JPS6216125A - 超薄状フイルムのプリ−ツ付カツプの成形法及びその成形装置 - 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】 （り発明の技術分野 本発明は、樹脂製の超薄状フィルムを複数枚重ねたフィ
ルムシートを、プリーツ付カップに成形する成形法及び
その成形装置に関する。

Ｑ）技術の背景 周知のように、弁当のおかずあるいはチョコレートや菓
子等の品物を各々弁当箱や容器に入れた時、仕切るため
の手段として、従来から厚手の樹脂製あるいはアルミ箔
製のカップが使用されている。ところが、これらのカッ
プは腰があるため、充分に品物になじまない。このため
、カップに弁当のおかずやチョコレート等の品物を入れ
た時には、品物とカップの間に隙が生じ、弁当のおかず
の弁当箱への充填効率、チョコレートや菓子等の品物の
容器への充填効率が低く、ぎっしりと詰めることができ
なかった。弁当箱や容器におかずやチョコレート等を入
れる時には、カップの材質を柔らかくして弁当のおかず
あるいはチョコレートや菓子等の品物の充填密度を濃く
して弁当箱や容器に詰めることが要求される。又、饅頭
のように柔らかい品物にカップを使用する場合も品物の
形を維持する必要性から腰のない柔軟性のあるカップが
要求される。このカップの柔軟性を満足するには、材料
は弾性的な性質を持つ樹脂製が望ましく、その厚さは１
０μｍ／ｍ〜１００μｍ／ｍ程度の厚さが適当であり、
この範囲外の厚さでも商品としての使用に供することが
できる。

（ハ）従来技術と問題点 この樹脂製のカップ（以下、カップという）の成形法を
第１３図〜第１４図に基づいて説明する。

従来におけるカップは、以下に示す真空成形法によって
成形される。第１２図に示すように、ロールａから供給
されるシー）ｂは加熱部Ｃで加熱され、遮蔽板ｄを通過
して上型ｅと下型「の間に搬送される。下型ｒは第１３
図に示すように、４つのメス型ｇ１＋　　ｇ２＋　　ｇ
３＊　　ｇ４と各メス型ｇ。

ｇ２１ｇ３　ｒ　　ｇ４の底面に連通ずる連通孔りとを
備えている。上型ｅと下型ｆの間に搬送されたシーｌ−
ｂは、連通孔りを真空にすることによって下型の各メス
型ｇ１．ｇ２．ｇ３．　　ｇｓに吸引される。次いで、
上型ｅが降下し、シートｂはカップ状に成形される。次
いで、連通孔りがら空気が供給されシートｂは下型から
抜かれる。そして、成形されたシートｂは１シフト搬送
され、切断機ｉで切断される。そして、さらに図示しな
い別の打抜機によって１シフト分のシートｂは４つのカ
ップに打ち抜かれる。上述の如き従来の真空成形法によ
っては、厚さ０．３〜２ｍ／ｍ程度の肉厚の厚いカップ
を成形することができる（共立出版発行「化学大辞典」
４巻Ｐ９０５〜９０６５項目「真空成形」参照）。

しかしながら、カップの柔軟性を満たす超薄状の肉厚の
カップは、以下に示す理由によって一枚のシートから成
形することはできない。

第１に、樹脂製フィルムは、加熱部で加熱されても超薄
状なので、保熱性が悪く、従って、上型ｅと下型ｆの位
置に搬送される間冷却される。しかも、超薄状のフィル
ムの全面を均一に一定温度内に保持することは極めて困
難である。

第２に、この真空成形法によっては、厚さが０．３〜２
ｍ／ｍ程度の肉厚の厚いカップを成形する場合には、絞
り部は伸ばされるが、カップの肉厚は僅か残り、切れは
発生しない。超薄状のカップを成形する場合には絞り部
が伸ばされて、切れが発生する。カップの表面にプリー
ツ状の凹凸を付けようとしても、プリーツ状の凹凸の折
線の部分が伸ばされ切れが発生する。

なお、従来の真空成形法によって超薄状のフィルムを複
数枚重ねたフィルムシートからカップを成形することも
考えられる。この場合、最外側のフィルムのみが下型に
吸引されてしまい、残りのフィルムは下型に吸引されな
い。従って、従来の真空成形法によって超薄状のフィル
ムを複数枚重ねたフィルムシートからカップを成形する
ことはできない。

又、従来の型個数の少ない真空成形法では、カップは流
れ方式で生産されるが１サイクルタイム当たりの生産個
数は極めて僅かであり、生産性が低かった。この場合、
メス型の個数を多くすることによって生産性を向上する
ことも考えられる。

しかし、メス型の個数を多くすると、シートの搬送時間
が長くなり、そのため、シートの冷却速度が大きくなる
ので好ましくない。又、真空装置自体も大きくなり、そ
の上、上型と下型の型も多くなり、著しく真空装置の設
備費がコストアップとなる。

（ニ）発明の目的 本発明は上述の問題を解決するためになされたもので、
その目的は、超薄状の樹脂製のフィルムを材料とするこ
とができ、表面にプリーツ状の凹凸の成形が可能で、設
備費用を著しく低減させた超薄状フィルムのプリーツ付
カップの成形法及び超薄状フィルムの成形装置を提供す
ることにある。

（ホ）発明の構成 上記目的を達成するために、第１発明は、オス型及びメ
ス型を加熱状態に保持し、超薄状フィルムを複数枚重ね
たフィルムシートをメス型に載置した後、フィルムシー
トをオス型とメス型で押圧し、両型に形成されたプリー
ツ状の凹凸部で押圧しながら一定時間保持し、次いで、
オス型からほぼカップの外形に相当する形状を有する可
動オス型を突出させながらフィルムシートをメス型のフ
ィルム成形孔に押圧し、このフィルム成形孔内でフィル
ム成形孔内壁に設けたプリーツ状の凹凸部と可動オス型
の凹凸部で挟圧しながら一定時間保持するものであり、
且つ、第２発明は、■超薄状フィルムを複数枚重ねたフ
ィルムシートを載置するプリーツ状の凹凸部を有する湾
曲面状のフィルム載置面と、このフィルム載置面のプリ
ーツ状の凹凸部と連続するプリーツ状の凹凸部を有する
フィルム成形孔とを備えたメス型と、■摺動孔を有する
本体と、この本体に形成され、メス型のフィルム載置面
のプリーツ状の凹凸部と面状に接触可能なプリーツ状の
凹凸部を有する湾曲面状のフィルム押圧面と、摺動孔を
摺動しメス型のフィルム成形孔のプリーツ状の凹凸部と
面状に接触可能なプリーツ状の凹凸部を側面部に有する
突出部材とを備えたオス型と、 ■オス型を駆動させると共に、オス型の本体と独立にオ
ス型の突出部材のみを駆動する駆動装置と、 ■オス型及びメス型を加熱する加熱手段とを備えている
ものである。

（へ）発明の実施例 以下、図面により第１発明の実施例を詳細に説明する。

最初に、第２発明の実施例に係る超薄状フィルムのプリ
ーツ付カップの成形装置を説明する。

この成形装置は第１図〜第７図に示される。

この超薄状フィルムのプリーツ付カップの成形装置１は
、円形状の超薄状フィルムを複数枚重ねたフィルムシー
ト（以下、フィルムシートと云う）から、第９図に示す
ように超薄状フィルムの表面にプリーツ状の凹凸を付け
た円錐台形状のカップ２を複数枚重ねたままの状態で製
造する装置である。フィルムシートとして例えばエチレ
ン系、プロピレン系の熱可塑性樹脂が使用される。成形
装置１は第１図に示すように、下型３と、上型４と、昇
降装置５と、加熱手段６と、制御装置７　（第７図図示
）とから構成されている。

下型３は、その全体が第１図、第２図に示され、その平
面図は第４図に示されるように、フィルムシートを載置
するプリーツ状の凹凸８ａを有する湾曲面を持ったフィ
ルム載置面８（第６図図示）と、フィルム載置面８のプ
リーツ状の凹凸８ａと連続するプリーツ状の凹凸９ａを
有するフィルム成形孔９とを備えている。上型４は、そ
の全体が第１図〜第２図に示され、その詳細は第３図に
示されるように、摺動孔１１を有する本体１２と、この
本体１２の下面に形成され下型３のフィルム載置面８の
プリーツ状の凹凸８ａと面状に接触可能なプリーツ状の
凹凸１０ａを有する湾曲面状のフィルム押圧面１０と、
摺動孔１１を摺動し下型３のフィルム成形孔９のプリー
ツ状の凹凸９ａと面状に接触可能なプリーツ状の凹凸１
４ａを側面部１４に有する突出部材１３とを備えている
。突出部材１３にはめねじ部１３ａが切られている。

下型３の材質及び上型４の本体１２と突出部材１３の材
質は共に黄銅である。昇降装置５は、突出部材１３のめ
ねじ部１３ａとねじ結合したロッド１５と、ロッド１５
を駆動するエアシリンダ１６と、ロッド１５の中間に固
定されたストッパ１７と上型４との間に装着されたスプ
リング１８とを備えている。加熱手段６は上型４を加熱
するバンドヒータ６ａと下型３を加熱するバンドヒータ
６ｂとから成る。第７図に示すように、制御装置７の入
力側には下型３及び上型４の加熱温度を検出するサーモ
センサ１９．１９と、外気温検出センサ２０と、昇降装
置５のロッド１５の下降位置を検出するリミットスイッ
チ２１とが接続されている。外気温検出センサ２０は、
該装置ｌの操作開始時点において、下型３及び上型４の
設定温度と外気温の温度差を検出して、下型３及び上型
４に与える熱量を決めるために設けられている。制御装
置７の出力側にはバンドヒータ５ａ、５ｂと電磁弁２２
とが接続している。制御装置７は、下型３及び上型４を
一定温度内に制御すると共に、電磁弁２２に出力信号を
送り、昇降装置５の口γド１５の下降位置をエアシリン
ダ１６を介して制御するものである。制御装置７には図
示しないタイマが組み込まれ、このタイマは、リミット
スイッチ２１からの信号を受けて、第１１図に示す前成
形から本成形までの作動順序を制御する。

次に、第１発明の実施例に係り上述の成形装置ｌを使用
した超薄状のプリーツ付カップの成形法を説明する。該
成形法の概略の工程は、第１１図に示される。

まず、下型３と上型４は制御装置７の命令によって、各
々約９０℃〜１１０℃の温度範囲内に加熱され、この加
熱状態が維持される。この際、外気温の温度の変化、上
型４の突出部材１３からの放熱の度合を考慮して下型３
及び上型４に与える熱量が制御装置７によって決定され
る。上型４は突出部材１３から熱を放熱するので、上型
４に与える熱量は下型３に与える熱量より大きい。

次に、円形状のフィルムシートを下型３のフィルム載置
面８にセントする（第１２図（Ａ））。

この後上型４が下降する（第１２図（Ｂ））。フィルム
シートは、下型３のフィルム載置面８と上型４のフィル
ム押圧面１０によって前プレスされる。この前プレスさ
れた状態の上型４のフィルム押圧面１０の位置は、スト
ッパ１７がリミットスイッチ２１を押すことによって検
出される。この前プレスされた状態は制御装置７によっ
て一定時間保持されフィルムシートは前成形される。こ
の前成形されたフィルムは、プリーツ状の凹凸のある湾
曲面状の形状２Ｂ（第１０図図示）となる。

さらに、エアシリンダ１６によって上型４の突出部材１
３が下降すると、前成形されたフィルムシートは、下型
３のフィルム載置面８がらフィルム−成形孔９に引っ張
り込まれ（第１１図（Ｃ））、第８図に示すプリーツ状
の凹凸を有する円筒状のカップ２人に成形される（第１
１図（Ｄ））。この成形された状態は制御装置７のタイ
マによって一定時間保持される。一定時間経過後、上型
４がエアシリンダ１６によって上昇する。フィルム成形
孔９に保持されてい、る円筒状のカップ２Ａは次のサイ
クルタイム時に於ける円筒状のカップの押出し力によっ
て、下型３のフィルム成形孔９の下から押し出される。

下型３のフィルム成形孔９から押し出された円筒状のカ
ップ２Ａは、重ねた状態を解除するとスプリングバック
で開口部が拡がり、第９図に示す円錐台形状の形状とな
る。

以上の如き構成によれば、フィルムシートの成形の過程
において次の作用を生じる。

第１に、フィルムシートは超薄状フィルムを複数枚重ね
た樹脂−の材料から成り、フィルムシートの肉厚が充分
に厚いものを使用することができ、従って、保熱性が良
い。この結果、このフィルムシートは、一定温度内に加
熱された下型３及び上型４内にある時は、熱が逃げず一
定温度内に保たれる。

第２に、フィルムシートは前成形の工程によって一旦、
プリーツ状の凹凸のある湾曲面状の形状２Ｂに成形され
、本成形の工程によってプリーツ状の凹凸が付いたカッ
プに成形される。従ってカップは前成形の工程を経て本
成形されるので、フィルムシートには無理な力が作用し
ない。

第３に、従来における真空成形法では、フィルムは、上
型４と下型３でプレスされることによってフィルムの絞
り部には伸びが生じる。これに対し、該成形法によれば
、前成形されたフィルムシートは、下型３のフィルム載
置面８からフィルム成形孔９に引っ張り込まれて成形さ
れる。この場合、このフィルムシートは上型４の突出部
材１３の押出し作用によって、フィルム成形孔９と突出
部材１３の間の隙間を滑り落ちながらコツプ状に一成形
される。従って、フィルムシートは突出部材１３の押し
付は力だけを受け、従来例のように上型４と下型３でプ
レスされることによって生じる圧縮力は受けない。この
結果、コツプ状に成形されたフィルムシートの絞り部２
ａ及びプリーツ状の凹凸の折線部２ｂには伸びが生じな
い。

第４に、フィルムシートは、前成形の工程において、一
定温度に保たれ、前プレスされた状態が一定時間保持さ
れる。さらに、本成形の工程においても、フィルムシー
トは本プレスされた状態が一定時間保持される。このた
め、フィルムシートは、クリープ現象によって一定応力
のもとにひずみが増大し、永久変形する。

次に、本実施例の効果を説明する。

以上に述べた作用がフィルムシートに総合的に働く。従
って、カップは超薄状の樹脂製のフィルムシートを材料
とすることができると同時に、表面にプリーツ状の凹凸
を付けることも可能である。

又、カップは超薄状フィルムを複数枚重ねた樹脂製のフ
ィルムシートを材料とするので、ｌサイクル当たりの生
産個数を稼ぐことができる。例えば、材料として１６μ
ｍ／ｍの超薄状のフィルムを３５枚重ねたフィルムシー
トを使用することができる。

さらに、１カツプに使用する樹脂の量を低減できるので
、カップのコストの低減が可能になる。

なお、本実施例においては記述していないが、円形状の
フィルムシートの供給をパーツフィーダ等の自動供給装
置を使用することによって、自動的に供給しｌサイクル
当たりの生産個数を増すことも可能である。

又、本実施例においては、フィルムシートは円形状のも
のを例示しであるが、例えば、楕円形状。

ハート形状、四角形状等信の形状のフィルムシートを材
料とすることもできる。

さらに、該成形法は前成形と本成形の２段階で行なわれ
ているが、３段階以上の成形工程で構成することも可能
である。

又、該成形法の実施例では、温度は約９０℃〜１１０°
Ｃに設定されているが、樹脂の材料の性質。

フィルムシートの厚さ等を考慮して上記温度範囲外の温
度でも成形が可能である。

さらに、該成形法では、カップは対称形のものが製造さ
れるが、上型４の突出部材１３をフィルム押圧面１０の
中心部から偏心させた位置に設けることにより底部が偏
心したカップを製造することも可能である。

次に、第２発明の実施例に係る超薄状フィルムのプリー
ツ付カップの成形装置について説明する。

本実施例に係る超薄状フィルムのプリーツ付カップの成
形装置１は第１図〜第７図に示される。

該成形装置ｌの構造は第１発明の実施例と同様なので説
明を省略する。

第２発明の実施例に係る作用を説明する。

第１に、上型４及び下型３は黄銅部である。従って、上
型４及び下型３は熱伝導性が良（、フィルムシートの加
熱温度のコントロールが容易である。そして、上型４及
び下型３の表面は、銅と同じように通常の型の材料とし
て使用される炭素鋼に比して硬度が低いので、フィルム
シートは上型４及び下型３によって表面に傷が付き難い
。

第２に、該成形装置１は、外気温、下型３及び上型４の
温度を検出して制御装置７によって自動的に温度管理が
なされている。従って、フィルムシートは常時均一な温
度範囲に保持されている。

第３に、制御装置７にはりミツトスイッチ２１から信号
を受けて上型４の位置を制御するタイマが組み込まれて
いる。従って前成形の工程において、上型４のフィルム
載置面８は、一定時間前プレスの状態を保つ。さらに、
本成形工程においても、上型４の突出部材１３は一定時
間本プレスの状態を保つ。従って、制御装置７は、フィ
ルムシートにクリープ現象を利用した永久ひずみを与え
ることができる。

第４に、上述のように２段階で成形する場合においても
、本成形用の突出部材１３は、本体１２の筒状孔１１内
に本体１２と別体に収納されているのでコンパクトに上
型４を構成することができる。

第５に、ロッド１５に結合された突出部材１３が、本体
１２の摺動孔１１を摺動すると共に、上型４の本体１２
とストッパ１６の間にはスプリング１８が装着されてい
る。従って、前成形と本成形の２段加工が単一の駆動源
であるエアシリンダ１５によって可能となる。又、前成
形されたフィルムシートが下型３のフィルム成形孔９に
引っ張り込まれる際、前成形されたフィルムシートは、
直ちにフィルム成形孔９に引っ張り込まれることはなく
、スプリング１８の適切に決められた押圧力を受けて、
フィルム載置面８を滑動しながら、フィルム成形孔９に
引っ張り込まれる。従って、本成形の際、フィルムシー
トはスプリング１８によって上方に逃げが与えられるの
で、無理な押圧力がかからず、切れが発生しない。

第６に、上型４と下型３の一対の型で、複数個のフィル
ムを製造可能であ、す、従って、生産個数に対して該成
形装置１全体は、簡便にしかもコンパクトに構成されて
いる。この結果、該成形装置１の設備費用を著しく低減
したものとなっている。

以上のように第２発明の実施例によれば次の効果を奏す
る。

第１に、該成形装置１をコンパクトに構成でき、従って
その設備費用を著しく低減することができ、第２に、フ
ィルムシートを常時均一な温度状態に保持することがで
き、第３に、フィルムシートの表面から傷の発生を防止
し、第４に、前成形及び本成形の工程においてフィルム
シートを各々一定時間前プレス及び本プレスの状態に保
つことができ、第５に、上型４をコンパクトに構成する
ことができ、第６に、前成形と本成形が単一の駆動源の
エアシリンダ１６によって可能であり、第７に、フィル
ムシートは、本成形の際、スプリングによって無理な力
を受けない。

なお、本実施例によれば、下型３及び上型４は、各々ハ
ンドヒータ６ａ、６ｂを使用して加熱されているが、バ
ンドヒータ６ａ、５ｂの代わりに下型３及び上型４を温
度管理された加熱炉の中で加熱することも可能である。

又、下型３及び上型４の中を温度調節された水、油等が
流れる温度調節器を使用することも可能である。

又、本実施例では、該成形装置１は、垂直方向に設置さ
れているが、水平方向に設置することも可能である。

さらに、本実施例では、昇降装置５は単動式の駆動源（
エアシリンダ１５）を使用しているが、本体１２と突出
部材１３を別々に駆動させる複動式の駆動源を使用する
ことも可能である。

又、本実施例では上型４の前プレス位置はリミットスイ
ッチ２１を介して検出しているが、スプリング１８に作
用する力を検出することにより、あるいは下型３のフィ
ルム載置面８に直接リミットスイッチを設けることによ
り上型４の前プレス位置を検出することも可能である。

（ト）発明の効果 以上述べたように、第１発明によれば、カップは超薄状
の樹脂製のフィルムシートを材料とすることができ、カ
ップの表面にプリーツ状の凹凸を付けることもでき、し
かも生産能率を著しく向上させることができ、さらに、
カップのコストを低減することができるという効果を奏
する。又、第２発明によれば、第１に、該成形装置をコ
ンパクトに構成でき、従って、その設備費用を著しく低
減することができ、第２に、フィルムシートを常時均一
な温度状態に保持することができ、第３に、フィルムシ
ートの表面から傷の発生を防止することができ、第４に
、前成形及び本成形の工程においてフィルムシートを各
々一定時間前プレス及び本プレスの状態に保づことがで
き、第５に、上型をコンパクトに構成することができ、
第６に、前成形と本成形が単一の駆動源によって可能で
あり、第７に、本成形の際、フィルムシートに無理な力
を与えることを防止できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２発明の実施例に係る成形装置の構成図、第
２図は同成形装置の斜視図、第３図は第１図のＡ矢視図
、第４図は第１図のＢ矢視図、第５図は第３図のＣ−Ｃ
断面に係り上型のプリーツ状の凹凸を示す断面図、第６
図は第４図のＤ−Ｄ断面に係り下型のプリーツ状の凹凸
を示す断面図、第７図は同成形装置の制御系統を示す説
明図、第８図は同成形装置から取り出した瞬間における
プリーツ付カップの斜視図、第９図は同成形装置によっ
て成形されたプリーツ付カップの斜視図、第１Ｏ図は前
成形工程における湾曲面状の形状を示すフィルムシート
の斜視図、第１１図は同成形装置によってプリーツ付カ
ップが成形されるまでの工程を示す図、第１２図は同工
程の状態を示す図、第１３図は従来における力、プの成
形方法を示す概念図、第１４図は同成形方法に使用する
メス型の断面構成図を示す。 １・・・超薄状フィルムのプリーツ付カップの成形装置
、２・・・プリーツ状のカップ、３・・・下型、４・・
・上型、５・・・昇降装置、６・・・加熱手段、７・・
・制御装置、８・・・フィルム載置面、９・・・フィル
ム成形孔、１０・・・フィルム押圧面、１３・・・突出
部材、１４・・・側面部、１５・・・ロッド、１６・・
・エアシリンダ、１７・・・ス１−ソバ、１８・・・ス
プリング、１９・・・サーモセンサ、２０・・・外気温
検出センサ、２１・・・リミットスイッチ。 第１図 第２図 第５図　　　　　第６図 第７図 第１０図 第１１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）オス型及びメス型を加熱状態に保持し、超薄状フ
   ィルムを複数枚重ねたフィルムシートをメス型に載置し
   た後、フィルムシートをオス型とメス型で押圧し、両型
   に形成されたプリーツ状の凹凸部で押圧しながら一定時
   間保持し、次いで、オス型からほぼカップの外形に相当
   する形状を有する可動オス型を突出させながらフィルム
   シートをメス型のフィルム成形孔に押圧し、このフィル
   ム成形孔内でフィルム成形孔内壁に設けたプリーツ状の
   凹凸部と可動オス型の凹凸部で挟圧しながら一定時間保
   持することを特徴とする超薄状フィルムのプリーツ付カ
   ップの成形法。
2. （２）［１］超薄状フィルムを複数枚重ねたフィルムシ
   ートを載置するプリーツ状の凹凸部を有する湾曲面状の
   フィルム載置面と、このフィルム載置面のプリーツ状の
   凹凸部と連続するプリーツ状の凹凸部を有するフィルム
   成形孔とを備えたメス型と、［２］摺動孔を有する本体
   と、この本体に形成され、メス型のフィルム載置面のプ
   リーツ状の凹凸部と面状に接触可能なプリーツ状の凹凸
   部を有する湾曲面状のフィルム押圧面と、摺動孔を摺動
   しメス型のフィルム成形孔のプリーツ状の凹凸部と面状
   に接触可能なプリーツ状の凹凸部を側面部に有する突出
   部材とを備えたオス型と、 ［３］オス型を駆動させると共に、オス型の本体と独立
   にオス型の突出部材のみを駆動する駆動装置と、 ［４］オス型及びメス型を加熱する加熱手段とを備えて
   いることを特徴とする超薄状フィルムのプリーツ付カッ
   プの成形装置。
3. （３）駆動装置は、突出部材と結合したロッドと、ロッ
   ドを駆動する駆動部と、ロッドの中間に固定されたスト
   ッパとオス型との間に装着されたスプリングとから構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の超薄状フィルムのプリーツ付カップの成形装置。