JP4051263B2 - 熱可塑性樹脂発泡成形品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品を収容するトレーなどとして用いられる熱可塑性樹脂発泡成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品などを収容する容器として、ポリスチレン系樹脂などの熱可塑性樹脂の発泡シートを加熱成形したものや、発泡性ビーズを型内発泡させて成形したものなどが広く用いられている。このような熱可塑性樹脂発泡成形品において、成形品全体としての強度はもちろんのこと、ラップしたときに側壁部に過度の変形が生じないことが、商品価値を高める意味で重要となる。特に、発泡トレーと通称されている成形品は長方形をしていることが多く、ラップしたときの締め付けによって、短辺側はほとんど変形しないにもかかわらず、長辺側の中央が内側に変形しがちであり、改善が求められている。また、５０枚、１００枚と積み重ねたときの積み上げ高さが小さいこと（ロースタック性であること）も保管スペースの有効活用の観点から、望まれている。
【０００３】
そのような観点から、いくつかの改良された熱可塑性樹脂発泡成形品が提案されている。特許文献１（特開平８−５２７９５号公報）には、底部の厚みよりも４周の側壁部の厚みを薄いものとし、かつ、気泡形状を底部ではほぼ球形状とし、４周の側壁部では厚み方向に扁平した球形状としたものが記載されている。このようにすることにより、リブ強度が高くラップしたときに変形し難く、かつロースタック性も満足した成形品を得ることができる。
【０００４】
特許文献２（特開平９−１６４５８５号公報）には、熱可塑性樹脂発泡シートを加熱可塑化し、嵌合用金型で容器を製造する方法において、容器外面の４周の側壁部を真空吸引して成形する方法が記載されている。この方法によれば、側壁部に目付分布の高い部分を作ることができ、側壁部は薄くても所要の強度を確保できる。側壁部の厚さが積み上げ高さを左右する主たる要因であることから、このようにして成形される成形品は、リブ強度とロースタック性の双方を満足することができるとしている。
【０００５】
特許文献３（特開平８−１１８８６号公報）には、底部に対して鈍角に周設された４周の側壁を有する発泡樹脂製容器であって、底部と側壁との容器内側の屈曲部Ｒ１と容器外側の屈曲部Ｒ２とが実質的に垂直線の上にあり、Ｒ１の角度θ１とＲ２の色度θ２が実質的に同じであるポリスチレン発泡樹脂製容器が記載されている。このようにすることにより、積み重ね高さを小さくできるので、輸送時や保管時の単位空間容積当りの積載数量をそれだけ大きくできるというものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−５２７９５号公報
【特許文献２】
特開平９−１６４５８５号公報
【特許文献３】
特開平８−１１８８６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、いわゆる発泡トレーとよばれる発泡樹脂成形容器は、成形容器を上から見たときに長方形をしている場合が多い。その場合、４周の側壁の厚みが同じであっても、ラップによる締め付け力が同じであれば、短辺側壁部よりも長辺側壁部の方がスパンが長いだけ内側に変形しやすい。近年、スーパーなどでは、そのような成形容器に内容物を入れた後に、特殊な包装機械を用いて成形容器全体を薄いフィルムでラップすることが多くなってきており、過度の締め付け力が成形容器に作用しがちであることから、長辺側壁部に変形が生じやすくなっている。
【０００８】
ところで、上記したいずれの成形品においても、４周の側壁部は同じ厚さとされており、ラップによる締め付けで変形しないだけの強度を持つように長辺側壁部の厚みを整えようとすると、必然的に短辺側壁部の厚みも厚くなり、短辺側壁部についてみれば、過剰な厚みを備えていることとなる。大量に製造されるこの種の熱可塑性樹脂発泡成形品においては、ビーズ型内発泡成形による場合に、この過剰厚み分の樹脂や発泡剤および発泡させるための熱エネルギーを用いることとなり、その原料コストとエネルギーコストは無視できない値となる。また、シート成形による場合にも、過剰厚み分を発泡させるための熱エネルギーを用いることとなり、そのエネルギーコストは無視できない値となる。
【０００９】
一方、積み重ね高さは、主に側壁部の厚みとそれが底部となす角度に依存しており、ロースタック性を確保するためには、厚みが厚いほど、底部と側壁部とのの角度を大きく、すなわち、より鈍角にする必要がある。前記のように、従来の成形品では４周の側壁部は同じ厚さとされており、底部と４周の側壁部とのなす角度もすべて同じ角度となっている。同じ外郭寸法の成形品の場合、底部と４周の側壁部とのなす角度が鈍角になればなるほど底部の面積が小さくなり、容器としての有効容積が減少する。
【００１０】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、長方形状をなす底部に対して鈍角に周設された短辺側壁部と長辺側壁部とを有する熱可塑性樹脂発泡成形品において、所要のリブ強度を備えた熱可塑性樹脂発泡成形品を従来のものよりも少ない原材料または熱エネルギーで成形することを目的とする。また、容器としての有効容積をより広いものとすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による熱可塑性樹脂発泡成形品は、長方形状をなす底部に対して鈍角に周設された短辺側壁部と長辺側壁部とを有する熱可塑性樹脂発泡成形品において、短辺側壁部の厚みよりも長辺側壁部の厚みが大きくされていることを特徴とする。
【００１２】
前記のように、長方形状をなす有底容器において、４周の側壁部に同じ締め付け力が作用するようにしてラッピングした場合、過剰応力が作用すれば、長辺側壁部に先ず変形が生じる。従って、容器の設計に際しては、ラップ時などにおいて通常予測される平均的な応力によって長辺側壁部の厚みと底部の厚みを設定する。設定は、計算によってもよく、実験的に求めてもよい（なお、この値は、従来のこの種の容器における４周の側壁部の厚みに相当する）。その後、設定された長辺側壁部の厚みよりも薄く短辺側壁部の厚みを設定することにより、本発明による熱可塑性樹脂発泡成形品は形成される。短辺側壁部の厚みをどの程度薄くするかは、同じ応力が作用したときに、短辺側壁部に変形が生じない最少の厚みを計算により、あるいは実験的に求めればよい。
【００１３】
上記のように、本発明による熱可塑性樹脂発泡成形品では、従来の同じ形態の成形品と比較して、短辺側壁部の厚みが薄くされている。にもかかわらず、ラップ時に変形が始まる応力値（ラップ時の締め付け力）は、従来のものと同じである。すなちわ、同じ使い勝手である熱可塑性樹脂発泡成形品を製造するのに、ビーズ型内発泡成形による場合であってもシート成形による場合であっても、短辺側壁部の厚みが薄くされている分だけ、原材料または熱エネルギーを低減した状態で成形することができる。
【００１４】
ところで、短辺側壁部の厚みよりも長辺側壁部の厚みが大きくされている成形品の場合においては、ロースタック性を確保するために、厚みの厚い長辺側壁部が底部となす角度が所定角度となるように先ず設定される。その際に、同じ角度を短辺側壁部に適用すると、厚さが薄い分、積み重ねたときに、積み重ねられた短辺側壁部同士の間に隙間が生じる。この隙間を埋めるように、短辺側壁部をより立ち上がった角度としても、全体のロースタック性は維持される。従って、本発明による熱可塑性樹脂発泡成形品の好ましい態様では、底部と短辺側壁部とのなす角度が、底部と長辺側壁部とのなす角度よりも小さくされていることを特徴とする。この形態とすることにより、すべてが同じ角度とされている従来の成形品と比較して、底部の短手方向の幅は同じであるが、長手方向の幅をその分だけ広くすることが可能となり、容器としての有効容積をより広いものとすることができる。
【００１５】
本発明による熱可塑性樹脂発泡成形品の好ましい態様において、底部の厚みは長辺側壁部の厚みよりも厚くされる。それにより、成形品の全体の強度がさらに向上する。また、他の好ましい態様において、少なくとも一方の面に熱可塑性フィルムが積層される。この態様でも、全体の強度アップを図ることができる。
【００１６】
本発明の熱可塑性樹脂発泡成形品は、熱可塑性樹脂発泡体の成形品であって、予備発泡粒子を型内発泡成形（ビーズ型内発泡成形）したものでも、発泡シートを熱成形（シート成形）したものであってもよい。また、熱可塑性樹脂発泡体としては、ポリスチレン系樹脂発泡体、ポリプロピレン系樹脂発泡体、ポリエステル系樹脂発泡体等が挙げられ、強度と成形性とコストの面から特にポリスチレン系樹脂発泡体が好ましい。さらに、熱可塑性樹脂発泡成形品の少なくとも一方の面に熱可塑性フィルムが積層されていてもよい。熱可塑性フィルムとしては、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、ポリエチレン、ポリエステル等からなるフィルムが挙げられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明を説明する。最初に、本発明による熱可塑性樹脂発泡成形品である容器の成形方法について説明する。図１は、雌雄嵌合成形型１であり、雄成形型２と雌成形型３より構成されている。まず、図１（ａ）に示すように、開放された雄成形型２と雌成形型３の間に熱可塑性樹脂発泡シート４が送り込まれる。ここで、送り込まれた熱可塑性樹脂発泡シート４は図示しない加熱炉内で可塑化されている。その後、図１（ｂ）に示すように、雌雄成形型２、３を嵌合後、所定の容器形状に成形される。ここで、容器の底部、短辺側壁部、長辺側壁部の各厚みは、嵌合した雄成形型２と雌成形型３の間に形成されるキャビティ空間距離によって、所望の厚みを得ることができる。
【００１８】
図２は、容器５の一形態を示す斜視図であり、図３にＡ−Ａ断面図を、図４にＢ−Ｂ断面図を示す。図３において、ｔ１は短辺側壁部の厚み（ｍｍ）を、θ１は底部と短辺側壁部との屈曲部Ｒ１の容器内部側の角度（°）を、Ｔ１はｔ１×ｃｏｓ（１８０−θ１）で示される短辺側壁部の垂直方向の距離である。ｌ１は長手方向の上部外寸距離（ｍｍ）、Ｌ１は長手方向の底部内寸距離（ｍｍ）であり、ｈ１は容器の外寸高さ（ｍｍ）である。図４において、ｔ２は長辺側壁部の厚み（ｍｍ）を、θ２は底部と長辺側壁部との屈曲部Ｒ２の容器内部側の角度（°）を、Ｔ２はｔ２×ｃｏｓ（１８０−θ２）で示される長辺側壁部の垂直方向の距離（ｍｍ）である。ｌ２は短手方向の上部外寸距離（ｍｍ）、Ｌ２は短手方向の底部内寸距離（ｍｍ）であり、ｈ１は容器の外寸高さ（ｍｍ）である。
【００１９】
図５は、実施例および比較例において、成形した容器５の腰強度の測定方法を示す概念図であり、(株)オリエンテック製のテンシロン万能試験機ＲＴＣ−１３０Ａを用いて、図５（ａ）の様に、アルミ製の圧縮用の冶具６、６の間に容器５を短手方向に立てた状態で挟持し、容器５の長辺側壁部の上部中央を、図５（ｂ）の様に矢印Ｃの方向に１０ｍｍ（ｌ−ｌ’）圧縮し、この時の応力を腰強度（ｇ）とした。ここで、冶具６と容器５との接触巾Ｗは１５ｍｍであり、圧縮スピードは４００ｍｍ／ｍｉｎである。なお、上記の説明は、長辺側壁部の腰強度の場合であり、短辺側壁部の腰強度を求める場合には、冶具６、６の間に容器５を長手方向に立てた状態で挟持して同様に測定する。
【００２０】
図６は、通常の包装機を用いて容器５へラップする包装工程を示す概念図である。まず、図６（ａ）のように、緊張状態にあるラップフィルム７の下部に容器５を配置する。次に図６（ｂ）のように、容器５の上面をラップフィルム７に押し当てると共に上に突き上げる。このとき、ラップフィルム７は容器外側に向かって（矢印Ｄの方向）引き伸ばされる。そしてラップフィルム７は引き伸ばされたまま両端をカットされる。次に図６（ｃ）のように、ラップ押え板８によってラップフィルム７を容器５の底部に押し当て固定する。このとき、それまで引き伸ばされていたラップフィルム７は、容器内側に向かって（矢印Ｅの方向）収縮するので、容器５の上面が内側にひずんで変形する。
【００２１】
図７は、実施例及び比較例でのラップたわみ量△ｌを示す概念図でる。図７（ａ）はラップする前の容器５であり、図７（ｂ）はラップすることによってひずんだ容器５を示す（ただし、ラップは図示せず）。ラップたわみ量△ｌ（ｍｍ）は、（ｌ−ｌ”）／２で表わされる。ｌはひずみ前の長辺中央部の短手方向の長さ、ｌ”はひずみ後の長辺中央部の短手方向の長さである。以上、長辺側のラップたわみ量の場合を説明したが、短辺側のラップたわみ量の場合は、ｌはひずみ前の短辺中央部の長手方向の長さ、ｌ”はひずみ後の短辺中央部の長手方向の長さとして△ｌを求める。
【００２２】
図８は、容器５のスタック高さＨ１（ｍｍ）を示すのもであり、容器５を１００枚積重ねて、その時の高さＨ１をスタック高さで表わす。
以下に、上記の事項を条件とした実施例と比較例を示す。
【００２３】
【実施例および比較例】
ポリスチレン系樹脂発泡シート（厚み１．６ｍｍ、坪量１６０ｇ／ｍ²）の両面にハイインパクトポリスチレンフィルム（厚み２０μｍ：大石産業株式会社製のスチロファン２０ＨＳＲ）を熱ロールによるラミネートの方法によって積層させた発泡積層シートを熱成形して容器を作成した。このポリスチレン系樹脂発泡積層シートは、加熱することで二次発泡し厚み３．１ｍｍになるものである。また、ラップフィルムとしてオカモト（株）製ＰＡＳフィルムを、包装機として（株）フジパックシステム製Ａ−１８Ｎを用い、得られた容器中に鉄製の重り１００ｇを入れ、ラップ包装した。得られた容器の物性値（腰強度、ラップたわみ量）を【表１】に示す。なお、表１において、比較例１は、ｔ１＝ｔ２、θ１＝θ２の従来の容器である。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【実施例１】
実施例１は、比較例１の短辺側壁部の厚みｔ１を１．９ｍｍから１．７ｍｍに変えたものである。これにより、短辺側の腰強度が７６５ｇから７４０ｇに減少したが、短辺側および長辺側ラップたわみ量はそれぞれ０．０ｍｍと０．８ｍｍのままであり、短辺側壁部の厚みのうち、０．２ｍｍ（１．９ｍｍ−１．７ｍｍ）分が過剰な厚みであったことが分かる。また、短辺側Ｔ１が３．６２ｍｍ、長辺側Ｔ２が４．０５ｍｍであるから、この容器をスタックさせた場合は、短辺側壁部同士の間に隙間が生じていた。
【００２６】
【実施例２】
実施例２は、実施例１で生じた隙間を埋めるように、θ１の角度を小さく（１１８°→１１５°）して、より立ち上がった角度にしたものである。この結果、長辺方向の底部内寸Ｌ１と底部内面積Ｓ１が大きくなり、容器としての有功容積が大きい優れた容器であった。
【００２７】
【実施例３】
実施例３は、さらにｔ１とθ１を小さくし、短辺側壁部の過剰厚みを極力無くし、一方でｔ２の厚みを若干大きく（１．９０ｍｍ→２．１０ｍｍ）して、長辺側壁部の腰強度を大きく（６２０ｇ→６５０ｇ）したものである。短辺側ラップたわみ量が０．２ｍｍとなり、若干大きくなったが、長辺側ラップたわみ量は０．４ｍｍとなり、比較例１の長辺側ラップたわみ量０．８ｍｍに比べると半減させることができた。さらに、底部内面積Ｓ１が大きくなり容器の有効容積が大きい非常に優れた容器であった。
【００２８】
【実施例４】
実施例４は、実施例３の長辺側屈曲部の角度θ２を１１８°から１２２°に増加させ、よりなだらかな角度にしたものである。この結果、Ｔ２が４．５４ｍｍから３．９６ｍｍに減少し、スタック高さＨ１も実施例３のＨ１＝４９５ｍｍから４４０ｍｍに低下させることができた。また、比較例１のスタック高さＨ１＝４４５ｍｍよりも小さくすることができ、保管スペースの有効利用の面で非常に優れていた。また、短辺側ラップたわみ量および長辺側ラップたわみ量はそれぞれ０．２ｍｍと０．３ｍｍであり、短辺側と長辺側とでたわみ量が均一になったため、ラップ後の容器を目視で観察したところでは、バランスの良い非常に優れた容器であった。
【００２９】
【発明の効果】
上記したように、本発明による熱可塑性樹脂発泡成形品では、短辺側壁部の厚みよりも長辺側壁部の厚みを大きくすることで、短辺側壁部の過剰な厚みを削減でき、熱可塑性樹脂や発泡剤などの原材料コストまたは発泡させるための熱エネルギーコストを削減できる。また、過剰な厚みを削減しても従来の容器と同等の強度をもつ容器が得られる。短辺側壁部の過剰な厚みを削減するとともに、削減した原材料または熱エネルギーの一部を用いて長辺側壁部の厚みを増加させることで、従来の容器よりも強度の強い容器が得られる。
【００３０】
さらに、短辺側壁部の厚みよりも長辺側壁部の厚みを大きくするとともに、底部と短辺側壁部とのなす角よりも、底部と長辺側壁部とのなす角を大きくすることで、有功容積の大きい容器が得られる。また、スタック高さを低くすることができ保管スペースを有効に利用できる容器が得られる。
【００３１】
短辺側側壁強度と長辺側側壁強度を容易に調整することができるので、長方形状をなす容器であるにもかかわらず、全体としてバランスのとれた均一な強度をもつ容器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シート成形による場合の熱可塑性樹脂発泡成形品の成形手順を説明する図であり、図１（ａ）は雌雄嵌合成形型を開放した状態、図１（ｂ）は雌雄成形型を嵌合した状態を示す。
【図２】成形される本発明による熱可塑性樹脂発泡成形品（容器）の一形態を示す斜視図。
【図３】図２のＡ−Ａ線による断面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線による断面図。
【図５】実施例および比較例において、容器の腰強度を測定した測定方法を示す概念図であり、図５（ａ）は測定前の状態、図５（ｂ）測定中の状態を示している。
【図６】通常の包装機を用いて容器へラップする包装工程を示す概念図であり、図６（ａ）はラップする前の状態、図６（ｂ）はラップ途中の状態、図６（ｃ）はラップ終了時の状態をそれぞれ示している。
【図７】実施例および比較例においてのラップたわみ量△ｌを説明するための概念図であり、図７（ａ）はラップする前の容器であり、図７（ｂ）はラップすることによってひずんだ容器を示す。
【図８】実施例および比較例においての容器のスタック高さＨ１（ｍｍ）を説明するための概念図。
【符号の説明】
１…雌雄嵌合成形型、２…雄型、３…雌型、４…熱可塑性樹脂発泡シート、５…成形容器（本発明による熱可塑性樹脂発泡成形品）

Claims (2)

1. 長方形状をなす底部に対して鈍角に周設された短辺側壁部と長辺側壁部とを有する熱可塑性樹脂発泡成形品であって、短辺側壁部の厚みよりも長辺側壁部の厚みが大きくされており、かつ、底部と短辺側壁部とのなす角度が、底部と長辺側壁部とのなす角度よりも小さくされていることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡成形品。
2. 少なくとも一方の面に熱可塑性フィルムが積層されていることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂発泡成形品。

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