JPH03284932A - 多層プラスチック容器成形方法及び成形装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、中間にガスバリヤ−層を有する多層プラス
チック容器の成形装置に関する。

［従来の技術］ 多層プラスチック容器は、食品や清涼飲料の容器、ある
いはレトルトや電子レンジにかけられる容器として多用
されている。

この種の多層プラスチック容器は従来、第８図に示す成
形装置で成形されていた。この成形装置は加熱装置１０
０と成形装置２００とを具備しており、多層プラスチッ
クシートＳは加熱装置１００で上下面の両側面が加熱さ
れた後、成形装置２００でカップ形状Ｓ、、Ｓ２　、・
・・に成形されるようになっている。多層プラスチック
シートＳは、中間層にガスバリヤ−性フィルムを積層し
た多層シートである。加熱装置１００はシートＳの上、
下面に対応させて加熱部１０１．１’０２が上、下に固
設されている。

また、成形装置２００は下型２０１と、この下型２０１
に対して上下動する上型２０２とを具備している。この
下型２０１は一列取りの金型なとでは広いテーブルに対
して小さい下型をテーブルの真中に固設するため、加熱
装置２００と下型２０１との間がＤだけ離れて設置され
ている。

このためシートＳは加熱装置１００で加熱された後、直
ちに成形されることなく区間りの自然冷却を経た後成形
装置２００で成形される。

［発明が解決しようとする課題］ このように従来の多層プラスチック容器成形装置では原
材料多層シートＳが加熱終了後直ちに成形に移れないの
で、加熱装置１００の加熱制御が極めて困難であった。

即ち、中間にガスバリヤ−層を有する多層シートＳは上
、下の表面層が融点以上で、かつガスバリヤ−性フィル
ムの中間層が融点以下で成形する必要があるが、前述し
たように自然冷却により前記した温度関係を維持するこ
とが難しい。例えば、成形性を重視するとき、自然冷却
による温度低下を考慮して必要温度以上に加熱してシー
ト全体を溶融成形すると、成形容器は酸素透過量が大き
くなって、要求するガスバリヤ−性が得られないし、逆
にガスバリヤ−性を重視してシート全体を融点以下で固
相成形すると成形性が良くない。

この発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり
、その目的は中間にガスバリヤ−層を有する多層シート
の各層が成形に適する温度分布になるように加熱された
後、この温度分布を維持して直ちに成形することが可能
な多層プラスチック容器成形方法及び成形装置を提供す
るにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明の多層プラスチック容
器成形方法は、中間にガスバリヤ−層を有する多層プラ
スチックシートを加熱装置により上、下面から加熱し、
次いで圧空、真空、または圧空真空成形装置で成形する
方法において、加熱終了後シートの上下面の温度より中
間のバリヤー層の温度が低い温度を維持する時間内に成
形することを特徴とする。また、本発明の多層プラスチ
ック容器成形装置は前記成形装置が、プラスチックシー
トの加熱終了点からプラスチックシートの１ピッチ当り
の送り量的に設けられていることを特徴としている。

この容器成形装置において前記加熱装置は成形装置に対
して接離可能にスライドするように設けられても良い。

［作　用］ 本発明は、前記したように構成されているので、中間に
ガスバリヤ−層を有する多層シートは加熱直後、直ちに
成形される。このため、多層シートは各層が成形に適す
る温度分布、すなわち、ガスバリヤ−層は融点以下、ガ
スバリヤ−層以外の層が融点以上になるように加熱され
た後、この温度分布を維持した状態で成形される。この
ときの加熱装置の加熱温度はシートの厚さ、各層の合成
樹脂の種類によって一義的に法定されるものであり、加
熱制御が容易に行える。

多層シートは加熱終了後、前記温度分布を維持して成形
すると、ガスバリヤ−層は融点以下で固相成形されるた
め、延伸されガスバリヤ−性をさらに向上させることが
できる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図は本発明の多層プラスチック容器成形装置の概略
図であり、１は加熱装置、２は成形装置である。加熱装
置ｌは上、下に分割された加熱部１１．１２を有してお
り、成形装置２は上型２１と下型２２とを有している。

原材料である多層シートＳは両端をチェーン等のベルト
に保持されて、加熱部１１．１２間、及び上型２１と下
型２２間を間欠的に移送されることによって加熱装置１
で所定温度に加熱され、その後成形装置２でカップ形状
Ｓｌ、Ｓ２．・・・に成形される。

このような成形装置において、加熱装置１と成形装置２
とは多層シートＳの１ピツチあたりの送り量的に接近さ
せて設けられている。

多層プラスチックシートｓとしては、例えば第２図に示
す三層シートで上層Ｐ、及び下層Ｐ２がポリプロピレン
、ポリエチレン、ポリスチレン。

塩化ビニル等、またはこれらプラスチックに無機質充填
剤を練り込んだ熱可塑性樹脂で構成されており、中間層
Ｐ、が塩化ビニリデン、エチレンビニルアルコールまた
はポリアクリルニトリル等のガスバリヤ−性フィルムで
構成されている。

また、最適成形温度条件は次式により与えられる。

ガスバリヤ−性フィルムＰ３のガラス転移点をＴ、（’
Ｃ）、表面シートＰ＋、Ｐ＊の厚さをρ１．β２　（μ
）（図９参照）、シートの表面温度Ｔｔ　、Ｔ＊　　（
”ｃ）、ガスバリヤ−性フィルムと表面シートとの熱伝
達抵抗による補正値をα１゜α２　（℃）とすると、 Ｔ　ｒ　＝　Ｔ　＠　＋　０　、０４　Ｘ　４２　ｒ　
＋　Ｑ　＋Ｔ　２　＝　Ｔ　、　＋　０　、０４　Ｘ　
１２２＋α２になる。

ヒーターの加熱により、シートの表面温度Ｔ　Ｉ、　Ｔ
　２が２分以内にこれらの温度に到達することが好まし
い。そのため、加熱装置１は、遠赤外線又は近赤外線の
いずれをも熱源として用いることができるものであり、
なるべく高温にして多層シートＳの加熱時間を短時間に
するのが好ましく、上部加熱部１１を２５０〜４５０’
Ｃ，下部加熱部１２を３００〜５００℃にする。この加
熱装置１による加熱は多層シートＳの温度が上、下層Ｐ
、、Ｐ２表面で１７０〜１９０℃、中間層Ｐ、で１６０
℃位の時に加熱を終了するように制御されている。

次いで加熱された多層シートＳはチェーンの間欠送りに
より成形装置２に移送されて成形される。成形装置２の
上型２１及び下型２２は前記加熱終了点から多層シート
Ｓの１ピッチ当りの送り量的に設けられているので、多
層シートＳは加熱終了時、自然冷却な経ずに直ちに成形
される。即ち、成形時点の多層シートＳは加熱終了点の
温度分布とほぼ同一の温度分布を維持して成形される。

加熱装置１は第３図及び第４図に示すように成形ライン
上にセットされる。

まず、加熱装置ｌはラインの稼動前はラインから外れた
ヒータ準備室（図面上破線で示す）に待機して予熱され
て稼動温度になるまで空運転する（第３図、第４図）、
その後、加熱装置ｌはライン上に移動して多層シートＳ
を加熱するようにセットされる。この時の移動は第３図
に示すように多層シートＳの送り方向と直行する１回の
移動操作Ａで行うことができるが、第４図に示すように
移動操作Ａの後、成形装置２へ接近させる移動操作Ｂで
成形装置２の成形金型との間に殆ど隙間のない状態に接
近させてセットすることができる。この移動操作Ａ及び
Ｂの組合わせ操作によれば単独の移動操作Ａのみによる
場合に比べて成形装置２の種々の金型（大きさ、形状の
相違する金型）にも容易に加熱装置１を成形金型に接近
させることができる。

この移動操作Ａ及びＢの操作機構は例えば第５図に示す
構造となっている。第５図は成形装置１を構成する上部
加熱部１１を代表例として示したが下部加熱部１２も同
様な機構で上部加熱部１１と一緒に移動するようになっ
ている。このためこの操作機構は多層シートＳの送り方
向と直行する方向に移動可能に設けられた台車３ｏと、
前記送り方向に沿って移動する台車４０とを備えている
。台車３ｏには多層シートＳの上方に多層シートＳの送
り方向と直行する方向に架設されたレール３１上を転動
する車３２が取付けられており、先端が台車３０の側壁
に連結されたエアシリンダ３３の進退作動で台車３０は
多′層シートＳの送り方向と直行する方向へ移動するよ
うになっている。

また、台車４０には多層シートＳの送り方向に沿って台
車３０上に敷設されたレール４１上を転動する車４２が
取付けられており、先端が台車４０の側壁に連結された
エアシリンダ４３の進退作動で台車４０は多層シートＳ
の送り方向に沿って移動するようになっている。そして
上部加熱部１１は台車４０上に固設されており、エアシ
リンダ３３で移動操作Ａが行われ、エアシリンダ４３で
移動操作Ｂが行われる６ さらに、成形装置２は圧空、真空、又は圧空真空成形装
置のいずれをも用い得る。

（実験例） 供試多層シート：第６図に示すようにポリプロピレン層
Ｐ＋ａ、Ｐｓａ間に２軸延伸ポリ塩化ビニリデン（ガス
バリヤ−性フィルム）層Ｐ、Ｉが挟持され、さらにポリ
プロピレン層ＰＩ２上に無機質充填剤を練り込んだポリ
プロピレン層ｐｕｓを積層した厚さ　１．５ｍｍの四層
シートである。

加熱装置：遠赤外線セラミックヒータで、上部加熱部が
シートの上方７（１ｍｍ　、下部加熱部がシートの下方
１００ｍｍに位置するようにセットし、上部加熱部を４
００℃、下部加熱部を４５０℃にそれぞれ設定した。

シート送り量：シート加熱時間５５秒、加熱終了後成形
まで１．５秒になるようにシートを間欠的に送った・ 以上の条件で供試多層シートを成形した。このときのシ
ート温度と経過時間との関係は第７図に示す通りである
。即ち、第７図中、ＰＳｌはシート上表面、ＰＳｚはシ
ート下表面、及びＰ＋＋はガスバリヤ−層をそれぞれ示
しく第６図参照）、加熱終了時（第７図、横軸ａ点）シ
ートはシート上表面Ｐ　Ｓ　ｒの温度が１７８℃、シー
ト下表面ＰＳ２の温度が１８３℃、ガスバリヤ−層Ｐ＋
＋が１６０℃に加熱される。このように加熱されたシー
トは加熱終了後１．５秒経過したｂ点で成形される。こ
の成形時点におけるシートはシート上表面ＰＳｌの温度
が１７０℃、シート下表面ＰＳ２の温度が１７５℃、ガ
スバリヤ−層ＰＩ＋の温度が１５９℃となっており、シ
ートのガスバリヤ−層ｐＨが融点以下となっており、そ
れ以外の各Ｎｐ＋。、Ｐ＋ｉ＋及びＰｕｓが融点以上と
なっており、成形に適した温度分布となっている。この
ようにして成形された容器はしわが寄ったりすることが
なく、かつ、偏肉、薄肉部分が生じることがなく、かつ
酸素透過量０．６３ｍ１／ｒｎ’　Ｄａｙ−ａｔｍの高
ガスバリヤ−性容器となる。

（比較例） これに対して、加熱装置と成形装置とが離隔されて設置
された従来の成形装置においては、加熱終了後約７．２
秒経過した後成形に移るので、成形時にシートの上下表
面を１７０℃に保つためには自然冷却を考慮して約２０
５℃まで加熱しなければならない、このためシートのガ
スバリヤ−層ｐＨも融点以上となってシートのドローダ
ウンが激しく起り、容器の成形に際して、しわが寄った
り、偏肉、薄肉が生じ、商品価値の低い容器しか成形で
きない、また、そのような条件で無理に成形したとして
も酸素透過は１６．４ｍｌ／ゴＤａｙ−ａｔｍとなって
側底食品容器として使用に耐えないものとなる。

さらに、ガスバリヤ−性を向上させようとすると、シー
トの上下表面温度を約１９０℃までしか加熱できないた
め、１９０℃で加熱を終了し、７．２秒経過後に成形す
るとシートの上下表面温度が約１５６℃まで低下し、シ
ート全体が融点以下となって容器に成形することができ
なかった。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の多層プラスチック容器成形方
法及び成形装置は、成形装置が、中間にガスバリヤ−層
を有する多層プラスチックシートの加熱終了点からプラ
スチックシート１の１ピッチ当りの送り量的に設けられ
ているので、加熱されたシートが加熱装置から成形装置
への移行過程で極端な自然冷却がなく、シートは加熱装
置で成形に適する温度に加熱されるだけで高ガスバリヤ
−性の容器を容易に得ることができる。加熱装置の加熱
制御は原材料の多層シートを成形に適する温度分布にな
るように制御するだけで良く、自然冷却等の他の要因を
付加することがないので制御が容易であり、ポリプロピ
レン等成形温度管理の難しい多層シートでも偏肉の無い
高ガスバリヤ−性容器が得られる。

また、本発明の成形装置によれば、多数同時成形と共に
高速連結成形が可能となり、かつ加熱後直ちに成形する
ため熱エネルギーの節約も可能となり、偏肉が少なく、
商品価値の高いプラスチッり容器を低コストで製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多層プラスチック容器成形装置の概略
説明図、第２図は同上装置で成形される多層シートの断
面図、第３図及び第４図は同上装置の加熱装置の移動の
説明図、第５図は同上加熱装置の移動操作機構の斜視図
、第６図及び第９図は本発明の実験例に用いた多層シー
トの断面図、第７図は同上実験例の多層シートの加熱時
におけるシート温度とシート送り時間との関係を示すグ
ラフ、第８図は従来の多層プラスチック容器成形装置の
概略説明図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）中間にガスバリヤー層を有する多層プラスチック
   シートを加熱装置により上、下面から加熱し、次いで圧
   空、真空、または圧空真空成形装置で成形する方法にお
   いて、加熱終了後シートの上下面の温度より中間のバリ
   ヤー層の温度が低い温度を維持する時間内に成形するこ
   とを特徴とする多層プラスチック容器成形方法。
2. （２）中間にガスバリヤー層を有する多層プラスチック
   シートを加熱装置により上、下面から加熱し、次いで圧
   空、真空、または圧空真空成形装置で成形する装置にお
   いて、前記成形装置が、プラスチックシートの加熱終了
   点からプラスチックシートの１ピッチ当りの送り量内に
   設けられていることを特徴とする多層プラスチック容器
   成形装置。
3. （３）前記加熱装置が成形装置に対して接離可能にスラ
   イドするように設けられている請求項（２）記載の多層
   プラスチック容器成形装置。