JPH10109358A - 容器成形装置及び方法 - Google Patents

容器成形装置及び方法

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JPH10109358A
JPH10109358A JP26460996A JP26460996A JPH10109358A JP H10109358 A JPH10109358 A JP H10109358A JP 26460996 A JP26460996 A JP 26460996A JP 26460996 A JP26460996 A JP 26460996A JP H10109358 A JPH10109358 A JP H10109358A
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JP
Japan
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die
punch
workpiece
wall
blank
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JP26460996A
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English (en)
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Terufumi Machida
輝史 町田
Takeshi Baba
毅 馬場
Norio Kobayashi
紀夫 小林
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NIPPON TETRAPACK KK
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NIPPON TETRAPACK KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好なガスバリア性を有するプラスチックス
積層体の機能を維持しつつ、良好な透明度と寸法精度を
具備した深絞りのプラスチックス製容器の成形装置及び
方法を提供する。 【解決手段】 被加工材8を加熱軟化させるヒータ3、
軟化された被加工材8の略中央部を押圧するパンチ6、
変形した被加工材8が嵌入するダイス4を具備し、パン
チ6外壁とダイス4の内壁とのクリアランスが被加工材
8の厚さよりも小さく、ダイス4が連続した壁面からな
る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、容器の成形装置及
び製造方法に関し、更に詳しくは、シート又はフィルム
状のプラスチックス積層体を深絞りして容器を成形する
装置及び製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】食品用等のプラスチックス製の容器にお
いて、内容物である食品の品質を長期間良好に維持する
ためには酸素等の透過を阻止するいわゆるガスバリア性
を備えた材料により容器を構成するのが望ましい。良好
なガスバリア性を有する材料として、エチレン−ビニル
アルコール共重合体(EVOH)が知られており、この
EVOHを他のプラスチックスと複合した積層体を用い
た容器の成形法も知られている。
【0003】しかし、こうした積層体を用いて容器を成
形する際に、いわゆる溶融成形法を採用すると、その熱
により積層構造が崩れて偏肉が生じる。又、通常の固相
圧空成形法を採用した場合は、材料に及ぼされる歪みの
ために層間にずれが生じ、白化や偏肉も生じる。偏肉が
生じた容器はガスバリア性、機械的強度等が十分ではな
く、白化した容器は外観が悪いだけでなく、透明性に劣
り、いずれも好ましくない。
【0004】特に、カップ状の深絞りの容器を上記の従
来の方法で成形すると、上記の偏肉や白化現象が顕著と
なる。これらの弊害を解消するために、従来材料面や成
形法面について多くの試みがなされているが、未だ完全
でない。例えば、先端拡張成形法という成形法が知られ
ており、この方法は深絞り容器の成形に有利といわれて
いるものの、予め溶融状態近くまでシートを加熱してお
く必要があると共に、構造が複雑なブレードと呼ばれる
もので成形する必要があり、エネルギー、装置面からコ
ストが高くなる。更にこの方法では、成形材料に厚手の
シートを製造調達せねばならず、又、固相圧空成形法で
得られるものに比べて透明性の良い成形体が得られにく
いという難点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、こうした従
来技術の問題点を克服し、良好なガスバリア性を有する
プラスチックス積層体の機能を維持しつつ、良好な透明
度と寸法精度を具備した、特に深いプラスチックス製容
器を成形することができる装置及び方法を提供すること
を目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、プラスチック
ス積層体からなる被加工材を成形加工して容器を成形す
る装置において、該被加工材を加熱軟化させるヒータ
と、加熱軟化された該被加工材の略中央部を押圧するパ
ンチと、該パンチにより押圧され変形した該被加工材が
嵌入するダイスとを具備し、該パンチの外壁と該ダイス
の内壁とのクリアランスが該被加工材の厚さよりも小さ
く、該ダイスが連続した壁面を構成している容器成形装
置である。
【0007】又、本発明の装置は、上記パンチ及び/又
は上記ダイスは、その内部に該ダイス内に嵌入された上
記被加工材を冷却する手段を有することをことを特徴と
する。
【0008】更に、本発明は、プラスチックス積層体か
らなる被加工材を成形加工して容器を成形する方法にお
いて、該被加工材をその周辺部から加熱軟化させ、加熱
軟化した該被加工材の略中央部をパンチにより押圧し、
押圧され変形した該被加工材を、該パンチとの間で形成
されるクリアランスが該被加工材の厚さよりも小さくな
るように、連続した壁面を有するダイス内に嵌入させ、
該ダイス内に嵌入しつつある段階で該被加工材を冷却
し、容器を成形することからなる容器の成形方法であ
る。
【0009】又、本発明の方法は、上記被加工材の周辺
部に上記ダイスの内壁との間に面圧を加えつつ上記ポン
チで押圧を行うことを特徴とする。
【0010】又、本発明の方法は、高さ/口径比が2以
上の容器を製造することを特徴とする。
【0011】上記の構成を採る本発明の作用の骨子は、
以下の通りである。
【0012】1)被加工材(以下、ブランクという。)
の周辺部(以下、フランジという。)を局部加熱軟化し
深絞り加工する。
【0013】2)ダイスとパンチの間のクリアランスを
ブランクの厚さよりも小さくし、深絞りと同時に軽度の
しごき加工を行って成形品側壁厚を一様化する。
【0014】3)ブランクが嵌入して該側壁を形成する
際、従来の深絞りではダイスが比較的浅く、成形品はパ
ンチ頭部に載置された状態でダイス内壁から解放される
が、これでは該側壁の外径精度が保てない。本発明で
は、ダイス内壁は少なくとも該側壁以上に深い連続した
円筒面とする。これにより、該側壁の全長がパンチとダ
イスに挟まれた状態になり、該側壁の表面も平滑にな
る。
【0015】4)精度上、更には生産性の観点からは、
パンチの冷却に加えて、ダイスの冷却をもできるように
する。
【0016】
【発明の実施の形態】図1及び図2により本発明の装置
の一具体例を説明する。これらの図は、ダイスを固定
し、パンチを上下に移動させる方式により円筒状のカッ
プを成形する本発明の装置の正面図であり、その一部は
装置を中心線に沿って切断した断面を示している。図1
はパンチの移動開始前、図2はパンチの移動後の状態を
示しており、1はダイスホルダ、2は断熱板、3はシー
スヒータ、4はダイス、5はしわ抑え板、6はパンチ、
7は冷却水配管、8はブランク、9はプレスである。
【0017】図1に示すように、ブランク8のフランジ
をダイス4としわ抑え板5で挟持し、図2に示すよう
に、ブランク8の略中央部がパンチ6の頭部にかぶさる
ように、プレス9の押圧によってパンチ6が下降して、
絞り加工が行われる構成になっている。この例ではダイ
ス4及びしわ抑え板5の裏側にシースヒータ3が設置さ
れており、フランジの局部加熱を行ってフランジを軟化
させるが、成形前に赤外線等によりブランク8を予備加
熱することも可能である。ダイス4内壁部は、少なくと
も成形品の壁部以上に深い連続した円筒面となっている
が、円筒以外の形状とすることも可能である。
【0018】パンチ6の下降に伴い、ブランク8のフラ
ンジが縮んで変形する縮みフランジ変形が進行し、フラ
ンジが嵌入して容器の壁部が形成されたら、冷却水配管
7に水を供給して、ダイスホルダ1、特にダイス4の内
壁を冷却する。これと同時に、図示されていないが、上
記形成された壁部を冷却するためにパンチ6の内部にも
冷却水を供給する手段を設けることは望ましい態様であ
る。ここで重要な点は、ダイス4とパンチ6とのクリア
ランス10(片壁の隙間)であり、そのクリアランス1
0はブランク8の厚さよりも小さく設定されなければな
らない。
【0019】性質が異なるプラスチックスが層をなして
いるプラスチックス積層体の板を単なる局部加熱で深絞
りする場合は、パンチの移動につれて、縮みフランジ変
形によって板厚が徐々に増加するので、ダイスとパンチ
とのクリアランスもそれを許容できる値としなければな
らない。そのため得られる成形カップの壁部の厚みは底
側では小さく開口端では大きくなり、製品のカップは板
厚が不同の斜壁を持つことになる。これは製品として好
ましくない。又、外形の分布と板厚の分布のためパンチ
頭部寄り(カップ底寄り)で壁部の強度(破断抵抗)が
相対的に小さく、成形時に破断し易い。
【0020】これに対して、本発明の方法(以下、局部
加熱しごき絞り法という。)においては、前記の通りク
リアランスが板厚よりも小さいので、成形品の板厚は冷
却収縮(熱膨張分が戻る)分を差し引く程度で、殆どク
リアランスに一致することになる。又、パンチ側壁、ダ
イス内壁とも垂直なので、成形品の壁も垂直になり外径
は一様になる。
【0021】本発明の方法は、ブランク8のフランジを
加熱して成形するものであるが、その加熱程度が重要で
あり、ブランク8の軟化点以上で融点未満の温度で加熱
するものである。従って、その温度はブランク8を構成
する積層体の各プラスチックス素材によって決められる
ものであり、成形前にその積層体に適した温度を選定し
ておく必要がある。
【0022】本発明で用いられるプラスチックス積層体
の構成でその主体となるプラスチックスは、上記の理由
から熱可塑性樹脂から選ばれる。熱可塑性樹脂として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテ
ン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロ
ン6、ナイロン6,6、ナイロン11、ナイロン12、
メタキシリレンジアミンアジピン酸縮重合体等のポリア
ミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリルニトリ
ル、エチレンービニルアルコール共重合体、ポリカーボ
ネート、エチレンー酢酸ビニル共重合体けん化物、上記
ポリオレフィンを不飽和カルボン酸で変性した接着性ポ
リオレフィン等が挙げられる。これらのプラスチックス
は、二種以上配合しても良く、又、それらのプラスチッ
クスに通常添加される、例えば着色剤、充填剤、可塑
剤、帯電防止剤、耐光・耐候付与剤等の添加剤を必要に
応じて添加しても良い。
【0023】プラスチックス積層体は、これらのプラス
チックスを二種又はそれ以上積層したものであるが、こ
れらのプラスチックスの一種又は二種以上と紙、金属、
熱硬化性樹脂等の一種又は二種以上と積層したものも使
用可能である。本発明で成形可能な積層体は実用上、厚
さ0.1〜5mm程度のフィルム状、シート状のもので
ある。
【0024】上記の構成によって、ダイス4に嵌入し成
形された成形品の壁部は、その全長がパンチ6とダイス
4に挟まれた状態で冷却されるので、表面は平滑とな
る。以上のように、本発明により、板厚が一様な垂直壁
を持ち、高さ/口径比が2以上の深い絞り容器をプラス
チックス積層体基板から効率的に生産することができ
る。勿論、パンチ6とダイス4の形状を変えれば、円形
以外の異形断面体の成形は可能である。
【0025】本発明で得られる深絞り容器の特徴を挙げ
ると次ぎのようになる。
【0026】1)底部は元の板厚のまま変化せず、壁部
の板厚が底部より薄くなる。
【0027】2)壁部の板厚は、従来の方法で得られる
成形品の場合、底から開口部に向かって漸増し、高さ/
口径比が1〜1.5でも元の板厚の1.5倍以上になる
のに対して、本発明による成形品はその比が2以上であ
るにもかかわらず、元の板厚より薄く、かつ一様に分布
する。
【0028】3)壁部が垂直な従来の方法で得られる深
絞り成形品は、底部近傍に対して開口部側の外径がおよ
そ元の板厚の3倍以上大きいのに対して、本発明による
成形品は元の板厚の範囲内に収まる。
【0029】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。
【0030】(実施例1)ポリプロピレン(PP)/接
着性ポリプロピレン(Adh)/エチレン−ビニルアル
コール共重合体(EVOH)/Adh/PPからなる多
層プラスチックスの円形シート(厚さ0.25mm)
を,パンチ外径49.46mm、ダイス内径49.76
〜49.96mm、クリアランス0.15〜0.25m
mの成形装置(油圧プレス圧容量20トン、絞り速度1
5、5mm/秒)を用いて、局部加熱しごき絞り法によ
り円筒カップを成形した。なお、パンチやダイス等の工
具の表面は研削仕上げをしてある。上記多層プラスチッ
クスシート(ブランク)のフランジ部の局部加熱は電熱
(シースヒータ)方式とし、事前に設定した最適温度の
150℃で3分間行った。冷却は、ダイス内部及びパン
チ内部に冷却水を通すことにより行った。
【0031】何の欠陥も生じないで絞れる限界絞り比
(LDR:ブランク径/パンチ外径比の最大値)を求め
たところ、クリアランスが0.15mmで3.43、ク
リアランスが0.20mmで3.44、クリアランスが
0.25mmで3.64であった。
【0032】更に、成形品について、カップ外径及び壁
部肉厚の寸法のばらつきを測定した。クリアランスが大
きくなるほど、又、カップ頭部から5〜10mmのとこ
ろがやや精度は劣るが、それでも外径で最大−1.8
%、肉厚で最大−2.0%であった。又、成形品は透明
で、成形前のブランクの透明性がそのまま維持されてい
た。
【0033】(実施例2)厚さ1.20mmのブランク
を用い、クリアランスを1.00mm、フランジ部の局
部加熱を155℃とした以外は、実施例1と同様にして
成形した。LDRは3.45であった。精度について、
カップ頭部から10mm近辺で外径及び肉厚共に精度は
最も劣るが、外径で最大−1.1%、肉厚で最大−1%
の範囲であった.又、成形品は透明で、成形前のブラン
クの透明性がそのまま維持されていた。
【0034】(実施例3)厚さ2.50mmのブランク
を用い、クリアランスを1.40mm、フランジ部の局
部加熱を160℃とした以外は、実施例1と同様にして
成形した。LDRは3.17であった。精度について、
カップ頭部から10mm近辺で外径及び肉厚共に精度は
最も劣るが、外径で最大−1%、肉厚で最大−1%のく
びれであった。又、成形品は透明で、成形前のブランク
の透明性がそのまま維持されていた。
【0035】(実施例4)実施例1で用いた多層プラス
チックスシートの代りに、低密度ポリエチレン(LDP
E)/紙/LDPE/アルミニウムホイル/LDPEか
らなる多層シート(厚さ0.38mm)を用い、クリア
ランスを0.30mm、フランジ部の局部加熱を120
℃とした以外は、実施例1と同様にして成形した。LD
Rが3.0でカップ状成形品が成形できることを確認し
た。
【0036】(実施例5)実施例1で用いた多層プラス
チックスシートの代りに、ポリプロピレン(PP)/炭
酸カルシウムを60重量%添加したPP/PPからなる
二種(厚さ0.45mm及び0.95mm)の多層シー
トを用い、クリアランスを0.40mm,0.85m
m、フランジ部の局部加熱を155℃とした以外は、実
施例1と同様にして成形した。それぞれLDRが3.0
でカップ状成形品を成形することができた。又、成形品
は透明で、成形前の多層シートの透明性がそのまま維持
されていた。
【0037】
【発明の効果】本発明の装置及び方法により、プラスチ
ックス積層体から深い円筒カップ状の容器を精度良く、
かつ簡易に成形することができる。しかも成形された容
器は、外観に優れ、かつ高透明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の一実施例の一部断面正面図であ
る。
【図2】容器成形時の作動状態を示す本発明の装置の一
実施例の一部断面正面図である。
【符号の説明】
1 ダイスホルダ 2 断熱板 3 シースヒータ 4 ダイス 5 しわ抑え板 6 パンチ 7 冷却水配管 8 被加工材 9 プレス 10 クリアランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 毅 東京都千代田区紀尾井町6番12号 日本テ トラパック株式会社内 (72)発明者 小林 紀夫 東京都千代田区紀尾井町6番12号 日本テ トラパック株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチックス積層体からなる被加工材
    を成形加工して容器を成形する装置において、 該被加工材を加熱軟化させるヒータと、 加熱軟化された該被加工材の略中央部を押圧するパンチ
    と、 該パンチにより押圧され変形した該被加工材が嵌入する
    ダイスとを具備し、 該パンチの外壁と該ダイスの内壁とのクリアランスが該
    被加工材の厚さよりも小さく、 該ダイスが連続した壁面を構成していることを特徴とす
    る容器成形装置。
  2. 【請求項2】 上記パンチ及び/又は上記ダイスは、そ
    の内部に該ダイス内に嵌入された上記被加工材を冷却す
    る手段を有することをことを特徴とする請求項1記載の
    容器成形装置。
  3. 【請求項3】 プラスチックス積層体からなる被加工材
    を成形加工して容器を成形する方法において、 該被加工材をその周辺部から加熱軟化させ、 加熱軟化した該被加工材の略中央部をパンチにより押圧
    し、 押圧され変形した該被加工材を、該パンチとの間で形成
    されるクリアランスが該被加工材の厚さよりも小さくな
    るように、連続した壁面を有するダイス内に嵌入させ、 該ダイス内に嵌入しつつある段階で該被加工材を冷却
    し、容器を成形することを特徴とする容器の成形方法。
  4. 【請求項4】 上記被加工材の周辺部に上記ダイスの内
    壁との間に面圧を加えつつ上記パンチで押圧を行うこと
    を特徴とする請求項3記載の容器成形方法。
  5. 【請求項5】 容器が高さ/口径比が2以上の容器であ
    ることを特徴とする請求項3又は4記載の容器成形方
    法。
JP26460996A 1996-10-04 1996-10-04 容器成形装置及び方法 Pending JPH10109358A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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