JP4425536B2 - 容器とその熱成形装置および熱成形方法 - Google Patents

容器とその熱成形装置および熱成形方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器とその成形装置、および成形方法、とくに熱成形によって成形された足付きの椀状容器や、接地端より折り返した胴部内筒に底壁を連接したカップ状容器において、足部、或いは胴部内筒と胴周壁の接合部内部に隙間ができないようにした薄肉の容器と、その熱成形装置、および熱成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂シートを用いて熱成形された足付き椀状容器において、シートの折り返しによって成形された足に対応する容器内面の部位に隙間ができないようにした椀状容器とその熱成形装置、成形方法は、従来より知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００−２２５６４２号公報
【特許文献２】
特開平２００１−１３９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の二つの従来技術は、いずれも圧空成形用プラグ（１７）と冷却雄型（２０）とからなる上方のプラグユニットと、容器の開口部と胴周部の上方部を形成する上型（５５）と、胴周部の下方部と糸底の外周面を形成する中型（６０）、および糸底の内周面と底壁を形成する底型（６５）とからなる雌型（６２）のユニットを備えた熱成形装置、あるいは圧空成形用プラグ（７１）と、雌型（７２）および底型（７３）とを備えた熱成形装置を使用して成形している。
【０００５】
容器の成形は、圧空成形用プラグ（１７，７１）を雌型（６２，７２）に押込み、底型（６５，７３）が下降位置にある状態で容器を雌型（６２，７２）の型面どおりに賦形し、次いで底型（６５，７３）を上昇させ、底型（６５，７３）の上面に底壁を、底型と雌型の間に糸底を形成させるようにしている。
そして、糸底の形状を外側面が末広がりに広がる断面三角形、あるいは同一径のまま連続する垂直円筒状としている。
【０００６】
しかしながら、上記の技術では、糸底の形状が末広がり、垂直円筒状のいずれであっても、雌型（その中型６０，７２）の型面と底型（６５，７３）の型面との間で糸底を形成させるために、雌型（その中型６０，７２）の糸底外周面を形成する型面の上端の内径と、底型（６３，７２）の糸底内周面を形成する型面の上端の外径との径差は、樹脂シートの厚さ以上で、２倍の厚みよりやや狭めの厚さとしている。
【０００７】
したがって、使用する樹脂シートの２倍の厚さが、内外の径差より少ないと、糸底に対応する容器内面の部位に隙間が生じることになる。
そのため、上記熱成形装置、成形方法では、用いる樹脂シートの厚さを変えることができず、薄いシートを用いることができないという問題があった。
【０００８】
また、シートの厚さが薄いものを使用するためには、雌型（その中型６０，７２）の糸底外周面を形成する型面と底型（６５，７３）の糸底内周面を形成する型面との間の径差を小さくする必要がある。
さらにまた、糸底を形成する前の段階での肉厚は、原反シートの厚さや、熱成形時の温度、真空、圧空のタイミング等により、実際には成形条件によってバラツキ易く、折り返されたシートの肉厚よりわずかに狭めた金型間の設定隙間と一致させるような一定の成形条件を維持することは非常に難しい。
したがって、厚いシートを用いる大型の容器の成形には問題は比較的少ないが、薄いシートを用いる場合には、より厳しく肉厚の精度が要求され、小型容器の成形には向かないというという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決することを課題として、シートの肉厚に左右されることなく、とくに薄肉のシートの熱成形に有効であって、かつ小物から大物までの容器の成形に適用できる、足部内部に隙間のない足付き椀状容器、或いは接地端より折り返した胴部内筒と胴周壁との間に、隙間のないカップ状容器と、それらの容器を成形するための熱成形装置、およびその熱成形方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため、足付き椀状容器として、樹脂シートにより熱成形され、胴周壁と底壁、底壁に垂設されたリング状の足とを具えた椀状容器であって、リング状の足は、足を形成する内周面部が圧空により折り返され、外周面部に溶着されることによって形成されており、底壁の周辺部が薄肉となっていることを特徴とする構成を採用する。
【００１１】
カップ状容器の実施形態として、樹脂シートにより熱成形され、下端を接地端とした胴周壁と底壁とを具えたカップ状容器であって、接地端の外縁は、胴周壁外周より膨出しており、底壁が、胴周壁の接地端より折り返され、胴周壁内周に溶着された内筒の上端に連設されていることを特徴とする構成を採用する。
【００１２】
容器の熱成形装置として、プラグを具えた上型と、雌型と底ブッシュとを具えた下型とからなる熱成形装置において、雌型が、容器胴周壁を形成するための型面を具備しており、底ブッシュが、圧空吹込孔を具備していることを特徴とする構成を採用する。
また、熱成形装置に付加して、雌型の型面下端周縁と型台との間に間隙を設け、該間隙に接続する環状の真空吸引溝を連設したことを特徴とする構成を付加する。
【００１３】
とくに足付き椀状容器の熱成形装置として、プラグを具えた上型と、雌型と底ブッシュとを具えた下型とからなる熱成形装置において、雌型が、真空吸引孔を所定の位置に穿孔し、容器胴周壁と底周壁、足外周面を形成するための型面を具備しており、底ブッシュが、圧空吹込孔を具備していることを特徴とする構成を採用する。
【００１４】
足付き椀状容器の熱成形方法として、加熱された熱可塑性の樹脂シートを、プラグの押込みと真空吸引とによって、雌型と底ブッシュとを具えた下型の型面に圧接させて容器の胴周壁と足外周面を形成し、次いで、足外周面下端部を真空吸引した状態で、底ブッシュの吹込孔より圧空を吹き込み、底ブッシュ上面のシート部分をプラグ下面に圧接させ、容器の底壁とリング状の足を形成するようにしたことを特徴とする構成を採用する。
【００１５】
カップ状容器の熱成形方法として、加熱された熱可塑性の樹脂シートを、プラグの押込みと真空吸引とによって、雌型と底ブッシュとを具えた下型の型面に圧接させて容器の胴周壁を形成し、次いで、胴周壁下端部を真空吸引した状態で、底ブッシュの吹込孔より圧空を吹き込み、底ブッシュ上面のシート部分をプラグ下面に圧接させ、容器の底壁に連設し胴周壁に溶着する内筒を形成するようにしたことを特徴とする構成を採用する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
まずはじめに、本発明の足付き椀状容器Ａについて説明する。
図１に示すように、足付き椀状容器Ａは、開口部周縁に環状の天板１を連接した胴周壁２と、底壁３とを具えており、底壁３には、リング状の足４が垂設されている。
【００１７】
胴周壁２の下方部は、足４の外側にあって、底壁３に連続する底周壁５となっており、底壁３は、足４の内側にあって、中心部６ａと中心部６ａより薄肉となった周辺部６ｂとからなっている。
足４は、外周面部７ａと、外周面部７ａに対して折り返され一体に溶着された内周面部７ｂとからなり、足４下端周縁には膨出部８が形成されている。
【００１８】
樹脂材料として、ＰＰ，ＰＥ等のポリオレフィン系樹脂が好適であるが、ＰＥＴその他熱成形可能な樹脂も用いることができ、さらには積層体も採用できる。 使用するシートの厚さは１．０〜１．５ｍｍのシートを用いて成形され、胴周壁の肉厚は０．１〜０．４５ｍｍ前後となっている。
【００１９】
次に、本発明容器の熱成形に使用する熱成形装置Ｂについてその概要を説明する。
図２において、Ｂ１は上型、Ｂ２は下型である。
上型Ｂ１は、上下動自在に装着されたプラグ１０と、加熱装置（図示しない）によって加熱された加熱シートＳのクランプ１１とを具えている。
【００２０】
プラグ１０は、円形壁面１２と平らな下面１３とを有しており、クランプ１１内には、上方から圧空が吹込まれるようになっている。
プラグ１０の形状は、円筒状、円錐状その他の形状を採用することができ、成形品によっては、下面１３は平面以外にも、凸湾曲面、凹湾曲面等を採用することができる。
【００２１】
下型Ｂ２は、型台１５と、該型台１５の上方に配設された雌型１６と、型台１５の中央に配設された底ブッシュ１７とを具えている。
雌型１６は、成形すべき椀状容器Ａの胴周壁２を形成するための型面１８、底周壁５を形成するための型面１９と足４の外周面を形成する型面２０とを具えており、型面２０の下端周縁には、型台１５との間に間隙２１が形成され、該間隙２１には、環状の吸引溝２２が連設されている。
【００２２】
吸引溝２２は、型台１５内に配設された接続孔２３を介して真空装置（図示しない）と接続されており、また、雌型１６内には、連通孔２４が配設され、その先端には、雌型１６の型面１８の所定の位置に連通する複数の吸引孔２５が穿設されている。
【００２３】
底ブッシュ１７は、その上面２６に複数の吹込孔２７が穿設され、底ブッシュ１７内に配設された接続孔２８を介して圧力空気源（図示しない）と接続されている。
また、底ブッシュ１７には、ヒーター２９が配設されている。
【００２４】
次に、本発明の椀状容器の熱成形方法について説明する。
熱成形にあたっては、加熱シートＳは、加熱装置（図示しない）によって融点近くの成形温度に加熱され、熱成形装置Ｂの雌型１６、底ブッシュ１７も所定の温度に維持される。
加熱温度の例として、１．０ｍｍのＰＰの樹脂シートで、１４０゜Ｃ〜２００゜Ｃに加熱しており、底ブッシュ１７は、５０゜Ｃ〜１８０゜Ｃ前後に加熱している。
加熱シートＳの厚さとして、０．３ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲のシートを用いることができる。
【００２５】
図３に示すように、加熱シートＳは、上型Ｂ１のクランプ１１と下型Ｂ２の雌型１６上面との間で挟持押圧され、次いで、プラグ１０を下降させると、プラグ１０の下面１３が加熱シートＳを下方に引き伸ばし、同時に、雌型１６下面の間隙２１および吸引孔２５を通じての真空吸引、また、必要に応じて補助的に加えられる上型Ｂ１から圧空によって変形賦形される。
【００２６】
そして、図４に示すように、加熱シートＳが雌型１６の型面１８，１９，２０および底ブッシュ１７上面２６に接合され、雌型１６の型面１８，１９，２０と底ブッシュ１７上面２６の型表面通りに賦形され、容器Ａの胴周壁２と底周壁５、足４の外周面部７ａが形成される。
その際、プラグ１０の下面１３は、加熱シートＳの上面との間に、後述する圧力空気の吹込みにあたって、型面１９上の加熱シートＳとプラグ１０の下面１３との間から、プラグ１０の下面１３の下方の空気が通って抜けでるだけの隙間が形成される位置まで下降し、停止されている。
その隙間は、実施例では０．１〜０．５ｍｍ程度の隙間である。
【００２７】
真空吸引の際には、間隙２１内に樹脂ａが吸引され、底ブッシュ１７はヒーター２９によって所定温度に加熱され、加熱シートＳの底ブッシュ１７上面２６に位置する部分は、融点近くの成形温度が維持される。
【００２８】
次に、図５に示すように、真空吸引、上型Ｂ１からの圧空により、加熱シートＳが型面１９に圧接され、加熱シートＳ下端部の樹脂ａが間隙２１内に吸引されている状態で、底ブッシュ１７の吹込孔２７より圧力空気を吹き込むと、加熱シートＳの底ブッシュ１７上面２６に位置する部分が膨出して、その中央部がプラグ下面１３に接合するとともに、周辺部が加熱シートＳの型面２０に接合している部分に接合し、溶着することによって、椀状容器Ａの底壁３とリング状の足４が形成され、図６に示すように、足付き椀状容器の賦形が完了する。
【００２９】
その際、膨出した加熱シートＳの周辺部は引き伸ばされることになり、成形された底壁３の周辺部６ｂは、中心部６ａより薄肉になっており、また、加熱シートＳは、融点近くの温度が維持されているので、折り返された部分は、型面２０に接合している加熱シートＳ部分に溶着する。
また、下面が凹湾曲面のプラグを用いて底壁を圧空成形すると、中央部を薄肉にすることができる。
【００３０】
次いで、成形された足付き椀状容器Ａを冷却して型内より取り出し、環状の天板１周辺をカットすることによって、足付き椀状容器Ａの成形が完了する。
得られた足付き椀状容器Ａは、足４には内周外周の樹脂が溶着一体化されて隙間が全くなく、胴周壁２、底壁３など肉厚が０．２ｍｍ前後という薄肉の容器である。
【００３１】
次に、上記実施形態に係る変形実施例について説明する。
上記実施形態では、圧力空気の吹込みにあたって、プラグ１０の下面１３は、下面１３下方の空気が抜けでるだけの隙間が形成される位置で停止させるようにしているが、プラグ１０として、下面１３と円形壁面１２との間に通気孔を設けたプラグ１０を用い、プラグ１０の下降とともに、真空吸引、圧空吸込みにより、雌型１６の形面どおりに賦形するとともに、プラグ下面１３を、底周壁形成用型面１９に加熱シートＳを押さえるよう位置させてもよい。
次いで、圧空吹込により、底ブッシュ１７上面の加熱シートＳ部分をプラグ下面１３に圧接させると、実施形態と同様の足付き椀状容器Ａを形成することができる。
【００３２】
また、圧空成形にあたって、真空成形に続いて、プラグ下面１３を型面１９より浮き上がらせて、シート面より０．５〜１．５ｍｍの間隙をもたせ、底ブッシュ１７より圧力空気を吹き込み圧空成形すると、底壁３が底周壁５より上昇した形状の足付き椀状容器が得られる。
【００３３】
次に、第２実施形態の容器と、その熱成形装置、成形方法について説明する。
本実施形態は、カップ状容器とその成形方法に関するものである。
【００３４】
図７において、Ａａはカップ状容器であり、上端に環状の天板３０を連接した胴周壁３１と底壁３２とからなっている。
胴周壁３１の下端は、接地端３３となっており、底壁３２は、接地端３３から折り返された内筒３４の上端３５に連設されている。
内筒３４は、胴周壁３１内周面に溶着されており、胴周壁３１と内筒３４との間に隙間は形成されていない。
【００３５】
次に、上記第２実施形態容器の熱成形方法について説明する。
使用する熱成形装置は、前実施形態において、下型の形状を変更したものであり、同一の構成部分には、添字ａを付して図示し、以下相違点を中心に説明する。
図８において、Ｂ１ａは上型、Ｂ２ａは下型である。
前記第１実施形態と同様に、上型Ｂ１ａは、上下動自在に装着されたプラグ１０ａと、加熱装置（図示しない）によって加熱された加熱シートＳａのクランプ１１ａとを具えており、プラグ１０ａは、円形壁面１２ａと平らな下面１３ａとを有しており、クランプ１１ａ内には、圧空が吹込まれるようになっている。
【００３６】
下型Ｂ２ａは、型台１５ａと、該型台１５ａの上方に配設された雌型１６ａと、型台１５ａの中央に配設された底ブッシュ１７ａとを具えている。
雌型１６ａは、成形すべきカップ状容器Ａａの胴周壁３１を形成するための型面４０を具えており、型面４０の下端周縁には、型台１５ａとの間に間隙２１ａが形成され、該間隙２１ａには、真空装置に接続された環状の吸引溝２２ａが連設されている。
【００３７】
底ブッシュ１７ａは、その上面２６ａに複数の吹込孔２７ａが穿設され、圧力空気源（図示しない）と接続されている。
また、底ブッシュ１７ａには、ヒーター２９ａが配設されている。
【００３８】
次に、本カップ状容器の熱成形方法について説明する。
熱成形にあたっては、前記第１実施形態と同様に、加熱シートＳａは、加熱装置（図示しない）によって融点近くの成形温度に加熱され、熱成形装置Ｂの雌型１６ａ、底ブッシュ１７ａも所定の温度に維持される。
【００３９】
加熱シートＳａは、上型Ｂ１ａのクランプ１１ａと下型Ｂ２ａの雌型１６ａ上面との間で挟持押圧され、次いで、プラグ１０ａを下降させると、プラグ１０ａの下面１３ａが加熱シートＳａを下方に引き伸ばし、同時に、上型Ｂ１ａから圧空吹込みと雌型１６ａ下面の間隙２１ａを通じての真空吸引によって変形賦形される。
【００４０】
図８に示すように、プラグ１０ａの下面１３ａは一定位置に停止され、加熱シートＳａが雌型１６ａの型面４０および底ブッシュ１７ａ上面２６ａに接合され、雌型１６ａの型面４０と底ブッシュ１７ａ上面２６ａの型表面通りに賦形され、カップ状容器Ａａの胴周壁３１と底壁３２に対応するシート部分が形成される。
【００４１】
前記第１実施形態と同様に、真空吸引の際には、間隙２１ａ内に樹脂ａが吸引され、底ブッシュ１７ａはヒーター２９ａによって所定温度に加熱され、加熱シートＳａの底ブッシュ１７ａ上面２６ａに位置する部分は、融点近くの成形温度が維持される。
【００４２】
次に、図９に示すように、真空吸引、圧空により、加熱シートＳａが型面４０と底ブッシュ１７ａ上面２６ａに圧接され、加熱シートＳａの胴周壁３１下端部の樹脂ａが間隙２１ａ内に吸引されている状態で、底ブッシュ１７ａの吹込孔２７ａより圧力空気を吹き込むと、加熱シートＳａの底ブッシュ１７ａ上面２６ａに位置する部分が膨出して、その中央部がプラグ下面１３ａに接合するとともに、周辺部が加熱シートＳａの型面４０に接合しているシート部分に接合し、溶着することによって、図７に示すような胴周壁３１の接地端３３から折り返された内筒３４と胴周壁３１が溶着されたカッブ状容器Ａａを得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成されているから、次の効果を奏する。
本発明の足付き椀状容器は、足に対応する容器内面に隙間が形成されないから、内容物が入り込むことがない。
またカップ状容器も、胴周壁の接地端から折り返された内筒と胴周壁が溶着されるので、その間に隙間が形成されないから、内容物が入り込むことがない。
【００４４】
容器に食品などを加熱充填し、シールが施された後に冷却される場合に、冷却後の減圧に対して、椀状容器では底壁の周辺部が薄肉であるため、またカップ状容器では底壁が薄肉であるため、底壁が減圧吸収面として作用し、シール面の変形、落ち込みを少なくすることができる。
【００４５】
また、本発明の熱成形方法と熱成形装置によれば、リング状の足、或いは底壁が圧空成形によって成形されるので、加熱シートの厚さが変わっても、椀状容器の場合には、足の内周部外周部の樹脂層が溶着することによって隙間のない足が成形でき、カップ状容器の場合も、胴周壁の接地端から折り返された内筒と胴周壁が溶着されるので、その間に隙間が形成されないようになった。
そのため同一の成形装置を使用し、同一の形状の容器であっても、樹脂材料を変え、加熱シートの厚さを自由に変えることができる。
また、容器の使用用途に応じて、薄い加熱シートを用い、肉厚を薄くすることができるので、材料を節減することができるようになった。
【００４６】
加熱シートの厚さに制限されることがないので、椀状容器の場合、熱成形装置としてプラグの下面を、雌型の底周壁の型面と接合、または近接できるようにするだけで、大物の容器から小物の容器まで成形することができる。
また、薄い加熱シートを用いて、小物容器の成形も容易にできるようになつた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の足付き椀状容器の説明図で、（ａ）一部断面正面図、（ｂ）は要部拡大図である。
【図２】 本発明の熱成形装置の概要を説明する断面図である。
【図３】 型締め、プラグ下降開始後の説明図である。
【図４】 プラグが最下降位置に達し、真空成形の完了時の説明図で、（ａ）一部断面正面図、（ｂ）は要部拡大図である。
【図５】 容器底部の圧空成形時の説明図である。
【図６】 容器底部の圧空成形完了時の説明図である。
【図７】 本発明のカップ状容器の説明図である。
【図８】 プラグが最下降位置に達した真空成形の完了時の説明図である。
【図９】 容器底部の圧空成形完了時の説明図である。
【符号の説明】
Ａ 椀状容器
Ａａ カップ状容器
Ｂ 熱成形装置
Ｂ１、Ｂ１ａ 上型
Ｂ２ Ｂ２ａ 下型
Ｓ、Ｓａ 加熱シート
ａ 樹脂
１、３０ 天板
２、３１ 胴周壁
３、３２ 底壁
４ 足
５ 底周壁
６ａ 中心部
６ｂ 周辺部
６ｃ 段差
７ａ 外周面部
７ｂ 内周面部
８ 膨出部
１０、１０ａ プラグ
１１、１１ａ クランプ
１２、１２ａ 円形壁面
１３、１３ａ 下面
１５、１５ａ 型台
１６、１６ａ 雌型
１７、１７ａ 底ブッシュ
１８、１９、２０、４０ 型面
２１、２１ａ 間隙
２２、２２ａ 吸引溝
２３ 接続孔
２４ 連通孔
２５ 吸引孔
２６、２６ａ 上面
２７、２７ａ 吹込孔
２８ 接続孔
２９、２９ａ ヒーター
３３ 接地端
３４ 内筒
３５ 上端

Claims (7)

  1. 樹脂シートにより熱成形され、胴周壁と底壁、底壁に垂設されたリング状の足とを具えた椀状容器であって、
    リング状の足は、足を形成する内周面部が圧空により折り返され、外周面部に溶着されることによって形成されており、
    底壁の周辺部が薄肉となっていることを特徴とする足付き椀状容器。
  2. 樹脂シートにより熱成形され、下端を接地端とした胴周壁と底壁とを具えたカップ状容器であって、
    接地端の外縁は、胴周壁外周より膨出しており、
    底壁が、胴周壁の接地端より折り返され、胴周壁内周に溶着された内筒の上端に連設されていることを特徴とするカップ状容器。
  3. プラグを具えた上型と、雌型と底ブッシュとを具えた下型とからなる熱成形装置において、
    雌型が、容器胴周壁を形成するための型面を具備しており、
    底ブッシュが、圧空吹込孔を具備していることを特徴とする容器の熱成形装置。
  4. プラグを具えた上型と、雌型と底ブッシュとを具えた下型とからなる熱成形装置において、
    雌型が、真空吸引孔を所定の位置に穿孔し、容器胴周壁と底周壁、足外周面を形成するための型面を具備しており、
    底ブッシュが、圧空吹込孔を具備していることを特徴とする足付き椀状容器の熱成形装置。
  5. 雌型の型面下端周縁と型台との間に間隙を設け、該間隙に接続する環状の真空吸引溝を連設したことを特徴とする請求項４記載の足付き椀状容器の熱成形装置。
  6. 加熱された熱可塑性の樹脂シートを、プラグの押込みと真空吸引とによって、雌型と底ブッシュとを具えた下型の型面に圧接させて容器の胴周壁と足外周面を形成し、
    次いで、足外周面下端部を真空吸引した状態で、底ブッシュの吹込孔より圧空を吹き込み、底ブッシュ上面のシート部分をプラグ下面に圧接させ、容器の底壁とリング状の足を形成するようにしたことを特徴とする足付き椀状容器の熱成形方法。
  7. 加熱された熱可塑性の樹脂シートを、プラグの押込みと真空吸引とによって、雌型と底ブッシュとを具えた下型の型面に圧接させて容器の胴周壁を形成し、
    次いで、胴周壁下端部を真空吸引した状態で、底ブッシュの吹込孔より圧空を吹き込み、底ブッシュ上面のシート部分をプラグ下面に圧接させ、容器の底壁に連設し胴周壁に溶着する内筒を形成するようにしたことを特徴とするカップ状容器の熱成形方法。
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