(57)【要約】【課題】成型加工性の悪い材料から容器を成型するのに好適な圧空成型装置を提供する。【解決手段】圧空成型装置の熱板１０のエアを噴射する圧空孔１１として、合成樹脂シートの送り方向および送り方向に直交する方向に正格子形に並列する定格孔１１ａに加え、送り方向に対して傾斜する方向に隣接する定格孔１１ａを結ぶ対角線の各交点上に追加孔１１ｂを新たに形成した。圧空孔１１の数および密度が従来の約２倍となるため、全体的なエア噴射力が増し、シートは熱板１０で軟化された状態から速やかに金型へと押し付けられる。シート軟化状態から金型押し付けまでのタイムスパンが小さいため、成型性が従来よりも良好となり、二軸延伸ポリエステルのような成型加工性の悪い材料でも良好な成型性が得られる。【選択図】図４
2010234687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に多数の圧空孔１１が形成された熱板１０と、
前記熱板の圧空孔１１に高圧エアを送るエア圧送機構と、
前記熱板１０の下方に配置されて熱板１０を加熱するヒータ２０と、
前記熱板１０の上面に合成樹脂シートＳを送るシート送り機構４０と、
前記熱板１０の上方に昇降可能に配置され、下降時に下面の成型凹面３１と熱板１０との間に成型空間を形成する金型３０と、を備え、
前記金型３０の下降時に熱板上で軟化した合成樹脂シートＳを、圧空孔１１から噴射する高圧エアにより金型の成型凹面３１に密着させ、冷却硬化させることで成型をおこなう圧空成型装置１であって、
前記多数の圧空孔１１は、あらかじめ定められた等間隔で前記合成樹脂シートＳの送り方向および送り方向に直交する方向に正格子形に並列する定格孔１１ａと、前記送り方向に対して傾斜する方向に隣接する定格孔１１ａ同士を結ぶ対角線の各交点上に形成された追加孔１１ｂと、からなる圧空成型装置。
【請求項２】
前記熱板１０および前記ヒータ２０は、それぞれ上下に延びるねじ孔１２、２２を有し、前記熱板１０は、前記ねじ孔１２の外周に連続して上下に延びるエア経路１３をさらに有し、
前記熱板１０とヒータ２０とは各ねじ孔１２、２２にボルト２１をねじ込むことで結合され、
前記エア経路１３は、前記ねじ孔１２にボルト２１をねじ込んだ状態でエア圧送機構と熱板１０の圧空孔１１とを連通させる請求項１に記載の圧空成型装置。
【請求項３】
一方向に送られる合成樹脂シートＳを成型する圧空成型装置に用いられる熱板１０であって、
その上面に形成された多数の圧空孔１１が、
あらかじめ定められた等間隔で前記合成樹脂シートＳの送り方向および送り方向に直交する方向に正格子形に並列する定格孔１１ａと、
前記送り方向に対して傾斜する方向に隣接する定格孔１１ａ同士を結ぶ対角線の各交点上に形成された追加孔１１ｂと、からなる熱板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二軸延伸ポリエステルなどの成型加工性の悪い材料を容器に成型するのに好適な圧空成型装置、およびその圧空成型装置に用いられる熱板に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどでは、弁当や惣菜の容器として用いられる合成樹脂容器が流通している。
これら合成樹脂容器の材質としては、特許文献1のように、ポリスチレンやポリプロピレンなどが多く用いられている。またサラダなどの容器には、中身の食品が見えるように高い透明度が要求されるため、特許文献2のように、透明度の高い素材であるＡＰＥＴ（非晶性ポリエチレンテレフタレート）が用いられている。
【０００３】
このような容器は大量生産されるため、価格が比較的低廉であること、成型加工が比較的容易であること、などの理由から上述したような材質が採択されている。
しかし、容器が上述の材質からなる場合には、耐熱性が不十分であるため、オーブンなどで容器ごと中身の食品を加熱調理するのには適していない。
また、容器ごと中身の食品を冷凍する場合には、低温に耐え切れずに容器が割れる現象が確認されている。
【０００４】
また近年、特許文献３のように、高強度で耐熱性を有するＣＰＥＴ（結晶性ポリエチレンテレフタレート）を用いた成型品を開発する試みがなされているが、ＣＰＥＴは透明性に劣るので、食品の容器の蓋などに用いると中身がよく見えなくなって好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１２０３３４号公報
【特許文献２】特開平１１−２９１３３８号公報
【特許文献３】特開平７−１８８４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、耐熱耐寒性にすぐれ、しかも良好な透明性を併せ持つ素材として、二軸延伸ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）が知られている。しかし、二軸延伸ポリエステルは成型加工性が悪く、従来の真空、圧空等の成型装置および方法では、十分な成型性を得られなかった。
【０００７】
ここで、圧空成型装置について、その成型圧を従来よりも高圧にしたり、成型に用いる金型の温度を従来よりも高温にしたりする取り組みもなされているが、これだけでは成型性の改善に不十分であった。
また、一般的な圧空成型装置においては、二軸延伸ポリエステルなどの合成樹脂シートを熱板に載せてその熱で軟化させ、かつ熱板からの高圧エアの噴射により熱板上方の金型に押し付けて成型を行うため、このエアを噴射する熱板の圧空孔の径を大きくしてエア噴射力を増し成型性を改善することも考えられる。
しかし、圧空孔の径をあまり大きくすると合成樹脂シートに孔の跡が転写して見栄えが悪くなったり、合成樹脂シートに孔が開いて不良品が発生したりするため、孔径は実質上一定以下に制限される。したがって、必然的に各孔のエア噴射力も制限され、この場合も十分な成型性が得られない。
【０００８】
特に、高い寸法精度が要求される嵌合容器の素材として、二軸延伸ポリエステルのような成型加工性の悪い材料を採択する場合には、その成型性が実用に耐えるレベルに遠く及んでいなかった。すなわち、成型性が悪い結果、嵌合容器のコーナー部分のアールが大きくなるなどして、蓋と容器とがうまくはまり合わず、用をなさなかった。
【０００９】
そこでこの発明は、成型加工性の悪い材料から容器を成型するのに好適な圧空成型装置、およびその圧空成型装置に用いられる熱板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明にかかる圧空成型装置においては、熱板の圧空孔として、あらかじめ定められた等間隔で合成樹脂シートの送り方向に対して正格子形に並列する定格孔に加え、前記送り方向に対して斜めに隣接する定格孔同士を結ぶ対角線の交点上に追加孔を新たに形成したのである。
ここでいうあらかじめ定められた等間隔とは、約１２．５ｍｍであり、このように間隔をあけて正格子形に並列することが、熱板の圧空孔に関する事実上の標準規格（いわゆるデファクトスタンダード）になっている。
【００１１】
より詳細には、上面に多数の圧空孔が形成された熱板と、前記熱板の圧空孔に高圧エアを送るエア圧送機構と、前記熱板の下方に配置されて熱板を加熱するヒータと、前記熱板の上面に合成樹脂シートを送るシート送り機構と、前記熱板の上方に昇降可能に配置され、下降時に下面の成型凹面と熱板との間に成型空間を形成する金型と、を備え、前記金型の下降時に熱板上で軟化した合成樹脂シートを圧空孔から噴射する高圧エアにより金型の成型凹面に密着させ、冷却硬化させることで成型をおこなう圧空成型装置において、前記多数の圧空孔は、あらかじめ定められた等間隔で前記合成樹脂シートの送り方向および送り方向に直交する方向に正格子形に並列する定格孔と、前記送り方向に対して傾斜する方向に隣接する定格孔同士を結ぶ対角線の各交点上に形成された追加孔と、からなるものとしたのである。
【００１２】
熱板の圧空孔として、事実上の標準規格に基づく定格孔に加え、ほぼ同数の追加孔を新たに形成したため、全体の圧空孔の数（密度）が従来の約２倍となる。圧空孔の数が増すのに比例して全体的なエア噴射力が増すため、合成樹脂シートは熱板で軟化された状態から速やかに金型の成型凹面へと押し付けられる。
合成樹脂シートが軟化された状態から金型に押し付けられるまでのタイムスパンが小さいため、その間の樹脂材料の硬化の度合いが少なく、したがって成型性が従来よりも良好となる。
そのため、合成樹脂シートとして二軸延伸ポリエステルのような成型加工性の悪い材料を選択した場合にも、容器のコーナー部分のアールが小さくなるなどして成型品の成型レベルを実用に耐えるものとできる。
【００１３】
さらに前記熱板および前記ヒータは、それぞれ上下に延びるねじ孔を有し、前記熱板は、前記ねじ孔の外周に連続して上下に延びるエア経路をさらに有し、前記熱板とヒータとは各ねじ孔にボルトをねじ込むことで結合され、前記エア経路は、前記ねじ孔にボルトがねじ込まれた状態でエア圧送手段と熱板の圧空孔とを連通させる構成を採用するのが好ましい。
【００１４】
追加孔の形成により、圧空孔同士が従来よりも近接するため、熱板とヒータとをボルトで固定する場合には、このボルトがエア圧送手段から圧空孔にエアを送り込む経路を遮る障害となりうるところ、熱板のねじ孔の傍らにエア圧送手段と熱板の圧空孔とを連通させるエア経路を形成することで、このエア経路を通じてエアを圧空孔に確実に送り込むことが可能となる。
【００１５】
この発明を熱板単体でみると、上面に形成された多数の圧空孔が、あらかじめ定められた等間隔で前記合成樹脂シートの送り方向および送り方向に直交する方向に正格子形に並列する定格孔と、前記送り方向に対して斜めに隣接する定格孔同士を結ぶ対角線の各交点上に形成された追加孔と、からなる熱板であることが理解される。
【発明の効果】
【００１６】
圧空成型装置を以上のように構成したので、二軸延伸ポリエステルなどの成型加工性の悪い材料についても、実用に耐えるレベルで成型することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態の圧空成型装置の縦断面図
【図２】（ａ）は実施形態の圧空成型装置の要部縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図
【図３】（ａ）は従来の熱板の平面図、（ｂ）は従来の熱板およびヒータの縦断面図
【図４】（ａ）は実施形態の熱板の平面図、（ｂ）は実施形態の熱板およびヒータの縦断面図
【図５】実施形態の圧空成型装置の作用を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態について説明する。
図１および図２に実施形態の圧空成型装置１の概略を示し、この圧空成型装置１は二軸延伸ポリエステル等の成型加工性の悪い合成樹脂シートＳから、合成樹脂容器を成型するのに好適に用いられる。
【００１９】
図示のように、実施形態の圧空成型装置１は、上面に多数の圧空孔１１が形成された熱板１０と、熱板１０の下方に配置されて熱板１０を加熱するヒータ２０と、熱板１０の上方に昇降可能に配置される金型３０と、を備える。
金型３０はその下面に合成樹脂シートを容器に成型するための容器形の成型凹面３１を有し、下降して外周クランプ枠３２が熱板１０と接した状態で、熱板１０と成型凹面３１との間には所定の成型空間が形成されるようになっている。
【００２０】
また、圧空成型装置１は、巻き回した合成樹脂シートＳの原反（ロール）を、熱板１０の上面に送るシート送り機構としての送りローラ４０を備える。この送りローラ４０による送り方向の熱板１０よりも下流側には、カッタ５０が配置されている。
さらに、図示のように、高圧タンクから熱板１０の圧空孔１１へと高圧エアを送るエア送出機構と、金型３０の成型空間内を真空タンクから真空引きするための吸引機構と、を備え、それぞれ弁が付属している。
【００２１】
詳しくは、熱板１０は鉄などの伝熱性の高い材質からなり、ヒータ２０と上下に重なり合った状態で固定され、ヒータ２０の熱により加熱されるしくみになっている。
加熱状態の熱板１０の温度は、合成樹脂シートＳの溶融温度未満であればとくに限定されないが、たとえば１２０℃以上とすることができる。
熱板１０とヒータ２０の固定は、図２のように、熱板１０とヒータ２０のそれぞれに上下に延びるねじ孔１２、２２を形成し、このねじ孔１２、２２にヒータ２０の下面からボルト２１をねじ込むことによる。
ボルト２１により固定された状態で、熱板１０の下面とヒータ２０の上面との間にはエア導入路２３が形成され、このエア導入路２３に高圧タンクからの配管が接続されている。
この配管の径はとくに限定されないが、高圧タンクからのエアの圧力がロスしないように大径であることが好ましく、たとえば最細部の径が２５〜１１０ｍｍであることが望ましい。ちなみに、図示の実施形態の圧空成型装置においては、約１０５ｍｍとしている。
また図２のように、熱板１０には、その下面から上方に向けて延びるエア径路１３が、ねじ孔１２の外周面に連続した状態に形成されている。
【００２２】
さらに図示のように、熱板上面に開口する圧空孔１１は、熱板内にある下端がより大径のアシスト孔１４に連続し、熱板１０の下面にはこのアシスト孔１４が開口している。
この構造は、まず無垢の熱板１０の下面から上面手前までドリル等で大径のアシスト孔１４を切削し、次いでアシスト孔１４の上端から熱板１０の上面にかけて小径の圧空孔１１を穿孔するという製作上の要請による。
ここで、圧空孔１１の径はとくに限定されないが０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ程度であり、０．４ｍｍ〜０．５ｍｍが好ましい。
また、アシスト孔１４の径もとくに限定されないが２ｍｍ〜５ｍｍ程度であり、３ｍｍ〜４ｍｍが好ましい。
以上のように、アシスト孔１４は熱板下面に開口することでエア導入路２３と連通しているため、高圧タンクから送られた高圧エアは、エア導入路２３、アシスト孔１４を経て、圧空孔１１から熱板１０の上方に噴射するようになっている。
なお図示のように、熱板１０のねじ孔１２とアシスト孔１４とは重なり合っているため、ねじ孔１２へのボルト２１のねじ込みにより、アシスト孔１４は部分的に閉塞される。しかし、ねじ孔１２の傍らにあるエア経路１３がエア導入路２３と圧空孔１１をつないでいるため、圧空孔１１からのエアの噴射に支障が生じないようになっている。
【００２３】
ここで従来の熱板１０´においては、図３のように、その圧空孔１１が送りローラ４０による合成樹脂シートＳの送り方向および送り方向に対して直交する方向に正格子形に並列している。また、その縦横に等間隔に並列する圧空孔間の間隔は約１２．５ｍｍである。
この圧空孔１１の並列のパターンおよびその間隔は、当業界において事実上の標準となっており、かかる圧空孔１１は定格孔１１ａと表現できる。
【００２４】
これに対して実施形態の熱板１０においては、図４のように、定格孔１１ａに加えて、送りローラ４０の送り方向に対して傾斜する方向に隣接する定格孔同士を結ぶ対角線（図中鎖線で示す。）の各交点上に追加孔１１ｂが追加的に形成されている。
追加孔１１ｂは定格孔１１ａとほぼ同径であり、その下端にアシスト孔１４が連続し、エア導入路２３に連通する同様の構造をなしている。
図示のように、実施形態の熱板１０の圧空孔１１は、全体として送りローラ４０の送り方向に対して斜め約45度をなす斜格子形に並列しており、その孔数および密度は、従来の熱板１０´の約２倍となっている。
したがって、全体的な圧空孔１１のエア噴射力は、従来の約２倍となっている。
【００２５】
実施形態の圧空成型装置１の構成は以上のようであり、次にその作用について説明する。
図５（ａ）のように、熱板１０の上に新たな合成樹脂シートＳが送られると、同図（ｂ）の白抜き矢印で示すように、金型３０を下降させる。
金型３０が下降してそのクランプ枠３２と熱板１０とで合成樹脂シートＳを挟んだ状態で、その成型凹面３１と熱板上の合成樹脂シートＳとの間に形成される成型空間内は、真空タンクに向かう矢印で示すように吸引機構により真空引きされる。これと同時に同図（ｃ）の圧空孔１１から上方に向かう矢印で示すように、エア送出機構より熱板１０の圧空孔１１から高圧エアを噴射させる。
【００２６】
合成樹脂シートＳは熱板１０により加熱されて軟化しているため、エアの噴射により変形し、金型３０の成型凹面３１に押し付けられる。
なおここでの成型圧はとくに限定されないが、たとえば２〜６ｋｇｆ／ｃｍ２であり、８〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２程度の高圧にしてもよい。
このように押し付けられた状態で、変形した合成樹脂シートＳは低温に保たれた金型３０により冷却されて硬化する。そして同図（ｄ）の白抜き矢印で示すように金型３０を上昇させて合成樹脂シートＳのクランプを解除すると、成型された容器は離型して一連の工程が終了する。
このとき同時に、熱板１０内の高圧エアは弁を通じて外気に排出され、金型３０の成型空間内には弁を通じて外気が導入され、一連の工程が開始する前の状態に戻る。
容器に成型された合成樹脂シートＳは、送りローラ４０によりさらに下流に送られて図１のようなカッタ５０により適宜裁断される。
【００２７】
実施形態の圧空成型装置１では、上述のように熱板１０のエアの噴射力が従来の約２倍であるため、合成樹脂シートＳは熱板１０で軟化された状態から速やかに金型３０の成型凹面３１へと押し付けられる。
このように合成樹脂シートＳが軟化された状態から金型３０に押し付けられるまでのタイムスパンが小さいため、その間の樹脂材料の硬化の度合いが少なく、したがって成型性が従来よりも良好となる。
したがって、二軸延伸ポリエステルのような成型加工性の悪い材料で容器を成型する場合でも、実用に耐えるレベルにまで成型性を高めることができる。
【００２８】
なお、この実施形態の圧空成型装置１は、圧空孔１１を所定の斜格子形のパターンに形成し、かつねじ孔１２にエア経路１３を付属させているが、エア経路１３は省略してもよい。
また、圧空孔１１は正格子形のパターンのままでねじ孔１２にエア経路１３を付属させてもよい。このエア経路１３の存在により、アシスト孔１４をねじ孔１２に重なりあう部分にも形成可能となる。換言すれば、隣接するアシスト孔１４の間隔を小さくすることができ、ひいては正格子形に並列する圧空孔１１の間隔を事実上の標準規格である約１２．５ｍｍよりも小さくすることが可能である。したがって、圧空孔１１の密度を高くして全体的なエア噴射力の増加を図ることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  実施形態の圧空成型装置
１０  実施形態の熱板
１０´  従来の熱板
１１  圧空孔
１１ａ  定格孔
１１ｂ  追加孔
１２  ねじ孔
１３  エア経路
１４  アシスト孔
２０  ヒータ
２１  ボルト
２２  ねじ孔
２３  エア導入路
３０  金型
３１  成型凹面
３２  クランプ枠
４０  送りローラ
５０  カッタ
Ｓ  合成樹脂シート
【図１】
2010234687.tif 000003
【図２】
2010234687.tif 000004
【図３】
2010234687.tif 000005
【図４】
2010234687.tif 000006
【図５】
2010234687.tif 000007