【発明の詳細な説明】
ポリスチレン発泡体シートの熱成形方法
技術分野
本発明は、好ましくは二酸化炭素（ＣＯ2）のみ又はそれから主としてなる発
泡剤により製造される薄いポリスチレン発泡体シートから製造される改良された
熱成形パーツを提供する方法に関する。本発明は、容器例えばトレー、カップ、
管などのような生成物に熱成形される約１／２インチ（１２．７ｍｍ）より薄い
厚さを有するポリスチレン発泡体シートを製造するのに特に適している。
背景技術
環境上の理由のためそして規制に適合するために、ハロゲン化又は脂肪族炭化
水素以外の発泡剤によるポリスチレン発泡体シートを提供することが、次第に重
要になってきている。一つの解決策は、本発明の発明者の一人が発明者である米
国特許第５２５０５７７号に記載されている二酸化炭素から主としてなる発泡剤
を使用してこの発泡体を生成することである。
単一の発泡剤としてＣＯ2によりポリスチレン発泡体を押し出すとき、高いレ
ベルのＣＯ2濃度及び発泡速度のその後の増大により、高いゲージ例えば約０．
１６インチ（４．１ｍｍ）より大きいゲージ、並びに低い密度、即ち１立方フィ
ートあたり約４ポンド（６４．１ｋｇ／立方ｍ）より低い密度でゲージの変化を
コントロールすることが次第に困難になることが見いだされた。このゲージの変
化は、ときには、気泡のサイズ、表面の特徴、及び剛さにより測定される全体の
トレーの機能性、並びに対応する容器のうわ包装性（ｏｖｅｒｗｒａｐａｂｉｌ
ｉｔｙ）ばかりではなく、最後のパーツの美観にも悪影響をあたえる波形を生じ
させる。それ故、好ましい気泡のサイズ、適切な表面の特徴及び物理的性能を有
する、高いゲージ、低密度の熱成形ポリスチレン発泡体シート生成物を製造する
のが望ましい。
発明の開示
本発明は、従来可能であるのよりも、良好な物理的且つ美的な特徴を有する、
優れた高いゲージ、低密度の熱成形ポリスチレン発泡体シート生成物を製造する
ために、低ゲージのＣＯ2発泡ポリスチレン発泡体シートと組み合わされたより
容易な加工ウインドウを利用する。ゲージレベルが増大するにつれ、押し出しに
おける困難さが増大する。本発明は、最小のゲージの変化及び小さい気泡サイズ
を有する低いゲージ生成物を押し出すのが容易であるという事実を利用する。改
良される結果は、最終の望ましいゲージより低いゲージの２個以上のウェブを押
し出し、そして熱成形する前に所望のゲージの単一のシートにこれら薄いウェブ
を結合させることにより達成される。熱成形は、発泡ウェブに僅かな圧縮及び普
通のやり方で十分な熱を提供して、材料から形成されたウェブシートをして従来
のやり方で熱成形可能にするばかりでなく、表面の内側の結合するコンポーネン
トウェブ間に良好な付着を得ることができるようにする。方法は、従来のやり方
でシートから仕上げられる熱成形されたパーツにより終わる。
図面の簡単な説明
図１は、本発明により生成物を形成する熱成形方法の概略図である。
図２は、その部分２−２として示される図１の方法の部分の分解図であり、熱
成形方法中一緒にされてシートに形成される複数のウェブを示す。
発明を実施するための最良の形態
薄いポリスチレン発泡体シートを形成する方法における発泡剤並びに本発明で
有用な重合体は、米国特許第５５２０５７７号に記載されている。説明のために
、本明細書で記載された発泡体シートは、単独の発泡剤として二酸化炭素により
製
造されたポリスチレン発泡体のそれであろう。本発明は、他の樹脂及び発泡剤に
適用できるが、この発泡体シートに特に有利であることが分かった。
本発明の方法の好ましい態様は、図１に概略的に示されている。しかし、方法
における変化は使用でき、そしてなお本発明の有利な効果を得ることができる。
図１は、熱成形されることが望ましい得られる発泡体シートのゲージの厚さのほ
ぼ半分の薄い押し出されたポリスチレン発泡体シートのウェブ１４及び１６から
なるロール１０及び１２を示す。説明のために、ウェブ１４及び１６は、本質的
に単独の発泡剤としてのＣＯ2により発泡されたポリスチレン樹脂から製造され
る。
ウェブ１４及び１６は、予め押し出されそしてロール１０及び１２として蓄え
られるが、完全に連続的な方法では、その代わり、ウエブ１４及び１６は２個の
押し出し機から直接押し出されることが考えられる。ロール１０及び１２から出
るにせよ又は押し出し機から直接出るにせよ、ウェブ１４及び１６は、次に出会
うが、必ずしも接合点１８で一緒になることはない。ウェブ１４及び１６が、加
熱されない条件で組み合わされるとき、もしウェブ間の高度の付着が望まれるな
らば、内側の表面のヒーター２０が使用できる。しかし、内側の表面のヒーター
２０の使用は、最終の生成物でウェブの相互の付着を実質的に達成する適切な加
熱がもたらすのに十分な熱及び圧力が熱成形方法それ自体で得ることができるこ
とが見いだされている点で、任意である。
遊びローラ２２は、接合点１８でウェブ１４及び１６を通常一緒にするのを助
け、それらのそれぞれの界面２６及び２８は、極めて接近してシート２４の要素
を形成する。ウェブ形成シート２４は、その後、成形ステーション４０へシート
２４を移動させるためにシート２４の端をつかむピンチェーン（突き出したピン
を有する自転車のチェーンに似た）３８及びチェーンレール３６を有する加熱要
素３２及び３４からなる従来の熱成形加熱トンネル３０を通過する。
成形ステーション４０は、形成されることが望まれる容器パーツに従う形状の
雄のプラグ４６及び雌の凹所４８を有する従来の熱成形マッチモールド（ｍａｔ
ｃｈ ｍｏｌｄ）４２及び４４からなる。マッチモールドを閉じることにより引
き起こされる圧縮圧力及び残留熱は、また、もし方法において初めに適切に接合
されていないならば、ウェブの界面２６及び２８を互いにしっかりと付着させる
のに通常働く。従って、熱成形ステーションは、同時に、説明されたようにウェ
ブの付着及びこの方法における成形の二重の機能を提供する。モールド４２及び
４４が従来のやり方で閉じそしてシート２４がかみ合うとき、所望の形状の容器
が、シートの部分５０で描かれているように、シートに形成される。シート２４
は、次にモールド５６上の仕上げナイフ５４、並びにシートから所望のパーツ６
２を形を整えて仕上がったパーツ６２を形成するための、仕上げナイフ５４を受
容するように適合されたマッチモールド６０中のレセプタクル５８を含む従来の
仕上げステーション５２に進む。複数の仕上げパーツ６２は、その後、取り出さ
れ、そして積み重ねステーション６４で積み重ねられるか、又は当業者に周知の
任意の従来のやり方で取り出される。
複数の薄いウェブから単一のシートを形成する方法は、共熱成形の方法により
、「共熱成形」又は「共熱成形した」シートと以下では呼ばれる。既に暗示した
ように、本発明は、最小のゲージの変化を有する低密度でのより低いゲージ生成
物が、単独又は主要な発泡剤としてのＣＯ2により製造されたポリスチレン発泡
体を押し出すとき、より高いゲージでの同じ密度の生成物よりさらに容易に押し
出し可能であるという事実を利用する。より薄いゲージのものを押し出すことに
より、より高い核形成のレベルを使用できそしてより小さい気泡のサイズを得る
ことができる利点を有し、波形による過剰なゲージの変化なしにより滑らかな発
泡体の表面をもたらす。非常に波形にされたシートから形成されるパーツは、例
えばあまりに剛い食品のトレーを包むとき、高いスクラップ率のために不満足な
廃品をもたらす。ポリスチレン発泡体シートから熱成形された生成物において、
大きな気泡のサイズは剛さを引き起こし、一方小さい気泡のサイズは、延性及び
トレータフネスを引き起こす。
実施例
実施例 １
本発明の実施による共成形の特定の実施例は、約０．１インチ（２.５５ｍｍ
）
ゲージの２個のウェブ例えばウェブ１４及び１６を組み合わせて熱成形のための
０．２インチ（５．１ｍｍ）ゲージのポリスチレン発泡体シートを形成した。表
１は、従来の実施（Ａ欄）と比較して、図１（Ｂ欄）に一般に描かれた方法を使
用して条件及び結果の詳細を開示する。
表１から分かるように、１立方フィートあたり３ポンド（４８.１ｋｇ／立方ｍ
）の密度及び約０．２インチ（５．１ｍｍ）のゲージのＣＯ2発泡剤により製造
されるポリスチレンシート生成物を生成する代わりに（Ａ欄）、同様な密度、即
ち１立方フィートあたり約３ポンド（４８．１ｋｇ／立方ｍ）であるがゲージ厚
さのほぼ半分の約０．１インチ（２．５４ｍｍ）にあたる０．０９８インチ（２
．４９ｍｍ）であるＣＯ2発泡ポリスチレン発泡体シートウェブを生成した(Ｂ欄
)。より薄いゲージのシートの２個のウェブを、ロール１０及び１２からほどき
、そして接合点１８で一緒にして、次にチェーンレール３６に供給されるシート
２４を緩く形成した。一度ピンチェーン３８がシートの端をつかむと、シート２
４は、次に熱成形加熱トンネル４０を通って引っ張って進められ、ウェブ２４の
外側の表面が加熱された。ウェブ１４及び１６よりなるシート２４は、次に成形
ステーション５２に進み、マッチモールドが特定のモールドのギャップを閉じて
、規定された壁を有するトレーであるパーツ６２を形成した。加熱された発泡体
シート
のこの僅かな圧縮は、ウェブ形成シート２４をして形成されるばかりか、シート
２４を形成するそれぞれウェブ１４及び１６の二つの内側の表面２６及び２８間
に優れた接着をもたらした。最終の熱成形されたパーツは、次に従来のやり方で
仕上げステーション５２でシート２４から形を整えられる。
表１に示される結果は、所望のより小さい気泡のサイズが、改良された生成物
の性能及び外観について本発明により達成できることを説明する。本発明の熱成
形方法を使用することにより、約０．４ｍｍ（約０．３ｍｍ）の小さい気泡のサ
イズが、共熱成形された生成物で得られた。これは、従来のやり方で熱成形され
た標準のポリスチレン発泡体生成物にとって普通の、約０．４ｍｍより大きい例
えば０．５ｍｍの気泡サイズに非常に好ましい。表１に示されたようにテストさ
れた両方の生成物は、満足できる又は良好なこわさを示したが、標準シート（Ａ
欄）が、生成されるより小さい気泡のサイズの共熱成形したシート（Ｂ欄）より
剛いために、失敗率が、トレーを包むときにより高いことが予想されるだろう。
過剰なゲージの変化及びより小さい気泡サイズを有しない発泡体シートを生成す
ることにより、より滑らかな、より機能的しかも望ましい仕上がりが得られ、そ
して形成された生成物全体にゲージの変化がないために一般に認められしかも実
際に強化された生成物が提供される。さらに、ウェブ形成シート２４が、より短
い滞留時間が冷却のために要求されるために、より早い速度で押し出されうるこ
とは明らかである。
本発明の共熱成形方法は、ＣＯ2が主要又は単独の発泡剤であるポリスチレン
発泡体シートの熱成形に関して特に記述されたが、本発明は、また他の樹脂材料
及び発泡剤に利点をもたらすことも認められる。得られる生成物は、容器例えば
食品生成物のためのものなどであるが、容器以外の生成物に適用可能性を有する
。Description: METHOD OF THERMOFORMING POLYSTYRENE FOAM SHEET SHEET TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention is an improvement made from a thin polystyrene foam sheet, preferably made with a blowing agent consisting mainly of carbon dioxide (CO 2 ) alone or predominantly thereof. Method for providing a thermoformed part. The present invention is particularly suitable for producing polystyrene foam sheets having a thickness less than about 1/2 inch (12.7 mm) which is thermoformed into products such as containers such as trays, cups, tubes and the like. There is. BACKGROUND OF THE INVENTION For environmental reasons and to comply with regulations, it is becoming increasingly important to provide polystyrene foam sheets with blowing agents other than halogenated or aliphatic hydrocarbons. One solution is to produce this foam using a blowing agent consisting primarily of carbon dioxide as described in US Pat. No. 5,250,577, one of the inventors of the present invention. When extruding polystyrene foam with CO 2 as the sole blowing agent, due to the high level of CO 2 concentration and the subsequent increase in foaming rate, high gauges such as about 0. It has been found that it becomes increasingly difficult to control gauge changes at gauges greater than 16 inches (4.1 mm), as well as at lower densities, ie, less than about 4 pounds per cubic foot (64.1 kg / m3). It was This gauge change is sometimes not only the overall tray functionality, as measured by bubble size, surface characteristics, and stiffness, and the corresponding container wrapability, but also of the last part. It produces a waveform that adversely affects aesthetics. Therefore, it is desirable to produce a high gauge, low density thermoformed polystyrene foam sheet product that has favorable cell size, suitable surface characteristics and physical performance. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a low gauge to produce superior high gauge, low density thermoformed polystyrene foam sheet products that have better physical and aesthetic characteristics than previously possible. Utilizes an easier processing window in combination with a CO 2 expanded polystyrene foam sheet. The difficulty in extrusion increases as the gauge level increases. The present invention takes advantage of the fact that it is easy to extrude low gauge products with minimal gauge change and small bubble size. Improved results are achieved by extruding two or more webs of lower gauge than the final desired gauge and combining these thin webs into a single sheet of the desired gauge prior to thermoforming. Thermoforming not only provides the foamed web with a slight amount of compression and sufficient heat in the usual way to allow a web sheet formed from the material to be thermoformed in a conventional manner, as well as Allows good adhesion to be obtained between the component webs to be joined. The method ends with a thermoformed part that is finished from the sheet in the conventional manner. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of a thermoforming process for forming a product according to the present invention. FIG. 2 is an exploded view of the portion of the method of FIG. 1 shown as portion 2-2 thereof, showing a plurality of webs that are brought together into a sheet during the thermoforming process. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Blowing agents in a method of forming thin polystyrene foam sheets as well as polymers useful in the present invention are described in US Pat. No. 5,520,577. For illustration purposes, the foam sheet described herein will be that of polystyrene foam made with carbon dioxide as the sole blowing agent. The invention is applicable to other resins and blowing agents, but has been found to be particularly advantageous for this foam sheet. A preferred embodiment of the method of the invention is shown schematically in FIG. However, variations in the method can be used and still obtain the beneficial effects of the present invention. FIG. 1 shows rolls 10 and 12 consisting of webs 14 and 16 of thin extruded polystyrene foam sheets that are approximately half the gauge thickness of the resulting foam sheets that are preferably thermoformed. For purposes of illustration, the webs 14 and 16 are essentially made from polystyrene resin expanded with CO 2 as the sole blowing agent. Although the webs 14 and 16 are pre-extruded and stored as rolls 10 and 12, it is conceivable that in a completely continuous process the webs 14 and 16 would instead be extruded directly from the two extruders. The webs 14 and 16, whether they exit the rolls 10 and 12 or directly from the extruder, meet next, but do not necessarily come together at the juncture 18. When the webs 14 and 16 are combined in the unheated condition, an inner surface heater 20 can be used if a high degree of adhesion between the webs is desired. However, the use of the inner surface heater 20 allows sufficient heat and pressure to be obtained in the thermoforming process itself to provide adequate heating to substantially achieve mutual attachment of the web in the final product. It is optional in that it has been found to be capable. Idler rollers 22 help bring the webs 14 and 16 together normally at the juncture 18, their respective interfaces 26 and 28 forming elements of the sheet 24 in close proximity. The web forming sheet 24 then has a heating element 32 having a pin chain (similar to a bicycle chain with protruding pins) 38 and a chain rail 36 that then grips the end of the sheet 24 to move the sheet 24 to a forming station 40. And through a conventional thermoforming heating tunnel 30 consisting of. The molding station 40 consists of conventional thermoformed match molds 42 and 44 having a male plug 46 and a female recess 48 shaped according to the container part desired to be formed. The compressive pressure and residual heat caused by closing the match mold also typically serve to firmly bond the web interfaces 26 and 28 to each other if not properly joined in the process initially. Thus, the thermoforming station simultaneously provides the dual function of web deposition and molding in this manner as described. When the molds 42 and 44 are closed in a conventional manner and the sheet 24 is mated, a container of the desired shape is formed into the sheet, as depicted at portion 50 of the sheet. The sheet 24 is then matched to a finishing knife 54 on a mold 56, as well as a match mold adapted to receive the finishing knife 54 for shaping the desired part 62 from the sheet to form a finished part 62. Proceed to conventional finishing station 52, which includes receptacle 58 in 60. The plurality of finishing parts 62 are then removed and stacked at stacking station 64, or in any conventional manner known to those skilled in the art. The method of forming a single sheet from multiple thin webs is referred to below as "co-thermoformed" or "co-thermoformed" sheet, depending on the method of co-thermoforming. As alluded to earlier, the present invention is more prominent when lower gauge products at low densities with minimal gauge change extrude polystyrene foam made alone or with CO 2 as the primary blowing agent. It takes advantage of the fact that it can be extruded more easily than a product of the same density at high gauge. By extruding a thinner gauge one has the advantage that a higher level of nucleation can be used and a smaller cell size can be obtained, and a smoother foam surface without excessive gauge change due to corrugations. Bring Parts formed from highly corrugated sheets result in unsatisfactory scrap due to high scrap rates, eg when wrapping trays of food that are too stiff. In a thermoformed product from a polystyrene foam sheet, large cell size causes stiffness, while small cell size causes ductility and tranferness. EXAMPLES Example 1 A particular example of co-forming according to the practice of the present invention is a combination of two webs of about 0.1 inch (2.55 mm) gauge, such as webs 14 and 16, for thermoforming. A 2 inch (5.1 mm) gauge polystyrene foam sheet was formed. Table 1 discloses details of conditions and results using the method generally depicted in FIG. 1 (column B) as compared to the conventional implementation (column A). As can be seen from Table 1, a polystyrene sheet product produced with a density of 3 pounds per cubic foot (48.1 kg / m 3) and a CO 2 blowing agent of about 0.2 inch (5.1 mm) gauge was prepared. Instead of producing (column A), it has a similar density, namely about 3 pounds per cubic foot (48.1 kg / cubic m) but about 0.1 inch (2.54 mm), which is approximately half the gauge thickness. 0.098 a inch (2 .49mm) CO 2 to generate the expanded polystyrene foam sheet web (B column). Two webs of thinner gauge sheets were unwound from rolls 10 and 12 and joined together at juncture 18 to loosely form sheet 24, which is then fed to chain rail 36. Once the pin chain 38 grabbed the edge of the sheet, the sheet 24 was then pulled through the thermoforming heating tunnel 40 to heat the outer surface of the web 24. The sheet 24 of webs 14 and 16 then proceeded to a molding station 52 where a match mold closed the mold gaps to form part 62, a tray with defined walls. This slight compression of the heated foam sheet not only forms the web forming sheet 24, but also provides excellent adhesion between the two inner surfaces 26 and 28 of the webs 14 and 16 forming sheet 24, respectively. Brought. The final thermoformed part is then shaped from sheet 24 at finishing station 52 in a conventional manner. The results, shown in Table 1, demonstrate that the desired smaller cell size can be achieved by the present invention for improved product performance and appearance. By using the thermoforming method of the present invention, small cell sizes of about 0.4 mm (about 0.3 mm) were obtained with the co-thermoformed product. This is highly preferred for cell sizes larger than about 0.4 mm, for example 0.5 mm, which is common for standard thermoformed polystyrene foam products in the conventional manner. Both products tested as shown in Table 1 showed satisfactory or good toughness, but the standard sheet (column A) was a co-thermoformed sheet of smaller cell size produced. The failure rate would be expected to be higher when wrapping the tray because it is stiffer (column B). By producing a foam sheet that does not have excessive gauge change and smaller cell size, a smoother, more functional and desirable finish is obtained, and there is no gauge change throughout the formed product. A generally accepted and indeed fortified product is provided. Moreover, it is clear that the web-forming sheet 24 can be extruded at a higher rate due to the shorter dwell time required for cooling. Although the co-thermoforming method of the present invention has been particularly described with respect to thermoforming of polystyrene foam sheets where CO 2 is the primary or sole blowing agent, the present invention also provides advantages to other resin materials and blowing agents. It is also accepted. The resulting product is for containers, such as for food products, but has applicability to products other than containers.
【手続補正書】特許法第１８４条の８
【提出日】１９９５年１０月２６日
【補正内容】
補正された請求の範囲
１．二酸化炭素発泡剤を用いる熱成形可能な熱可塑性発泡体シートを製造するた
めの共熱成形方法であって、以下の工程、
ａ．その合計の厚さが、ウェブのそれぞれが他のウェブへ界面を与える生成物
に熱成形されるシートの合計の厚さに実質的に等しいポリスチレン発泡体の複数
の薄いウェブを生成する工程、
ｂ．前記の薄い発泡体ウェブをそれらの界面で極めて接近させて該シートを形
成する工程、
ｃ．該シート界面を熱成形温度に加熱する工程、
ｄ．互いに付着した該ウェブを有する所望の形状の生成物にシートを熱成形す
る工程、
ｅ．前記の熱成形した生成物をトリミングしそして集める工程、
からなることを特徴とする共熱成形方法。
２．薄いウェブの界面が、一体となってシートを形成する前に、予熱される請求
項１の方法。
３．二酸化炭素発泡剤が、熱可塑性ウェブを形成するのに使用される単独の発泡 剤である請求項１の方法
。
４．共熱成形した生成物は、約０．４ｍｍより小さい気泡のサイズを有する請求 項１の方法。
５．ウェブが、１立方フィートあたり約４ポンド（６４．１ｋｇ／立法ｍ）より 小さい密度を有する請求項１の方法
。
６．熱成形したウェブのそれぞれの厚さが、約０．１６インチ（４．１ｍｍ）よ り薄く、そしてウェブを組み合わすことから形成されるシートのゲージの厚さが 、約０．１６インチ（４．１ｍｍ）より厚い請求項１の方法。
７．請求項１の方法により製造される発泡体シートから形成される生成物。
８．一体となった２以上の発泡体ウェブからなる発泡体壁を有し、前記壁が低い 密度及び小さい気泡サイズのものである共熱成形した生成物。
９．壁が、約０．４ｍｍより小さい気泡サイズを有するポリスチレン発泡体から なる請求項８の共熱成形した生成物。 [Procedure Amendment] Patent Law Article 184-8 [Submission Date] October 26, 1995 [Amendment Content] Amended Claims 1. A co-thermoforming method for producing a thermoformable thermoplastic foam sheet using a carbon dioxide blowing agent, the method comprising the steps of: a. Producing a plurality of thin webs of polystyrene foam whose total thickness is substantially equal to the total thickness of the sheets thermoformed into products where each of the webs provides an interface to the other web, b. ． Forming the sheet by bringing the thin foam webs in close proximity at their interfaces, c. Heating the sheet interface to a thermoforming temperature, d. Thermoforming a sheet into a desired shaped product having the webs attached to each other, e. A method of co-thermoforming, comprising the steps of trimming and collecting the thermoformed product. 2. The method of claim 1, wherein the thin web interface is preheated prior to forming the sheet together. 3. The method of claim 1 wherein the carbon dioxide blowing agent is the sole blowing agent used to form the thermoplastic web . 4. The method of claim 1, wherein the co-thermoformed product has a cell size of less than about 0.4 mm . 5. Web The method of claim 1 having a density less than about 4 pounds per one cubic foot (64.1kg / cubic m). 6. The thickness of each of the webs thermoformed thin Ri yo about 0.16 inch (4.1 mm), and the thickness of the gauge of the sheet formed from the combining of the web, about 0.16 inches (4 The method of claim 1 which is thicker than 0.1 mm. 7. A product formed from a foam sheet produced by the method of claim 1 . 8. A co-thermoformed product having a foam wall consisting of two or more foam webs joined together, said wall being of low density and small cell size. 9. The co-thermoformed product of claim 8 , wherein the walls are comprised of polystyrene foam having a cell size of less than about 0.4 mm .