JP3805605B2 - 結晶性熱可塑性樹脂シートの成形方法とそれに用いる成形金型および成形された成形品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば結晶性熱可塑性ポリエステル系樹脂等の、結晶性を有する熱可塑性樹脂のシートを加熱成形しつつ、その結晶化を促進して、耐熱性に優れた成形品を得るための成形方法と、それに用いる成形金型、並びに上記成形方法で成形された成形品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
結晶性を有する熱可塑性樹脂、例えば結晶性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の結晶性熱可塑性ポリエステル系樹脂の、発泡あるいは非発泡のシートから耐熱性に優れた成形品を得るために、特許第２８４９５１３号公報に記載された成形方法などが一般的に行われている。
この成形方法によって、例えば図４に断面を示すように、平板状の底部Ｓ１０ａの周囲に、側部Ｓ１０ｂを所定の角度で立ち上げた形状を有する本体Ｓ１０と、この本体Ｓ１０の上部開口の周縁から外方へ延設したフランジＳ１１とを有する、食品包装容器等の成形品Ｓ１を成形するには、長尺のシートＳを図６に実線の矢印で示す方向に送りながら、まず予熱オーブン９１中で、上下に配置したヒータ９１１、９１２と非接触の状態で予熱して軟化させる（予熱工程Ｗ１）。
【０００３】
次にこの軟化したシートＳを、縦横に複数個配置した成形金型９２の、所定の温度に加熱された上型９２１と下型９２２とで挟み、真空成形、圧空成形、真空−圧空成形、マッチモールド成形、プラグアシスト成形等の成形方法によって、所定の成形品Ｓ１の形状に成形するとともに、成形金型９２内で一定時間、保持して樹脂の結晶化を促進させる（加熱成形工程Ｗ２）。
次に、成形品Ｓ１が成形されたシートＳを成形金型９２から取り出し、同じく縦横に複数個配置した冷却金型９３の、冷却された上型９３１と下型９３２とで挟んで、先の加熱成形工程Ｗ２での離型不良などによる成形品Ｓ１の全体的な歪み、すなわち本体Ｓ１０のうち、側部Ｓ１０ｂの立ち上がり角度の不規則な変化、底部Ｓ１０ａの湾曲、フランジＳ１１の湾曲等や、あるいは局部的なシワ、凹凸などの成形不良を修復するとともに、この冷却金型９３内で一定時間、保持して冷却することで、樹脂の結晶化が過剰に促進されるのを抑制する（冷却工程Ｗ３）。
【０００４】
そして、冷却されたシートＳを冷却金型９３から取り出した後、図示しないトリミング工程で成形品Ｓ１をシートＳから抜き出すことで、耐熱性に優れた、食品包装容器等の成形品が製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のうち加熱成形工程Ｗ２において、例えば真空−圧空成形によってシートＳを成形する場合には、上記図６、並びに図７に示すように下型９２２として、成形品Ｓ１の本体Ｓ１０の外形に対応した凹部９２２ａを有する雌型が使用され、かつ上型９２１として、上記凹部９２２ａを閉塞する平板状の型が使用される。
【０００６】
そして、前記のように所定温度に加熱された上型９２１と下型９２２とでシートＳを挟んだ状態で、下型９２２の凹部９２２ａ内に多数形成したエアー通気孔９２２ｂから、図７および図８(a)に一点鎖線の矢印で示すように凹部９２２ａ内のエアーを吸引し、かつ上型９２１に形成したエアー通気孔９２１ａから、図７に一点鎖線の矢印で示すように凹部９２２ａ内にエアーを供給することで成形品Ｓ１が成形される。
【０００７】
また成形されたシートＳを成形金型９２から取り出すには、シートＳの、成形品Ｓ１が成形された領域以外の平板状の部分を、図６に示す上下のクランプ板９４１、９４２で挟んで固定した状態で、上下の型９２１、９２２を開くことにより、成形品Ｓ１を上下の型９２１、９２２から強制的に引き剥がして離型させることが行われる。
ところが従来は、上記のように成形品Ｓ１を強制的に離型させる際に、当該成形品Ｓ１のうち特に本体Ｓ１０が、下型９２２の凹部９２２ａからきれいに離型しない離型不良が発生しやすく、かかる離型不良が発生すると、クランプ板９４１、９４２で挟まれていないフリーな状態の成形品Ｓ１の全体（すなわち本体Ｓ１０およびフランジＳ１１）に引き剥がしの力が集中的に加わる結果、当該成形品Ｓ１に、冷却金型９３で挟んだだけでは完全に修復できないような大きな歪みやシワ、凹凸等の成形不良が発生する。
【０００８】
また、このような大きな成形不良が生じた成形品Ｓ１を、冷却工程Ｗ３で、冷却型９３で挟んで修復しようとすると、冷却工程Ｗ３を経た成形品Ｓ１に修復跡が残る、いわゆるダブルイメージの不良が発生し、さらにトリミング工程で、冷却後の成形品Ｓ１を冷却型９３と同形状の固定型で挟んだ状態で、シートＳから抜き出す際に、成形品Ｓ１がずれた状態で固定型に挟まれるなどするために、所定の形状にきれいに抜き出せない、いわゆるトリミング不良が発生する。
【０００９】
そしてその結果として、成形品製造の歩留まりが著しく低下するという問題を生じる。
また上記従来法では、外観が美麗で光沢のある成形品を製造することはできるものの、美麗でしかも高級感のある艶消しの成形品を製造することはできない。
さらに成形品が、例えばカップ麺容器等の食品包装容器である場合には、食品収容後のフランジの上面に、トップシールフィルムを熱シールするなどして封がされるのであるが、上記従来法で製造された成形品は、かかるトップシールフィルムの接着強度が不足する、いわゆるシール不良を生じやすいという問題もある。
【００１０】
本発明の主な目的は、上記のような離型不良に起因する成形不良やダブルイメージ、トリミング不良などの発生を抑制して、成形品製造の歩留まりをこれまでよりも向上できる、新規な結晶性熱可塑性樹脂シートの成形方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記成形不良などの原因である離型不良の発生をこれまでよりも低減できる、新規な成形金型を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、上記本発明の成形方法によって製造され、外観が美麗でしかも高級感のある艶消し面に仕上げられており、なおかつトップシールフィルムのシール不良を生じにくい、新規な成形品を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、発明者らはまず成形品の、成形金型からの離型方法について検討した。
そして成形時とは逆に、図７に実線の矢印で示すように上型９２１のエアー通気孔９２１ａから凹部９２２ａ内のエアーを吸引するとともに、下型９２２のエアー通気孔９２２ｂから凹部９２２ａ内にエアーを供給することで、成形品Ｓ１の特に本体Ｓ１０に直接に、離型のための圧力を加えて離型する方法を行うことを検討した。
【００１３】
しかしこの方法単独では、加熱されて軟化した状態で、金型９２の表面（特に図に示すように下側９２１の凹部９２２ａの内面）に密着している本体Ｓ１０のうち、エアー通気孔９２２ｂの周囲の極めて狭い領域にのみ、集中的にエアーの圧力が加わることになるため、それによって、図８(b)に示すように本体Ｓ１０の、上記の狭い領域のみが局部的に膨らんで、シワなどの成形不良の原因になる。
【００１４】
また本体Ｓ１０の、エアー通気孔９２２ｂの近傍以外の領域は、エアー供給後も依然として金型表面と密着していることが多いため、上記の方法単独では離型が困難で、結果的に、前述したクランプ板９４１、９４２による強制的な離型を併用する必要があり、しかもこの併用によって強制的に離形した場合には、成形品Ｓ１の全体に無理な力が加わって歪みなどの成形不良がさらに大きくなるおそれもある。
【００１５】
そこで発明者らは、成形金型を構成する上型および下型のうち、少なくとも成形品と接触する面の表面状態について検討した結果、
(a) これらの面が、従来は平滑面に仕上げられていたため、シートを加熱して成形された成形品が、かかる平滑面に軟化状態のままで密着すると、両者の間に高い密着力が生じて離型性が低下し、それに伴って前記のような種々の問題を生じること、
(b) これに対し、これらの面を微細な凹凸面に仕上げると、成形品の離型性をこれまでより向上して、前記のような種々の問題の発生を確実に防止できること、
を見出した。
【００１６】
すなわち上型および下型の、少なくとも成形品と接触する面を微細な凹凸面に仕上げると、加熱成形工程で成形された成形品の表面は、ある程度は上記凹凸面に追従するものの完全には追従しきれないために、当該成形品の表面と金型表面との間に、上記凹凸に起因する微細な隙間が形成される。
このため、平滑面同士の密着に比べて両者の密着力を低減できる上、エアー通気孔を通して凹凸面にエアーを供給した際に、このエアーが、上記の隙間を通して広い面積に拡がる結果、エアーの圧力の、狭い領域への集中を防止することができる。
【００１７】
しかも拡がったエアーが、成形品と金型表面との密着力をさらに低下させつつ、成形品の全体を均等な圧力で、金型表面から離型する方向に加圧するため、前述した成形不良などを発生させることなく、成形品をスムースに離型することが可能となる。
また従来の成形品において、トップシールフィルムの、フランジ上面へのシールの際にシール不良が発生するのも、当該フランジの上面に対応する金型の表面が、従来は平滑面であったことに原因がある。
【００１８】
すなわち上記のように、フランジの上面に対応する表面が平滑面である金型を使用して成形した成形品は、当然ながら、フランジの上面が平滑面となるため、トップシールフィルムを熱シールなどした際の接着面積が小さく、かつ接着剤の濡れ性が低くなり、結果として、トップシールフィルムのシール不良が発生する。
それゆえシール不良の問題も、金型の表面を微細な凹凸面に仕上げることで解消される。
【００１９】
そこで発明者らは、上記凹凸面の、表面粗さの好適な範囲についてさらに検討した結果、中心線平均粗さＲa＝４〜１８μｍ、最大高さＲmax＝４０〜１７０μｍの範囲内であれば、前記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明の結晶性熱可塑性樹脂シートの成形方法は、結晶性熱可塑性樹脂のシートを予熱して軟化させる工程と、軟化したシートを、上型と下型とを備えた成形金型の、前記上型と下型で挟んだ状態で、加熱成形しつつ結晶化させて、平板状の底部の周囲に、側部を所定の角度で立ち上げた形状を有する本体と、この本体の上部開口の周縁から外方へ延設したフランジとを有する成形品を得る工程とを含み、
上記成形金型を構成する上型および下型として、
当該両型の、少なくとも成形品の本体、およびフランジの上面と接触する面が、中心線平均粗さＲa＝４〜１８μｍ、最大高さＲmax＝４０〜１７０μｍの微細な凹凸面に仕上げられているとともに、
両型のうち少なくとも一方に、加熱成形された成形品を離型するためのエアーを上記凹凸面に供給するエアー通気孔が形成されたもの
を用いることを特徴とする。
【００２０】
また上記の成形方法に使用する本発明の成形金型は、前記シートを挟む上型と下型とを備え、当該両型の、少なくとも成形品の本体、およびフランジの上面と接触する面が、中心線平均粗さＲa＝４〜１８μｍ、最大高さＲmax＝４０〜１７０μｍの微細な凹凸面に仕上げられているとともに、両型のうち少なくとも一方に、加熱成形された成形品を離型するためのエアーを上記凹凸面に供給するエアー通気孔が形成されたことを特徴とする。
かかる本発明の成形方法、および成形金型において、上型および下型に設けられる微細な凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが上記の範囲に限定されるのは、以下の理由による。
【００２１】
すなわち中心線平均粗さＲaが４μｍ未満であるか、もしくは最大高さＲmaxが４０μｍ未満では、このいずれの場合にも、凹凸面の凹凸が小さすぎるため、型内での加熱によって軟化した成形品の表面が、上記凹凸に入り込んで、平滑面の場合と同様に凹凸面に密着して、両者の間に高い密着力を生じる。このため、成形品の離型性が低下して、前記のような成形不良などが発生しやすくなる。また成形品の表面が平滑面に近づくため、高級感のある艶消し面にならないという問題も生じる。
【００２２】
さらに食品包装容器などの場合は、成形された成形品のうちフランジの上面が平滑面に近づくため、トップシールフィルムを熱シールなどした際の接着面積が小さく、かつ接着剤の濡れ性が低くなって、トップシールフィルムのシール不良が発生するという問題も生じる。
一方、中心線平均粗さが１８μｍを超えるか、もしくは最大高さが１７０μｍを超えた場合には、このいずれにおいても、成形された成形品の、上記凹凸面に対応する表面の凹凸が大きくなりすぎるため、当該成形品の外観が荒れたような状態となって、かえって高級感のある艶消し面にならないという問題を生じる。
【００２３】
また本発明の成形品は、上記本発明の成形金型を使用して、本発明の成形方法によって成形されたものであって、成形金型を構成する上型および下型の微細な凹凸面と接触していた本体の表面、およびフランジの上面が、中心線平均粗さＲa＝３〜８μｍ、最大高さＲmax＝３０〜８０μｍの艶消し面に仕上げられたことを特徴する。
かかる本発明の成形品は、艶消しの、美麗でかつ高級感のある外観を有している。また開口周縁のフランジの上面が上述した艶消し面に仕上げられるため、このフランジの上面にトップシールフィルムを熱シールなどした際には、当該フランジの艶消し面によるアンカー効果、すなわち接着面積の増加と、接着剤の濡れ性の改善効果によって、トップシールフィルムの接着強度を向上して、シール不良の問題を解消することが可能となる。
【００２４】
なお特開２０００−３７７３２号公報には、ゴムを加硫成形するための金型の表面にブラスト処理を施すことで、当該表面に、最大高さＲmax＝０．１〜１００μｍの微細な凹凸面を形成することが記載されている。
しかしこの発明では、金型の表面に、加硫後のゴムの離型を助けるためのオイルを、複数回の加硫成形を行う間、良好に保持させるべく、上記の凹凸面が形成されており、凹凸面の有する機能が本発明とは異なっている。
【００２５】
それゆえ上記公報記載の発明では、凹凸面の、実際に使用可能な具体的な中心線平均粗さＲaが０．１〜１μｍ、最大高さＲmaxが１〜１０μｍに規定されており、これらの範囲は、前述した本発明における凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxの範囲とは全く異なっている。公報記載の範囲では、後述する実施例、比較例の結果より明らかなように、結晶性熱可塑性樹脂シートの成形品を、エアーの吹き込みによってきれいに離型することはできない。
【００２６】
また本発明において、エアーに代えてオイルを使用した場合には、結晶性熱可塑性樹脂シートから成形された成形品を高温で保持して、その結晶化を進行させる工程で、当該成形品が高温のオイルと接触することになるため、樹脂が劣化してかえって強度、例えば衝撃強度等が低下したり、あるいは樹脂の結晶化が妨げられたりするおそれがある。またオイルは、食品包装容器には使用することができない。
【００２７】
しかも上記公報記載の発明は、前記のようにゴムを加硫成形するための金型に関するものであって、結晶性熱可塑性樹脂のシートを加熱成形することについては一切、記載されていない。
したがって上記公報記載の発明は、本発明を開示も示唆もするものではない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を説明する。
本発明によって製造する成形品Ｓ１は、図４に断面を示すように、平板状の底部Ｓ１０ａの周囲に、側部Ｓ１０ｂを所定の角度で立ち上げた形状を有する本体Ｓ１０と、この本体Ｓ１０の上部開口の周縁から外方へ延設したフランジＳ１１とを有し、食品包装容器等として使用されるものである。
〈結晶性熱可塑性樹脂シート〉
本発明で使用する結晶性熱可塑性樹脂シートとしては、例えば前記結晶性ＰＥＴのシートや、あるいは結晶性ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のシートなどに代表される結晶性熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが好適に使用される他、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂などのポリオレフィン系樹脂のシートも使用可能である。
【００２９】
また、結晶性熱可塑性樹脂シートとしては非発泡シートが使用される他、発泡倍率１．１〜１０倍程度の発泡シートも使用可能である。
結晶性熱可塑性樹脂シートは単層構造であっても良いし、少なくともその片面に熱可塑性樹脂フィルムなどを積層した、２層以上の積層構造であってもよい。
〈結晶性熱可塑性樹脂シートの成形方法、および成形金型〉
本発明の成形方法の大まかな工程は、従来法と同様である。
【００３０】
すなわち、長尺のシートＳを図１に実線の矢印で示す方向に送りながら、まず予熱オーブン１中で、上下に配置したヒータ１１、１２と非接触の状態で予熱して軟化させる（予熱工程Ｗ１）。
予熱の温度は、シートＳを形成する樹脂の種類などによって異なるが、例えば結晶性ＰＥＴシートの場合は、当該シートの表面温度が９０〜１３０℃の範囲内となるように予熱を行う。
【００３１】
またこの際、次工程である加熱成形工程Ｗ２での熱成形性を極端に損なわない範囲で、シートＳの結晶化度を、およそ５〜１５％の範囲まで高めることもできる。シートＳの結晶化度を予めこの範囲に高めることによって、成形時の伸び率は若干低下するものの、シート表面が化学的に安定になるため、成形品Ｓ１の離型性がさらに向上する。
なお予熱は、上述した所定の温度に加熱された予熱板を、シートの両面に直接に接触させて行っても良い。
【００３２】
次に、この予熱工程Ｗ１で予熱されて軟化したシートＳを、縦横に複数個配置した成形金型２の、所定温度に加熱された上型２１と下型２２とで挟み、真空成形、圧空成形、真空−圧空成形、マッチモールド成形、プラグアシスト成形等の成形方法によって、前記した所定の成形品Ｓ１の形状に成形するとともに、成形金型２内で一定時間、保持して樹脂の結晶化を促進させる（加熱成形工程Ｗ２）。
【００３３】
例えば真空−圧空成形の場合には、上記図１、並びに図２に示すように下型２２として、前記成形品Ｓ１の、本体Ｓ１０の外形に対応した凹部２２ａを有する雌型を使用し、かつ上型２１として、上記凹部２２ａを閉塞する平板状の型（平型）を使用する。なお、この雌型と平型の組み合わせは、マッチモールド成形、プラグアシスト成形にも適用できる。
上記雌型（下型２２）と平型（上型２１）の組み合わせにおいては、少なくとも成形品Ｓ１と接触する面として、下型２２のうち
・凹部２２ａの内面全体（成形品Ｓ１のうち、本体Ｓ１０を構成する底部Ｓ１０ａの下面、および側部Ｓ１０ｂの外面に対応）と、
・上型２１と対向する上面２２ｃ（成形品Ｓ１のうち、フランジＳ１１の下面に対応）、並びに上型２１のうち
・下型２２と対向する下面２１ｂ（上記フランジＳ１１の上面に対応）が、それぞれ前述したように中心線平均粗さＲa＝４〜１８μｍ、最大高さＲmax＝４０〜１７０μｍの微細な凹凸面に仕上げられている必要がある。この理由は前記のとおりである。
【００３４】
なお凹凸面の中心線平均粗さＲaは、上記の範囲内でも特に５〜１６μｍの範囲内であるのが好ましく、１０μｍを超えて１６μｍ以下の範囲内であるのがさらに好ましい。また最大高さＲmaxは、上記の範囲内でも特に５０〜１６０μｍの範囲内であるのが好ましく、１００μｍを超えて１６０μｍ以下の範囲内であるのがさらに好ましい。
上下両型２１、２２の各面を、上述した表面粗さを有する微細な凹凸面とするためには、例えば被処理面に硬質の微小粒子（ブラスト材）を吹き付けるショットブラスト法などの、従来公知の種々の方法がいずれも採用可能である。ショットブラスト法によって表面粗さを調整するには、吹き付けるブラスト材の粒径を調整すればよい。ブラスト材の粒径を大きくするほど、表面粗さを粗くすることができる。
【００３５】
また図３の例では、上記凹凸面に、表面エネルギーの小さい樹脂の層Ｌ１がコーティングされている。かかる層Ｌ１をコーティングすることにより、成形品Ｓ１の離型性をさらに向上することができる。
上記層Ｌ１を構成する、表面エネルギーの小さい樹脂としては、例えばＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥなどの含フッ素系樹脂や、これらと他の樹脂とを混合した変性樹脂、あるいはシリコーン樹脂等が挙げられる。
【００３６】
凹凸面の上に上記層Ｌ１を形成する場合には、当該層Ｌ１を形成した後の、凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが前記の範囲内である必要があり、そのためには、層Ｌ１を形成後の表面粗さを考慮して、下地としての型表面の表面粗さを調整しなければならない。
なお、層Ｌ１を形成後の表面粗さは、型表面に、樹脂を含む塗布液をスプレー塗布して層Ｌ１を形成する際の条件、特にスプレー塗布時の吹付圧力によっても調整可能である。具体的には、吹付圧力を低くするほど、表面粗さを粗くすることができる。
【００３７】
下型２２の凹部２２ａ内には、真空−圧空成形の際に当該凹部２２ａ内のエアーを吸引し、かつ離型の際に、凹部２２ａの凹凸面にエアーを供給するための複数本のエアー通気孔２２ｂが形成されている。
また一方、上型２１の、面方向の中心位置には、上記と逆に真空−圧空成形の際に凹部２２ａ内にエアーを供給し、かつ離型の際に凹部２２ａ内のエアーを吸引するための１本のエアー通気孔２１ａが形成されている。
【００３８】
上記各通気孔２１ａ、２２ｂはそれぞれ、図示しない弁装置を介して、エアーポンプなどの真空−圧空源と接続されており、弁装置を切り替えることで、上記のようにエアーの吸引、および供給に交互に使用可能とされる。また弁装置には、上記各通気孔２１ａ、２２ｂを大気に開放する切り替えを設け、この切り替えによって凹部２２ａ内を大気に開放した状態で、型締めや型開きを行うようにしても良い。
【００３９】
上記のうち成形品Ｓ１と直接に接する下型２２側の通気孔２２ｂは、当該本体Ｓ１０の表面に跡を残さないために、凹部２２ａ側の開口部の直径を、０．５〜１ｍｍの範囲内とするのが好ましい。
上記上型２１と下型２２とを、前記のように所定の温度に加熱しつつ、両型２１、２２間にシートＳを挟んだ状態で、図２に一点鎖線の矢印で示すように、下型２２のエアー通気孔２２ｂから凹部２２ａ内のエアーを吸引し、かつ上型２１のエアー通気孔２１ａから凹部２２ａ内にエアーを供給すると、真空−圧空成形法によって、成形品Ｓ１が成形される。
【００４０】
上下両型２１、２２の加熱温度は、結晶性ＰＥＴのシートの場合、１３０〜２００℃の範囲内に設定される。
次いで加熱成形後の成形品Ｓ１を、そのままの温度で所定時間、成形金型２内で保持すると、成形品Ｓ１の結晶化が促進されて耐熱性が付与される。
このあと、冷却工程Ｗ３とトリミング工程とを経て製造される成形品Ｓ１の最終的な結晶化度は、これに限定されないがおよそ１８〜２５％の範囲内であるのが好ましく、成形品の結晶化度がこの範囲内となるように、上記成形金型２内での、結晶化のための保持時間が設定される。
【００４１】
次に、図２に実線の矢印で示すように、上型２１のエアー通気孔２１ａから凹部２２ａ内のエアーを吸引するか、もしくはエアー通気孔２１ａを大気に開放し、かつ下型２２のエアー通気孔２２ｂから、凹部２２ａの凹凸面にエアーを供給しつつ両型２１、２２を開く。
そうすると図３に実線の矢印で示すように、通気孔２２ｂから供給されたエアーが、成形品Ｓ１の本体Ｓ１０と、下型２２の凹部２２ａの表面に形成された凹凸面との隙間を通して成形品Ｓ１の全体に広がって、前述したように離型不良に伴う成形不良を生じることなく、スムースに離型が行われる。
【００４２】
次に、成形品Ｓ１が成形されたシートＳを成形金型２から取り出したあとは、当該シートＳを、従来同様に縦横に複数個配置した冷却金型３の、冷却された上型３１と下型３２とで挟んで、先の加熱成形工程Ｗ２で成形品Ｓ１に生じた成形不良（殆どないが）を修復するとともに、この冷却金型３内で一定時間、保持して冷却することで、結晶化が過剰に促進されるのを抑制する（冷却工程Ｗ３）。
なお本発明では、前記のように成形不良が殆ど生じないため、冷却金型３を使用せずに成形品Ｓ１を自然放冷するか、もしくは成形品Ｓ１に冷却のためのエアーを吹き付けて冷却しても良い。
【００４３】
冷却温度は５０℃以下であるのが好ましく、１０〜４０℃の範囲内であるのがさらに好ましい。
次に、冷却されたシートＳを図示しないトリミング工程に送り、成形品Ｓ１をシートＳから抜き出すことで、本発明の成形品が製造される。
〈成形品〉
上記の製造方法によって製造された図４の成形品Ｓ１は、前述したように成形金型２を構成する上型２１および下型２２の微細な凹凸面と接触していた、本体Ｓ１０を構成する底部Ｓ１０ａの下面、および側部Ｓ１０ｂの外面、並びにフランジＳ１１の上下両面が、それぞれ中心線平均粗さＲa＝３〜８μｍ、最大高さＲmax＝３０〜８０μｍの艶消し面に仕上げられる。中心線平均粗さＲaおよびが最大高さＲmaxこの範囲内にあるとき、高級感のある艶消し面であると言える。
【００４４】
成形品Ｓ１の上記各面の中心線平均粗さＲaが３μｍ未満であるか、または最大高さＲmaxが３０μｍ未満では、このいずれの場合にも、表面に光沢が出てしまって、高級感のある艶消し面とすることができない。またフランジＳ１１の上面の場合は、後述するようにトップシールフィルムを熱シールなどした際に、接着強度が不足するシール不良を生じる。
一方、中心線平均粗さＲaが８μｍを超えるか、もしくは最大高さＲmaxが８０μｍを超えた場合には、表面が荒れたような外観となって、やはり高級感のある艶消し面とすることができない。
【００４５】
なお艶消し面の中心線平均粗さＲaは、上記の範囲内でも特に５〜８μｍの範囲内であるのが好ましい。また最大高さＲmaxは、上記の範囲内でも特に４０〜７０μｍの範囲内であるのが好ましい。
かくして製造された成形品Ｓ１を、例えばカップ麺容器等の食品包装容器として使用する場合は、上記のように食品収容後の成形品Ｓ１の、フランジＳ１１の上面に、トップシールフィルムＦを熱シールするなどして封がされる。
【００４６】
具体的には、まず成形品Ｓ１のフランジＳ１１を、図５(a)(b)に示すように熱シール装置の受け板Ｈ１上に載置し、その上から、トップシールフィルムＦを間に挟んだ状態で、所定の温度に加熱された熱刃Ｈ２を、図(a)中に白矢印で示すように降下させる。
そして重ね合わされたフランジＳ１１とトップシールフィルムＦとを、熱刃Ｈ２と受け板Ｈ１とで一定時間、加熱、加圧すると、図(b)に示すように、トップシールフィルムＦがフランジＳ１１の上面に熱融着されて、成形品Ｓ１の熱シールが完了する。
【００４７】
【実施例】
以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて説明する。
なお各実施例、比較例で使用した成形金型、および製造した成形品について、下記の各試験を行った。
〈表面粗さの測定〉
(株)東京精密製の表面粗さ計〔ハンディーサーフＥ−３０Ａ〕を使用して、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ０６５１-1984に規定された方法に準じて、カットオフ値：２．５ｍｍ、測定長さ：１２．５ｍｍの条件で、各実施例、比較例で使用した成形金型、並びに製造した成形品の測定を行って、それぞれの中心線平均粗さＲa（μｍ）、および最大高さＲmax（μｍ）を求めた。
【００４８】
測定個所は下記のとおりとした。
成形品：本体の側部外面とフランジ上面。
下型表面：凹部内の、上記側部外面に対応する部位。
上型表面：下型と対向する下面の、上記フランジ上面に対応する部位。
〈離型性の評価〉
各実施例、比較例における、成形品の、成形金型からの離型性の良否を、下記の３つの評価方法で得られた結果を総合して評価した。
【００４９】
（局部的不良発生率）
成形金型から成形品を離型する際に、離型性が悪いものを無理に離型しようとすると、先に述べたように成形品の表面に、前記のようにシワや凹凸といった局部的な成形不良が発生する。そこで、同じ成形金型を使用して連続的に５００個の成形品を製造した際に、表面にシワや凹凸などの局部的不良が発生した成形品の個数をカウントし、百分率で、局部的不良発生率を求めた。そして局部的不良発生率が５％以下のものを離型性良好（○）、５％を超えるものを離型性不良（×）として評価した。
【００５０】
（スタック高さのばらつき）
離型性が悪いと、上記シワや凹凸といった局部的な成形不良とは別に、前述したように、本体の側部の、立ち上がり角度の不規則な変化や、あるいは本体の底部やフランジの、成形品の全体にわたる湾曲などが発生する。
そこで、同じ成形金型を使用して連続的に成形した成形品を２５個ずつ重ねてスタック高さを測定する操作を２０回、上記５００個の成形品の全てについて行い、得られた２０回分のスタック高さχ1、χ2、・・・χn-1、χn（ｎ＝２０）の測定結果から、下記式によりスタック高さのばらつきσn-1を求めた。
【００５１】
【数１】
【００５２】
〔式中、χiはｉ回目のスタック高さ（ｍｍ）、ｉは１〜ｎでかつｎ＝２０である。〕
スタック高さがばらつくということは、成形品を重ねたときの個々の成形品間の間隔（スタック間隔）が一定になっていないということを示す。したがってこのような成形品をスタックした状態で、例えば食品等の自動充てん機に供給すると、充てんのために成形品を１枚づつばらす工程でうまくばらせないという問題が発生するおそれがあるため、スタック高さのばらつきは小さいほど好ましい。
【００５３】
それゆえここでは、前記式によって求められるスタック高さのばらつきσn-1が３以下のものを離型性良好（○）、３を超えるものを離型性不良（×）として評価した。
（ダブルイメージ発生率）
成形品は、次工程である冷却工程で、前記のように冷却金型によって再プレスされて、歪み、シワ、凹凸等の成形不良が修復されるが、これらの成形不良が大きすぎると、冷却工程を経た成形品に修復跡が残る場合がある。この修復跡を、前記のようにダブルイメージと称するが、このダブルイメージがあると成形品の見栄えが悪いだけでなく、加熱調理時などに成形品がそこから変形するおそれもある。そこで、前記５００個の成形品のうち、ダブルイメージが見られた成形品の個数をカウントし、百分率で、ダブルイメージ発生率を求めた。そしてダブルイメージ発生率が５％以下のものを離型性良好（○）、５％を超えるものを離型性不良（×）として評価した。
【００５４】
（総合評価）
上記３つの評価方法で得られた結果が全て○であったものを離型性良好（○）、一つでも×があったものを離型性不良（×）として評価した。
〈成形品の外観評価〉
各実施例、比較例で製造した成形品の外観を目視にて観察して、不良の有無、並びに艶消しの状態を評価した。
〈トップシール性試験〉
各実施例、比較例で製造した成形品の、フランジの上面に、ＰＥＴフィルム（２０μｍ）／ＰＥフィルム（３０μｍ）／接着剤層（３０μｍ）の３層構造を有するトップシールフィルムを、接着剤層をフランジ側にして、図５(a)(b)に示したように熱シール装置を用いて熱シールした。この時のシール温度は１８０℃、シール時間は２秒とした。
【００５５】
シール後、全体を２３℃程度まで自然冷却させたのち、トップシールフィルムを剥がす剥離試験を行い、フランジ上面とトップシールフィルムとの界面で剥離した場合はシール不良（×）、フランジまたはトップシールフィルムのいずれかに相手側の材料が付着して剥離した場合、あるいはトップシールフィルムの接着層が破壊されて剥離した場合はシール良好（○）として評価した。
実施例１〜３、比較例1〜３
密度０．４ｇ／ｃｍ3、発泡倍率３．４倍、厚み１．０ｍｍの結晶性ＰＥＴ樹脂の発泡シートを用いて、図４に示す断面形状を有し、本体Ｓ１０の平面形状が縦１７３ｍｍ、横１１３ｍｍ（いずれも開口部の外形寸法）の矩形状で、かつ全体の高さが２５ｍｍ、フランジＳ１１の幅が５．０ｍｍである成形品Ｓ１を、真空−圧空成形によって製造することとし、上記本体Ｓ１０の外形に対応した凹部２２ａを有する下型（雌型）２２と、平板状の上型２１とを成形金型２として作製した。
【００５６】
そして上記のうち下型２２の、凹部２２ａの内面全体と、上型２１と対向する上面２２ｃ、並びに上型２１の、下型２２と対向する下面２１ｂを、それぞれショットブラスト法によって処理するとともに、その上にＰＴＦＥの層をコーティングして、表１に示す表面粗さを有する凹凸面とした。
また下型２２の凹部２２ａ内には、本体Ｓ１０の底部Ｓ１０ａに対応する底面に、当該底面に臨む開口の直径が０．９ｍｍであるエアー通気孔を２４本、ほぼ等間隔となるように規則的に配置した。一方、上型２１の下面２１ｂの、面方向中心位置には、当該下面に臨む開口の直径が４．０ｍｍのエアー通気孔を１本、形成した。
【００５７】
上記上型２１と下型２２と組み合わせた成形金型２を１５組用意し、それを図１に示す真空−圧空成形装置に組み込んで、下記の条件で、連続的に真空−圧空成形を行った。
予熱温度（シートＳの表面温度）：１１５℃
予熱後のシートＳの二次厚み：１．１ｍｍ
成形金型２の加熱温度：１８０℃
冷却金型３の冷却温度：３５℃
成形品Ｓ１の結晶化度：２２％
そして得られた成形品について、前記の各試験を行って、その特性を評価した。
【００５８】
結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
表より、凹凸面の中心線平均粗さＲaが４μｍ未満で、かつ最大高さＲmaxが４０μｍ未満である成形金型を用いた比較例１、２の成形方法で製造した成形品はそれぞれ、上記凹凸面に対応する表面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが、元になった上記凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxとほぼ近い値を示しており、このことから加熱成形時に、成形品と金型とが殆ど隙間なく密着していたことが判った。
【００６１】
そしてその結果として比較例１、２で製造した成形品はいずれも離型性が不良であり、また外観も光沢が出てしまって高級感のある艶消しになっていないことが確認された。
さらにフランジの上面も光沢面であったため、トップシールフィルムを熱シールした際のシール性も不良であった。
また凹凸面の中心線平均粗さＲaが１８μｍを超え、かつ最大高さＲmaxが１７０μｍを超える成形金型を用いた比較例３の成形方法で製造した成形品は、その外観が荒れたような状態となって、やはり高級感のある艶消し面になっていないことがわかった。
【００６２】
これに対し、凹凸面の中心線平均粗さＲaが４〜１８μｍの範囲内で、かつ最大高さＲmaxが４０〜１７０μｍの範囲内である成形金型を用いた実施例１〜３の成形方法で製造した成形品はいずれも、上記凹凸面に対応する表面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが、元になった上記凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxとの間に大きな差を有しており、しかもその差は、上記範囲内で、中心線平均粗さＲa、最大高さＲmaxが大きいほど大きくなっていることが判った。
【００６３】
そしてこのことから、加熱成形時に、成形品と金型との間に隙間が確保されていたことが判明し、その結果として実施例１〜３で製造した成形品はいずれも離型性が良好であり、また外観が高級感のある艶消しになっていることが確認された。
しかもフランジの上面も艶消し面であったため、トップシールフィルムを熱シールした際のシール性も良好であった。
【００６４】
実施例４、５、比較例４、５
厚み０．３５ｍｍの結晶性ＰＥＴ樹脂の非発泡シートを用いて、図４に示す断面形状を有し、本体Ｓ１０の底部Ｓ１０ａの外径が５８ｍｍ、開口部の外径が７５ｍｍのカップ状で、かつ全体の高さが１５ｍｍ、フランジＳ１１の幅が３．５ｍｍである成形品Ｓ１を、真空−圧空成形によって製造することとし、上記本体Ｓ１０の外形に対応した凹部２２ａを有する下型（雌型）２２と、平板状の上型２１とを成形金型２として作製した。
【００６５】
そして上記のうち下型２２の、凹部２２ａの内面全体と、上型２１と対向する上面２２ｃ、並びに上型２１の、下型２２と対向する下面２１ｂを、それぞれショットブラスト法によって処理するとともに、その上にＰＴＦＥの層をコーティングして、表２に示す表面粗さを有する凹凸面とした。
また下型２２の凹部２２ａ内には、本体Ｓ１０の底部Ｓ１０ａに対応する底面に、当該底面に臨む開口の直径が０．７ｍｍであるエアー通気孔を１２本、ほぼ等間隔となるように規則的に配置した。一方、上型２１の下面２１ｂの、面方向中心位置には、当該下面に臨む開口の直径が４．０ｍｍのエアー通気孔を１本、形成した。
【００６６】
上記上型２１と下型２２と組み合わせた成形金型２を１５組用意し、それを図１に示す真空−圧空成形装置に組み込んで、下記の条件で、連続的に真空−圧空成形を行った。
予熱温度（シートＳの表面温度）：１２１℃
成形金型２の加熱温度：１８０℃
冷却金型３の冷却温度：３５℃
成形品Ｓ１の結晶化度：２４％
そして得られた成形品について、前記の各試験を行って、その特性を評価した。
【００６７】
結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
【００６９】
表より、凹凸面の中心線平均粗さＲaが４μｍ未満で、かつ最大高さＲmaxが４０μｍ未満である成形金型を用いた比較例４の成形方法で製造した成形品は、上記凹凸面に対応する表面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが、元になった上記凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxとほぼ近い値を示しており、このことから加熱成形時に、成形品と金型とが殆ど隙間なく密着していたことが判った。
【００７０】
そしてその結果として比較例４で製造した成形品は離型性が不良であり、また外観も光沢が出てしまって高級感のある艶消しになっていないことが確認された。
さらにフランジの上面も光沢面であったため、トップシールフィルムを熱シールした際のシール性も不良であった。
一方、凹凸面の中心線平均粗さＲaが１８μｍを超え、かつ最大高さＲmaxが１７０μｍを超える成形金型を用いた比較例５の成形方法で製造した成形品は、その外観が荒れたような状態となって、やはり高級感のある艶消し面になっていないことがわかった。
【００７１】
これに対し、凹凸面の中心線平均粗さＲaが４〜１８μｍの範囲内で、かつ最大高さＲmaxが４０〜１７０μｍの範囲内である成形金型を用いた実施例４、５の成形方法で製造した成形品はともに、上記凹凸面に対応する表面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが、元になった上記凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxとの間に大きな差を有しており、しかもその差は、上記範囲内で、中心線平均粗さＲa、最大高さＲmaxが大きいほど大きくなっていることが判った。
【００７２】
そしてこのことから、加熱成形時に、成形品と金型との間に隙間が確保されていたことが判明し、その結果として実施例４、５で製造した成形品はいずれも離型性が良好であり、また外観が高級感のある艶消しになっていることが確認された。
しかもフランジの上面も艶消し面であったため、トップシールフィルムを熱シールした際のシール性も良好であった。
【００７３】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、離型不良に起因する成形不良やダブルイメージ、トリミング不良などの発生を抑制して、成形品製造の歩留まりをこれまでよりも向上できる結晶性熱可塑性樹脂シートの成形方法と、上記成形不良などの原因である離型不良の発生をこれまでよりも低減できる成形金型と、そして上記成形方法によって成形された、外観が美麗でしかも高級感のある艶消し面に仕上げられており、なおかつトップシールフィルムのシール不良を生じにくい成形品とを提供できるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形方法の、実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】上記成形方法に使用する、本発明の成形金型の一例を示す断面図である。
【図３】上記成形金型のうち下型の、凹凸面とされた表面を拡大した断面図である。
【図４】上記例で製造される本発明の成形品の一例を示す断面図である。
【図５】同図(a)(b)は、上記成形品のフランジにトップシールフィルムを熱シールして、成形品に封をする工程を示す断面図である。
【図６】従来の成形方法の一例を示す概略図である。
【図７】従来の成形金型の一例を示す断面図である。
【図８】同図(a)(b)は、上記成形金型のうち下型の、エアー通気孔の近傍を拡大した断面図である。
【符号の説明】
Ｗ１ 予熱工程
Ｗ２ 加熱成形工程
２ 成形金型
２１ 上型
２２ 下型
２１ａ、２２ｂ エアー通気孔
Ｌ１ 樹脂の層
Ｓ シート
Ｓ１ 成形品
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば結晶性熱可塑性ポリエステル系樹脂等の、結晶性を有する熱可塑性樹脂のシートを加熱成形しつつ、その結晶化を促進して、耐熱性に優れた成形品を得るための成形方法と、それに用いる成形金型、並びに上記成形方法で成形された成形品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
結晶性を有する熱可塑性樹脂、例えば結晶性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の結晶性熱可塑性ポリエステル系樹脂の、発泡あるいは非発泡のシートから耐熱性に優れた成形品を得るために、特許第２８４９５１３号公報に記載された成形方法などが一般的に行われている。
この成形方法によって、例えば図４に断面を示すように、平板状の底部Ｓ１０ａの周囲に、側部Ｓ１０ｂを所定の角度で立ち上げた形状を有する本体Ｓ１０と、この本体Ｓ１０の上部開口の周縁から外方へ延設したフランジＳ１１とを有する、食品包装容器等の成形品Ｓ１を成形するには、長尺のシートＳを図６に実線の矢印で示す方向に送りながら、まず予熱オーブン９１中で、上下に配置したヒータ９１１、９１２と非接触の状態で予熱して軟化させる（予熱工程Ｗ１）。
【０００３】
次にこの軟化したシートＳを、縦横に複数個配置した成形金型９２の、所定の温度に加熱された上型９２１と下型９２２とで挟み、真空成形、圧空成形、真空−圧空成形、マッチモールド成形、プラグアシスト成形等の成形方法によって、所定の成形品Ｓ１の形状に成形するとともに、成形金型９２内で一定時間、保持して樹脂の結晶化を促進させる（加熱成形工程Ｗ２）。
次に、成形品Ｓ１が成形されたシートＳを成形金型９２から取り出し、同じく縦横に複数個配置した冷却金型９３の、冷却された上型９３１と下型９３２とで挟んで、先の加熱成形工程Ｗ２での離型不良などによる成形品Ｓ１の全体的な歪み、すなわち本体Ｓ１０のうち、側部Ｓ１０ｂの立ち上がり角度の不規則な変化、底部Ｓ１０ａの湾曲、フランジＳ１１の湾曲等や、あるいは局部的なシワ、凹凸などの成形不良を修復するとともに、この冷却金型９３内で一定時間、保持して冷却することで、樹脂の結晶化が過剰に促進されるのを抑制する（冷却工程Ｗ３）。
【０００４】
そして、冷却されたシートＳを冷却金型９３から取り出した後、図示しないトリミング工程で成形品Ｓ１をシートＳから抜き出すことで、耐熱性に優れた、食品包装容器等の成形品が製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のうち加熱成形工程Ｗ２において、例えば真空−圧空成形によってシートＳを成形する場合には、上記図６、並びに図７に示すように下型９２２として、成形品Ｓ１の本体Ｓ１０の外形に対応した凹部９２２ａを有する雌型が使用され、かつ上型９２１として、上記凹部９２２ａを閉塞する平板状の型が使用される。
【０００６】
そして、前記のように所定温度に加熱された上型９２１と下型９２２とでシートＳを挟んだ状態で、下型９２２の凹部９２２ａ内に多数形成したエアー通気孔９２２ｂから、図７および図８(a)に一点鎖線の矢印で示すように凹部９２２ａ内のエアーを吸引し、かつ上型９２１に形成したエアー通気孔９２１ａから、図７に一点鎖線の矢印で示すように凹部９２２ａ内にエアーを供給することで成形品Ｓ１が成形される。
【０００７】
また成形されたシートＳを成形金型９２から取り出すには、シートＳの、成形品Ｓ１が成形された領域以外の平板状の部分を、図６に示す上下のクランプ板９４１、９４２で挟んで固定した状態で、上下の型９２１、９２２を開くことにより、成形品Ｓ１を上下の型９２１、９２２から強制的に引き剥がして離型させることが行われる。
ところが従来は、上記のように成形品Ｓ１を強制的に離型させる際に、当該成形品Ｓ１のうち特に本体Ｓ１０が、下型９２２の凹部９２２ａからきれいに離型しない離型不良が発生しやすく、かかる離型不良が発生すると、クランプ板９４１、９４２で挟まれていないフリーな状態の成形品Ｓ１の全体（すなわち本体Ｓ１０およびフランジＳ１１）に引き剥がしの力が集中的に加わる結果、当該成形品Ｓ１に、冷却金型９３で挟んだだけでは完全に修復できないような大きな歪みやシワ、凹凸等の成形不良が発生する。
【０００８】
また、このような大きな成形不良が生じた成形品Ｓ１を、冷却工程Ｗ３で、冷却型９３で挟んで修復しようとすると、冷却工程Ｗ３を経た成形品Ｓ１に修復跡が残る、いわゆるダブルイメージの不良が発生し、さらにトリミング工程で、冷却後の成形品Ｓ１を冷却型９３と同形状の固定型で挟んだ状態で、シートＳから抜き出す際に、成形品Ｓ１がずれた状態で固定型に挟まれるなどするために、所定の形状にきれいに抜き出せない、いわゆるトリミング不良が発生する。
【０００９】
そしてその結果として、成形品製造の歩留まりが著しく低下するという問題を生じる。
また上記従来法では、外観が美麗で光沢のある成形品を製造することはできるものの、美麗でしかも高級感のある艶消しの成形品を製造することはできない。
さらに成形品が、例えばカップ麺容器等の食品包装容器である場合には、食品収容後のフランジの上面に、トップシールフィルムを熱シールするなどして封がされるのであるが、上記従来法で製造された成形品は、かかるトップシールフィルムの接着強度が不足する、いわゆるシール不良を生じやすいという問題もある。
【００１０】
本発明の主な目的は、上記のような離型不良に起因する成形不良やダブルイメージ、トリミング不良などの発生を抑制して、成形品製造の歩留まりをこれまでよりも向上できる、新規な結晶性熱可塑性樹脂シートの成形方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記成形不良などの原因である離型不良の発生をこれまでよりも低減できる、新規な成形金型を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、上記本発明の成形方法によって製造され、外観が美麗でしかも高級感のある艶消し面に仕上げられており、なおかつトップシールフィルムのシール不良を生じにくい、新規な成形品を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、発明者らはまず成形品の、成形金型からの離型方法について検討した。
そして成形時とは逆に、図７に実線の矢印で示すように上型９２１のエアー通気孔９２１ａから凹部９２２ａ内のエアーを吸引するとともに、下型９２２のエアー通気孔９２２ｂから凹部９２２ａ内にエアーを供給することで、成形品Ｓ１の特に本体Ｓ１０に直接に、離型のための圧力を加えて離型する方法を行うことを検討した。
【００１３】
しかしこの方法単独では、加熱されて軟化した状態で、金型９２の表面（特に図に示すように下側９２１の凹部９２２ａの内面）に密着している本体Ｓ１０のうち、エアー通気孔９２２ｂの周囲の極めて狭い領域にのみ、集中的にエアーの圧力が加わることになるため、それによって、図８(b)に示すように本体Ｓ１０の、上記の狭い領域のみが局部的に膨らんで、シワなどの成形不良の原因になる。
【００１４】
また本体Ｓ１０の、エアー通気孔９２２ｂの近傍以外の領域は、エアー供給後も依然として金型表面と密着していることが多いため、上記の方法単独では離型が困難で、結果的に、前述したクランプ板９４１、９４２による強制的な離型を併用する必要があり、しかもこの併用によって強制的に離形した場合には、成形品Ｓ１の全体に無理な力が加わって歪みなどの成形不良がさらに大きくなるおそれもある。
【００１５】
そこで発明者らは、成形金型を構成する上型および下型のうち、少なくとも成形品と接触する面の表面状態について検討した結果、
(a) これらの面が、従来は平滑面に仕上げられていたため、シートを加熱して成形された成形品が、かかる平滑面に軟化状態のままで密着すると、両者の間に高い密着力が生じて離型性が低下し、それに伴って前記のような種々の問題を生じること、
(b) これに対し、これらの面を微細な凹凸面に仕上げると、成形品の離型性をこれまでより向上して、前記のような種々の問題の発生を確実に防止できること、
を見出した。
【００１６】
すなわち上型および下型の、少なくとも成形品と接触する面を微細な凹凸面に仕上げると、加熱成形工程で成形された成形品の表面は、ある程度は上記凹凸面に追従するものの完全には追従しきれないために、当該成形品の表面と金型表面との間に、上記凹凸に起因する微細な隙間が形成される。
このため、平滑面同士の密着に比べて両者の密着力を低減できる上、エアー通気孔を通して凹凸面にエアーを供給した際に、このエアーが、上記の隙間を通して広い面積に拡がる結果、エアーの圧力の、狭い領域への集中を防止することができる。
【００１７】
しかも拡がったエアーが、成形品と金型表面との密着力をさらに低下させつつ、成形品の全体を均等な圧力で、金型表面から離型する方向に加圧するため、前述した成形不良などを発生させることなく、成形品をスムースに離型することが可能となる。
また従来の成形品において、トップシールフィルムの、フランジ上面へのシールの際にシール不良が発生するのも、当該フランジの上面に対応する金型の表面が、従来は平滑面であったことに原因がある。
【００１８】
すなわち上記のように、フランジの上面に対応する表面が平滑面である金型を使用して成形した成形品は、当然ながら、フランジの上面が平滑面となるため、トップシールフィルムを熱シールなどした際の接着面積が小さく、かつ接着剤の濡れ性が低くなり、結果として、トップシールフィルムのシール不良が発生する。
それゆえシール不良の問題も、金型の表面を微細な凹凸面に仕上げることで解消される。
【００１９】
そこで発明者らは、上記凹凸面の、表面粗さの好適な範囲についてさらに検討した結果、中心線平均粗さＲa＝４〜１８μｍ、最大高さＲmax＝４０〜１７０μｍの範囲内であれば、前記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明の結晶性熱可塑性樹脂シートの成形方法は、結晶性熱可塑性樹脂のシートを予熱して軟化させる工程と、軟化したシートを、上型と下型とを備えた成形金型の、前記上型と下型で挟んだ状態で、加熱成形しつつ結晶化させて、平板状の底部の周囲に、側部を所定の角度で立ち上げた形状を有する本体と、この本体の上部開口の周縁から外方へ延設したフランジとを有する成形品を得る工程とを含み、
上記成形金型を構成する上型および下型として、
当該両型の、少なくとも成形品の本体、およびフランジの上面と接触する面が、中心線平均粗さＲa＝４〜１８μｍ、最大高さＲmax＝４０〜１７０μｍの微細な凹凸面に仕上げられているとともに、
両型のうち少なくとも一方に、加熱成形された成形品を離型するためのエアーを上記凹凸面に供給するエアー通気孔が形成されたもの
を用いることを特徴とする。
【００２０】
また上記の成形方法に使用する本発明の成形金型は、前記シートを挟む上型と下型とを備え、当該両型の、少なくとも成形品の本体、およびフランジの上面と接触する面が、中心線平均粗さＲa＝４〜１８μｍ、最大高さＲmax＝４０〜１７０μｍの微細な凹凸面に仕上げられているとともに、両型のうち少なくとも一方に、加熱成形された成形品を離型するためのエアーを上記凹凸面に供給するエアー通気孔が形成されたことを特徴とする。
かかる本発明の成形方法、および成形金型において、上型および下型に設けられる微細な凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが上記の範囲に限定されるのは、以下の理由による。
【００２１】
すなわち中心線平均粗さＲaが４μｍ未満であるか、もしくは最大高さＲmaxが４０μｍ未満では、このいずれの場合にも、凹凸面の凹凸が小さすぎるため、型内での加熱によって軟化した成形品の表面が、上記凹凸に入り込んで、平滑面の場合と同様に凹凸面に密着して、両者の間に高い密着力を生じる。このため、成形品の離型性が低下して、前記のような成形不良などが発生しやすくなる。また成形品の表面が平滑面に近づくため、高級感のある艶消し面にならないという問題も生じる。
【００２２】
さらに食品包装容器などの場合は、成形された成形品のうちフランジの上面が平滑面に近づくため、トップシールフィルムを熱シールなどした際の接着面積が小さく、かつ接着剤の濡れ性が低くなって、トップシールフィルムのシール不良が発生するという問題も生じる。
一方、中心線平均粗さが１８μｍを超えるか、もしくは最大高さが１７０μｍを超えた場合には、このいずれにおいても、成形された成形品の、上記凹凸面に対応する表面の凹凸が大きくなりすぎるため、当該成形品の外観が荒れたような状態となって、かえって高級感のある艶消し面にならないという問題を生じる。
【００２３】
また本発明の成形品は、上記本発明の成形金型を使用して、本発明の成形方法によって成形されたものであって、成形金型を構成する上型および下型の微細な凹凸面と接触していた本体の表面、およびフランジの上面が、中心線平均粗さＲa＝３〜８μｍ、最大高さＲmax＝３０〜８０μｍの艶消し面に仕上げられたことを特徴する。
かかる本発明の成形品は、艶消しの、美麗でかつ高級感のある外観を有している。また開口周縁のフランジの上面が上述した艶消し面に仕上げられるため、このフランジの上面にトップシールフィルムを熱シールなどした際には、当該フランジの艶消し面によるアンカー効果、すなわち接着面積の増加と、接着剤の濡れ性の改善効果によって、トップシールフィルムの接着強度を向上して、シール不良の問題を解消することが可能となる。
【００２４】
なお特開２０００−３７７３２号公報には、ゴムを加硫成形するための金型の表面にブラスト処理を施すことで、当該表面に、最大高さＲmax＝０．１〜１００μｍの微細な凹凸面を形成することが記載されている。
しかしこの発明では、金型の表面に、加硫後のゴムの離型を助けるためのオイルを、複数回の加硫成形を行う間、良好に保持させるべく、上記の凹凸面が形成されており、凹凸面の有する機能が本発明とは異なっている。
【００２５】
それゆえ上記公報記載の発明では、凹凸面の、実際に使用可能な具体的な中心線平均粗さＲaが０．１〜１μｍ、最大高さＲmaxが１〜１０μｍに規定されており、これらの範囲は、前述した本発明における凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxの範囲とは全く異なっている。公報記載の範囲では、後述する実施例、比較例の結果より明らかなように、結晶性熱可塑性樹脂シートの成形品を、エアーの吹き込みによってきれいに離型することはできない。
【００２６】
また本発明において、エアーに代えてオイルを使用した場合には、結晶性熱可塑性樹脂シートから成形された成形品を高温で保持して、その結晶化を進行させる工程で、当該成形品が高温のオイルと接触することになるため、樹脂が劣化してかえって強度、例えば衝撃強度等が低下したり、あるいは樹脂の結晶化が妨げられたりするおそれがある。またオイルは、食品包装容器には使用することができない。
【００２７】
しかも上記公報記載の発明は、前記のようにゴムを加硫成形するための金型に関するものであって、結晶性熱可塑性樹脂のシートを加熱成形することについては一切、記載されていない。
したがって上記公報記載の発明は、本発明を開示も示唆もするものではない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を説明する。
本発明によって製造する成形品Ｓ１は、図４に断面を示すように、平板状の底部Ｓ１０ａの周囲に、側部Ｓ１０ｂを所定の角度で立ち上げた形状を有する本体Ｓ１０と、この本体Ｓ１０の上部開口の周縁から外方へ延設したフランジＳ１１とを有し、食品包装容器等として使用されるものである。
〈結晶性熱可塑性樹脂シート〉
本発明で使用する結晶性熱可塑性樹脂シートとしては、例えば前記結晶性ＰＥＴのシートや、あるいは結晶性ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のシートなどに代表される結晶性熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが好適に使用される他、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂などのポリオレフィン系樹脂のシートも使用可能である。
【００２９】
また、結晶性熱可塑性樹脂シートとしては非発泡シートが使用される他、発泡倍率１．１〜１０倍程度の発泡シートも使用可能である。
結晶性熱可塑性樹脂シートは単層構造であっても良いし、少なくともその片面に熱可塑性樹脂フィルムなどを積層した、２層以上の積層構造であってもよい。
〈結晶性熱可塑性樹脂シートの成形方法、および成形金型〉
本発明の成形方法の大まかな工程は、従来法と同様である。
【００３０】
すなわち、長尺のシートＳを図１に実線の矢印で示す方向に送りながら、まず予熱オーブン１中で、上下に配置したヒータ１１、１２と非接触の状態で予熱して軟化させる（予熱工程Ｗ１）。
予熱の温度は、シートＳを形成する樹脂の種類などによって異なるが、例えば結晶性ＰＥＴシートの場合は、当該シートの表面温度が９０〜１３０℃の範囲内となるように予熱を行う。
【００３１】
またこの際、次工程である加熱成形工程Ｗ２での熱成形性を極端に損なわない範囲で、シートＳの結晶化度を、およそ５〜１５％の範囲まで高めることもできる。シートＳの結晶化度を予めこの範囲に高めることによって、成形時の伸び率は若干低下するものの、シート表面が化学的に安定になるため、成形品Ｓ１の離型性がさらに向上する。
なお予熱は、上述した所定の温度に加熱された予熱板を、シートの両面に直接に接触させて行っても良い。
【００３２】
次に、この予熱工程Ｗ１で予熱されて軟化したシートＳを、縦横に複数個配置した成形金型２の、所定温度に加熱された上型２１と下型２２とで挟み、真空成形、圧空成形、真空−圧空成形、マッチモールド成形、プラグアシスト成形等の成形方法によって、前記した所定の成形品Ｓ１の形状に成形するとともに、成形金型２内で一定時間、保持して樹脂の結晶化を促進させる（加熱成形工程Ｗ２）。
【００３３】
例えば真空−圧空成形の場合には、上記図１、並びに図２に示すように下型２２として、前記成形品Ｓ１の、本体Ｓ１０の外形に対応した凹部２２ａを有する雌型を使用し、かつ上型２１として、上記凹部２２ａを閉塞する平板状の型（平型）を使用する。なお、この雌型と平型の組み合わせは、マッチモールド成形、プラグアシスト成形にも適用できる。
上記雌型（下型２２）と平型（上型２１）の組み合わせにおいては、少なくとも成形品Ｓ１と接触する面として、下型２２のうち
・凹部２２ａの内面全体（成形品Ｓ１のうち、本体Ｓ１０を構成する底部Ｓ１０ａの下面、および側部Ｓ１０ｂの外面に対応）と、
・上型２１と対向する上面２２ｃ（成形品Ｓ１のうち、フランジＳ１１の下面に対応）、並びに上型２１のうち
・下型２２と対向する下面２１ｂ（上記フランジＳ１１の上面に対応）が、それぞれ前述したように中心線平均粗さＲa＝４〜１８μｍ、最大高さＲmax＝４０〜１７０μｍの微細な凹凸面に仕上げられている必要がある。この理由は前記のとおりである。
【００３４】
なお凹凸面の中心線平均粗さＲaは、上記の範囲内でも特に５〜１６μｍの範囲内であるのが好ましく、１０μｍを超えて１６μｍ以下の範囲内であるのがさらに好ましい。また最大高さＲmaxは、上記の範囲内でも特に５０〜１６０μｍの範囲内であるのが好ましく、１００μｍを超えて１６０μｍ以下の範囲内であるのがさらに好ましい。
上下両型２１、２２の各面を、上述した表面粗さを有する微細な凹凸面とするためには、例えば被処理面に硬質の微小粒子（ブラスト材）を吹き付けるショットブラスト法などの、従来公知の種々の方法がいずれも採用可能である。ショットブラスト法によって表面粗さを調整するには、吹き付けるブラスト材の粒径を調整すればよい。ブラスト材の粒径を大きくするほど、表面粗さを粗くすることができる。
【００３５】
また図３の例では、上記凹凸面に、表面エネルギーの小さい樹脂の層Ｌ１がコーティングされている。かかる層Ｌ１をコーティングすることにより、成形品Ｓ１の離型性をさらに向上することができる。
上記層Ｌ１を構成する、表面エネルギーの小さい樹脂としては、例えばＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥなどの含フッ素系樹脂や、これらと他の樹脂とを混合した変性樹脂、あるいはシリコーン樹脂等が挙げられる。
【００３６】
凹凸面の上に上記層Ｌ１を形成する場合には、当該層Ｌ１を形成した後の、凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが前記の範囲内である必要があり、そのためには、層Ｌ１を形成後の表面粗さを考慮して、下地としての型表面の表面粗さを調整しなければならない。
なお、層Ｌ１を形成後の表面粗さは、型表面に、樹脂を含む塗布液をスプレー塗布して層Ｌ１を形成する際の条件、特にスプレー塗布時の吹付圧力によっても調整可能である。具体的には、吹付圧力を低くするほど、表面粗さを粗くすることができる。
【００３７】
下型２２の凹部２２ａ内には、真空−圧空成形の際に当該凹部２２ａ内のエアーを吸引し、かつ離型の際に、凹部２２ａの凹凸面にエアーを供給するための複数本のエアー通気孔２２ｂが形成されている。
また一方、上型２１の、面方向の中心位置には、上記と逆に真空−圧空成形の際に凹部２２ａ内にエアーを供給し、かつ離型の際に凹部２２ａ内のエアーを吸引するための１本のエアー通気孔２１ａが形成されている。
【００３８】
上記各通気孔２１ａ、２２ｂはそれぞれ、図示しない弁装置を介して、エアーポンプなどの真空−圧空源と接続されており、弁装置を切り替えることで、上記のようにエアーの吸引、および供給に交互に使用可能とされる。また弁装置には、上記各通気孔２１ａ、２２ｂを大気に開放する切り替えを設け、この切り替えによって凹部２２ａ内を大気に開放した状態で、型締めや型開きを行うようにしても良い。
【００３９】
上記のうち成形品Ｓ１と直接に接する下型２２側の通気孔２２ｂは、当該本体Ｓ１０の表面に跡を残さないために、凹部２２ａ側の開口部の直径を、０．５〜１ｍｍの範囲内とするのが好ましい。
上記上型２１と下型２２とを、前記のように所定の温度に加熱しつつ、両型２１、２２間にシートＳを挟んだ状態で、図２に一点鎖線の矢印で示すように、下型２２のエアー通気孔２２ｂから凹部２２ａ内のエアーを吸引し、かつ上型２１のエアー通気孔２１ａから凹部２２ａ内にエアーを供給すると、真空−圧空成形法によって、成形品Ｓ１が成形される。
【００４０】
上下両型２１、２２の加熱温度は、結晶性ＰＥＴのシートの場合、１３０〜２００℃の範囲内に設定される。
次いで加熱成形後の成形品Ｓ１を、そのままの温度で所定時間、成形金型２内で保持すると、成形品Ｓ１の結晶化が促進されて耐熱性が付与される。
このあと、冷却工程Ｗ３とトリミング工程とを経て製造される成形品Ｓ１の最終的な結晶化度は、これに限定されないがおよそ１８〜２５％の範囲内であるのが好ましく、成形品の結晶化度がこの範囲内となるように、上記成形金型２内での、結晶化のための保持時間が設定される。
【００４１】
次に、図２に実線の矢印で示すように、上型２１のエアー通気孔２１ａから凹部２２ａ内のエアーを吸引するか、もしくはエアー通気孔２１ａを大気に開放し、かつ下型２２のエアー通気孔２２ｂから、凹部２２ａの凹凸面にエアーを供給しつつ両型２１、２２を開く。
そうすると図３に実線の矢印で示すように、通気孔２２ｂから供給されたエアーが、成形品Ｓ１の本体Ｓ１０と、下型２２の凹部２２ａの表面に形成された凹凸面との隙間を通して成形品Ｓ１の全体に広がって、前述したように離型不良に伴う成形不良を生じることなく、スムースに離型が行われる。
【００４２】
次に、成形品Ｓ１が成形されたシートＳを成形金型２から取り出したあとは、当該シートＳを、従来同様に縦横に複数個配置した冷却金型３の、冷却された上型３１と下型３２とで挟んで、先の加熱成形工程Ｗ２で成形品Ｓ１に生じた成形不良（殆どないが）を修復するとともに、この冷却金型３内で一定時間、保持して冷却することで、結晶化が過剰に促進されるのを抑制する（冷却工程Ｗ３）。
なお本発明では、前記のように成形不良が殆ど生じないため、冷却金型３を使用せずに成形品Ｓ１を自然放冷するか、もしくは成形品Ｓ１に冷却のためのエアーを吹き付けて冷却しても良い。
【００４３】
冷却温度は５０℃以下であるのが好ましく、１０〜４０℃の範囲内であるのがさらに好ましい。
次に、冷却されたシートＳを図示しないトリミング工程に送り、成形品Ｓ１をシートＳから抜き出すことで、本発明の成形品が製造される。
〈成形品〉
上記の製造方法によって製造された図４の成形品Ｓ１は、前述したように成形金型２を構成する上型２１および下型２２の微細な凹凸面と接触していた、本体Ｓ１０を構成する底部Ｓ１０ａの下面、および側部Ｓ１０ｂの外面、並びにフランジＳ１１の上下両面が、それぞれ中心線平均粗さＲa＝３〜８μｍ、最大高さＲmax＝３０〜８０μｍの艶消し面に仕上げられる。中心線平均粗さＲaおよびが最大高さＲmaxこの範囲内にあるとき、高級感のある艶消し面であると言える。
【００４４】
成形品Ｓ１の上記各面の中心線平均粗さＲaが３μｍ未満であるか、または最大高さＲmaxが３０μｍ未満では、このいずれの場合にも、表面に光沢が出てしまって、高級感のある艶消し面とすることができない。またフランジＳ１１の上面の場合は、後述するようにトップシールフィルムを熱シールなどした際に、接着強度が不足するシール不良を生じる。
一方、中心線平均粗さＲaが８μｍを超えるか、もしくは最大高さＲmaxが８０μｍを超えた場合には、表面が荒れたような外観となって、やはり高級感のある艶消し面とすることができない。
【００４５】
なお艶消し面の中心線平均粗さＲaは、上記の範囲内でも特に５〜８μｍの範囲内であるのが好ましい。また最大高さＲmaxは、上記の範囲内でも特に４０〜７０μｍの範囲内であるのが好ましい。
かくして製造された成形品Ｓ１を、例えばカップ麺容器等の食品包装容器として使用する場合は、上記のように食品収容後の成形品Ｓ１の、フランジＳ１１の上面に、トップシールフィルムＦを熱シールするなどして封がされる。
【００４６】
具体的には、まず成形品Ｓ１のフランジＳ１１を、図５(a)(b)に示すように熱シール装置の受け板Ｈ１上に載置し、その上から、トップシールフィルムＦを間に挟んだ状態で、所定の温度に加熱された熱刃Ｈ２を、図(a)中に白矢印で示すように降下させる。
そして重ね合わされたフランジＳ１１とトップシールフィルムＦとを、熱刃Ｈ２と受け板Ｈ１とで一定時間、加熱、加圧すると、図(b)に示すように、トップシールフィルムＦがフランジＳ１１の上面に熱融着されて、成形品Ｓ１の熱シールが完了する。
【００４７】
【実施例】
以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて説明する。
なお各実施例、比較例で使用した成形金型、および製造した成形品について、下記の各試験を行った。
〈表面粗さの測定〉
(株)東京精密製の表面粗さ計〔ハンディーサーフＥ−３０Ａ〕を使用して、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ０６５１-1984に規定された方法に準じて、カットオフ値：２．５ｍｍ、測定長さ：１２．５ｍｍの条件で、各実施例、比較例で使用した成形金型、並びに製造した成形品の測定を行って、それぞれの中心線平均粗さＲa（μｍ）、および最大高さＲmax（μｍ）を求めた。
【００４８】
測定個所は下記のとおりとした。
成形品：本体の側部外面とフランジ上面。
下型表面：凹部内の、上記側部外面に対応する部位。
上型表面：下型と対向する下面の、上記フランジ上面に対応する部位。
〈離型性の評価〉
各実施例、比較例における、成形品の、成形金型からの離型性の良否を、下記の３つの評価方法で得られた結果を総合して評価した。
【００４９】
（局部的不良発生率）
成形金型から成形品を離型する際に、離型性が悪いものを無理に離型しようとすると、先に述べたように成形品の表面に、前記のようにシワや凹凸といった局部的な成形不良が発生する。そこで、同じ成形金型を使用して連続的に５００個の成形品を製造した際に、表面にシワや凹凸などの局部的不良が発生した成形品の個数をカウントし、百分率で、局部的不良発生率を求めた。そして局部的不良発生率が５％以下のものを離型性良好（○）、５％を超えるものを離型性不良（×）として評価した。
【００５０】
（スタック高さのばらつき）
離型性が悪いと、上記シワや凹凸といった局部的な成形不良とは別に、前述したように、本体の側部の、立ち上がり角度の不規則な変化や、あるいは本体の底部やフランジの、成形品の全体にわたる湾曲などが発生する。
そこで、同じ成形金型を使用して連続的に成形した成形品を２５個ずつ重ねてスタック高さを測定する操作を２０回、上記５００個の成形品の全てについて行い、得られた２０回分のスタック高さχ1、χ2、・・・χn-1、χn（ｎ＝２０）の測定結果から、下記式によりスタック高さのばらつきσn-1を求めた。
【００５１】
【数１】
〔式中、χiはｉ回目のスタック高さ（ｍｍ）、ｉは１〜ｎでかつｎ＝２０である。〕
スタック高さがばらつくということは、成形品を重ねたときの個々の成形品間の間隔（スタック間隔）が一定になっていないということを示す。したがってこのような成形品をスタックした状態で、例えば食品等の自動充てん機に供給すると、充てんのために成形品を１枚づつばらす工程でうまくばらせないという問題が発生するおそれがあるため、スタック高さのばらつきは小さいほど好ましい。
【００５３】
それゆえここでは、前記式によって求められるスタック高さのばらつきσn-1が３以下のものを離型性良好（○）、３を超えるものを離型性不良（×）として評価した。
（ダブルイメージ発生率）
成形品は、次工程である冷却工程で、前記のように冷却金型によって再プレスされて、歪み、シワ、凹凸等の成形不良が修復されるが、これらの成形不良が大きすぎると、冷却工程を経た成形品に修復跡が残る場合がある。この修復跡を、前記のようにダブルイメージと称するが、このダブルイメージがあると成形品の見栄えが悪いだけでなく、加熱調理時などに成形品がそこから変形するおそれもある。そこで、前記５００個の成形品のうち、ダブルイメージが見られた成形品の個数をカウントし、百分率で、ダブルイメージ発生率を求めた。そしてダブルイメージ発生率が５％以下のものを離型性良好（○）、５％を超えるものを離型性不良（×）として評価した。
【００５４】
（総合評価）
上記３つの評価方法で得られた結果が全て○であったものを離型性良好（○）、一つでも×があったものを離型性不良（×）として評価した。
〈成形品の外観評価〉
各実施例、比較例で製造した成形品の外観を目視にて観察して、不良の有無、並びに艶消しの状態を評価した。
〈トップシール性試験〉
各実施例、比較例で製造した成形品の、フランジの上面に、ＰＥＴフィルム（２０μｍ）／ＰＥフィルム（３０μｍ）／接着剤層（３０μｍ）の３層構造を有するトップシールフィルムを、接着剤層をフランジ側にして、図５(a)(b)に示したように熱シール装置を用いて熱シールした。この時のシール温度は１８０℃、シール時間は２秒とした。
【００５５】
シール後、全体を２３℃程度まで自然冷却させたのち、トップシールフィルムを剥がす剥離試験を行い、フランジ上面とトップシールフィルムとの界面で剥離した場合はシール不良（×）、フランジまたはトップシールフィルムのいずれかに相手側の材料が付着して剥離した場合、あるいはトップシールフィルムの接着層が破壊されて剥離した場合はシール良好（○）として評価した。
実施例１〜３、比較例1〜３
密度０．４ｇ／ｃｍ3、発泡倍率３．４倍、厚み１．０ｍｍの結晶性ＰＥＴ樹脂の発泡シートを用いて、図４に示す断面形状を有し、本体Ｓ１０の平面形状が縦１７３ｍｍ、横１１３ｍｍ（いずれも開口部の外形寸法）の矩形状で、かつ全体の高さが２５ｍｍ、フランジＳ１１の幅が５．０ｍｍである成形品Ｓ１を、真空−圧空成形によって製造することとし、上記本体Ｓ１０の外形に対応した凹部２２ａを有する下型（雌型）２２と、平板状の上型２１とを成形金型２として作製した。
【００５６】
そして上記のうち下型２２の、凹部２２ａの内面全体と、上型２１と対向する上面２２ｃ、並びに上型２１の、下型２２と対向する下面２１ｂを、それぞれショットブラスト法によって処理するとともに、その上にＰＴＦＥの層をコーティングして、表１に示す表面粗さを有する凹凸面とした。
また下型２２の凹部２２ａ内には、本体Ｓ１０の底部Ｓ１０ａに対応する底面に、当該底面に臨む開口の直径が０．９ｍｍであるエアー通気孔を２４本、ほぼ等間隔となるように規則的に配置した。一方、上型２１の下面２１ｂの、面方向中心位置には、当該下面に臨む開口の直径が４．０ｍｍのエアー通気孔を１本、形成した。
【００５７】
上記上型２１と下型２２と組み合わせた成形金型２を１５組用意し、それを図１に示す真空−圧空成形装置に組み込んで、下記の条件で、連続的に真空−圧空成形を行った。
予熱温度（シートＳの表面温度）：１１５℃
予熱後のシートＳの二次厚み：１．１ｍｍ
成形金型２の加熱温度：１８０℃
冷却金型３の冷却温度：３５℃
成形品Ｓ１の結晶化度：２２％
そして得られた成形品について、前記の各試験を行って、その特性を評価した。
【００５８】
結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
表より、凹凸面の中心線平均粗さＲaが４μｍ未満で、かつ最大高さＲmaxが４０μｍ未満である成形金型を用いた比較例１、２の成形方法で製造した成形品はそれぞれ、上記凹凸面に対応する表面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが、元になった上記凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxとほぼ近い値を示しており、このことから加熱成形時に、成形品と金型とが殆ど隙間なく密着していたことが判った。
【００６１】
そしてその結果として比較例１、２で製造した成形品はいずれも離型性が不良であり、また外観も光沢が出てしまって高級感のある艶消しになっていないことが確認された。
さらにフランジの上面も光沢面であったため、トップシールフィルムを熱シールした際のシール性も不良であった。
また凹凸面の中心線平均粗さＲaが１８μｍを超え、かつ最大高さＲmaxが１７０μｍを超える成形金型を用いた比較例３の成形方法で製造した成形品は、その外観が荒れたような状態となって、やはり高級感のある艶消し面になっていないことがわかった。
【００６２】
これに対し、凹凸面の中心線平均粗さＲaが４〜１８μｍの範囲内で、かつ最大高さＲmaxが４０〜１７０μｍの範囲内である成形金型を用いた実施例１〜３の成形方法で製造した成形品はいずれも、上記凹凸面に対応する表面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが、元になった上記凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxとの間に大きな差を有しており、しかもその差は、上記範囲内で、中心線平均粗さＲa、最大高さＲmaxが大きいほど大きくなっていることが判った。
【００６３】
そしてこのことから、加熱成形時に、成形品と金型との間に隙間が確保されていたことが判明し、その結果として実施例１〜３で製造した成形品はいずれも離型性が良好であり、また外観が高級感のある艶消しになっていることが確認された。
しかもフランジの上面も艶消し面であったため、トップシールフィルムを熱シールした際のシール性も良好であった。
【００６４】
実施例４、５、比較例４、５
厚み０．３５ｍｍの結晶性ＰＥＴ樹脂の非発泡シートを用いて、図４に示す断面形状を有し、本体Ｓ１０の底部Ｓ１０ａの外径が５８ｍｍ、開口部の外径が７５ｍｍのカップ状で、かつ全体の高さが１５ｍｍ、フランジＳ１１の幅が３．５ｍｍである成形品Ｓ１を、真空−圧空成形によって製造することとし、上記本体Ｓ１０の外形に対応した凹部２２ａを有する下型（雌型）２２と、平板状の上型２１とを成形金型２として作製した。
【００６５】
そして上記のうち下型２２の、凹部２２ａの内面全体と、上型２１と対向する上面２２ｃ、並びに上型２１の、下型２２と対向する下面２１ｂを、それぞれショットブラスト法によって処理するとともに、その上にＰＴＦＥの層をコーティングして、表２に示す表面粗さを有する凹凸面とした。
また下型２２の凹部２２ａ内には、本体Ｓ１０の底部Ｓ１０ａに対応する底面に、当該底面に臨む開口の直径が０．７ｍｍであるエアー通気孔を１２本、ほぼ等間隔となるように規則的に配置した。一方、上型２１の下面２１ｂの、面方向中心位置には、当該下面に臨む開口の直径が４．０ｍｍのエアー通気孔を１本、形成した。
【００６６】
上記上型２１と下型２２と組み合わせた成形金型２を１５組用意し、それを図１に示す真空−圧空成形装置に組み込んで、下記の条件で、連続的に真空−圧空成形を行った。
予熱温度（シートＳの表面温度）：１２１℃
成形金型２の加熱温度：１８０℃
冷却金型３の冷却温度：３５℃
成形品Ｓ１の結晶化度：２４％
そして得られた成形品について、前記の各試験を行って、その特性を評価した。
【００６７】
結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
表より、凹凸面の中心線平均粗さＲaが４μｍ未満で、かつ最大高さＲmaxが４０μｍ未満である成形金型を用いた比較例４の成形方法で製造した成形品は、上記凹凸面に対応する表面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが、元になった上記凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxとほぼ近い値を示しており、このことから加熱成形時に、成形品と金型とが殆ど隙間なく密着していたことが判った。
【００７０】
そしてその結果として比較例４で製造した成形品は離型性が不良であり、また外観も光沢が出てしまって高級感のある艶消しになっていないことが確認された。
さらにフランジの上面も光沢面であったため、トップシールフィルムを熱シールした際のシール性も不良であった。
一方、凹凸面の中心線平均粗さＲaが１８μｍを超え、かつ最大高さＲmaxが１７０μｍを超える成形金型を用いた比較例５の成形方法で製造した成形品は、その外観が荒れたような状態となって、やはり高級感のある艶消し面になっていないことがわかった。
【００７１】
これに対し、凹凸面の中心線平均粗さＲaが４〜１８μｍの範囲内で、かつ最大高さＲmaxが４０〜１７０μｍの範囲内である成形金型を用いた実施例４、５の成形方法で製造した成形品はともに、上記凹凸面に対応する表面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxが、元になった上記凹凸面の中心線平均粗さＲa、および最大高さＲmaxとの間に大きな差を有しており、しかもその差は、上記範囲内で、中心線平均粗さＲa、最大高さＲmaxが大きいほど大きくなっていることが判った。
【００７２】
そしてこのことから、加熱成形時に、成形品と金型との間に隙間が確保されていたことが判明し、その結果として実施例４、５で製造した成形品はいずれも離型性が良好であり、また外観が高級感のある艶消しになっていることが確認された。
しかもフランジの上面も艶消し面であったため、トップシールフィルムを熱シールした際のシール性も良好であった。
【００７３】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、離型不良に起因する成形不良やダブルイメージ、トリミング不良などの発生を抑制して、成形品製造の歩留まりをこれまでよりも向上できる結晶性熱可塑性樹脂シートの成形方法と、上記成形不良などの原因である離型不良の発生をこれまでよりも低減できる成形金型と、そして上記成形方法によって成形された、外観が美麗でしかも高級感のある艶消し面に仕上げられており、なおかつトップシールフィルムのシール不良を生じにくい成形品とを提供できるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形方法の、実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】上記成形方法に使用する、本発明の成形金型の一例を示す断面図である。
【図３】上記成形金型のうち下型の、凹凸面とされた表面を拡大した断面図である。
【図４】上記例で製造される本発明の成形品の一例を示す断面図である。
【図５】同図(a)(b)は、上記成形品のフランジにトップシールフィルムを熱シールして、成形品に封をする工程を示す断面図である。
【図６】従来の成形方法の一例を示す概略図である。
【図７】従来の成形金型の一例を示す断面図である。
【図８】同図(a)(b)は、上記成形金型のうち下型の、エアー通気孔の近傍を拡大した断面図である。
【符号の説明】
Ｗ１ 予熱工程
Ｗ２ 加熱成形工程
２ 成形金型
２１ 上型
２２ 下型
２１ａ、２２ｂ エアー通気孔
Ｌ１ 樹脂の層
Ｓ シート
Ｓ１ 成形品
Claims (4)
- 結晶性熱可塑性樹脂のシートを予熱して軟化させる工程と、軟化したシートを、上型と下型とを備えた成形金型の、前記上型と下型で挟んだ状態で、加熱成形しつつ結晶化させて、平板状の底部の周囲に、側部を所定の角度で立ち上げた形状を有する本体と、この本体の上部開口の周縁から外方へ延設したフランジとを有する成形品を得る工程とを含む成形方法であって、
上記成形金型を構成する上型および下型として、
当該両型の、少なくとも成形品の本体、およびフランジの上面と接触する面が、中心線平均粗さＲa＝４〜１８μｍ、最大高さＲmax＝４０〜１７０μｍの微細な凹凸面に仕上げられているとともに、
両型のうち少なくとも一方に、加熱成形された成形品を離型するためのエアーを上記凹凸面に供給するエアー通気孔が形成されたもの
を用いることを特徴とする結晶性熱可塑性樹脂シートの成形方法。 - 結晶性熱可塑性樹脂のシートから、平板状の底部の周囲に、側部を所定の角度で立ち上げた形状を有する本体と、この本体の上部開口の周縁から外方へ延設したフランジとを有する成形品を加熱成形するために使用される成形金型であって、前記シートを挟む上型と下型とを備え、当該両型の、少なくとも成形品の本体、およびフランジの上面と接触する面が、中心線平均粗さＲa＝４〜１８μｍ、最大高さＲmax＝４０〜１７０μｍの微細な凹凸面に仕上げられているとともに、両型のうち少なくとも一方に、加熱成形された成形品を離型するためのエアーを上記凹凸面に供給するエアー通気孔が形成されたことを特徴とする成形金型。
- 前記シートを挟む上型と下型の、少なくとも成形品と接触する面が微細な凹凸面とされ、この凹凸面に、表面エネルギーの小さい樹脂の層がコーティングされて、コーティング後の面が、中心線平均粗さＲa＝４〜１８μｍ、最大高さＲmax＝４０〜１７０μｍの微細な凹凸面に仕上げられていることを特徴とする請求項２記載の成形金型。
- 請求項１記載の成形方法によって、結晶性熱可塑性樹脂のシートを加熱成形後、冷却して得られた成形品であって、成形金型を構成する上型および下型の微細な凹凸面と接触していた本体の表面、およびフランジの上面が、中心線平均粗さＲa＝３〜８μｍ、最大高さＲmax＝３０〜８０μｍの艶消し面に仕上げられたことを特徴する成形品。
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