JPS61258725A - 発泡シ−トの熱成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 この発明は発泡シートの熱成形方法に関し、熱可塑性樹
脂の発泡シートを加熱軟化させた後、成形型に沿って熱
成形して、包装容器等の発泡シート成形品を製造する方
法に関している。

〈従来技術〉 上記発泡シートの熱成形方法どして、雌雄一対の成形型
の間に発泡シートを挟み込み、発泡シートを両方の型で
挾圧することによって、型面に密着させて、正確な形状
の成形品を成形することは、広く行われており、例えば
特開昭５８−１９３１２３号公報等に開示されている。

上記先行技術においては、加熱軟化された発泡シートを
、まず雄型で突き上げて、雌型側に膨出変形させた後、
雌型を雄型に型締めし、両型間で挾圧して熱成形してい
る。

ところが、発泡シートのうち、最初に雄型に当接した中
央の部分′は、成形工程中、常に引張られて、大きく伸
長変形されることになって、当該個所の肉厚が薄くなっ
てしまう問題ｈ（ある。特に、深物成形品の場合、例え
ば容器の底面等、使用上層も肉厚を必要とする個所の肉
厚が薄くなってしまうので、成形品としての使用性能が
充分に発揮できない場合も生じていた。

また、上記発泡シートの中央部のみが大きく伸長変形さ
れて成形されると、発泡シートのうち成形品の周辺部か
ら内部に引き込まれて成形に利用される部分の世、即ち
引き込み率が小さくなってしまい、成形品全体の肉厚を
充分に確保できないと共に、発泡シートを有効に利用で
きなくなる。

そのため従来は、上記肉厚の減少を考慮して、予め厚目
の発泡シートを使用していたが、発泡シートの素材の無
駄が多いと共に、材料＝コストが高くつく欠点があった
。

〈目的〉 そこで、この発明の目的としては、上記従来抜術の問題
点を解消し、成形品の肉厚を平均化できると共に、発泡
シートの引き込み率を大きくでき、成形品の品質安定を
図ることのできる、優れた熱成形方法を開発することに
ある。

〈構成〉 そして、上記目的を達成するための方法としては、熱可
塑性樹脂の発泡シートを加熱軟化させた後、雌雄−一対
の成形型間で挟圧成形する熟成形方法において、中間に
発泡シートを挟んだ状態で雌雄両型を型締めする際に、
雌型の型内面と発泡シートとの間に形成される空間に、
圧力空気を供給して、加圧状態にすることを特徴として
いる。

〈実施例〉 次いで、この発明の実施例について、図を参照しながら
以下に説明する。

なお、図示した実施例では、成形品として、飲料用カッ
プ等として使用される、円筒状のカップ容器を成形する
場合について説明する。

第１図には、この発明方法の実施に使用する成形装置の
全体構造を示しており、成形型としては、上部の雌型（
１）と下部の雄型（２とを互いに昇降自在に設けてあり
、両型（１１（２）の中央には、成形材料となる、発泡
ポリスチレンシート等の熱可塑性樹脂の発泡シート（Ｓ
）を挟持するための、クランプ枠（３）が設けである。

雌型（１）の型内面には、通気孔（１０）が形成してあ
り、この通気孔（１０）は真空配管（４）に連通してい
ると同時に、圧空用配管（５にも連通している。そして
、圧空配管（５）は、通気孔（１０）から型内に圧力空
気を噴射可能に形成してあり、（５０）は圧力空気の供
給を制御する制御弁、（５１）は圧力計、（５２）は圧
力を調整するための調圧弁である。

なお、真空配管（４）は、通気孔（１０）から真空吸引
して、発泡シート（Ｓ）を型面に密着させ、成形品の細
部形状を正確に出すために使用するが、真空配管（４）
については、従来の成形装置においても装置されていた
ものであり、詳細な説明は省略する。

次に、雄型（２には、型先端面に通気孔（２０）が形成
してあり、通気孔（２０）は真空配管（６）および型外
し用圧空配管（刀に連結している。真空配管（６）は、
前記雌型（１）の真空配管（４）と同様に、発泡シート
（Ｓ）を真空吸引して、型面に密着させるために使用し
、型外し用圧空配管（刀は、前記雌型（２１の圧空配管
（５１とは目的が異なり、成形後に発泡成形品の型外し
を容易にするために使用するものであり、従来の成形型
においても装備されていたものである。

次に、上記構造の成形装置を使用して、発泡シート（Ｓ
）の熱成形を行う方法について説明する。

まず、発泡シート（Ｓ）をクランプ枠（３）で挾持した
まま、加熱炉を通過させるなどして、発泡シート（Ｓ）
を熱成形可能な成形温度まで、加熱昇温して軟化させた
後、第１図に示すように、上下の雌型（１）と雄型（ａ
の中間に、発泡シート（Ｓ）をクランプ枠（３）に挾持
したままで配置する。

次に、第２図に示すように、下方の雄型（２）を上昇さ
せ、クランプ枠（３）の中央の発泡シート（Ｓ）に雌型
（２の先端面を当接させ、発泡シート（Ｓ）を上方へ突
き上げて、膨出変形させる。なお、雄型（２）と発泡シ
ート（Ｓ）とが当接したときに、互いの摩擦抵抗が小さ
い場合、発泡シート（Ｓ）が滑るため、周囲に引張られ
、雄型（２）の先端ｎ１分に残らずに、薄くなってしま
うことがあるので、補助的に雄型（２）の通気孔（２０
）から真空吸引し、発泡シート（Ｓ）を雌型（２）の先
端に＠着して、周囲に引張られないようにづることもで
きる。そして、上記雌型（２からの真空吸引昂を調整す
ることによって、当該個所の発泡シート（Ｓ）の厚みを
調整することができる。

次に、雄型（２がクランプ枠（３）の位置まで上昇した
後、上方の雌型（ａを■降させる。そして、雌型（１）
の下端が、雄型（１）で突き上げられた発泡シート（Ｓ
）に略当接する位置まで、雌型（１）を下降すると共に
、雌型（１）の型内面と発泡シート（Ｓ）との間に形成
される空間（旧に、雌型（１）の通気孔（１０）から圧
力空気を吹き出し、上記空間（１１）内の空気を加圧層
る。なお、旧型（１）の下端と発泡シート（Ｓ）とは、
完全に当接Ｕず、雌型（１）と発泡シート（Ｓ）との間
に少し隙間があく状態になっており、圧空配管（５）か
ら常時供給される圧力空気が、上記隙間から外部に逃げ
ると共に、空間（旧を一定の加圧状態に維持することが
できるようにしておく。上記加圧圧力としては、ゲージ
圧が０．２〜２．４ｋａＪの範囲の、適当な数値になる
ように、圧力計（５１）で確認しながら、制御弁（５０
）ｃ！５よび調圧弁（５２）で調整する。

上記のようにして、雌型（１）と発泡シート（Ｓ）との
間の空間（１１）に、圧力空気を供給して加圧すること
によって、発泡シート（Ｓ）↓よ雄型（２）側に押し付
けられ、特に雄型（２）の先端面および先端面近くの側
面部分の発泡シート（Ｓ）が、雄型（２１に強く圧着す
る。そして、軟化点以上のｍｌに昇温されていた発泡シ
ート（Ｓ）が、比較的低温の雄型（２１によって冷却さ
れ、発泡シート（Ｓ）の当該個所が軟化点以下の温度に
１；がる。

その後、第３図に示すように、雌型（１）をざらにＦ降
させて、雄型（ａに当接させて、完全に型締めを行う。

そして、雌型（１）の圧力配管（５１からは圧力空気の
供給を停止すると共に、真空配管（４）から真空吸引し
て、発泡シート（Ｓ）を雌型（１）の型内面に密着させ
る。また、雄型（２の真空配＠（６）からも真空吸引し
て、発泡シート（Ｓ）を雄型（２の型面にも密着させ、
発泡シート（Ｓ）を雌雄両型（１１（２１の細部形状に
まで、正確に対応する成形品を成形するようにしている
。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１、なお
、上記のようにして成形が終了した後、両型（１）　（
２）を上下に昇降して型開きを行う。この段階では、発
泡シート（Ｓ）の成形品は雄型（Ｚ側に付着した状態で
あるので、雄型（ａの型外し用圧空配管（′７）から圧
力空気を噴射して、成形品を雄型（２］の上部に型外し
する。

以上に述べた熱成形方法に使用する発泡シート（Ｓ）と
しては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン
、その他、通常の熱成形に使用される、各種熱可塑性樹
脂からなる発泡シートが使用でき、発泡シートに熱可塑
性樹脂の非発泡フィルムを積層した、複層シートも使用
可能である。

次に、成形装置全体の構造としては、雌型（１）の圧空
配管（５を除いて、通常の発泡シート（Ｓ）に対する熱
成形用の成形装置と同様の構造で実施でき、図示した構
造以外にも、適宜変更＋■能である。例えば、クランプ
枠（３）は発泡シート（Ｓ）を確実に保持して、成形型
に正確に配置する為に有効であるが、クランプ枠（３）
の代りにクランプチェーン等の適宜クランプ機構を使用
したり、クランプ機構を全く使用せずに、熱成形を行う
ことも可能である。

また、成形型としては、図示した単独の成形品を成形す
るもののほか、多数個取りの成形型でも勿論実施可能で
ある。

圧空配管（５）としては、通常の成形装置に装備されて
いる真空配＠（４）の一部に連結しておけば、雌型（１
）内部の通気孔（１０）や通気用通路等が兼用でき、構
造簡単で製造も容易になる。ぞして、圧空配管（５）に
は、加圧圧力を調整制御するために、制御弁（５０）、
圧力計（５１）、調圧弁（５２）等を装備しでいるが、
これらの圧力制御用の機構については、通常の各種機械
装置の空気配管に使用されているものと同様の構造で実
施できる。

また、雌型（１）と発泡シート（Ｓ）の間の空間（Ｈ）
に対する加圧圧力としては、使用する発泡シート（Ｓ）
の種類や厚み、成形型（１）　（２］の形状、成形速度
等の成形条件によって異なるが、通常は前記した０、２
〜２．４に０４の範囲に設定するのが、成形品の品質を
良好にできて好適であり、加圧圧力が高過ぎると、成形
時に成形品の周囲の発泡シート（Ｓ）を強く引張り、成
形品周囲にシワが発生するので好ましくなく、加圧圧力
が低過ぎると、成形品の肉厚維持等、この発明の効果が
充分に発揮できない。

なお、この発明の熱成形方法によって成形覆る発泡成形
品としては、図示した飲料用のカップ容器のように、膨
出変形ｍの多い深物成形品が最も好適であるが、その他
、通常の熱成形方法で成形される、各種の成形品にも適
用可能である。

く効果〉 以上のごとく構成された、この発明の熱成形方法によれ
ば、成形時に、雌型（１）の型内面と発泡シー　ト（Ｓ
）との間に形成される空間（１１）に、圧力空気を供給
して、上記空間（１１）を加圧状態にすることによって
、発泡シート（Ｓ）のうち、雄型（ａの先端付近に相当
する部分を、雄型（２側に強く押し付け、押し付けられ
た個所の発泡シート（Ｓ）を急速に冷ｋｊシて、それ以
上の熱変形を抑制する。

上記、雄型（２）の先端に相当する個所は、成形時′　
に最初に雄型（ａで突き上げられて熱変形を受け、大き
く伸長された個所であり、従来の成形方法の場合には、
成形の進行と共に、さらに伸長変形さヒられて、肉厚が
薄くすってしまうが、この発明では、上記したように、
当該個所を冷却することによって、変形を抑制するので
、以後の成形工程においては、それ以上伸長変形された
り、肉厚が薄くなることがない。そして、以後の成形工
程においては、発泡シート（Ｓ）のうち、それまでの成
形工程ではあまり伸長変形されなかった、上記変形抑制
部分以外の残りの部分が、成形型（１）　（２）内に引
き込まれて伸長変形され、所定の成形品形状を形成する
ことになる。

従って、成形品としては、発泡シート（Ｓ）が平均的に
伸長変形されて、成形品全体の肉９が均一なものを製造
でき、従来のように局部的に大きな伸長変形を受けて、
肉厚の薄い個所が発生する問題が解消できる。また、成
形品の中央部分が伸長変形しないので、周囲の発泡シー
ト（Ｓ）を成形品内部に大量に引き込むことになり、引
き込み率が大きくなって、発泡シート（Ｓ）を有効に利
用することができ、成形品全体の肉厚を増大できて、強
度的にも優れたものを製造できる。

そして、肉厚が平均化することによって、発泡シート（
Ｓ）として、肉厚の減少を考慮して余分に厚いものを使
用する必要がなくなり、従来よりも肉厚の薄い発泡シー
ト（Ｓ）を使用することが可能になり、原料のコストダ
ウンを図ることができる。

また、肉厚が平均化することによって、成形品の品質が
安定し、強度的に優れたものが製造できると共に、緩衝
性や断熱性等の諸性能についても、良好で安定した性能
を発揮できる。

さらに、上記雌型（１）と発泡シート（Ｓ）との間の空
間（１１）に圧力空気を供給することによって、圧力空
気の一部が、雌型（１）の下端と発泡シート（Ｓ）との
隙間から外部へ逃げ出し、従来の方法では７Ｌいに接触
していた雌型（１）と発泡シート（Ｓ）との接触部分を
、圧力空気の層で覆うことになるので、発泡シート（Ｓ
）と雌型（１）との機械的接触が無くなる。従って、圧
力空気のクッション作用によって、発泡シー１〜（Ｓ）
は旧型（１）に引掛ることなく、周辺から成形型（１）
　（２）の中央部へとスムーズに引き込まれ、より一層
引き込み率の増加を図れると共に、発泡シート（Ｓ）の
引ぎ込みが成形品全周で万遍なく行われるので、成形品
の周方向全体における、肉厚の平均化および品質の安定
化にも、大ぎな効果がある。

しかも、成形品の肉厚平均化、あるいは品質安定化によ
って、成形時に雄型（２の金型温度を■げても、充分に
良質の成形が行えることになり、金型温度を下げること
によって、成形後の冷却速度が早くなり、成形サイクル
全体も迅速になる。

そして、この発明に使用する成形装置としてシま、従来
の成形装置とほとんど同じもので、雌型（１）の一部に
圧力配管（５）を付加覆るだけでよいので、非常に簡単
な構造で、設備コストも安価であり、成形装置の取扱い
も容易である。

〈具体例〉 上記、この発明の効果を実証するために、具体的な成形
品を形成した。

発泡シート（Ｓ）としては、発泡ポリスチレンシート（
坪ｆｆ１３８０ａ４）と非発泡のハイインパクトポリス
チレンシート（坪（至）１７０！＋４）とが槓層された
複層シートを使用した。

そして、成形品としては、高さ１０５ｍｍ、口径８７Ｉ
ｎＩＩｌφの飲料用カップ容器（容ｆｆ１５００ｃｃ）
を成形した。

成形条件としては、成形型は成形品を１４５ｍｍ間隔で
縦横３個づつ並べて同時に成形する、多数個取りの成形
型を使用し、雌型（１）に０．８１１１１Ｉφで８個の
通気孔（１０）を穿設し、成形型の金型温度としては、
雌型（１）を５５℃、雄型（′２Ｊを９０℃に設定した
。また、空間（０）の加圧圧力としては、約１ｋａＪに
設定した。ざらに、雌型（１）および雄型（２）の型締
め圧力を、２ｔで加圧した。

その結果、製造された成形品としては、底面の厚みが１
．８ｍｍ、側面の厚みが２ｍｌ１で、底面および側面と
も充分な肉厚を与えることができ、その他の品質も良好
であった。また、カップの天地方向に圧縮したときの座
屈強度は５０〜５７に９、リップ部分を１Ｑｍｍ圧縮し
たときのリップ強度は０゜２５〜０．３０ｋｇＪで、強
度的にも優れたものであることが実証できた。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示ずものであり、第１図〜第３
図は順次成形工程を示す断面＠造図である。 （１）・・・・・・雌型、（１０）・・・・・・通気孔
、（２・・・・・・雄型、（３）・・・・・・クランプ
枠、（Ｊ・・・・・・圧空配管、（Ｓ）・・・・・・発
泡シート、（１１）・・・・・・空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱可塑性樹脂の発泡シートを加熱軟化 させた後、雌雄一対の成形型間で挟圧成 形する熱成形方法において、中間に発泡 シートを挟んだ状態で雌雄両型を型締め する際に、雌型の型内面と発泡シートと の間に形成される空間に、圧力空気を供 給して、加圧状態にすることを特徴とす る発泡シートの熱成形方法。 ２、雌型の型内面と発泡シートとの間に形 成される空間に対する加圧圧力が、０． ２〜２．４ｋｇ／ｃｍ＾２である上記特許請求の範囲第
   １項記載の発泡シートの熱成形方法。