(57)【要約】【課題】成形体を軽量化した際に起きる成形体強度、特にトレー容器などの形状に成形した成形体のリップ強度などの強度低下を生じないポリスチレン樹脂発泡シートおよびポリスチレン積層発泡シートを提供する。【解決手段】厚さが１．５〜２．５ｍｍであり、残存発泡剤量が３．５重量％以上であるポリスチレン樹脂発泡シートであって、ポリスチレン樹脂発泡シートの両面の表面から厚さ方向に１００μｍまでの部分の密度が０．２５ｇ／ｃｍ３であるポリスチレン樹脂発泡シートに関する。さらに、ポリスチレン樹脂発泡シートの両面または片面に厚さ１０〜８０μｍの非発泡ポリスチレンフィルムを積層したポリスチレン樹脂積層発泡シートに関する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さが１．５〜２．５ｍｍであり、残存発泡剤量が３．５重量％以上であるポリスチレン樹脂発泡シートであって、ポリスチレン樹脂発泡シートの両面の表面から厚さ方向に１００μｍまでの部分の密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以上であるポリスチレン樹脂発泡シート。
【請求項２】
ポリスチレン樹脂発泡シートの加熱前と加熱後の厚さの比が１．５〜２．５倍となるように二次発泡させた後、縦２０ｃｍ、横１１．４ｃｍ、深さ１．５ｃｍに成形したトレー容器を横方向に１０ｍｍ圧縮した場合のリップ強度Ｙ［Ｎ］とポリスチレン樹脂発泡シートの目付Ｘ［ｇ／ｍ２］の関係がＹ＞０．０５Ｘ−２．１６である請求項１記載のポリスチレン樹脂発泡シート。
【請求項３】
請求項１記載のポリスチレン樹脂発泡シートの両面または片面に厚さ１０〜８０μｍの非発泡ポリスチレンフィルムを積層したポリスチレン樹脂積層発泡シート。
【請求項４】
ポリスチレン樹脂積層発泡シートの加熱前と加熱後の厚さの比が１．５〜２．５倍となるように二次発泡させた後、縦２０ｃｍ、横１１．４ｃｍ、深さ１．５ｃｍに成形したトレー容器を横方向に１０ｍｍ圧縮した場合のリップ強度Ｙ［Ｎ］とポリスチレン樹脂積層発泡シートの目付Ｘ［ｇ／ｍ２］の関係がＹ＞０．０４Ｘ＋２．０８である請求項３記載のポリスチレン樹脂積層発泡シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量であって、かつ外観良好であり強度の優れた成形体を得るポリスチレン樹脂発泡シートおよびポリスチレン樹脂積層発泡シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリスチレン系樹脂発泡シートは、二次発泡成形を施すのが容易であり、また得られた成形体が美麗でかつ軽量であり、しかも断熱性に優れ、安価であることから、食器容器などに多量に使用されている。発泡ポリスチレンシートの製造方法としては、ポリスチレンを加熱して溶融したのち、該ポリスチレン１００重量部に対して、イソブタン７０〜１００重量％およびノルマルブタン０〜３０重量％からなるブタン２．５〜５重量部を含浸させ、ついで該ポリスチレン１００重量部に対するブタンの残存量が２．０〜３．５重量部となるように押出発泡させる方法が開示されている（たとえば、特許文献１、または特許文献２参照）。また、発泡シート単体に加え、さらに非発泡ポリスチレンフィルムを積層し、容器内面部の光沢を増すことにより付加価値をあげている製品も使用されている。近年、リサイクル法の本格施行によりポリスチレン系樹脂発泡シートおよび積層発泡シートを成形した容器にも軽量化が求められており、これに対応するため、発泡シートの軽量化が進められてきた。しかし、発泡シートの軽量化には容器の強度低下が伴うため、高強度化の要望が継続的になされている。発泡シートの軽量化による容器の強度低下を解決する方法として、発泡シート中に残存している発泡剤量を増加させることが一般的に行なわれている（たとえば、特許文献３、または特許文献４参照）。しかし、発泡シート中に残存している発泡剤量が多すぎると、発泡剤による可塑化作用により軽量化した発泡シートでは表面の気泡が破壊されやすくなるため熱成形によって得られる成形体に表面荒れなどによる外観不良・強度不良が発生するという弊害が発生していた。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２７６８９２２号公報（段落番号［０００６］）
【特許文献２】
特開平１０−６０１４７号公報（段落番号［０００６］）
【特許文献３】
特開２００１−１０５４７１号公報（段落番号［００１０］）
【特許文献４】
特開２００１−２４７７０７号公報（段落番号［０００７］）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、成形体を軽量化した際に起きる成形体強度、特にトレー容器などの形状に成形した成形体のリップ強度などの強度低下を生じないポリスチレン樹脂発泡シートおよびポリスチレン樹脂積層発泡シートを提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような現状に鑑み鋭意研究した結果、成形体を軽量化した際においても高強度化を達成でき、かつ熱成形時に発生していた成形体の表面荒れなどを防止する手段として、押出機内での充分な樹脂冷却により、シート中に残存している発泡剤量を増加させ、さらには、ポリスチレン樹脂発泡シート両面の冷却を強くすることにより表面部分の密度を増加させることが有効であることを見出した。
【０００６】
すなわち本発明は、厚さが１．５〜２．５ｍｍであり、残存発泡剤量が３．５重量％以上であるポリスチレン樹脂発泡シートであって、ポリスチレン樹脂発泡シートの両面の表面から厚さ方向に１００μｍまでの部分の密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以上であるポリスチレン樹脂発泡シートに関する。
【０００７】
さらに、ポリスチレン樹脂発泡シートの加熱前と加熱後の厚さの比が１．５〜２．５倍となるように二次発泡させた後、縦２０ｃｍ、横１１．４ｃｍ、深さ１．５ｃｍに成形したトレー容器を横方向に１０ｍｍ圧縮した場合のリップ強度Ｙ［Ｎ］とポリスチレン樹脂発泡シートの目付Ｘ［ｇ／ｍ２］の関係がＹ＞０．０５Ｘ−２．１６であることが好ましい。
【０００８】
さらに、本発明は、ポリスチレン樹脂発泡シートの両面または片面に厚さ１０〜８０μｍの非発泡ポリスチレンフィルムを積層したポリスチレン樹脂積層発泡シートに関する。
【０００９】
さらに、ポリスチレン樹脂積層発泡シートの加熱前と加熱後の厚さの比が１．５〜２．５倍となるように二次発泡させた後、縦２０ｃｍ、横１１．４ｃｍ、深さ１．５ｃｍに成形したトレー容器を横方向に１０ｍｍ圧縮した場合のリップ強度Ｙ［Ｎ］とポリスチレン樹脂積層発泡シートの目付Ｘ［ｇ／ｍ２］の関係がＹ＞０．０４Ｘ＋２．０８であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、厚さが１．５〜２．５ｍｍであり、残存発泡剤量が３．５重量％以上であるポリスチレン樹脂発泡シートであって、ポリスチレン樹脂発泡シートの両面の表面から厚さ方向に１００μｍまでの部分の密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以上であるポリスチレン樹脂発泡シートに関する。
【００１１】
本発明におけるポリスチレン樹脂発泡シートは、広く一般に行なわれている方法で製造可能である。すなわち、ポリスチレン樹脂に、造核剤（タルクや炭酸カルシウムなどの）、および流動パラフィンなどの成形性調整剤を混合した樹脂組成物を押出機を用いて溶融、混合し、発泡剤を圧入したのち、サーキュラー・ダイより押出し発泡させてシート化して得られる。
【００１２】
ポリスチレン樹脂としては例えばポリスチレン、ポリ−ｐ−メチルスチレンなどのスチレン系単独重合体、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−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、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などのスチレン系共重合体、またはポリスチレンとポリフェニレンオキシドとの混合物などがあげられる。ポリスチレン樹脂のメルトフローレート（以下、ＭＦＲと記載する）は０．５〜２ｇ／１０分が好ましい。
【００１３】
発泡剤としてはプロパン、ブタン、ペンタンなどの物理的発泡剤、または重曹−クエン酸などの化学発泡剤があげられる。また、工業的にはブタンが多用される。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。
【００１４】
ポリスチレン樹脂発泡シート中の残存発泡剤量は、３．５重量％以上である。残存発泡剤量は３．５重量％以上が好ましく、４．０重量％以上がより好ましい。残存発泡剤量は７．０重量％以下が好ましく、６．０重量％以下がより好ましい。残存発泡剤量が３．５重量％より少ないと、セルの内圧が低くなるため、後述するトレー容器の強度と目付の関係式であるＹ＞０．０５Ｘ−２．１６（発泡シートの場合）、またはＹ＞０．０４Ｘ＋２．０８（積層発泡シートの場合）を満たすことができない。残存発泡剤量が７．０重量％をこえると、押出発泡時の樹脂吐出が不安定となる傾向がある。ここで、残存発泡剤量は、サーキュラー・ダイより押出発泡されたポリスチレン樹脂発泡シートを１５０℃の乾燥機中に３０分間放置した後の重量変化から算出して得られる値である。
【００１５】
通常（特許文献１、特許文献２参照）、ブタン圧入量はポリスチレン樹脂１００重量部（以下、部と記載する）に対して、２．０〜３．５部程度であるが、ポリスチレン樹脂発泡シート中の残存発泡剤量を３．５重量％以上にするためには、前記ポリスチレン樹脂へのブタン圧入量は、ポリスチレン樹脂１００部に対して４．０〜５．５部が好ましい。
【００１６】
前記ポリスチレン樹脂に混合させる造核剤としてはタルク、炭酸カルシウムなど、無機物粉末があげられる。なかでも、気泡径を小さくする効果が大きいと共に安価であるという点で、タルクが好ましい。造核剤の含有量はポリスチレン樹脂１００重量部に対して０．１〜０．３部が好ましく、０．１５〜０．２５部がより好ましい。０．１部より少ないと期待する造核作用が認められず、成形体の表面性悪化となる傾向があり、０．３部をこえると造核効果によりセル膜厚の低下が起こり、強度低下となる傾向がある。
【００１７】
前記ポリスチレン樹脂に混合させる成形性調整剤としては、流動パラフィン、天然パラフィン、パラフィンワックス、ポリオレフィンパラフィンがあげられる。なかでも、ポリスチレンとの親和性の点で、流動パラフィンが好ましい。
【００１８】
ポリスチレン樹脂発泡シートの厚さは、１．５〜２．５ｍｍである。１．５〜２．５ｍｍが好ましく、１．８〜２．２ｍｍがより好ましい。ポリスチレン樹脂発泡シートの厚さが１．５ｍｍより薄いと、目的とする二次発泡厚さを得ようとするセルが破泡し、後述するトレー容器の強度と目付の関係式であるＹ＞０．０５Ｘ−２．１６（発泡シートの場合）、またはＹ＞０．０４Ｘ＋２．０８（積層発泡シートの場合）を満たすことができない。２．５ｍｍをこえると目的とする二次発泡厚さを得ようとした場合に加熱が不足し、型決まりが悪くなる。
【００１９】
ポリスチレン樹脂を押出すときには、ポリスチレン樹脂の温度を冷却などの押出条件により調整することが好ましい。具体的には、一段目押出機にてポリスチレン樹脂と発泡剤を混合し、二段目押出機にてポリスチレン樹脂を冷却したのち、押出してポリエチレン樹脂発泡シートを得ることが好ましい。ポリスチレン樹脂の適性な冷却温度や引き取り速度は、設備構造、目的とする発泡シートの厚さにより適宜決定することが好ましい。
【００２０】
つぎに、押出機から押出発泡された発泡過程にあるポリスチレン樹脂発泡シートの両面の表面をエアーの吹付けにより冷却することが好ましい。エアーの風量は、ポリスチレン樹脂１Ｋｇに対して、０．８〜２．０ｍ３／Ｋｇが好ましい。０．８ｍ３／Ｋｇより少ないと厚さ方向に１００μｍの部分の密度が０．２５ｇ／ｃｍ３を満たすことができない傾向があり、２．０ｍ３／Ｋｇをこえると生産が不安定になる傾向がある。
【００２１】
本発明のポリスチレン樹脂発泡シートの両面の表面から厚さ方向に１００μｍまでの部分の密度は０．２５ｇ／ｃｍ３以上である。密度は０．３０ｇ／ｃｍ３以上が好ましい。密度が０．２５ｇ／ｃｍ３より低いと表面気泡を形成するポリスチレン樹脂膜が薄くなるため、表面荒れにより外観不良が発生したり、強度が不足したりする。
【００２２】
ポリスチレン樹脂発泡シートの加熱前と加熱後の厚さの比が１．５〜２．５倍となるように二次発泡させた後、縦２０ｃｍ、横１１．４ｃｍ、深さ１．５ｃｍに成形したトレー容器を横方向に１０ｍｍ圧縮した場合のリップ強度Ｙ［Ｎ］とポリスチレン樹脂発泡シートの目付Ｘ［ｇ／ｍ２］の関係は、Ｙが０．０５Ｘ−２．１６をこえることが好ましい。
【００２３】
前記ポリスチレン樹脂発泡シートの加熱前と加熱後の厚さの比は、１．５〜２．５倍が好ましく、２．０〜２．２がより好ましい。厚さの比が１．５倍より小さいと目的とする二発泡厚さを得ようとすると加熱が不足し型決まりが悪くなる傾向があり、厚さの比が２．５倍をこえると、セルが破泡し、前述したトレー容器の強度と目付の関係式であるＹ＞０．０５Ｘ−２．１６（発泡シートの場合）、またはＹ＞０．０４Ｘ＋２．０８（積層発泡シートの場合）を満たすことができない傾向がある。
【００２４】
また、本発明では、前記ポリスチレン樹脂発泡シートの両面または片面に厚さ１０〜８０μｍの非発泡ポリスチレンフィルムを積層することが好ましい。非発泡ポリスチレンフィルムの厚さが１０μｍより薄いと表面光沢アップの効果が発生しない傾向があり、８０μｍをこえるとコストが増す傾向がある。非発泡ポリスチレンフィルムの積層は、ポリスチレン樹脂発泡シートを２〜３週間の養生をした後、熱ラミネーション法によって、非発泡ポリスチレンフィルムを熱融着により積層することが好ましい。非発泡ポリスチレンフィルムを積層することで、表面の光沢が増し、外観を向上させることができる。
【００２５】
前記非発泡ポリスチレンフィルムとしては、耐衝撃性ポリスチレン樹脂、延伸ポリスチレン系樹脂フィルムがあげられる。
【００２６】
【実施例】
つぎに実施例をあげて具体的に本発明をさらに詳細に説明する。
【００２７】
実施例１〜４、比較例１〜３
ポリスチレン樹脂としてＨＲＭ−４０Ｎ（東洋スチレン（株）社製、ＭＦＲ＝１．１）を使用した。造核剤としてタルク（林化成（株）社製、タルカンＰＫ）をポリスチレン樹脂１００部に対して表１に示す割合でブレンドし、１１５ｍｍφ−１８０ｍｍφのタンデム押出機にポリスチレン樹脂を投入した。一段目押出機にてポリスチレン樹脂を溶融混練した後、発泡剤として、イソブタンとノルマルブタンの組成比が８５／１５（重量％）の混合ガスをポリスチレン樹脂１００部に対して表１に示す割合で押出機に圧入し、ポリスチレン樹脂と発泡剤とを充分に混合した。二段目押出機にてポリスチレン樹脂を冷却した後、サーキュラー・ダイを通して押出発泡し、ポリスチレン樹脂発泡シートを得た。ポリスチレン樹脂発泡シートの引き取り速度、二段目押出機での冷却温度は表１に示す条件で行なった。この際、押出直後のポリスチレン樹脂発泡シートの表面に、ポリスチレン樹脂１Ｋｇに対して表１に示す量のエアーを吹付けた。このようにして、目付１３５ｇ／ｍ２、厚さ２．０ｍｍポリスチレン樹脂発泡シートを得た。
【００２８】
【表１】
2004161804.tif 000002
【００２９】
得られたポリスチレン樹脂発泡シートの厚さ、残存発泡剤量、厚さ方向セル数、二次発泡の倍率、トレー容器のリップ強度、ポリスチレン樹脂発泡シートの両面の表面から厚さ方向に１００μｍまでの部分の密度、トレー容器表面荒れ状態を以下の方法に基づいて調べた。
【００３０】
（厚さ測定）
シート巾方向に厚さをダイヤルゲージ（ＰＥＡＣＯＣＫ社製ＤＩＡＬ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＧＡＵＧＥ）を用いて測定した。
【００３１】
（残存発泡剤量）
サーキュラーダイより押出発泡されたポリスチレン樹脂発泡シートについて、乾燥前の重量と１５０℃の乾燥機中に３０分間放置した後の重量の重量変化から算出した。評価結果を表２に記す。
【００３２】
（厚さ方向セル数）
厚さ方向セル数は、押出方向と直交する幅方向の積層発泡シートの垂直縦断面を顕微鏡にて投影し、この投影図を用いて測定した厚さ方向に積層するセル数を調べることにより求めた。結果を表２に示す。
【００３３】
（二次発泡倍率）
ポリスチレン樹脂発泡シートの加熱前と加熱後の厚さの比を二次発泡倍率とした。加熱後の発泡シートの厚さの測定は、ポリスチレン樹脂発泡シートを５４ｃｍ角に切り出し、炉内雰囲気温度が上／下＝１７２／１６７℃条件下で６秒間加熱し２次発泡させたときの厚さをダイヤルゲージを用いて測定した。評価結果を表２に記す。
【００３４】
（ポリスチレン樹脂発泡シートの密度）
ポリスチレン樹脂発泡シートの両面の表面から厚さ方向に１００μｍまでの部分の密度は、ポリスチレン樹脂発泡シートの巾方向の３カ所から１ｃｍ×５ｃｍのサンプルを切り出し、その表層部１００μｍを削り取って重量を測定して求めた。評価結果を表２に記す。
【００３５】
（トレー容器外側の表面荒れ状態）
前記の方法で得られたポリスチレン樹脂二次発泡シートを縦２０ｃｍ、横１１．４ｃｍ、深さ１．５ｃｍの格子模様つきトレー容器に成形したトレー容器外側の表面荒れ状態を調べた。表面の気泡形成状態が揃っていて表面平滑性が良いものを［○］、外観表面の気泡形成状態が不揃いで大きく平滑性が劣るものを［×］として評価した。評価結果を表２に記す。
【００３６】
（トレー容器のリップ強度）
前記で成形された格子模様つきトレー容器を測定用試料とした。デジタル・フォースゲージ（ＩＭＡＤＡ（株）製、ＤＰＳ−５Ｒ）を用いてトレー容器のリップ強度の最大値を測定した。リップ強度の測定条件は、最大圧縮強度４９Ｎ、測定用試料であるトレー容器を横方向に１０ｍｍ圧縮の条件で行なった。評価結果を表２に記す。
【００３７】
（目付）
ポリスチレン樹脂発泡シートおよびポリスチレン樹脂積層発泡シートの目付は、シートの巻重量、巻ｍ数、シート巾を測定し、巻重量を巻ｍ数、シート巾で割ることにより求めた。目付けは、二次発泡前のポリスチレン樹脂発泡シート、またはポリスチレン樹脂積層発泡シートについて測定した値である。
【００３８】
【表２】
2004161804.tif 000003
【００３９】
実施例５、比較例４
さらに、実施例４および比較例３で得られたポリスチレン樹脂発泡シートを３週間養生した後に、厚さ２０μｍの非発泡ポリスチレンフィルムとして東和化工（株）製２０ＳＰＨを積層した。ポリスチレン樹脂積層発泡シートの評価結果を表３に記す。
【００４０】
【表３】
2004161804.tif 000004
【００４１】
表２の結果から、実施例１〜４は表面荒れが無く外観良好で、Ｙ＞０．０５Ｘ−２．１６を満たす充分な強度を示す容器が得られることが判る。
【００４２】
表３の結果から、実施例５は表面荒れが無く外観良好で、Ｙ＞０．０４Ｘ＋２．０８を満たすものであることが判る。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のポリスチレン樹脂発泡シート、およびポリスチレン樹脂積層発泡シートは、軽量化を行なっても、強度低下が見られず、かつ熱成形時の成形体の表面荒れを発生しない成形品を提供することができる。