(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラグを内蔵していて加圧空気を導入可能なチャンバーとカップの外形の形状を内側に備えた雌型との間に予備加熱した熱可塑性樹脂シートを挟み、該熱可塑性樹脂シートをプラグで雌型に向かって押し込み、加圧空気供給手段からチャンバー内に加圧空気を吹き込んで熱可塑性樹脂シートを雌型に押し付けて角形のプラスチックカップを成形する角形プラスチックカップの成形装置において、
プラグが、先端から順に、曲面部と、該曲面部に滑らかに続いていてプラグの後端に向かって直線的にカップの胴部を成形する雌型のテーパー壁の角度よりも大きな角度で開く傾斜面部と、該傾斜面部に滑らかに続いていてプラグの軸線と平行で直線的な平行面部とから成り、
曲面部と傾斜面部とが、それぞれ、プラグの軸線方向の長さの約五分の一ずつの長さを備え、
前記軸線方向に垂直な平面内における前記曲面部と傾斜面部と平行面部との四隅の曲率半径が、前記プラグがそのストロークエンドで対峙する雌型の四隅の曲率半径よりも大きく構成されていることを特徴とする角形プラスチックカップの成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂シートから、プラグを補助に用いた圧空成形によって、角形で深さの深いカップを成形する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
予備加熱した熱可塑性樹脂シートを上下の金型で挟み、プラグをシートに押し付け、シートを予備的に窪ませた後に加圧空気を吹き付けて雌型の形にシートを成形する装置は、特公昭６０−２１５２７号公報等の多数の文献に開示されている。
【０００３】
上記の特公昭６０−２１５２７号公報に開示された発明は、プラグの先端部分を曲線状の輪郭にし、プラグの後端部分を後端方向へ向かう直線状の輪郭を備えた構造にし、シートがプラグの表面に徐々に延ばされながらプラグの先端部分から後端部分に向かって順次付着して行き、シートの肉厚が一定に成る様にしたものである。そして、そのプラグの雌型の開口端と同じ高さにおける輪郭形状が、雌型の開口端の形状と一致し、その大きさが、シートの厚さ分だけ、雌型の開口端の大きさより小さくなるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の公報に記載された発明によって深さの深いカップを成形するとした場合、上記の公報に記載されているプラグは、その後端部の輪郭形状が雌型の開口端の形状に一致するとされているから、カップの深さに合わせてプラグの軸長を長くすると、プラグの後端部分の直線状の部分を鉛直方向（軸線方向）に立て起こさなくてはならなくなる。そうすると、プラグがシートを押し下げている過程における雌型の開口端とプラグの先端側の曲線状の輪郭部分とを結んだ直線すなわちシートが延ばされて直線状になっている部分と、プラグにおける直線状の輪郭部分との角度に相違が大きくなり、その結果、該直線状の輪郭部分にシートが付着し難くなって、プラグの先端部分と後端部分の境界でシートが延びてしまうおそれが有る。
【０００５】
カップの底部や開口端のフランジ部はカップの胴部に比べて丈夫であるが、この様に、プラグの先端部分と後端部分との境界でシートが延びてしまうことによって、カップの胴部に薄肉の部分が発生してしまい、そのためにカップの胴部が更に低強度になり、あるいはその剛性が低下してしまい、好ましくない。
【０００６】
また一方、従来では、角形プラスチックカップの成形のために図１０に示すプラグ１００が使用されることもある。なお、図１０は、従来のプラグ１００と角形プラスチックカップ５０’との大きさや位置の関係を示す正面図、縦断正面図、縦断側面図の三面図である。
【０００７】
従来のプラグ１００はその材質を例えばシンタクテックとするものであって、図１０に示した様に、その先端１０１が、角形プラスチックカップ５０’の水平断面形状と相似形の略長方形で、面取り部１０２を経て角形プラスチックカップ５０’の胴部５４と平行なテーパー面１０３と成り、該テーパー面１０３から垂直壁１０４に終わっており、テーパー面１０３は、従来のプラグ１００の高さの三分の二ほどの高さを占め、垂直壁１０４は残りの三分の一ほどの高さを有している。
【０００８】
更に、従来のプラグ１００の水平断面に於ける四隅のアールは、図１０（ａ）に示した様に、プラグ１００が下死点（ストロークエンド）に到達した時に対峙する角形プラスチックカップ５０’の四隅のアールと同じ曲率を備えた形状を有している。
【０００９】
この様な形状を備えた従来のプラグ１００を使って成形した角形プラスチックカップ５０’は、比較的丈夫な底部５３の肉厚が薄くなるものの、胴部５４の肉厚が薄く、鉛直壁５６とフランジ部５７の肉厚が必要以上に厚くなってしまい好ましくない。
【００１０】
本発明は、胴部を丈夫にした角形で深さの深いプラスチックカップを成形する装置を得ることを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用】
本発明は、プラグを内蔵していて加圧空気を導入可能なチャンバーとカップの外形の形状を内側に備えた雌型との間に予備加熱した熱可塑性樹脂シートを挟み、該熱可塑性樹脂シートをプラグで雌型に向かって押し込み、加圧空気供給手段からチャンバー内に加圧空気を吹き込んで熱可塑性樹脂シートを雌型に押し付けて角形のプラスチックカップを成形する角形プラスチックカップの成形装置において、プラグが、先端から順に、曲面部と、該曲面部に滑らかに続いていてプラグの後端に向かって直線的にカップの胴部を成形する雌型のテーパー壁の角度よりも大きな角度で開く傾斜面部と、該傾斜面部に滑らかに続いていてプラグの軸線と平行で直線的な平行面部とから成り、曲面部と傾斜面部とが、それぞれ、プラグの軸線方向の長さの約五分の一ずつの長さを備え、前記軸線方向に垂直な平面内における前記曲面部と傾斜面部と平行面部との四隅の曲率半径が、前記プラグがそのストロークエンドで対峙する雌型の四隅の曲率半径よりも大きく構成されていることを特徴とする成形装置である。
【００１２】
したがって本発明の成型装置では、予備加熱されかつチャンバーと雌型との間に挟み込まれた熱可塑性樹脂シートが、プラグによって雌型の内部に向けて押し込まれる。その過程で、熱可塑性樹脂シートは、プラグの先端側の曲面部とこれに続く傾斜面部に密着し、その後方側の平行面部に対しては離れた状態となる。そして、その曲面部と傾斜面部とが、プラグの軸線方向の長さの約五分の二であるから、これらの部分に密着して延伸が抑制されて肉厚が確保された部分が、熱可塑性樹脂シートの下端側の部分に生じる。しかる後に加圧空気を熱可塑性樹脂シートの内側に吹き込んで、角形プラスチックカップが圧空成形される。その場合、熱可塑性樹脂シートの下端側の部分に上記の厚肉の部分が確保されているので、胴部の壁厚が厚く成る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の角形プラスチックカップの成形装置は、公知の成形装置のプラグを改良したもので、図１で、改良したプラグ１と角形プラスチックカップ５０との大きさや位置の関係を三面図で示した。
【００１４】
図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は正面図であり、図１（ｃ）は側面図であり、角形プラスチックカップ５０を縦断面で示している。
【００１５】
図１の改良プラグ１は、角形プラスチックカップ５０内で、成形時に於ける下死点に位置した状態を示している。
【００１６】
本発明の成形装置で成形される角形プラスチックカップ５０は、図１（ａ）に示した様に、角形プラスチックカップ５０の全体の水平断面形状が、四隅を所定の曲率半径で面取りされ、かつ辺に相当する部分が大きな曲率半径で円弧状に外方に膨出した略長方形であり、図１（ｂ）、（ｃ）に示した様に、内方に膨出したドーム部５１と該ドーム部５１に続くアール部５２とから成る底部５３を備えており、底部５３からは、型抜きを円滑にする為の開口方向に向かってテーパー状に鉛直線に対して約４°の角度で広がっている胴部５４が在り、該胴部５４は、補強の為と積み重ねて取り扱うときに内側の角形プラスチックカップ５０を外側の角形プラスチックカップ５０の上に載置させる為の環状の段部５５に続いており、該段部５５を介して鉛直に開口方向に延びる鉛直壁５６が有り、該鉛直壁５６は、板状の蓋を接着若しくはヒートシールする為の水平方向外方に延びるフランジ部５７に続いている。
【００１７】
そして、角形プラスチックカップ５０の鉛直壁５６とフランジ部５７の肉厚を薄くし、胴部５４の肉厚を厚くする為に、プラグ１の材質として、従来使用されていたシンタククテックよりも熱可塑性樹脂シートが滑らないデルリンが採用されている。
【００１８】
次に、本発明に係る状のプラグ１は、図１（ｂ）、（ｃ）に示した様に、先端に、滑らかな曲面から成る曲面部６を備えている。
【００１９】
図１（ｂ）に示した長径側では、該曲面部６は先端中央が直線６０で両脇がアール部６１と成っており、図１（ｃ）に示した短径側では、該曲面部６は円弧形６２に成っており、該曲面部６の四隅の水平面方向（軸線方向に対して垂直な平面内）での曲率半径は、プラグ１の下死点（ストロークエンド）で対峙する角形プラスチックカップ５０の四隅の曲率半径若しくは後述する雌型２の四隅の曲率半径よりも大きく構成されている。
【００２０】
また、該曲面部６は、プラグ１が上死点から下死点まで移動するストローク距離の五分の一ほどの軸線方向の長さを有している。
【００２１】
該曲面部６の後端側には、該曲面部６に滑らかに続く傾斜面部７が形成されており、該傾斜面部７は、角形プラスチックカップ５０の胴部５４若しくは後述する雌型２のテーパー壁２１の約４°の傾斜角度よりも大きい約１０°の角度でプラグ１の後端側に向かって直線的に開いている。
【００２２】
さらに、該傾斜面部７の四隅の水平面方向（軸線方向に対して垂直な平面内）の曲率半径は、曲面部６と同様に、プラグ１の下死点で対峙する角形プラスチックカップ５０の四隅の曲率半径若しくは後述する雌型２の四隅の曲率半径よりも大きく構成されていて、該傾斜面部７は、曲面部６と同様に、プラグ１が上死点から下死点まで移動するストローク距離の五分の一ほどの軸線方向の長さを有している。
【００２３】
該傾斜面部７の後端側には、該傾斜面部７と滑らかに連続していて、プラグ１の軸線と平行に直線的に延在する平行面部８が在り、該平行面部８の四隅の水平面方向（軸線方向に対して垂直な平面内）の曲率半径も、曲面部６と傾斜面部７と同様に、プラグ１の下死点で対峙する角形プラスチックカップ５０の四隅の曲率半径若しくは後述する雌型２の四隅の曲率半径よりも大きく構成されている。
【００２４】
次に、上述の形状を備えたプラグ１の作用について、図２乃至図９に従って説明する。
【００２５】
図２、図４、図６、図８は角形プラスチックカップ５０の長径側の断面を示しており、図３、図５、図７、図９は角形プラスチックカップ５０の短径側の断面を示している。
【００２６】
図２、図３は、本発明装置で熱可塑性樹脂シート９を挟持した状態を示した要部断面図であり、プラグ１は上死点に位置していて、チャンバー４内に在る。
【００２７】
チャンバー４は、図示していない加圧空気供給手段から加圧空気を導入でき、チャンバー４の下端は、フランジ押さえ３を併用していて、熱可塑性樹脂シート９を雌型２の開口上端部とで角形プラスチックカップ５０のフランジ部５７を形成させる。
【００２８】
フランジ押さえ３の外側には、熱可塑性樹脂シート９と角形プラスチックカップ５０のフランジ部５７とを切り離すカッター５が設けてある。
【００２９】
雌型２は、上記の角形プラスチックカップ５０の外面形状と同一の形状を備えていて、底部の中央には、四隅を面取りされた長方形のドーム部２２を頂面に備えた離型装置２６が雌型２内に移動可能に設けてある。
【００３０】
底部の側縁には、該離型装置２６のドーム部２２に段差を持って不連続的に続いているアール部２３が有り、アール部２３からは外方に広がるテーパー壁２１と成っている。
【００３１】
テーパー壁２１の上端には、環状に一周する段部２４が有り、上方に延びる鉛直壁２５に終わっている。
【００３２】
さらに、雌型２の離型装置２６には、圧空成形の際に熱可塑性樹脂シート９の雌型２側の空気を自然排気する為と、角形プラスチックカップ５０を離型するときにバキュームを引いて角形プラスチックカップ５０のドーム部５１を保持する為の多数の小孔（図示せず）をドーム部２２の表面に開口させて設けている。
【００３３】
さらに、段部２４にも、成形の際に熱可塑性樹脂シート９の雌型２側の空気を自然排気する為の小孔（図示せず）を設けており、また、雌型２の離型装置２６とアール部２３との摺動面の隙間からも排気される。
【００３４】
これらの小孔は、排気される空気が特定の個所で高圧になって成形に影響を与えない様に、互いに対称に穿たれている。
【００３５】
雌型２は、稼働時に冷却水が通されて温度制御されており、チャンバー４とフランジ押さえ３とカッター５も稼働時に冷却水で温度制御されていて、雌型２の方が１℃ほど高温に成る様にされ、角形プラスチックカップ５０が急激な固化を受けないようにしている。
【００３６】
角形プラスチックカップ５０に成形される熱可塑性樹脂シート９としては、ポリプロピレン、エチレンープロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリエステル等の結晶性樹脂及びスチロール樹脂から成る単層シートや中間層としてガスバリヤ性のあるエチレンービニルアルコール共重合体やポリ塩化ビニリデン等が使われ、内容物に接する最内層にエチレンービニルアルコール共重合体、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリアリレート、あるいはこれらの混合物ないしは共重合体を使った多層シートが使われる。
【００３７】
本例では、厚さ１８０μmでガスバリヤ性の有るエチレンービニルアルコール共重合体を中間層として使用し、該中間層を、接着剤を介してポリプロピレンで挟んだ総厚２．２mmの多層熱可塑性樹脂シート９を使用した。
【００３８】
該熱可塑性樹脂シート９は、先ず、約４００℃に加熱されたヒーターの間に約４０秒間保持されて、予備加熱され、図２および図３に示した様に、雌型２の上端面とフランジ押さえ３の間に挟持される。
【００３９】
次に、プラグ１が雌型２に向かって１５０ｂａrの油圧力で６５Ｌ／minの線速度で押し下げられ、熱可塑性樹脂シート９の軸線方向の五分の二は、プラグ１の曲面部６と傾斜面部７に付着してあまり延ばされることなく押し下げられ、残りの軸線方向の五分の三の傾斜面部７と平行面部８との接続部とフランジ押さえ３との間の熱可塑性樹脂シート９が徐々に延ばされて、図４および図５に示した様に、プラグ１は下死点に達する。
【００４０】
このとき、曲面部６と傾斜面部７と平行面部８との四隅の水平方向の曲率半径が、プラグ１の下死点で対峙する雌型２の四隅の曲率半径よりも大きく構成されているので、プラグ１の四隅のコーナー部で、熱可塑性樹脂シート９が水平方向に過剰に延伸されることが無い。
【００４１】
また、このとき、雌型２と熱可塑性樹脂シート９との間の空気は、雌型２の段部２４と雌型２のドーム部２２の小孔から排気され始め、プラグ１が下死点に達すると同時にチャンバー４内に７．８４ｂａｒ（７８．４×１０４Ｐａ）の高圧空気が注入される。
【００４２】
このとき、プラグ１の曲面部６と傾斜面部７に付着していた熱可塑性樹脂シート９は、下方且つ外方に比較的に大きく広がり、傾斜面部７と平行面部８との接続部とフランジ押さえ３との間で比較的大きく引き延ばされていた熱可塑性樹脂シート９は外方に比較的少なく広がり、全体的に壁厚がほぼ一定に成形され、雌型２と熱可塑性樹脂シート９との間の空気は、雌型２のドーム部２２の小孔から排気されて、図６および図７に示した様に、熱可塑性樹脂シート９は、雌型２に押し付けられて、角形プラスチックカップ５０の形状に成形される。
【００４３】
高圧空気の注入が停止されるとすぐに、プラグ１が上死点まで戻され、同時に、カッター５を押し下げるか、若しくは雌型２を押し上げてフランジ部５７の外端を熱可塑性樹脂シート９から切り離す。
【００４４】
次に、雌型２が下方に移動して９０°回転し、離型装置２６が作動して角形プラスチックカップ５０のドーム部５１を吸い付けながら、雌型２から押し出し、次の成形に移行する。
【００４５】
本発明の効果を確認する目的で、本発明のプラグ１と図１０に示す従来のプラグ１００で、角形プラスチックカップ５０，５０’を各２０個作成し、下表を得た。
【表１】
0003688624.tif 000002
【００４６】
表中、目標値以外は、２０個の角形プラスチックカップについての平均値であり、段差等が有って比較的丈夫なフランジ部５７と鉛直壁５６とについて観ると、本発明のプラグ１で作った角形プラスチックカップ５０のフランジ部５７の厚さは、四個所とも、従来のプラグ１００で作ったそれよりも薄く成っており、鉛直壁５６の四隅のコーナー部の厚さも、四個所とも、従来のプラグ１００で作ったそれよりも薄く成っている。
【００４７】
胴部５４の壁厚についても、底から４０mmの四隅のコーナー部は従来品よりも厚く成っており、底から１０mmの胴部５４の壁厚も厚く成っていて、さらに、ドーム部５１の厚さも厚く成っていて、その結果、挫屈強度が増加している。
【００４８】
【発明の効果】
上述の通り、本発明装置のプラグで成形した角形プラスチックカップは、フランジ部と鉛直壁が薄くなり、胴部と底部の壁厚が厚く成り、丈夫な角形プラスチックカップを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置のプラグと角形プラスチックカップとの大きさの関係を示した平面図、縦断正面図、縦断側面図の三面図である。
【図２】  本発明装置でシートを挟持した状態のプラグの長径方向での要部断面図である。
【図３】  本発明装置でシートを挟持した状態のプラグの短径方向での要部断面図である。
【図４】  本発明装置でプラグを下死点まで押し込んだ状態のプラグの長径方向での要部断面図である。
【図５】  本発明装置でプラグを下死点まで押し込んだ状態のプラグの短径方向での要部断面図である。
【図６】  本発明装置で圧空成形を完了した状態のプラグの長径方向での要部断面図である。
【図７】  本発明装置で圧空成形を完了した状態のプラグの短径方向での要部断面図である。
【図８】  本発明装置でフランジ部をトリムカットした状態のプラグの長径方向での要部断面図である。
【図９】  本発明装置でフランジ部をトリムカットした状態のプラグの短径方向での要部断面図である。
【図１０】  従来のプラグと角形プラスチックカップとの大きさの関係を示した平面図、縦断正面図、縦断側面図の三面図である。
【符号の説明】
１…プラグ、  ２…雌型、  ３…フランジ押さえ、  ４…チャンバー、  ５…カッター、  ６…曲面部、  ７…傾斜面部、  ８…平行面部、  ９…熱可塑性樹脂シート、  ２１…テーパー壁、  ２２…ドーム部、  ２３…アール部、  ２４…段部、  ２５…鉛直壁、  ２６…離型装置、  ６０…直線、  ６１…アール部、  ６２…円弧形、  ５０，５０’…角形プラスチックカップ、  ５１…ドーム部、  ５２…アール部、  ５３…底部、  ５４…胴部、  ５５…段部、  ５６…鉛直壁、  ５７…フランジ部、  １００…プラグ、  １０１…先端、  １０２…面取り部、  １０３…テーパー面、  １０４…垂直壁。
【図１】
0003688624.tif 000003
【図２】
0003688624.tif 000004
【図３】
0003688624.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003688624.tif 000009
【図８】
0003688624.tif 000010
【図９】
0003688624.tif 000011
【図１０】
0003688624.tif 000012