JP4801781B2 - ポリ乳酸含有樹脂製耐熱性中空体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポリ乳酸含有樹脂組成物からなり耐熱性を備える中空体の製造方法に関するものである。

近年、食堂等において生分解性樹脂からなる丼、カップ、椀、トレー等の食品容器を用いることが検討されている。前記生分解性樹脂からなる食品容器は、廃棄後、土中等で細菌等の微生物の働きにより分解されるので、環境に対する負荷を軽減することができる。

従来、前記生分解性樹脂として、ポリ乳酸樹脂が知られている。ところが、前記ポリ乳酸樹脂は、耐熱性が低いので、前記食品容器とした場合には、熱湯注入や、電子レンジによる加熱、一旦使用した後、回収して再利用に供するためのアルカリ洗剤による７０℃程度の温度での洗浄、リンス（すすぎ）、さらには８０℃程度の温度での高温乾燥、滅菌処理に耐えられないという問題がある。

前記問題を解決するために、ポリ乳酸樹脂を５０質量％以上含有すると共に、無機充填剤をナノコンポジット化した生分解性樹脂組成物が知られている（例えば、特許文献１参照）。前記生分解性樹脂組成物は、１１０℃付近の温度で結晶化させることにより延伸によらずに優れた耐熱性を付与することができ、射出成形により前記食品容器を形成することができる。

前記生分解性樹脂組成物の射出成形により前記食品容器のような中空体を形成するときには、例えば、前記中空体の外面形状に沿う形状の凹部を備える雌金型と、該凹部に対向して該中空体の内面形状に沿う形状の凸部を備える雄金型とを備える金型を、例えば１１０℃に加熱し、該凹部と該凸部とに囲まれたキャビティに溶融状態の該生分解性樹脂組成物を射出する。そして、射出された前記生分解性樹脂組成物が固化して前記中空体を形成した後、前記金型を開くことにより、該中空体が取り出される。

ところが、前記生分解性樹脂組成物からなる射出成形体は、十分冷却されないうちに前記金型から取り出すと、剛性が不十分であるために変形して形状が損なわれる虞があるという問題がある。また、前記生分解性樹脂組成物からなる射出成形体は、固化する際に過度に冷却されると収縮して前記雄金型に密着する傾向があり、前記金型を開く際に、前記雌金型からは容易に離型するが、該雄金型からは離型できないことがあるという問題がある。特に、丼などの中空体を射出成形する場合、成形体が完全に固化すると離型することが非常に困難となる。

前記問題のために、現在、前記生分解性樹脂組成物からなる射出成形体は、スプーンやフォークなどの凹凸の浅いものしか製品化されていない。また、このような強大な収縮力による離型困難を克服する目的も兼ねて、現在市場に流通しているほとんどのポリ乳酸含有樹脂組成物は、ポリマーアロイ化（例えば、ポリ乳酸４０質量％、ポリカーボネート６０質量％、またはポリ乳酸５０質量％、ＡＢＳ５０質量％等）されている。しかし、ポリマーアロイ化されたポリ乳酸含有樹脂組成物は、生分解しない石油由来合成樹脂の残存量が非常に多いため、生分解性に劣り、環境負荷が大きいという欠点がある。

そこで、本発明者らは、前記問題を解決するために、前記金型内に射出された前記生分解性樹脂組成物の温度が、前記中空体に耐熱性が発現する温度から離型不能となる温度までの範囲の温度であるときに、前記金型を開く技術を提案している（特許文献２参照）。

特開２００４−２０４１４３号公報 国際公開第２００６／０８０１２５号

しかしながら、前記金型内に射出された前記生分解性樹脂組成物において、金型を開く時期に対応する温度、即ち前記中空体に耐熱性が発現する温度から離型不能となる温度までの範囲の温度は、製造条件に応じて変動するという不都合がある。前記製造条件としては、前記中空体の厚み、前記生分解性樹脂組成物の前記金型に対する充填圧力及び注入開始温度、ヒータや保温流体の熱力収支能力等による前記金型の温度制御能力、前記生分解性樹脂組成物に対する無機充填剤の配合量等を挙げることができる。

そこで、本発明は、ポリ乳酸含有樹脂に無機充填剤をナノコンポジット化した生分解性樹脂組成物の射出成形により中空体を得るときに、製造条件に関わらず金型を開く時期を決定することができる耐熱性中空体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、製造条件に左右されることなく金型を開く時期を決定するために、前記金型の表面温度と、前記生分解性樹脂組成物が固化し、前記金型から離型可能となるときの該生分解性樹脂組成物の温度との関係について、実験を重ね鋭意検討した。その結果、前記生分解性樹脂組成物の温度が、前記金型の表面温度に所定の数値を加えた温度を基準とし、基準となる温度を中心とする所定の範囲の温度となったときに、製造条件に関わらず、該生分解性樹脂組成物が固化し、金型から離型可能となることを知見した。

本発明は、前記知見に基づいて完成されたものであり、前記目的を達成するために、金型にポリ乳酸含有樹脂組成物を射出することにより成形される耐熱性中空体の製造方法であって、前記ポリ乳酸含有樹脂組成物は、ポリ乳酸を５０質量％以上含有するとともに、無機充填剤を１〜２８質量％含有し、該無機充填剤をナノコンポジット化した生分解性樹脂組成物であり、前記中空体の外面形状に沿う形状の凹部を備える雌金型と、該凹部に対向して該中空体の内面形状に沿う形状の凸部を備える雄金型と、該雄金型の外周に沿って配設され該中空体の縁部に沿う形状の縁部形成部を備えるストリッパープレートとを備え、該凹部と該凸部と該縁部形成部とに囲まれたキャビティを形成する金型を、該キャビティに臨む該金型の表面が該生分解性樹脂組成物の結晶化温度に対応する１１０〜１２０℃の範囲の温度になるように加熱する工程と、前記温度に加熱された前記金型の前記キャビティに、該金型に配設されたゲート部を介して溶融状態の該生分解性樹脂組成物を射出する工程と、前記キャビティ内部に射出された該生分解性樹脂組成物の温度Ｔ（℃）が、式 Ｔ＝（ｔ＋３．５）±１．５ （ｔ（℃）は該キャビティに臨む前記金型の表面温度である） で示される範囲の温度となったことが、前記雄金型の凸部を形成する部分又は前記雌金型の凹部を形成する部分に収容され該キャビティに臨む位置に設けられた赤外線温度センサにより検知されたときに、前記雄金型と前記ストリッパープレートとを前記雌金型から離間する方向に移動させる工程と、前記雄金型と前記ストリッパープレートとの間に形成された圧縮空気導入路から、固化した前記中空体の内面と該雄金型の凸部との間に圧縮空気を噴射して、該中空体の内面と該凸部との間に圧縮空気を導入して、該中空体の内面を該雄金型の該凸部から離型させる工程と、前記ストリッパープレートを前記中空体方向に前進させて、該中空体を前記金型から取り出す工程とを備えることを特徴とする。

本発明の製造方法に用いる金型は、前記中空体の外面形状に沿う形状の凹部を備える雌金型と、該凹部に対向して該中空体の内面形状に沿う形状の凸部を備える雄金型と、該雄金型の外周に沿って配設され該中空体の縁部に沿う形状の縁部形成部を備えるストリッパープレートとを備える。前記金型では、前記凹部と前記凸部と前記縁部形成部とにより囲まれたキャビティが形成される。

尚、本明細書において、前記「中空体」との用語は、底部と該底部に連なって該底部から立ち上がる周壁部とを備える射出成形体を意味する。このような中空体として、例えば、丼、椀、カップ等の食器、口紅容器等の化粧品容器、薬品容器、容器のキャップ、飲料用ボトル（ブロー成形により形成されるペットボトル等を除く）、タッパーウェア（登録商標）等の密封可能な容器、電子レンジ用食品包装容器、耐熱電子機器用容器等を挙げることができる。

本発明の製造方法では、前記生分解性樹脂組成物として、ポリ乳酸を５０質量％以上含有するとともに、無機充填剤を１〜２８質量％含有し、該無機充填剤をナノコンポジット化したポリ乳酸含有樹脂組成物を用いる。前記無機充填剤は、平均層厚みが１〜１００ｎｍ、長径が１５０ｎｍ以下の層状珪酸塩であることが好ましい。層状珪酸塩は、元来粘土であり、マトリックスとなっているポリ乳酸が生分解されれば、そのまま環境に還元されることとなるので、環境負荷が少ない。前記生分解性樹脂組成物は、具体的には、前記無機充填剤を１〜２８質量％含有し、残部が実質的にポリ乳酸と、成分調整のための微量成分とからなる。

本発明の製造方法では、まず、前記金型を加熱して、前記キャビティに臨む該金型の表面が、前記生分解性樹脂組成物の結晶化温度に対応する１１０〜１２０℃の範囲になるように加熱する。前記生分解性樹脂組成物は、１２５℃付近の温度で結晶化が始まり、結晶化のピーク温度は１１０℃である。

次に、表面が前記結晶化温度になるように加熱された前記キャビティに、溶融状態の前記生分解性樹脂組成物を射出する。前記生分解性樹脂組成物は、前記キャビティ内で冷却されて固化することにより、前記中空体を形成する。このとき、前記生分解性樹脂組成物は、前記金型の表面の温度に維持されることにより結晶化し、耐熱性が付与される。

次に、射出された前記生分解性樹脂組成物が固化して前記中空体を形成したならば、前記雄金型と前記ストリッパープレートとを前記雌金型から離間する方向に移動させ、金型を開く。ここで、本発明者は、前述のように、前記金型に射出された前記生分解性樹脂組成物の温度が、金型の表面温度に所定の数値を加えた温度を基準とし、基準となる温度を中心とする所定の範囲の温度となったときに、該生分解性樹脂組成物が固化し、金型から離型可能となることを知見した。

即ち、本発明の製造方法では、前記キャビティ内の前記生分解性樹脂組成物の温度Ｔ（℃）が、式 Ｔ＝（ｔ＋３．５）±１．５ （ｔ（℃）は前記キャビティに臨む前記金型の表面温度である） で示される範囲の温度となったときに、前記生分解性樹脂組成物が固化して前記中空体を形成しており、金型から離型可能であると判断する。前記判断基準となる前記生分解性樹脂組成物の温度Ｔは、具体的には、前記金型の表面温度が１２０℃であるときには、１２３．５±１．５℃であり、前記金型の表面温度が１１０℃であるときには、１１３．５±１．５℃である。従って、前記生分解性樹脂組成物が固化して前記中空体を形成しており、金型から離型可能であるときの該生分解性樹脂組成物の温度Ｔは、１２５〜１１２℃の範囲の温度となる。

ここで、前記生分解性樹脂組成物は上述のように１２５℃付近の温度から結晶化が始まるので、該生分解性樹脂組成物の温度Ｔが１２５℃より高いときには、該生分解性樹脂組成物が未固化であり、前記中空体を形成していない。また、前記生分解性樹脂組成物は上述のように結晶化のピーク温度は１１０℃であるので、該生分解性樹脂組成物の温度Ｔが１１２℃より低くなると結晶化が過度に進行して前記雄金型からの離型が困難になる。

また、本発明の製造方法では、前記金型の表面温度は、前記生分解性樹脂組成物の結晶化のピーク温度である１１０℃とすることが好ましい。この場合、前記判断基準となる前記生分解性樹脂組成物の温度Ｔは、前記式から前述のように１１３．５±１．５℃、即ち１１５〜１１２℃の範囲となる。

本発明の製造方法では、前記生分解性樹脂組成物の固化、前記中空体の形成の判定を、前記キャビティに臨む位置に設けられた赤外線温度センサにより、該キャビティ内部に射出された前記ポリ乳酸含有樹脂の温度を測定することにより行う。

本発明の製造方法では、前記生分解性樹脂組成物の温度Ｔが前述の範囲となったときに金型を開く。このとき、前記中空体は、離型不能ではないものの、前記生分解性樹脂組成物の固化に伴う収縮により前記雄金型に密着しており、前記雌金型からは容易に離型されるが、前記雄金型からは離型されにくい。そこで、前記雄金型と前記ストリッパープレートとを前記雌金型から離間する方向に移動させて、金型を開いた後、雄金型とストリッパープレートとの間に形成された圧縮空気導入路から、固化した該中空体の内面と該雄金型の凸部との間に圧縮空気を噴射する。この結果、前記中空体の表面と該凸部との間に圧縮空気が導入されることとなり、該中空体の内面を該雄金型の該凸部から離型させることができる。

次に、前記中空体が前記雄金型の凸部から離型されたならば、前記ストリッパープレートを前記中空体方向に前進させて、該中空体を前記金型から取り出す。

本発明の製造方法によれば、前記生分解性樹脂組成物の固化、前記中空体の形成の判定を、前記赤外線温度センサを用いて、前記キャビティ内部に射出された該生分解性樹脂組成物の温度を直接測定することにより行う。従って、外気温等の環境の影響を受けることなく、高精度で該生分解性樹脂組成物の温度を検出することができ、前記式により導かれるように、該生分解性樹脂組成物の温度Ｔが１２５〜１１２℃という狭い温度範囲内で前記金型を開くことができる。

この結果、本発明の製造方法によれば、前記中空体を前記金型から取り出す際に、該中空体が変形したり、該金型から取出不能となることなく、該中空体を製造することができる。上述のようにして得られた前記中空体は、前記結晶化温度に加熱されて結晶化した前記生分解性樹脂組成物からなるので、優れた耐熱性を備えており、熱湯の注入、電子レンジによる加熱、繰り返し使用するための熱処理等を必要とする用途に好適に使用することができる。

また、前記生分解性樹脂組成物は、ポリエチレン等の一般的な樹脂と比較して、冷却固化して成形体が得られるまで長時間を要するため、一般的に射出成形のサイクルタイムが長い。しかし、本発明の製造方法によれば、前記生分解性樹脂組成物が、結晶化により耐熱性を発現し、ある程度固化した時点で離型するので、サイクルタイムを短縮化することができる。

本発明の製造方法において、前記赤外線温度センサは、前記キャビティ内部に射出された前記生分解性樹脂組成物が発生する赤外線を光ファイバを介して赤外線受信装置で受信し、該赤外線の有するエネルギー量から該樹脂の温度を検出するもの好適に用いることができる。

前記キャビティ内は暗黒であり、前記生分解性樹脂組成物以外には赤外線の発生源が無いため、前記赤外線温度センサによれば該キャビティ内の該生分解性樹脂組成物の温度を高い精度で検出することができる。

前記赤外線温度センサは、前記ゲート部に位置する前記生分解性樹脂組成物の温度が検出可能な部分で、前記キャビティに臨む位置に設けられることが好ましい。前記生分解性樹脂組成物は、前記ゲート部の出口において最も高温となっている。従って、前記赤外線温度センサは、前記ゲート部に位置する前記生分解性樹脂組成物の温度が検出可能な部分で、前記キャビティに臨む位置に設けられることにより、生分解性樹脂組成物の温度Ｔが前述の範囲となったことを確実に検出することができ、前記金型を開くタイミングを確実に判断することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態における中空体の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図。 本発明の一実施形態における中空体の製造工程を示す説明的断面図。 本発明の一実施形態における中空体の製造工程を示す説明的断面図。 本発明に用いる生分解性樹脂組成物の吸熱性を示すグラフ。 赤外線温度センサの構成を示すシステム構成図。 図４に示す赤外線温度センサにより測定されたキャビティ内における生分解性樹脂組成物の温度の経時変化を示すグラフ 本発明の一実施形態における食品容器の製造工程を示す説明的断面図。 本発明の一実施形態における食品容器の製造工程を示す説明的断面図。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

本実施形態では、ポリ乳酸含有樹脂の射出成形により、耐熱性中空体として図１に示す丼Ａを製造する場合を例として説明する。丼Ａは、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、底部ａと、底部ａに連なって底部ａから立ち上がる周壁部ｂとを備えている。また、丼Ａは、底部ａに外方に向かって突出する環状の着地部ｃを備えている。

丼Ａは、図２に示す金型１を用いて製造される。図２に示すように、本実施形態の製造方法に用いる金型１は、丼Ａの外面形状に沿う形状の凹部２を備える雌金型３と、凹部２に対向して該丼Ａの内面形状に沿う形状の凸部４を備える雄金型５と、雄金型５の外周に沿って配設され該丼Ａの縁部に沿う形状の縁部形成部６を備えるストリッパープレート７とを備える。金型１では、凹部２、凸部４、縁部形成部６とにより囲まれたキャビティ８が形成される。尚、２ａは、丼Ａの底部に備えられて着地部ｃとなる環状の突出部を形成するための凹部である。

金型１では、雌金型３が固定型、雄金型５とストリッパープレート７とが可動型であり、雌金型３はゲート９を介してキャビティ８に連通するランナ１０を備えている。また、雄金型５とストリッパープレート７との間には、雄金型５の外周に沿って圧縮空気を噴出する圧縮空気導入路１１が形成されており、雄金型５の凸部４にはゲート９に対向してキャビティ８に臨む位置に、赤外線温度センサ１２が配設されている。

本実施形態の製造方法では、まず、図示しない加熱手段により、雌金型３、雄金型５、ストリッパープレート７を加熱し、キャビティ８を形成する凹部２、凸部４、縁部形成部６の表面が１００〜１２０℃の温度、例えば１１０℃になるようにする。そして、図３に示すように、ランナ１０を介してキャビティ８に、溶融状態の生分解性樹脂組成物Ｒを射出する。

生分解性樹脂組成物Ｒとしては、無機充填剤を１〜２８質量％含有するとともに、残部が実質的にポリ乳酸からなり、該無機充填剤をナノコンポジット化した樹脂組成物を用いる。無機充填剤は、透過型電子顕微鏡で観察される平均層厚みが１〜１００ｎｍ、長径が１５０ｎｍ以下の層状珪酸塩であることが好ましい。また、生分解性樹脂組成物Ｒは、成形性調整のためにポリ乳酸以外の他の樹脂を含んでいてもよいが、該他の樹脂の含有量は生分解性を損ねない範囲とする必要がある。このような生分解性樹脂組成物Ｒとして、例えば、ユニチカ株式会社製テラマックＴＥ−８２１０（商品名）を挙げることができる。

図４に示すように、生分解性樹脂組成物Ｒは、９５〜１２５℃の範囲で吸熱性を示しそのピークは１１０℃である。そこで、生分解性樹脂組成物Ｒは、キャビティ８内で冷却、固化する際に、前記範囲の温度、例えば結晶化のピーク温度である１１０℃の近傍の１１０〜１２０℃の範囲の温度に維持されることにより結晶化する。

このように、金型１内で冷却固化する際に、１１０℃近傍で急激に結晶化（吸熱）するような曲線を描くポリ乳酸含有樹脂は、無機充填剤をナノコンポジット化した前記生分解性樹脂組成物Ｒに限定される。無機充填剤を通常にコンポジット化したポリ乳酸含有樹脂や通常のポリ乳酸含有樹脂には、金型内で冷却固化する際に、急激に結晶化するような温度範囲がない。

無機充填剤をナノコンポジット化した生分解性樹脂組成物Ｒは、１１０℃近傍で急激に結晶化が進行するので、１１０℃近傍で長時間に亘って冷却すると、収縮が進行し過ぎて金型１に強固に密着して、成形品を離型することが困難となる。

次に、射出された生分解性樹脂組成物Ｒが固化して丼Ａを形成したならば、雄金型５とストリッパープレート７とを雌金型３から離間する方向に移動させることにより金型１を開く。このとき、本発明者の検討によれば、生分解性樹脂組成物Ｒの温度Ｔ（℃）が、次式で示される範囲の温度となったときに、前記生分解性樹脂組成物Ｒが固化し、丼Ａを形成すると共に、丼Ａを雄金型５から離型可能であると判断することができる。

Ｔ＝（ｔ＋３．５）±１．５
（ｔ（℃）はキャビティ８に臨む凹部２、凸部４、縁部形成部６の表面温度である）
前記判断基準となる生分解性樹脂組成物Ｒの温度Ｔは、具体的には、凹部２、凸部４、縁部形成部６の表面温度（以下、「金型の表面温度」と略記する）が１２０℃であるときには、１２３．５±１．５℃であり、前記金型の表面温度が１１０℃であるときには、１１３．５±１．５℃である。従って、前記金型の表面温度が１１０〜１２０℃の範囲の温度であるとき、前記判断基準となる生分解性樹脂組成物Ｒの温度Ｔは、１２５〜１１２℃の範囲の温度となる。

ここで、生分解性樹脂組成物Ｒは上述のように１２５℃付近の温度から結晶化が始まるので、生分解性樹脂組成物Ｒの温度Ｔが１２５℃より高いときには、生分解性樹脂組成物Ｒが未固化であり、丼Ａが形成されていない。また、生分解性樹脂組成物Ｒは上述のように結晶化のピーク温度は１１０℃であるので、生分解性樹脂組成物Ｒの温度Ｔが１１２℃より低くなると結晶化が過度に進行して、丼Ａを雄金型５から離型することが困難になる。

本実施形態では、前記金型の表面温度を１１０℃とすることが好ましく、この場合、前記判断基準となる生分解性樹脂組成物Ｒの温度Ｔは、前記式から１１３．５±１．５℃、即ち１１５〜１１２℃の範囲となる。

本実施形態では、キャビティ８内における生分解性樹脂組成物Ｒの温度を赤外線温度センサ１２により、経時的に追跡することにより、生分解性樹脂組成物Ｒの固化と、丼Ａの形成とを判定している。この結果、生分解性樹脂組成物Ｒの温度が適切な範囲の温度となったときに、前記のように金型１を開くことができる。

赤外線温度センサ１２は、図５に示すように、焼き入れ鋼からなる鋼製スリーブ１３内に配設された光ファイバー１４を備え、光ファイバー１４はキャビティ８内にその一方の端部を露出させるとともに、他方の端部には赤外線発信／受信装置１５が接続されている。そして、赤外線発信／受信装置１５は温度検出器１６に接続されており、温度検出器１６はさらにパーソナルコンピュータ等の表示手段１７に接続されている。

赤外線温度センサ１２は、キャビティ８内に射出された生分解性樹脂組成物Ｒが発生する赤外線を、光ファイバー１４を介して赤外線発信／受信装置１５で受信し、温度検出器１６にて所定の演算処理を行うことにより該赤外線の有するエネルギー量から生分解性樹脂組成物Ｒの温度を検出する。温度検出器１６で検出された生分解性樹脂組成物Ｒの温度は、表示手段１７により表示される。赤外線温度センサ１２により測定した、キャビティ８内における生分解性樹脂組成物Ｒの温度の経時変化の一例を図６に示す。

図６に示すように、キャビティ８内における生分解性樹脂組成物Ｒの温度は、射出直後に最も高温（一実施例において２１４℃）であり、充填−保圧切換時から保圧完了時までは緩やかに下降する（一実施例において、保圧完了時に１９３℃）。そして、保圧完了直後に一旦急峻に下降するが、その後は再び緩やかに下降する。図６に、キャビティ８内における生分解性樹脂組成物Ｒの温度が生分解性樹脂組成物Ｒに耐熱性が発現する温度Ｔ１（１２５℃）と、キャビティ８内における生分解性樹脂組成物Ｒの温度がさらに低下して丼Ａが離型不能となる温度Ｔ２（１１２℃）とを示す。図６から、温度Ｔ１、Ｔ２は僅差であり、金型１の温度から間接的に測定した場合には、金型１を開くために好適な温度範囲を適切に把握することが困難であることが明らかである。

本実施形態では、赤外線温度センサ１２を用いるので、キャビティ８内における生分解性樹脂組成物Ｒの温度が温度Ｔ１と温度Ｔ２とに対応する１２５〜１１２℃の範囲で、さらに好ましくは１１５〜１１２℃の範囲で、生分解性樹脂組成物Ｒがある程度固化し、丼Ａが形成され、雄金型５から離型可能と判断することができ、前記のように金型１を開くことができる。

ここで、生分解性樹脂組成物Ｒの減温制御は、電気ヒータ、温水、油のいずれかまたはこれらの組み合わせによって行うことができる。

尚、本実施形態では、キャビティ８内における生分解性樹脂組成物Ｒの温度が１１２℃となったときに、金型１を開いている。キャビティ８内における生分解性樹脂組成物Ｒの温度が１１２℃になったことは、赤外線温度センサ１２による測定温度の所定の微小時間（例えば、０．０５秒）での平均温度が最初に１１２℃に到達したことにより判断する。

雄金型５とストリッパープレート７とを雌金型３から離間する方向に移動させて金型１を開いたときに、生分解性樹脂組成物Ｒは固化に伴って収縮しているので、丼Ａは離型不能ではないものの雄金型５に密着している。この結果、図７に示すように、丼Ａは雌金型３からは容易に離型されるが、雄金型５からは離型されにくく、雄金型５に密着したまま、雌金型３から離型される。

丼Ａは、雄金型５に密着したままであると、前記収縮の進行に伴い、益々強固に雄金型５に密着することとなる。そこで、次に、圧縮空気導入路１１から固化した丼Ａの内面と雄金型５の凸部４との間に圧縮空気を導入して、丼Ａの内面を凸部４から離型させる。圧縮空気導入路１１は、雄金型の外周縁に沿って、その全周に開口していてもよく、部分的に数カ所に開口していてもよい。この結果、丼Ａと凸部４との間にクリアランスＺが形成され、丼Ａは凸部４からわずかに浮き上がった状態となるが、凸部４から取り外されるには至らない。なお、導入する圧縮空気の圧力は、丼Ａに変形や風船状の膨れが発生しない範囲で丼Ａの重量や厚さなどに応じて適宜定めればよく、例えば、０．０５ＭＰａから１．０ＭＰａである。

そこで次に、図８に示すように、ストリッパープレート７を丼Ａ方向に前進させて、丼Ａを金型１から取り出す。丼Ａは前述のように凸部４から離型しており、ストリッパープレート７は、丼Ａの縁部に当接している縁部形成部６により該縁部を持ち上げる形となるので、雄金型５から容易に取り外すことができる。

本実施形態の製造方法により得られた丼Ａは、結晶化された生分解性樹脂組成物Ｒからなるので耐熱性を備えており、熱湯注入や電子レンジにより加熱される食品の容器として使用することができる。また、丼Ａは、耐熱性を備えていることにより、高温での洗浄、乾燥、滅菌処理を行うことができ、使用後に回収して再利用可能な、所謂リターナブル容器として使用することができる。

また、生分解性樹脂組成物Ｒは、ポリエチレン等の一般的な樹脂と比較して、冷却固化して成形体が得られるまで長時間を要するため、一般的に射出成形のサイクルタイムが長い。しかし、本実施形態の製造方法によれば、生分解性樹脂組成物Ｒが、耐熱性を発現し、圧縮空気を噴射しながらストリッパープレート７による突き出しによる外力では変形が生じない程度まで固化した時点で、丼Ａを離型するので、サイクルタイムを短縮化することができる。

なお、キャビティ８内における生分解性樹脂組成物Ｒの温度Ｔが１２５℃より高温の例えば１３０℃であるときに前記のように金型１を開くと、ストリッパープレート７の圧縮応力によって丼Ａが蛇腹のように段々に変形する。また、圧縮空気の圧力が高いと、丼Ａは風船のように膨らんでしまう。これらは、丼Ａの表層部が十分な結晶化を発現しておらず、剛性が不足したためであると考えられる。

一方、キャビティ８内における生分解性樹脂組成物Ｒの温度Ｔが１１２℃より低温の例えば１１０℃であるときに前記のように金型１を開くと、丼Ａが収縮によって雄金型５に強固に密着しており、丼Ａは離型不能、又は離型時に変形が生じる。

本実施形態では、前記中空体として丼Ａを製造する場合を例に挙げて説明しているが、前記中空体は、丼、椀、カップ等の食器、口紅容器等の化粧品容器、薬品容器、容器のキャップ、飲料用ボトル（ブロー成形により形成されるペットボトル等を除く）、タッパーウェア（登録商標）等の密封可能な容器、電子レンジ用食品包装容器、耐熱電子機器用容器等、射出成形により成形できる中空体であれば、どのようなものであってもよい。

また、本実施形態では、環状の着地部ｃを備える丼Ａについて説明しているが、丼Ａは着地部ｃを備えないものであってもよい。

また、本実施形態では、赤外線温度センサ１２を雄金型５の凸部４に配設するようにしているが、赤外線温度センサ１２はゲート９の出口における生分解性樹脂組成物Ｒの温度が検出可能な位置であればどのような位置に配設してもよく、雌金型３の凹部２に配設してもよい。

１…金型、 ２…凹部、 ３…雌金型、 ４…凸部、 ５…雄金型、 ６…縁部形成部、 ７…ストリッパープレート、 ８…キャビティ、 １２…赤外線温度センサ、 １３…光ファイバー、 １４…赤外線受信装置、 Ａ…中空体、 Ｒ…生分解性樹脂組成物、 Ｚ…クリアランス。

Claims (6)

1. 金型にポリ乳酸含有樹脂組成物を射出することにより成形される耐熱性中空体の製造方法であって、
   前記ポリ乳酸含有樹脂組成物は、ポリ乳酸を５０質量％以上含有するとともに、無機充填剤を１〜２８質量％含有し、該無機充填剤をナノコンポジット化した生分解性樹脂組成物であり、
   前記中空体の外面形状に沿う形状の凹部を備える雌金型と、該凹部に対向して該中空体の内面形状に沿う形状の凸部を備える雄金型と、該雄金型の外周に沿って配設され該中空体の縁部に沿う形状の縁部形成部を備えるストリッパープレートとを備え、該凹部と該凸部と該縁部形成部とに囲まれたキャビティを形成する金型を、該キャビティに臨む該金型の表面が該生分解性樹脂組成物の結晶化温度に対応する１１０〜１２０℃の範囲の温度になるように加熱する工程と、
   前記温度に加熱された前記金型の前記キャビティに、該金型に配設されたゲート部を介して溶融状態の前記生分解性樹脂組成物を射出する工程と、
   前記キャビティ内部に射出された前記生分解性樹脂組成物の温度Ｔ（℃）が、式 Ｔ＝（ｔ＋３．５）±１．５ （ｔ（℃）は該キャビティに臨む前記金型の表面温度である） で示される範囲の温度となったことが、前記雄金型の凸部を形成する部分又は前記雌金型の凹部を形成する部分に収容され該キャビティに臨む位置に設けられた赤外線温度センサにより検知されたときに、前記雄金型と前記ストリッパープレートとを前記雌金型から離間する方向に移動させる工程と、
   前記雄金型と前記ストリッパープレートとの間に形成された圧縮空気導入路から、固化した前記中空体の内面と該雄金型の凸部との間に圧縮空気を噴射して、該中空体の内面と該凸部との間に圧縮空気を導入して、該中空体の内面を該雄金型の該凸部から離型させる工程と、
   前記ストリッパープレートを前記中空体方向に前進させて、該中空体を前記金型から取り出す工程とを備えることを特徴とするポリ乳酸含有樹脂製耐熱性中空体の製造方法。
2. 前記無機充填剤は、平均層厚みが１〜１００ｎｍ、長径が１５０ｎｍ以下の層状珪酸塩であることを特徴とする請求項１記載のポリ乳酸含有樹脂製耐熱性中空体の製造方法。
3. 前記雄金型と前記ストリッパープレートとを前記雌金型から離間する方向に移動させる工程において、前記赤外線センサにより測定した前記生分解性樹脂組成物の温度Ｔが、１２５〜１１２℃の範囲の温度となったときに、該雄金型と該ストリッパープレートとを該雌金型から離間する方向に移動させることを特徴とする請求項１記載のポリ乳酸含有樹脂製耐熱性中空体の製造方法。
4. 前記雄金型と前記ストリッパープレートとを前記雌金型から離間する方向に移動させる工程において、前記赤外線センサにより測定した前記生分解性樹脂組成物の温度Ｔが、１１５〜１１２℃の範囲の温度となったときに、該雄金型と該ストリッパープレートとを該雌金型から離間する方向に移動させることを特徴とする請求項１記載のポリ乳酸含有樹脂製耐熱性中空体の製造方法。
5. 前記赤外線温度センサは、前記キャビティ内部に射出された前記生分解性樹脂組成物が発生する赤外線を光ファイバを介して赤外線受信装置で受信し、該赤外線の有するエネルギー量から該樹脂の温度を検出することを特徴とする請求項１記載のポリ乳酸含有樹脂製耐熱性中空体の製造方法。
6. 前記赤外線温度センサは、前記ゲート部に対向して前記キャビティに臨む位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載のポリ乳酸含有樹脂製耐熱性中空体の製造方法。

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