール巻されたシートの間隔を広げ、空気の流入効率を向上させ、養生期間の短縮を図る方法(例えば特許文献２)が提案されている。しかし、巻取り張力を低下すると、工程内でシートが蛇行したり、ロール巻されたシートの取り扱いが極端に悪くなる等の問題が生じ、生産性の悪化につながる場合がある。
【０００５】
また、ブタン以上の透過係数を有するプロパンを物理発泡剤としてブタンと併用する方法や(例えば特許文献３)、空気の５倍以上の透過係数を有する炭酸ガス、水、沸点１４０℃以下のエーテル、沸点１４０以下のジアルキルカーボネートのいずれかを１種類以上を物理発泡剤としてブタン等と併用する方法も提案されている(例えば特許文献４)。しかし、これらの方法は、発泡シート全体の残存発泡剤量を減少させることにのみ着目したものであり、この方法では残存発泡剤量が少ない為、軽量化に係るシートにおいては高強度化を達成することができない。
【特許文献１】特開２００５−３１９７６４
【特許文献２】特開平９−４８０３０
【特許文献３】特開２００１−１０５４７１
【特許文献４】特開２００３−２３１１６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためのものであり、機械物性および接着性に優れたポリスチレン系樹脂積層シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、軽量でかつ高強度を目的として残存発泡剤量が高いポリスチレン系樹脂発泡シートの積層面の表面温度をある温度範囲に温調した後、非発泡フィルムを積層すると界面部分に接着不良の発生を抑止でき、残存発泡剤が高いシートにおいても安定的に良好なポリスチレン系樹脂積層シート得られることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
すなわち本発明は、ポリスチレン系樹脂発泡シートに非発泡フィルムを積層してなるポリスチレン系樹脂積層シートの製造方法であって、ポリスチレン系樹脂発泡シートの積層面の表面温度が５０℃以上７０℃未満となるように予め加熱処理を行なった後、該処理を施した面に非発泡フィルムを積層することを特徴とするポリスチレン系樹脂積層シートの製造方法である。
【０００９】
前記非発泡フィルムは、ポリスチレン系樹脂の非発泡フィルムであることが好ましく、前記ポリスチレン系樹脂発泡シートの厚みが１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、前記非発泡フィルムの厚みが１００μｍ以上２００μｍ以下であることも好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によって得られるポリスチレン系樹脂積層シートは、外観および成形性が優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明のポリスチレン系樹脂積層シートの製造方法においては、ポリスチレン系樹脂発泡シートの積層面の表面温度を、５０℃から７０℃未満の温度範囲のうちのいずれかの温度になるよう加熱処理し、非発泡フィルムを積層する。本発明のポリスチレン系樹脂積層シートの製造に用いられるポリスチレン系樹脂発泡シートは、公知のいずれのポリスチレン系樹脂発泡シートでもよい。押出発泡による発泡シート製造プロセスは、広く一般に行われている方法で行うことができる。例えば、ポリスチレン系樹脂に造核剤などを混合した樹脂組成物を、押出機を用いて溶融混合し、発泡剤を圧入した後、更に、発泡に適した温度となるまで溶融樹脂を冷却して、サーキュラー・ダイより低圧域に押出し（すなわち、圧力開放による発泡を行い）、円筒状発泡体を得、円筒状発泡体の内面側から冷却するように円筒状発泡体の内側に位置して設置された円筒状冷却筒にて成形した後、切り開いて発泡シートを得られる方法が知られている。
【００１２】
本発明で用いられる発泡剤としては、特に制限はないが例えば、プロパン、ブタン、ペンタンなどの物理発泡剤、または、重曹−クエン酸、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾビスイソブチルニトリルなどの化学発泡剤があげられる。また、工業的に入手容易なブタン系発泡剤が多用されている。なかでも、シートの熱成形性・発泡剤ガスの保持性の観点から、イソブタン７０〜１００重量％およびノルマルブタン０〜３０重量％からなる混合ブタンを用いることが好ましい。
【００１３】
本発明で用いられる造核剤としては、多孔質無機粉末、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、酸化チタン、クレー、酸化アルミニウム、ベントナイト、ケイソウ土、タルク等が使用できる。また、必要に応じて、樹脂中の造核剤の分散をよくするために、エチレンビスステアリルアミド、ステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル等の滑剤等を添加しても良い。
本発明におけるポリスチレン系樹脂発泡シートの目付量は、２００ｇ／ｍ2以上であることが好ましい。ポリスチレン系樹脂発泡シートの目付量が２００ｇ／ｍ2未満では、容器強度を満足する容器を得ることができない傾向がある。また、ポリスチレン系樹脂発泡シートの目付量の増加は、容器強度の向上に繋がる反面、コストアップになることから、４００ｇ／ｍ2以下にすることが好ましい。
【００１４】
本発明におけるポリスチレン系樹脂発泡シートの残存発泡剤量は、主に、ポリスチレン系樹脂の押出発泡による製造時の発泡剤の圧入量、および発泡時のポリスチレン系樹脂の樹脂温度によって決まる。また、後述するポリスチレン系樹脂発泡シートの表層部の密度を上げることも、ポリスチレン系樹脂発泡シート表面からの発泡剤の散逸を抑える効果を有し、残存発泡剤量の確保に有効である。
【００１５】
ポリスチレン系樹脂発泡シートに残存発泡剤（ガス）量が多くなるにポリスチレン系樹脂発泡シートのセル内でのガス圧力が高くなり、容器強度が向上する。本発明におけるポリスチレン系樹脂発泡シートの残存発泡剤量は、十分に強度の高い容器を得るために、２．３〜３．０重量％であることが好ましく、２．５〜２．８重量％であることがより好ましい。ポリスチレン系樹脂発泡シートの残存発泡剤量が２．３重量％未満であれば、得られる容器の容器強度が低下する傾向がある。また、残存発泡剤量が３．０重量％を越える場合には、ポリスチレン系樹脂非発泡フィルムとの積層時にポリスチレン系樹脂発泡シートから発泡剤ガスが散逸して、両者の積層界面に空隙が生じ、成形の加熱時にポリスチレン系樹脂非発泡フィルムとポリスチレン系樹脂発泡シートとの界面が剥離する現象（いわゆる、火膨れ現象）を生じさせ、容器外観が大きく損なわれる傾向がある。
【００１６】
本発明におけるポリスチレン系樹脂発泡シートの独立気泡率は、ポリスチレン系樹脂積層発泡シート中の発泡剤ガスの散逸を抑え、長期間での強度物性を維持するために、８５％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。ポリスチレン系樹脂発泡シートの独立気泡率が８５％未満の場合には、発泡シートの残存発泡剤の散逸が早くなり、気泡内の圧力が維持できず、強度が大幅に低下する他、成形時の加熱による二次発泡力も低下するため、良好な成形が不可能となる傾向がある。なお、ポリスチレン系樹脂発泡シートの独立気泡率は、Ａｉｒ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  Ｐｙｃｎｏｍｅｔｅｒ（例えば、ＢＥＣＫＭＡＮ製ｍｏｄｅｌ１９３０等）を用いて測定することができる。
【００１７】
本発明においては、押出発泡法にてポリスチレン系樹脂発泡シートを製造する際、ポリスチレン系樹脂発泡シート表面に空気を吹き付けて急冷することにより、ポリスチレン系樹脂発泡シートの表層部の密度を高くすることができる。目標とする表層部の密度を得るためには、押出直後のシート表面温度、押出樹脂吐出量、シート引き取り速度等に合わせて、冷却空気の温度、風量、風速および吹き付け位置を適宜調整すればよい。
【００１８】
本発明のポリスチレン系樹脂積層シートの製造に用いられる非発泡フィルムは、樹脂製のフィルムであれば特に限定されない。ポリスチレン系樹脂発泡シートと同じ基材樹脂から調製されるフィルムであっても異なるフィルムであってもよいが、ポリスチレン系樹脂フィルムが好ましく用いられる。ポリスチレン系樹脂フィルムは、例えば、耐衝撃性ポリスチレン、スチレン単独重合体、ｐ−メチルスチレン単独重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリスチレンとポリフェニレンオキシドとの混合物等から選択される１種類または２種類以上の組み合わせから調製され得る。
【００１９】
非発泡フィルムの製造方法は、特に限定されないが、一般的には、押出フィルムの製造方法を用いて製造される。即ち、樹脂を押出機で溶融させ、ダイスにてフィルム状に成型して得られる。この製造方法は、サーキュラーダイを用いるインフレーション法、Ｔダイを用いるＴダイ法が一般的であるが、数１０μｍの厚みのフィルムを得る為には、インフレーション法が好ましく用いられ、１００μｍ以上の厚みのフィルムを得る為には、Ｔダイ法が好ましく用いられ得る。
【００２０】
本発明のポリスチレン系樹脂積層シートの製造方法における、ポリスチレン系樹脂発泡シート表面の加熱処理の手段は、特に限定されず、接触加熱処理および非接触加熱処理のいずれの手段も用いられ得る。
【００２１】
接触加熱処理においては、加熱ロールあるいは加熱板等の高温体に、ポリスチレン系樹脂発泡シートを直接接触させる。このうち、ポリスチレン系樹脂発泡シートを加熱ロールに接触させる方法としては、限定はされないが、図１に示すように、ポリスチレン系樹脂発泡シート１を加熱ロール２の表面に巻き付けて、接触させる方法が例示される。ポリスチレン系樹脂発泡シート１と加熱ロール２との接触時間は加熱ロール２の回転速度と、接触長さを変えることで適宜調整し得る。
【００２２】
非接触加熱処理においては、熱風装置３や熱風加熱炉、赤外線ヒーターなどを用いて、ポリスチレン系樹脂発泡シートの積層面の加熱を行なう。この場合は、発泡シート内部で二次発泡が起こらないように条件を設定する必要がある。いずれの場合においても、加熱処理において、ポリスチレン系樹脂発泡シート表面の温度は、５０℃以上７０℃未満の温度範囲のうちの任意のいずれかの温度になるようにする。５０℃より低い温度では表層部のガス拡散の効果が見られない。７０℃より高い温度では、ポリスチレン系樹脂発泡シートの加熱面が二次発泡して、表面性や強度が変化し、ポリスチレン系樹脂発泡シートの変形が大きくなりすぎ、巾および厚みが成形に適正な範囲を超えてしまう。更に、加熱処理に熱ロールを用いた場合にはポリスチレン系樹脂発泡シートが熱ロールに融着し、発泡シートの走行が不可能となる。
【００２３】
こように加熱処理が施されたポリスチレン系樹脂発泡シートに、非発泡フィルムを積層する方法は特に限定されない。例えば、非発泡フィルムを押出機より押出しながら、加圧ロールで、ポリスチレン系樹脂発泡シートの加熱処理面にフィルムを積層する方法、予め別工程で製造した非発泡フィルムを、ポリスチレン系樹脂発泡シートと熱融着する方法、およびポリスチレン系樹脂発泡シートと非発泡フィルムとを接着剤により積層する方法等が挙げられる。
【００２４】
以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）ポリスチレン系樹脂発泡シートはポリスチレン樹脂（ＰＳジャパン製、Ｇ０００２）１００重量部に対して、気泡調整剤であるタルク（林化成株式会社製、タルカンＰＫ）０．３部および滑剤としてステアリン酸マグネシウム０．０２重量部添加しポリスチレン系樹脂組成物とした。１１５−１８０ｍｍφのタンデム押出機に前記ポリスチレン系樹脂組成物を投入し、設定温度２００℃に加熱された一段目の押出機にて前記混合物を溶融し、発泡剤としてブタン系ガス（イソブタン８５重量％／ノルマルブタン１５重量％の混合物）１４Ｌ／ｈｒを圧入した後、二段目の押出機にて樹脂温度が１５０℃となるように冷却後、１５０℃に設定したサーキュラーダイより大気中に押出発泡させた。引取速度を９ｍ／ｍｉｎとし、非発泡フィルムを積層しない面に対して３０℃の冷風を１．５ｍ3／ｍｉｎ、積層する面に２５℃の冷風を風を４．５ｍ3／ｍｉｎの風量で吹き付け、幅１０５０ｍｍ、目付量２５０ｇ／ｍ2、非積層面、積層面のそれぞれの表層部密度を０．２５ｇ／ｃｍ3、０．４５ｇ／ｃｍ3、独立気泡率９０％のポリスチレン系押出発泡シートを得た。得られた発泡シートは２５℃の温度で２０日間養生した。
【００２６】
得られたポリスチレン系樹脂発泡シートの密度０．４５ｇ／ｃｍ3 の面を、加熱ロールを用いて接触加熱処理した。すなわち、加熱ロールを６０℃に加熱し、２６ｍ／分の速度で接触加熱した直後のポリスチレン系樹脂発泡シートの加熱処理面に１２７μｍの非発泡ポリスチレン系樹脂フィルム（ＰＳジャパン製、スタイロン４７５Ｄ）を押出しラミネーションにて積層した。得られたポリスチレン系樹脂積層シートは発泡シートと非発泡フィルムが均一に接着していた。
【００２７】
（実施例２）加熱ロールを９０℃に加熱した以外は、実施例１と同様にしてポリスチレン系樹脂積層シートを得た。得られた積層シートは発泡シートと非発泡フィルムが均一に接着していた。
【００２８】
（実施例３）実施例１で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートの密度０．４５ｇ／ｃｍ3 の面に、熱風装置の１５０℃の風で加熱処理を施しした以外は、実施例１と同様にしてポリスチレン系樹脂積層シートを得た。得られた積層シートは発泡シートと非発泡フィルムが均一に接着していた。
【００２９】
（実施例４）熱風装置の風温を２５０℃した以外は、実施例３と同様にしてポリスチレン系樹脂積層シートを得た。得られた積層シートは発泡シートと非発泡フィルムが均一に接着していた。
【００３０】
（実施例５）実施例１で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートの密度０．４５ｇ／ｃｍ3 の面に、加熱ロールを９０℃に加熱した後、熱風装置の１５０℃の風で加熱処理を施しした以外は、実施例１と同様にしてポリスチレン系樹脂積層シートを得た。得られた積層シートは発泡シートと非発泡フィルムが均一に接着していた。
【００３１】
（比較例１）一切の熱処理を行なわなかった以外は実施例１と同様にしてポリスチレン系樹脂積層シートを得た。得られた積層シートは発泡シートと非発泡フィルムの界面で
火膨れが発生した。
【００３２】
（比較例２）加熱ロールを４０℃に加熱した以外は、実施例１と同様にしてポリスチレン系樹脂積層シートを得た。得られた積層シートは発泡シートと非発泡フィルムの界面で火膨れが発生した。
【００３３】
（比較例３）加熱ロールを１２０℃に加熱したポリスチレン系樹脂発泡シートの積層面は過剰な熱により表層部分の表面性が変化しており、実施例１と同様にしてポリスチレン系樹脂積層シートを得た発泡シートと非発泡フィルムの界面で火膨れが発生した。
【００３４】
（比較例４）実施例１で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートの密度０．４５ｇ／ｃｍ3 の面に、熱風装置の１００℃の風で加熱処理を施しした。それ以外は、実施例３と同様にしてポリスチレン系樹脂積層シートを得た。得られた積層シートは発泡シートと非発泡フィルムの界面で火膨れが発生した。
【００３５】
（比較例５）実施例１で得られたポリスチレン系樹脂発泡シートの密度０．４５ｇ／ｃｍ3 の面に、加熱ロールを６０℃に加熱した後、熱風装置の２５０℃の風で加熱処理を施しした以外は、実施例１と同様にしてポリスチレン系樹脂積層シートを得た。得られた積層シートは発泡シートと非発泡フィルムの界面で火膨れが発生した。
【００３６】
得られたポリスチレン系樹脂積層発泡シートから５４ｃｍ角の単板を切り出した後、２５℃の部屋に１０日間単板養生後に、単発成形機を用いて、雰囲気温度（上／下）１５２／１４１℃設定で加熱秒数３０秒時の火膨れ(成形加熱時にポリスチレン系樹脂発泡シートとフィルムとの間に剥離する現象)発生の有無を確認した。その際の評価基準は、以下のとおりである。
○：火膨れの発生が認められない。
×：火膨れの発生が認められる。
評価結果を表１に示した。
【００３７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のポリスチレン系樹脂積層シートの製造方法において、火熱ロール及び熱風装置でポリスチレン系樹脂発泡シートの積層面を処理する工程を表す略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：発泡シート
２：加熱ロール
３：熱風装置
４：ニップロール
５：冷却ロール
６：Ｔダイ
７：非発泡樹脂層
８：積層フィルム
９：エキスパンダーロール
１０：積層発泡シート
【図１】
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