JPH02178019A - 容器の製造方法および製造装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は容器の製造方法および製造装置に関し、さらに
詳しく言うと、固形成形範囲における融点近傍での成形
において、肉厚の均一性が向上した容器を得ることがで
きるとともに、ポリプロピレンまたはポリプロピレン系
樹脂端層体の宥する優れた光学特性、特に透明性を低下
させることがなくて、これらの素材の特長を最大限に引
き出すことのできる容器の製造方法と、この方法に好適
に使用することができて、種々の形状に対応することが
できると共に深絞りの可能な製造装置とに関する。

［従来技術および発明が解決しようとする課ＷＵ］たと
えば食品包装分野においては、ポリプロピレンシート、
ポリプロピレン系樹脂積層体シート等を成形してなる容
器か広く用いられている。

そして、このような容器の製造は、ポリプロピレンシー
ト、ポリプロピレン系樹脂積層体シート等の成形材料シ
ートを成形用プラグにより金型内に押し込むプラグアシ
スト成形により行なうのが一般的である。

具体的には、熟成形温度まで加熱した前記の成形材料シ
ートを成形用プラグにより金型内に押し込むと共に、金
型の内壁と成形材料シートとが形成する空間を真空にし
て、成形材料シートを大気圧により金型の内壁面に押圧
して成形する真空成形法、この操作を成形材料シートの
熱成形温度以下の固相範囲で行なう成形方法、および成
形材料シートを成形用プラグにより金型内に押し込むと
共に、金型内に押し込んだ成形材料シートを、たとえば
圧縮空気等の圧力流体により金型の内壁面に押圧して成
形する成形方法などがいずれも実用化されている。

しかしなから、これら従来の成形方法においては、均一
な肉厚を有する容器を得ることが困難であるので、得ら
れる容器の透明度や強度が不均一になるいう問題がある
。

そこで、かかる問題を解決するために種々の試みがなさ
れている。

たとえば、特公昭５３−１７９０号公報においては、第
５１２に示すように、開口した成形空洞ａを有する型Ａ
と、熱プラスチツク材料のシートＢを前記成形空洞ａの
開口のまわりに固締する締付装置Ｃと、成形空洞ａに挿
入されるように取付けられてシートＢを成形空洞ａへ絞
り込む成形用プラグＤと、絞り込まれたシートａの壁の
両側に流体圧力差を発生させてそのシートＢを成形空洞
ａ・の壁面に圧迫する手段Ｅとを有してなり、成形用プ
ラグＤの前方収斂部の後方に位置する前記成形用プラグ
の一部がその断面において凹側面を含む形状を有する成
形装置が開示されている。

しかしながら、この装置においては、成形用プラグの形
状が特殊であるので、あらゆる容器形状に速応すること
が困難であり、丸型の容器については特に対応が困難で
あるという欠点がある。

また、この装置を使用して得られる容器においては、成
形用プラグとの接触点近傍の肉厚が薄いので、この部分
の強度が充分ではないとともに。

特にボップロピレンシートやポリプロピレン系樹脂積層
体シートを材料に使用すると、この部分の透明度が低下
するという問題もある。

本発明は前記の事情に基いてなされたものである。

本発明の目的は、固形成形範囲における融点近傍での成
形において、肉厚の均一性が向上した容器を得ることが
できるとともに、ポリプロピレンまたはポリプロピレン
系樹脂積層体の有する優れた光学特性、特に透明性を低
下させることがなくて、これらの素材の特長を最大限に
引きだすことのできる容器の製造方法、およびこの方法
に好適に使用することができて１種々の形状に対応する
ことができると共に深絞りの可能な製造装置を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために１本発明者が鋭意検討を重ね
た結果、プラグアシスト成形において°は、ポリプロピ
レンシートまたはポリプロピレン系樹脂積層体シートを
特定の温度に加熱した後。

特定の手段により圧力流体を導入してポリプロピレンシ
ートまたはポリプロピレン系樹脂積層体シートを金型の
壁面に押圧して容器に成形すれば、肉厚の均一性が向上
した容器が得られるとともに、ポリプロピレンまたはポ
リプロピレン系樹脂積層体の有する優れた光学特性、特
に透明性を低下させることがなくて、これらの素材の特
長を最大限に引きだすことができること、およびこの方
法においては、特定の構造を有する成形用プラグを備え
る特定の製造装置を好適に使用することができることを
見い出して、本発明に到達した。

請求項１の発明の構成は、ポリプロピレンシートまたは
ポリプロピレン系多層シートを材料に用いたプラグアシ
スト成形により容器を製造する方法において、前記ポリ
プロピレンシートまたはポリプロピレン系多層シートを
、ポリプロピレンの融点よりも３０℃低い温度からポリ
プロピレンの融点までの範囲内の温度に加熱した後、圧
力流体の吐出口を備える成形用プラグと前記ポリプロピ
レンシートまたはポリプロピレン系多層シートとを圧接
することにより前記ポリプロピレンシートまたはポリプ
ロピレン系多層シートを金型内に押し込んで予備成形を
行ない、その後、前記吐出口より圧力流体を吐出させて
前記ポリプロピレンシートまたはポリプロピレン系多層
シートを金型の内壁面に押圧することを特徴とする容器
の製造方法であり。

請求項２の発明の構成は、金型と、前記金型内に挿入さ
れる栓体突出部を設けてなる成形用プラグとを有し、前
記成形用プラグの前記栓体突出部における成形材料と接
触する面に開口部を設けてなるとともに、前記開口部に
臨む圧力流体吐出口を備えることを特徴とする容器の製
造装置であり、 請求９１３の発明の構成は、前記開口部の外周縁の直径
と内周縁の直径との比が０．８０〜０．９７である請求
項２に記載の容器の製造装置であり、請求項４の発明の
構成は、前記栓体突出部の外壁の輪郭か直線状である請
求項２または請求項３に記載の容器の製造袋こである。

本発明の方法においては、先づ、ポリプロピレンシート
またはポリプロピレン系多層シートを、ポリプロピレン
の融点よりも３０℃低い温度からポリプロピレンの融点
までの範囲内の温度に加熱する。

使用に供される前記ポリプロピレン系多層シートは、ポ
リプロピレンを主体とする樹脂積層体からなる。

具体的には、たとえば、ポリプロピレン／接着剤／エチ
レン・ビニルアルコールコポリマー／接着剤／ポリプロ
ピレン、高密度ポリエチレン／ポリプロピレン／、高密
度ポリエチレン／ポリプロピレン／接着剤／エチレン・
ビニルアルコールコポリマー／接着剤／ポリプロピレン
、ポリエチレンテレフタレート／ポリプロピレン、ポリ
エチレンテレフタレート／ポリプロピレン／ｌ！ｉ着剤
／エチレン・ビニルアルコールコポリマー／接着剤／ポ
リプロピレンなどのポリプロピレンを主体とする熱可塑
性樹脂の積層体シートか挙げられる。

前記ポリプロピレンシートまたはポリプロピレン系多層
シートを加熱する手段については、これらのシートを、
ポリプロピレンの融点よりも３０℃低い温度からポリプ
ロピレンの融点までの範囲内の温度に加熱することがで
きれば、特に制限はないが、均一な加熱を行なうために
は、たとえばセラミックヒータ−を使用して前記ポリプ
ロピレンシートまたはポリプロピレン系多層シートを上
下両面から間接的に加熱する輻射加熱方式を好適に採用
することができる。

本発明の方法において、前記ポリプロピレンシートまた
はポリプロピレン系多層シートを加熱して到達する温度
は、通常、ポリプロピレンの融点よりも３０℃低い温度
からポリプロピレンの融点までの範囲であり、好ましく
は１５０℃〜１６４℃である。

この温度がポリプロピレンの融点よりも３０″Ｃ低い温
度を超えないと、得られる容器の耐熱性か低下したり、
得られる容器の底面の肉厚の減少を招いて容器の剛性が
低下したりする。一方、ポリフロピレンの融点を超える
と、得られる容器の透明性が低下する。

本発明の方法においては、前記ポリプロピレンシートま
たはポリプロピレン系多層シートを、前記の範囲内の温
度まで加熱した後、前記ポリプロピレンシートまたはポ
リプロピレン系多層シートを、金型の成形ゾーンに移動
させて、その後、成形する。

前記ポリプロピレンシートまたはポリプロピレン系多層
シートを、金型の成形ゾーンに移動させる手段には特に
制限はなく、公知の手段を好適に採用することができる
。

前記金型の成形ゾーンに移動させた前記ポリプロピレン
シートまたはポリプロピレン系多層シートの成形は、前
記ポリプロピレンシートまたはポリプロピレン系多層シ
ートに前記成形用プラグを圧接して、前記ポリプロピレ
ンシートまたはポリプロピレン系多層シートを金型内に
押し込む予備成形工程と、前記成形用プラグの吐出口か
ら圧力流体を吐出させて、前記ポリプロピレンシートま
たはポリプロピレン系多層シートを金型の内壁面に押圧
して賦形する工程とにより行なう。

前記成形用プラグは、圧力流体の吐出口を備えるもので
あり１本発明の方法においては、特定の成形用プラグを
備える請求項２乃至請求項４に記載の製造装置を特に好
適に使用することができる。

たとえば、前記吐出口を備えない従来の成形用プラグを
備える製造装置を使用して、成形用プラグの周囲から前
記圧力流体を吐出させることにより、前記ポリプロピレ
ンシートまたはポリプロピレン系多層シートを金型の内
壁面に押圧して賦形すると、前記ポリプロピレンシート
またはポリプロピレン系多層シートは前記予備成形工程
における肉厚がほぼ保持されたまま金型の内壁面に押圧
されるので、得られる容器の底面の肉厚が極端に厚くな
るとともに、成形用プラグとの接触部近傍の肉厚が薄く
なって、肉厚の均一性に優れた容器を製造することはで
きない。

前記圧力流体は、前記予備成形工程の操作により金型内
に押し込まれた前記ポリプロピレンシートまたはポリプ
ロピレン系多層シートを、金型の内壁面に押圧するに足
る流体圧力差を生じさせることのできるものであり、た
とえば圧縮空気を好適に使用することができる。

本発明の方法においては、前記圧力流体を使用して前述
の賦形を行なった後、金型による冷却を行なって容器を
得る。

このようにして得られる容器は、肉厚分布の均一性に優
れたものてあり、剛性、耐熱性に優れて、しかも前記ポ
リプロピレンシートまたはポリプロピレン系多層シート
の有する優れた光学的特性、特に透明性の低下のないも
のであり、たとえば食品包装分野において好適に使用す
ることができる。

次に、本発明の製造装置について図面を参照しつつ説明
する。

第１図に示すように、本発明の製造装置は、金型ｌと、
成形用プラグ２とを備える。

第２図に示すように、成形用プラグ２の開口部３は栓体
突出部２Ｇに形成され、たとえば前記ポリプロピレンシ
ートまたはポリプロピレン系多層シートなどの成形材料
は、開口部３の外周縁２１と内周縁２２とにより構成さ
れる接触部２５に当接する。したがって１本発明の製造
装置における成形用プラグと成形材料との接触面積は、
従来の製造装置における成形用プラグと成形材料との接
触面積に比較して減少するので、本発明の製造装置によ
ると、耐熱性および透明性の点で優位な容器を得ること
ができる。

また、成形用プラグ２は、開口部３に臨む圧力流体吐出
口４を有する。

そして、この成形用プラグ２は、たとえば第１図に示す
ように１図示していない圧力流体供給手段を有する圧空
ボックス４０に装着されて、成形用プラグｚ内に形成さ
れた圧力流体吐出口４から、接触部２５により金型１の
成形凹部３０内に押し込まれた成形材料５０に向けて圧
力流体を吐出する。具体的には、たとえば、図示してい
ない圧力流体供給手段に圧縮空気供給器を用いれば、成
形材料５０に向けて圧縮空気が吐出される。

したがって１本発明の製造装置においては、成形用プラ
グ２内から圧力流体が吐出されるのて。

従来の製造装置における成形用プラグのように、成形用
プラグの外壁に沿って圧力流体を導入する必要がなくな
って、成形用プラグ２における栓体突出部２０の外壁の
輪郭を直線状にすることができる。すなわち１本発明の
製造装置においては、成形用プラグ２の形状を単純化す
ることが可゛能であり、かつ種々の容器形状への対応が
容易である。

本発明においては、たとえば第 ２図に示した外周縁２１の直径ｄ□と、第３図に示した
金型１の成形凹部開口端１５の直径ｄとの比ｄ、／ｄが
０．７５〜０．９５の範囲にあることが好ましい、この
比が０．７５よりも小さいと、この成形用プラグを使用
して成形される容器の開口部が充分に伸びないので、得
られる容器は他の部分の肉厚が薄くなったり、外観が不
良になったりすることがある。一方、０．９５よりも大
きいと、この成形用プラクを使用して成形される容器の
開口部が伸び過ぎて、得られる容器は開口部近傍の肉厚
が薄いものとなる。

また、第２図に示した成形用プラグ２の外周縁２１の直
径ｄ、と内周縁２２の直径ｄ２との比ｄ　ｔ　／　ｄ　
ｌは０．８０〜０．９７の範囲にあることが好ましい、
この比が０，８０未満であると、接触部２５の面積が増
大するので、たとえばポリプロピレンシートやポリプロ
ピレン系多層シートなどの成形材料と成形用プラグとの
接触面積の増大を招いて、透明性および耐熱性の点で有
利な容器を得ることが困難になる。

さらに、たとえば第２図に示した成形用プラグ２におけ
る栓体突出部２０の金型挿入部分の長さｆＬＩと、第３
図に示した金型１の成形凹部３０の深さ文２との比１２
／１．は０．１０〜０．７０の範囲にあることが好まし
い、この比が０．１０未満であると、得られる容器の底
面の肉厚か薄くなって、充分な強度を有する容器を得る
ことが困難になる。

一方、０．７０を超えると、成形プラグ２による成形凹
部３０内への押し込みが深くなり過ぎて、得られる容器
におけるプラグ跡が明瞭になってしまうので、外観の良
好な容器を得ることが困難になる。

本発明においては、成形用プラグ２を断熱材料により形
成することが好ましい。

成形用プラグ２を断熱材料により形成すると、成形用プ
ラグ２と、たとえば前記ポリプロピレンシート、ポリプ
ロピレン系多層シートなどの成形材料との接触時の温度
が安定化するのて、耐熱性に優れた容器を得ることがで
きるからである。このような効果は、たとえば成形用プ
ラグ２を金属により形成して、成形用プラグ２の表面温
度を制御することによっても達成することはできるが、
装置の複雑化・大型化を招くとともに、コストの上昇を
招くという欠点がある。また、成形用プラグ２を断熱材
料により形成すれば、成形用プラグ２と前記ポリプロピ
レンシート、ポリプロピレン系多層シートなどの成形材
料との接触時における滑りが良好になるので、肉厚の均
一性および表面外観に優れた容器を得ることができる。

前記断熱材料としては、たとえば発泡ガラス。

ガラス繊維、カーボンファイバ、アルミナ・シリカ系フ
ァイバ、アルミナ粉末、塩基性炭酸マグネシウム粉末な
どが挙げられる このような断熱材料を好適に使用して形成することので
きる前記成形用プラグ２の接触部２５の周端縁は曲面に
形成することが好ましい。

以上のように、本発明の製造装置は、内部に圧力流体の
吐出口を設けてなる特定の成形用プラグを備えるもので
あり、請求項１に記載の製造方法において特に好適に使
用することができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例および比較例を示し、本発明につ
いて、さらに具体的に説明する。

（実施例１） ポリプロピレンシート（商品名「ピュアレイ」；出光石
油化学■製、厚み０．８５■膳）を、セラミックヒータ
−を用いた輻射加熱方式を採用してシートの両面から１
４５℃に加熱した。

次いで、第１図に示した製造装置の金型ｌ上に前記ポリ
プロピレンシートを移動して、図示しない圧力流体供給
手段を有する圧縮空気ボックス４０に装着した成形用プ
ラグ２（外周縁の直径ｄ、＝８０ｍｍ、内周縁の直径ｄ
、＝７６ｍｓ、ｄｚ／ｄ＋＝０．９５．外周縁の直径ｄ
１と、金型の成形四部開口端の直径ｄとの比ｄ　、　／
ｄ　＝０．８７）を金型１の成形凹部３０に向けて下降
させながら前記ボップロピレンシートに成形用プラグ２
の接触部２５を圧接して、金型ｌの成形凹部３０内の絞
り比０．２０の位置まで前記ポリプロピレンシートを押
し込んだ。

なお、本実施例においては、口径９１．５ｍｍ、　深さ
４１．２１麿、絞り比０．４５の金型を使用した。

続いて、成形用プラグ２の圧力流体吐出口４から圧力４
　ｋｇ／ｃ■２の圧縮空気を吐出して、前記ポリプロピ
レンシートを成形凹部３０の内壁面に押圧した後、冷却
して容器を得た。

得られた容器につき、第４図に示した７箇所の肉厚を測
定した。また、この容器の光学特性、耐熱性および型再
現性についての評価を行なった。

結果を第１表に示す。

なお、光学特性、耐熱性および型再現性は、次のように
して評価した。

光学特性：容器側面中央部のへイズを測定した。

耐熱性；温度１２０℃、圧力２　ｋｇ／ｃｍ”・Ｇの条
件下に３０分間、耐熱性試験を行ない。

目視観察により次の３段階に評価し た。

Ｏ：変形が認められない。

Δ：若干の変形が認められる。

×：変形が認められる。

型再現性； ○：良好 Δ：やや不良（使用には問題なし） Ｘ：不良 （実施例２） 前記実施例１において、ポリプロピレンシートの加熱温
度を１４５℃から１５５℃に変えたほかは、前記実施例
１と同様にして実施した。

（実施例３） 前記実施例１において、ポリプロピレンシートの加熱温
度を１４５℃から１６２℃に変えたほかは、前記実施例
１と同様にして実施した。

（比較例１） 前記実施例１において、ポリプロピレンシートの加熱温
度を１４５℃から１３０℃に変えたほかは。

前記実施例−１と同様にして容器を製造し、得られた容
器の肉厚を測定するとともに、光学特性、耐熱性および
型再現性の評価を行なった。

結果を第１表に示す。

（比較例２） 前記実施例１において、ポリプロピレンシートの加熱温
度を１４５℃から１７０℃に変えたほかは、前記実施例
１と同様にして容器を製造し、得られた容器の肉厚を測
定するとともに、光学特性、耐熱性および型再現性の評
価を行なった。

結果を第１表に示す。

（比較例３） 前記実施例１において、第２図に示したような成形用プ
ラグを有する本発明の製造装置に代えて、第６図に示し
たような従来の成形用プラグＤ（口径７３．２ａｍ、先
端部の曲率半径４５１）を備える製造装置を使用したほ
かは、前記実施例１におけるのと同様の条件で容器を製
造し、得られた容器の肉厚を測定するとともに、光学特
性、耐熱性および型再現性の評価を行なった。

結果を第１表に示す。

（比較例４） 前記比較例３において、ポリプロピレンシートの加熱温
度を１４５℃から１５５℃に変えたほかは。

前記実施例１と同様にして容器を製造し、得られた容器
の肉厚を測定するとともに、光学特性、耐熱性および型
再現性の評価を行なフた。

結果を第１表に示す。

（比較例５） 前記比較例３において、ポリプロピレンシートの加熱温
度を１４５℃から１６２℃に変えたほかは、前記実施例
１と同様にして容器を製造し、得られた容器の肉厚を測
定するとともに、光学特性、耐熱性および型再現性の評
価を行なった。

結果を第１表に示す。

（比較例６） 前記実施例１において、成形用プラグを使用しなかった
ほかは、前記実施例１と同様にして容器を製造し、得ら
れた容器の肉厚を測定するとともに、光学特性、耐熱性
および型再現性の評価を行なった。

結果を第１表に示す。

（比較例７） 前記実施例２において、成形用プラグを使用しなかった
ほかは、前記実施例１と同様にして容器を製造し、得ら
れた容器の肉厚を測定するとともに、光学特性、耐熱性
および型再現性の評価を行なった。

結果を第１表に示す。

（比較例８） 前記実施例３において、成形用プラグを使用しなかった
ほかは、前記実施例１と同様にして容器を製造し、得ら
れた容器の肉厚を測定するとともに、光学特性、耐熱性
および型再現性の評価を行なった。

結果を第１表に示す。

（木瓜、以下余白） （評価） 第１表から明らかなように１本発明の製造方法により得
られる容器は肉厚の均一性に優れ、しかも光学特性の低
下が少ない、また、特に、　１５０〜１６４℃の温度範
囲に加熱すると、耐熱性および型再現性が共に良好な容
器を得ることができる。

［発明の効果］ （１）　　請求項１の発明によると、肉厚の均一性の向
上を図ることができるとともに、ポリプロピレンまたは
ポリプロピレン系樹脂積層体の有する優れた光学特性、
特に透明性を低下させることがなくて、しかも、耐熱性
、型再現性の点でこれらの素材の特長を最大限に引き出
すことのできる容器の製造方法を提供することかできる
。

（２）　　また、請求項２乃至請求項４の発明によると
、この製造方法に好適に使用することができて、しかも
簡単な形状で深絞りが可使であるとともに、種々の容器
形状に容易に対応することのできる成形用プラグを備え
た工業的に有用な容器の製造装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１１Ｎは本発明の製造装置の一例を示す説明図であり
、第２図（イ）は本発明の製造装置における成形用プラ
グの一例を示す平面図であり、同図（ロ）は同じくその
正面図であり、第３図は本発明の製造装置における金型
の一例を示す説明図であり、第４図は本発明の製造方法
により得られる容器の一例を示す断面図であり、第５図
は従来の容器製造装置の一例を示す説明図であり、第６
図は従来の容器製造装置における成形用プラグの一例を
示す説明図である。 ｌ・・・金型、２・・・成形用プラグ、３・・・開口部
、４・・・圧力流体吐出口、２０・・・栓体突出部、　
２１・・・外周縁、２２・・・内周縁第１図 第２図 （イ） （ロ） 第３図 第４図 ＩＶＶＶＩ■ 第５図 第６図 ヒーーφ７３．２−−→

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリプロピレンシートまたはポリプロピレン系多
   層シートを材料に用いたプラグアシスト成形により容器
   を製造する方法において、前記ポリプロピレンシートま
   たはポリプロピレン系多層シートを、ポリプロピレンの
   融点よりも３０℃低い温度からポリプロピレンの融点ま
   での範囲内の温度に加熱した後、圧力流体の吐出口を備
   える成形用プラグと前記ポリプロピレンシートまたはポ
   リプロピレン系多層シートとを圧接することにより前記
   ポリプロピレンシートまたはポリプロピレン系多層シー
   トを金型内に押し込んで予備成形を行ない、その後、前
   記吐出口より圧力流体を吐出させて前記ポリプロピレン
   シートまたはポリプロピレン系多層シートを金型の内壁
   面に押圧することを特徴とする容器の製造方法。
2. （２）金型と、前記金型内に挿入される栓体突出部を設
   けてなる成形用プラグとを有し、前記成形用プラグの前
   記栓体突出部における成形材料と接触する面に開口部を
   設けてなるとともに、前記開口部に臨む圧力流体吐出口
   を備えることを特徴とする容器の製造装置。
3. （３）前記開口部の外周縁の直径と内周縁の直径との比
   が０．８０〜０．９７である請求項２に記載の容器の製
   造装置。
4. （４）前記栓体突出部の外壁の輪郭が直線状である請求
   項２または請求項３に記載の容器の製造装置。