JPH0357851B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフランジ部付容器の製造方法に関し、
さらに詳しくは熱可塑性プラスチツクよりなるブ
ランクより、外側フランジ部（本明細書において
は単にフランジ部とよぶ）付カツプ状容器を製造
する方法に関する。

従来フランジ部付カツプ状プラスチツク容器の
製造は、ブランクのフランジ部に対応する周縁部
を、ダイスの段差部上に載置して、下面が平坦な
押え具によつて押えながら、周縁部の内側の部分
をダイスのキヤビテイ内にプランジヤあるいはエ
ア圧等によつて圧入して、胴壁部と底部を形成す
ることによつて行なわれていた。この場合フラン
ジ部の上面が僅かに内側下方に傾いたり（以下こ
の現象を「だれる」と呼ぶ）、あるいはこの上面
に僅かな隆起部を生じ（以下この現象を「うね
り」が生ずると呼ぶ）易い。

そのため容器に内容物を充填した後、フランジ
部に蓋部をヒートシールする場合に、フランジ部
全面と蓋部間に均一にヒートシールが行なわれ
ず、十分なヒートシール強度が得られないため、
特に内容物がビール等の正内圧性液体の場合など
に、ヒートシール部に局部的な剥離を生じて、密
封性が損われ易いという問題を生ずる。

本発明は、上面に「だれ」や「うねり」のな
い、上面平坦なフランジ部を有するカツプ状容器
の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は熱可塑性プ
ラスチツクよりなるブランクより、フランジ部付
カツプ状容器を製造する方法において、該ブラン
クの該フランジ部に対応する部分を、ダイスの肩
部と、ほぼ軸線方向に延びるか、もしくは半径方
向斜め外方に延びる外側面を有する環状小突起部
を底面の内端に形成された押え具により押えて、
該環状小突起部が該ブランクに喰込んで喰込み部
が形成された状態において、該ブランクの該喰込
み部より内側の部分を該ダイスのキヤビテイ内に
圧入することを特徴とするフランジ部付カツプ状
容器の製造方法を提供するものである。

以下図面を参照しながら本発明について説明す
る。

第１図〜第７図において、１は上部プランジ
ヤ、２は下部プランジヤ、３はダイス、４は押え
具である。ダイス３は、図示されない保持部材に
固設されており、第１図に示されるように、上部
キヤビテイ３ａおよび下部キヤビテイ３ｂが形成
されている。上部キヤビテイ３ａは短円筒状であ
つて、その内径は、形成されるべきプラスチツク
容器５（第７図）のフランジ部５ａの外径にほぼ
等しく定められており、一方下部キヤビテイ３ｂ
は円筒状であつて、その内径は形成されるべきプ
ラスチツク容器５の胴壁部５ｂの外径に等しく定
められる。上部キヤビテイ３ａの内面３a₁は水平
な段差部３ｃを介して、下部キヤビテイ３ｂの内
面３b₁に連接している。

上部プランジヤ１の外径は、下部キヤビテイの
内面３b₁とのクリアランスｘ（第５図参照）が、
押圧延伸成形されるべき中空成形体５′の胴壁部
５′ｂの肉厚ｙよりも大きく定められており、例
えばｘ−ｙ＝0.2〜0.8mm程度に定められている。

上部プランジヤ１には、導孔７が軸線方向に形
成されており、導孔７の下端開口部は、スプリン
グ９によつて上方に牽引される截頭円錐形状のプ
ラグ８によつて常時は閉じられている（第５図）。
導孔７は図示されない導管、電磁バルブを介し
て、図示されない加圧エア源に連通しており、図
示されないリミツトスイツチによつて、上部プラ
ンジヤ１の底面１ａがほぼダイス３の段差部３ｃ
のレベルより下方に位置するとき、上記電磁バル
ブが開いて、導孔７に加圧エアが供給されるよう
に構成されている。

上部プランジヤ１は金属（例えば工具鋼等）よ
りなり、図示されないヒータが内蔵されていて、
底面１ａおよび底面１ａより少なくとも形成され
るべきプラスチツク容器の胴壁部５ｂの高さにほ
ぼ等しい高さの部分の側面１ｂ（第５図）は、望
ましくは当該プラスチツクの分子配向可能温度附
近に保持されている。また下部プランジヤ２は、
下部キヤビテイ３ｂ内を摺動可能に構成されてい
る。

押え具４は、中空部４ａを有していて、中空部
４ａの内面に沿つて上部プランジヤ１が摺動可能
に構成されている。押え具４の底面４ｂは、底面
４ｂの大部分を形成する平坦部４b₁と、底面４ｂ
の内端に形成された環状小突起部４b₂よりなつて
いる。平坦部４b₁は段差部３ｃに対抗するよう配
設されており、かつ押え具４の下部４ｃは、上部
キヤビテイ３ａ内を上下動可能に、その外径が上
部キヤビテイ３ａの内径とほぼ等しいか、それよ
り僅かに小さく定められている。押え具４の上下
動はロツド１１を介して図示されない駆動機構
（例えば油圧装置）によつて行なわれる。

上部プランジヤ１および下部プランジヤ２も図
示されない駆動機構（例えば油圧装置）によつて
上下動され、かつ上部プランジヤ１の底面１ａと
下部プランジヤ２の上面２ａの間にプラスチツク
ブランク１０の中央部１０ａを圧持して、下部キ
ヤビテイ３ｂ内に導入するさい、中央部１０ａに
制御された圧縮力を加えることができるようにす
るため、図示されない制御機構により、上部プラ
ンジヤ１と下部プランジヤ２の下降速度差が制御
されるようになつている。

プラスチツクブランク１０は、熱可塑性プラス
チツク、好ましくは分子配向性を有する熱可塑性
プラスチツクより主としてなる。この種のプラス
チツクとしては、例えばアイソタクチツクポリプ
ロピレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチ
レン、低密度ポリエチレン等の結晶性ポリオレフ
イン樹脂、線状ポリエステル樹脂例えばポリエチ
レンテレフタレート、ポリカーボネート樹脂、ポ
リ塩化ビニル樹脂、ニトリル樹脂、あるいはこれ
らの共重体もしくはブレンド等が挙げられる。製
品であるプラスチツク容器に特に透明度が要求さ
れない場合はこれらにタルク、炭酸カルシウムや
雲母フレーク等の充填剤を混入したものであつて
もよい。

プラスチツクブランク１０は、これらの分子配
向性熱可塑性プラスチツクス単体よりなるシー
ト、もしくはこれらの分子配向性熱可塑性プラス
チツクスを主体として、これに酸素ガスバリヤー
性樹脂、例えばエチレン−ビニルアルコール共重
合体、ポリアミド、セルロース系樹脂、ポリアク
リロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、もしくはポ
リビニルアルコール等を積層又はブレンドしてな
る積層体又はブレンドのシートを所定サイズに切
断することによつて形成される。プラスチツクブ
ランク１０の厚さは実質的に均一であつて、約
0.5〜６mmであることが好ましく、より好ましく
は約２〜４mmである。約0.5mmよりより薄いと、
プラスチツク容器５を成形のさい特に底部におい
て破断を起し易く、一方約６mmより厚いとフラン
ジ部近傍において破断を生じ易いからである。

プラスチツクブランク１０の直径は、プラスチ
ツクブランク１０を段差部３ｃ上に載置して、押
えパツド４によつて押えることができるように、
かつ所定のフランジ部５ａの幅が得られるように
定められる。すなわち上記直径は、上部キヤビテ
イ３ａ内面３a₁の内径とほぼ等しいか、もしくは
上記内径と下部キヤビテイ３ｂの内面３b₁の内径
の中間の寸法に定められる。

前記の成形装置により、プラスチツク容器５
は、例えば次のようにして製造される。

先ず第１図に示すように、上部プランジヤ１お
よび押え具４をダイス３の上方に上昇させた状態
において、好ましくは分子配向可能温度（例えば
当該プラスチツクがポリプロピレンの場合は、約
120℃以上のほぼ融点までの温度）に予加熱され
たプラスチツクブランク１０の、周縁部１０ｂ
（形成されるべきプラスチツク容器５のフランジ
部５ａに対応する部分）をダイス３の段差部３ｃ
上に載置する。このさい好ましくは、下部プラン
ジヤ２の上面２ａを段差部３ｃと同一レベルまで
予め上昇しておく。

次いで第２図に示すように、押え具４を下降さ
せて、プラスチツクブランク１０の周縁部１０ｂ
を、段差部３ｃと押え具４の底面４ｂによつて所
定の押圧力で押える。そのさい小突起部４b₂はプ
ラスチツクブランク１０の上面１０ｃに喰込ん
で、喰込み部１０ｄが形成される。

その後、上部プランジヤ１を下降し、上部プラ
ンジヤ１と下部プランジヤ２によつて、プラスチ
ツクブランク１０の喰込み部１０ｄより内側の部
分である中央部１０ａを押圧しながら、第４図に
示すように、上部プランジヤ１および下部プラン
ジヤ２を同時に下部キヤビテイ３ｂ内を降下させ
る。降下の前記段階（通常は全行程の約20〜40％
に達するまでの段階）における押圧力を比較的高
くして、中央部１０ａの圧縮量を大きく、すなわ
ち両プランジヤの間から延出する材料の量を多く
して、延出する材料によつて形成される胴壁部
５′b′が、第４図に示すように、下部キヤビテイ
の内面３b₁と上部プランジヤ１の側面１ｂ間の空
隙をほぼ充満するようにする。すなわち降下の前
期段階において、前記空隙に材料を蓄積する。前
期段階を経過後押圧力を低下して下降を続ける
と、両プランジヤの間から延出する材料の量が少
なくなるため、胴壁部５′b′の前記蓄積された材
料にテンシヨンが加わつて胴壁部５′b′は延伸す
る。従つて前期段階後の降下の後期段階において
は、胴壁部５′ｂは、形成中の胴壁部５′b′の延伸
によつて供給された材料と、両プランジヤの間か
ら延出する材料によつて形成される。

そのため降下が終了、すなわち中空成形体５′
が形成された時点では、第５図に示すように、胴
壁部５′ｂと下部キヤビテイ内面３b₁の間に空隙
１２が形成される。そして押圧力と降下速度の適
当な制御により、実質的に均一な肉圧の胴壁部
５′ｂが得られる。かくして0.2mmという薄肉の胴
壁部５′ｂを形成することも可能である。そして
降下の後期段階における押圧力は前述のように比
較的低いので、底壁部５′ｃの肉厚は比較的厚く
（例えば約１mm以上）、従つて成形時のテンシヨン
によるコーナ部５′ｄの破断が防止される。

なお上記成形中、段差部３ｃ、押え具の底面４
ｂ、下部キヤビテイ内面３b₁および下部プランジ
ヤ２の上面２ａは、図示されない内蔵ヒーターに
よつて当該分子配向性プラスチツクスの分子配向
可能温度下限より若干低い（通常約20〜60℃）温
度、例えばポリプロピレンの場合は約60〜100℃
に保持される。

中空成形体５′が形成された後、上部プランジ
ヤ１を上昇せしめると、第６図に示すように、エ
ア圧力によつてプラグ８が下つて、プラグ８と導
孔７の開口部間の隙間２０より加圧エアが吹出さ
れて、中空成形体５′は吹込成形され、底端部
５′ｃは下部プランジヤ２の上面２ａに、胴壁部
５′ｂは下部キヤビテイの内面３b₁に密接して、
分子配向可能温度より低い温度まで冷却し、硬化
する。そして第７図（第１３図参照）に示すよう
に、フランジ部５ａ、胴壁部５ｂ、底壁部５ｃを
有するプラスチツク容器５が形成される。その後
上部プランジヤ１の上昇を続け、押え具４および
下部プランジヤ２を上昇させて、ダイス３よりプ
ラスチツク容器５を抜き出す。

第８図は抜き出した後のプラスチツク容器５の
フランジ部５ａを示したものであつて、その上面
５a₁は平坦に半径方向に延びている。従つて蓋部
１５と、上面５a₁の全面にわたつて健全なヒート
シール部１６を形成することができる。

これに対して第９図に示すように、底面４′ｂ
の全面が一様に平坦な押え具４′を用いた場合は、
第１０図に示すようなフランジ部２５ａの上面２
５a₁がだれたプラスチツク容器２５（ブランク周
縁部１０ｂの厚み減少が実質的に起らない程度
に、押え具４′による押圧力が比較的小さい場
合）、あるいは第１１図に示すようなフランジ部
３５ａの上面３５a₁に小隆起部３６が生じた、す
なわちうねりを生じたプラスチツク容器３５（ブ
ランク周縁部１０ｂの厚み減少率が、例えば30％
になる程度に、押え具４′による押圧力が比較的
大きい場合）が形成され易い。

その理由は必ずしも明らかでないが、上記の押
圧力が比較的小さい場合は、中空成形体（第５図
の５′に対応する）を形成する後期段階において、
胴壁部（第５図の５′ｂおよび第９図の２５′ｂに
対応する）が、延伸されるさいに、フランジ部
（第５図の５ａおよび第９図の２５′ａに対応す
る）の基部が下方に引張られるのと、胴壁部が吹
込成形により拡張するさいに、上記基部近傍に外
側斜下方に向う曲げ力が作用して、フランジ部の
上面２５′a₁が第９図に示すように、僅かに内側
下方に傾く。そして押圧力が小さいため、押え具
４′が上記上面の変位に十分に追随できないため、
上記傾きを矯正できず、押え具４′を解除した後
も、上記傾きが残つて、「だれる」という現像が
生ずるものと推測される。

一方上記の押圧力が比較的大きい場合は、押え
具４′が上記の上面２５′a₁の変位に追随して下降
するため、上面２５′a₁近傍の材料の、外端から
半径方向内側に向う比較的大きな流動が起つて、
特に上面２５′a₁近傍の材料内に半径方向内方に
向う内部応力が生ずる。押え具４′が上昇して、
フランジ部２５′から押え具４′が離れると、この
内部応力の解放に伴つて、第１１図に示すよう
に、フランジ部上面内端近傍の材料が盛り上が
り、「うねり」が生ずるものと推測される。

しかるに、押え具４に環状小突起部４b₂が設け
られている場合は、第１２図に示すように、胴壁
部５′ｂが延伸されるさいに、フランジ部５ａの
基部（喰込み部１０ｄ近傍の部分）は、喰込み部
１０ｄと係合する小突起部４b₂に拘束されて下降
し難い。また胴壁部５′ｂが吹込成形されて拡張
されて胴壁部５ｂとなるさいも、第１３図に示す
ように、フランジ部５ａの基部は、喰込み部１０
ｄと係合する小突起部４b₂に拘束されて外側斜下
方に移行し難い。従つて成形中フランジ部５ａの
上面５a₁は、押え具４による押圧力の大小に拘ら
ず水平状態を保つ。従つて押圧力が比較的小さい
場合でも「だれ」が生じ難い。一方押圧力が比較
的大きい場合は、環状小突起部４b₂を半径方向内
方に押圧する内部応力が生ずる。押え具４を上昇
させると、第８図に示すように、材料が喰込み部
１０ｄの方向に、すなわち半径方向内方に移動し
て逃げることによつて内部応力の解放が行われ
る。そのため、「うねり」が生じ難くなるものと
考えられる。

以上のような拘束力が十分に働くためには、小
突起部４b₂の外側面４b′₂（第１２図）が、ほぼ軸
線方向に延びるか、もしくは半径方向斜め外方に
延びている必要がある。ここにほぼ軸線方向と
は、軸線方向と20度以内の角度をなして、半径方
向斜め内方に延びる場合を含む。外側面４b′₂が
半径方向斜め外方に延びて、かつ軸線方向とのな
す角度（θ）が大きいほど、拘束力は大きくなる
のであるが、θが余り大きくなると押え具４の抜
出しが困難になるので、角度θは45度以下である
ことが望ましい。なお小突起部４b₂の高さ、およ
び最大半径方向幅は0.2〜1.5mmの範囲内にあるこ
とが好ましい。さらに小突起部４b₂の高さは、ブ
ランク１０の厚みの10〜25％であることが望まし
い。上記高さおよび最大半径方向幅の適正値は、
夫々ブランクの厚みおよびフランジ部の幅との関
連において、実験により定められる。なお平坦部
４b₁は水平方向、すなわち半径方向に延びている
か、僅かに（半径方向となす角度５度以内）外側
斜下方に傾いていることが好ましい。

本発明の方法は、サーモフオーミン法によるカ
ツプ状プラスチツク容器の製造にも適用できる。
第１４図は真空成形法によつてフランジ部４５ａ
付プラスチツク容器４５を製造する例を示したも
のである。４３はダイスであつて底部に真空吸引
孔４６が形成されている。４４は押え具であつ
て、底面４４ｂの平坦部４４b₁の内端には、環状
小突起部４b₂と同様な環状小突起部４４b₂が形成
されている。底面４４ｂの半径方向幅は、ダイス
４３の段差部４３ｃの幅とプラスチツクブランク
４０の厚さの和にほぼ等しい。

先づ所定温度（好ましくは分子配向可能温度）
に加熱されたプラスチツクブランク４０を段差部
４３ｃ上に載置した後、ブランク４０の周縁部４
０ｂを押え具４４によつて押えて、喰込み部４０
ｄが形成された状態で、真空吸引孔４６を介し
て、ダイス４３のキヤビテイ内の空気を吸引する
と、ブランク４０の、喰込み部４０ｄより内側の
中央部４０ａは大気圧により上方に圧せられてキ
ヤビテイ内に圧入されて、プラスチツク容器４５
が形成される。この場合もフランジ部４５ａの上
面４５a₁の変位は小突起部４４b₂によつて拘束さ
れるので、押え具４４を解除した後、半径方向に
延びる平坦なフランジ部上面４５a₁を得ることが
できる。同様にして本発明の方法は圧空真空成形
法やプラグアシスト圧空真空成形法等のサーモフ
オーミング法にも適用しうることはいうまでもな
い。

本発明は以上の例によつて制約されるものでな
く、例えば環状小突起部は、前述の拘束力が作用
する限りにおいて、円周方向に沿い部分的に途切
れていてもよい。

本発明の方法によれば、半径方向に延び平坦
な、蓋部のヒートシールに適したフランジ部上面
を有するカツプ状プラスチツク容器を製造できる
という効果を奏する。

以下実施例について説明する。

実施例 メルトフローインデツクス（230℃測定）が0.9
ｇ／10分、融点（差動熱量計法）が164℃の厚み
３mmのポリプロピレンシートから直径74.5mmのブ
ランクを打ちぬいて用意した。第１図に示した装
置において、底面４ｂの半径方向幅4.5mm、平坦
部４b₁（半径方向に延びる）の幅４mm、小突起部
４b₂の高さ0.5mm、最大幅0.5mm、外側面４b′₂の角
度θ（第１２図）45度である押え具４を用意した。
なお段差部３ｃの半径方向幅が４mmのダイス３を
用意した。

上部プランジヤ（直径66.4mm）、下部プランジ
ヤ（直径67.8mm）、下部キヤビテイ（内径68.1
mm）、段差部および押え具底面の表面温度が夫々
120℃、90℃、75℃および75℃となるよう予め内
部ヒーターによつて予熱した。

上記ポリプロピレンブランクを125℃に加熱し
た後、第１図に示すように、上部キヤビテイ内に
置き、押え具によつて10Kg／cm²の圧力でブランク
周縁部を押圧した。その後上部プランジヤと下部
プランジヤによりブランク中央部に180Kg／cm²の
圧力を加えながら、ブランク中央部を下部キヤビ
テイ内に50mm／秒の速度で導入し、下部プランジ
ヤ先端が下部キヤビテイ上端から25mmの位置でブ
ランク中央部の圧力を90Kg／cm²に低下させなが
ら、下部プランジヤ先端が下部キヤビテイ上端か
ら100mmとなるまで成形を行つた。

その後上部プランジヤを上昇させながら10Kg／
cm²の圧力のエアーを導入し、成形容器胴壁面を上
部プランジヤ側面より下部キヤビテイ表面に移動
させ胴壁部と底壁部の冷却固化を行つた。その後
押え具と下部プランジヤを上昇せしめ、胴壁部の
厚み0.3mm、高さ99mmの極めて透明性のすぐれた
容器を得た。

フランジ部の厚さは2.9mmで、その上面は水平
方向に延び平坦で、「だれ」や「うねり」の発生
は認められなかつた。

なお押え具の圧力が140Kg／cm²の場合も、フラ
ンジ部の厚さが２mmとなつた他は、同様に蓋部と
のヒートシール性の優れたフランジ部上面が得ら
れた。

比較のため、小突起部４b₂が形成されない押え
具を用いた他は、前記と同様にして成形を行なつ
た所、押え具の押圧力が10Kg／cm²の場合は、だれ
角度δ（第１０図）が７度のフランジ部上面２５
a₁が生じ、押圧力が140Kg／cm²の場合は、隆起部
３６の高さｓが0.2mm（第１１図）のフランジ部
上面３６a₁が得られ、何れも蓋部とのヒートシー
ルに対し満足なものでなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる装置の第１
の例の説明用縦断面図、第２図は第１図の装置に
よるプラスチツク容器の成形開始直前の状態を示
す縦断面図、第３図は第２図の−線に沿う横
断面図、第４図は第１図の装置による成形の前期
段階の状態を示す縦断面図、第５図は第１図の装
置による圧縮延伸成形が終了して中空成形体が形
成された時点の状態を示す縦断面図、第６図およ
び第７図は夫々、第５図の中空成形体の吹込成形
中、および終了後の状態を示す縦断面図、第８図
は第１図の装置によつて成形されたプラスチツク
容器に蓋部をヒートシールした状態を示す要部縦
断面図、第９図は比較例である装置を用いてプラ
スチツク容器の形成が終了した状態の例を示す要
部縦断面図、第１０図および第１１図は比較例で
ある装置を用いて形成されたプラスチツク容器の
フランジ部の例の要部縦断面図、第１２図および
第１３図は、夫々第５図および第７図のフランジ
部近傍の要部拡大縦断面図、第１４図は本発明の
実施に用いられる装置の第２の例によつてプラス
チツク容器の成形が終了した状態を示す縦断面図
である。 ３，４３……ダイス、３ｂ……下部キヤビテ
イ、３ｃ，４３ｃ……段差部（肩部）、４，４４
……押え具、４ｂ，４４ｂ……底面、４b₂，４４
b₂……環状小突起部、４b′₂……外側面、５，４
５……カツプ状プラスチツク容器、５ａ，４５ａ
……フランジ部、１０，４０……プラスチツクブ
ランク、１０ａ，４０ａ……中央部、１０ｂ，４
０ｂ……周縁部、１０ｄ，４０ｄ……喰込み部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱可塑性プラスチツクよりなるブランクよ
   り、フランジ部部付カツプ状容器を製造する方法
   において、該ブランクの該フランジ部に対応する
   部分を、ダイスの肩部と、ほぼ軸線方向に延びる
   か、もしくは半径方向斜め外方に延びる外側面を
   有する環状小突起部を底面の内端に形成された押
   え具により押えて、該環状小突起部が該ブランク
   に喰込んで喰込み部が形成された状態において、
   該ブランクの該喰込み部より内側の部分を該ダイ
   スのキヤビテイ内に圧入することを特徴とするフ
   ランジ部部付カツプ状容器の製造方法。