(57)【要約】【課題】  成形性に優れ、形状の出方および強度の優れた美麗な薄肉の容器を、安定して有利に得るための差圧成形用スチレン系樹脂発泡シート、および該シートから得られる成形容器を提供する。【解決手段】  メルトフローレートが１．０〜７．０ｇ／１０分であるスチレン系樹脂を炭素数６以下の炭化水素を発泡剤として押出発泡した厚み０．５〜１．２ｍｍ、厚み方向１ｍｍ当たり１５個以上のセルが積み重なり、少なくとも一方の面側の表面粗さＲａが２．０μｍ以下であるスチレン系樹脂発泡シートを、厚み１．０〜２．５ｍｍまで加熱・二次発泡させた後、真空成形、圧空成形等の差圧成形を行うことにより、上記特性を有する成形容器を提供する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
メルトフローレートが１．０〜７．０ｇ／１０分であるスチレン系樹脂を、発泡剤として炭素数６以下の炭化水素を用いて押出発泡した、厚み０．５〜１．２ｍｍのスチレン系樹脂発泡シートであって、厚み方向１ｍｍ当たりのセル積み重なり数が１５個以上であることを特徴とする差圧成形用スチレン系樹脂発泡シート。
【請求項２】
スチレン系樹脂発泡シートの流動開始温度が１８５〜２００℃である請求項１記載の差圧成形用スチレン系樹脂発泡シート
【請求項３】
成形時の金型非接触面側でのシート表面荒さＲａが２．０μｍ以下である請求項１または２記載の差圧成形用スチレン系樹脂発泡シート。
【請求項４】
成形時の金型非接触面側でのシート表面が長径２００μｍ以下のセルで構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の差圧成形用スチレン系樹脂発泡シート。
【請求項５】
シートの厚みが０．７〜１．０ｍｍである請求項１〜４のいずれかに記載の差圧成形用スチレン系樹脂発泡シート。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の差圧成形用スチレン系樹脂発泡シートを加熱して軟化させ、厚み１．０〜２．５ｍｍの範囲まで二次発泡させた後、差圧成形して得られる差圧成形容器。
【請求項７】
二次発泡させたシートの少なくとも金型非接触面の表層部分に、セル径５０μｍ以下の微細セルが発生するまで加熱二次発泡させた後、差圧成形して得られる請求項６記載の差圧成形容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄肉で形状の出方が優れ、表面が平滑で美麗な成形容器を、真空成形、圧空成形等の差圧成形法により安定的に得るのに適したスチレン系樹脂発泡シート、およびその成形容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
スチレン系樹脂発泡シートから得られる成形容器は、ヒーターで加熱して軟化させて二次発泡させたシートを、雌雄嵌合金型を用いてマッチモールド成形することにより得られる。得られた成形容器は、肉厚みが有り、質量感があり、強度が優れる、断熱性および緩衝性も優れること等から、食品容器等に多量に使用されている。
【０００３】
しかし、該成形容器は、二次発泡させたシートの肉厚みの為に、マッチモールド成形してもコーナー部等がシャープな形状に仕上がらず、成形容器の寸法精度が悪いという欠点がある。係る課題の改善の為に、スチレン系樹脂発泡シートの厚みを低減し、二次発泡後のシート肉厚を薄くする方法が行われているが、容器の透明性が増して綺麗に見えないばかりか、嵌合金型の嵌合精度の影響が強くなり、容器肉厚の変動が大きくなって安定した品質の容器が得られ難くなる。
【０００４】
また、マッチモールド成形では嵌合する雄金型と雌金型の二面の金型を作成する必要があり、容器価格に占める金型代が高く、容器の価格アップに繋がる。係る課題の解決の為に、雄金型又は雌金型のどちらか一方のみを使用する圧空成形、真空成形、真空圧空成形等の差圧成形が採用されている。
【０００５】
差圧成形方法をスチレン系樹脂発泡シートの成形に適用した場合、形状の出方が悪いばかりか、成形容器の金型非接触面には発泡セルの凹凸がそのまま残り表面が粗く、ギラギラした光沢が有り、美麗性が劣る。
【０００６】
係る課題の改善のために、差圧成形用途に適したシートとして、化学発泡剤を発泡剤とするスチレン系樹脂発泡シートが提案されている（例えば、特許文献１）。化学発泡剤を用いたスチレン系樹脂発泡シートは、加熱によっても殆ど二次発泡しないので表面粗さは改善されるものの、成形性が悪く、肉厚みが非常に薄い、強度の弱い容器しか得られない。
【特許文献１】特開昭５７−１２６６２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、安定した品質の薄肉の容器を有利に得るのに適した差圧成形法において、成形性に優れ、形状の出方および強度の優れた、美麗な容器を得る発泡スチレン系シート、およびその成形容器に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、スチレン系樹脂発泡シート自体の熱流動性を測定する容易な方法を開発し、原料樹脂の熱流動性および発泡剤との関係からスチレン系樹脂発泡シートの熱流動性を調べて成形性の改善を進めると共に、成形性および容器強度から適正なスチレン系樹脂発泡シートの厚みを選定し、更に、成形性を維持して成形容器の美麗性および平滑性を維持し得るセル条件を探索した結果、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明は
メルトフローレートが１．０〜７．０ｇ／１０分であるスチレン系樹脂を、発泡剤として炭素数６以下の炭化水素を用いて押出発泡した、厚み０．５〜１．２ｍｍのスチレン系樹脂発泡シートであって、厚み方向１ｍｍ当たりのセル積み重なり数が１５個以上であることを特徴とする差圧成形用スチレン系樹脂発泡シート。（請求項１）、
スチレン系樹脂発泡シートの流動開始温度が１８５〜２００℃である請求項１記載の差圧成形用スチレン系樹脂発泡シート（請求項２）
成形時の金型非接触面側でのシート表面荒さＲａが２．０μｍ以下である請求項１または２記載の差圧成形用スチレン系樹脂発泡シート（請求項３）、
成形時の金型非接触面側でのシート表面が長径２００μｍ以下のセルで構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の差圧成形用スチレン系樹脂発泡シート（請求項４）、
シートの厚みが０．７〜１．０ｍｍである請求項１〜４のいずれかに記載の差圧成形用スチレン系樹脂発泡シート（請求項５）、
請求項１〜５のいずれかに記載の差圧成形用スチレン系樹脂発泡シートを加熱して軟化させ、厚み１．０〜２．５ｍｍの範囲まで二次発泡させた後、差圧成形して得られる差圧成形容器（請求項６）、および
二次発泡させたシートの少なくとも金型非接触面の表層部分に、セル径５０μｍ以下の微細セルが発生するまで加熱二次発泡させた後、差圧成形して得られる請求項６記載の差圧成形容器（請求項７）
に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスチレン系樹脂発泡シートを差圧成形法にて成形することにより、成形性に優れ、薄肉で、表面が平滑で美麗な、形状の出方および容器強度の優れた容器を安定的に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明で用いる発泡スチレン系シートとは、以下に例示するスチレン系樹脂を押出発泡して得られるシートである。スチレン系樹脂としては、例えば、（ｉ）スチレン系モノマーの単独または共重合樹脂、（ｉｉ）スチレン系モノマーと各種ビニルモノマーまたはジビニルモノマーとの共重合樹脂、（ｉｉｉ）オレフィン系モノマーの単独重合樹脂およびその共重合樹脂、スチレンーブタジエン共重合樹脂等へのスチレン系モノマーのグラフト重合樹脂、ならびに、これら重合樹脂の混合樹脂等があげられる。
【００１２】
一般に、スチレン系樹脂の熱流動性は、樹脂の重合度、分岐度、共重合モノマー種や混合樹脂種およびその組成、等で異なると共に、可塑剤、滑剤等の添加により変化する。
【００１３】
本発明で用いるスチレン系樹脂の流動性としては、ＩＳＯ−１１３３に準拠した２００℃、５Ｋｇｆ（４９Ｎ）荷重でのメルトフローレートが、１．０〜７．０ｇ／１０分の範囲であることが好ましい。メルトフローレートが１．０ｇ／１０分未満では、得られる押出発泡シートは、差圧成形、特に真空成形を実施する時に成形伸びが不足するため、形状の出方等が悪い傾向がある。また、メルトフローレートが７．０ｇ／１０分を超えると、得られる押出発泡シートは、成形時に局部伸びが発生するため、均一な肉厚みの容器が得られ難くなり、安定品質の容器が得られない傾向がある。
【００１４】
スチレン系樹脂発泡シートの成形性は、原料樹脂の熱流動性の他に、発泡シートに残存する発泡剤の影響を受ける。その為に、各種発泡剤の中でも、スチレン系樹脂発泡シートに残存し易く、樹脂に対して可塑化効果を発揮して成形性を高める点で、炭素数６以下のの炭化水素が好ましく、これらは、１種でもよく、２種以上を組み合わせても良い。なかでも、取り扱い性、発泡性および残存性等の点で、イソブタンを主成分とするブタンが好ましい。
【００１５】
さらに、押出発泡によるシート作成時の加熱で原料樹脂が分解したり、架橋したりしてスチレン系樹脂が変質し、スチレン系発泡シートの成形性が変化する。これらの結果、原料樹脂の熱流動性のみで発泡シートの成形性を判定するのは不十分であり、発泡シートの成形性を判定する為に、発泡シートそのものの熱流動性が重要となる。
【００１６】
発泡シートの熱流動性としては、発泡シートそのものを昇温式フローテスター（例えば、島津製作所（株）製、フローテスター）を用い、以下の手順により測定した値を採用した。すなわち、フローテスターの円筒状シリンダー底部（断面積１ｃｍ2）に、ダイ（内径１．００ｍｍφ×１０ｍｍ長）を取り付け、シリンダー温度を１６０℃に昇温する。シリンダー温度が十分安定した後、シリンダー上部より切断した発泡シート片１．２５ｇを投入し、１９６Ｎ（２０Ｋｇｆ）の荷重を掛けたプラグをシリンダー上部から挿入し、４００秒間１６０℃に維持して発泡シート片からの樹脂を予熱する。予熱終了後、３℃／分の昇温速度でシリンダー温度を昇温し、予熱終了時のプラグ位置を起点としてプラグが２．５ｍｍ降下（プラグ長の２０％が降下したことにほぼ相当する）した際の温度を、シートの流動開始温度とした。
【００１７】
本発明における発泡シートの流動開始温度は、差圧成形性を確保する上で、１８５℃〜２００℃が好ましく、１９０〜２００℃がより好ましい。流動開始温度が２００℃を超えると成形伸び、形状の出方等が不足する傾向があり、１８５℃未満では差圧成形時の加熱により発泡シートの気泡セルが破泡したり、表面が荒れる傾向がある。
【００１８】
本発明におけるスチレン系樹脂発泡シートの厚みは、０．５〜１．２ｍｍが好ましく、０．７〜１．０ｍｍがより好ましい。また、差圧成形時の加熱で二次発泡させたシートの厚みは１．０〜２．５ｍｍが好ましく、１．２〜２．０ｍｍがより好ましい。発泡シートの厚みは、厚い方が強度の強い容器が得られるが、成形性、形状の出方等が劣る傾向がある。逆に、発泡シートの厚みが薄い場合には、形状の出方等は優れるが、容器強度が劣る傾向がある。従って、要求される容器の形状、強度等の品質に合わせて、発泡シートの厚みを選定するが、差圧成形用発泡シートとしては、上記範囲が好ましい。
【００１９】
本発明のスチレン系樹脂発泡シートは、厚み方向１ｍｍ当たりにセルが１５個以上積み重なっていることが好ましい。厚み方向１ｍｍ当たりのセル積み重ね数が１５個未満では、発泡シートの厚みが薄くなるに従い発泡シートの透明性が増大する傾向がある。これに対して、厚み方向でのセルの積み重ね数を多くすることにより、発泡シートが不透明化し、光沢が少なくなり、容器が綺麗に見えるので、セル積み重ね数は可能な範囲で多い方が好ましい。
【００２０】
発泡シートの一般的な成形方法である雌雄両面金型によるマッチモールド成形では、容器の内外表面共に金型で規制されて平滑化する為、特に発泡シートの表面平滑性を限定する必要はない。しかし、差圧成形では片面金型であり、シートのもう一方の面は金型に非接触のために、成形時のシートの表面粗さがそのまま成形品の粗さになるので、美麗な容器を得る上でシートの表面粗さが重要となる。特に、発泡シートの場合、表面は発泡セルで構成されているので表面凹凸がある上に、成形時の加熱で二次発泡する為、更に凹凸が激しくなる。
【００２１】
金型非接触面の発泡シート表面は、成形容器の平滑性、美麗性を確保する為に、発泡シートの金型非接触面の表面粗さを出来るだけ小さくする必要がある。表面粗さＲａを２．０μｍ以下にすると、実用上許容範囲になり好ましい。発泡シートの表面粗さＲａを２．０μｍ以下にするには、発泡シートの表面が長径２００μｍ以下のセルで構成されていることが好ましい。
【００２２】
更に、二次発泡させたシートの表面性を確保する為には、二次発泡シートの少なくとも金型非接触面側の表層部分にセル径５０μｍ以下の微細セルが発生するまで、好ましくは微細セルが３個以上積み重なるまで加熱二次発泡させることが好ましい。なお、シート表面に５０μｍ以下の微細セルを発生させる為の加熱は、成形時の加熱が好ましいが、発泡シート表面を熱ロール等による加熱処理して成形に先立ち発生させておいても良い。
【００２３】
これら発泡シートの厚み方向でのセル積み重なり数、シート表面のセル径、加熱による微細セルの発生量等は、いずれも、押出発泡時に添加する造核剤（例えば、タルク等の無機粉末）および造核助剤（例えばステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸金属塩）の種類、量等で調整すると共に、押出発泡時のダイスからの吐出直後のシート冷却度合いで調整可能である。
【００２４】
得られたスチレン系樹脂発泡シートは、汎用のシート成形機を用いてシートを加熱し、軟化させると共に二次発泡させた後、雄型又は雌型のどちらか一方の金型を使用して真空条件下または圧空条件下で成形を行い成形品を得るが、真空と圧空を併用した成形が精密な形状を出す上で好ましい。差圧成形に当たり、金型が無い容器表面側に成形を補助する冶具を設けたり、口元等の形状性を要求する部分のみの部分型を設けても良い。
【００２５】
本発明のスチレン系樹脂発泡シートより得られる成形容器は、形の出方、寸法精度が良好で、美麗であることから、惣菜、弁当等の容器等に好適である。
【実施例】
【００２６】
以下に、具体的な実施例を掲げ、発明の詳細を述べる。ただし、これらに限定されるものではない。
【００２７】
評価方法は、以下のとおりである。
【００２８】
（メルトフローレート）
メルトフローレートは、メルトインデクサー（東洋精機（株）製、Ｓ−０１型）を用い、ＩＳＯ−１１３３に準拠して２００℃にて測定した。
【００２９】
（発泡シートの流動開始温度）
発泡シートの流動開始温度は、フローテスター（島津製作所製、ＣＦＴ−５００Ｄ）を使用し、以下の手順により測定した。フローテスターの円筒状シリンダー底部（断面積１ｃｍ2）に、ダイ（内径１．００ｍｍφ×１０ｍｍ長）を取り付け、シリンダー温度を１６０℃に昇温する。シリンダー温度が十分安定した後、切断した発泡シート片１．２５ｇをシリンダー上部より投入し、１９６Ｎ（２０Ｋｇｆ）の荷重を掛けたプラグをシリンダー上部から挿入し、４００秒間１６０℃に維持して発泡シート片からの樹脂を予熱する。予熱終了後、３℃／分の昇温速度でシリンダー温度を昇温し、予熱終了時のプラグ位置を起点としてプラグが２．５ｍｍ降下（プラグ長の２０％が降下したことにほぼ相当する）した際のシリンダー温度を、発泡シートの流動開始温度とした。
【００３０】
（シート表面粗さＲａ）
発泡シートのシート表面粗さＲａは、表面粗さ計（東京精密（株）製、サーフコム５７０Ａ）を用い、シートの幅方向に長さ１０ｍｍにわたり５回測定し、その平均値を採用した。
【００３１】
（シート表面のセル長径）
得られた発泡シートおよび約２．２倍に二次発泡したシートを、セルの長径側になる押出方向に平行して切断し、金型非接触面側の表層部分を中心に切断面のセル状態を電子顕微鏡写真で撮影した。シート表面のセル長径は、成形時金型非接触面の表面より１〜２層内の最大セル径を測定し、その値以下として示した。
【００３２】
（厚み方向でのセル積み重なり数）
得られた発泡シートの厚み方向１ｍｍ当たりのセル積み重なり数は、押出方向に平行に切断した発泡シート厚み全体の電子顕微鏡写真を撮影して、シートの幅方向において中央部および両端部から１５０ｍｍ位置の３カ所にて、厚み方向でのセル積み重なり数を測定し、その平均値を発泡シート厚みで割り算することにより算出した。
【００３３】
（成形性および形状の出方）
得られた発泡シートは、２週間の養生後、汎用の成形機（センバシステム製、ＶＡＳ−６６）を使用して、両面ヒーター加熱により発泡シートの厚みが約２．２倍となるまで二次発泡させた後、１８５ｍｍ×２０５ｍｍ、深さ２５ｍｍの角型パスター容器を、押出シート化時の外表面が容器の内面（金型非接触面）になるようにして、雌型は金型、雄型はアシストプラグを使用し、金型側から０．０６ＭＰａの真空を、アシストプラク側他面からゲージ圧０．２０ＭＰａの圧空を掛けて成形した。尚、成形性の判定尺度としてアシストプラグ有無での成形を試み、アシストプラグ無しでも成形出来る物を成形性良好とした。
また、得られた容器の形状の出方は、目視で判断した。
【００３４】
（容器の強度）
容器の強度は、オートグラフ（島津製作所製、ＤＳＳ−１０００）を用い、得られた容器の長手方向中央部を１０ｍｍ圧縮した時の圧縮強度より求めた。
【００３５】
（透明性）
成形品（容器）の透明性としては、得られた成形品（容器）の底部を切り出し、東洋精機（株）製ＴＲＮＳＭＩＴＴＡＮＣ  ＭＥＴＥＲを用い、透明度を測定した。
【００３６】
（実施例１〜２、比較例１）
ポリスチレン樹脂（ＰＳジャパン製、ＨＨ−１０２、メルトフローレート３．０）１００部、造核剤としてタルク（松村産業製）０．６部、および造核助剤としてステアリン酸マグネシウム（堺化学製）０．２部を押出機に投入して溶融・混練した。この溶融混練物に、発泡剤として所定量のブタン（ｎ−ブタン／イソブタン＝１５／８５（重量％））を圧入して、サーキュラーダイより２４０Ｋｇ／Ｈｒの吐出速度で押出し、目付量約３００ｇ／ｍ２および幅１５００ｍｍの発泡シートを作成した。
この際、ガスの圧入量を変更することにより、発泡シート厚みを０．７８ｍｍ（実施例−１）、０．９５ｍｍ（実施例−２）および１．４８ｍｍ（比較例−１）とした。
また、サーキュラーダイから押出直後の発泡シート表面には、３０℃の冷却エアーを、発泡シートの外表面には４ｍ3／分、内表面には３ｍ3／分の風量で吹き付けた。
【００３７】
得られたシート、二次発泡シートおよび成形して得られた容器に関する評価結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2005272769.tif 000002
【００３９】
表１の如く、実施例１〜２および比較例１のシート流動開始温度は、発泡剤添加が多い方が低い傾向にあり、且つ、同様に求めた原料樹脂の流動開始温度（２０１．３℃）より明らかに低くなっており、発泡剤による可塑化効果等が見られる。
実施例１，実施例２および比較例−１ともシート表面の粗さは良好であり、二次発泡シートの表面に微細セルが見られ、シートの透明性も低く良好であった。しかし、成形性は、実施例１および実施例２で得られたシートが容器内面側のアシストプラグ無しでも容易に成形できたのに対し、比較例１で得られたシートではプラグアシストが無いと成形がし難く、成形性が劣った。又、実施例１および実施例２で得られた成形容器は形状の出方が良く、外観良好な容器が得られたのに対し、比較例１で得られた容器は形状の出方が悪く、見栄えのしない容器しか得られなかった。比較例１に比較して実施例１および実施例２は容器強度が少し低下しているが、実用上問題の無い範囲（実用下限８Ｎ）であった。
【００４０】
（比較例２）
表１に記載の如く、造核剤の添加を少なくする以外は、実施例１と同様にシートを作製し、セル発生を抑えて表面セル径を大きく、厚み方向のセル積み重ね数を少なくした発泡シートを得た。なお、セル発生を抑えたことによる発泡シート厚みの低下は発泡剤の増量で対応し、実施例１とほぼ同じ厚みを確保した。得られた発泡シートは、実施例１と同様に二次発泡し、成形した。
得られたシート、二次発泡シートおよび成形して得られた容器に関する評価結果を表１に示す。
【００４１】
発泡シートの表層セルが大きくなり、表面の粗さが増した為に、二次発泡により発泡シートの表層に微細セルが発生したが、成形容器の表面粗く、更に、発泡シートの厚み方向のセル積み重ね数が少ない為に、二次発泡シートの透明性が高くなっており、これらの影響で得られた成形容器の表面はギラギラとした光沢があり、表面性が悪かった。
【００４２】
（実施例３〜５、比較例３）
表２の如く、原料樹脂としてメルトフロー値を変更した樹脂を使用した以外は、実施例１と同様に押出発泡シートを作製した。なお、樹脂の種類により発泡性が異なり、発泡シート厚みが異なる分は発泡剤添加量を調整し、ほぼ同等の発泡シート厚みとした。
詳しくは、実施例３ではＨＨ−１０２に流動パラフィン１．５重量％添加した樹脂（メルトフローレート６．５）、実施例４ではＰＳジャパン製６８５（メルトフローレート２．１）、実施例５では自社製懸濁重合スチレン樹脂ＫＰＳ（メルトフローレート１．３）および、比較例３ではＰＳジャパン製８１０２（メルトフローレート０．９  比較例−３）を使用した。
【００４３】
【表２】
2005272769.tif 000003
【００４４】
実施例３の成形性は非常に良好であったが、他の実施例に比較し、セルの発生数が少なく、シート表面粗さ、シート透明性等が低下し、容器表面性も許容範囲であるが低下していた。又、容器強度も実用上問題ない範囲であるが他の実施例よりも低く、容器口元の肉付きが低下傾向にあった。実施例３よりも更に流動性の高い樹脂を使用すると品質に問題が出ることが推定された。
実施例４および５では、樹脂のメルトフローレートに明らかな差が見られるのに対し、発泡シートの流動開始温度は約１９６℃であり、共に良好な品質の発泡シート及び成形容器が得られた。
比較例３は、樹脂のメルトフローレートが低く、発泡シートの流動開始温度も高い結果、成形性は低下し、容器の形状の出方も不十分であった。