JP3860495B2 - ポリ乳酸系生分解性樹脂シートの熱成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。