再生ポリエチレンテレフタレートからなる発泡シート及び物品包装用トレー状容器又は中仕切り板
【課題】使用済みポリエチレンテリフタレート樹脂を化学発泡剤により発泡可能に改質再生して、押出し成形により発泡シート材に成形してから包装用容器に成形する
【解決手段】 再生ポリエチレンテレフタレート樹脂９０〜９５重量部に対して分子量が20,000〜28,000であるポリカーボネート５〜１０重量部を添加して溶融混合してなる改質再生ポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部に、クエン酸を主体とする有機酸と炭酸塩の混合物40％とポリエチレンからなるキャリアー60％とをマスターバッチ化した発泡剤１．０重量部を添加した熱可塑性合成樹脂を押出機に供給して溶融混合した後、シート状に押出し成形して発泡せしめて発泡シートＳを成形し、該発泡シートを用いて縦横の仕切り壁２，３により区画された物品収容凹部４からなるトレー状の包装容器１を形成する。
【解決手段】 再生ポリエチレンテレフタレート樹脂９０〜９５重量部に対して分子量が20,000〜28,000であるポリカーボネート５〜１０重量部を添加して溶融混合してなる改質再生ポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部に、クエン酸を主体とする有機酸と炭酸塩の混合物40％とポリエチレンからなるキャリアー60％とをマスターバッチ化した発泡剤１．０重量部を添加した熱可塑性合成樹脂を押出機に供給して溶融混合した後、シート状に押出し成形して発泡せしめて発泡シートＳを成形し、該発泡シートを用いて縦横の仕切り壁２，３により区画された物品収容凹部４からなるトレー状の包装容器１を形成する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、壜詰その他の贈答用物品や電気部品等の壊れやすくて小さな品物を段ボールその他の包装用箱体に収納して包装する際に、品物が箱体の内部で移動したり、衝突し合って破損したりすることがないように、品物を所定位置に納めて保護するのに適した発泡ポリエチレンテレフタレート樹脂でできた中仕切り板、特に、再生ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）を押出し発泡成形したシート材を用いて形成した軽量でソフト感を有するトレー状の発泡中仕切り体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から小型の物品を多数まとめて包装用箱体に収納して包装した場合に、包装した箱内で物品が移動したり、破損したりすることがないように、物品を所定の場所に固定しておくために、前記箱体内に中仕切り体を装着して、該中仕切り体により物品を整列状態に保持して包装する方法が採用されてきた。そして、上記のようにして包装するのに用いられる一般的な中仕切り体としては、段ボール紙を用いて成形した仕切り板、或いは、繊維屑その他からなる綿状の緩衝材やスポンジ等を用いて形成した中仕切り体が知られている。
【０００３】しかし、従来から一般に多用されてきた実公昭５１−４６２１３号公報や実開昭５６−３８０５８号公報等に記載されるような段ボール製の仕切り板を成形するには、段ボール紙を細長く裁断すると共に、縦横に組み合わせるための係合溝を形成してから、両者を直交するように係合せしめて仕切り板に仕上げなくてはならないので、大がかりの設備と煩雑な加工工程を経て成形されるので、設備費と人件費がかかってコスト高になるという難点があった。
【０００４】そこで、近年になってこのような段ボール紙を用いた仕切り板に代わるものとして、実開昭５７−１４３１８３号公報や特開昭６２−１８２４１号公報に記載されているようなポリエチレンや塩化ビニール等の熱可塑性合成樹脂を用いた中仕切り板は、材料が安価で、その成形工程が簡単であることから生産コストを低減できるという点から多用されるようになってきている。これ等の合成樹脂からなる中仕切り板は、熱可塑性合成樹脂のシート材を加熱、軟化して、シートブローまたは圧空成形その他の加圧成形等により横及び縦方向の仕切り壁が上方へ突出せしめて形成すると共に、該仕切り壁により画成される物品収納凹部を一体に形成して、トレイ状をした中仕切り板に成形したものである。
【０００５】しかし、上記したようなポリエチレンや塩化ビニール等を用いて成形された従来の中仕切り板は、お菓子等の軽量の物品を包装するのには問題はないが、缶詰や壜詰等の重量のある物品を収納して包装されたものは、物流過程で荷崩れを起したり、床面等にに落下したりした場合に、その衝撃力により仕切り壁が簡単に変形したり、破損したりして、場合によっては品物が所定位置からずれて損なわれることもあり、強度的に弱いという欠点があつた。
【０００６】また、近年になって、社会的な環境問題や資源の無駄遣い等の面から資源の再利用が求められるようになったが、包装箱等の大量に使用される段ボール紙については再生使用が行われているが、前記したような段ボール製の仕切り板は、小さく裁断して作られており、箱等に比べて量も少なくて回収と再生とに手間がかかるので、一度使用したものを再生利用するには費用がかかるという難点があった。
【０００７】更に、前記した従来のポリエチレンや塩化ビニール等の合成樹脂製の中仕切り板は、再生して使用することは簡単ではあるが、そのためには種類の異なる樹脂が混合しないように、多くの量が回収されることが必要であるが、実際には、そのような回収システムができていないので、その大部分が焼却処分にされているが現実であり、また、不充分な焼却設備により焼却されるのでダイオキシンその他の有害な廃棄ガスが発生しやすく社会的な環境問題を生じている。
【０００８】そこで、このような問題点をなくす方法の一つとして、機械的な強度と耐熱性及び形状の安定性に優れ、且つ、燃焼時の発熱量が少なくて、有害な燃焼ガスも発生しにくいポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を用いて成形した中仕切り板を、本願発明者等は、特願平９−２９８６２号として提案している。しかし、上記のＰＥＴ樹脂からなるシート材を用いて成形した中仕切り板は、従来の合成樹脂トレーに比べて機械的な強度や形状の安定性に於いて非常に優れてはいるが、材料自体の性質からくるやや硬いという点で、破損し易い贈答品や電子部品等を包装する中仕切り板としては少々不向きな場合があった。
【０００９】その対策として、緩衝性に優れた発泡成形体からなるトレー状の中仕切り板として、一般的には実開昭６１−９９５８３号や実開平４−７４６９号公報等に記載されるような、ポリスチレンやポリエチレン樹脂等を用いて発泡成形したものが広く知られているが、これらの樹脂は形状安定性や耐熱性、剛性等の性質の点でポリエチレンテレフタレート樹脂に比べて劣るという欠点がある。他方、熱可塑性のポリエチレンテレフタレート樹脂は、耐熱性、緩衝性その他で優れていて、中空容器やフィルム等の物品の包装用として広く用いられているが、このＰＥＴ樹脂を通常の押出し発泡成形を行おうとすると、溶融粘度が低くて、気体が抜け易いために、均一な細かい気泡ができず、押出成形により発泡成形するとは困難であると言われてきた。特に、ＰＥＴ樹脂をシート状に押出し成形して発泡させることは非常に困難であり、また、ＰＥＴ樹脂の発泡シート材から形成してなる中仕切り板は、包装体として未だ実用に供されているものはない。
【００１０】ＰＥＴ樹脂を発泡成形する方法としては、従来から物理的発泡を用いたものが色々と提案されているが、化学的発泡に比べて生産面で技術的な困難を伴ったり、設備面でコストがかかったりする等の点から満足できるものがなかった。このような環境の下で、ＰＥＴ樹脂にポリオレフィン樹脂を混合して溶融粘度を高めて溶融したものに不活性ガスを圧入してから押出し成形して発泡させる（特開平２−２８６７２５号）方法、ＰＥＴ樹脂にポリカーボネートを混合して溶融したものを高温加熱によりポリカーボネートを分解せしめて発生した炭酸ガスにより発泡押出し成形する（特開昭５９−２３５２５３７号）方法、ＰＥＴ樹脂に有機酸からなる発泡剤と脂肪族カルボン酸塩からなる発泡助剤を混合したものを加熱溶融して、発泡剤から遊離した炭酸ガスを含む溶融樹脂を押出し成形して発泡させる（特開平６−２８７３３９号）方法等が提案されている。
【００１１】しかし、上記したような発泡成形方法は、ポリオレフィン樹脂を配合しておいて発泡させる方法では均一で微細な気泡に発泡したものをうることが難しく、また、ポリカーボネートを分解せしめて炭酸ガスにより発泡させる成形方法は、やや長い時間高温下で混練する必要があるので、混合樹脂が着色したり、機械的な特性が低下することが避けられなかった。
【００１２】そこで、これらの欠点を改良する試みとして上記の特開平６−２８７３３９号公報に記載されるように、種々の発泡剤と発泡助剤とを組み合わせて用いる方法が提案されているが、この発明で用いられる発泡剤はいずれもトリカルボン酸あるいはトリカルボン酸のアルカリ塩であるか、または、これらに脂肪族モノカルボン酸とその金属塩を発泡助剤として添加したものである。また、上記の方法に用いる結晶性ポリエステル樹脂は、その極限粘度が0.6 以上でなければならず、それには高価な新しい生のＰＥＴ樹脂（通常、極限粘度は0.7 以上を示す）原料を用いて発泡シートを成形することが必要であり、一般に用いられている安価な再生ＰＥＴ樹脂（極限粘度は最大でも0.6 程度である）原料にあつては、殆どこのような性質を備えたものは有り得ない。従って、上記したいずれの発泡成形方法も、バージンＰＥＴ樹脂を用いて成形することを前提としたものであるから、本願発明のように再生ＰＥＴ樹脂を原料として用いて、シート状に発泡成形するのに適用することは困難である。
【００１３】ところがここに来て、合成樹脂容器に関するリサイクル法が公布されて実施の運びになって、今後予想される使用済みとなった大量に回収された空容器等をどのようにして再利用するかという問題が生じてくる。そこで、飲料用の中空容器として現在最も大量に使用されているポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ）樹脂の空の容器が大量に回収されることは明白であるから、容器の生産に携わる者としては、これら回収されたものを如何にしたら効率良く適切に再生利用できるか、その利用方法を開発することが必要となった。
【００１４】しかし、清涼飲料や調味料、酒類等の容器として一度使用されたポリエチレンテフタレート樹脂容器を回収して再生したＰＥＴ樹脂ペレットを、そのままの状態で使用して種々の製品に再成形したものと、未使用の新しいＰＥＴ樹脂100 ％を用いて成形したものと比較した場合には、再生ＰＥＴ樹脂のものは耐衝撃強度等の物性が低下するという欠点があった。例えば、再生ＰＥＴ樹脂100 ％を用いて包装用の中仕切り板を成形した場合には、その成形方法のみならず、該中仕切り板に重い内容物の商品を収容して包装した包装体は、不注意に扱われたり、何らかの原因で荷崩れした時に、中仕切り板が破損し易いという事態が顕著に現れることがある。
【００１５】このような脆弱性の原因としては、主に再生ペレットはその再成形工程で、細かく粉砕されたり、何度も加熱が繰り返されたりすることによる熱履歴に基づく点が考えられるが、この他にも水分の含有量、使用済となった容器等が悪環境の下で長い時間の放置される等の条件によっても物性が低下するので、従来の方法ではこのような再生ＰＥＴ樹脂を用いて安定した物性を有する製品を得ることは困難であった。
【００１６】そこで、上記のような再生ＰＥＴ樹脂を未使用の新しい樹脂の性質に少しでも近づけようと、再生ＰＥＴ樹脂に種々の改質材を加えて物性を改善する研究と実験を重ねたところ、再生ＰＥＴ樹脂に適当な大きさの分子量を有するポリカーボネート成分を加えることにより、新しい原料（バージンぺレット、Ｖ−ＰＥＴ）と同等の物性強度と成形性を備えた再生ＰＥＴ樹脂（Ｒ−ＰＥＴ）に改善して、該再生ＰＥＴ樹脂から透明性を失わずに安定した成形性を有するシート材を成形することが可能であるとの結論を得ることができた。
【００１７】そこで、本願発明者等は種々の実験を重ねた結果、上記の改質した再生ＰＥＴ樹脂を吸熱型発泡剤を用いて発泡させることにより、通常の押出し成形装置を用いて、前記した特開平６−２８７３３９号記載の発泡シートに勝るとも劣らない、軽量で且つ弾性を備えたソフト感が漂う発泡シート材を成形可能とし、該発泡シート材から物品包装用の中仕切り板を成形することに成功した。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本願発明は、飲料用の中空容器、その他の使い捨て状態で大量に消費されて使用済みとなったポリエチレンテレフタレート樹脂製品を回収して、ポリエチレンテリフタレート樹脂ペレット原料として再生したものを改質剤により物性強度を改善して改質再生ポリエチレンテリフタレート樹脂となし、該改質再生ポリエチレンテリフタレート樹脂を化学発泡剤により発泡可能となして、押出し成形により発泡シート材を形成して、該発泡シート材を包装用中仕切り体に成形することにより、使用済みポリエチレンテレフタレート樹脂を再生利用する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本願発明は、中空容器その他の使用済みとなったポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂製品を回収して、分別してから該ＰＥＴ樹脂製品を細かく切断すると共に異種材料を分離して、洗浄、乾燥した後、ペレタイザーに供給して溶融押出し成形によりペレットに加工して、該再成形したポリエチレンテリフタレート樹脂ペレット原料に分子量が20,000〜28,000（ＭＲＦ３〜25）のポリカーボネート樹脂粉末を改質剤として添加して、極限粘度（ＩＶ）が0.5 以上となるように改質して、タンブラー等により均一に混合して物性強度を改善したものを吸熱型の化学発泡剤と一緒に押出機に供給して、Ｔ型ダイによりシート状に押出し成形して発泡成形せしめた後、該シート材を真空成形、シートブローその他の成形手段により所定形状をした耐衝撃性を有する包装用中仕切り板に成形する。
【００２０】
【実施例】１００％の再生ポリエチレンテレフタレート（Ｒ−ＰＥＴ）樹脂９０重量部に対して、分子量が約25,000のポリカーボネート（ＰＣ、ＭＲＦ20）樹脂５〜１５重量部を混合したものを、周知の乾燥装置に投入して適切な温度で加熱、乾燥して水分を除去（水分率200 ｐｐｍ以下）してから、周知のタンブラーその他の攪拌装置を用いて混合した後、該混合樹脂をペレタイザーにより改質ポリエチレンテレフタレート樹脂ペレット（改質Ｒ−ＰＥＴ）に成形する。
【００２１】上記のようにして改質した再生ＰＥＴ樹脂ペレット１００重量部に吸熱分解型化学発泡剤（ベーリンガーインゲルハイム社製、トリカルボン酸と炭酸塩の混合物）０．５〜５重量部を加えたものを、図４に示したように、通常ＰＥＴ樹脂の押し出し成形ラインに使用している押出機２１（スクリュー径：65ｍｍ、スクリューのＬ／Ｄ：28）に供給し、溶融混練してからＴ型ダイ２１ａ（押出し幅：75ｍｍ）を通してシート状に押出し発泡成形したものを、縦型の三段に設けたチルロール２２により冷却して表面が平滑で、内部が均一で小さな気泡に発泡したシート材Ｓに成形する。（注）ＭＲＦ＝Melt Flow Rate（溶融熱可塑性樹脂の流動性を表す尺度のひとつで、Melt Indexと同義である。単位はｇ／10ｍｉｎで表される。），ＩＶ＝Intrinsic Vscosity
【００２２】続いて、上記のようにして押出し発泡成形されたシート材Ｓを、図３に示すように、加熱装置Ｈで加圧成形が可能な温度（約１１０〜１５０℃前後）に加熱、軟化せしめた後、該発泡シート材Ｓを加圧成形装置の下金型１１面上に装着して、シート材Ｓの端縁を周知のクランパー等により把持してから、上金型１２を閉じて真空成形や圧空成形その他の加圧成形操作（加圧力は５kg／cm2 以下）を施して、前記シート材Ｓを成形金型面に合致するように成形した。そして、前記発泡シート材Ｓを成形金型の下型凹部１１ｃと上型凸部１２ｃとの間で図１又は図２に示したような、成形して縦方向の仕切り壁３，３ａ部と横方向の仕切り壁２，２ａ部が上方へ突出するように、あるいは、縦方向の仕切り壁３よりも横方向の仕切り壁２が高く突出するように形成すると共に、両仕切り壁により画成された缶ビール等の物品を収容するための底面が湾曲した物品収容凹部４，４ａを一体に形成せしめて、包装用の箱体内に装着可能な発泡体からなるトレー状の中仕切り板１，１ａに成形される。
【００２３】実施例１結晶化したＲ−ＰＥＴを適正な水分領域になるまで乾燥した（150 ｐｐｍ）もの１００重量部に、キャリアーであるポリエチレン60％とクエン酸を主体とする有機酸と炭酸塩の混合物40％とをマスターバッチ化した発泡剤を１．０重量部添加して、周知のタンブラーにより混合したものを、押出機に供給して厚さが0.5ｍｍのシート状に押出し発泡成形をした。押出し時の設定温度は、シリンダー部：255 〜280 ℃、ダイ部：255 〜270 ℃であった。この結果、発泡倍率が1.39（0.992 ｇ／cm3 ）の白色発泡シートが得られた。
【００２４】実施例２Ｒ−ＰＥＴを適正な水分領域になるまで乾燥を行ったもの１００重量部に、前記したマスターバッチタイプの発泡剤１．５重量部を加えて、実施例１と同様な押出し発泡成形を行った。押出し時の設定温度は、シリンダー部：255 〜280 ℃、ダイ部：255 〜270 ℃であった。この結果、発泡倍率が1.5 （0.893 ｇ／cm3 ）の白色発泡シートが得られた。
【００２５】上記の実施例１及び実施例２で得たシート材を、それぞれ圧空成形その他周知の加圧成形装置により中仕切り板に成形するテストを行って見たところ、適正な形状と成形性を有した製品を得ることができた。そして、これらは二次発泡効果により1.7 〜2.0 倍の発泡倍率まで上げることができて、より軽量化した、美しい仕上げ面とソフト感を有するトレーを得ることができた。
【００２６】実施例３９５重量部のＲ−ＰＥＴに５重量部のポリカーボネート（ＰＣ、ＭＲＦ10）を混合して、適正な水分領域になるまで乾燥を行い、該改質ペレット１００重量部に対して、１．０重量部の発泡剤を加えて混合したもの（ＩＶ0.67）を、押出機に供給して厚さが0.5 ｍｍのシート状に押出し発泡成形した。押出し時の設定温度は、シリンダー部：255 〜280 ℃、ダイ部：255 〜270 ℃であった。この結果、発泡倍率が1.45（0.924 ｇ／cm3 ）の白色発泡シートが得られた。
【００２７】実施例４９０重量部のＲ−ＰＥＴに１０重量部のポリカーボネート（ＰＣ、ＭＲＦ20）を混合して、適正な水分領域になるまで乾燥を行い、該改質ペレット１００重量部に発泡剤１．０重量部を加えて混合したもの（ＩＶ0.68）を、実施例３と同様な押出し成形を行った。押出し時の設定温度は、シリンダー部：255 〜280 ℃、ダイ部：255 〜270 ℃であった。この結果、発泡倍率が1.60（0.837 ｇ／cm3 ）の白色発泡シートが得られた。
【００２８】これらのシートと実施例１及び実施例２のシートとを比較してみると、シートの発泡倍率は最大２．０倍（密度が0.67ｇ／cm3 ）と発泡倍率が良好になり、押出し成形時の引取り速度も大きく取れて、生産速度を約２０％程度引上げることができて良好な発泡シートを得ることが明らかになった。上記の実施例３及び実施例４で成形したシート材は、均一で細かい気泡が形成された美しい表面層とソフト感を有する発泡シートが得られたが、Ｒ−ＰＥＴに添加するポリカーボネートの量が１０重量部以上であると気泡の発生が不均一で大きくなったりして見栄えが悪くなり、また、ポリカーボネートの量が５重量部以下であると押出し成形されるシートが図４に符号Ｔで示すようにドローダウン現象を生じて不具合になる。
【００２９】上記の実施例３及び実施例４で成形したシート材を、周知の真空成形、圧空成形その他の加圧成形装置により中仕切り板に成形したところ、適正な形状をした製品を得ることができると共に、二次発泡効果により発泡倍率が2.5 〜3.0 倍になり、化学発泡に於ける限界領域まで上げることができて、軽量化した、美しい仕上げ面とソフト感を有するトレー状の中仕切り板を得ることができた。そして、副次的な効果として、落下強度も15〜20％程度向上させることができて、良好な発泡した再生ＰＥＴ樹脂トレーにすることもできた。また、これらの結果から、バージンＰＥＴ樹脂原料を用いて本願発明を実施すれば、より良い効果を得ることができることは明白であり、更には、本願発明の発泡シート材は積層体としても同様な効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】本願の発明は、使用済のＰＥＴ樹脂製品を回収して再生したＰＥＴ樹脂ペレットを、改質してシート材に成形してからトレー状の中仕切り板に成形する、使用済のＰＥＴ樹脂製品の再生利用を図るようにしたしたものであるから、省資源、省エネルギー、環境保護等の社会的要求に答えることができる。本願の発明の中仕切り板は、再生ＰＥＴ樹脂を用いて成形した発泡シートで形成されているので、軽量で柔軟な緩衝性を有すると共に、耐衝撃性、及び、耐熱性、形状安定性に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発泡シートを用いた中仕切り板を示す斜視図である。
【図２】本発明の発泡シートを用いた別の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の中仕切り板の成形工程の概略を示す説明図である。
【図４】本発明の発泡シートを成形する概略図である。
【符号の説明】
１ 物品包装用トレー状容器
２ 横方向の仕切り壁
３ 縦方向の仕切り壁
４ 物品収容凹部
１１ 成形用下金型
１２ 成形用上金型
Ｓ 発泡シート材
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、壜詰その他の贈答用物品や電気部品等の壊れやすくて小さな品物を段ボールその他の包装用箱体に収納して包装する際に、品物が箱体の内部で移動したり、衝突し合って破損したりすることがないように、品物を所定位置に納めて保護するのに適した発泡ポリエチレンテレフタレート樹脂でできた中仕切り板、特に、再生ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）を押出し発泡成形したシート材を用いて形成した軽量でソフト感を有するトレー状の発泡中仕切り体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から小型の物品を多数まとめて包装用箱体に収納して包装した場合に、包装した箱内で物品が移動したり、破損したりすることがないように、物品を所定の場所に固定しておくために、前記箱体内に中仕切り体を装着して、該中仕切り体により物品を整列状態に保持して包装する方法が採用されてきた。そして、上記のようにして包装するのに用いられる一般的な中仕切り体としては、段ボール紙を用いて成形した仕切り板、或いは、繊維屑その他からなる綿状の緩衝材やスポンジ等を用いて形成した中仕切り体が知られている。
【０００３】しかし、従来から一般に多用されてきた実公昭５１−４６２１３号公報や実開昭５６−３８０５８号公報等に記載されるような段ボール製の仕切り板を成形するには、段ボール紙を細長く裁断すると共に、縦横に組み合わせるための係合溝を形成してから、両者を直交するように係合せしめて仕切り板に仕上げなくてはならないので、大がかりの設備と煩雑な加工工程を経て成形されるので、設備費と人件費がかかってコスト高になるという難点があった。
【０００４】そこで、近年になってこのような段ボール紙を用いた仕切り板に代わるものとして、実開昭５７−１４３１８３号公報や特開昭６２−１８２４１号公報に記載されているようなポリエチレンや塩化ビニール等の熱可塑性合成樹脂を用いた中仕切り板は、材料が安価で、その成形工程が簡単であることから生産コストを低減できるという点から多用されるようになってきている。これ等の合成樹脂からなる中仕切り板は、熱可塑性合成樹脂のシート材を加熱、軟化して、シートブローまたは圧空成形その他の加圧成形等により横及び縦方向の仕切り壁が上方へ突出せしめて形成すると共に、該仕切り壁により画成される物品収納凹部を一体に形成して、トレイ状をした中仕切り板に成形したものである。
【０００５】しかし、上記したようなポリエチレンや塩化ビニール等を用いて成形された従来の中仕切り板は、お菓子等の軽量の物品を包装するのには問題はないが、缶詰や壜詰等の重量のある物品を収納して包装されたものは、物流過程で荷崩れを起したり、床面等にに落下したりした場合に、その衝撃力により仕切り壁が簡単に変形したり、破損したりして、場合によっては品物が所定位置からずれて損なわれることもあり、強度的に弱いという欠点があつた。
【０００６】また、近年になって、社会的な環境問題や資源の無駄遣い等の面から資源の再利用が求められるようになったが、包装箱等の大量に使用される段ボール紙については再生使用が行われているが、前記したような段ボール製の仕切り板は、小さく裁断して作られており、箱等に比べて量も少なくて回収と再生とに手間がかかるので、一度使用したものを再生利用するには費用がかかるという難点があった。
【０００７】更に、前記した従来のポリエチレンや塩化ビニール等の合成樹脂製の中仕切り板は、再生して使用することは簡単ではあるが、そのためには種類の異なる樹脂が混合しないように、多くの量が回収されることが必要であるが、実際には、そのような回収システムができていないので、その大部分が焼却処分にされているが現実であり、また、不充分な焼却設備により焼却されるのでダイオキシンその他の有害な廃棄ガスが発生しやすく社会的な環境問題を生じている。
【０００８】そこで、このような問題点をなくす方法の一つとして、機械的な強度と耐熱性及び形状の安定性に優れ、且つ、燃焼時の発熱量が少なくて、有害な燃焼ガスも発生しにくいポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を用いて成形した中仕切り板を、本願発明者等は、特願平９−２９８６２号として提案している。しかし、上記のＰＥＴ樹脂からなるシート材を用いて成形した中仕切り板は、従来の合成樹脂トレーに比べて機械的な強度や形状の安定性に於いて非常に優れてはいるが、材料自体の性質からくるやや硬いという点で、破損し易い贈答品や電子部品等を包装する中仕切り板としては少々不向きな場合があった。
【０００９】その対策として、緩衝性に優れた発泡成形体からなるトレー状の中仕切り板として、一般的には実開昭６１−９９５８３号や実開平４−７４６９号公報等に記載されるような、ポリスチレンやポリエチレン樹脂等を用いて発泡成形したものが広く知られているが、これらの樹脂は形状安定性や耐熱性、剛性等の性質の点でポリエチレンテレフタレート樹脂に比べて劣るという欠点がある。他方、熱可塑性のポリエチレンテレフタレート樹脂は、耐熱性、緩衝性その他で優れていて、中空容器やフィルム等の物品の包装用として広く用いられているが、このＰＥＴ樹脂を通常の押出し発泡成形を行おうとすると、溶融粘度が低くて、気体が抜け易いために、均一な細かい気泡ができず、押出成形により発泡成形するとは困難であると言われてきた。特に、ＰＥＴ樹脂をシート状に押出し成形して発泡させることは非常に困難であり、また、ＰＥＴ樹脂の発泡シート材から形成してなる中仕切り板は、包装体として未だ実用に供されているものはない。
【００１０】ＰＥＴ樹脂を発泡成形する方法としては、従来から物理的発泡を用いたものが色々と提案されているが、化学的発泡に比べて生産面で技術的な困難を伴ったり、設備面でコストがかかったりする等の点から満足できるものがなかった。このような環境の下で、ＰＥＴ樹脂にポリオレフィン樹脂を混合して溶融粘度を高めて溶融したものに不活性ガスを圧入してから押出し成形して発泡させる（特開平２−２８６７２５号）方法、ＰＥＴ樹脂にポリカーボネートを混合して溶融したものを高温加熱によりポリカーボネートを分解せしめて発生した炭酸ガスにより発泡押出し成形する（特開昭５９−２３５２５３７号）方法、ＰＥＴ樹脂に有機酸からなる発泡剤と脂肪族カルボン酸塩からなる発泡助剤を混合したものを加熱溶融して、発泡剤から遊離した炭酸ガスを含む溶融樹脂を押出し成形して発泡させる（特開平６−２８７３３９号）方法等が提案されている。
【００１１】しかし、上記したような発泡成形方法は、ポリオレフィン樹脂を配合しておいて発泡させる方法では均一で微細な気泡に発泡したものをうることが難しく、また、ポリカーボネートを分解せしめて炭酸ガスにより発泡させる成形方法は、やや長い時間高温下で混練する必要があるので、混合樹脂が着色したり、機械的な特性が低下することが避けられなかった。
【００１２】そこで、これらの欠点を改良する試みとして上記の特開平６−２８７３３９号公報に記載されるように、種々の発泡剤と発泡助剤とを組み合わせて用いる方法が提案されているが、この発明で用いられる発泡剤はいずれもトリカルボン酸あるいはトリカルボン酸のアルカリ塩であるか、または、これらに脂肪族モノカルボン酸とその金属塩を発泡助剤として添加したものである。また、上記の方法に用いる結晶性ポリエステル樹脂は、その極限粘度が0.6 以上でなければならず、それには高価な新しい生のＰＥＴ樹脂（通常、極限粘度は0.7 以上を示す）原料を用いて発泡シートを成形することが必要であり、一般に用いられている安価な再生ＰＥＴ樹脂（極限粘度は最大でも0.6 程度である）原料にあつては、殆どこのような性質を備えたものは有り得ない。従って、上記したいずれの発泡成形方法も、バージンＰＥＴ樹脂を用いて成形することを前提としたものであるから、本願発明のように再生ＰＥＴ樹脂を原料として用いて、シート状に発泡成形するのに適用することは困難である。
【００１３】ところがここに来て、合成樹脂容器に関するリサイクル法が公布されて実施の運びになって、今後予想される使用済みとなった大量に回収された空容器等をどのようにして再利用するかという問題が生じてくる。そこで、飲料用の中空容器として現在最も大量に使用されているポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ）樹脂の空の容器が大量に回収されることは明白であるから、容器の生産に携わる者としては、これら回収されたものを如何にしたら効率良く適切に再生利用できるか、その利用方法を開発することが必要となった。
【００１４】しかし、清涼飲料や調味料、酒類等の容器として一度使用されたポリエチレンテフタレート樹脂容器を回収して再生したＰＥＴ樹脂ペレットを、そのままの状態で使用して種々の製品に再成形したものと、未使用の新しいＰＥＴ樹脂100 ％を用いて成形したものと比較した場合には、再生ＰＥＴ樹脂のものは耐衝撃強度等の物性が低下するという欠点があった。例えば、再生ＰＥＴ樹脂100 ％を用いて包装用の中仕切り板を成形した場合には、その成形方法のみならず、該中仕切り板に重い内容物の商品を収容して包装した包装体は、不注意に扱われたり、何らかの原因で荷崩れした時に、中仕切り板が破損し易いという事態が顕著に現れることがある。
【００１５】このような脆弱性の原因としては、主に再生ペレットはその再成形工程で、細かく粉砕されたり、何度も加熱が繰り返されたりすることによる熱履歴に基づく点が考えられるが、この他にも水分の含有量、使用済となった容器等が悪環境の下で長い時間の放置される等の条件によっても物性が低下するので、従来の方法ではこのような再生ＰＥＴ樹脂を用いて安定した物性を有する製品を得ることは困難であった。
【００１６】そこで、上記のような再生ＰＥＴ樹脂を未使用の新しい樹脂の性質に少しでも近づけようと、再生ＰＥＴ樹脂に種々の改質材を加えて物性を改善する研究と実験を重ねたところ、再生ＰＥＴ樹脂に適当な大きさの分子量を有するポリカーボネート成分を加えることにより、新しい原料（バージンぺレット、Ｖ−ＰＥＴ）と同等の物性強度と成形性を備えた再生ＰＥＴ樹脂（Ｒ−ＰＥＴ）に改善して、該再生ＰＥＴ樹脂から透明性を失わずに安定した成形性を有するシート材を成形することが可能であるとの結論を得ることができた。
【００１７】そこで、本願発明者等は種々の実験を重ねた結果、上記の改質した再生ＰＥＴ樹脂を吸熱型発泡剤を用いて発泡させることにより、通常の押出し成形装置を用いて、前記した特開平６−２８７３３９号記載の発泡シートに勝るとも劣らない、軽量で且つ弾性を備えたソフト感が漂う発泡シート材を成形可能とし、該発泡シート材から物品包装用の中仕切り板を成形することに成功した。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本願発明は、飲料用の中空容器、その他の使い捨て状態で大量に消費されて使用済みとなったポリエチレンテレフタレート樹脂製品を回収して、ポリエチレンテリフタレート樹脂ペレット原料として再生したものを改質剤により物性強度を改善して改質再生ポリエチレンテリフタレート樹脂となし、該改質再生ポリエチレンテリフタレート樹脂を化学発泡剤により発泡可能となして、押出し成形により発泡シート材を形成して、該発泡シート材を包装用中仕切り体に成形することにより、使用済みポリエチレンテレフタレート樹脂を再生利用する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本願発明は、中空容器その他の使用済みとなったポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂製品を回収して、分別してから該ＰＥＴ樹脂製品を細かく切断すると共に異種材料を分離して、洗浄、乾燥した後、ペレタイザーに供給して溶融押出し成形によりペレットに加工して、該再成形したポリエチレンテリフタレート樹脂ペレット原料に分子量が20,000〜28,000（ＭＲＦ３〜25）のポリカーボネート樹脂粉末を改質剤として添加して、極限粘度（ＩＶ）が0.5 以上となるように改質して、タンブラー等により均一に混合して物性強度を改善したものを吸熱型の化学発泡剤と一緒に押出機に供給して、Ｔ型ダイによりシート状に押出し成形して発泡成形せしめた後、該シート材を真空成形、シートブローその他の成形手段により所定形状をした耐衝撃性を有する包装用中仕切り板に成形する。
【００２０】
【実施例】１００％の再生ポリエチレンテレフタレート（Ｒ−ＰＥＴ）樹脂９０重量部に対して、分子量が約25,000のポリカーボネート（ＰＣ、ＭＲＦ20）樹脂５〜１５重量部を混合したものを、周知の乾燥装置に投入して適切な温度で加熱、乾燥して水分を除去（水分率200 ｐｐｍ以下）してから、周知のタンブラーその他の攪拌装置を用いて混合した後、該混合樹脂をペレタイザーにより改質ポリエチレンテレフタレート樹脂ペレット（改質Ｒ−ＰＥＴ）に成形する。
【００２１】上記のようにして改質した再生ＰＥＴ樹脂ペレット１００重量部に吸熱分解型化学発泡剤（ベーリンガーインゲルハイム社製、トリカルボン酸と炭酸塩の混合物）０．５〜５重量部を加えたものを、図４に示したように、通常ＰＥＴ樹脂の押し出し成形ラインに使用している押出機２１（スクリュー径：65ｍｍ、スクリューのＬ／Ｄ：28）に供給し、溶融混練してからＴ型ダイ２１ａ（押出し幅：75ｍｍ）を通してシート状に押出し発泡成形したものを、縦型の三段に設けたチルロール２２により冷却して表面が平滑で、内部が均一で小さな気泡に発泡したシート材Ｓに成形する。（注）ＭＲＦ＝Melt Flow Rate（溶融熱可塑性樹脂の流動性を表す尺度のひとつで、Melt Indexと同義である。単位はｇ／10ｍｉｎで表される。），ＩＶ＝Intrinsic Vscosity
【００２２】続いて、上記のようにして押出し発泡成形されたシート材Ｓを、図３に示すように、加熱装置Ｈで加圧成形が可能な温度（約１１０〜１５０℃前後）に加熱、軟化せしめた後、該発泡シート材Ｓを加圧成形装置の下金型１１面上に装着して、シート材Ｓの端縁を周知のクランパー等により把持してから、上金型１２を閉じて真空成形や圧空成形その他の加圧成形操作（加圧力は５kg／cm2 以下）を施して、前記シート材Ｓを成形金型面に合致するように成形した。そして、前記発泡シート材Ｓを成形金型の下型凹部１１ｃと上型凸部１２ｃとの間で図１又は図２に示したような、成形して縦方向の仕切り壁３，３ａ部と横方向の仕切り壁２，２ａ部が上方へ突出するように、あるいは、縦方向の仕切り壁３よりも横方向の仕切り壁２が高く突出するように形成すると共に、両仕切り壁により画成された缶ビール等の物品を収容するための底面が湾曲した物品収容凹部４，４ａを一体に形成せしめて、包装用の箱体内に装着可能な発泡体からなるトレー状の中仕切り板１，１ａに成形される。
【００２３】実施例１結晶化したＲ−ＰＥＴを適正な水分領域になるまで乾燥した（150 ｐｐｍ）もの１００重量部に、キャリアーであるポリエチレン60％とクエン酸を主体とする有機酸と炭酸塩の混合物40％とをマスターバッチ化した発泡剤を１．０重量部添加して、周知のタンブラーにより混合したものを、押出機に供給して厚さが0.5ｍｍのシート状に押出し発泡成形をした。押出し時の設定温度は、シリンダー部：255 〜280 ℃、ダイ部：255 〜270 ℃であった。この結果、発泡倍率が1.39（0.992 ｇ／cm3 ）の白色発泡シートが得られた。
【００２４】実施例２Ｒ−ＰＥＴを適正な水分領域になるまで乾燥を行ったもの１００重量部に、前記したマスターバッチタイプの発泡剤１．５重量部を加えて、実施例１と同様な押出し発泡成形を行った。押出し時の設定温度は、シリンダー部：255 〜280 ℃、ダイ部：255 〜270 ℃であった。この結果、発泡倍率が1.5 （0.893 ｇ／cm3 ）の白色発泡シートが得られた。
【００２５】上記の実施例１及び実施例２で得たシート材を、それぞれ圧空成形その他周知の加圧成形装置により中仕切り板に成形するテストを行って見たところ、適正な形状と成形性を有した製品を得ることができた。そして、これらは二次発泡効果により1.7 〜2.0 倍の発泡倍率まで上げることができて、より軽量化した、美しい仕上げ面とソフト感を有するトレーを得ることができた。
【００２６】実施例３９５重量部のＲ−ＰＥＴに５重量部のポリカーボネート（ＰＣ、ＭＲＦ10）を混合して、適正な水分領域になるまで乾燥を行い、該改質ペレット１００重量部に対して、１．０重量部の発泡剤を加えて混合したもの（ＩＶ0.67）を、押出機に供給して厚さが0.5 ｍｍのシート状に押出し発泡成形した。押出し時の設定温度は、シリンダー部：255 〜280 ℃、ダイ部：255 〜270 ℃であった。この結果、発泡倍率が1.45（0.924 ｇ／cm3 ）の白色発泡シートが得られた。
【００２７】実施例４９０重量部のＲ−ＰＥＴに１０重量部のポリカーボネート（ＰＣ、ＭＲＦ20）を混合して、適正な水分領域になるまで乾燥を行い、該改質ペレット１００重量部に発泡剤１．０重量部を加えて混合したもの（ＩＶ0.68）を、実施例３と同様な押出し成形を行った。押出し時の設定温度は、シリンダー部：255 〜280 ℃、ダイ部：255 〜270 ℃であった。この結果、発泡倍率が1.60（0.837 ｇ／cm3 ）の白色発泡シートが得られた。
【００２８】これらのシートと実施例１及び実施例２のシートとを比較してみると、シートの発泡倍率は最大２．０倍（密度が0.67ｇ／cm3 ）と発泡倍率が良好になり、押出し成形時の引取り速度も大きく取れて、生産速度を約２０％程度引上げることができて良好な発泡シートを得ることが明らかになった。上記の実施例３及び実施例４で成形したシート材は、均一で細かい気泡が形成された美しい表面層とソフト感を有する発泡シートが得られたが、Ｒ−ＰＥＴに添加するポリカーボネートの量が１０重量部以上であると気泡の発生が不均一で大きくなったりして見栄えが悪くなり、また、ポリカーボネートの量が５重量部以下であると押出し成形されるシートが図４に符号Ｔで示すようにドローダウン現象を生じて不具合になる。
【００２９】上記の実施例３及び実施例４で成形したシート材を、周知の真空成形、圧空成形その他の加圧成形装置により中仕切り板に成形したところ、適正な形状をした製品を得ることができると共に、二次発泡効果により発泡倍率が2.5 〜3.0 倍になり、化学発泡に於ける限界領域まで上げることができて、軽量化した、美しい仕上げ面とソフト感を有するトレー状の中仕切り板を得ることができた。そして、副次的な効果として、落下強度も15〜20％程度向上させることができて、良好な発泡した再生ＰＥＴ樹脂トレーにすることもできた。また、これらの結果から、バージンＰＥＴ樹脂原料を用いて本願発明を実施すれば、より良い効果を得ることができることは明白であり、更には、本願発明の発泡シート材は積層体としても同様な効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】本願の発明は、使用済のＰＥＴ樹脂製品を回収して再生したＰＥＴ樹脂ペレットを、改質してシート材に成形してからトレー状の中仕切り板に成形する、使用済のＰＥＴ樹脂製品の再生利用を図るようにしたしたものであるから、省資源、省エネルギー、環境保護等の社会的要求に答えることができる。本願の発明の中仕切り板は、再生ＰＥＴ樹脂を用いて成形した発泡シートで形成されているので、軽量で柔軟な緩衝性を有すると共に、耐衝撃性、及び、耐熱性、形状安定性に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発泡シートを用いた中仕切り板を示す斜視図である。
【図２】本発明の発泡シートを用いた別の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の中仕切り板の成形工程の概略を示す説明図である。
【図４】本発明の発泡シートを成形する概略図である。
【符号の説明】
１ 物品包装用トレー状容器
２ 横方向の仕切り壁
３ 縦方向の仕切り壁
４ 物品収容凹部
１１ 成形用下金型
１２ 成形用上金型
Ｓ 発泡シート材
【特許請求の範囲】
【請求項１】 再生ポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部に、クエン酸を主体とする有機酸と炭酸塩の混合物40％とポリエチレンからなるキャリアー60％とをマスターバッチ化した発泡剤０．５〜２．０重量部を添加した熱可塑性合成樹脂を押出機に供給して溶融混合した後、シート状に押出し成形して発泡せしめてなることを特徴とする再生ポリエチレンテレフタレートからなる発泡シート。
【請求項２】 再生ポリエチレンテレフタレート樹脂９０〜９５重量部にポリカーボネート５〜１０重量部を添加して溶融混合してなる改質再生ポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部に、クエン酸を主体とする有機酸と炭酸塩の混合物40％とポリエチレンからなるキャリアー60％とをマスターバッチ化した発泡剤１．０重量部を添加した熱可塑性合成樹脂を押出機に供給して溶融混合した後、シート状に押出し成形して発泡せしめてなることを特徴とする再生ポリエチレンテレフタレートからなる発泡シート。
【請求項３】 前記ポリカーボネートは、分子量が20,000〜28,000であることを特徴とする請求項２に記載することを特徴とする再生ポリエチレンテレフタレートからなる発泡シート。
【請求項４】 上記した請求項１乃至３に記載する再生ポリエチレンテレフタレートからなる発泡シートを加熱、軟化せしめてシートブロー成形または真空成形等の加圧成形により縦方向及び横方向の仕切り壁を突出せしめて形成してなることを特徴とする物品包装用トレー状容器。
【請求項５】 上記した請求項１乃至３に記載する再生ポリエチレンテレフタレートからなる発泡シート面に、縦方向の仕切り壁よりも横方向の仕切り壁がたかくなるように突出せしめて形成すると共に、両仕切り壁間に物品を収容するための凹部を画成して、トレー状に一体成形してなることを特徴とする物品包装用中仕切り板。
【請求項６】 前記両仕切り壁により画成された物品を収容するための凹部は、底壁が円筒状の湾曲面に形成されていることを特徴とする請求項５に記載する物品包装用箱体の中仕切り板。
【請求項１】 再生ポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部に、クエン酸を主体とする有機酸と炭酸塩の混合物40％とポリエチレンからなるキャリアー60％とをマスターバッチ化した発泡剤０．５〜２．０重量部を添加した熱可塑性合成樹脂を押出機に供給して溶融混合した後、シート状に押出し成形して発泡せしめてなることを特徴とする再生ポリエチレンテレフタレートからなる発泡シート。
【請求項２】 再生ポリエチレンテレフタレート樹脂９０〜９５重量部にポリカーボネート５〜１０重量部を添加して溶融混合してなる改質再生ポリエチレンテレフタレート樹脂１００重量部に、クエン酸を主体とする有機酸と炭酸塩の混合物40％とポリエチレンからなるキャリアー60％とをマスターバッチ化した発泡剤１．０重量部を添加した熱可塑性合成樹脂を押出機に供給して溶融混合した後、シート状に押出し成形して発泡せしめてなることを特徴とする再生ポリエチレンテレフタレートからなる発泡シート。
【請求項３】 前記ポリカーボネートは、分子量が20,000〜28,000であることを特徴とする請求項２に記載することを特徴とする再生ポリエチレンテレフタレートからなる発泡シート。
【請求項４】 上記した請求項１乃至３に記載する再生ポリエチレンテレフタレートからなる発泡シートを加熱、軟化せしめてシートブロー成形または真空成形等の加圧成形により縦方向及び横方向の仕切り壁を突出せしめて形成してなることを特徴とする物品包装用トレー状容器。
【請求項５】 上記した請求項１乃至３に記載する再生ポリエチレンテレフタレートからなる発泡シート面に、縦方向の仕切り壁よりも横方向の仕切り壁がたかくなるように突出せしめて形成すると共に、両仕切り壁間に物品を収容するための凹部を画成して、トレー状に一体成形してなることを特徴とする物品包装用中仕切り板。
【請求項６】 前記両仕切り壁により画成された物品を収容するための凹部は、底壁が円筒状の湾曲面に形成されていることを特徴とする請求項５に記載する物品包装用箱体の中仕切り板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平１１−１０６５４５
【公開日】平成１１年（１９９９）４月２０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−２８７７９７
【出願日】平成９年（１９９７）１０月４日
【出願人】（０００００６９０９）株式会社吉野工業所 (2,913)
【公開日】平成１１年（１９９９）４月２０日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）１０月４日
【出願人】（０００００６９０９）株式会社吉野工業所 (2,913)
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