JP2009126553A - プラスチックシート成形容器とその製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な剛性を保持しつつ、従来よりも薄肉化が可能なシート成形技術を提供する。
【解決手段】開口周縁にフランジや仕切り等のリブを形成したプラスチックシート成形容器本体またはプラスチックシート成形蓋であって、前記フランジに幅方向にプラスチックシートを折り重ねた折り曲げた山折りと谷折りの組み合わせからなる断面が扁平なＺ字状の重畳部を設けた。その製造方法は、真空吸引時に前記プラスチックシートの一部を吸引方向に対して斜め方向に山形に突出させて山折り部を形成した後、この山折り部をプレス加工により折り倒して重畳部を形成する。また、製造装置は、固定金型と、真空吸引時に前記プラスチックシートの一部を吸引方向に対して斜め方向に山形に突出させて山折り部を形成した後、当該山折り部から離型可能な成形面を有する可動金型と、前記山折り部を折り倒して前記重畳部を形成可能なプレス金型とからなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、薄肉のプラスチックシートから成形される包装用のプラスチック容器や蓋に関して、フランジなどを部分的に強化することで全体の剛性を高め、より薄いプラスチックシートで容器や蓋を成形することができる技術に関するものである。

従来からプラスチック容器として薄肉のプラスチックシートを真空成形、圧空成形、熱板圧空成形、プレス成形、または真空圧空成形によりシート成形したものが様々な分野で利用されており、例えば、果物やキノコなどの農業用包装パックとして、また電子部品などの工業用部品トレイとして、さらに畜産分野では卵パックもシート成形容器が利用されている。その中で最も流通量が多い分野の一つとして食品用がある。この食品用のシート成形容器には、コンビニエンスストアなどで販売されている弁当や惣菜のラップ用トレイやフードパックなどが該当するが、その他にも、冷凍食品や菓子などのピロー包装用トレイ、豆腐などのフィルムパック用容器などもある。また、蓋についても、シート成形されたものが幅広く利用されている。そして従来は、その容器に要求される剛性に応じて、使用するプラスチックのシート厚を決定していた。

一方、こうしたシート厚の調整とは別に、剛性を高める手段として、成形時に補強リブを設けることも周知であり、さらに別の手段として、容器の開口周縁から迫り出して形成したフランジの端縁をカールしたり折り曲げたプラスチック容器も公知である（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開平３−２６１５３６号公報 特開２００５−２９１８０号公報 特開２００７−１０６４４１号公報

上述のように、現在、シート成形容器の流通量は極めて膨大であり、そのほとんどは使い捨てであるため、廃棄処理に係る環境負担金が大きな社会問題となっている。これを低減ないし回避するには、シート厚を極力薄くする必要があるが、そうすると薄肉化に伴って容器の剛性が犠牲になる。容器に要求される剛性について、例えば上述の弁当や惣菜の容器では、内容物をわざわざ食器に移し替えることなく、そのまま食事に供する消費者も多いことから、常に形状を保持し得るだけの剛性が要求される。また、上述のピロー包装用トレイやフィルムパック用容器では、弁当容器ほどの剛性が要求されないものの、トレイをピロー包装用の袋に移送するときや、フィルムパック容器ではフランジにホットシールされるフィルムのテンションなどによって容器本体が変形しない程度の剛性が必要とされる。このような諸事情により、現在の技術ではその容器に合わせたシート厚が薄肉化の限界の厚さとされている。

一方、補強リブにより剛性を高める手段では、補強リブの分だけ容器の表面積が拡大し、結果、プラスチックシートの使用量が増すことになるため、当該使用量を低減する抜本的な解決手段とは言い難い。また、補強リブの分だけ内容量が犠牲になる他、豆腐など、内容物によっては補強リブを設けることが好ましくない場合もある。これと同時に、リブを多用した容器は廃棄時に圧搾が困難となり、ゴミ減らしにも反することになる。

これに対して、フランジをカールしたり折り曲げる手段は、プラスチックシートの使用量増加を抑制しながら、容器全体の剛性を高めるものとして有効であるが、従来は、フランジを同一方向に折り曲げる、即ち山折りまたは谷折りの何れか一方を繰り返し加工するものであるため、これを実現するには折り数だけ成形工程が増えるなど製造上の不都合が生じる。また、同一方向に折り曲げたフランジは、プラスチックの弾性により元の形状に復元しやすいという問題もある。

本発明は上述した課題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、必要な剛性を保持しつつ、従来よりも薄肉化が可能なシート成形技術を提供することである。

上述した目的を達成するために、本発明ではプラスチックシート成形容器本体またはプラスチックシート成形蓋のフランジやリブに関して、該部のプラスチックシートを幾重かに折り重ねて厚みを増した重畳部を形成することによって、強度を高めるという手段を用いる。特に、本発明では、シート成形中に形成した膨出部を押し潰して、該部のプラスチックシートを折り重ねた重畳部を形成することとした。即ち、本発明では、従来のように一方向に折り曲げて形成するのではなく、山折りと谷折りとを組み合わせた所謂段折りによって重畳部が形成される。そして、重畳部は三枚のシート厚とほぼ同じになるため、フランジやリブの強度が高まる。そして、この強化フランジや強化リブによって容器（本発明では、容器本体と蓋の双方を示すものとする）全体の剛性も高まるから、従来と同等の剛性を得る際に、シート厚をより薄くすることができる。特に、フランジとリブの双方に重畳部を設けることによって、容器全体の剛性をより高めることができる。

なお、重畳部は、一方の外角を略鋭角に形成した膨出部を押し潰すことによって断面Ｚ字状に形成され、最も簡易な三枚厚構成とすることができるが、この他、双方の外角を略鋭角に形成した膨出部を押し潰すことによって、断面鳩尾状に形成され、この場合も、三枚分のシート厚となる。

さらに、フランジと重畳部の幅が揃ったものは、重畳部から薄肉のフランジ端縁がはみ出すことがなく、切創事故を防止することができる。

他方、上述した重畳部を有するプラスチックシート成形容器の製造方法として、本発明方法は、真空成形、圧空成形、熱板圧空成形、プレス成形、または真空圧空成形のうち何れか一のシート成形法によりプラスチックシートから成形される容器本体または蓋の一部に該部のプラスチックシートを折り重ねた重畳部を設ける方法であって、軟化状態にあるプラスチックシートを所望の全体形状にシート成形すると同時に、その一部のプラスチックシートを可動金型により斜め方向に膨出させて、少なくとも一方の外角を略鋭角とした膨出部を形成するシート成形工程と、この膨出部を前記外角側に押し潰して前記重畳部を形成するプレス工程とからなる。重畳部の形成箇所は、フランジまたは／およびリブとすることが好ましい。なお、全体形状の成形に伴うフランジやリブの形成自体は、従来と同じ固定金型によって実現することができる。

また、重畳部の形成にあっては、シート成形工程において膨出部を一方の外角が略鋭角である略三角形状に形成することが最も簡易であるが、膨出部を双方の外角が略鋭角である二股状に形成することが好ましい。前記外角はややアンダーカット気味になり、膨出部からの金型の離型を容易とする観点から、特に比較的幅広の重畳部を形成する場合に有効だからである。

さらに、上述のようにフランジと重畳部の幅を揃えるためには、重畳部の幅に合わせてフランジの余剰端縁をカット加工することが好ましい。

一方、上述したようなプラスチックシートを折り重ねて重畳部としたプラスチックシート成形容器を製造する装置に関して、本発明では、真空成形、圧空成形、熱板圧空成形、プレス成形、または真空圧空成形のうち何れか一のシート成形法によりプラスチックシートから成形される容器本体または蓋の一部に該部のプラスチックシートを折り重ねた重畳部を設ける装置であって、軟化状態にあるプラスチックシートを所望の全体形状に成形可能な固定金型と、その一部のプラスチックシートを斜め方向に膨出させて、少なくとも一方の外角を略鋭角とした膨出部が形成可能な成形面を有すると共に、前記膨出部から離型可能に移動する可動金型と、前記膨出部を折り潰して前記重畳部が形成可能なプレス金型とからプラスチックシート成形容器の製造装置を構成するという手段を用いる。この手段では、可動金型は膨出部から離型方向に移動する。また、可動金型をフランジまたは／および仕切り等のリブの頭頂面に対応して設ける。さらに、可動金型の形成面を、一方の外角が略鋭角である膨出部を形成可能な断面が略三角形状とすることが最も簡易であるが、双方の外角が略鋭角である膨出部を形成可能な断面が二股状とすることが好ましい。比較的幅広の重畳部であっても容易に成形・離型することができるからである。

上述のように、本発明では容器本体や蓋に関して、強化したい箇所、例えばフランジや仕切り等のリブに断面Ｚ字状や断面鳩尾状の重畳部が形成されるので、当該箇所の強度増加に伴い、容器全体の剛性を高めることができるため、より薄肉のプラスチックシートで従来と同等の剛性が確保される。したがって、材料費を抑えて、製品コストを下げることができると同時に、資源の節約と廃棄処理に伴う環境負担金の低減をも同時に達成することができる。特に、本発明における重畳部は、山折りと谷折りの組み合わせによって形成するため、同一方向にプラスチックシートを折り曲げて重畳部を形成するよりも、プラスチックの弾性復元がおきにくく、形状が安定した重畳部とすることができる。さらに、フランジと重畳部の幅が揃ったものについては、製品の見栄えがよく、またフランジ端縁で切創することがない安全な容器とすることができる。

他方、本発明の製造方法や製造装置によれば、シート成形時に膨出部が形成され、その後、可動金型を離型すると同時に、この膨出部を押し潰すという工程のみで三枚のシート厚を有する重畳部を形成することができるため、従来の折り曲げ加工を繰り返す方法よりも簡易な工程および設備で重畳部を形成することができる上、上記従来の折り曲げ方法では形成できなかったリブにも重畳部を形成することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図１は、本発明容器の一実施形態を示したもので、容器本体１の開口周縁にフランジ２を形成すると共に、内部をリブ状の仕切り３によって区画した構造であり、例えばピロー包装される冷凍食品用の内部トレイやラップ用トレイに適するものである。フランジ２の水平面および仕切り３の頭頂面には、プラスチックシートを折り重ねた重畳部４・５を設けている。この実施形態では、フランジ２の重畳部４と仕切り３の重畳部５とで断面形状が異なる２種類の重畳部を例示している。

図２は、フランジ２の水平面に設けた重畳部４の拡大断面図であり、フランジ２を形成するプラスチックシートを断面が扁平なＺ字状となるように折り重ねた構成である。即ち、図２の重畳部４の場合、シート成形中に形成した膨出部を押し潰してなる。言い換えると、当該重畳部４は、プラスチックシートをフランジの幅方向に折り曲げた山折り４ａと、同様に幅方向に折り曲げた谷折り４ｂを連続してなる。また、この実施形態の場合、重畳部４とフランジ２の幅が揃っており、フランジ２の端縁が重畳部４から迫り出さないようにして、端縁で指先を切ることなどの事故が起きないようにしている。なお、フランジ２の端縁は、重畳部４から延長した部分を下方に折り曲げることによって、平面視で重畳部４と幅を揃える場合もある。

一方、仕切り３の頭頂面に設けた重畳部５は、図３に示すように、仕切り３の頭頂面を形成するプラスチックシートを断面が扁平な鳩尾状となるように折り重ねた構成である。即ち、図３の重畳部５の場合、上述した図２の重畳部４を左右対称に設けた構成である。

上述した重畳部４・５は何れもプラスチックシートを三枚重ねたシート厚となり、フランジ２や仕切り３の強度を高めることができる。これに伴い、強化フランジや強化仕切りによって容器本体１の全体的な剛性も高まる。したがって、従来と同等の剛性とする場合は、より薄いプラスチックシートによって容器を成形することができ、例えば、上述した冷凍食品用のピロー包装トレイであれば、従来、０．２５ｍｍのシート厚が必要であったところ、０．２ｍｍのシート厚まで薄肉化することができる。このように、本発明によれば、従来よりもプラスチックシート厚を約３０〜５０％薄くすることができる。

図４は図２の重畳部４の変形例、図５は図３の重畳部５の変形例を示したものであり、それぞれ図２・３とは表裏逆の関係に重畳部を構成したものである。

なお、上記実施形態では、フランジ２と仕切り３とで断面形状が異なる重畳部４・５を設けたが、何れか一方の重畳部を共通して設けることであってもよい。また、フランジ２と仕切り３の双方に重畳部を設ける必要はなく、何れか一方のみに重畳部を設けることも本発明に含まれる。さらに、仕切り３はリブの一種であり、区画を目的としない他のリブの頭頂面に重畳部を設けることであってもよい。さらにまた、重畳部はフランジ２の全周やリブの全方向に設けることが最も強度が高まるため好ましいが、それぞれ一部に重畳部を設けることであってもよい。

次に、図６は、本発明の製造装置と共に、上述した図２の重畳部４を形成する方法を示したもので、図中、１０は固定金型、１１はフランジ部分に対応して設けた可動金型、１２はプレス金型である。固定金型１０は容器本体や蓋の全体形状を決するもので、真空成形や圧空成形、熱板圧空成形、プレス成形、さらに真空圧空成形で従来使用される金型と同じ概念である。可動金型１１は、固定金型１０のフランジ相当部分に上下動可能に組み込まれたもので、その成形面に真空吸引方向に対して斜め方向に伸びる断面略三角形状の突き上げ部１１ａを設けたものである。

当該装置によって図２の重畳部４を形成するには、先ず、固定金型１０の成形面から突き上げ部１１ａが突出するように可動金型１１をセットしておき、通法に従って、軟化状態としたプラスチックシートを供給した後に、真空吸引・圧空・または双方を併用して、プラスチックシートを固定金型１０および可動金型１１の成形面に密着させる（図６（ａ）参照）。このシート成形工程時に、フランジ相当部分には、可動金型１１の突き上げ部１１ａにより一方の外角を鋭角とした膨出部１３が斜め方向に膨出して形成される。次に、可動金型１１を加工させて、膨出部１３から突き上げ部１１ａを離型させる（図６（ｂ）参照）。このとき、膨出部１３の前記一方の外角が鋭角であるため、いわゆるアンダーカット気味となるが、プラスチックシートは軟化状態にあり、また、シート自体が弾性を有するため、突き上げ部１１ａの長さや傾斜角度が適正である限り、単純に可動金型１１を真下に下降させるのみで、突き上げ部１１ａを膨出部１３から離型することができる。そして、当該離型後、プレス金型１２を下降させて膨出部１３を前記外角側に押し潰す（折り倒す）ことにより、図２に示した扁平Ｚ字状の重畳部４を形成することができる（図６（ｃ）参照）。

なお、プレス金型１２または／および固定金型１０のプレス面を凹凸構成としておくことで、プレス加工時に、重畳部４の表面にエンボスや波状の凹凸加工を施すことも可能である。

これに対して、図７は図３に示した重畳部５をフランジに形成する装置および方法を示したもので、図６からの変更点は、可動金型２１の突き上げ部にある。即ち、この実施形態における可動金型２１の突き上げ部は、断面二股状（鳩尾状）の成形面を有する。その他、この可動金型２１をフランジ相当部分に配置することや、上下動可能に固定金型１０に組み込むこと、さらにプレス金型１２については図６の実施形態と同じである。そして、この実施形態においても、固定金型１０の成形面から可動金型２１の突き上げ部を突出させておき、通法に従って、シート成形することで、フランジ相当部分には可動金型２１の成形面にしたがって、双方の外角が略鋭角である略鳩尾状の膨出部１４が形成される（図７（ａ）参照）。その後、可動金型２１を下降させることにより、膨出部１４から可動金型２１を離型し（図７（ｂ）参照）、最終的にはプレス金型１２を降下することで、膨出部１４が押し潰され、図３に示した重畳部５をフランジに形成することができる（図７（ｃ）参照）。

ところで、図６・７の実施形態では、成形上の理由から、フランジに重畳部からはみ出た余剰端縁を意図的に、または不可避に存在することがある。この余剰端縁をそのまま残しておくことももちろん可能であるが、シート成形時に下側に折り曲げることで、平面視で両者の幅を合わせることも可能である。また、従来の打ち抜き方法やカッターによって、余剰端縁を完全に切断することも可能で、こうしてフランジと重畳部の幅を揃えた場合は、何らの処理も加えないときと比べて、製品の見栄えがよく、また切創事故も防止することができる。

なお、上記実施形態は種々の変更が可能で、従来のシート成形品について幅広く適用することができる。先ず、可動金型の形状や配置を変更することで、重畳部の形状や形成箇所を変更できる。さらに、成形対象は、ピロー包装に用いる内部トレイやラップ用トレイに限らず、他のシート成形容器を含み、さらにシート成形される蓋についても本発明の対象とすることができる。プラスチックシートの材質も、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＰＥＴなどを例示することができるが、シート成形可能なものであれば特に材質を限定するものではない。

本発明は、資源を節約しつつ、プラスチックシート成形容器の製造および廃棄に係る負担を低減するもので、近年の石油高騰という背景下においても、プラスチックシート成形容器の原価を減少でき、容器メーカーのみならず、一般消費者にも大きく貢献するものである。

本発明の一実施形態に係るプラスチックシート成形容器の概略断面図 重畳部の一例を示した拡大断面図 他の重畳部を示した拡大断面図 図２の変形例を示した拡大断面図 図３の変形例を示した拡大断面図 図２の重畳部を形成する製造装置および製造方法を示した概略説明図 図３の重畳部を形成する製造装置および製造方法を示した概略説明図

符号の説明

２ フランジ
３ 仕切り
４・５ 重畳部

Claims (14)

1. 真空成形、圧空成形、熱板圧空成形、プレス成形、または真空圧空成形のうち何れか一のシート成形法によりプラスチックシートから成形される容器本体または蓋であって、当該シート成形中に形成した膨出部を押し潰して、該部のプラスチックシートを折り重ねた重畳部を有することを特徴とするプラスチックシート成形容器。
2. 重畳部は、フランジまたは／および仕切り等のリブの頭頂面に幅方向に該部のプラスチックシートを折り重ねてなる請求項１記載のプラスチックシート成形容器。
3. 重畳部は、一方の外角を略鋭角に形成した膨出部を押し潰してなる請求項１または２記載のプラスチックシート成形容器。
4. 重畳部は、双方の外角を略鋭角に形成した膨出部を押し潰してなる請求項１または２記載のプラスチックシート成形容器。
5. フランジに重畳部を設けたものであって、両者の幅を揃えてなる請求項１〜４のうち何れか一項記載のプラスチックシート成形容器。
6. 真空成形、圧空成形、熱板圧空成形、プレス成形、または真空圧空成形のうち何れか一のシート成形法によりプラスチックシートから成形される容器本体または蓋の一部に該部のプラスチックシートを折り重ねた重畳部を設ける方法であって、軟化状態にあるプラスチックシートを所望の全体形状にシート成形すると同時に、その一部のプラスチックシートを可動金型により斜め方向に膨出させて、少なくとも一方の外角を略鋭角とした膨出部を形成するシート成形工程と、この膨出部を前記外角側に押し潰して前記重畳部を形成するプレス工程とからなることを特徴としたプラスチックシート成形容器の製造方法。
7. 重畳部は、フランジまたは／および仕切り等のリブの頭頂面に幅方向に該部のプラスチックシートを折り重ねてなる請求項６記載のプラスチックシート成形容器の製造方法。
8. シート成形工程において膨出部は一方の外角を略鋭角とした略三角形状に形成する請求項６または７記載のプラスチックシート成形容器の製造方法。
9. シート成形工程において膨出部は双方の外角を略鋭角とした二股状に形成する請求項６または７記載のプラスチックシート成形容器の製造方法。
10. 重畳部の幅に合わせてフランジの余剰端縁をカットするカット工程をさらに含む請求項６から９のうち何れか一項記載のプラスチックシート成形容器の製造方法。
11. 真空成形、圧空成形、熱板圧空成形、プレス成形、または真空圧空成形のうち何れか一のシート成形法によりプラスチックシートから成形される容器本体または蓋の一部に該部のプラスチックシートを折り重ねた重畳部を設ける装置であって、軟化状態にあるプラスチックシートを所望の全体形状に成形可能な固定金型と、その一部のプラスチックシートを斜め方向に膨出させて、少なくとも一方の外角を略鋭角とした膨出部が形成可能な成形面を有すると共に、前記膨出部から離型可能に移動する可動金型と、前記膨出部を折り潰して前記重畳部が形成可能なプレス金型とからなることを特徴としたプラスチックシート成形容器の製造装置。
12. 可動金型をフランジまたは／および仕切り等のリブの頭頂面に対応して設けた請求項１１記載のプラスチックシート成形容器の製造装置。
13. 可動金型は、一方の外角が略鋭角である膨出部を形成可能な断面が略三角形状の成形面からなる突き上げ部を有する請求項１１または１２記載のプラスチックシート成形容器の製造装置。
14. 可動金型は、双方の外角が略鋭角である膨出部を形成可能な断面が二股状の成形面からなる突き上げ部を有する請求項１１または１２記載のプラスチックシート成形容器の製造装置。

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