JP2007090843A

JP2007090843A - 容器蓋材成形装置及び方法

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Publication number: JP2007090843A
Application number: JP2005287115A
Authority: JP
Inventors: Genzaburo Kageyama; 源三郎影山; Toshiro Masuda; 敏郎増田
Original assignee: Shinwa Kikai Co Ltd
Current assignee: Shinwa Kikai Co Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】薄いプラスチックフィルムからなる容器蓋材に凹部を効率的に成形する。
【解決手段】フィルム移送面に沿って供給されるフィルム１の両側に加熱部材１０と成形型部材１５を対向配置し、これらをフィルムを挟んで密接した位置に移動させてこれらの間に密閉空間を形成する。この状態で、フィルムを加熱部材のヒータ１２に密着させて成形可能に加熱軟化させると共に、このフィルムを成形型部材の成形面１６に密着させて該成形面に対応した形状の凹部を備えた蓋材に成形する。空気圧送及び／または真空吸引を用いてフィルムをヒータ／成形面に密着させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は食品容器などの蓋材を成形する装置及び方法に関する。

食品容器などの蓋材として、比較的薄いプラスチックフィルムが汎用されており、これを容器本体の開口縁にヒートシールすることにより内容物を封入すると共に外気との接触を遮断して無菌または低菌状態を維持するようにしている。

このような蓋材を中央に凹みを設けた形状に成形することが望まれる場合がある。たとえば、ある種の食品を内容物とする容器においては別添品（調味料、薬味類、総菜類、スプーン・フォーク・箸など）を一緒に提供することが望まれる場合があり、このときに蓋材に凹部があればそこに別添品を収容することができるので、好ましい商品提供形態となる。また、容器本体内に液状の食品類を満注充填すると開封したとき容器本体から飛び出してしまうことがあるため、このような場合には落とし蓋形状の蓋材で容器シールすることが望まれる。また、満注充填せずにスペースを残した状態で充填した場合に平面フィルム状の蓋材を被着させると容器内に封入される空気量が多くなってしまい、長期保存性が損なわれたり、内容物の動きによる品質低下などを生じさせることがあるので、凹部を有する蓋材を使用して空気量を少なくすることが好ましい。

下記特許文献１には、連続して供給されるプラスチックフィルムを容器本体に被着すると共に隆起部を備えた形状に成形するためのフォーミング装置を備えた容器密封装置が記載されている。フォーミング装置としては、椀形の窪みが形成された真空成形用金型と、この金型の手前で蓋材用フィルムを加熱するヒータとを備えた構成が示されており（段落００１７、図５）、ヒータで加熱軟化されたフィルムを金型にて真空吸引することにより該金型の椀形窪み形状に対応した隆起部を形成する。
特開２００３−２７６７５５

しかしながら、この従来技術によると、ヒータによる加熱工程から真空成型用金型による成形工程へと移行させるために僅かな距離ではあっても蓋材用フィルムを移送させなければならない。より具体的に言えば、ヒータとの接触を解除した後、フィルム移送を開始し、真空成型用金型の直下で停止させ、該金型を下降させてフィルムに接触させ、真空吸引を開始するという多段階のステップが必要となる。蓋材用フィルムはきわめて薄いため、ヒータで加熱されて一旦は成形可能に熱軟化したフィルムも、成形工程への移送途中や成形工程が実際に開始されるまでの間に熱が放散されてしまい、成形が困難または不能になることがあった。

また、加熱工程及び成形工程の各々において一旦フィルム供給ラインを停止させる必要があり、ロスが出る設計となっていた。

したがって、本発明の課題は、薄いプラスチックフィルムからなる容器蓋材に凹部を成形するに適した装置及び方法を提供することにある。

この課題を解決するため、請求項１に係る本発明は、薄いプラスチックフィルムを所定移送面に沿って供給移送するフィルム移送手段と、フィルム移送面に沿って供給されるフィルムの一方の側に配置される加熱部材と、フィルムの他方の側に加熱部材に対向して配置される成形型部材と、加熱部材と成形型部材とが離れた位置からフィルムを挟んで密接した位置に移動させてこれらの間に密閉空間を形成する駆動手段と、加熱部材と成形型部材との間に密閉空間が形成された状態でフィルムを加熱部材のヒータに密着させる第一の動作手段と、加熱部材と成形型部材との間に密閉空間が形成された状態で第一の動作手段によりヒータに密着して加熱軟化したフィルムを成形型の成形面に密着させて該成形面に対応した形状の凹部を備えた蓋材に成形する第二の動作手段と、を有することを特徴とする容器蓋材成形装置である。

請求項２に係る本発明は、請求項１記載の容器蓋材成形装置において、第一の動作手段が、加熱部材側から真空吸引及び／または成形型部材側から空気圧送するための真空吸引源及び／または空気圧送源を備えることを特徴とする。

請求項３に係る本発明は、請求項１または２記載の容器蓋材成形装置において、第二の動作手段が、成形型部材側から真空吸引及び／または加熱部材側から空気圧送するための真空吸引源及び／または空気圧送源を備えることを特徴とする。

請求項４に係る本発明は、請求項１ないし３のいずれか記載の容器蓋材成形装置において、加熱部材と成形型部材とを有してなる加熱成形ユニットが複数個フィルム移送面に沿って隣接配置されることを特徴とする。

請求項５に係る本発明は、薄いプラスチックフィルムを所定移送面に沿って供給移送する過程で凹部を備えた蓋材に成形する容器蓋材成形方法において、該プラスチックフィルムを挟んで両側に対向配置されている加熱部材と成形型部材とを相対的に近接移動して密接させる第一の工程と、フィルムを加熱部材のヒータに密着させる第二の工程と、加熱部材のヒートの密着により加熱軟化したフィルムを成形型部材の成形面に密着させて該成形面に対応した形状の凹部を賦形する第三の工程と、加熱部材と成形型部材とを相対的に離隔移動して凹部が賦形されたフィルムを排出する第四の工程と、を有することを特徴とする。

請求項６に係る本発明は、請求項５記載の容器蓋材成型方法において、第二の工程が、加熱部材側からの真空吸引及び／または成形型部材側からの空気圧送により行われることを特徴とする。

請求項７に係る本発明は、請求項５または６記載の容器蓋材成型方法において、第三の工程が、成形型部材側からの真空吸引及び／または加熱部材側からの空気圧送により行われることを特徴とする。

本発明によれば、プラスチックフィルムから凹部を備えた蓋材（いわゆる落とし蓋）を成形するに当たり、フィルムを加熱軟化させる加熱工程と、加熱軟化したフィルムを所定形状に成形する成形工程とを実質的に同時に行うことができるので、従来技術のようにこの間の時間的ブランクによって成形が困難または不可能となることがなく、所望形状の凹部を備えた蓋材を効率的に成形することができる。

また、従来は成形不能または困難とされてきた二軸延伸フィルムを材料とする場合であっても、所望形状の凹部を備えた蓋材を効率的に成形することができる。

本発明の容器蓋材成形装置及び方法について、添付図に基づいて以下に詳述する。

図１は本発明の容器蓋材成形装置を含む製造ラインの概略図であり、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＮＹ（ナイロン）、ＰＰ（ポリプロピレン）などの二軸延伸フィルム、無延伸フィルムなどの熱軟化性プラスチックの単層または積層フィルム１を供給ロール２から駆動ローラ３ａ，３ｂにより巻き出して、所定の移送面４に送り出し、隣接配置された２つの加熱成型ユニット５でフィルム１に所定間隔で所定形状の凹部を賦形した後、次処理工程（容器本体へのヒートシールなど）に送り込むように構成されている。

この実施形態では、毎分２０ショットで製造ラインを稼動するようにしているため、蓋１枚当たりの処理時間は３秒となるが、加熱成型ユニット５による後述の処理のための時間をかせぐため、加熱成型ユニット５を２連に設けて同時に動作させることにより加熱成型処理を６秒サイクルで行うようにしている。このため、前回の加熱成型処理が終了した後に図１に示すように加熱成型ユニット５，５が開かれている状態において、駆動ローラ３ｂで蓋２枚分に相当する長さだけフィルム１を矢印方向に駆動することにより、加熱成型処理が終了して凹部が形成された蓋２枚分のフィルム１‘を次処理工程に向けて送り出すと共に、次に加熱成型処理を行うべき蓋２枚分のフィルム１を加熱成型ユニット５，５内に送り込む。このときの蓋２枚分に相当するフィルム１、１’の移送量は供給側の光電管６ａで検出される。

このフィルム移送時に供給側のダンサーロール７ａが移送量分だけ上昇して駆動負荷を弱めており、このダンサーロール７ａの上昇移動を検知して駆動ローラ３ａでフィルム１を供給ロール２から繰り出す。

凹部が賦形されたフィルム１‘は脱気盤８を経てシール機９に送り込まれ、別ラインで搬送される食品容器（米飯などの所定の内容物が充填され且つ殺菌処理されたもの）の開口縁に対して常法によりヒートシールされる。シール機９による処理は１ショット毎に行われるので、シール処理毎に蓋１枚分に相当する凹部賦形済みフィルム１’がシール機９によって引っ張られる。このときのフィルム移送量を光電管６ｂで検知し、ずれが生じた場合には位置修正板１０で位置合わせを行う。なお、前述のように加熱成型ユニット５，５からの送り出し量は蓋２枚分に相当するので、シール機９に引っ張られる蓋１枚分の移送量との差をダンサーロール７ｂの上下動によって吸収する。

加熱成型ユニット５，５は同一構成であり且つ同一に動作するので、以下その一方についてのみ説明する。加熱成型ユニット５の概略構成は図２に示される通りであり、フィルム移送面４に沿って移送されるフィルム１の上方に配置される加熱部材１０と、該フィルム１の下方に加熱部材１０と対向して配置される成形型部材１５とを有する。

加熱部材１０は、周囲の枠部１１に囲まれた領域内にヒータ１２を備えている。ヒータ１２は、蓋材に賦形しようとする凹部に対応した形状及び寸法を有し、任意の熱源に接続されてフィルム１に少なくとも凹部を成形可能な程度まで該フィルムを熱軟化させるに十分な温度に加熱される。ヒータ１２の下面は枠部１１の先端面よりも上位レベルにある。枠部１１には冷却水が循環しており、ヒータ１２による加熱の影響を、賦形しようとする凹部に相当する領域に止め、フィルム１１にダメージを与えないような設計となっている。ヒータ１２の下面は枠部１１の先端より上位レベルに位置している。図示しないが、加熱部材１０には、ポンプに接続されて空気圧送するための空気路が形成されている。

成形型部材１５は、蓋材に賦形しようとする凹部に対応する形状及び大きさの凹部成形面１６と、蓋材の周縁部を成形する平坦面１７とを有する。平坦面１７は成形面１６より上位レベルであって、フィルム１を挟んで加熱部材１０の枠部１１の先端面に対向した位置にある。図示しないが、成形型部材１５には、ポンプに接続されて空気圧送すると共に真空吸引源に接続されて真空吸引するための空気路が形成されている。

以下、図２と共に図３を参照してこの加熱成型ユニット５の動作について工程順に説明する。

図２では加熱成型ユニット５において加熱部材１０と成形型部材１５とが離れた状態にあり、この状態にあるときに、前述のように駆動ローラ２による蓋２枚分のフィルム移送が行われる。これにより新たに加熱成型処理すべき蓋２枚分のフィルム１が加熱成型ユニット５，５に送り込まれて停止した後、各加熱成型ユニット５の加熱部材１０を下降及び成形型部材１５を上昇させて、図３（ａ）に示すように閉じた状態とする。これによりフィルム１は各加熱成形ユニット５の加熱部材１０の四周枠部１１と成形型部材１５の平坦面１７との間に挟まれ、加熱部材１０と成形型部材１５との間には密閉空間１８が形成される。

次いで、図３（ｂ）に示すように、ポンプから成形型部材１５の空気路を通じて密閉空間１８に空気圧送することにより、密閉空間１８内のフィルム１を加熱部材１０のヒータ１２に均等に接触させる。ヒータ１２の温度はフィルム１の材質や時間などの処理条件によって異なるが、一般に１４０〜２５０℃程度、より実用的には１６０〜２２０℃程度の範囲とし、一例としては約１８０℃に維持されており、接触によりフィルム１を凹部賦形可能な温度まで加熱する。

加熱終了後、図３（ｃ）に示すように、ポンプから加熱部材１０の空気路を通じて密閉空間１８に空気圧送することにより、ヒータ１２に接触していた密閉空間１８内のフィルム１をヒータ１２から引き離し、成形型部材１５の成形面１６に押し付ける。同時に、図３（ｄ）に示すように、成形型部材１５の空気路を通じて密閉空間１８から真空吸引することにより、フィルム１を成形面１６に対して隙間なく密接させ、フィルム１の中央部に成形面１７に対応した凹部を賦形する。

成形終了後、各加熱成形ユニット５，５において加熱部材１０を上昇させると共に成形型部材１５を下降させて密閉空間１８を開放し、その後、前述のようにシール機９に引っ張られて、凹部賦形済みフィルム１‘が矢印方向に移動する（図３（ｅ））と共に、次に加熱成形される蓋２枚分のフィルム１が加熱成形ユニット５，５内に送り込まれる。

この実施形態による処理の一例として、蓋２枚分のフィルム移動に要する時間が１．５秒、加熱成形ユニット５，５の上下動に要する時間が０．５秒、ヒータ１２との接触による加熱時間が２秒、成形面１７への真空圧接による成形時間が２秒で、１ショットの加熱成形に要する合計時間が６秒となり、この間に蓋２枚分の加熱成形が行われるので、前述の毎分２０ショットでのライン稼動が可能となる。

本発明の容器蓋材成形装置の一実施形態としての加熱成型ユニットを含む製造ラインの概略図である。図１の加熱成型ユニットの概略構成図である。この加熱成型ユニットの動作を工程順に示す図である。

符号の説明

１プラスチックフィルム（容器蓋材）
１‘ 凹部が賦形されたフィルム
５加熱成型ユニット
１０加熱部材
１２ヒータ
１５成形型部材
１６蓋体凹部の成形面

Claims

薄いプラスチックフィルムを所定移送面に沿って供給移送するフィルム移送手段と、フィルム移送面に沿って供給されるフィルムの一方の側に配置される加熱部材と、フィルムの他方の側に加熱部材に対向して配置される成形型部材と、加熱部材と成形型部材とが離れた位置からフィルムを挟んで密接した位置に移動させてこれらの間に密閉空間を形成する駆動手段と、加熱部材と成形型部材との間に密閉空間が形成された状態でフィルムを加熱部材のヒータに密着させる第一の動作手段と、加熱部材と成形型部材との間に密閉空間が形成された状態で第一の動作手段によりヒータに密着して加熱軟化したフィルムを成形型の成形面に密着させて該成形面に対応した形状の凹部を備えた蓋材に成形する第二の動作手段と、を有することを特徴とする容器蓋材成形装置。
第一の動作手段が、加熱部材側から真空吸引及び／または成形型部材側から空気圧送するための真空吸引源及び／または空気圧送源を備えることを特徴とする、請求項１記載の容器蓋材成形装置。
第二の動作手段が、成形型部材側から真空吸引及び／または加熱部材側から空気圧送するための真空吸引源及び／または空気圧送源を備えることを特徴とする、請求項１または２記載の容器蓋材成形装置。
加熱部材と成形型部材とを有してなる加熱成形ユニットが複数個フィルム移送面に沿って隣接配置されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか記載の容器蓋材成形装置。
薄いプラスチックフィルムを所定移送面に沿って供給移送する過程で凹部を備えた蓋材に成形する容器蓋材成形方法において、該プラスチックフィルムを挟んで両側に対向配置されている加熱部材と成形型部材とを相対的に近接移動して密接させる第一の工程と、フィルムを加熱部材のヒータに密着させる第二の工程と、加熱部材のヒートの密着により加熱軟化したフィルムを成形型部材の成形面に密着させて該成形面に対応した形状の凹部を賦形する第三の工程と、加熱部材と成形型部材とを相対的に離隔移動して凹部が賦形されたフィルムを排出する第四の工程と、を有することを特徴とする容器蓋材成形方法。
第二の工程が、加熱部材側からの真空吸引及び／または成形型部材側からの空気圧送により行われることを特徴とする、請求項５記載の容器蓋材成型方法。
第三の工程が、成形型部材側からの真空吸引及び／または加熱部材側からの空気圧送により行われることを特徴とする、請求項５または６記載の容器蓋材成型方法。