JP3860495B2 - ポリ乳酸系生分解性樹脂シートの熱成形方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、シート状に成形されたポリ乳酸系生分解性樹脂を容器などに2次加工するポリ乳酸系生分解性樹脂シートの熱成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シート状(フィルム状の薄いシートも含む。)熱可塑性樹脂を二次成形する場合の代表的な成形方法として、シートを予熱して軟化させ、次いでこれを型に当てて型とシートの間を真空にして型とシートを密着させ、この状態で冷却して固化する真空成形法があり、また圧縮空気をシートの外から吹き付けてシートを型面に密着させ、そのまま冷却して固化する圧空成形法などが知られている。
【0003】
一方、熱可塑性樹脂の種類として、土中や水中で微生物によって生分解可能なポリ乳酸系生分解性樹脂が知られており、このものは廃棄された際の自然界への悪影響が少ないので環境保全に資するものである。
【0004】
ポリ乳酸系の樹脂は、ポリ乳酸、乳酸とその他のヒドロキシカルボン酸との共重合体があり、ポリ乳酸はラクタイドと呼ばれる乳酸の環状2量体から合成され、前記共重合体は、乳酸の環状2量体であるラクタイドとヒドロキシカルボン酸の環状エステル中間体から合成される。
【0005】
特開平6−298236号公報には、ポリ乳酸、または乳酸とその他のヒドロキシカルボン酸との共重合体からなるポリ乳酸系樹脂製の食品容器の製造方法として、圧空成形または真空成形を採用するとき、ヒータによって55〜90℃に加熱し、金型温度を50〜70℃に設定することが記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来のポリ乳酸系生分解性樹脂シートの熱成形方法は、容器の縁の部分や、湾曲させる特定の部分に成形不良が起こりやすく、特に紙などと樹脂シートをラミネートした場合には、ポリ乳酸系生分解性樹脂シートの延びや接着性が低下するので、容器の縁になるべき部分に皺が形成されたり、細部に成形不良箇所が生じる場合があった。
【0007】
このような二次成形が困難になる主な原因は、容器の開口縁の部分や曲面に局部的に分子配向が周囲より高められて、内部応力が溜まり、成形し難い部分が部分的に形成されることであるとも考えられる。
【0008】
特に、シート面に沿って二軸方向に分子配向したポリ乳酸系生分解性樹脂シートは、無配向のものに比べて耐熱性が改善されているので、通常よりも熱成形加工が困難である。ポリ乳酸系生分解性樹脂シートを紙等の塑性材からなるシートとラミネートして積層体を形成すると、塑性シートが成形時の延びを妨げるので絞り加工はより困難になる。
【0009】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、ポリ乳酸系生分解性樹脂シートの熱成形方法を改良して、容器の開口縁の部分、その他の湾曲した部分などに成形不良が起こり難い熱成形方法とし、特に紙等と樹脂シートをラミネートして絞り加工を行なっても縁や湾曲部分に成形不良がなく、容器全体を精密に成形できる熱成形法とすることである。
【0010】
また、この発明の課題は、特にシート面に沿って二軸方向に分子配向したポリ乳酸系生分解性樹脂シートに対する熱成形方法においても、上記した同じ課題を解決することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明のポリ乳酸系生分解性樹脂シートの熱成形方法においては、シート面に沿って二軸方向に分子配向したポリ乳酸系生分解性樹脂シートまたはこれを層構成素材とする積層シートを、ヒータで加熱し、次いで加熱した金型に圧接して成形する熱成形方法において、前記金型温度を100〜140℃とし、前記ヒータの温度を120〜160℃にして圧空成形することを特徴とするポリ乳酸系生分解性樹脂シートの熱成形方法としたのである。
【0012】
上記した方法によれば、二軸方向に分子配向したポリ乳酸系生分解性樹脂シートまたはこれを層構成素材とする積層シートにおける皺などが形成されるような成形不良部分に対して、金型温度を100〜140℃とし、前記ヒータの温度を120〜160℃にして圧空成形することにより、局部的に分子配向が高い部分についても成形を確実に行なうことができ、しかもそれ以外の部分の成形性や成形効率を阻害しない熱成形方法となる。
【0013】
また、前記の課題を解決するために、ポリ乳酸系生分解性樹脂シートまたはこれを層構成素材とする積層シートを、ヒータで加熱し、次いで加熱した金型に圧接して成形する熱成形方法において、前記金型温度を100〜160℃にして真空成形し、そのまま5秒以上ヒートセットすることを特徴とするポリ乳酸系生分解性樹脂シートの熱成形方法とすることもできる。
【0014】
上記したような熱成形方法では、金型温度を100〜160℃として真空成形することにより、ほぼ確実に局部的な分子配向の高い部分についても成形を確実に行なうことができるようになり、しかもヒートセットにより成形品の形態が安定するので、成形性や成形効率に優れる。
【0015】
【発明の実施の形態】
この発明に用いる分子配向したポリ乳酸系生分解性樹脂シートは、ポリ乳酸系生分解性樹脂シートを二軸延伸などの周知の方法で分子配向させたものであり、公知のフィルム延伸法や、これに加えて電場や磁場を利用した分子配向法を採用することもできる。
【0016】
未延伸シートを延伸する場合の倍率は、縦方向および横方向ににそれぞれ1.5〜5倍程度の範囲であり、50〜90℃程度で延伸すると薄肉でも強度の高いシートを製造することができる。このような延伸により、得られたシートは、厚みが均一になり、分子配向して結晶化しているので、経時によって球晶が生じず不透明化や脆化が起こらない。
【0017】
ポリ乳酸系生分解性樹脂は、ポリ乳酸もしくは乳酸と他のヒドロキシカルボン酸との共重合体、またはこれらを主成分とする混合物からなる樹脂であり、予め樹脂製品に設定されている使用期間を経た後に、土中または水中において微生物などにより自然に加水分解が進行し、原形が残らない程度まで分解されるような生分解性樹脂である。
【0018】
前記の乳酸としては、L型、D型の何れでもよい。ヒドロキシカルボン酸の例としては、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ吉草酸、4−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸などが代表例である。これらは縮合重合法や開環重合法などを採用して重量平均分子量6万〜70万程度に重合させることが、均一な膜厚で効率よくシートを製造するために好ましい。
【0019】
また、このようなポリ乳酸系生分解性樹脂シートを層構成素材とする積層シートは、紙などの生分解性の層構成素材に対して周知のラミネート法により接着一体化することができる。ラミネート法としては、ドライラミネート、ウェットラミネート、ホットメルトラミネートなどを採用することもできる。接着剤を使用する場合には、生分解性を阻害しないように、デンプンなどの炭水化物や膠、ゼラチン、カゼインなどの蛋白質類や未加硫天然ゴムなどの天然材料を採用することが好ましい。
【0020】
このようにして得られた配向したポリ乳酸系生分解性樹脂シートまたはこれを層構成素材とする積層シートは、ヒータで120〜160℃に加熱し、次いで100〜140℃に加熱した金型に圧接させ、次いで冷却して熱成形する。
【0021】
上記の温度範囲で加熱する理由は、これらの温度範囲未満では、局部的に分子配向が高い部分について成形を確実に行なうことができないからであり、これらの温度範囲を超える高温で熱成形すると、所定部分以外の部分の成形性や成形効率を阻害するからである。
【0022】
【実施例】
〔実施例1〕
融点175℃、重量平均分子量18万のポリ乳酸を30mmφの単軸エクストルーダーにて200℃でTダイから押出し、膜厚150μmの未延伸シートを作成した。
【0023】
このシートを長手方向に2倍にロール延伸し、次いで幅方向にテンターで3倍に延伸すると共にテンター内で100℃で30秒熱処理して二軸方向に分子配向したポリ乳酸系生分解性樹脂シートを作成した。
【0024】
このシートの上面と下面をヒーターで130〜140℃で加熱し、軟化したシートに対して120〜130℃に加熱した方形状トレイ型の雌型を当てて圧空成形し、シートのガラス転移点(58℃)以下の40℃程度に冷却し脱型した。
【0025】
得られた容器は、透明性があると共にトレーの縁などの局部的に分子配向が高い部分についても成形を確実に行なうことができた。
【0026】
〔実施例2〕
実施例1で作製したポリ乳酸系生分解性樹脂シートを上質紙にラミネートした。ラミネートは、予め、ポリ乳酸系生分解性樹脂シートの片面にポリウレタン系溶剤型接着剤を1μm厚にスプレー塗布し、60℃のオーブン中で3分間乾燥し、これを上質紙とローラーで圧着しながらはり合わせ、40℃で24時間エージングすることにより行なった。
【0027】
このようにして得られた積層シートの上面と下面をヒーターで140〜150℃で加熱し、軟化したシートに対して125〜135℃に加熱した方形状トレイ型の雌型を当てて圧空成形し、シートのガラス転移点(58℃)以下の40℃程度に冷却してから脱型した。
【0028】
得られた容器は、透明性があると共にトレーの縁などの局部的に分子配向が高い部分についても成形を確実に行なうことができた。
【0029】
〔実施例3〕
実施例1と全く同様にして二軸方向に分子配向したポリ乳酸系生分解性樹脂シートを作成した。
【0030】
このシートの上面と下面をヒーターで130〜140℃で加熱し、軟化したシートに対して120〜130℃に加熱した方形状トレイ型の雌型を当てて真空成形し、そのまま7秒間ヒートセットし、次いでシートのガラス転移点(58℃)以下の40℃程度に冷却してから脱型した。
【0031】
得られた容器は、透明性があると共にトレーの縁などの局部的に分子配向が高い部分についても皺がまとまって容器本体と一体化しており、容器の成形を確実に行なうことができた。
【0032】
〔実施例4〕
実施例2で作製した積層シートの上面と下面をヒーターで140〜150℃で加熱し、軟化したシートに対して145〜155℃に加熱した方形状トレイ型の雌型を当てて真空成形し、そのまま10秒間ヒートセットし、次いでシートのガラス転移点(58℃)以下の40℃程度に冷却してから脱型した。
【0033】
得られた容器は、透明性があると共にトレーの縁などの局部的に分子配向が高い部分についても皺がまとまって容器本体と一体化しており、成形を確実に行なうことができた。
【0034】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、分子配向したポリ乳酸系生分解性樹脂シート、またはこれを層構成素材とする積層シートを、所定温度に加熱し、次いで所定温度に加熱した金型で圧空成形するので、局部的に分子配向が高い部分についても成形を確実に行なうことができ、しかもそれ以外の部分の成形性や成形効率を阻害しないようになり、特に紙などと樹脂シートをラミネートしたシートを用いても容器の縁も精密に成形される熱成形法になるという利点がある。
【0035】
また、金型温度を所定範囲として真空成形し、そのまま所定時間ヒートセットするポリ乳酸系生分解性樹脂シートの熱成形方法では、ほぼ確実に局部的な分子配向の高い部分についても成形を確実に行なうことができるようになり、しかもヒートセットにより成形品の形態が安定するので、成形性や成形効率に優れた熱成形方法になるという利点がある。
Claims (2)
- シート面に沿って二軸方向に分子配向したポリ乳酸系生分解性樹脂シートおよび紙を層構成素材とする積層シートを、ヒータで加熱し、次いで加熱した金型に圧接して成形する熱成形方法において、
前記金型温度を100〜140℃とし、前記ヒータの加熱により、前記シート面に沿って二軸方向に分子配向したポリ乳酸系生分解性樹脂シートおよび紙を層構成素材とする積層シートの温度を120〜160℃にして圧空成形することを特徴とするポリ乳酸系生分解性樹脂シートの熱成形方法。 - ポリ乳酸系生分解性樹脂シートおよび紙を層構成素材とする積層シートを、ヒータで加熱し、次いで加熱した金型に圧接して成形する熱成形方法において、前記金型温度を100〜160℃にして真空成形し、そのまま5秒以上ヒートセットすることを特徴とするポリ乳酸系生分解性樹脂シートの熱成形方法。
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