JPH0919968A - ポリスチレン系樹脂発泡シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリスチレン系樹脂発泡シートの成形性を改
善し、「ヒケ」等のない優れた成形体を成形し得る、ポ
リスチレン系樹脂発泡シートの製造方法を提供する。 【構成】 本発明方法は、ポリスチレン系樹脂押出発泡
シート１の表面を、表面温度が１５０℃未満の加熱ロー
ル２に０．４秒以上接触させて加熱して発泡シート１の
表面にアニーリングを施すことにより、成形性を改善し
たポリスチレン系樹脂発泡シートを得る方法である。本
発明方法において、加熱ロール２の表面温度は１４５℃
以下で、且つポリスチレン系樹脂発泡シート１の基材樹
脂のビカット軟化点＋１０℃以上であることが好まし
い。また加熱ロール２は、表面がポリテトラフロロエチ
レン樹脂でコーティングされたものが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリスチレン系樹脂
発泡シートの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリスチレン系樹脂を押出機内で発泡剤
と溶融混練した後、押出機から押出発泡して得られるポ
リスチレン系樹脂発泡シートは、熱成形して食品容器等
の成形品を得るための成形用シートとして広く利用され
ている。ところでポリスチレン系樹脂発泡シートは、熱
成形時の伸びの悪さ等に起因し、得られた成形品に亀裂
等の成形不良を生じることがある。

【０００３】このようなポリスチレン系樹脂発泡シート
の成形性を改善するために、発泡シート表面を加熱処理
（このような加熱処理を、アニーリングと呼ぶことがあ
る。）する方法が提案されており、例えば特公平５−３
８２０号には、ポリスチレン系樹脂の押出発泡シートを
加熱ロールと挟圧ロールとの間を通過させ、加熱ロール
により１５０〜２５０℃の温度で単時間加熱することに
よって、発泡シートの成形性を改善できるとともに、発
泡シート表面をより白色化して外観を向上させることが
できる方法が提案されている。この方法は、発泡シート
を加熱ロール表面に、瞬間的に線接触させることにより
短時間で発泡シートを加熱するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公平５−３８２０号に記載の方法では、１５０℃以上と
いう高温の加熱ロールにポリスチレン系樹脂発泡シート
を接触させるため、シート表面の気泡の破裂（脱泡）が
生じたり、表面がケロイド状となったりし（このような
シート表面の荒れを総称して、以下「ヤケ」と呼
ぶ。）、この結果、発泡シートの外観低下をきたした
り、熱成形に必要な二次発泡力が短期間で低下してしま
う等の問題があった。このような「ヤケ」が生じた発泡
シートであっても、ある程度の二次発泡力が維持されて
いる間であれば、一応熱成形は可能である。しかしなが
ら、「ヤケ」が生じた発泡シートを成形する場合、熱成
形に先立って発泡シートを加熱する際に、加熱温度範囲
を極めて狭い範囲に設定しないと「ヤケ」がいっそう激
しくなるという問題があった。またこのような極めて狭
い温度範囲内に制御して加熱すること自体も非常に困難
なことであった。

【０００５】更に、一般にポリスチレン系樹脂発泡シー
トには厚みムラ等が存在するが、上記特公平５−３８２
０号に記載されているような、瞬間的に加熱ロールに接
触させて加熱する方法では、厚みムラのある発泡シート
の場合に、加熱ロールがシート表面に均等に接触し難い
ためにシート表面全体が不均一に加熱され、この結果、
発泡シートの外観や熱成形性を均一に向上し得なかっ
た。また加熱ロールと挟圧ロールによるシートの挟圧力
を高めることにより、加熱ロールが発泡シート表面に均
等に接触させるようにすると、発泡シート表面に皺が発
生して外観が悪化したり、気泡の破裂が生じて熱成形に
必要な二次発泡力が短期間で低下する等の問題があっ
た。

【０００６】本発明者等は上記の問題を解決すべく鋭意
研究した結果、ポリスチレン系樹脂の押出発泡シートを
従来法よりも低い温度の加熱ロールに、従来法よりも長
い時間接触させて熱処理することにより、上記従来法の
欠点を解決できることを見出し本発明を完成するに至っ
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち本発明のポリスチレ
ン系樹脂発泡シートの製造方法は、ポリスチレン系樹脂
押出発泡シートの表面を、表面温度が１５０℃未満の加
熱ロールに０．４秒以上接触させて加熱することを特徴
する。本発明方法において、加熱ロールの表面温度は１
４５℃以下で、且つポリスチレン系樹脂発泡シートの基
材樹脂のビカット軟化点＋１０℃以上であることが好ま
しい。また加熱ロールは、表面がポリテトラフロロエチ
レン樹脂でコーティングされているものが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において用いられるポリス
チレン系樹脂発泡シートは、ポリスチレン系樹脂と発泡
剤とを押出機内で溶融混練した後、押出機から押出して
発泡させた押出発泡シートである。押出機から発泡して
発泡させた発泡シートは、通常、一旦ロール状に巻き取
った後、発泡工程とは別工程において、ロール体から展
開しながら加熱ロールと接触させることにより処理する
が（オフライン処理）、押出機から押出発泡したシート
をロール状に巻き取る前に、加熱ロールと接触させて処
理した後、ロール状に巻き取る方法（オンライン処理）
を採用しても良い。ポリスチレン系樹脂としては、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
物等が挙げられる。スチレン系樹脂のＭＦＲは特に限定
されないが、０．１〜６０ｇ／１０分程度のものが好ま
しい。

【０００９】発泡剤としては、揮発性発泡剤、無機ガス
系発泡剤、分解型発泡剤等が用いられる。揮発性発泡剤
としては、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の
脂肪族炭化水素類、シクロブタン、シクロペンタン等の
環式脂肪族炭化水素類、トリクロロフロロメタン、ジク
ロロジフロロメタン、1,2-ジクロロ-1,1,2,2- テトラフ
ロロエタン、1-クロロ-1,1- ジフロロエタン、1,1-ジフ
ロロエタン、1,1-ジクロロ-2,2,2- トリフロロエタン、
メチルクロライド、エチルクロライド、メチレンクロラ
イド等のハロゲン化炭化水素類等が挙げられる。無機ガ
ス系発泡剤としては二酸化炭素、窒素、空気等の不活性
ガスが挙げられる。また分解型発泡剤としては、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、重炭酸ナトリウム等
が挙げられる。これらの発泡剤は、２種以上を混合して
用いることもできる。

【００１０】本発明方法では、ポリスチレン系樹脂発泡
シートを加熱ロール表面に０．４秒以上接触させて加熱
するが、発泡シートの加熱に用いる加熱ロールは、表面
温度が１５０℃未満であることが必要である。表面温度
が１５０℃を超える加熱ロールに発泡シートを接触させ
て加熱した場合、シートに「ヤケ」が生じ易い。本発明
方法において、加熱ロールの表面温度は、「ヤケ」防止
の安全性の観点から１４５℃以下が好ましく、且つ発泡
シート表面の熱処理効率の観点からポリスチレン系樹脂
発泡シートの基材樹脂のビカット軟化点＋１０℃以上の
温度とすることが好ましい。

【００１１】一方、発泡シートと加熱ロールとの接触時
間が０．４秒未満であると、シートを熱成形する際のシ
ートの伸びが不良となり、成形する際に、所謂「ナキ」
が発生し易くなったり、成形品が衝撃で割れ易くなった
りする。発泡シートと加熱ロールとの接触時間は好まし
くは０．５〜１０秒である。本発明方法で得られる発泡
シートは、熱処理面の滑りが良好であり、この発泡シー
トを成形して得た容器等の成形品も滑りが良好なものと
なるが、加熱ロールと発泡シートの接触時間が０．４秒
未満であると、滑り性が不充分なシートとなる。容器等
の成形品の滑りが良好であると、成形した容器等を積み
重ねた状態から１個ずつ取り出す際に、２個以上が重な
って取り出される等のトラブルが生じることがない。ま
た容器の移動と停止を繰り返しながら容器を搬送し、搬
送工程中で容器内に製品を順次充填する自動充填包装で
は、一般に容器を搬送手段上を滑らせた状態で容器の移
送を停止する工程を伴うが、本発明方法で得られた発泡
シートを、熱処理面が外側に位置するように成形して得
た容器は、容器底面の滑りが良好であるため容器を滑ら
せて移送を停止さた状態においても容器相互が重なった
り転倒したりする等の虞れが少ない。

【００１２】ポリスチレン系樹脂発泡シートと加熱ロー
ルとを接触させるには、図１に示すように発泡シート１
を加熱ロール２の表面に巻き付けて、シート１を加熱ロ
ール２に面接触させる方法が採用される。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、発泡シート１と加熱ロール２との接触長さを変え
ることによって調整することができる。発泡シート１と
加熱ロール２との接触長さの調節は、発泡シート１が加
熱ロール２と接触を開始する点Ａと加熱ロール２の中心
とを結ぶ線分と、発泡シート１が加熱ロール２から離れ
る点Ｂと加熱ロール２の中心とを結ぶ線分とのなす角：
θ（以下、この角度を抱き角と呼ぶ。）の調節により行
う。抱き角の設定値は加熱ロール２の直径や、加熱ロー
ル２の回転速度の違いによっても異なる。一般に、加熱
ロール２の回転速度（ロール表面の周速度）を３〜３０
ｍ／分程度とした場合、直径が２００ｍｍの加熱ロール
では、抱き角：θは２０〜１８０°、直径が３００ｍｍ
の加熱ロールでは、抱き角：θは１５〜１２０°、直径
が４００ｍｍの加熱ロールでは、抱き角：θは１０〜９
０°程度である。

【００１３】抱き角：θは、例えば加熱ロール２を挟ん
で２つのテンションロール３ａ、３ｂを設け、このテン
ションロール３ａ、３ｂを上下に移動させることによっ
て調整することができる。図１に示す場合では、テンシ
ョンロール３ａ、３ｂを上方に移動させることにより、
発泡シート１と加熱ロール２との抱き角：θは小さくな
り、この結果、発泡シート１と加熱ロール２との接触長
さは減少する。逆にテンションロール３ａ、３ｂを下方
に移動させると、発泡シート１と加熱ロール２との抱き
角：θは大きくなり、この結果、発泡シート１と加熱ロ
ール２との接触長さは増大する。

【００１４】発泡シート１と加熱ロール２との接触時間
は抱き角：θの調節のみならず、図２に示すように、２
以上の加熱ロール２ａ、２ｂを設け、これらの各加熱ロ
ール２ａ、２ｂの表面に発泡シート１を順次接触させる
ようすることでも調整することができる。図２におい
て、３ａ、３ｂ、３ｃはテンションロールを示す。

【００１５】本発明方法による発泡シート１の熱処理の
効果は、発泡シート１は加熱ロール２による加熱ととも
に、挟圧ロール４と加熱ロール２間で加圧する方法を併
用するとより効果的である。挟圧ロール４と加熱ロール
２間で発泡シートを加圧する場合、加熱ロール２による
発泡シート１の加熱工程の途中（特に加熱開始から０．
１秒以上経過してから）において、挟圧ロール４が発泡
シート１と接触して押圧するように挟圧ロール４を設け
ることが好ましい。挟圧ロール４と加熱ロール２とで発
泡シート１を加圧する工程を設ける場合、図３に示すよ
うに、発泡シート１を加熱ロール２と挟圧ロール４とに
交互に巻き付ける如く接触させ、発泡シート１を加熱ロ
ール２で加熱した後、挟圧ロール４と加熱ロール２とで
加圧するようにしても良い。加熱ロール２と挟圧ロール
４とによる発泡シート１への加圧力（線圧）は、３．０
〜１０ｋｇ／ｃｍが好ましい。尚、挟圧ロール４は通常
加熱機構を有しないものである。

【００１６】挟圧ロール４によって発泡シート１を加圧
する場合、発泡シート１の加熱開始直後（加熱開始から
０．１秒経過する前）等、発泡シート１にある程度の熱
が加わる前に挟圧ロール４と加熱ロール２とによって発
泡シート１を加圧した場合、発泡シート１の気泡が破裂
する虞れがある。尚、図１に示すように、発泡シート１
が加熱ロール２と接触を開始する点Ａと、発泡シート１
が加熱ロール２から離れる点Ｂとの略中間地点で挟圧ロ
ール４が発泡シート１と接触するように挟圧ロール４を
設けてシート１を加圧するようにすると、発泡シート１
に加熱ロール２の前後で均等な張力が加わるため好まし
い。

【００１７】発泡シート１は片面を加熱するのみなら
ず、図４に示すように加熱ロール２ａに発泡シート１の
一方の面を接触さた後、発泡シート１の他方の面を加熱
ロール２ｂに接触させるようにしてシート１の両面を加
熱するようにしても良い。尚、図４において４ａ、４ｂ
は挟圧ロールを、３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄはテンショ
ンロールを示す。

【００１８】本発明方法は、前記したように加熱ロール
２の表面温度が１５０℃未満と、従来法よりも低温では
あるが、発泡シート１は従来に比して長い時間加熱ロー
ルに接触した状態となるため、発泡シート１が加熱ロー
ル２へ融着し易くなる。このため加熱ロール２は、表面
がポリテトラフロロエチレン樹脂でコーティングされて
いるものが好ましい。

【００１９】本発明方法において、加熱ロール２と接触
させて熱処理を施した発泡シート１には、必要に応じて
ポリスチレン系樹脂フィルムを積層することができる。
図１に示す例は、ポリスチレン系樹脂フィルム５を押出
機６より押出しながら、加圧ロール７ａ、７ｂ間で発泡
シート１ａの非加熱処理面にポリスチレン系樹脂フィル
ム５を積層する方法（押出ラミネート法）を示してい
る。ポリスチレン系樹脂フィルムと発泡シートとは、図
１に示したような押出ラミネート法によって積層する場
合に限らず、予め別工程で製造したポリスチレン系樹脂
フィルムを発泡シートと熱融着させる、熱ラミネート法
によって積層しても良い。

【００２０】ポリスチレン系樹脂フィルムの基材樹脂と
しては、発泡シート１の基材樹脂と同様のポリスチレン
系樹脂を使用することができる。ポリスチレン系樹脂フ
ィルムは、発泡シート１の熱処理を施した側の面に積層
しても、熱処理を施してない側の面に積層しても良い。
また発泡シート１の片面のみに積層しても、両面に積層
しても良い。ポリスチレン系樹脂フィルムを積層して得
られる積層シートとしては、具体的に以下の態様のもの
が挙げられる。尚、この際の積層方法としては、押出ラ
ミネート法や熱ラミネート法（発泡シートとフィルムと
を重ねてロール間を通過させる際に、フィルム側ロール
を加熱しておくことにより両者を積層する方法）が一般
的である。

【００２１】 片面のみを熱処理した発泡シート１の
熱処理面のみにポリスチレン系樹脂フィルムを積層した
もの。 片面のみを熱処理した発泡シート１の熱処理を施し
ていない側の面のみにポリスチレン系樹脂フィルムを積
層したもの。 片面のみを熱処理した発泡シート１の両面にポリス
チレン系樹脂フィルムを積層したもの。 両面を熱処理した発泡シート１の片面のみにポリス
チレン系樹脂フィルムを積層したもの。 両面を熱処理した発泡シート１の両面にポリスチレ
ン系樹脂フィルムを積層したもの。

【００２２】ポリスチレン系樹脂フィルムを発泡シート
１の片面のみに積層するか、両面に積層するか、或いは
ポリスチレン系樹脂フィルムを発泡シート１の熱処理面
に積層するか、熱処理を施していない面に積層するか
は、積層シートの使用目的等に応じて適宜選択されるも
のであるが、発泡シート１の熱処理面にポリスチレン系
樹脂フィルムを特に熱ラミネート法により積層すると、
接着強度に優れ、フィルムが容易に剥離する虞れがない
利点があり、このような積層シートは熱成形の用途に特
に好適である。

【００２３】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。 実施例１、比較例１、２ ビカット軟化点１０５℃のポリスチレンを基材樹脂とす
る、厚み２．３ｍｍ、坪量２５０ｇ／ｍ² の押出発泡シ
ート（幅１０４０ｍｍ）をロール状に巻いたロール体か
ら、発泡シートを順次繰り出しながら、図１に示す方法
に準じて加熱ロール（直径２００ｍｍ）に発泡シートを
接触させるとともに、発泡シートが加熱ロールに接触し
ている部分の略中間地点において、発泡シートを挟圧ロ
ール（温度調節機構なし）によって加圧した。加熱ロー
ルと挟圧ロールとの間隔は、発泡シートが通過していな
い時は１．３ｍｍとし、発泡シートが通過しているとき
には１．８ｍｍとなるようにした。加熱、加圧を施した
後の発泡シートの厚みは２．３〜２．４ｍｍであった。

【００２４】次いで発泡シートの加熱処理を施していな
い側の面に、押出ラミネート法により耐衝撃性ポリスチ
レン（ＨＩＰＳ）フィルム（フィルムの坪量１４０ｇ／
ｍ²）を積層した後、再びロール状に巻き取った。加熱
ロールの表面温度、加熱ロールの周面の回転速度、発泡
シートと加熱ロールとの接触長さ、接触時間及び抱き
角、挟圧ロールと加熱ロールとによる発泡シートへの挟
圧力（線圧）を表１に示した。また積層シートの加熱処
理面の光沢度（積層シートの長手方向から測定）、「ヤ
ケ」の発生状況を表１に併せて示した。尚、加熱処理面
の光沢度は日本電色工業株式会社製の完全デジタル携帯
用光沢計「ＰＧ−３Ｄ」により測定（照射角６０°によ
る５点測定）した。この光沢度は加熱処理面のアニーリ
ングの程度を示す尺度となり、熱処理を施していない発
泡シートでは光沢度が１３．０％であった。

【００２５】上記のようにして得た積層シートを巻き取
ったロール体から、積層シートを順次繰り出し、積層シ
ートのＨＩＰＳ積層面側が容器の内面側に位置するよう
に容器の連続熱成形を行った。この際の１ショット当た
りの容器取り数は、積層シートの長さ方向に５個、幅方
向に５個であった。成形して得た容器は、開口部の１辺
の長さが約１６ｃｍ（リップ部を含めると約１７．５ｃ
ｍ）であり、底部の１辺の長さが約１３ｃｍの角形容器
である。容器の側壁上部における「ナキ」の発生状況を
表１に併せて示した。「ナキ」の発生状況は、２５個の
容器を観察し、「ナキ」が認められた容器の数で示し
た。熱処理を施さなかった同様のポリスチレン発泡シー
トを成形した場合、「ナキ」は２５個の容器中、１２個
の容器で認められた。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明方法は、ポリ
スチレン系樹脂発泡シートを、表面温度が１５０℃未満
の加熱ロールに、０．４秒以上接触させることによって
発泡シートを加熱処理するようにしたため、高温の加熱
ロールによって加熱処理する従来法のように発泡シート
表面に「ヤケ」が生じ難い。また本発明方法は発泡シー
トを加熱ロールに０．４秒以上接触させて加熱するた
め、発泡シートに厚みムラがあっても発泡シート表面の
全体を均一に加熱することができる。この結果、本発明
方法によれば、ポリスチレン系樹脂発泡シートの外観、
成形性を効果的に改善できるとともに、外観、成形性の
改善効果が発泡シートの部分によって異なることなく均
一に現れる。

【００２８】また本発明方法で製造した発泡シートは、
熱処理面の滑りが良好となる。このため本発明方法で製
造した発泡シートより熱成形した容器等の成形品は、積
み重ねて保存した後、使用に際して１個ずつ取り出す場
合でも、２個以上が重なって取り出される等の問題を生
じる虞れがない。また本発明方法で製造した発泡シート
を、熱処理面が外側となるように成形した容器は、容器
を順次搬送する工程、搬送装置上で容器内に食品等の内
容物を充填する工程、搬送装置間又は／及び搬送装置上
で容器を滑らせた状態で容器の移動を停止させておく工
程を少なくとも含む、自動充填包装に適用した場合、容
器底部の滑りが良好であるために容器を滑らせた状態で
容器の移動を停止させておく際に、容器が転倒したり容
器相互が重なったりする等のトラブルの発生が防止され
る。

【００２９】更に、例えばカップ麺等の製品は複数個が
同じ段ボール箱に収納されて保管、運搬、販売される
が、運搬時等において段ボール箱が投げられる場合がし
ばしばある。このような場合、カップ麺容器としてポリ
スチレン系樹脂発泡シートを成形した容器を用いると、
容器が衝撃で破損することがあったが、本発明方法で製
造した発泡シート及びその発泡シートから成形した容器
等の成形品は耐衝撃性に優れ、上記のような場合でも容
器が破損する虞れがない。また本発明方法で得た発泡シ
ートの熱処理面にポリスチレン系樹脂フィルムを積層す
る場合、フィルムの接着強度が向上し、フィルムの剥離
を生じる虞れが少ない。

【００３０】本発明方法において、加熱ロールの表面温
度を１４５℃以下で、且つ発泡シートの基材樹脂のビカ
ット軟化点＋１０℃以上の温度とした場合には熱処理の
効率を高く維持した様態で「ヤケ」の発生を防止でき
る。更に本発明方法では加熱ロールに０．４秒以上も発
泡シートを接触させるため、加熱ロールの表面温度が１
５０℃未満と、従来に比して低い温度であるとしても発
泡シートが加熱ロールに融着し易くなる。このため加熱
ロール表面をポリテトラフロロエチレン樹脂でコーティ
ングすると、発泡シートの加熱ロールへの融着を効果的
に防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明製造方法において、発泡シートの片面を
加熱する例を示す工程略図である。

【図２】複数の加熱ロールを用いて加熱する例を示す、
加熱ロール付近の工程略図である。

【図３】加熱ロールによる加熱の態様の異なる場合を示
す、加熱ロール付近の工程略図である。

【図４】発泡シートの両面を加熱する例を示す、加熱ロ
ール付近の工程略図である。

【符号の説明】

１ ポリスチレン系樹脂発泡シート ２ 加熱ロール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリスチレン系樹脂押出発泡シートの表
   面を、表面温度が１５０℃未満の加熱ロールに０．４秒
   以上接触させて加熱することを特徴とするポリスチレン
   系樹脂発泡シートの製造方法。
2. 【請求項２】 加熱ロールの表面温度が１４５℃以下
   で、且つポリスチレン系樹脂発泡シートの基材樹脂のビ
   カット軟化点＋１０℃以上である請求項１記載のポリス
   チレン系樹脂発泡シートの製造方法。
3. 【請求項３】 表面をポリテトラフロロエチレン樹脂で
   コーティングされた加熱ロールを用いることを特徴とす
   る請求項１又は２記載のポリスチレン系樹脂発泡シート
   の製造方法。