JPH08318926A - 紙製皿状容器の製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常のプレス機にシリンダ等を付加すること
なく、かつサイクル中に停止させることなく紙製容器を
製造する。 【構成】 円形状紙材を素材とし、この外周と同心円の
中央部分を上下に挟持しながらその周囲部分をプリーツ
を形成させつつ円錐形状に深絞り加工し、外周部分を巻
き込んでカール部を形成する紙製容器の製造方法におい
て、金型を加熱すくことにより素材の紙材を高温に保持
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、食品や飲料等を少量ず
つ収納したり、練り製品を流し込んで調理する際に使用
する皿状の紙製容器の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品や飲料等を少量ずつ収納したり、ゼ
リーやパン生地等の流動物を流し込んで調理するため、
アルミ箔や紙製の皿やカップ等の使い捨て容器が使用さ
れている。これらは通常上に開いた円錐台形であり、従
来、径に比べて深さの大きいカップ等は胴部材と底部材
を接合して製造されていたが、接合部分の貼り合わせが
不完全であると隙間から内容物がにじみ出したり、こぼ
れたりして具合が悪い。

【０００３】そこで、１枚の円形の素材から、中央部分
の同心円を底部として残し、周囲部分にプリーツ（この
場合、高さ方向に広がり角度を有するひだ）を形成しな
がら折り曲げることにより、接合部のない容器を製造す
ることが試みられ、特開平3-111246号公報にその製造方
法および装置の一例が記載されている。図６〜９により
これを説明する。

【０００４】図６は紙製容器の形成工程を示す概念図
で、（ａ）はシート状の紙材Ｗ、（ｂ）はこれを打ち抜
いた円形の素材Ｄである。（ｃ）は第１工程で、中央部
1aの周囲をプリーツを形成しながら折り曲げて傘状体と
し、（ｄ）の第２工程で、さらにこれを深絞りして円錐
台形状とするとともに、周側面1bの外周縁部1cのやや内
側に折れ線1dを形成する。つづいて（ｅ）に示すように
折れ線1dから外側の部分を円筒状にしごいた後、（ｆ）
に示すようにその外周縁部1cを円弧状断面に折り曲げて
カール部Ｃを形成し、（ｇ）に示すような紙製容器１が
完成する。

【０００５】図７は完成状態を示す正面図である。この
紙製容器は、周側面1bにプリーツ部Ｐを形成することに
よって容器に広がり形状を与え、かつプリーツ部Ｐのリ
ブ効果によって容器の強度を向上させているほか、外周
縁部1cにおいてプリーツ部Ｐの重なり部分の先端をカー
ル部Ｃとして巻き込むことにより、内容物の重量や紙の
復元力によってプリーツが広がって元に戻ろうとするの
を防止するとともに、容器の縁部に丸みを与えて飲食や
取扱いに際して安全性が向上するなどの利点がある。図
７にＢで示すカール部Ｃ付近の外周縁部断面を図８に示
す。

【０００６】従来、このようなカール部を有する紙製容
器は絞り加工とカーリング加工の２工程に分けて行われ
ていたが、特開平3-111246号公報によれば、これを１工
程で実現する紙状カップの製造方法およびその装置が提
案されている。図９は、特開平3-111246号公報に記載さ
れたこの紙製容器１を製造する装置の要部を示す断面図
で、12はポンチプレート、14は深絞りポンチ、19は紙押
さえ部材、31はカール・プリーツ成形部材、35は紙押さ
え用シリンダ、36は深絞り用シリンダで、以上の各部材
はプレス機の上型に取り付けられ、このうちカール・プ
リーツ成形部材31はポンチプレート12と一体となって運
動するが、紙押さえ部材19は紙押さえ用シリンダ35を介
して、また、深絞りポンチ14は深絞り用シリンダ36を介
してポンチプレート12に取り付けられているので、ポン
チプレート12の動きに付加した独自の動きが可能であ
る。

【０００７】一方、21は内ダイス、23は外ダイス、25は
ロッド、26はダイスプレート、27はスプリング、32はプ
リーツ成形可動部材、33はカール成形部材、34はカール
用シリンダで、以上の各部材はプレス機の下型に取り付
けられ、内ダイス21、外ダイス23はダイスプレート26と
一体となっており、仮にこのプレス機を下型固定とすれ
ば、内ダイス21、外ダイス23は運動しないが、プリーツ
成形可動部材32はロッド25を介して上型の運動に追随し
て昇降し、カール成形部材33はカール用シリンダ34によ
り独自に昇降する。

【０００８】カール・プリーツ成形部材31の下面は円錐
状の凹面、プリーツ成形可動部材32の上面は円錐状の凸
面で、これらの円錐角は前記の図６（ｃ）に示した傘状
体の円錐角に等しい。さらにカール・プリーツ成形部材
31の下面には鋸状断面、あるいは傘歯車状のプリーツ形
成面が形成されるとともにその内縁にはカール用環状溝
が形成されている。また、下型のカール成形部材33の上
面にもカール用環状溝が形成されており、これら上下の
環状溝が接した状態で略円断面の環状空間が形成され
る。

【０００９】上型の深絞りポンチ14の内面および下型の
内ダイス21の外面は、図６（ｄ）に示した円錐台形の円
錐角を有するテーパ状である。さらに、上型のカール・
プリーツ成形部材31の下端外縁部および下型の外ダイス
23の上端内縁部は鋭利な切刃となっている。図面による
詳細な説明は省略するが、前記特開平3-111246号公報に
よれば、以上の構成により図６に示した工程に従ってま
ずプレス機にシート状の紙材Ｗが供給され、紙押さえ部
材19が降下してこれを押さえ、上型が降下を開始してま
ず上記の切刃により円形の素材Ｄが打ち抜かれ、これを
カール・プリーツ成形部材31とプリーツ成形可動部材32
で上下に挟んだまま上型をさらに下降させると図６
（ｃ）に示した傘状体が形成され、つづいて深絞りポン
チ14を下降させて図６（ｄ）に示した円錐台形とし、上
型をさらに下降させて円錐台形の縁部をカール・プリー
ツ成形部材31の内面でしごいて円筒形状とし、この時点
で下型のカール成形部材33を上昇させて円筒形状の先端
部分をカール用環状溝内に追い込み、図６（ｆ）に示す
ようにカール部Ｃを形成させるのである。

【００１０】このようにすると、１枚の円形の素材か
ら、接合部のないカップないし皿状の紙製容器をプレス
機等の通常の装置で１工程で製造することが可能であ
り、製品である紙製容器には何ら問題はないが、製造方
法においてはなおつぎのような問題点がある。 １）プリーツの成形段階において、紙の変形の復元防止
のため、深絞りポンチ14を下降させたまま適当な力を保
持して一定時間ロックしておく必要がある（前記公報第
６頁第12〜15行参照) 。 ２）カール成形のため、下型部分に、昇降可能なカール
成形部材33を設ける必要がある。 ３）すなわち、通常のプレス機の運動サイクル以外の動
きを必要とするため、上型には紙押さえ用シリンダ35と
深絞り用シリンダ36、下型にはカール用シリンダ34を設
け、これらを適切なタイミングで操作しなければならな
いので、装置が複雑になるとともに、不良品も発生しや
すい。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を解消し、通常のプレス機の作動時間のままで、
かつ上型の昇降以外の特別な操作を必要とせずに接合部
のないカップないし皿状の紙製容器を製造する方法を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、略円形状紙材を素材とし、この外周と同心円の中央
部分を上下に挟持しながらその周囲部分をプリーツを形
成させつつ略円錐形状に深絞り加工し、さらに外周縁部
を所定量巻き込んでカール部を形成する皿状の紙製容器
の製造方法において、少なくとも深絞り加工中、素材の
紙材を高温に保持することを特徴とする紙製皿状容器の
製造方法である。

【００１３】請求項２に記載の本発明は、素材の紙材を
高温に保持する手段が、深絞り加工を行うポンチ、ダイ
ス等の金物の少なくとも１つを金属製とし、これを加熱
するものである請求項１に記載の紙製皿状容器の製造方
法である。また、請求項３に記載の本発明は、プレス機
のポンチプレートに、略円筒状の押さえ金物を取り付け
るとともに、これに内接して先端内面がテーパ状の深絞
りポンチをスプリングを介して前記押さえ金物に対し摺
動自在に取り付け、ダイスプレートには、略中実円筒状
で上部には前記深絞りポンチに対応するテーパ面を有す
る内ダイスを中央に取り付け、その外側にスプリングを
介して昇降自在に略円筒状の受け金物を配設するととも
にさらにその外側には略円筒状の外ダイスを取り付け、
前記押さえ金物の下面には放射状のプリーツ形成用溝を
形成するとともに、受け金物の上面内縁部には略円形断
面のカーリング用環状溝を形成してなる紙製皿状容器の
製造装置である。

【００１４】請求項４に記載の本発明は、押さえ金物、
深絞りポンチ、内ダイス、受け金物、外ダイスの少なく
とも１つを金属製とし、これにヒータを装着してなる請
求項３に記載の紙製皿状容器の製造装置である。

【００１５】

【作 用】本発明によれば、まず上型および下型部分に
これらを加熱するヒータを取り付けて、高温環境におい
て紙材の成形を行うようにしたので、停止・保持等の操
作を行うことなく復元のない成形加工を行うことができ
る。さらに、上型、下型の構成について実験を重ね、操
作シリンダ等を必要とせず、スプリングを利用するのみ
で通常のプレス機の運動サイクル内で成形加工を可能と
した。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図面により詳細に説明す
る。図１〜３はプレス機に取り付ける上型および下型を
示す断面図で、図１は待機状態を示し、11はシャンク、
12はポンチプレート、13は押さえ金物、14は深絞りポン
チ、15は押し出し部材、16はヒータ、17、18はスプリン
グで、以上の各部材はプレス機の上型に取り付けられ
る。なお、本実施例におけるプレス機としては上型が昇
降し、下型が固定である通常のクランクプレスを使用す
るが、上下型が相対的に昇降するものであればこれに限
定する必要はない。

【００１７】押さえ金物13はポンチプレート12に直接取
り付けられてこれと一体に運動するが、押し出し部材15
はスプリング17を介して、また深絞りポンチ14はスプリ
ング18を介してポンチプレート12に取り付けられている
ので、ポンチプレート12の動きに付加して独自の作動が
可能である。また、ヒータ16は深絞りポンチ14の外周に
密着して取り付けられ、これを高温状態に保持する。

【００１８】押さえ金物13の下面にはプリーツ形成用溝
13a が放射状に形成され、これに対応して深絞りポンチ
14の下端エッジ部分にもプリーツ形成用切り欠き14a が
設けられている。一方、21は内ダイス、22は受け金物、
23は外ダイス、24はヒータ、25はロッド、26はダイスプ
レート、27はスプリングで、これらの各部材はプレス機
の下型に取り付けられ、内ダイス21、外ダイス23はダイ
スプレート26に直接取り付けられていて運動しないが、
受け金物22はロッド25、スプリング27を介して取り付け
られており、上型の動きに追随して上下に動くことがで
きる。

【００１９】受け金物22の上面内側端部には円形断面の
カール形成用環状溝22a が設けられている。さらに、上
型の押さえ金物13の下端外縁部および下型の外ダイス23
の上端内縁部は鋭利な切刃となっている。図２は上型が
下降して深絞りポンチ14および押し出し部材15がが材料
の厚みを隔てて内ダイス21の上に密着した時点を示して
いる。深絞りポンチ14はスプリング18によって押さえ金
物13の上面に押しつけられているが、これ以上上型が下
降すると、深絞りポンチ14および押し出し部材15は下降
できないので押さえ金物13のみが下側の受け金物22を押
し下げながら下降することになる。

【００２０】図３は上型がさらに下降してプレス機の下
死点に至った状態を示す。深絞りポンチ14および押し出
し部材15は内ダイス21が移動しないので図２と同じ高さ
に止まっており、押さえ金物13と下側の受け金物22のみ
がさらに下降している。このような構成の上型と下型に
より紙製容器が成形加工される手順を、図４、５により
説明する。図４は、図１〜３の一部、すなわち図２でＡ
で示した付近のみを拡大して、ステップ毎の上型、下型
の位置変化を示したもの、図５はこの間の材料の形状変
化を示したものである。

【００２１】まず図４において、（ｉ）はプレス機に図
５（ａ）に示すシート状の紙材Ｗが送り込まれ、上型が
降下して押さえ金物13の下端外縁部および下型の外ダイ
ス23の上端内縁部により図５（ｂ）に示す円形の素材Ｄ
が打ち抜かれた状態を示す。紙材Ｗの表面には、油や水
のしみ込みを防止するための薄い樹脂フィルム等が接着
されていたり、模様等が印刷されている場合もある。

【００２２】引き続いて、上型がさきの図２の状態まで
下降したときの状況を図４（ii) に示す。すなわちこの
間で、打ち抜かれた円形の素材Ｄの中央部分1aは押し出
し部材15および内ダイス21によって上下から挟持されて
おり、深絞りポンチ14がその周囲の部分を下方へ絞るの
で円形の素材Ｄの外周部は内側に引き寄せられ、円錐状
の周側面1bを形成する。この際、前記したように押さえ
金物13の下面および深絞りポンチ14の下端部分にはプリ
ーツ形成用の溝が放射状に形成されているので、この溝
に沿って材料がすべり、周側面1bには縦方向のプリーツ
（しわ）が形成される。このときの材料の形状を図５
（ｃ）に示す。ところで、本発明においては上型および
下型はヒータ16、24により加熱されているので、深絞り
加工は高温状態で行われるから、紙材が軟化して一種の
塑性変形が起こり、瞬間の加工による形状が維持され
る。

【００２３】さらに、さきの図３に示したように上型を
下死点まで下降させると、図４（iii)に見るように水平
方向の外周部はすべて引き込まれて内ダイス21の周囲の
円筒部分に張りつく。このときの材料の形状を図５
（ｄ）に示す。下死点を過ぎると上型は上昇を始める。
中間の紙材がなくなったので、スプリング27により押さ
え金物13の下端と受け金物22の上部とは密着するから、
紙材の下端部は押さえ金物13の下端と外ダイス23の上部
との中間には入る余地がないので、受け金物22の上面内
側端部に形成されているカール形成用環状溝22a に入
り、丸められてカール部Ｃを形成する。この状態を図４
では（iv）に、図５では（ｅ）に示す。上型がさらに上
昇すると図４（ｖ）のように成形された紙製容器１は内
ダイス21をはなれ、さらにスプリング17により押し出し
部材15により上型からも分離されてプレス機から排出さ
れる。以上のサイクルは、中間で一切停止することなく
行われるので、毎分40〜60サイクルという高能率の製造
が可能である。

【００２４】ここで、カール部Ｃにおける巻き込み量
は、図３に示す下死点の位置から図２に示す上下型が離
れるまでの上昇量により決定されるが、カール形成用環
状溝22a 内に収納可能で、かつ前記したカール部の効果
を発揮する巻き数として、1.5〜2.5 巻程度が適当であ
る。なお、プリーツ形成用溝13a は押さえ金物13の下面
に形成するとしたが、これに対応して受け金物上面に突
起を形成してもよいし、また、上下の溝と突起を逆にし
てもよい。

【００２５】以上、平面形状が円形である容器の例で説
明したが、本発明は、角部にＲを有する四辺形状のもの
や三角形状のものにも適用することができるから、「略
円形状」「略円筒状」「同心円」「略円錐形状」等はこ
れらを含めたものとする。また、予め略円形状に打ち抜
いた素材を準備することができれば、図５における
（ｂ）から加工を開始してもよい。

【００２６】上下の型は通常金属製であり、熱伝導がよ
いので、ヒータ16、24を装着する位置は前記の実施例に
限定されないことは、いうまでもない。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、通常のプレス機に、特
にシリンダ等を付加することなく、かつ通常のサイクル
を停止させることなく紙製容器の製造が可能となり、生
産性が著しく向上するとともに品質のすぐれたものが得
られるという、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における上型および下型を示す
断面図である。

【図２】同じく本発明の実施例における上型および下型
を示す断面図である。

【図３】同じく本発明の実施例における上型および下型
を示す断面図である。

【図４】図２のＡ部の図１〜３の動きに相当する作動を
示す部分断面図である。

【図５】本発明の実施例における材料の形状変化を示す
概念図である。

【図６】従来の技術における材料の形状変化を示す概念
図である。

【図７】従来の技術における製品の形状を示す正面図で
ある。

【図８】図７のＢ部を示す部分断面図である。

【図９】従来の技術における上型および下型を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 紙製容器 1a 中央部 1b 周側面 1c 外周縁部 1d 折れ線 11 シャンク 12 ポンチプレート 13 押さえ金物 13a プリーツ形成用溝 14 深絞りポンチ 14a プリーツ形成用切り欠き 15 押し出し部材 16 ヒータ 17、18 スプリング 19 紙押さえ部材 21 内ダイス 22 受け金物 22a カール形成用環状溝 23 外ダイス 24 ヒータ 25 ロッド 26 ダイスプレート 27 スプリング 31 カール・プリーツ成形部材 32 プリーツ成形可動部材 33 カール成形部材 34 カール用シリンダ 35 紙押さえ用シリンダ 36 深絞り用シリンダ Ｃ カール部 Ｄ 素材 Ｐ プリーツ部 Ｗ 紙材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円形状紙材を素材とし、この外周と同
   心円の中央部分を上下に挟持しながらその周囲部分をプ
   リーツを形成させつつ略円錐形状に深絞り加工し、さら
   に外周縁部を所定量巻き込んでカール部を形成する皿状
   の紙製容器の製造方法において、少なくとも深絞り加工
   中、素材の紙材を高温に保持することを特徴とする紙製
   皿状容器の製造方法。
2. 【請求項２】 素材の紙材を高温に保持する手段が、深
   絞り加工を行うポンチ、ダイス等の金物の少なくとも１
   つを金属製とし、これを加熱するものである請求項１に
   記載の紙製皿状容器の製造方法。
3. 【請求項３】 プレス機のポンチプレート（12）に、略
   円筒状の押さえ金物（13）を取り付けるとともに、これ
   に内接して先端内面がテーパ状の深絞りポンチ（14）を
   スプリング（18）を介して前記押さえ金物（13）に対し
   摺動自在に取り付け、ダイスプレート（26) には、略中
   実円筒状で上部には前記深絞りポンチ（14）に対応する
   テーパ面を有する内ダイス（21）を中央に取り付け、そ
   の外側にスプリング（27）を介して昇降自在に略円筒状
   の受け金物（22）を配設するとともにさらにその外側に
   は略円筒状の外ダイス（23）を取り付け、前記押さえ金
   物（13）の下面には放射状のプリーツ形成用溝（13a)を
   形成するとともに、受け金物（22）の上面内縁部には略
   円形断面のカーリング用環状溝（22a)を形成してなる紙
   製皿状容器の製造装置。
4. 【請求項４】 押さえ金物（13）、深絞りポンチ（1
   4）、内ダイス（21）、受け金物（22）、外ダイス（2
   3）の少なくとも１つを金属製とし、これにヒータ（1
   6、24）を装着してなる請求項３に記載の紙製皿状容器
   の製造装置。