(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙、板紙、ボール紙、ポリマー被覆された紙又は厚紙、金属箔を付した紙又は厚紙、金属、及び金属とポリマーの複合材からなる群より選択されるシート材料（２）からトレイ（１）を深絞りする方法において、
（ｉ）前記シート材料に、形成すべきトレイの外周に対して横切るようにスコアラインを設ける工程と、
（ｉｉ）前記スコアラインを施した前記シート材料を、前記トレイの底を外面側から形成するためのキャビティ（７）を備えた雌成形型（３）と、前記トレイの底を内面側から形成するためのプランジャー（１１）を備えた雄成形型（４）との間に運ぶ工程と、
（ｉｉｉ）深絞り工程の間に前記シート材料（２）を保持するために、前記シート材料を、前記雌成形型及び雄成形型（３、４）を用いて前記トレイの前記外周に沿ってクランプする工程と、
（ｉｖ）前記キャビティの底と前記シート材料（２）を保持しているクランプの接触面との間で前記雄成形型が前記シート材料から側方に離間した状態で、前記トレイの底を形成して前記トレイを完成させるために前記プランジャー（１１）を前記キャビティ（７）に対して移動させる工程であって、前記側方に離間した前記雄成形型により形成された自由空きスペースで、前記完成させるトレイの側壁を形成する前記シート材料の皺を前記スコアラインによって形成させる、工程と
を含み、前記自由空きスペースは、前記完成させるトレイの側壁の内側に位置していることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記雄成形型及び前記雌成形型（３、４）の両方が、前記形成されるトレイの側壁の両側に自由空きスペースを確保するように、前記シート材料（２）から離間していることを特徴とする請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記キャビティの底と前記クランプの接触面との間の距離が、前記トレイ（１）の選択された深さに対応するように調整されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された方法。
【請求項４】
前記キャビティの底を前記トレイの周縁フランジ部の下側のクランプ（１７）に接続する少なくとも１つのネジ（１８）を用いて、前記キャビティの底の鉛直方向の位置が調整されることを特徴とする請求項３に記載された方法。
【請求項５】
前記雄成形型（４）が、前記トレイの底を内面側から形成するためのプランジャープレート（１１）を有し、前記プランジャープレートの前記鉛直方向の位置を調整するためにスペーサープレート（１３）が挿入されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載された方法。
【請求項６】
前記スペーサープレート（１３）が、前記形成されるトレイの側壁の内側に自由スペースを確保するように、前記シート材料（２）から側方に離間していることを特徴とする請求項５に記載された方法。
【請求項７】
前記雌成形型（３）が、キャビティ底板（８）を有し、その鉛直方向の位置がスペーサープレート（９）を用いて調整されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載された方法。
【請求項８】
前記スコアラインが、前記シート材料を押圧することによって形成されることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の方法を使用してシート材料（２）からトレイ（１）を深絞りするための装置であって、
（ｉ）前記シート材料（２）にスコアラインを設けるための手段と、
（ｉｉ）前記トレイの底を外面側から形成するためのキャビティ（７）を備える雌成形型（３）と、
（ｉｉｉ）前記トレイを形成するために前記キャビティに対して移動可能な、前記トレイの底を内面側から形成するためのプランジャー（１１）を備える雄成形型（４）と、
（ｉｖ）前記シート材料（２）を保持し、トレイの周縁フランジ部を形成するための接触面を有するクランプ（６、１５）とを備え、
（ｖ）前記雌成形型（３）がキャビティ底板（８）を有し、スペーサープレート（９）が前記キャビティ底板の鉛直方向の位置を調整するために設けられている前記装置において、
前記キャビティの底と前記クランプの接触面との間の鉛直方向の範囲内で、前記雄成形型と雌成形型（３、４）とが側方に離間して、前記トレイ（１）の側壁を形成するための自由空きスペースを形成するようになっていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載された方法を使用してシート材料（２）からトレイ（１）を深絞りするための装置であって、
（ｉ）前記シート材料（２）にスコアラインを設けるための手段と、
（ｉｉ）前記トレイの底を外面側から形成するためのキャビティ（７）を備える雌成形型（３）と、
（ｉｉｉ）前記トレイを形成するために前記キャビティに対して移動可能な、前記トレイの底を内面側から形成するためのプランジャー（１１）を備える雄成形型（４）と、
（ｉｖ）前記シート材料（２）を保持し、トレイの周縁フランジ部を形成するための接触面を有するクランプ（６、１５）とを備え、
（ｖ）前記キャビティの底と前記クランプの接触面との間の鉛直方向の範囲内で、前記雄成形型と雌成形型（３、４）とが側方に離間して、前記トレイ（１）の側壁を形成するための自由空きスペースを形成するようになっている前記装置において、
前記雄成形型（４）が、前記トレイの底を内面側から形成するためのプランジャープレート（１１）を有し、前記プランジャープレートの鉛直方向の位置を調整するためにスペーサープレート（１３）が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記スペーサープレート（１３）が、前記形成されるトレイの側壁の内側に自由スペース（１４）を確保するように、前記シート材料（２）から側方に離間するようになっていることを特徴とする請求項１０に記載された装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材料からトレイを深絞りする方法及び装置に関するものである。このトレイは、使い捨て食器としてや、熱シールされた製品パッケージ、特に食品用の熱シールされた製品パッケージの一部として有用である。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ用トレイは、生鮮食品や調理済み食品のパッケージに広く使用されている。トレイは、ポリマー被覆された板紙やボール紙などの繊維質材料、又はアルミニウムなどの金属で作られ、熱シールされたポリマーフィルムにより、又はポリマー被覆された厚紙の蓋により閉じられる。ポリマー被覆は、熱シール性を付与する目的に加えて、材料を液密及び気密にする目的で設けられる。生鮮食品の保存可能期間は非常に短く、防漏かつ気密なシールが要求されることが多い。食料品のなかには、かなり硬いパッケージ用トレイが必要なものもある。
【０００３】
深絞りによりトレイを製造するために、シート材料のブランクを、雄成形型と雌成形型との間に位置付ける。そして、成形型を互いに移動させて、底およびその底部を囲んで上向きに広がる側壁を有するトレイを形成する。
【０００４】
ブランクをトレイに形成するうえでの主要な問題は、トレイの形成中に厚紙に発生する皺の制御に加え、深絞り中のシート材料の断裂である。皺の発生は、材料の、特に可塑性及び加工中の成形性に対する適合性が限られている紙や厚紙、金属の不利な点である。皺は特に、略長方形をしたトレイの角部で発生するが、円形や楕円形をしたトレイの側壁及び周辺フランジ部に沿っても生じる。
【０００５】
一切の皺を避けることを意図した先行技術が存在する。他の手法は、皺の発生を許容するが、材料がトレイの形に絞られる際に材料が強制的に曲がる位置を決定するための予め形成したスコアラインによって皺を制御することである。しかしながら、現在の深絞り加工では、材料の皺は不規則な傾向があり、審美的に不十分な外観を有するトレイが生産される。
【０００６】
先行技術のトレイ及びシール被覆蓋の例は、特許文献１に見られる。ポリエステルで被覆された厚紙材料をトレイ状に形成された容器に押圧することで、トレイの角部の側壁から周縁フランジ部まで延びる波形（皺）を形成している。フィルムカバーを周縁フランジ部に熱シールし、防漏パッケージを提供する。
【０００７】
特許文献２には、ポリマー被覆された板紙ブランクから深絞りされる長方形状の容器であって、その角部の側壁及び周縁フランジ部にひだ状の折り目を有するように皺をつけた容器が示されている。深絞り用の成形型は、容器の形状に成形するために、ブランクを型に絞るために互いに移動可能な上側心金及び下側型を備える。
【０００８】
特許文献３は、角部に曲げ線（皺）を有する紙容器と、容器の環状縁部（フランジ部）にシールされた蓋とを備えるシールパッケージが、漏出を起こす可能性があるという問題を取り扱っている。この特許文献には、角部のどのような凹凸も平滑化でき、それによって皺を介しての漏出を避けることのできる最小厚さの被覆層を使用することが提案されている。
【０００９】
特許文献４には、単一又は複数の作業工程で形成する側壁の段差を増加させて、したがってトレイの底の周囲に同心円状に階段状となった外形を有するようにトレイの側壁を形成することによって、皺の問題を解決することが教示されている。材料の皺の発生を全て避けることを意図している。
【００１０】
特許文献５には、厚紙材料に、材料のブランクがトレイに変化する際に引き込まれて閉じる予め形成されたスコアラインを設けることによって皺の発生を制御することが教示されている。この特許文献によれば、スコアラインは、切り込みやレーザー手段によって設けることができる。
【００１１】
先行技術の成形型の更なる問題は、トレイの大きさが変化するに際し、大きさ毎に、例えば異なる深さのトレイに対して適合性を持たずに、独自の機械が必要なことである。同様のことが、使用されるシート材料の厚さに当てはまる。材料厚さを変えると、加工機械も変えざるを得なくなる。
【００１２】
特許文献６の先行技術には、雌成形型の型キャビティに、インサートを着脱可能に取り付けることによって、厚紙容器の深さを変えることが可能な成形型システムが記載されている。インサートが、キャビティの新たな底を形成し、したがってキャビティの深さを減少させ、それに応じて形成される容器の深さを減少させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】英国特許出願公開第２１２３７８６号明細書
【特許文献２】米国特許第４，０２６，４５８号明細書
【特許文献３】欧州特許第１１１５５７２号明細書
【特許文献４】フィンランド特許出願第２０１２５３０４号明細書
【特許文献５】米国特許第４，２４６，２２３号明細書
【特許文献６】国際公開第２０１０／０１８３０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、深絞りによってトレイを形成するための、新規な方法及び装置を通じて、シート材料に生じる皺の管理を向上させることを意図している。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る方法は、
（ｉ）シート材料に、形成すべきトレイの外周に対して横切るようにスコアラインを設ける工程と、
（ｉｉ）スコアラインを施したシート材料を、トレイの底を外面側から形成するためのキャビティを備えた雌成形型と、トレイの底を内面側から形成するためのプランジャーを備えた雄成形型との間に運ぶ工程と、
（ｉｉｉ）深絞り工程の間にシート材料保持するために、シート材料を、雌成形型及び雄成形型を用いてトレイの前記外周に沿ってクランプする工程と、
（ｉｖ）キャビティの底とクランプの接触面との間で雄成形型及び雌成形型のうちの少なくとも一方がシート材料から側方に離間した状態で、トレイを形成するためにプランジャーをキャビティに対して移動させる工程であって、少なくとも一方の側方に離間した成形型により形成された空きスペースでトレイの側壁の収縮がスコアラインによって決まる、工程と
を含む。
【００１６】
シート材料からトレイを深絞りするための本発明に係る装置は、
（ｉ）シート材料にスコアラインを設けるための手段と、
（ｉｉ）トレイの底を外面側から形成するためのキャビティを備える雌成形型と、
（ｉｉｉ）トレイを形成するためにキャビティに対して移動可能な、トレイの底を内面側から形成するためのプランジャーを備える雄成形型と、
（ｉｖ）シート材料を保持し、トレイの周縁フランジ部を形成するための接触面を有するクランプとを備え、
キャビティの底とクランプの接触面との間の鉛直方向の範囲内で、雄成形型と雌成形型とが側方に離間してトレイの側壁を形成するための空きスペースを形成するようになっている。
【００１７】
本発明によれば、トレイの側壁を自由形成できるように、キャビティの底とクランプの接触面との間で、雄成形型及び雌成形型の少なくとも一方を、シート材料から側方に離間させる。これにより、トレイ側壁における皺の発生の制御が向上する。例えば雄成形型が、プランジャーの後部に配置され、シート材料から側方に離間したスペーサープレートを備えることができ、これにより、形成されるトレイ側壁の内側に自由空きスペースを確保する。雄成形型及び雌成形型の両方が、形成されるトレイ側壁の両側に自由空きスペースを確保するように、シート材料から側方に離間していることが好ましい。
【００１８】
上記具体例の利点は、通常のように、成形型の表面が薄厚シート材料にぴたりと接触して、シート材料の収縮及び皺の発生を妨げ、材料を強制的に引き伸ばして断裂の虞が生じさえするようにはなっていないことであり、空きスペースによってシート材料は、無理な力を加えられることなく成形に適合できるようになっている。皺に関しては、空きスペースによって、先行技術による密着した成形型の場合のような不規則かつ見た目の悪い外観を生じる圧縮なしに、皺を自由に形成できるようになる。
【００１９】
スペーサープレートを使用して雄成形型をシート材料から離間させることにより、プランジャーの位置を雌成形型に対して調整できるようにもなる。雌成形型のキャビティをも調整可能にすることにより、形成されるトレイの深さを変化させることができる。
【００２０】
本発明の一具体例によれば、雌成形型はキャビティ底板を有し、その底板の下に設置されるスペーサープレートを用いて持ち上げることができる。したがって、スペーサープレートを雄成形型に追加し、スペーサープレートを雌成形型から、すなわち底板の下から取り外すことによりトレイの深さを増すことができる。勿論、トレイの深さを減らす場合には逆のことをする必要がある。
【００２１】
本発明の他の具体例によれば、雌成形型に、少なくとも１つのネジが設けられて、クランプの接触面までの距離を調整する。したがって、そのネジが、底板の下の上述したスペーサープレートと置換する。ネジは、キャビティの底を、トレイの周縁フランジ部の下面のクランプに接続できる。このようにして、部品を構成に追加したり取り外したりする必要なく、装置を容易にかつ精度良くシート材料の厚さの小さな差に適合させることができる。
【００２２】
スコアラインは、シート材料を押圧することによって形成することが好ましい。押圧は、材料を弱くしたり、液体遮断性や気体遮断性を付与するために必要なポリマー被覆を破壊することがない。しかしながら、もしそのような性質が優先されないのであれば、機械的又はレーザーによる切り込みによってスコアラインを形成してもよい。
【００２３】
トレイに有用な材料は、紙や板紙、ボール紙などの繊維質材料であり、熱シール可能なポリマーによる押し出し加工された被覆が設けられていることが好ましい。熱シール性並びに液体遮断性及び気体遮断性を最適化するために、異なるポリマーによる多層被覆を設けることができる。好適な被覆ポリマーとしては、熱シール性に関してはポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、遮断性に関してはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やエチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリアミド（ＰＡ）が挙げられる。ＰＥＴは、食品パッケージをオーブン加熱できるため、最適なポリマーである。トレイ用の更なる好適な材料としては、アルミニウム等の金属や、金属箔を付した紙又は厚紙、金属／ポリマー複合材が挙げられる。金属は、効果的な遮断性を有するために有用であり、またオーブン加熱性にも有用である。金属（アルミニウム）とＰＥＴ層との複合材は、ＰＥＴの融点が高いため、オーブン加熱性を維持しつつ熱シール性を付加する。
【００２４】
本発明で使用されるシート材料の厚さは、成形型の変更や修正する必要なく変化させることができる。繊維系材料については、材料の重量は５０〜１０００ｇ／ｍ２、好ましくは１００〜６００ｇ／ｍ２、より好ましくは１７０〜４５０ｇ／ｍ２の範囲にできる。
【００２５】
本発明は、様々な目的の深絞りトレイの生産に適用可能である。用途は、使い捨て食器、特に熱シールされた蓋で閉じられる様々な深さの食品パッケージ用トレイを含む。蓋は、ポリマーフィルム製、ポリマー被覆された紙若しくは厚紙製、又は金属／ポリマー複合材製にできる。シールポリマーは、パッケージを開ける際の剥がしやすさという点で選択できる。
本発明は、以下の図面に描かれた例によって示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】分解図による本発明に係る装置。
【図２】図１の装置においてトレイに絞られたシート材料のブランク。
【図３】深絞りされたトレイ、および本発明の別の具体例に係る装置の部品。
【図４】深絞りされたトレイ、および本発明の第３具体例に係る装置の部品。
【図５】押圧されたスコアラインを有するシート材料のブランク。
【図６】押圧されたスコアラインを有するシート材料のブランク。
【図７】図５のブランクから深絞りによって形成された長方形のトレイ。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図に示す装置は、深絞りによってシート材料のブランク２からパッケージ用トレイ１を形成するものである。シート材料は、被覆されていない厚紙若しくは紙、ポリマー被覆された厚紙若しくは紙、又は金属箔を付した厚紙若しくは紙でよく、場合によってはポリマー、金属、又は金属とポリマーの複合材の被覆が追加される。
【００２８】
シート材料のブランク２を図５及び図６に示す。図５のブランク２は、１枚の長方形の平坦な材料であり、図７のような長方形のトレイ１を形成するのに好適である。図５のブランク２は、１枚の楕円形の平坦な材料であり、楕円形のトレイを形成するのに好適である。ブランクには、ブランクの外周に対して横切るように走る、押圧されたスコアラインが設けられている。図５の長方形ブランクは、スコアラインを角部だけに有するのに対し、図６の楕円形ブランクは、外周全体にわたって広がるスコアラインを有する。スコアラインの生成するに必要な押圧工程は先行技術で知られており、本明細書にはその詳細を記載しない。
【００２９】
スコアラインをシート材料のブランクに形成する代替法は、機械的な又はレーザーによる切り込みであり、材料に穴をあけること無く局所的に材料を彫るように制御される。
【００３０】
図１及び図２に示す装置は、主要部品として、外側からトレイを成形するための雌成形型３と、内側からトレイを成形するための雄成形型４と、深絞り工程の最中にシート材料のブランクを保持して周縁フランジ部をトレイに形成するためのクランプ手段５とを備える。
【００３１】
雌成形型３は、形成されるトレイ１の形に概ね対応するキャビティ７を有するフレーム６を備える。図１及び図２に示される具体例では、キャビティ７に組み込まれる別個の底板８が存在する。この底板８は、形成されるトレイの深さを減少させるためのスペーサープレート９を用いて持ち上げることができる。しかしながら、底板８がキャビティ７の底と同じ高さになるようにスペーサープレート９を取り外すこともでき、それにより、トレイ１の形及び深さはフレーム６のみにより決定される。
【００３２】
雌成形型３のフレーム６の下方には、加熱ユニット１０が設けられる。
【００３３】
雄成形型４は、トレイ１の底を内側から形成するためのプランジャープレート１１と、深絞り工程の最中静止したまま保持されることが好ましい雌成形型３に対して移動可能になっている本体部１２とを備える。プランジャープレート１１を本体部１２から離間させるために、複数のスペーサープレート１３がプランジャープレート１１と本体部１２との間に位置付けられている。雄成形型４が鉛直方向へ移動することにより、プランジャープレート１１がシート材料のブランク２を雌成形型３のキャビティ７内へ押圧し、材料を、底板８及びキャビティの側壁によって決定される形状に適合させる。
【００３４】
雄成形型４のスペーサープレート１３の具体的な構成は、スペーサープレート１３がトレイ３の水平断面よりも狭いことであり、その結果、プレート１３の一群を囲む自由スペース１４が、それらのプレートと、形成されるべきトレイ側壁との間に残る。このようにして、トレイ側壁の自由形成が可能になり、トレイの角部における皺の発生が制御され、シート材料の断裂が避けられる。
【００３５】
クランプ手段５は、雄成形型４の本体部１２を囲み、雄成形型４と独立して鉛直方向に移動可能なフレーム１５を備える。図１及び図２の具体例では、フレーム１５が上側のクランプを形成するのに対し、雌成形型３のフレーム６が下側のクランプとして機能する。クランプ１５、１６は、相互接触面を有し、これによりクランプ動作中にブランク２の縁部を所定位置で保持し、形成されるべきトレイ１に周縁フランジ部を形成する。
【００３６】
図１及び図２の装置は先ず、雌成形型３の底板８の位置がトレイ１の所望の深さに対応するように、対応する数のスペーサープレート９を下に設置することによって調整することで作動する。次に、予めスコアラインを施したシート材料のブランク２が、クランプ手段５と共に互いに離間した状態の雌成形型と雄成形型３、４との間に運ばれる。次いで、クランプフレーム１５が雌成形型３のフレーム６に当接して、ブランク２の縁を深絞り操作のための所定の位置にクランプする。最後に、雄成形型４の本体部１２が、プランジャープレート１１及びスペーサープレート１３と共に下方に移動し、プランジャープレートがキャビティ７に入ってブランク２を雌成形型３の底板８に対して押圧する。トレイ３の底は、プランジャープレート１１の形状に一致する一方、トレイの側面は自由形成の空間を有しており、不適切な圧縮や破損のない一様に形成された皺を実現する。
【００３７】
図３の具体例は、雌成形型３に、別個の底板やスペーサープレートが無く、雌成形型３のキャビティ７だけで、形成中のトレイ１の全体の形及び深さを決定するという点で、図２の具体例を単純化したものである。雄成形型４のプランジャープレート１１及びスペーサープレート１３は、図１及び図２のものと同様である。クランプ手段１５も同様である。
【００３８】
図４の具体例は、図２及び図３の先の具体例におけるものと同様の雄成形型４および上部クランプツールを備える。しかしながら、雌成形型３は異なっている。形成されるトレイ１の底に対応する形をしたキャビティ７を有する底フレーム部１６が存在する。下側クランプフレーム１７は、ネジ山の切られたネジ１８を介して、底フレーム部１６に接続されており、このネジ１８を用いて部品１６、１７間の距離を精度良く調整し、それによって完成したトレイ１の深さを調整する。更なる重要な特徴は、トレイ側壁の両側に十分な自由スペースが存在し、したがって側壁を自由に形成する空間が増すことである。
【図１】
0006732741.tif 000002
【図２】
0006732741.tif 000003
【図３】
0006732741.tif 000004
【図４】
0006732741.tif 000005
【図５】
0006732741.tif 000006
【図６】
0006732741.tif 000007
【図７】
0006732741.tif 000008