具有耐微波性的发泡隔热纸容器用片材的制造方法

摘要

对具有耐微波性的发泡隔热纸容器用片材进行了研究，结果明确了在微波处理的过程中容器发生起泡的课题。即，本发明的课题在于提供一种在微波处理时不发生起泡的发泡隔热纸容器用片材。本发明人等发现，通过以气隙150mm以上、牵引速度65m/分钟以下，并且聚乙烯树脂的密度0.923～0.930kg/m3为特征的发泡隔热纸容器用片材的制造方法，能够解决本申请发明的课题。

说明书

技术领域

本发明涉及具有耐微波性的发泡隔热纸容器用片材的制造方法。

背景技术

在杯装方便面用的容器、咖啡或汤等热饮食用的容器等中，通常使用隔热容器。

以往，作为用于该用途的隔热容器，已知有发泡聚苯乙烯制的容器，但由于使容器整体发泡，所以体积大，存在增加垃圾的问题。另外，与纸制的容器相比，存在强度低、在放入硬的内容物(面块等)的状态下运输时容易破损的课题。

为了解决该课题，公开了通过在纸容器的外壁面层压低熔点的聚乙烯树脂并进行加热，从而利用作为基材的纸中所含的水分的蒸气压使聚乙烯树脂发泡而制造发泡隔热纸容器的技术(专利文献1～3)。然而，存在难以控制发泡层(隔热层)的课题。

作为控制发泡层的方法，已知有控制聚乙烯树脂的组成以及纸基材的水分量和称量的方法(专利文献4)、控制纸基材的层叠聚乙烯层的面的王研式平滑度和透气阻力度的方法(专利文献5)、控制聚乙烯树脂的分子量分布、熔体流动速率和熔融张力的方法(专利文献6)等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭57-110439号公报

专利文献2：日本特开平05-042929号公报

专利文献3：日本特开2001-097355号公报

专利文献4：日本特开2007-168178号公报

专利文献5：日本特开2012-214038号公报

专利文献6：日本特开2018-094906号公报

发明内容

发明要解决的课题

基于上述现有技术，本发明人等对具有耐微波性的发泡隔热纸容器用片材进行了研究，结果明确了在微波处理的过程中容器发生起泡的课题。即，本发明的课题在于提供一种在微波处理时不发生起泡的发泡隔热纸容器用片材。应予说明，关于“耐微波性”，将另行进行详细说明。

用于解决课题的手段

本发明人等发现通过以气隙150mm以上、牵引速度65m/分钟以下，并且聚乙烯树脂的密度0.923～0.930kg/m

发明的效果

通过本发明的完成，能够提供具有耐微波性的发泡隔热纸容器用片材和发泡隔热容器。

附图说明

图1是由片材C1得到的发泡隔热容器的发泡层的放大平面图像，是耐微波性评价前的外观评价中的“良好”的基准。可知在发泡层中存在微细且均匀的发泡泡孔。

图2是由片材D1(比较例1)得到的发泡隔热容器的发泡层的放大平面图像，是耐微波性评价前的外观评价中的“不良”的基准。可知发泡泡孔胀大，不均匀。

图3是由片材D4(比较例4)得到的发泡隔热容器的微波处理前的外观。

图4是由片材D4(比较例4)得到的发泡隔热容器的刚刚进行微波处理后的外观。可知由于微波处理而发生了起泡。

图5是由片材D4(比较例4)得到的发泡隔热容器的微波处理后(10分钟后)的外观。可知起泡萎缩，产生b大的褶皱。

具体实施方式

本发明涉及一种发泡隔热纸容器用片材的制造方法，其是在纸基材的至少单面层压聚乙烯树脂的发泡隔热纸容器用片材的制造方法，其特征在于，层压条件为气隙150mm以上、牵引速度65m/分钟以下，并且聚乙烯树脂的密度0.923～0.930kg/m

纸基材

构成本发明的发泡隔热纸容器用片材的纸基材没有特别限定，可以使用牛皮纸、道林纸。另外，从实现作为容器的强韧性的观点考虑，纸基材的单位面积重量优选为150～400g/m

聚乙烯树脂

本发明中的聚乙烯树脂由于层压适应性和发泡性优异，所以在本发明中是必须的成分。在此，用于发泡层的聚乙烯树脂的密度需要为923～930kg/m

另一方面，如果使用密度超过930kg/m

另外，聚乙烯树脂的熔点优选为108～117℃，更优选为111℃～115℃。如果使用熔点低于108℃的聚乙烯树脂，则在微波烹调时发泡泡孔彼此结合而胀大，发生起泡。另外，如果容器被冷却，则在发生了起泡的区域发泡隔热层被毁坏，隔热性受损。此外，如果使用熔点超过117℃的聚乙烯树脂，则聚乙烯树脂难以发泡，在一次发泡(发泡层的形成)时难以得到均匀的发泡层。

另一方面，非发泡层中使用的聚乙烯树脂的密度没有特别限定，为了避免在一次发泡时发泡，优选设为935kg/m

另外，聚乙烯树脂的熔体流动速率(以下，有时称为“MFR”)优选为4～15g/10分钟，更优选为6～10g/10分钟。在熔体流动速率为记载的范围的情况下，聚乙烯树脂层的挤出成形性良好。

挤出层压条件

作为挤出层压的方法，可以适当选择单层压法、串联层压法、夹层层压法、共挤出层压法等。

作为层压时的聚乙烯树脂的(T模正下方)温度，优选为260～350℃，更优选为280～330℃。如果为该范围，则能够使聚乙烯树脂层与纸基材间的层压强度、发泡后的外观适宜。另外，冷却辊的表面温度优选控制在10～50℃的范围。

层压后(发泡前)的聚乙烯树脂层的厚度没有特别限定，优选为30～150μm，更优选为40～100μm。如果为该范围，则能够使发泡后的聚乙烯树脂层具有足够的厚度，因此隔热性良好。

本发明中的牵引速度为65m/分钟以下。详细情况后述，如果牵引速度超过65m/分钟，则气隙通过时间变短，一次发泡后的外观受损。

接着，对气隙进行说明。在此，气隙是指从T模的挤出口到夹持辊的距离。

层压加工时的气隙需要为150mm以上，更优选为160mm以上。详细情况后述，通过扩大气隙，能够在保持聚乙烯树脂表面所产生的氧化被膜的状态下进行层压，因此能够实现良好的发泡层。

另一方面，如果过度扩大气隙，则聚乙烯树脂缩幅，生产率降低，因此，关于气隙的上限，优选为250mm以下，更优选为200mm以下。

关于其机理，详细情况尚不明确，但本发明人等推定如下。

在树脂通过气隙的过程中，在聚乙烯树脂表面产生氧化被膜。该氧化被膜比内侧的聚乙烯树脂层强韧，因此能够抑制局部的过发泡，实现均匀的发泡层。因此，在保持氧化被膜的状态下进行层压是重要的。

另一方面，氧化被膜主要在用夹持辊拉伸聚乙烯树脂时容易消失。具体而言，认为由于在夹持时瞬间施加拉伸树脂的力和压入树脂的力，所以氧化被膜被切断、或者与内部的树脂混合，从而氧化被膜消失。

作为保持氧化被膜的方法，考虑到降低牵引速度的方法。在降低了牵引速度的情况下，夹持辊的速度也变慢，因此，力的施加方式变得缓慢，能够在保持氧化被膜的状态下进行拉伸。然而，如果降低牵引速度，则存在生产率降低的问题。

因此，本发明人等通过扩大气隙来解决该课题。

通常，从T模挤出的聚乙烯树脂的厚度不均匀，刚从T模挤出后最厚，即将被夹持前最薄。进一步地，在扩大了气隙的情况下，即将被夹持前的聚乙烯树脂的厚度与扩大气隙之前相比进一步变薄。因此，通过扩大气隙，即将被夹持前的聚乙烯树脂的厚度变薄，在被夹持时施加于聚乙烯树脂的力变得缓慢，因此能够抑制氧化被膜消失。

接着，对气隙通过时间进行说明。此处，气隙通过时间是指从T模挤出的聚乙烯树脂通过气隙的时间。

气隙通过时间更优选为0.16秒以上。如上所述，为了实现均匀的发泡层，形成于聚乙烯树脂表面的氧化被膜是重要的，但如果气隙通过时间过短，则难以形成氧化被膜。应予说明，在无法确保足够的气隙通过时间的情况下(例如0.04秒)，通过用臭氧气体和/或氧气进行处理，从而能够实现与延长气隙通过时间相同的效果。

气隙通过时间的上限优选为0.30秒以下，更优选为0.20秒以下。如果气隙通过时间过长，则聚乙烯树脂缩幅，生产率降低，因此并不优选。

在本发明中，优选在聚乙烯树脂通过气隙的期间，用臭氧气体和/或氧气进行表面处理。通过用臭氧气体和/或氧气进行表面处理，从而能够促进氧化被膜的形成，提高与基材层的粘接力。臭氧气体和/或氧气的处理量没有特别限定，从促进聚乙烯树脂的氧化的观点考虑，优选为0.5mg/m

实施例

首先，将本实施例中使用的低密度聚乙烯树脂的一览示于表1。

[表1]

实施例1

(工序1)在纸基材的单面挤出层压中密度聚乙烯树脂(A)而形成水蒸气阻隔层。

(工序2)接着，在非层压面挤出层压低密度聚乙烯树脂(B)而形成发泡层，制造发泡隔热纸容器用片材C1(以下称为“片材C1”)。层压条件的详细情况如下所述。

(工序1)

纸基材：水分量23g/m

中密度聚乙烯树脂(A1)：东曹公司制“Petrothene LW04-1”、MFR 6.5g/10分钟、密度940kg/m

挤出温度(T模出口温度)：320℃

牵引速度(层压速度)：80m/分钟

气隙：130mm

气隙通过时间：0.10秒

厚度：40μm(聚乙烯树脂层的中央部的厚度)

(工序2)

低密度聚乙烯树脂(B1)：密度925kg/m

挤出温度(T模出口温度)：320℃

牵引速度(层压速度)：60m/分钟

气隙：160mm

气隙通过时间：0.16秒

厚度：70μm(聚乙烯树脂层的中央部的厚度)

在实施例1中，如表2所示变更低密度聚乙烯树脂、气隙以及牵引速度，制造片材C2～C7(实施例2～7)以及片材D1～D4(比较例1～4)。应予说明，表中的“低密度PE”表示低密度聚乙烯树脂。

将发泡隔热纸容器用片材C1～C7和片材D1～D4成形为直径96mm、高度107mm的杯状，在120℃下加热6分钟使其发泡(一次发泡)而制造发泡隔热纸容器。

[表2]

(耐微波性评价前的外观评价(一次发泡评价))

使用实体显微镜(Nikon公司制“MULTIZOOM AZ100M(照相机：DS-Ri1)”)观察由片材C1～C7和片材D1～D4得到的发泡隔热纸容器的发泡层。此时，将与实施例1(图1)同样地观察到微细且均匀的发泡泡孔的情况记为“○：良好”，将观察到比较例1(图2)所示那样的大且不均匀的发泡泡孔的情况记为“×：不良”，将实施例1与比较例1之间的水平记为“△：普通”。

(耐微波性评价)

在发泡隔热纸容器中加入水200g，用微波炉(1000W)进行5分钟加热处理，观察刚处理后的发泡隔热纸容器的外观。此时，将未发生起泡的情况记为“○：良好”，将发生直径5mm以下的起泡的情况记为“△：普通”，将发生直径大于5mm的起泡的情况记为“×：不良”。

在一次发泡后的评价低的情况下(发泡泡孔不均匀的情况下)，存在耐微波性也低的趋势。认为在一次发泡的阶段中，如果产生不均匀且粗大的发泡泡孔，则在微波处理(二次发泡)时该发泡泡孔起泡，聚乙烯树脂伸展超出极限而丧失隔热性。

另外，即使在一次发泡的阶段具有均匀的发泡泡孔，在聚乙烯树脂的密度低的情况下也会发生起泡。认为这是因为如果聚乙烯树脂的密度低(熔点低)，则在微波处理时聚乙烯树脂软化、熔融，发泡泡孔胀大。