JP6940857B2 - 容器成形用シート材料、これを使用した容器及び容器成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、容器成形用シート材料、これを使用した容器及び容器成形方法に関する。

電子部品や比較的重量物である自動車部品等を運搬するにあたっては、その性能や特性を保証するために樹脂等の堅固な材料でなる容器を用いられているが、運搬の際、特に自動車部品等は、容器用素材との擦れにより容器用素材が削れ、パーティクルが発生する場合があった。このような場合にあっては、自動車部品等や容器に付着したパーティクルを例えばエアーガンを用いて圧縮空気を噴射することにより吹き飛ばしていたが、このような工程を経ることとなると、製品の出荷工程から受け入れ先への納品工程の中で一工程増えることとなり、コストアップの要因となっていた。
そして、かかる不都合が発生しないように上記のような容器用部材に適合すべく耐衝撃性、耐研磨性が改善された容器が検討されてきた。

文献１に係る発明は熱可塑性樹脂からなる基材層と、少なくとも片面に熱可塑性ポリウレタン系樹脂からなる表面層を有し、該表面層の厚みはいずれも１μm以上でかつその合計が多層シートの全体厚みの５０％以下であることを特徴とする多層シート、およびそれを用いた電子部品包装容器である。

特開２００２−３１６３９６号公報

文献１に係る発明は、熱可塑性ポリウレタン系樹脂からなる表面層の厚みはいずれも１μm以上でかつその合計が多層シートの全体厚みの５０％以下であることを特徴とするものであるため、例えば、複雑な形状を有する容器の場合は、形成が困難な場合があり、また、コストアップを招来することも考えられる。

そこで、本発明の目的は、安価で高い耐衝撃性、耐研磨性を有する容器成形用シート材料、これを使用した容器及び容器成形方法を提供するものである。

請求項１の発明は、積層したシート材を用いて形成される容器成形用シート材料であって、容器成形用シート材料は、熱可塑性の樹脂基材層と、樹脂基材層の表面にウレタンシート層を貼着してなり、樹脂基材層をABS樹脂とし、その厚みを２．５ミリとし、ウレタンシート層をサーモプラスチックウレタンとし、その厚みを０．３ミリから０．４ミリとし、容器成形用シート材料の厚みを２．９mm以下としたことを特徴とした、自動車部品を運搬するための容器成形用シート材料である。

請求項２の発明は、ウレタンシート層の表面にマット加工を施したことを特徴とした、請求項１に記載の容器成形用シート材料である。

請求項３の発明は、ウレタンシート層の硬度は、樹脂基材層の硬度より低いことを特徴とした、請求項１又は請求項２に記載の容器成形用シート材料である。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか一に記載の容器成形用シート材料を使用した容器である。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか一に記載の容器成形用シート材料と、樹脂基材層を成形する溶解押出成形機構と、容器成形用シート材料を真空吸引することにより所要の形状に成形する成形面を有する真空成形金型と、真空成形金型の成型面に対応する押込みプラグとを用いた容器製造方法で、容器成形用シート材料の両側の耳が裁断され、裁断された両耳が溶解押出成形機構のホッパーに供給され、樹脂基材層の樹脂材料としてリサイクルされる工程と、容器成形用シート材料の裏面側を押込みプラグに載置する工程と、容器成形用シート材料の表面側から真空成形金型を当接する工程と、真空成形金型により容器成形用シート材料を真空成形金型の成形面側に吸引することにより所要の容器の形状に成形する工程と、容器となる部分以外の不要部分を裁断し、不要部分が溶解押出成形機構のホッパーに供給され、樹脂基材層の樹脂材料としてリサイクルされる工程と、を含むことを特徴とする容器成形方法である。

請求項１の発明では、高い耐衝撃性、耐研磨性を有する容器成形用シート材料を提供できる。

請求項２の発明では、安価な材料で容器成形用シート材料を形成することができる。

請求項３の発明では、ウレタンシート層の表面にマット加工を施したことにより、トレイを積重した場合、この積重トレイから外す際に容易に分離できる。

請求項４の発明では、ウレタンシート層の硬度が樹脂基材層の硬度より低いため、耐衝撃性、耐研磨性に優れた容器成形用シート材料を提供できる。

請求項５の発明では、熱圧着、熱融着し難い材質のもの同士であっても、容易に熱圧着、熱融着することができる。

請求項６の発明では、容器成形用シート材料を用いて形成される容器であるため、比較的重量物である自動車部品等を運搬する場合であっても、自動車部品等は、容器用素材との擦れにより容器用素材の削れが発生し難い。

請求項７の発明では、有用な請求項１から請求項６の発明を使用して容器成形することができる。

図１は、容器成形用シート材料形成工程の要部模式図である。 図２は、樹脂基材層にウレタンシート層を貼着した容器成形用シート材料の断面図である。 図３は、樹脂基材層とウレタンシート層の間にプライマー層が介在した状態の容器成形用シート材料の断面図である。 図４は、容器成形用シート材料から形成された容器の斜視図である。 図５は、本発明のフローチャートである。

本発明は、ホッパーから供給された樹脂素材（ペレット）をシリンダー内部で溶解し、スクリューで押し出したものを樹脂基材層１とし、この樹脂基材層１にウレタンシート層３を貼着して容器成形用シート材料５を形成し、そして、この容器成形用シート材料５を真空金型又は真空圧空金型で真空形成又は真空圧空形成することによって容器７を形成するものである。

容器成形用シート材料５は、積層したシート材を用いて形成されており、具体的には、熱可塑性の樹脂基材層１、ウレタンシート層３、プライマー層２等である。

ホッパーへ供給する樹脂素材としては、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合樹脂）、HDPE（高密度ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）のうち、いずれかとする。

樹脂素材としては、塩化ビニル樹脂、発泡塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂等が用いられるが、中でもポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂がより好適である。

図１で図示したように、樹脂素材（ペレット）を溶解して押出し、樹脂基材層１が形成され、複数のローラを介することによって樹脂基材層１全体の厚みを整える。樹脂基材層１であるABS樹脂の厚みとしては、２．５ミリ程度が望ましい。また、樹脂基材層１である高密度ポリエチレンの厚みは、最大３ミリ程度、ポリプロピレンの厚みは、最大３ミリ程度が望ましい。

樹脂基材層１の表面１ａにウレタンシート層３を貼着するが、このウレタンシート層３は、サーモプラスチックウレタン（ＴＰＵ）又はサーモポリオレフィン（ＴＰＯ）とする。この樹脂基材層１の表面１ａにウレタンシート層３を貼着した状態を図２で図示している。

ウレタンシート層３としては、例えば、ウレタン系（例えばＴＰＵ＜サーモプラスチックウレタン＞）、オレフィン系（例えばＴＰＯ＜サーモポリオレフィン＞、ＴＰＶ＜熱可塑性加硫エラストマ＞）、ジエン系（例えばＴＰＢ＜トリフェニルベンゼン＞、ＴＰＩ＜ポリイミド＞）、塩化ビニル系（例えばＴＰＶＣ＜熱可塑性塩化ビニル樹脂＞、ＴＣＰＥ＜テトラクロロプロペン＞）、エステル系（例えばＴＰＥＥ＜熱可塑性ポリエステル系エラストマ＞）、アミド系（例えばＴＰＡＥ＜熱可塑性ポリアミド系エラストマ＞）、有機フッ素系（例えばＴＰＦ＜熱可塑性フッ素樹脂＞）、有機ケイ素系およびエチレン系が挙げられるが、これらに限定するものではないが、この中ではＴＰＵ（サーモプラスチックウレタン）又はＴＰＯ（サーモポリオレフィン）が好適である。

ウレタンシート層３であるウレタンシートの厚みは、約０．３ミリから０．４ミリ程度が望ましい。

上述のように樹脂基材層１とウレタンシート層３を貼着するが、高密度ポリエチレン又はポリプロピレンを素材とする樹脂基材層１とウレタンシート層３は、プライマー層２を介することによって貼着される。高密度ポリエチレン又はポリプロピレンを素材とする樹脂基材層１に対してウレタンシート層３は貼着性が十分でないことがあるため、プライマー層２を介することが望ましい。具体的には、ウレタンシート層３の一面（樹脂基材層と接する面）にプライマー処理を施すことによって高密度ポリエチレン又はポリプロピレンを素材とする樹脂基材層１とウレタンシート層３が貼着される。プライマー層２は、オレフィン系が望ましい。この樹脂基材層１とウレタンシート層３との間にプライマー層２を介した状態を図３で図示している。

ＡＢＳ樹脂を素材とする樹脂基材層１とウレタンシート層３は、プライマー層２を介することなく貼着される。

容器成形用シート材料５の全体の厚みは、例えば、３．５mm以下とするのが望ましい。上記厚みに関しては、容器７形成前の状態であっても、容器７形成後であっても、厚みとしては略同じである。

ウレタンシート層３の表面３ａにマット加工を施している。マット加工の方法は、特に限定されず、基材樹脂の裏面に微細な凹凸模様をマットロール等にて賦形する方法を用いることができる。具体的には、例えば表面に微細な傷を付けた金属又はゴム製のマットロールによってウレタンシート層３の表面に微細な凹凸を付与する方法が挙げられる。

また、その他、ウレタンシート層３表面３ａの賦形、粗面化は、機械的な砂目立て、あるいはマット剤含有樹脂の塗布（以下、マットコートと呼ぶ）によって行うことができる。

機械的砂目立ては、例えば、珪砂をウレタンシート層３表面３ａに高圧で吹き付けて行うことができる。このような機械的砂目立て法によって、例えば、Ｒａ０．２〜１．０μmの粗面を得ることができる。ここで、ウレタンシート層３の表面３ａとは、容器７完成後、容器７に充填される内容物と接する側の面である。

マットコートは、例えば、シリカ粉末などをポリマー中に分散させた分散物をウレタンシート層３表面３ａに塗布することによって行うことができる。マットコートにより、例えば、Ｒａ０．１〜０．５μmの粗面が得られる。このような粗面化の方法および条件を適宜選択することによって、所望の表面粗さを得ることができる。

本発明の製造工程としては、容器成形用シート材料５形成工程１０、シート耳切断回収工程２０、予熱工程３０、加熱真空成形工程４０、冷却離型工程５０、容器耳回収部による工程６０に大別される。

（容器成形用シート材料５形成工程１０） ここでは、樹脂シート（樹脂基材層１）を成形する溶解押出成形機構１０ａと、ウレタンシート（ウレタンシート層３）を送り出すシート送り機構を利用し、押出し成形された樹脂シートにウレタンシートを熱圧着させることにより容器成形用シート（容器成形用シート材料５）を成形することを主な工程内容とする。

溶解押出成形機構１０ａの詳細は図示しないが、主に、シリンダと、シリンダ内に収容され、それぞれ減速機を介してモータに接続されたスクリューと、シリンダの前端側に接続された原材料投入口としてのホッパーと、シリンダの外周面に取り付けられた加熱用のヒータと、樹脂を押し出すダイと、シートの厚みを決定する複数のロールとを備えている。

シート送り機構１０ｂの詳細は図示しないが、主に、動力源となる送りモータと、ウレタンシートを搬出する送りローラとを備えている。

ホッパーに供給された樹脂材料は、その後シリンダ内でヒータによって加熱されることによって徐々に昇温され、樹脂材料が溶融して、スクリューによって先端側から後端に接続された成形用ダイスの方へ順次移送される。そして、軟化状態の容器成形用の樹脂シートが成形用ダイスの出口から外部に押出される。なお、樹脂素材の溶解温度は、適宜選択変更することができる。

そして、シート送り機構から搬出されたウレタンシートを樹脂シートに熱圧着させ、ロールで厚みを整えることによって容器成形用シートが成形される。具体的には、加圧ニップロールにより熱圧着、熱融着して樹脂シートにウレタンシートを貼り合わせることにより二層の容器成形用シート材料が成形される。この容器成形用シートは、その後、シート耳切断回収工程２０に進入する。

（シート耳切断回収工程２０）
シート耳切断回収工程２０に進入した容器成形用シートは、押出成形部による工程の後に設置したエッジトリミング機構（不図示）に備えた耳カッターで容器成形用シートの両側の耳が裁断される。そして、両側の耳が裁断された容器成形用シートは、その後、予熱工程３０に進入する。一方、この裁断した耳は回収され、そして、シート耳は、投入口へ投入され、回収ダクトを通ってホッパーへ供給され、リサイクルされる。

（予熱工程３０）
予熱工程３０に進入した容器成形用シートは、複数のガイドローラを経て予熱機構（不図示）内を通過することによって予熱される。この予熱機構内を通過させるのは容器成形用シートの温度を下げないことによりその後の成形をし易くするためである。予熱された容器成形用シートは、その後、加熱真空成形工程４０に進入する。なお、予熱機構内の温度は、適宜選択変更することができる。

（加熱真空成形工程４０）
予熱部を通過し、加熱真空成形工程４０に進入した容器成形用シートは、上ヒータと下ヒータの間を通過させることによってさらに加熱する。なお、加熱の温度は、適宜選択変更することができる。

そして、加熱した容器成形用シートを図示しない真空金型とプラグで容器成形用シートを挟み込む。具体的には、固定側のプラグの上に容器成形用シートが載り、真空金型が下降することによって容器成形用シートを挟み込み、真空金型で吸引することによって容器７が成形される。すなわち、加熱によって軟化した容器成形用シートと真空金型の空間を真空孔からの真空吸引で真空状態にすることにより、容器成形用シートが大気圧に押されて真空金型に密着する。そして、容器成形用シートが真空金型形状、より具体的には、予め定められた所望の形状の凸部の形状となり容器が形成される。

（冷却離型工程５０）
そして、真空金型及びこの真空金型に密着した容器７に噴霧ノズルから冷却水を吹き付けることによって真空金型及びこの真空金型に密着した容器７を冷却する。その他、真空金型を冷却するための冷却用流路に連結する冷却孔から冷却水を供給することで金型を冷却し、同時にその状態で容器７も冷却することもできる。

真空金型及び容器７を冷却した後は、容器７を真空金型から離型する。具体的には、容器７のみを引っ掛けておき、真空金型を上昇させることによって容器７を真空金型か離型する。なお、真空金型及びプラグの位置関係は、真空金型が上であっても下であってもよく、また、プラグが下であっても上であってもよい。

真空金型は、所望の形状の凸部を具備し、凸部の成形面に開口し、真空引きするための複数の真空孔、冷却水を流入するための複数の冷却孔を具備する。また、真空孔と連結する複数の真空吸引用の流路とともに、冷却孔と連結する複数の冷却用の流路を適切に設ける。なお、他に冷却手段があれば、真空金型に冷却孔及び冷却用の流路を設けない構成であってもよい。

真空金型の他、真空圧空金型であってもよく、真空圧空金型の場合は、真空圧空金型での真空吸引とプラグからの圧空によって容器７が形成される。

（型抜き工程６０）
成形後の容器７の製品となる部分以外の不要部分を抜き型で裁断する。抜き型は、トムソン型等といわれ、ベース板（抜き刃を固定するための板）となるベニヤ板や樹脂板に溝を形成し、その溝にトムソン刃（抜き刃）を埋め込んで作製されたものを使用する。

具体的には、容器７の外縁形状に対応した複数のトムソン刃を配置した抜き型で容器７を打ち抜いて、各トムソン刃で容器７の外縁に沿って不要部分の容器耳を裁断することによって容器７の形状に型抜きする。

型抜きされた容器７は、内容物を充填するための容器７として使用することができる。一方、この裁断された不要部分である容器耳は回収され、そして、投入口へ投入され、回収ダクトを通ってホッパーへ供給され、リサイクルされる。

以上のような工程を経て、容器成形用シート材料５から容器７が完成される。

本実施例における容器７に充填される内容物は、特に制限されるものではなく、食品、化粧品、医薬品、トイレタリー、機械・電気・電子部品、樹脂類などが挙げられるが、本発明の容器の持つ耐衝撃性、耐研磨性、安全衛生性などを勘案すると本発明の容器は、特に自動車部品等の重量物を運搬するための容器として好適に使用できる。

その他、説明した各工程の前又は後において、シート巻き取り機構を配置する構成であってもよい。シート巻き取り機構は、シートの一端が巻取機構に巻き取り可能に連結され、シートが上流から下流へ巻き取られるものである。

出願人が行った実験によれば、容器成形用シート材料５の厚みを３．５mm以下とした方が良好な結果が得られた。

容器７成形後は、多枚数の容器７を積重収容しておき、容器７を使用する場合は、この積重容器の上端部又は下端部から容器７を一枚毎分離し、そして、容器７に内容物を充填することとなる。

積重収容した積重容器を一枚毎分離する際、マット加工を施すと、容器７を積重収容する際に上の容器７が下の容器７に深く噛み込みにくく、積重した容器７を分離しやすい。これにより対象トレイを積重トレイから外す際に容易に分離できる。

最後に本発明の容器成形方法について図５に基づいて簡単に説明する。

容器成形用シート材料５形成工程１０では、ＡＢＳ樹脂、HDPE、ＰＰ等の樹脂素材が溶解・押出成形された「樹脂基材層１」にウレタンシート層３を熱圧着し、「容器成形用シート材料５」を形成する。

シート耳切断回収工程２０では、「容器成形用シート材料５」の両耳を切断する。

予熱工程３０では、「容器成形用シート材料５」が予熱機構内を通過する。

加熱真空成形工程４０では、「容器成形用シート材料５」が加熱され、真空金型（真空圧空金型）で真空成形し、不要部分が残っている状態の容器７が形成される。

冷却離型工程５０では、真空金型及び容器を冷却し、真空金型から容器７を離型する。

型抜き工程６０では、抜き型を利用して型抜きする。すなわち、不要部分を除去する。

その後、容器７が完成し、検品後、出荷される。図４では、容器成形用シート材料から形成された容器を図示しているが、図４の容器の形状に限らず、真空金型又は真空圧空金型によって様々な容器を形成できることはもちろんである。

１：樹脂基材層
１ａ：表面
２：プライマー層
３：ウレタンシート層
３ａ：表面
５：容器成形用シート材料
７：容器
１０：容器成形用シート材料形成工程
２０：シート耳切断回収工程
３０：予熱工程
４０：加熱真空圧空成形工程
５０：冷却離型工程
６０：型抜き工程

Claims (5)

1. 積層したシート材を用いて形成される容器成形用シート材料であって、
   該容器成形用シート材料は、熱可塑性の樹脂基材層と、該樹脂基材層の表面にウレタンシート層を貼着してなり、
   前記樹脂基材層をABS樹脂とし、その厚みを２．５ミリとし、
   前記ウレタンシート層をサーモプラスチックウレタンとし、その厚みを０．３ミリから０．４ミリとし、
   該容器成形用シート材料の厚みを２．９mm以下としたことを特徴とした、自動車部品を運搬するための容器成形用シート材料。
   
2. 前記ウレタンシート層の表面にマット加工を施したことを特徴とした、請求項１に記載の容器成形用シート材料。
   
3. 前記ウレタンシート層の硬度は、前記樹脂基材層の硬度より低いことを特徴とした、請求項１又は請求項２に記載の容器成形用シート材料。
   
4. 請求項１乃至請求項３のうちいずれか一に記載の容器成形用シート材料を使用した容器。
   
5. 請求項１乃至請求項３のうちいずれか一に記載の容器成形用シート材料と、前記樹脂基材層を成形する溶解押出成形機構と、前記容器成形用シート材料を真空吸引することにより所要の形状に成形する成形面を有する真空成形金型と、該真空成形金型の成型面に対応する押込みプラグとを用いた容器製造方法で、
   前記容器成形用シート材料の両側の耳が裁断され、この裁断された両耳が前記溶解押出成形機構のホッパーに供給され、前記樹脂基材層の樹脂材料としてリサイクルされる工程と、
   前記容器成形用シート材料の裏面側を前記押込みプラグに載置する工程と、
   前記容器成形用シート材料の表面側から前記真空成形金型を当接する工程と、
   前記真空成形金型により前記容器成形用シート材料を前記真空成形金型の成形面側に吸引することにより所要の容器の形状に成形する工程と、
   容器となる部分以外の不要部分を裁断し、この不要部分が前記溶解押出成形機構のホッパーに供給され、前記樹脂基材層の樹脂材料としてリサイクルされる工程と、を含むことを特徴とする容器成形方法。
   

Images