JPH0428526A - 熱可塑性樹脂シート成形におけるプラグアシスト成形装置のプラグ - 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、熱可塑性樹脂シートを圧空または真空成形し
て所謂深絞り容器を形成するためのプラグアシスト成形
装置に用いられるプラグに関するものである。

（従来の技術） ミニトマト等の野菜、漬物等の惣菜類を収納する容器と
して、第８−Ａ図及び第８−Ｂ図に示すような透明の熱
可塑性樹脂シートを深絞りして形成したものが市場を賑
わせている。このような深絞り容器は、熱可塑性樹脂、
シートを加熱して軟化させ、これを所定の型面に圧空ま
たは真空成形によって形成していたものである。このよ
うな深絞り容器は、従来一般には、ポリスチレンや塩化
ビニル等の材料によって形成されていたのであるが、こ
れらの材料はこれを廃棄物としてのゴミ処理を行なう際
に、公害問題を発生するため余り使用されなくなった。

これに代えて、深絞り容器の近年の材料としては、ポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ、特にＡ−ＰＥＴ）や
ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂シート（以下単にシー
トという）が使用されてきているが、これらの材料は耐
油性或いは耐熱性に優れてはいるものの、これによる成
形加工時に軟化されて粘着性を有したものとなるから、
成形のための金型（あるいは後述のプラグ）にくっつき
易くなるものである。

ところで、容器として深絞りするためには、単なる真空
や圧空の力だけでは、特に容器の底部周壁が他より肉薄
となって部分的に剛性の少ないところができるので、軟
化したシートを型内に積極的に押し込んで成形する所謂
プラグアシスト成形法あるいは装置が用いられる。この
プラグアシスト成形法あるいは装置に採用されてシート
を押し込むのが所謂プラグである。この種のプラグ（３
０）は、第７−Ａ図〜第７−Ｄ図に示すように、加熱さ
れて軟化した状態で型（３１）に対して送られてきたシ
ート（４０）の成形を次のように文字通り助けるもので
ある。つまり、このプラグ（３０）は、第７＝Ａ図に示
したように、軟化されて型（３１）の所定位置に配置さ
れたシート（４０）の中央に対して下動を始め、第７−
Ｂ図に示したようにシート（４０）の中央に当接してこ
れを型（３１）内に押し下げる。更に、下動したプラグ
（３０）は、第７−Ｃ図に示した型（３１）の型面にシ
ート（４０）を当接させる直前で停止し、その後にこの
プラグ（３０）が停止したままの状態で圧空または真空
によってシート（４０）が型（３１）の型面に押し付け
られ、第８−Ａ図及び第８−Ｂ図に示したような容器が
形成されるのである。

以上のようなプラグ（３０）を採用しても、完成した深
絞り容器には種々な問題が残るものである。

これは、−枚の合成樹脂製のシート（４０）を無理に第
８−Ａ図及び第８−Ｂ図に示したような容器に成形する
ためである。例えば、特公平１−２９６９３号公報には
、容器の縦割れを解決すべく、［ポリエチレンテレフタ
レートよりなるシートからプラグアシスト法により２軸
延伸された深絞り成形容器を製造する方法において、プ
ラグの直径あるいは幅を金型内径の８０％以下にし、か
つ側壁上部が横方向に拡径された金型を用いて成形する
ことを特徴とする、深絞り成形容器の側壁の上部の側壁
の円周方向に平行で側壁面に垂直な切断面において、円
周方向の屈折率ｎ、と厚み方向の屈折率ｎ、の差で示さ
れる複屈折率△ｎ＝ｎ。

−ｎｔが少なくとも０．０５である耐衝撃性に優れたポ
リエステル製深絞り成形容器の製造方法。」なる技術が
既に提案されている。

しかしながら、このプラグ（３０）を使用する場合に解
決しなければならない問題は他にもある。それは、プラ
グ（３０）を使用して形成された深絞り容器の内面にで
きる「傷」である。この「傷」は、プラグ（３０）の表
面の状態がそのまま熱可塑性樹脂シートに転写されるこ
とにより発生することが最も多いものであり、プラグ（
３０）の材料による例えば布目模様、木目模様あるいは
金属であればその研摩模様がそのままシート側に転写さ
れることによって形成されるものである。特に、この種
のプラグ（３０）は、前述した通り、軟化したシート（
４０）を型（３１）内に無理に押し込むものであるが、
第７−Ｂ図及び第７−Ｃ図に示したように、このプラグ
（３０）は軟化したシート（４０）に当接するだけでな
く、深絞りをする必要上その先端部においてシート（４
０）を引き伸ばすものでもある。このときに、シート（
４０）は軟化されてもいるから、プラグ（３０）の先端
部に存在している前述の各模様による［傷Ｊが完成後の
深絞り容器の内面に残ってしまうのである。この「傷」
は、容器の透明性を図って、内８物を明瞭かつ美しく見
せたい場合には文字通り致命傷となるものである。この
ような現象は、プラグ（３０）の先端部に丸味を付すだ
けでは解消できないものであり、特に前述したような軟
化したとき粘着性を生ずるような材料で構成したシート
（４０）の場合は顕著に現れるものである。

そこで、本発明者等が、この種のプラグを使用して深絞
り容器を形成する場合に、容器の内面に傷を付けないよ
うにするためには、プラグの条件としてどのようなもの
が必要なのかを検討した結果、次の条件があることを知
るに至った。

■プラグは、その特に頭部表面が、シート（４０）に直
接接触しないか、あるいはシート（４０）に対する十分
な滑り特性を有していること。このプラグによってシー
ト（４０）を言わば引き伸ばすのであるから、そのとき
に、プラグがシート（４０）に直接当接していないか、
あるいはシート（４０）に対して十分滑るものであれば
、引き伸ばされる時にシート（４０）に傷が付かないか
らである。

■シート（４０）は種々な材料によって形成されるもの
であるが、このシート（４０）が軟化したときに粘着性
を帯びるものであれば、その粘着力によってこのシート
（４０）にくっつかないプラグであるとよい。プラグに
粘着したシート（４０）が引き伸ばされれば、傷ができ
るだろうことは当然予想されるからである。

■プラグは、ある程度のｍｌ熱性を有している必要があ
る。プラグによって引き伸ばされるべきシート（４０）
は、余熱によって予じめ軟化されているものであるが、
この軟化状態は型（３１）によって型成形されるまでは
必要なものである。従って、余熱されていたシート（４
０）の熱をもしプラグがうばうとすれば、その時点でシ
ート（４０）が硬化してしまい、型（３１）による成形
ができなくなってしまうからである。

本発明者等は、以上の■〜■の条件を満足するプラグを
どのようにしたらよいかを種々検討を重ねてきた結果、
本発明を完成したのである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、以上のような経緯に基づいてなされたもので
、その解決しようとする課題は、プラグを使用して深絞
り容器を形成する際に、この容器の内面にできる「傷」
である。

そして、第一請求項に記載の発明の目的とするところは
、シート（４０）が、直接接触したとしても、その軟化
させている熱をうばうことかなく、しかもシート（４０
）に対して十分な滑動をして、深絞り容器の内面に傷を
残すことのないプラグを提供することにある。また、第
二請求項に係る発明の目的とするところは、軟化された
シート（４０）が直接接触しないようにして、深絞り容
器の内面に傷を残すことのないプラグを提供することに
ある。

（課題を解決するための手段及び作用）以上の課題を解
決するために、まず第一請求項に記載の発明の採った手
段は、実施例において使用する符号を付して説明すると
、 「熱可塑性樹脂シートに型による圧空または真空成型加
工を施して容器を製造するプラグアシスト成型装置にお
いて使用され、熱可塑性樹脂シートを型に向けて押圧す
るプラグにおいて、このプラグを、断熱材からなる母材
（１１）と、この母材（１１）の表面に形成した潤滑層
（１２）とにより構成したことを特徴とするプラグ（１
０）Ｊである。

従って、このプラグ（１０）においては、まず母材（１
１）として、後述の実施例において示すように、木、木
粉を主材とした成型体あるいはフェルト等の断熱性及び
保温性を有する材料によって形成したものを採用し、そ
の表面にフッ素樹脂からなる潤滑層（１２）を形成した
ので、全体として断熱性を有したものとなっているので
ある。これにより、軟化された合成樹脂性の深絞り容器
となるべきシー）　（４０）が当接したとしても、この
プラグ（１０）はシート（４０）から熱をうばうことは
ないのである。

従って、このプラグ（ｌＯ）は、少なくともシート（４
０）が型（３１）の内面に完全に密着するまでの間、シ
ート（４０）の軟化状態を維持させるのである。

また、このプラグ（ｌＯ）は、その表面がフッ素樹脂等
からなる潤滑層（１２）によって覆われている。

これにより、このプラグ（１０）は、シート（４０）に
対して十分な潤滑性を有したものとなっており、シート
（４０）を均等かつ滑らかに引き伸ばすのである。従っ
て、このプラグ（１０）にシート（４０）が当接したと
しても、シート（４０）からなる深絞り容器の内面にこ
のプラグ（ｌＯ）が傷を付けることはないのである。

一方、第二請求項に係る発明が採った手段は、同様に、 「熱可塑性樹脂シートに型による圧空または真空成型加
工を施して容器を製造するプラグアシスト成型装置にお
いて使用され、熱可塑性樹脂シートを型に向けて押圧す
るプラグにおいて、このプラグを、母材（２１）と、こ
の母材（２１）の先端部に一体的に形成されて円環状に
突出する突出環（２２）と、母材（２１）に形成されて
圧縮空気を突出環（２２）内に導入する通気孔（２３）
とにより構成したことを特徴とするプラグ（２０）Ｊで
ある。

つまり、このプラグ（２０）によれば、このプラグ（２
０）によって軟化したシート（４０）が型（３１）内に
押し込まれるとき、図示しない圧縮空気供給装置からの
空気を、常にシート（４０）に向けて吹き出しているこ
とになるのである。換言すれば、第５図に示すように、
このプラグ（２０）においては、その母材（２１）に形
成した通気孔（２３）から、先端すなわちシート（４０
）側に位置する突出環（２２）内に空気が常に供給され
ているのであり、この空気は突出環（２２）の先端とシ
ート（４０）との間から常に外部に流れて空気層を形成
しているのである。この空気層が突出環（２２）の先端
とシート（４０）間に常に存在することにより、このプ
ラグ（２０）が型（３１）内に押し込まれたとしても、
シート（４０）はプラグ（２０）に当接することはない
。

従って、このプラグ（２０）は、シート（４０）を型（
３１）内に押し込む際にシート（４０）に直接接触する
ことはないのであるから、このプラグ（２０）がシート
（４０）によって完成された深絞り容器の内面に傷を付
けることも残すこともないのである。勿論、通気孔（２
３）を通して突出環（２２）内に供給される空気は、シ
ー）　（４０）の軟化点程度にまで加熱したものが採用
される。

（実施例） 次に、各請求項に係る発明について、図面に示した実施
例に従って詳細に説明する。

Ｋ鑑五ユ 第１−Ａ図には第一請求項に係るプラグ（１０）の断面
図が示してあり、このプラグ（１０）は型（３１）内に
余裕をもって収納し得る程度の大きさの母材（１１）と
、この母材（１１）の表面に一体的に形成した潤滑層（
１２）とを備えている。

このプラグ（１０）の母材（１１）は、フェルトや木粉
を主材料として図示したような形状に成形したものであ
り、これにより所定の断熱性と表面の後述する潤滑層（
１２）に対する脱落防止効果を果たすようにしている。

勿論、この母材（１１）の材料としては、断熱性等の条
件を満足するのであれば、他にセラミック系の混合材、
あるいはガラス繊維入りのＦＲＰ等の材料を採用して実
施してもよい。そして、プラグ（１０）は、以上のよう
な材料によって形成した塊りを所定形状にけずり出すこ
とにより形成されるのである。換言すれば、所謂シンタ
クチックフオーム（ｓｙｎｔａｃｔｉｃ　ｆｏａｍ）を
使用して、これをけずり出し加工してプラグ（ｌＯ）を
形成したのである。

潤滑層（１２）としては、本実施例においては、フッ素
樹脂フィルムを採用した。このフッ素樹脂フィルム（日
東電気工業株式会社製；商品名ニドフロンＮＯ，９００
０）　　は、厚さ０．２ＩＩＩ１１のものを使用して、
母材（１１）の外周に第１−Ａ図に示したように一体化
した。なお、この潤滑層（１２）を構成するためのフッ
素樹脂製フィルムの厚さは、プラグ（１０）の保温性あ
るいは断熱性を十分確保するために薄いものほどよく、
また母材（１１）に対する被覆を考慮するとより厚い方
がよいが、その厚さは必要に応じて適宜選択すればよい
ものである。この一体化は、母材（１１）に対して潤滑
層（１２）を加熱圧着してこの潤滑層（１２）か母材（
１１）の形状となるようにすることにより行った。

以上のように構成した本発明のプラグ（ｌＯ）を使用し
て、厚さ０．３５ｍｍのポリエチレンテレフタレートか
らなる完全透明なシート（４０）によって、−辺が１１
０＋ｎｍで深さが４０ＩＩｍの角型容器を形成して、こ
れと同じ形状の角型容器を母材（１１）と同じ形状の水
塊の表面にフェルトを添着した従来のプラグを使用して
形成し、両者を目視による検査をしたところ、本発明の
プラグ（ｌＯ）を使用して形成した容器には何等傷は見
られなかった。これに対して、従来のプラグを使用して
形成した容器においては、特にその底部近傍の周壁に白
濁部分が存在していた。この白濁部分をよく観察してみ
ると、細いスリ模様が多数形成されているもので、プラ
グ表面に存在していた模様の転写による傷であることが
判明した。

また両者の座屈強度試験を行った結果、次の表のように
なった。

（以下余白） ０力ク径４０Ｈ座屈強度測定（Ｋｇ） この表から明らかなことは、少なくとも、座屈強度にお
いて、本発明のプラグ（１０）を使用した場合において
、約４０％の強度アップとなっていることである。

さらに、以上のようにして形成した各サンプルの第１−
Ｃ図にて示した測定場所における肉厚をそれぞれ比較測
定してみたところ、第１−Ｂ図に示すような結果を得た
。図中Ａ−−−−−ムで示したのは本発明に係るプラグ
（１０）を使用した場合であり、α−一つで示しである
のは従来のプラグを使用した場合である。なお、参考ま
でに、この種のプラグを全く使用しないで形成した容器
の状態を、冶−−へで示しである。この測定結果によっ
て、本発明に係るプラグ（ｌＯ）を使用して形成した容
器においては、従来のそれを使用した場合に比して、比
較的均質化していることが理解できる。特に、測定場所
７〜９においては、従来のプラグでは肉厚が他より厚く
なっているのに対し、本発明のプラグ（１０）を使用し
た場合にはその他の測定場所における厚さにより近似し
た状態になっていることが分かる。

支胤■ス 第２図には第一請求項に係るプラグ（１０）の第二実施
例が示してあり、このプラグ（１０）と第一実施例にお
けるそれと異なる点は、潤滑層（１２）が母材（１１）
の表面にフッ素樹脂を直接焼き付はコーティングして形
成した点にある。すなわち、このプラグ（ｌＯ）におい
ては、母材（１１）がフッ素樹脂を焼き付はコーティン
グする際の温度（１８０°Ｃ〜２８０℃）に十分耐えて
変化しない材料、例えばセラミック、ガラス、耐熱樹脂
あるいは石膏等またはこれらの混合材を使用して形成し
たものである。

そしてこの母材（１１）の表面に、ブライマーを用いて
フッ素樹脂をコーティングしたものである。

以上のように構成したプラグ（１０）によって形成した
容器においても前述したのと同様な良い結果が得られた
。

火ｉ１ユ 第３図及び第４図には、第一請求項に係るプラグ（１０
）の第三実施例が示しである。この場合、断熱性を確保
するために、母材（１１）として、金属（本実施例にお
いてはアルミニウム）のカップ形状のものを採用し、そ
の内部を空洞（当然空気が入っている）としたものであ
る。そして、表面の潤滑層（１２）については、フッ素
樹脂によるシートを添着してもよいし、また母材（１１
）は耐熱性をも有しているから、フッ素樹脂を焼き付は
コーティングして実施してもよいものである。

及柵■１ 第５図、第６−Ａ図及び第６−Ｈには、第二請求項に係
るプラグ（２０）が示しである。

このプラグ（２０）は、その先端をシート（４０）に直
接接触させないで、このシー１−　（４０）を型（３１
）内に押し込むものであり、その構成は前述の第一請求
項に係るプラグ（１０）とは根本的に異なるものである
。このプラグ（２０）の概略を第５図に示しているが、
このプラグ（２０）は、母材（２１）と、この母材（２
１）に形成した突出環（２２）と、母材（２１）に形成
されて突出環（２２）内に加熱された微圧空を導くため
の通気孔（２３）とからなっているものである。そして
、この通気孔（２３）から突出環（２２）内に供給され
た空気の流れによって、第５図に示したように、突出環
（２２）の先端部分にこれとシート（４０）とが接触し
ないようにする空気層を形成するものなのである。

このプラグ（２０）は、具体的には第６−Ａ図及び第６
−Ｂ図に示したように構成されるものであり、所定の材
料（この場合には、必ずしも断熱材料である必要はない
）によって母材（２１）を形成し、この母材（２１）の
先端部に円環状の突出環（２２）を形成したものである
。また、本実施例においては、通気孔（２３）が母材（
２１）の中央を貫通した状態で形成してあり、この通気
孔（２３）の突出環（２２）内側の端部には分散板（２
４）が取付けである。この分散板（２４）は、通気孔（
２３）から供給されてきた加熱された微圧空を突出環（
２２）内にて四方に分散させるものであり、これにより
、突出環（２２）の先端から流出する空気の流れを安定
化させるものである。

勿論、このプラグ（２０）には、図示しない空気供給装
置が接続されるのであり、この空気供給装置からは、シ
ート（４０）の軟化状態を維持し得る程度に加熱され、
かつ圧力を上げた状態の空気が供給されるものであり、
この加熱された微圧空は、前述したように、プラグ（２
０）の通気孔（２３）を通して突出環（２２）内に供給
されるものである。本実施例においては、このプラグ（
２０）に接続される図示しない空気供給装置からの空気
は、その圧力が０゜２　ｋｇ／　ｃｍ’　〜３　、　　
Ｏｋｇ／　ｃｍ’であり、またその温度は５０℃〜１２
０℃の範囲のものである。

以上のように構成したプラグ（２０）によって、その突
出環（２２）の先端から加熱された微圧空を噴出させな
がら、このプラグ（２０）の送り速度を１００ｍｍ／秒
〜５００ｍｍ／秒として第８−Ｂ図に示したような深絞
り容器を形成したところ、その内面には白濁部分、すな
わち傷は全く生じなかった。また、その座屈強度も十分
なものであった。

なお、このプラグ（２０）の突出環（２２）の先端に、
第一請求項における潤滑層（１２）のような潤滑特性及
び耐摩耗性に優れたフッ素樹脂からなる膜を形成してお
くと、より効果が上がるものと期待できる。

（発明の効果） 以上、詳述した通り、まず第一請求項に係るプラグ（１
０）においては、その母材（１１）を断熱性に優れた材
料によって形成するとともに、その表面に潤滑性及び耐
摩耗性の潤滑層（１２）を形成したから、これを使用し
てプラグアシスト成形法を実施した場合に、完成された
深絞り容器を無傷のものとすることかできるのである。

特に、このプラグ（１０）においては、母材（１１）を
、その材料を限定したり構造を変えたりして断熱性に優
れたものとしたから、加熱によって軟化されたシート（
４０）から熱をうばってこれを硬化させることがなく、
これによっても完成後の深絞り容器を無傷なものとする
ことができるのである。そして、このプラグ（１０）は
、これを常に余熱する必要がなくなったものとすること
ができるものである。

一方、第二請求項に係るプラグ（２０）においては、そ
の突出環（２２）の先端部から加熱された微圧空を常に
供給し得るように構成したので、このプラグ（２０）に
よるシート（４０）の型（３１）内への押し込みに際し
て、このプラグ（２０）とシート（４０）とが直接接触
することがないようにできるものである。従って、この
プラグ（２０）によれば、完成後の深絞り容器を全くの
無傷のものとすることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１−Ａ図は第一請求項に係るプラグの断面図、第１−
Ｂ図はこのプラグと従来のプラグとを使用して形成した
深絞り容器の各部における肉厚分布を比較して示したグ
ラフ、第１−Ｃ図は第１−８図中に示した測定場所を具
体的に示した断面図、第２図は第一請求項に係るプラグ
の他の実施例を示す断面図、第３図は同更に他の実施例
を示すプラグの断面図、第４図は第３図のｒＶ−ｒＶ線
部の部分拡大断面図、第５図は第二請求項に係るプラグ
の概略構成を示す断面図、第６−Ａ図は同実施例の縦断
面図、第６−Ｂ図は同底面図である。 第７−Ａ図、第７−Ｂ図、第７−Ｃ図及び第７−Ｄ図は
プラグアシスト成形法をこの順に示す断面図、第８−Ａ
図は形成すべき深絞り容器の断面図、第８−Ｂ図は同斜
視図である。 符　　号　　の　　説　　明 ＩＯ・・・プラグ、１１・・・母材、１２・・・潤滑層
、２０・・・プラグ、 ２１・・・母材、 ２２・・・突出環、 ２３・・・通気孔、 ３０・・・プ ラグ、 ３１・・・型、 ４０・・・シート。 以 上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、熱可塑性樹脂シートに型による圧空または真空成
   型加工を施して容器を形成するプラグアシスト成型装置
   にて使用され、前記熱可塑性樹脂シートを前記型に向け
   て押圧するプラグにおいて、このプラグを、断熱材から
   なる母材と、この母材の表面に形成した潤滑層とにより
   構成したことを特徴とするプラグ。 ２）、熱可塑性樹脂シートに型による圧空または真空成
   型加工を施して容器を形成するプラグアシスト成型装置
   にて使用され、前記熱可塑性樹脂シートを前記型に向け
   て押圧するプラグにおいて、このプラグを、母材と、こ
   の母材の先端部に一体的に形成されて円環状に突出する
   突出環と、前記母材に形成されて圧縮空気を前記突出環
   内に導入する通気孔とにより構成したことを特徴とする
   プラグ。