JP4746304B2 - 有底箱型容器およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂リサイクル材をコア材として用いたサンドイッチ成形法によって得られる有底箱型容器などの有底箱型容器およびその製造方法に関する。

コア層とスキン層とを備えたサンドイッチ成形品において、表面のスキン層となる樹脂材料として樹脂バージン材を用い、コア層となる樹脂材料として廃棄プラスチックの粉砕品、すなわち樹脂リサイクル材を用い、廃棄プラスチックのリサイクルを図ることが既に提案され（たとえば、特許文献１参照）、コンテナと称される有底箱型容器においても、コア層材として樹脂リサイクル材を用いたものがある。

しかし、樹脂リサイクル材は、材質がいろいろであるため、その物性が安定しない。したがって、樹脂リサイクル材の使用量を多くしてリサイクル効率をあげようとすると、場合によっては強度不足を招くおそれがある。
たとえば、有底箱型容器の場合、内部に物品を収容した状態で搬送されるため、底に大きな荷重がかかる。したがって、底に十分な強度を持たせなければ、収容物の荷重で底が撓み、コンベヤ等で搬送する場合などに有底箱型容器の姿勢が不安定になる。

一方、強度を確保しようとして底の厚みを厚くすると、有底箱型容器の重量が重くなり、取り扱い性に問題が生じる。

特開2002-86491号公報

本発明は、上記事情に鑑みて、サンドイッチ成形法を用いて成形され、樹脂リサイクル材を多く使用するとともに、底の厚みを厚くすることなく、底の強度を十分に確保できる有底箱型容器およびその製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明にかかる有底箱型容器は、樹脂リサイクル材を含む材料からなるコア層が樹脂バージン材からなるスキン層とスキン層との間に挟まれたサンドイッチ構造部を少なくとも底に備えているサンドイッチ成形されてなる有底箱型容器において、底のサンドイッチ構造部が、スキン層となる樹脂バージン材のみからなる帯状をした補強樹脂部を介して複数に仕切られていることを特徴としている。

本発明の有底箱型容器は、特に限定されないが、たとえば、底に設けられた複数のゲートからスキン層となる樹脂バージン材を射出する工程と、スキン層となる樹脂バージン材を射出充填したゲートからコア層となる樹脂リサイクル材を含む材料を射出する工程とを少なくとも行って得られることが好ましい。

樹脂バージン材としては、各種用途に応じた公知の熱可塑性樹脂を何ら制限なく使用することができる。例えば、エチレン、プロピレン、ブテン等のα−オレフィンよりなる単独重合体或いは共重合体の他、スチレン−α−オレフィンブロック共重合体、ポリアミド、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタールなどが挙げられる。これらは、単独で或いは二種以上の樹脂を混合して使用することもできる。

コア層となる樹脂リサイクル材を含む材料のうち、樹脂リサイクル材としては、市場から回収した各種用途で用いられた熱可塑性樹脂製品から得られるもので、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン系樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、ポリエステル系樹脂などが挙げられ、スキン層となる樹脂バージン材に対して相溶性を備えていることが好ましく、これらに１種以上に対して必要に応じて樹脂バージン材を含有させることは任意である。

補強樹脂部の位置は、有底箱型容器の形状によって適宜決定され、最も荷重がかかる部分に設けることが好ましい。
補強樹脂部の幅は、樹脂リサイクル材の使用量をできるだけ増やせるように、底が必要な強度を確保できる範囲でできるだけ狭い方が好ましい。

本発明にかかる有底箱型容器は、以上のように、樹脂リサイクル材を含む材料からなるコア層が樹脂バージン材からなるスキン層とスキン層との間に挟まれたサンドイッチ構造部を少なくとも底に備えているサンドイッチ成形されてなる有底箱型容器において、底のサンドイッチ構造部が、スキン層となる樹脂バージン材のみからなる帯状をした補強樹脂部を介して複数に仕切られているので、コア層材として樹脂リサイクル材を使用しても底の強度を十分に確保できる。

以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１〜図３は、本発明にかかる有底箱型容器の１つの実施の形態をあらわしている。

図１〜図３に示すように、この有底箱型容器１００は、サンドイッチ成形法によって得られ、図２および図３に示すように、底１１０が、長手方向の中央に帯状に設けられた補強樹脂部１２０と、補強樹脂部１２０を挟んで両側に設けられたサンドイッチ構造部１３０とを備え、底１１０の底面１１１に補強リブ１１２が格子状に突設されている。
サンドイッチ構造部１３０は、樹脂リサイクル材えお少なくとも含む材料からなるコア層１３１が底１１０の厚み方向中央部に形成され、このコア層１３１の厚み方向の上下に樹脂バージン材からなるスキン層１３２が、コア層１３１を挟むように設けられている。

この有底箱型容器１００は、特に限定されないが、たとえば、図４に示すような射出成形機用ノズル１０を用いて製造することができる。

すなわち、図４において、５１は第一射出ユニット、５２は第二射出ユニット、５３は第三射出ユニットで、それぞれ開閉弁５４、５５、５６を介して、ノズル１０に連結されている。
開閉弁は必ずしも必要ではなく、本実施例では使用しているが、必要に応じて使用すればよい。

図５の詳細断面図に示すように、ノズル１０には、第一ノズルチップ１１及び第二ノズルチップ１２が接続されており、この先端のノズル出口から金型キャビティへ樹脂が射出される。図５において、１３はノズル本体、１４は接続リング、２１は第一射出ユニット５１から樹脂を受け入れる第一ポート、２２は、第二射出ユニット５２から樹脂を受け入れる第二ポート、２３は、第三射出ユニット５３から樹脂を受け入れる第三ポートである。
第一ポート２１に供給された樹脂は、ノズル本体１３に形成されている第一流路３１の環状流路部３１ａを経由して、ノズルチップ１１内の流路１５に流入する。同様に第二ポ
ート２２に供給された樹脂は、ノズル本体１３に形成されている第二流路３２の環状流路部３２ａを経由して、ノズルチップ１２内の流路１６に流入する。

第三ポート２３に供給された樹脂は、第三流路３３と第四流路３４に分岐されて流動する。第三流路３３は、ノズル本体１３に設けられた第一トーピード４１の中央に穿設された孔状流路３３ａへつながるよう配設されており、第一ノズルチップ１１内の流路１５で、第一流路３１の環状流路部３１ａと合流する。第四流路３４は、ノズル本体１３に設けられた第二トーピード４２の中央に穿設された孔状流路３４ａへつながるよう配設されており、第二ノズルチップ１２内の流路１６で、第二流路３２の環状流路部３２ａと合流する。

つぎに、図４および図５に示した射出成形機用ノズル１０を使用した上記有底箱型容器１００の成形の動作を模式的にあらわした図６を用いて説明する。
まず、開閉弁５４、５５を「開」状態にして、図６（ａ）に示すように、第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２を起動してスキン層となる溶融状態になった樹脂バージン材Ｐ１をノズル１０に供給する。この時、第一射出ユニット５１と第二射出ユニット５２は、ゲートの位置や有底箱型容器の形状に応じて同時に起動しても、どちらか一方を遅らせて起動してもよい。

第一射出ユニット５１からノズル１０に送られた溶融状態の樹脂バージン材Ｐ１は、第一ポート２１から第一流路３１、流路１５、第一ノズルチップ１１および第１のゲートＧ１を経て金型キャビティＫ内に射出される。金型キャビティＫ内に射出された樹脂バージン材Ｐ１は、表面が冷却され、第一のスキン層を形成する。同様に、第二射出ユニット５２からノズル１０に送られた溶融状態の樹脂バージン材Ｐ１は、第二ポート２２から第二流路３２、流路１６、第二ノズルチップ１２および第２のゲートＧ２を経て金型キャビティＫに射出される。金型キャビティＫに射出された溶融状態の樹脂バージン材Ｐ１は、表面が冷却され、第二のスキン層を形成する。

第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２から予め設定された量の第１の樹脂バージン材Ｐ１が供給されたら、第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２を起動したまま、又は停止させて、開閉弁５６を「開」状態として、第三射出ユニット５３を起動して、コア層を形成する溶融状態の樹脂リサイクル材Ｐ２をノズル１０に供給する。

図６（ｂ）に示すように、第三射出ユニット５３からノズル１０に送られた溶融状態の樹脂リサイクル材Ｐ２は、第三ポート２３から第三流路３３と第四流路３４に分岐されて流動する。第三流路３３に流入した溶融状態の樹脂リサイクル材Ｐ２は、第一ノズルチップ１１内の流路１５、第一ノズルチップ１１および第１のゲートＧ１を経て金型キャビティＫ内に射出される。この時、流路１５内では、残存している第一射出ユニット５１から供給された樹脂バージン材Ｐ１を排除しながら金型キャビティＫへ流入し、金型キャビティＫ内では、既に表面が冷却されて固化を始めた樹脂バージン材Ｐ１の、まだ溶融状態を保っている内部を流動し、樹脂バージン材Ｐ１の層を突き破らないようにコア層を形成していく。

同様に、第四流路３４に流入した溶融状態の樹脂リサイクル材Ｐ２は、第二ノズルチップ１２内の流路１６、第二ノズルチップ１２および第２のゲートＧ２を経て金型キャビティＫ内に射出される。この時，流路１６内では、残存している第二射出ユニット５２から供給された樹脂バージン材Ｐ１を排除しながら金型キャビティＫへ流入し、金型キャビティＫ内では、既に表面が冷却されて固化し始めた樹脂バージン材Ｐ１の、まだ溶融状態を保っている内部を流動し、樹脂バージン材Ｐ１の層を突き破らないようにコア層を形成していく。
第三射出ユニット５３から予め設定された量の樹脂リサイクル材Ｐ２が供給されたら、射出ユニット５３を停止させて、開閉弁５６を「閉」状態とする。

次いで、第一射出ユニット５１及び第二射出ユニット５２の起動を継続させて、又は再起動して、図６（ｃ）に示すように、第１のゲートＧ１から樹脂バージン材Ｐ１を金型キャビティＫ内へ供給し、同時に第２のゲートＧ２から樹脂バージン材Ｐ１を金型キャビティＫ内へ供給し、それぞれのゲートＧ１，Ｇ２から射出されるそれぞれの樹脂バージン材Ｐ１がコア層となる樹脂リサイクル材Ｐ２を包み込むとともに、ゲートＧ１とゲートＧ２との中間部で第１の樹脂バージン材Ｐ１と樹脂バージン材Ｐ１とが合流しその界面で一体化されるように流動させ、上記有底箱型容器１００が完成する。

この有底箱型容器１００は、以上のように、樹脂リサイクル材Ｐ２からなるコア層１３１が樹脂バージン材からなるスキン層１３２とスキン層１３２との間に挟まれたサンドイッチ構造部１３０を底１１０に備え、底１１０のサンドイッチ構造部１３０が、スキン層１３２となる樹脂バージン材Ｐ１のみからなる帯状をした補強樹脂部１２０を介して複数に仕切られている構成としているので、底１１０にかかる荷重を樹脂バージン材Ｐ１からなる強度的に安定した補強樹脂部１２０によって受ける。したがって、コア層を構成する樹脂材料として樹脂リサイクル材Ｐ２を使用していても、底１１０が荷重によって撓んだりするのを防止できる。すなわち、底１１０の強度を十分に確保できる。

また、上記のような射出成形機用ノズル１０を用いるようにすれば、両サンドイッチ構造部１３０のコア層となる樹脂リサイクル材Ｐ２を第三射出ユニット５３のみを用いて２つのゲートＧ１，Ｇ２から金型キャビティＫ内に射出できるので、射出装置全体をコンパクトにすることができる。

本発明にかかる有底箱型容器は、上記の実施の形態に限定されない。たとえば、上記の実施の形態では、ゲートが２箇所であったが、３箇所以上でも構わない。
上記の実施の形態では、２つのゲートから射出されるスキン層を形成する樹脂バージン材が同一のものであったが、ゲート毎に異なる色の樹脂バージン材を射出するようにしてもよい。このようにすれば、左右で異なる色の有底箱型容器を一度の射出成形により得ることができる。

上記の実施の形態では、１台の射出成形機用ノズル１０のみを用いて成形するようにしているが、従来のサンドイッチ成形用の射出装置を各ゲートに対して１台ずつ配置するようにしても構わない。また、多点ゲートとしても構わない。
上記の実施の形態では、コア層となる樹脂リサイクル材を射出後、再び樹脂バージン材を射出するようになっているが、ゲート部分にコア層が露出していても構わない。

上記の実施の形態では、底の底面に補強リブが設けられていたが、補強リブはなくても構わない。
上記の実施の形態では、コア層を形成する樹脂材料として樹脂リサイクル材のみが用いられていたが、樹脂リサイクル材と樹脂バージン材との混合材料を用いるようにしても構わない。

以下に、本発明の具体的な実施例を比較例と対比させながら詳しく説明する。

（実施例１）
スキン層となる樹脂バージン材として、日本ポリケム社製ポリプロピレン（商標ノバテックＰＰ ＢＣ０３Ｂ、曲げ弾性率：１２００ＭＰａ）、コア層となる樹脂リサイクル材として、使用済み有底箱型容器のリサイクル材（曲げ弾性率：９００ＭＰａ）を用い、各
部の寸法が長さ６００ｍｍ×幅４００ｍｍ×高さ２００ｍｍ、基本肉厚２．５ｍｍ、底の底面に巾２ｍｍ高さ３ｍｍの補強リブがある、図１および図２に示すような有底箱型容器を図３に示す射出成形機用ノズルを用いて、以下の成形条件でサンドイッチ成形した。

〔成形条件〕
（ゲートの位置および数）
底の長手方向の１端から１５０ｍｍ、短手方向の１端から２００ｍｍの位置と、底の長手方向の他端から１５０ｍｍ，短手方向の１端から２００ｍｍの位置の２点にゲートを設けた。
（樹脂バージン材の射出）
両ゲートから同時に３秒間射出した。
（樹脂リサイクル材の射出）
樹脂バージン材の射出完了後、両ゲートから同時に２秒間射出した。

得られた有底箱型容器は、底面の長手方向中央にコア層とコア層を仕切る約幅２０mmのスキン層樹脂のみからなる部分が形成されていた。

（比較例１）
ゲート位置を底面中央の１点にしてスキン層樹脂をゲートから４秒間射出したのち、コア層樹脂をゲートから３秒間射出した以外は、上記実施例１と同様にして図Ａに示すような有底箱型容器を得た。

（参考例）
コア層樹脂として日本ポリケム社製ポリプロピレン（商標ノバテックＰＰ ＢＣ０３Ｂ、曲げ弾性率：１２００ＭＰａ）を用いた以外は、上記実施例１と同様にして図Ａに示すような有底箱型容器を得た。

上記実施例１、比較例１および参考例で得られた有底箱型容器を２段積み重ねたものの上側の有底箱型容器に２３℃にて２０ｋｇの重り（直径２ｍｍの鉛の球）を入れて、荷載し、
２４時間放置したのちの底のたわみの量、および荷重を取り除いた後の底のたわみの量を調べ、その結果を表１に示した。

表１に示すように、実施例１の有底箱型容器は、参考例のバージン樹脂のみからなる有底箱型容器と同様にたわみの量が少なかったが、比較例１の有底箱型容器は、たわみの量が大きかった。これは、底面の中央にある、幅約２０ｍｍの補強樹脂層の曲げ弾性率が高いため、底面のたわみを少なくする効果があるものと考えられる。すなわち、比較例２の底面には、樹脂リサイクル材が多く分布しており、樹脂リサイクル材の曲げ弾性率が
低いために、底面のたわみが大きくなると考えられる。
また、表１から荷重負荷除去後の復元性も補強樹脂層により確保でき、有底箱型容器の耐久性も確保できることがわかる。

本発明にかかる有底箱型容器の１つの実施の形態をあらわす斜視図である。 図１の有底箱型容器の平面図である。 図２のＸ−Ｘ線断面図である。 図１の有底箱型容器の成形に用いる射出成形機用ノズルの断面図である。 図４の要部拡大図である。 図４の射出成形機用ノズルを用いた図１の有底箱型容器を成形する場合の樹脂の流れを模式的にあらわす説明図である。

符号の説明

１００ 有底箱型容器
１１０ 底
１２０ 補強樹脂部
１３０ サンドイッチ構造部
１３１ コア層
１３２ スキン層
Ｐ１ 樹脂バージン材
Ｐ２ 樹脂リサイクル材
Ｇ１，Ｇ２ ゲート

Claims (2)

1. 樹脂リサイクル材を含む材料からなるコア層が樹脂バージン材からなるスキン層とスキン層との間に挟まれたサンドイッチ構造部を少なくとも底に備えているサンドイッチ成形されてなる有底箱型容器において、
   底のサンドイッチ構造部が、スキン層となる樹脂バージン材のみからなる帯状をした補強樹脂部を介して複数に仕切られていることを特徴とする有底箱型容器。
2. 底に設けられた複数のゲートからスキン層となる樹脂バージン材を射出する工程と、スキン層となる樹脂バージン材を射出充填したゲートからコア層となる樹脂リサイクル材を含む材料を射出する工程とを少なくとも包含する請求項１に記載の有底箱型容器の製造方法。

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