JP4678804B2

JP4678804B2 - 紙製包装容器並びにその成形方法及び装置

Info

Publication number: JP4678804B2
Application number: JP2001034526A
Authority: JP
Inventors: 哲志秦
Original assignee: 東京食品機械株式会社
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: JP2002240816A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙を基材とするシート材料から成形された包装容器、並びにこの包装容器をインラインで製造するための成形方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に流通している紙成形品には、紙コップ，小型の飲料パック，大型の飲料パック等があるが、それらの全ては、折り曲げ，組み立て、接着といった手段を用いて形成されているのが実情である。
【０００３】
また、紙をインラインで所望の形に成形する技術は周知であるが、成形方法もしくは手段としては専ら型押しが採用されてきた。この成形方法による包装容器としてのトレイは、紙からなる基材とその上面に付着される多層フィルムとを皿状に成形してなる。そして、このトレイに例えばハムのような食品を詰め、その上からプラスチックフィルムをトレイに熱シールするのであるが、成形の際に、トレイ周縁にあるフランジ部上面の熱シール部に皺のような変形が発生するのを避けられないため、熱シールを行っても完全密封は不可能であり、この方式のトレイの用途は限られていた。
【０００４】
一方、深絞り包装機において、例えば塩化ビニール，ポリエステル，ポリプロピレン，ポリスチレンのようなプラスチックのシート材料を成形する方式は多種多様であるが、現在使用されている方式の中で最も簡単で一般的な方法について図５を参照して説明する。
【０００５】
先ず、使用される成形用金型４は、固定の上部金型部分４ａと可動の下部金型部分４ｂを備え、可動の下部金型部分４ｂが上動して図示のように固定の上部金型部分４ａに当接して金型４を密閉状態にしてから、成形が開始される。各金型部分には圧縮空気の供給口５ａ，５ｂが設けられており、また、６は加熱板であり、７は有孔の成形型である。
【０００６】
金型密閉後、図５（Ａ）に矢印で示すように、下部金型部分４ｂの供給口５ｂから圧縮空気を下部金型部分４ｂ内に送り込んで加圧し、上述したようなプラスチックのシート材料８を上部金型部分４ａ内の加熱板６に押し付ける。この押付け加熱状態を所定時間継続して、シート材料８の押付け部分を所定温度まで加熱する。シート材料８の加熱後、次に上部金型部分４ａの供給口５ａから圧縮空気を図５（Ｂ）に矢印で示すように送り込み、シート材料８を成形型７の形状通りに皿形の凹状に成形する。なお、下部金型部分４ｂは冷却水により常時冷却されており、成形後のシート材料を冷却して、素早く加熱前の硬度まで硬化する。
【０００７】
上述した成形方式を紙シート材料の成形に適用すると、紙に対する加熱の終了後に圧縮空気を上部金型部分４ａ内に送り込んだ場合、図６に示すように、紙を圧縮空気により強制的に変形しようとする際に、シート材料の送り方向９に関して下流側にある金型外部の既に成形済みの紙トレイ８ａが、逆方向に金型内部側に引き込まれる力を受ける。その結果、成形済みの紙トレイ８ａが符号１０で示すように変形して歪んでしまい、使用不能か、或いは使用しても完全密封は不可能な状態になる。なお、送込み側の紙シート材料は未成形であるため、圧縮空気を送入の際に仮に金型内部に引き込まれたとしても、大きな歪みは生じず、小さな歪みは次に金型内で成形される際に解消されるため問題とはならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の記載から分かるように、図５に関連して説明したような簡単で一般的な深絞り包装機の原理を使用して、換言すればプラスチックシート材料にしか実際に用いられていなかった熱成形を行って、板紙やモールド紙のような紙シート材料を皺のような変形もしくは歪みなしに成形して包装容器にすることができれば、かかる紙は、容易にリサイクル可能であり、しかも環境を汚染することがないから最も望ましい。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上述のような要望を満たすことができる包装容器、並びにこの包装容器をインラインで製造するための成形方法及び装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的から、請求項１に記載の本発明によると、少なくとも紙を基材とするシート材料のロールから送り出される該シート材料を金型に通してインラインで包装容器に熱成形し、該包装容器の熱成形時に、この包装容器に連なる既に成形済みの包装容器を、最終成形形状に対応する押し型で押圧することで、該成形済みの包装容器の位置を固定しておくことを特徴としている。
【００１３】
前記シート材料は、請求項２に記載のように紙単体であってもよいし、請求項３に記載のように牛乳パックに使用される通常のものと同一であってもよいし、請求項４に記載のように紙に貼り合わせられた単層プラスチックフィルムを含んでいてもよいし、請求項５に記載のように紙に貼り合わせられた多層プラスチックフィルムを含んでいてもよい。
【００１４】
請求項６に記載の本発明によると、包装容器成形方法は、熱成形した前記包装容器に製品を充填し、その後、前記単層プラスチックフィルムに別のプラスチックフィルムを熱シールしてから、前記包装容器の所定部位に紙側から切込みを形成することを含んでいる。請求項７に記載の本発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の包装容器成形方法により成形された包装容器を提供することを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の本発明は、前記シート材料を皿状に成形し、皿状の開口部をプラスチックシートにより被覆し、フランジ部を熱溶着してなるものである。
【００１６】
更に、請求項９に記載の本発明は、少なくとも紙を基材とするシート材料のロールから送り出される該シート材料を熱成形して深絞り容器とする金型と、該金型にインライン式に配列され、前記金型による熱成形時に、前記深絞り容器に連なる既に熱成形済みの深絞り容器の位置を固定する固定手段とを備え、該固定手段は、金型の成形型と同様の形状に形成された受け板と、該受け板を補完する形状に形成された押し板とを含むことを特徴とする深絞り容器成形装置を提供する。
【００１７】
請求項１０に記載のように、前記金型は凹状の成形型を含み、前記固定手段は、前記成形型の形状と同様の凹状に形成された受け板と、該受け板を補完する凸状に形成された押し板とを含んでいる。また、請求項１１に記載の本発明による深絞り容器成形装置のように、前記シート材料は、紙シートの表面にプラスチックフィルムを付着した複合シートであり、該シート材料の送り方向に関して前記固定手段の下流側の所定位置に、該所定位置に達した深絞り容器の所定部位に前記紙シート側から切込みを形成するカット装置が配置されている。
【００１８】
請求項１２に記載の本発明は、請求項９乃至１２のいずれかに記載の包装容器成形装置により成形された包装容器を提供している。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明するが、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。また、本発明は、以下の説明から分かるように、この実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態による成形装置の一例を示す概要図で、図５に示した成形装置を紙シート材料の成形に適用した場合に生ずる成形済みトレイ８ａの引き込みという前述の重大な不具合を解消するため、成形用金型４の下流側に成形済みトレイ８ａの固定手段を配している。
【００２１】
即ち、この成形装置で使用される成形用金型４は、図５に示した従来の金型と同様に、固定の上部金型部分４ａと可動の下部金型部分４ｂを備え、可動の下部金型部分４ｂが上動して図示のように固定の上部金型部分４ａに当接して金型４を密閉状態にしてから、成形が開始される。各金型部分には圧縮空気の供給口５ａ，５ｂが設けられており、また、６は加熱板であり、７は有孔の成形型である。この場合紙であるシート材料８の送り方向に関して下流側には、固定手段としての押し型１１が配置されている。この押し型１１は、固定の上部押し型部分１１ａと可動の下部受け型部分１１ｂとを備えている。実施例では、固定の上部押し型部分１１ａ及び可動の下部受け型部分１１ｂは、それぞれ、固定の上部金型部分４ａ及び可動の下部金型部分４ｂと一体に形成されており、そのように形成するのが好ましいのであるが、必ずしもその必要はない。
【００２２】
固定の上部押し型部分１１ａの天板１２には、流体圧シリンダとするアクチュエータ１３が設けられており、下端に凸状の押し板１３ｂを支持したその作動ロッド１３ｃは、上部押し型部分１１ａ内に軸方向に移動自在に垂下している。一方、可動の下部受け型部分１１ｂ内には、上記押し板１３ｂと対峙する位置に凹状の受け板１４が設けられている。押し板１３ｂ及び受け板１４の形状は、最終的に目標とする成形形状と実質的に同一でよく、例えば、前工程の金型４において熱成形されたトレイ８ａの形状に対応すると考えてよい。
【００２３】
図示しないが、紙シート材料８としては、用途に応じて種々の形態が考えられる。その一例を挙げると次の通りである。
【００２４】
１）紙単体
乾燥した製品用であり、しかも完全密封包装を目的としないトレイのインライン成形用なら、シート材料は紙単体で使用してよい。この場合、原料の紙としては、例えば牛乳パックをはじめ、種々の清涼飲料や清酒等の包装に使用されている紙シートを用いるのが好ましいが、最も好適なのは、牛乳パックと同様にリサイクル可能であり環境汚染のない牛乳パックに使用されているものと同一材料を使用することである。
【００２５】
２）紙の表面にプラスチックを付着した複合シート
水分を多く有する製品を包装した場合の防水効果を図ったトレイのインライン成形用として、市販の紙コップのように、紙シート材料の表面側（製品に接触するトレイ内面側）にプラスチックフィルムをコーティング、ラミネートもしくは貼り合わせた複合シートを使用する。プラスチックフィルムとして、熱シール用に一般に多用されているポリエチレン系やポリプロピレン系のプラスチックを使用することにより、蓋用フィルムとの熱シールが、延いては完全密封包装が可能となる。
【００２６】
３）紙の両面にプラスチックを付着した複合シート
紙の両面にプラスチックフィルムをラミネートもしくは耐水コーティングして、トレイの外面及び内面（製品側）を通じて水分等が透過しないようにするトレイのインライン成形用に好適である。牛乳パックのような飲料用紙パックに成形されるシート材料をそのままこの複合シートとして使用し得る。
【００２７】
一般に飲料用紙パックのシート材料ではポリエチレン系プラスチックフィルムが多くラミネートされているので、トレイの外面側がこのポリエチレン系プラスチックフィルムとなるようにしておけば、成形性・汎用性から見て適している。
【００２８】
４）プラスチックフィルムが多層である上記２）項の複合シート、或いは一方のプラスチックフィルムが多層である上記３）項の複合シート
トレイの外面側となる面は、上記３）項の複合シートに準じるが、内面側は多層のプラスチックとすることにより、完全密封機能に加え、水分及び酸素透過の防止機能を付加することを目的とするトレイのインライン成形に適する。
【００２９】
多層の例としては、基材となる紙シートに近い層から、例えば、酸素バリアとしてのＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合体）フィルム、封止機能向上のためのポリエチレン系プラスチックフィルムとし得る。
【００３０】
次に、図１を参照して、本発明の実施例に従って紙シート材料からトレイを成形する方法について説明する。
【００３１】
先ず、下方にある可動の下部金型部分４ｂ及び下部受け型部分１１ｂを上動して固定の上部金型部分４ａ及び上部押し型部分１１ａに当接させて、図１に示す金型密閉状態とする。その後、下部金型部分４ｂの供給口５ｂから圧縮空気を下部金型部分４ｂ内に送り込んで加圧し、上記１）〜４）項のいずれかから選択したような紙シート材料８を上部金型部分４ａ内の加熱板６に押し付ける（図５（Ａ）に示す状態に対応）。なお、シート材料８は、図示しないロールから送り方向９に通常のように送られてくる。この押付け加熱状態を所定時間継続して、シート材料８の押付け部分を所定温度まで加熱する。シート材料８の加熱後、次に上部金型部分４ａの供給口５ａから圧縮空気を送り込み、シート材料８を成形型７の形状通りに成形する。なお、希望に応じて、下部金型部分４ｂは冷却水により常時冷却されていてよく、成形後のシート材料を冷却して、素早く加熱前の硬度まで硬化することができる。
【００３２】
このように金型内でシート材料８がトレイに成形されるとき、送り方向９に関してその下流側にある成形済みのトレイ８ａが引き戻されようとするが、供給口５ａからの圧縮空気の送込みに連動してアクチュエータ１３が作動し、押し板１３ｂによりトレイ８ａを受け板１４に押圧し確実に保持するため、引き戻しが防止される。また、このように押し板１３ｂによりシート材料８を受け板１４に押圧することにより、シート材料８が実質的に２回成形されることになるので、トレイ８ａ凹部の輪郭が明確となって商品価値の向上になる。なお、冷却水による冷却機能は、下部金型部分４ｂに代えて、或いは下部金型部分４ｂに加えて、受け板１３ｂに持たせてもよい。
【００３３】
次に、深絞り包装機において少なくとも上記２）項に記載のようなシート材料が使用された場合、使用済みトレイをプラスチックフィルムと紙シートとに容易に分別して廃棄可能とするため、図２及び図３に示すように、例えば紙シート１と多層プラスチックフィルム２とを貼り合わせた複合シートからなるトレイ８ａにおいて、そのフランジ部３の一部に、トレイ８ａ裏側（紙シート１側）から切込み３ａを入れて、分別時のつまみ口とするのが好適である。
【００３４】
具体的には、深絞り包装機において、紙シート材料８の成形→製品充填→シール→カッティングという諸工程が連続的に行われていくが、シール工程とカッティング工程との間に、図４に示すようにカット装置を設置して、切込み３ａを形成する。即ち、カット装置は、プラスチックフィルム側に配置される固定の上部受け板１５と、紙シート側に配置される可動の下部押切り刃１６と、該下部押切り刃１６を上下動させる空圧シリンダによるアクチュエータ１７とを備えている。この下部押切り刃１６を上部受け板１５に向かい上動させることにより、両者間にあるトレイ８ａのフランジ部の所定位置（通常、図３に示すようなトレイの角部）に切込み３ａ（図２参照）を形成する。切込み３ａの深さは、原則として紙シート１の厚み分に近いことが望ましく、従って、使用される紙シート１の厚みに合わせて最上昇時の下部押切り刃１６の位置が適宜調整される。
【００３５】
【発明の効果】
請求項６及び１１に記載の本発明によれば、包装容器には、そのフランジ部の所定位置に、紙シート側から所定深さの切込みが形成されるため、プラスチックフィルムを含む複合シートが用いられていても、紙とプラスチックの分別が非常に容易であって、リサイクル可能であり、環境の汚染防止に寄与することができる。
【００３６】
請求項１〜１２に記載の本発明によると、包装容器の熱成形時に、この包装容器に連なる既に成形済みの包装容器の位置を固定しておくため、熱成形時に、既に成形済みの包装容器が引き戻されることがないので、包装容器に例えば皺のような形状の変形が生じることがなく、包装容器の製造歩留りが向上すると共に、優れた密封機能の包装容器を成形することができる。
【００３７】
シート材料は、その使用条件に応じて、請求項２に記載のように紙単体でもよく、請求項３に記載のように牛乳パックに使用される通常のものと同一でもよく、請求項４に記載のように紙に貼り合わせられた単層プラスチックフィルムか、請求項５に記載のように多層プラスチックフィルムを含んでいてもよい。特に請求項２の場合には、リサイクルが容易であり、環境の汚染防止に大きく寄与することができる。
【００３８】
請求項１０に記載の本発明によると、金型は凹状の成形型を含み、固定手段は該成形型の形状と同様の凹状に形成された受け板と、該受け板を補完する凸状に形成された押し板とを含むので、金型で成形された深絞り容器を固定手段で更に押圧することになり、実質的に２回成形されることになるので、深絞り容器の凹部の輪郭が明確となって商品価値の向上になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による紙製包装容器の成形装置を示す概要図である。
【図２】本発明に従って成形された包装容器の一部を拡大して切込みを示す側面図である。
【図３】本発明に従って成形された包装容器の平面図である。
【図４】本発明による成形装置において包装容器に切込みを形成するカット装置の拡大側面図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は従来の深絞り成形装置でプラスチックシート材料から包装容器をインライン成形する工程を示す説明図である。
【図６】図５に示した深絞り成形装置で紙シートをインライン成形する際の不具合について説明するための図である。
【符号の説明】
１紙シート、２多層プラスチックフィルム、３トレイのフランジ部、３ａ切込み、４金型、４ａ固定の上部金型部分、４ｂ可動の下部金型部分５ａ供給口、５ｂ供給口、６加熱板、７成形型、８シート材料、８ａトレイ（包装容器）、９シート材料送り方向、１１押し型（固定手段）、１１ａ上部押し型部分、１１ｂ下部受け型部分、１２天板、１３アクチュエータ、１３ｂ押し板、１３ｃ作動ロッド、１４受け板、１５上部受け板（カット装置）、１６下部押切り刃（カット装置）、１７アクチュエータ（カット装置）

Claims

少なくとも紙を基材とするシート材料のロールから送り出される該シート材料を金型に通してインラインで包装容器に熱成形し、該包装容器の熱成形時に、この包装容器に連なる既に成形済みの包装容器を、最終成形形状に対応する押し型で押圧することで、該成形済みの包装容器の位置を固定しておくことを特徴とする包装容器成形方法。
前記シート材料は紙単体であることを特徴とする、請求項１に記載の包装容器成形方法。
前記シート材料は牛乳パックに使用される通常のものと同一であることを特徴とする、請求項１に記載の包装容器成形方法。
前記シート材料は紙に貼り合わせられた単層プラスチックフィルムを含むことを特徴とする、請求項１に記載の包装容器成形方法。
前記シート材料は紙に貼り合わせられた多層プラスチックフィルムを含むことを特徴とする、請求項１に記載の包装容器成形方法。
熱成形した前記包装容器に製品を充填し、その後、前記単層プラスチックフィルムに別のプラスチックフィルムを熱シールしてから、前記包装容器の所定部位に紙側から切込みを形成することを含む、請求項１に記載の包装容器成形方法。
請求項１〜６のいずれかに記載の包装容器成形方法により成形された包装容器。
前記シート材料を皿状に成形し、皿状の開口部をプラスチックシートにより被覆し、フランジ部を熱溶着してなる請求項７に記載の包装容器。
少なくとも紙を基材とするシート材料のロールから送り出される該シート材料を熱成形して深絞り容器とする金型と、該金型にインライン式に配列され、前記金型による熱成形時に、前記深絞り容器に連なる既に熱成形済みの深絞り容器の位置を固定する固定手段とを備え、該固定手段は、金型の成形型と同様の形状に形成された受け板と、該受け板を補完する形状に形成された押し板とを含むことを特徴とする深絞り容器成形装置。
前記金型は凹状の成形型を含み、前記固定手段は、前記成形型の形状と同様の凹状に形成された受け板と、該受け板を補完する凸状に形成された押し板とを含む請求項９に記載の深絞り容器成形装置。
前記シート材料は、紙シートの表面にプラスチックフィルムを付着した複合シートであり、該シート材料の送り方向に関して前記固定手段の下流側の所定位置に、該所定位置に達した深絞り容器の所定部位に前記紙シート側から切込みを形成するカット装置が配置されている、請求項９又は１０に記載の深絞り容器成形装置。
請求項９〜１１のいずれかに記載の包装容器成形装置により成形された包装容器。