JPH021661B2

JPH021661B2 -

Info

Publication number: JPH021661B2
Application number: JP4104883A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Morioka; Tooru Yoshimi
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1983-03-11
Filing date: 1983-03-11
Publication date: 1990-01-12
Also published as: JPS59165630A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は発泡シート製容器の口縁捲回装置に
関し、特に容器の開口部上端に外方側へ捲回され
た口縁部を有する容器として寸法精度が高く強度
的にも優れているものを製造できると共に、口縁
部の捲回加工を能率よくできる装置を提供しよう
としている。

従来より紙製のコツプ状容器等においては、開
口部上端を捲回して丸く曲成されたカール状リブ
もしくはカールリツプを形成する、いわゆるリツ
プカール加工を施すことが行なわれており、上記
カール状リブまたはリツプの形成によつて、容器
口縁部の補強を果たすと共に飲料容器等として使
用した場合の口当りが良くなり、衛生的にも好適
であるとされている。

また近年上記紙製容器に比べ、保温性、保冷性
等に優れた発泡ポリスチレンシート製等のカツプ
状容器も使用され出しているが、これら発泡シー
ト製容器の場合には上記リツプカール加工が非常
に困難であつた。

即ち、発泡シートによる成形品は、シート形成
時の延伸によつて生じるシート自体の方向性によ
り、容器円周方向への伸びが少なく、また発泡シ
ートは断熱性を有しているので短時間で適当な軟
化温度まで加熱昇温することが難かしい欠点があ
り、その為捲回加工の際に割れたり裂け易くて捲
回性が非常に悪く、仕上りも悪くなつて口縁部全
周にわたる均一な捲回加工が行ない難く、凹凸や
シワが生じたり製品の寸法精度も劣る問題があ
り、特に容器とは別個に形成された蓋を口縁部に
嵌合して被蓋可能にする場合等には、口縁部の正
確な寸法精度が要求されるので、従来の捲回口縁
部付の発泡シート製容器では使用不可能であつ
た。

また、非発泡の合成樹脂製容器を回転させなが
ら加熱された成形型へ押込んでリツプカール加工
を行なう方法や装置（例えば特公昭38−24594号、
特公昭39−2082号等参照）を、発泡シート製の容
器に応用することも試みられたが、前記諸問題を
完全に解決することは出来ず、リツプ形状が不完
全で満足のいくものではなく、一層の改善が要望
されていた。

そこで、この発明においては、上記発泡シート
からなる容器であつて、しかも寸法が正確で使用
し易い捲回口縁部を有する容器を製造できると共
に、上記発泡シート製容器を能率良く仕上りも良
好に製造できる装置を開発したものであつて、そ
の構成としては、熱可塑性樹脂発泡シートにて側
壁と底部とが一体に形成された容器を嵌合可能に
形成したマンドレル型は、回転自在で且つ昇降自
在に設けると共にマンドレル型外面に開孔する真
空吸着孔を形成してあり、上記マンドレル型の下
部側方には、屈曲溝形成用熱刃をマンドレル型側
へと近接移動自在に設け、マンドレル型下方位置
には容器口縁部の成形用溝を形成した成形型を固
定設置すると共に、上記成形用溝を加熱自在に形
成していることを特徴としている。

次いで、この発明の実施態様について図を参照
しながら以下に例示する。

まず、この発明装置に使用する発泡シート製容
器について説明すると、容器１はポリスチレン発
泡シート等の熱可塑性樹脂の発泡シートからな
り、真空成形等の通常のシート成形方法にて、側
壁と底部とが一体に膨出成形されたカツプ状の成
形品である。

そして、容器１は側壁全体が開口側へと拡がる
テーパー状に形成されていると共に、側壁上部１
０のみは略垂直に形成され、下方の他部分との間
に段差を設けてあつて、容器１のスタツク時の重
ね合せおよび取出しを容易にしている。また容器
１の底部１１は中央部分を上方へ凸レンズ状に湾
曲形成してあり、容器１の座りを良くすると共
に、容器１内に飲み物等の収納物を入れた際に、
収納物の重み、および熱湯を入れた場合の熱によ
り、底部１１が変形しないようになつている（第
２図参照）。

そして、容器１の開口部上端において、２０′
は鉤形状に外方側へ湾曲したフランジ状の口縁部
であり（第３図参照）、この発明装置では上記フ
ランジ状口縁部２０′をさらに湾曲させて捲回さ
れた口縁部を形成するものである。

そして、第１図に示すこの発明装置は、上方の
マンドレル型７および下方の成形型６を組合せて
あり、このうちマンドレル型７はアルミニウム等
の金属からなり、容器１の内面に密着嵌合できる
形状を有すると共にマンドレル型７下端に設けた
駆動軸７１にて、回転および昇降自在に構成され
ている。駆動軸７１はモータに直結して回転させ
たり、プーリやギヤを介して回転させるものや、
油圧あるいは空圧シリンダーにて昇降させたり、
カム機構やラツクピニオン機構にて昇降させる
等、その駆動機構については自由に変更でき、回
転速度は約１〜1.5秒／回であるが、成形サイク
ルによつては、それ以上の回転でもよい。

また、マンドレル型７の外表面には多数の真空
吸着孔７０を開孔してあり、上記真空吸着孔７０
は駆動軸７１の中央を貫通して、適宜真空装置へ
連結されている。真空吸着孔７０の具体的な配置
形状として、図示した装置では、マンドレル型７
の外側面に３段の真空溝７２を形成し、この真空
溝７２に各々径１mmφの８個の真空吸着孔７０を
円周方向に均等に配置して開孔していると共に、
マンドレル型７の上面中心にも１個の真空吸着孔
７０を設けている。

なお上記真空吸着孔７０の配置については、マ
ンドレル型７の側面および上面に形成している
が、容器１を吸着固定できればマンドレル型７の
上面または側面のみに設けておいてもよい。そし
て真空吸着孔７０の真空圧は約76〜60mmHgに設
定しておく。

また、上記真空吸着孔７０は真空装置とは別
に、圧力空気源へも連結可能になつていて、真空
吸着孔７０から圧力エアーを吹き出すこともでき
るようになつている。

特に圧力エアーを吹き出す場合には、マンドレ
ル型７上面の真空吸着孔７０が有効となる。

次に成形型６はマンドレル型７の下方位置に固
定設置されてあり、マンドレル型７の駆動軸７１
が成形型６の中心を貫挿していると共に、マンド
レル型７の下面と成形型６の上面の間にはわずか
な隙間（例えば約３mm程度）が形成されてあり、
駆動軸７１にてマンドレル型７を下降させること
によつて、マンドレル型７を成形型６上に当接す
るまで移動できるようになつている。

６０は成形用溝であり、成形型６上面において
マンドレル型７の外周縁付近に周溝状に形成して
あり、この成形用溝６０に容器１のフランジ状口
縁部２０′を挿入押圧して屈曲加工を行なうもの
である。従つて成形用溝６０の形状は、最終的に
成形する口縁部の形状によつて所要の溝形状に形
成される。

そして、成形型６の外周部分には鋳込みヒータ
６１が内蔵されてあつて、成形型６全体、特に成
形用溝６０を加熱できるようにしている。上記鋳
込みヒータ６１は、容器１のうち特に大きな変形
を要する個所を有効に加熱できる位置に設けるの
が好ましく、具体的には成形用溝６０の内周縁付
近を最も重点的に加熱すれば最適となる。また鋳
込みヒータ６１に代え、成形型６の外周側面にバ
ンドヒータを捲回設置しておいても実施可能であ
る。そして上記ヒータ６１による加熱温度は、容
器１を屈曲成形可能な温度、例えば104±５℃程
度に設定しておく。

また、６２はシリコン液供給孔であり、成形用
溝６０に開孔していて、潤滑用のシリコン液を成
形用溝６０内へ供給できるようになつている。

次に４は熱刃であり、マンドレル型７の下端付
近の外周位置にマンドレル型７の中心方向に向つ
て近接移動自在に設けてあり、熱刃４は内蔵のカ
ートリツジヒータによつて加熱されており、熱刃
４の先端をマンドレル型７に嵌合した容器１の側
壁外周に押し当て、後述する屈曲溝を溶融形成で
きるようになつている。従つて熱刃４の先端形状
は、形成する屈曲溝の形状に対応したものであ
り、例えば厚さ1.3mm、奥行４mmで横幅が40mmの
角形状に形成しておく。そして熱刃４の加熱温度
は、容器１を形成する発泡シートの溶融温度以
上、例えば280℃に設定してあるが、250℃〜280
℃の範囲で好適に使用でき、250℃〜300℃でも実
施可能である。また、熱刃４の移動機構について
は、油空圧シリンダーその他既知の機構で自由に
実施できる。（第１図参照）。

上記この発明装置においては、マンドレル型７
への容器１の供給機構および、加工後の容器１の
回収機構については図示していないが、従来同様
の搬送機構、例えばスパイラルフイーダーやエア
ーシユーターあるいは適宜コンベア機構等を組み
合せて構成すればよい。

以上のごとき装置を使用する容器１の口縁捲回
方法について説明する。

まずフランジ状口縁部２０′付の容器１をマン
ドレル型７上に供給し、真空吸着孔７０で吸着し
て容器１をマンドレル型７に密着嵌合させて固定
する。この段階で、容器１のフランジ状口縁部２
０′は成形型６の成形用溝６０に挿入されるので、
ヒータ６１により口縁部２０′は予備加熱される。

次に熱刃４をマンドレル型７側へ前進させ、熱
刃４の先端を容器１の側壁のうち、口縁部２０′
の湾曲部分の先端２２よりわずかに上方（容器１
の下方側）に押し当て、当該個所を溶融し所定の
屈曲溝５０を形成する。なお、このときマンドレ
ル型７および容器１を回転させることによつて、
屈曲溝５０を容器１の全周にわたつて形成するこ
とができる（第４図参照）。

上記屈曲溝５０の形状としては、溝幅Ｗが溝の
平均深さＤと同じか若しくは僅かに大きい程度に
形成するものとし、具体的には溝幅Ｗが溝深さＤ
よりも0.1〜0.3mm程度大きいものが好適である。

上記屈曲溝５０は、後述する折曲時に側壁上部
１０が折損しない程度の残余部が残る程度に、屈
曲溝５０の底辺５１の肉厚を設定しておくことが
好ましい。但し容器１を形成する発泡シートとし
て非発泡シートが積層された積層シートを用いる
場合には、発泡シート部分には残余部が残らなく
てもよい。具体的には、容器側壁１０の肉厚T₁
＝0.5〜3.0mmに対して、溝幅Ｗ＝T₁＋0.1〜0.3mm、
屈曲溝５０底部の肉厚T₂＝T₁−0.2〜1.0mm程度の
寸法に形成するものとする（第５図参照）。

なお、屈曲溝５０の底辺５１と上下の側辺５
２，５３とが略直角に接続される上下の角部に
は、小さなアールが形成される場合もあり、また
屈曲溝５０の深さが容器下部側から上部側へと浅
くなるよう、底辺５１に傾斜を形成しておいても
よい。

上記屈曲溝５０の形状は熱刃４の先端形状の変
更によつて決定されるが、実施上屈曲溝５０は熱
溶融にて形成されるので、熱刃４の形状と完全に
一致した形状には形成されない。従つて上記溝幅
Ｗと深さＤとの関係等を満足すれば、若干の相違
は許容でき、熱刃４の形状も予めこれを考慮して
形成しておく。

次に屈曲溝５０を形成した容器１およびマンド
レル型７を回転させながら降下させる（第６図参
照）。但し、屈曲部の溶融形成が良好でバラツキ
のない時は回転を必要としない。

上記降下によつて容器１下部のフランジ状口縁
部２０′が成形用溝６０側へ押圧され、屈曲溝５
０の下部側辺５２と底辺５１との角部となる基点
５４から口縁部２０全体が外方へ折曲されること
により、口縁部２０′のうち、側辺５２と底辺５
１および側壁上部１０の外面と側辺５３とが対向
し、Ｌ字状をなす線２４と線２３とが形成され
る。そして上記線２３および線２３が形成される
ことによつて、側壁１０の上端に残余部２４１を
介して、略直角に外方へ延出した延出部２１が形
成され、さらに延出部２１から下方側に鉤状に湾
曲形成された湾曲部２２が形成され、湾曲部２２
の先端２２′は側壁上部１０の外面に対向して当
接するか、もしくは側壁上部１０と湾曲部２２の
先端２２′との間に若干の隙間をあけて対向する。
従つて上記のごとき延出部２１と湾曲部２２とで
構成された捲回状の口縁部２０と側壁上部１０と
で囲まれた中央部分には空洞３０が形成される
（第７図参照）。

なお湾曲部２２については、当初のフランジ状
口縁部２０′の湾曲部分の形状と略同様であるが、
成形用溝６０の溝形状に沿つて押圧されるので、
当初の湾曲形状からさらに若干の湾曲変形加工を
施されることになる。

なお上記口縁部２０′の屈曲加工の際には、シ
リコン液供給孔６２から成形用溝６０内へ少量
（約0.2c.c.以下）のシリコン液（１％溶液程度の濃
度）を供給することにより、回転しながら押圧さ
れる口縁部２０′と成形用溝６０との間の摩擦を
減じ滑りを良くして、加工の能率化および仕上り
の向上を図つている。

上記のようにして口縁部の捲回形成が終了すれ
ば、マンドレル型７は上方へ復帰し、真空吸着孔
７０による容器１の吸着固定を解除した後、真空
吸着孔７０から逆に圧力エアーを吹き上げ、容器
１を上方へ抜脱することによつて回収する。

以上で１サイクルの工程が終了し、容器１の供
給回収を自動化すれば全体の工程を連続して行な
え、大量生産にも好適で能率的なものとなり、例
えば2.5〜４秒程度の成形サイクルで口縁部の捲
回形成を行なうことが可能である。

次に以上のようにして製造された容器１の構造
について、第８図および第９図によつて詳しく説
明する。

即ち側壁上部１０と口縁部２０との屈曲部分に
おいて、延出部２１は側壁上部１０の厚みの一部
を残した残余部２４１を基点として、外方へ折曲
されており、延出部２１のうち、側壁上部１０に
相当する部分は側壁部１０の厚みより小さく形成
された薄肉部２１１が形成され、残余部２４１を
除く側壁上端面と薄肉部２１１との間に線２４が
現われる。この線２４は、薄肉部２１１と側壁上
部１０の上端面とが互いに接していてもよく、ま
た熱融着、接着等により接合されていてもよく、
さらに極めてわずかな隙間が形成されていてもよ
い。

なお薄肉部２１１と側壁上部１０を熱融着する
には、容器１に熱刃４にて屈曲溝５０を溶融形成
した後、屈曲溝５０が未だ軟化状態にある間に直
ちにマンドレル型７を下降させて口縁部２０′を
屈曲させれば、線２４が押圧され熱融着にて接合
されるので、出来上がつた口縁部２０の形状固定
が確実で、口縁部２０の強度がより向上し好適で
ある。また、軟化状態の屈曲溝５０部分を屈曲さ
せるので加工も行ない易く、成形型６における加
熱時間を短縮もしくはほとんど省略することも可
能になる。

また線２４を接着するには、適宜接着剤の塗布
機構を設けておけばよい。

なお上記線２４は図示のように水平なもので
も、徐々に傾斜が設けられているものでもよく、
これは屈曲溝５０の形状によつて決定される。そ
して、薄肉部２１１と残余部２４１の寸法は略同
一に形成される。

次に２１２は延出部２１の厚肉部であり、厚肉
部２１２の厚みは側壁上部１０の厚みと実質的に
同一になる。そして厚肉部２１２と側壁部１０の
外面とが接する個所に線２３が現われる。この線
２３は厚肉部２１２と側壁上部１０とが熱融着、
接着により接合したものでもよく、また単に接し
ていてもよく、さらにはわずかに離れて隙間を有
する場合もある。

上記線２３の接離の状態は、屈曲溝５０の溝幅
Ｗと溝深さＤとの関係によつて変化する。

即ち線２３が密着して隙間を生じない為には、
Ｗ＝Ｄであれば寸法的に合致するが、この場合、
発泡シートの厚みが薄ければ問題はないが、厚み
が部厚くなると、屈曲加工の際に側辺５２の外側
角部に側辺５３が当たり、前記角部に損傷を与え
たり、また角部で抵抗を受けて所定の屈曲状態が
得られない場合も生じる。

従つて通常は、上記屈曲溝５０の幅Ｗは深さＤ
よりわずかに大きい方が好ましく、実施上0.1〜
0.3mm大きくする。こうすると、線２３はわずか
に隙間があいた状態になるが、前記線２４は、当
接した状態であり、且つ残余部２４１が設けられ
ているので、製造された容器の機能としては何等
影響を受けず、却つて隙間があることによつて、
把持時に力を受けた際の緩衝効果にもなる利点が
ある。

上記容器１を形成する発泡シートとしては、例
えば発泡倍率1.5〜13倍のポリスチレン発泡シー
トが好適に用いられ、上記ポリスチレンとして
は、スチレン、ビニルトルエン、イソプロピルス
チレン、α−メチルスチレン、核メチルスチレ
ン、クロロスチレン、第三ブチルスチレン等のビ
ニル芳香族モノマーの重合により得られるスチレ
ン重合体、あるいはスチレンモノマーと、１・３
−ブタジエン、アクリル酸ブチル、アクリル酸エ
チル、アクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリ
ル酸アルキル、メタクリル酸メチル、メタクリル
酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル等の
メタクリル酸アクリル、アクリロニトリル、ビニ
ルアセテート、α−メチルエチレン、ジビニルベ
ンゼン、ジメチルマレエート、ジエチルマレエー
トとの共重合により得られる、スチレンモノマー
をその50重量％以上含有するスチレン共重合体が
使用される。また上記ポリスチレンのほか、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂から
なる発泡シートも使用でき、さらにポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のオレフイン系樹脂を核に
して、前記スチレン系モノマーをグラフト重合し
た樹脂からなる発泡シートおよびポリスチレン系
樹脂とポリオレフイン系樹脂をブレンドして得ら
れた樹脂からなる発泡シートも使用できる。

さらに上記樹脂からなる単層シートのほか、上
記発泡シートの片面または両面に、例えばハイイ
ンパクトポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、その他の樹脂からなる非発泡フイルムを
一層あるいは複数層に積層したものも用いられ
る。

そして上記発泡シートの厚みは0.5〜3.0mm（製
品平均厚み）のものが使用され、また積層する非
発泡フイルムの厚みとしては５〜120μ（製品厚
み）のものが使用される。

また容器１全体の形状としては、飲料用等の細
長い形状のカツプ容器のほか、横幅の広い丼状あ
るいは椀状等の容器など自由な形状で実施できる
が、実用上容器の口径幅ｄと高さＨの比率がＨ／
ｄ＝0.4〜1.2ぐらいで実施され、それに対応し
て、マンドレル型７の形状も異なるものを使用す
る。

口縁部２０の形状としては、略Ｕ字状、角形
状、あるいは半円状その他いわゆる鉤形状をなす
ものであれば、自由に変更して実施でき、その形
状に対応して予め成形するフランジ状の口縁部２
０の形状および成形用溝６０の形状を変更する。

例えば、予め成形する容器形状として、フラン
ジ状口縁部２０′の外径が76mmφ、容器１の全高
が83.5mmの容器１を用い、フランジ状口縁部２
０′の幅を3.5mm、上端から湾曲部分の先端２２′
までを2.5mmに形成しておき、屈曲溝５０として
は幅約1.5mmのものを口縁部２０′上端から3.5mm
下方位置に形成する。

上記容器１を、幅約2.5mm、深さ約2.5mmの成形
用溝６０に挿入して屈曲加工を行ない、捲回形成
された口縁部２０の幅3.5mm、高さ3.5mmに加工
し、容器１の全高を80.0mmに形成することができ
た。

以上にような容器１によれば、側壁上部１０の
薄肉の残余部２４１から略直角に延出部２１を折
曲し、側壁上部１０上部の延出部２１に薄肉部２
１１を設けているので、屈曲個所の形状が正確
で、しかも当該個所が部厚くなつたり歪みが生じ
ず口縁部２０の仕上り形状が良好である。

また上記延出部２１あるいは湾曲部２２にて捲
回状に形成され、また湾曲部２２の先端２２′が
側壁上部１０と対向していることにより、口縁部
２０全体の補強効果は非常に大きいものである。

特に延出部２１と側壁上部１０がＬ字状の線２
３および線２４で噛み合つているので、延出部２
１と側壁上部１０の直角度等、屈曲形状が正確に
なると共に、強度的にも肉厚の薄い個所が生じな
い為に優れたものである。

以上のごとく構成されたこの発明装置によれ
ば、マンドレル型７に吸着固定した容器１の側壁
に熱刃４を押し当て、屈曲溝５０を溶融形成した
後、マンドレル型７を下降させて容器１のフラン
ジ状口縁部２０′を成形型６の成形用溝６０へ挿
入押圧して屈曲変形させることによつて、捲回形
成された口縁部２０を形成するものである。

従つて、容器１をマンドレル型７に供給した後
は、全て自動的且つ正確な作業を行なえ、能率的
でしかも仕上り品質の安定した製品が得られる。
また容器１を真空吸着して取扱うので、加工中に
容器１に傷をつけたり変形させることがなく、仕
上りも良好になる。

そして屈曲溝５０の形成を熱溶融にて行なうの
で、切削形成に比べ加工能率が良いと共に、溝５
０の仕上り形状も優れたものとなる。しかも、熱
刃は刃物による切削形成よりも切削抵抗が少な
く、マンドレル回転時のスリツプがない。

また屈曲溝５０の形成時、および成形用溝６０
への容器１の押圧時には、マンドレル型７を回転
して容器１を回転可能になつているので、能率的
且つスムーズな加工が行なえる。

さらに成形型６にはヒータ６１を取付け、容器
１の屈曲加工個所を加熱可能にしているので、口
縁部２０′を成形容易な温度まで加熱昇温でき、
屈曲個所にシワや歪みが生じず、能率的で仕上り
の良い加工が行なえる。

次に口縁部２０′の屈曲を、溶融形成した屈曲
溝５０の基点５４から行なうので、側壁他部分よ
り屈曲容易な上記基点５４から容易且つ一定位置
で安定した屈曲加工が行なえ、形成される口縁部
２０の形状、寸法は非常に仕上りは良好になる。

以上のように、使用至便で強度的にも優れた捲
回口縁部２０を有する容器１を、能率良くしかも
品質良好に製造できる装置として、種々の優れた
長所を有するものを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施態様を例示するものであ
り、第１図は装置の概略断面図、第２図は使用す
る容器の加工前の半断面図、第３図は要部拡大
図、第４図は加工途中の装置要部拡大図、第５図
は形成された屈曲溝の拡大断面図、第６図は屈曲
加工時の装置概略断面図、第７図は要部拡大図、
第８図は完成した容器の半断面図、第９図は要部
拡大図である。１……容器、２０′……フランジ状口縁部、４
……熱刃、５０……屈曲溝、６……成形型、６０
……成形用溝、６１……ヒータ、６２……シリコ
ン液供給孔、７……マンドレル型、７０……真空
吸着孔、７１……駆動軸。

Claims

【特許請求の範囲】１熱可塑性樹脂発泡シートにて側壁と底部とが
一体に形成された容器を嵌合可能に形成したマン
ドレル型は、回転自在で且つ昇降自在に設けると
共にマンドレル型外面に開孔する真空吸着孔を形
成してあり、上記マンドレル型の下部側方には、
屈曲溝形成用熱刃をマンドレル型側へと近接移動
自在に設け、マンドレル型下方位置には容器口縁
部の成形用溝を形成した成形型を固定設置すると
共に、上記成形用溝を加熱自在に形成しているこ
とを特徴とする発泡シート製容器の口縁捲回装
置。２成形用溝にシリコン液供給用の供給孔を開孔
形成している上記特許請求の範囲第１項記載の発
泡シート製容器の口縁捲回装置。３熱刃先端を略角形状に形成している上記特許
請求の範囲第１項記載の発泡シート製容器の口縁
捲回装置。４成形型内に鋳込みヒータを設置して成形用溝
を加熱自在にしている上記特許請求の範囲第１項
記載の発泡シート製容器の口縁捲回装置。