(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性プラスチックシートから打ち抜かれたプラスチックブランクを用いてプラスチック容器を熱成形する装置であって、ブランク外縁部を支持するフランジ支持部を有することによりブランクを保持するブランク保持手段と、ブランク保持手段を所定の搬送路に沿って所定の方向に搬送する搬送手段と、搬送路上の所定のブランク供給位置においてブランク保持手段にブランクを供給するブランク供給手段と、搬送路においてブランク供給位置より搬送方向前方に設けられるブランク加熱位置においてブランク保持手段のフランジ支持部に支持されるブランク外縁部よりも内側の成形領域に両面より熱盤を当てて直接加熱によりプラスチック熱成形可能な所定の温度に加熱する加熱手段と、搬送路においてブランク加熱位置より搬送方向前方に設けられる容器成形位置においてブランク外縁部を上下より挟持固定しながら加熱手段により加熱された成形領域を所定の容器形状に成形する成形手段と、を有してなり、ブランク保持手段は、基板に形成される複数の開口にそれぞれ嵌着固定されるリング部材と、該リング部材におけるフランジ支持部に向けて出没可能なブランク固定部材と、ブランク固定部材をフランジ支持部内に突出させる方向に付勢する付勢手段とを有してなることを特徴とするプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項２】
ブランク保持手段を加熱手段および／または成形手段に対して所定位置にセンタリングする位置決め手段を有することを特徴とする請求項１のプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項３】
位置決め手段が、ブランク保持手段の所定箇所に固定されるシリンダと、ブランク保持手段が加熱手段および／または成形手段に対して所定位置にセンタリングされたときに該シリンダに挿入嵌合されるように加熱手段および／または成形手段に設けられるセンタリングプラグとを有してなることを特徴とする請求項２のプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項４】
搬送手段はブランク保持手段を少なくともブランク供給位置、ブランク加熱位置および容器成形位置にそれぞれ所定時間停止させた後次の停止位置に向けて所定の搬送路上を前進させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項５】
加熱手段が、ブランク保持手段の搬送路の両側に対向配置される一対の熱盤と、これら一対の熱盤を近接する方向および離隔する方向に移動する移動手段とを有してなり、ブランク保持手段がブランク加熱位置に停止しているときに、移動手段により近接移動された一対の熱盤がブランク保持手段に保持されるブランクの両面に圧接することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項６】
加熱手段における一対の熱盤のうちの一方はブランク加熱位置においてブランク保持手段に保持されたブランクの一面の成形領域とのみ接触し、他方の熱盤はこれよりも大径であって該ブランクの他面の成形領域を超えてブランク外縁部の少なくとも一部とも接触することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項７】
加熱手段における一対の熱盤の少なくとも一方に、加熱後にブランク面にエアを吹き付けて熱盤から離すために用いられるエア噴出孔が貫通形成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項８】
加熱手段が搬送路に沿って複数設けられ、ブランクを順次高温に加熱することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項９】
熱可塑性プラスチックシートから打ち抜かれたプラスチックブランクを用いてプラスチック容器を熱成形する装置であって、ブランク外縁部を支持するフランジ支持部を有することによりブランクを保持するブランク保持手段と、ブランク保持手段を所定の搬送路に沿って所定の方向に搬送する搬送手段と、搬送路上の所定のブランク供給位置においてブランク保持手段にブランクを供給するブランク供給手段と、搬送路においてブランク供給位置より搬送方向前方に設けられるブランク加熱位置においてブランク保持手段のフランジ支持部に支持されるブランク外縁部よりも内側の成形領域に両面より熱盤を当てて直接加熱によりプラスチック熱成形可能な所定の温度に加熱する加熱手段と、搬送路においてブランク加熱位置より搬送方向前方に設けられる容器成形位置においてブランク外縁部を上下より挟持固定しながら加熱手段により加熱された成形領域を所定の容器形状に成形する成形手段と、を有してなり、成形手段は、ブランク保持手段の搬送路の一方の側に該搬送路に対して近接移動可能に配置され、製造しようとする容器本体の外形を規定する金型と、該搬送路の他方の側に該搬送路に対して近接移動可能に配置される略筒状のクランプと、金型とクランプとを互いに近接する方向に移動してそれらの間に気密空間を形成するための気密空間形成手段と、金型とクランプとの間に気密空間が形成されたときに該気密空間内のブランクを金型に圧接させるための圧接手段とを有してなることを特徴とするプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項１０】
圧接手段が、クランプ内に該クランプに対して相対移動可能に設けられるプラグよりなることを特徴とする請求項９のプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項１１】
圧接手段が、成形時にブランクに向けてクランプ内に圧縮空気を導入する圧空導入手段および／または成形時にブランクの反対側より金型キャビティを真空吸引する真空吸引手段を備えることを特徴とする請求項９または１０のプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項１２】
気密空間形成手段が、クランプの下面に設けられてクランプが金型に対して近接移動したときにブランク保持手段の上面に弾性的に係合可能なパッキングを備えることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項１３】
成形手段が、加熱手段により加熱された成形領域の外周部分において表面側を凸とする凹凸形状を容器フランジに賦形するための凹凸賦形手段をさらに備えることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項１４】
ブランク外縁部と成形領域との境界部分に全周に亘るノッチを容器内面側から所定の深さに形成するためのノッチ形成手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項１５】
ノッチ形成手段がブランク供給位置とブランク加熱位置との間、ブランク加熱位置と容器成形位置との間または容器成形位置より搬送方向前方の少なくともいずれか一に設けられることを特徴とする請求項１４のプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項１６】
ノッチ形成手段が、加熱手段における上方の熱盤の周囲に設けられて該熱盤と同期して昇降するノッチ刃または該熱盤に一体化されたノッチ刃よりなることを特徴とする請求項１４のプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項１７】
ノッチ形成手段が、クランプの下端に一体に設けられたリング状のノッチ刃よりなることを特徴とする請求項１４のプラスチック容器の熱成形装置。
【請求項１８】
ノッチ刃が温度制御可能であることを特徴とする請求項１６または１７のプラスチック容器の熱成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフランジを有するプラスチック容器の熱成形装置に関し、特にポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性プラスチックシートから容器を熱成形する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プラスチック片から容器を製造する技術が各種提案されている。たとえば、四角形に切断されたプラスチックシート片を円形ディスク状に鋳造し、これを容器に加圧成形する方法が、特開昭４７−４５８８号公報に記載されている。この方法はスクラップレス成形（ＳＦＰ）と呼ばれ、実際に使用されている技術である。しかしながら、この技術は四角形のプラスチックシート片から円形ディスクを鋳造するものであるため、円形ディスク内にひずみが残り、また多層系のシートを用いた場合は均一な層構成を保持したまま円形ディスクを得ることが困難であり、さらには鋳造および加圧成形のために複雑且つ大型の装置を必要とし、生産性が悪く、汎用性に欠けるものであった。
【０００３】
その他にもプラスチック片より円形ディスクを鋳造した後に該円形ディスクを容器成形する多くの技術が提案されているが、いずれも上記と概ね同様の問題を有する。
【０００４】
また、特公昭４８−１１８１７号公報には、特殊形状のプラスチックブランクから均一な肉厚を有する容器を得る冷間成形方法が記載されているが、これもブランクの製造が困難であると共に、多層系シートブランクには不向きな技術である。
【０００５】
また、特開昭４７−８０８９号公報には、プラスチックブランクを加熱プレート間で連続的に接触するよう維持しながら加熱する方法が提案されているが、この技術によると、平行に設置された加熱プレート間をプラスチックブランクが滑りながら搬送加熱されるものであり、プレートの温度やプラスチックブランク表面の滑り性に少しでも狂いが生ずるとブランクが変形してしまい、実用化には至っていない。
【０００６】
特公平６−８８３２８号公報および特開平２−１５０３３８号公報には、プラスチックブランクの外縁部を固相域に維持固定し、中心部の成形領域のみを溶融相に加熱して、レトルタブル容器を成形する技術が提案されている。しかしながら、この技術はブランクを該プラスチックの融点以上の温度を有するオーブン内に所定時間入れておくことにより加熱するいわゆる間接加熱方式を採用しているため、ブランクの外縁部を固相域に維持するために特別な手段を採用しなければならず、コスト面での不利を避けられない。また、オーブン内に長時間保持されるブランクは成形領域の全体が高温に加熱されるため、熱伝導により外縁部も膨張変化しようとする傾向が強くなり、これを抑制するためには冷却手段を併用しなければならないという新たな問題も派生していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これら従来技術の不利欠点を解消し、プラスチックブランクから容器を効率的に製造することを課題としている。
【０００８】
（削除）
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に係る本発明によるプラスチック容器の熱成形装置は、熱可塑性プラスチックシートから打ち抜かれたプラスチックブランクを用いてプラスチック容器を熱成形する装置であって、ブランク外縁部を支持するフランジ支持部を有することによりブランクを保持するブランク保持手段と、ブランク保持手段を所定の搬送路に沿って所定の方向に搬送する搬送手段と、搬送路上の所定のブランク供給位置においてブランク保持手段にブランクを供給するブランク供給手段と、搬送路においてブランク供給位置より搬送方向前方に設けられるブランク加熱位置においてブランク保持手段のフランジ支持部に支持されるブランク外縁部よりも内側の成形領域に両面より熱盤を当てて直接加熱によりプラスチック熱成形可能な所定の温度に加熱する加熱手段と、搬送路においてブランク加熱位置より搬送方向前方に設けられる容器成形位置においてブランク外縁部を上下より挟持固定しながら加熱手段により加熱された成形領域を所定の容器形状に成形する成形手段と、を有してなり、ブランク保持手段は、基板に形成される複数の開口にそれぞれ嵌着固定されるリング部材と、該リング部材におけるフランジ支持部に向けて出没可能なブランク固定部材と、ブランク固定部材をフランジ支持部内に突出させる方向に付勢する付勢手段とを有してなることを特徴とする。
【００１０】
（削除）
【００１１】
請求項２は、請求項１のプラスチック容器の熱成形装置において、ブランク保持手段を加熱手段および／または成形手段に対して所定位置にセンタリングする位置決め手段を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項３は、請求項２のプラスチック容器の熱成形装置において、位置決め手段が、ブランク保持手段の所定箇所に固定されるシリンダと、ブランク保持手段が加熱手段および／または成形手段に対して所定位置にセンタリングされたときに該シリンダに挿入嵌合されるように加熱手段および／または成形手段に設けられるセンタリングプラグとを有してなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４は、請求項１ないし３のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置において、搬送手段はブランク保持手段を少なくともブランク供給位置、ブランク加熱位置および容器成形位置にそれぞれ所定時間停止させた後次の停止位置に向けて所定の搬送路上を前進させることを特徴とする。
【００１４】
請求項５は、請求項１ないし４のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置において、加熱手段が、ブランク保持手段の搬送路の両側に対向配置される一対の熱盤と、これら一対の熱盤を近接する方向および離隔する方向に移動する移動手段とを有してなり、ブランク保持手段がブランク加熱位置に停止しているときに、移動手段により近接移動された一対の熱盤がブランク保持手段に保持されるブランクの両面に圧接することを特徴とする。
【００１５】
請求項６は、請求項１ないし５のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置において、加熱手段における一対の熱盤のうちの一方はブランク加熱位置においてブランク保持手段に保持されたブランクの一面の成形領域とのみ接触し、他方の熱盤はこれよりも大径であって該ブランクの他面の成形領域を超えてブランク外縁部の少なくとも一部とも接触することを特徴とする。
【００１６】
請求項７は、請求項１ないし６のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置において、加熱手段における一対の熱盤の少なくとも一方に、加熱後にブランク面にエアを吹き付けて熱盤から離すために用いられるエア噴出孔が貫通形成されることを特徴とする。
【００１７】
請求項８は、請求項１ないし７のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置において、加熱手段が搬送路に沿って複数設けられ、ブランクを順次高温に加熱することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９に係る本発明によるプラスチック容器の熱成形装置は、熱可塑性プラスチックシートから打ち抜かれたプラスチックブランクを用いてプラスチック容器を熱成形する装置であって、ブランク外縁部を支持するフランジ支持部を有することによりブランクを保持するブランク保持手段と、ブランク保持手段を所定の搬送路に沿って所定の方向に搬送する搬送手段と、搬送路上の所定のブランク供給位置においてブランク保持手段にブランクを供給するブランク供給手段と、搬送路においてブランク供給位置より搬送方向前方に設けられるブランク加熱位置においてブランク保持手段のフランジ支持部に支持されるブランク外縁部よりも内側の成形領域に両面より熱盤を当てて直接加熱によりプラスチック熱成形可能な所定の温度に加熱する加熱手段と、搬送路においてブランク加熱位置より搬送方向前方に設けられる容器成形位置においてブランク外縁部を上下より挟持固定しながら加熱手段により加熱された成形領域を所定の容器形状に成形する成形手段と、を有してなり、成形手段が、ブランク保持手段の搬送路の一方の側に該搬送路に対して近接移動可能に配置され、製造しようとする容器本体の外形を規定する金型と、該搬送路の他方の側に該搬送路に対して近接移動可能に配置される略筒状のクランプと、金型とクランプとを互いに近接する方向に移動してそれらの間に気密空間を形成するための気密空間形成手段と、金型とクランプとの間に気密空間が形成されたときに該気密空間内のブランクを金型に圧接させるための圧接手段とを有してなることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０は、請求項９のプラスチック容器の熱成形装置において、圧接手段が、クランプ内に該クランプに対して相対移動可能に設けられるプラグよりなることを特徴とする。
【００２０】
請求項１１は、請求項９または１０のプラスチック容器の熱成形装置において、圧接手段が、成形時にブランクに向けてクランプ内に圧縮空気を導入する圧空導入手段および／または成形時にブランクの反対側より金型キャビティを真空吸引する真空吸引手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項１２は、請求項９ないし１１のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置において、気密空間形成手段が、クランプの下面に設けられてクランプが金型に対して近接移動したときにブランク保持手段の上面に弾性的に係合可能なパッキングを備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３は、請求項９ないし１２のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置において、成形手段が、加熱手段により加熱された成形領域の外周部分において表面側を凸とする凹凸形状を容器フランジに賦形するための凹凸賦形手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項１４は、請求項１ないし１３のいずれかのプラスチック容器の熱成形装置において、ブランク外縁部と成形領域との境界部分に全周に亘るノッチを容器内面側から所定の深さに形成するためのノッチ形成手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項１５は、請求項１４のプラスチック容器の熱成形装置において、ノッチ形成手段がブランク供給位置とブランク加熱位置との間、ブランク加熱位置と容器成形位置との間または容器成形位置より搬送方向前方の少なくともいずれか一に設けられることを特徴とする。
【００２５】
請求項１６は、請求項１４のプラスチック容器の熱成形装置において、ノッチ形成手段が、加熱手段における上方の熱盤の周囲に設けられて該熱盤と同期して昇降するノッチ刃または該熱盤に一体化されたノッチ刃よりなることを特徴とする。
【００２６】
請求項１７は、請求項１４のプラスチック容器の熱成形装置において、ノッチ形成手段が、クランプの下端に一体に設けられたリング状のノッチ刃よりなることを特徴とする。
【００２７】
請求項１８は、請求項１６または１７のプラスチック容器の熱成形装置において、ノッチ刃が温度制御可能であることを特徴とする。
【００２８】
本発明は、任意のプラスチックシートから効率的にプラスチック容器を熱成形可能とするものであり、該プラスチックシーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂あるいはこれらの混合物、熱可塑性エラストマー、これらに各種の添加剤または無機充填剤を５〜７０重量％を混合した樹脂、さらには、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のガスバリア性を有する樹脂やこれらに無機充填剤を１０〜８０重量％を混合したもの等の任意の熱可塑性樹脂材料の、単層もしくは多層系のプラスチックシートを用いることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に基づいて本発明の一実施例によるプラスチック容器成形装置について説明する。この成形装置は、図５に示されるようなＰＰ（ポリプロピレン）製の食品容器１を連続的に製造する装置として構成されている。
【００３０】
図１を参照して、ＰＰシートから最終製品となる容器の外径に対応して打ち抜かれた円形平板状のブランクがシュータ１１に供給される。本実施例において、ブランクを保持するブランクホルダ１２は、搬送方向に２列、横方向に４個のブランクを載置可能とされており、これに対応して４つのシュータ１１が横方向に並設されている。
【００３１】
本実施例のブランクホルダ１２の構成が図２に示されており、スチールやステンレス等の金属板に上記のように合計８個のブランク保持部１３（搬送方向前方の列の４つのブランク保持部１３ａおよび搬送方向後方の列の４つのブランク保持部１３ｂ）が設けられている。各ブランク保持部１３には、加熱工程においては下方熱盤１９ｂ（図６）を、また成形工程においては最終製品となる容器１の本体部２の外形を規定する金型２１（図８）を、それぞれ挿入可能とするための挿入部１４ａがステンレス板を貫通して形成されており、その上方には、容器のフランジ３に相当する部分を載置収容するフランジ支持部１４ｂが挿入部１４ａよりも大径に形成されている（図３）。
【００３２】
ブランクホルダ１２は、駆動制御機構（図示せず）により駆動制御されるチェーンコンベア等のコンベア１５と共に、図１において反時計方向に間欠的に周回駆動される。コンベア１５には多数のブランクホルダ１２が隣接するもの同士略密接して、あるいは互いの間に若干の間隔を配して、任意の連結手段により連結されている。なお、図１においてブランクホルダ１２は下記するブランク供給位置にあるもの（１２’）、および後述する容器取り出し位置にあるもの（１２’’）の２つが示され、残余は図示省略されている。
【００３３】
シュータ１１の下方位置に到達したブランクホルダ１２（１２’）は該位置にて所定時間停止し、その間にシュータ１１よりブランクが供給される。このときの供給手段の具体的構成は本発明において限定的ではないが、本実施例においては図１に示されるような吸着装置１６が用いられている。吸着装置１６は図１に示される位置で吸引カップ１６ａを伸張させてシュータ１１先端のブランクを吸着した後、軸１６ｂで図示時計方向に回転して直下のブランクホルダ１２の搬送方向前方の列におけるブランク保持部１３ａに吸引カップ１６ａで吸着したブランクを圧力開放により離脱して収容せしめ、この作業をもう一度繰り返して、同一ブランクホルダ１２の搬送方向後方の列におけるブランク保持部１３ｂにもブランクを供給するように構成されている。
【００３４】
シュータ１１から供給された未加熱のブランク１０はＰＰシートから打ち抜かれた円形の平板状を保持しているため、容器のフランジに相当する外縁部がフランジ支持部１４ｂに載置された状態でブランク保持部１３に収容されている（図４参照）。なお、ブランク１０は次の加熱工程において熱伝導により若干膨張変形するので、フランジ支持部１４ｂ（すなわち最終製品の容器フランジ３の外径）よりも若干小径に形成することが好ましく（図４参照）、これにより加熱時に熱膨張したブランク１０の外縁をフランジ支持部１４ｂの内壁に密接させることができる。
【００３５】
ブランク保持部１３に各々ブランク１０を収容するブランクホルダ１２は、コンベア１５により駆動されて、加熱装置１８によりブランク１０を最終製品の容器形状に成形可能な所定の温度に加熱する加熱工程に投入される。加熱装置１８は略同一構造のものをブランクホルダ搬送方向に複数台（本実施例では３台）設置し、これら加熱装置１８により徐々に加熱温度を上昇させるものとして、ブランクに応力ひずみを与えないように構成することが好ましい。たとえば、３連の加熱装置１８の熱盤温度をそれぞれ１２０℃、１４０℃および１６０℃に設定して、ブランク１０を徐々に加熱する。
【００３６】
加熱工程におけるブランク１０の加熱温度は、製造しようとする食品容器の用途、すなわちその容器に収容される内容物によって異なり、ゼリー等の容器ではＰＰの溶融点である１６５℃よりも低い温度、たとえば上記のように１６０℃に設定することができる。炊飯した米を入れる場合（いわゆるパック入り米飯用の容器を製造する場合）には、封入後に１３０℃あるいはそれ以上の高温で加熱殺菌した場合にも容器が変形しないようにするために、少なくとも最終熱盤温度をＰＰの溶融点１６５℃よりも高い温度に設定して、成形後容器内に残留する成形ひずみを極力排除することが好ましい。
【００３７】
各加熱装置１８は、図６に示されるように、所定温度に加熱される上下熱盤１９ａ，１９ｂおよびこれら熱盤を各々昇降移動させる昇降機構（図示せず）を有してなる。前記ブランク供給位置でブランク供給を受けたブランクホルダ１２がコンベア１５駆動により前進して最初の加熱装置１８ａ（第１加熱位置）に到達すると、該位置で所定時間停止し、それまでブランクホルダ１２の搬送面から後退していた上下熱盤１９ａ，１９ｂが昇降機構により駆動されて、第１加熱位置に停止しているブランクホルダ１２のブランク保持部１３に保持されているブランク１０の上下面に所定時間密着する。図６には、上下熱盤１９ａ，１９ｂがブランク１０の上下面を圧接する作動位置が実線で示され、退避位置が仮想線で示されている。
【００３８】
第１加熱位置でのブランク加熱が終了すると、上下熱盤１９ａ，１９ｂが退避位置に後退し、コンベア１５と共にブランクホルダ１２が第２の加熱装置１８ｂ（第２加熱位置）まで前進して該位置で所定時間停止して、上記と同様にして第２の加熱装置１８ｂによるブランク加熱が行われ、次いで同様にして第３の加熱装置１８ｃによるブランク加熱が行われる。
【００３９】
前述のように、容器フランジ３に対応するブランク１０の外縁部１０ｂはブランク保持部１３のフランジ支持部１４ｂに載置されており、容器本体２に成形されるブランク１０中央の成形部１０ａのみが加熱装置１８の上下熱盤１９ａ，１９ｂ間で、該熱盤温度に応じた温度に加熱される。すなわち、ブランク成形部１０ａは第１ないし第３の加熱装置１８ａ〜１８ｃにより徐々に加熱されるが、ゼリー容器のように融点に満たない温度に加熱する場合は、前述のように最も高い熱盤温度を有する第３の加熱装置１８ｃでも１６０℃程度の熱盤温度に設定されるため、ブランク外縁部１０ｂはもとより、熱盤により直接加熱されるブランク成形部１０ａもＰＰ溶融点には到達せず、熱成形可能な程度に軟化はするが固相域に維持される。一方、パック入り米飯用の容器のように内容物充填後に高温加熱殺菌が要求される場合は、成形領域である中心部が熱盤による直接加熱を受けて融点以上に加熱される。この場合、ブランク外縁部１０ｂも熱伝導により溶融相に変化するか、あるいは固相域に維持される。
【００４０】
なお、ブランク外縁部１０ｂが固相域に維持される場合であってもある程度の温度まで加熱されないと、成形後の容器１のフランジ３に波打ち現象が発生するおそれがあるため、図６に示されるように、下方の熱盤１９ｂはブランク成形部１９ａのみに当たる径寸法とし、上方の熱盤１９ａはこれよりも大きくブランク外縁部１０ｂにも当たる径寸法とすることが好ましい。上方熱盤１９ａについては場合によってはブランクの前面領域に当たるような径寸法としてもよい。
【００４１】
加熱工程を経たブランクホルダ１２は、コンベア１５により駆動されて、成形装置２０により加熱されたブランク成形部１０ａを容器本体形状に成形する成形工程に搬送される。図７および図８に示されるように、本実施例の成形装置２０は、容器本体２の外形を規定するキャビティ２１ａを有する金型２１と、キャビティ２１ａと共働して成形部１０ａを容器本体２形状に成形するプラグ２２と、プラグ２２を収容するクランプ２３と、金型を昇降させる第１の昇降機構（図示せず）と、プラグ２２およびクランプ２３を一体的および別個に昇降させる第２の昇降機構（図示せず）とを備えて構成されている。クランプ２３の外径はブランク保持部１３のフランジ支持部１４ｂの内径と略同一である。クランプ２３には、成形時に圧縮空気（たとえば１〜８ｋｇ／ｃｍ2）をクランプ内に導入するための圧空導入口２４が設けられている。また、金型２１に設けられる真空吸引口２５は真空吸引源（図示せず）に接続され、成形時にキャビティ２１ａ内を真空吸引可能としている。
【００４２】
このような成形装置２０が図７に示す位置にあるときに、加熱工程を経たブランク１０を収容するブランクホルダ１２が、下方に退避した金型２１と上方に退避したプラグ２２およびクランプ２３との間に搬入される。そして、ブランクホルダ１２はこの位置で所定時間停止し、その間に、金型２１を第１の昇降機構により上昇移動させてブランク保持部１３の挿入部１４ａに挿入嵌合されることによりブランク１０の外縁部１０ｂから成形部１０ａにかけての境界部分の下面を支持すると共に、第２の昇降機構によりクランプ２３を下降移動させてブランク外縁部１０ａをクランプ２３の下端とフランジ支持部１４ｂの底面との間に挟持し、この状態でさらにプラグ２２をクランプ２３に対して下降させて、図８に示す成形時の作動位置を得る。
【００４３】
図８の作動位置において、加熱工程を経て熱成形可能な温度に加熱されたブランク成形部１０ａがプラグ２２の下降に伴って凹状に変形し、最終的には金型２１のキャビティ形状に対応する形状に成形される。このとき、ブランク外縁部１０ｂはクランプ２３の下端とフランジ支持部１４ｂの底面との間に挟持固定されているため、プラグ２２が下降しても何ら変形することなく、そのまま残されて容器フランジ３（図５）を形成する。
【００４４】
ゼリー容器のようにブランク成形部１０ａが固相域に維持される場合には、このブランク成形部１０ａを所定形状に成形することを容易にするために、成形時には、圧空導入口２４より圧縮空気を導入してプラグ２２と共にブランク成形部１０ａに対して上方より押圧力を加えるか、あるいは真空吸引口２５からキャビティ内を真空吸引してブランク成形部１０ａをキャビティ２１ａに隙間なく密接させるようにすることが好ましい。圧空導入と真空吸引とを併用してもよい。
【００４５】
なお、図７および図８は成形装置２０の一例を示すにすぎず、これに限定されるものではない。たとえば、ブランク中央の成形領域を該ブランクのプラスチック材料の溶融点以上に加熱する場合には、プラグ２２を用いずに真空吸引のみ、あるいは真空吸引と圧空導入の組み合わせで、十分に成形可能である。
【００４６】
以上のようにしてブランク１０を成形装置２０により所定の容器１形状に成形する成形工程が終了した後、金型２１、プラグ２２およびクランプ２３をそれぞれ第１および第２の昇降機構により図７の退避位置に退避させ、成形工程位置に停止していたブランクホルダ１２をコンベア１５駆動により前進させる。
【００４７】
その後、成形された容器１をブランク保持部１３に収容するブランクホルダ１２は、必要に応じて設けられる冷却装置２６により容器１を冷却した後、図１に符号１２’’として示される位置において任意の構成の容器取り出し装置２８によりすべてのブランク保持部１３から容器１を取り出す。空のブランク保持部１３を有することとなったブランクホルダ１２はコンベア１５により循環駆動されて、図１に符号１２’として示される位置において前述のようにしてブランク供給装置１６によりブランク保持部１３に対するブランク供給が行われる。
【００４８】
以上のようにして、コンベア１５の駆動に伴い、ブランク供給、ブランク加熱、容器成形、容器取り出しの順に各工程が連続的に行われ、これを１サイクルとして繰り返し運転されるものである。
【００４９】
容器１を規定寸法通りに成形するためには、加熱工程および成形工程においてブランクホルダ１２の停止位置を、ブランク保持部１３に収容されるブランク１０が加熱装置１８および成形装置２０に対して正確にセンタリングされるように位置決めすることが必要となる。周回駆動されるコンベア１５の停止位置を厳密に制御することはきわめて困難であるため、図９に示すような位置決め装置３０を採用することが好ましい。
【００５０】
すなわち、ブランクホルダ１２をその搬送方向に若干の相対移動が許容されるようにコンベア１５上に連結しておき、ブランクホルダ１２の裏面の所定箇所（たとえば幅方向両端部）に下向きの開口３１を有するシリンダ３２を固着すると共に、該開口３１に挿入嵌合可能な突起３３を設け、該突起３３を、加熱装置１８においては下方の熱盤１９ｂの上昇に伴って上昇させ、成形装置２６においては金型２１の上昇に伴って上昇させる。突起３３がシリンダ３２の開口３１に嵌合されたときに、ブランクホルダ１２のブランク保持部１３に保持されるブランク１０が加熱装置１８および成形装置２６に対してセンタリングされる。このように構成された位置決め装置３０を採用することにより、加熱装置１８による加熱工程時および成形装置２６による成形工程時には、これら処理を受けるブランク１０が加熱装置１８および成形装置２６に対して自動的にセンタリングされ、規定寸法通りの容器１を効率的に成形することが可能となる。
【００５１】
図１０はブランクホルダに関するさらに好適な実施例を示す。この実施例によるブランクホルダ１２０は、スチールやステンレス等の金属板３４に複数個（たとえば図２のブランクホルダ１２と同様に各列４個×２列の合計８個）の穴をあけ、この穴にそれぞれ前述のブランク保持部１３を構成するリング部材３５を上方より嵌着した後、金属板３４の下面側よりストッパリング３６を装着して抜け止め固定したものである。
【００５２】
リング部材３５は、下方部分が前述の挿入部１４ａとなり、その上方に段差を介して若干大径に形成される上方部分が前述のフランジ支持部１４ｂとなっている。フランジ支持部１４ｂには、段差面と略同レベルに所定間隔で複数の溝が設けられており、これら溝内にスチール製等のブランク固定ボール３７が径方向に移動可能に収容されている。ブランク固定ボール３７は、リング部材３５の外側に設けられるシリコンゴム等の弾性材料によるＯリング３８（バネ材等であってもよい）によって内方に、すなわちフランジ支持部１４ｂに向けて突出する方向に付勢されている。したがって、図４に関して既述したように加熱工程における熱膨張を考慮してフランジ支持部１４ｂよりも若干小径のブランク１０が用いられる場合であっても、ブランク１０の外径に応じてブランク固定ボール３７が移動し、フランジ支持部１４ｂとの間の寸法差を吸収して、常にブランク１０をセンタリング状態に位置決めすることができる。また、ブランク１０が加熱により膨張した場合であっても、ブランクホルダ１２’内におけるブランク１０の中心位置を維持しながら確実に保持することができる。
【００５３】
本発明により熱成形されるプラスチック容器の形状例を図５に示したが、食品内容物の二次汚染を防止し、あるいは衛生状態を保持するために、一般に容器フランジ３にはプラスチックフィルム等による蓋材がヒートシールされる。この場合のヒートシール性を良好にするために、容器フランジ３に表面側を凸とする凹凸を賦形することが好ましい。
【００５４】
図１１は、加熱されたブランク１０を容器形状に成形すると同時にフランジ３に上記凹凸を賦形することのできる成形装置２００の一例を、図８と同様の作動位置にあるものとして示す。金型２１の上端面に凸条２１ｂが環設されると共に、該凸条と対向する位置においてクランプ２３の下端面に凹溝２３ａが環設され、金型２１とクランプ２３が密接する作動位置においてプラグ２２および圧空により容器成形を行うと同時に、凸条２１ｂと凹溝２３ａとの間に挟まれたフランジ部分に凹凸が形成される。この場合には、凹凸が賦形されるフランジ部分まで加熱装置（図６）の熱盤１９ａ，１９ｂにより加熱軟化させる必要がある。なお、図７および図８の成形装置２０に関して既述したように、ブランク成形部１０ａが溶融点以上に加熱される場合にはプラグ２２は必ずしも必要ない。
【００５５】
図１１に示される構成の成形装置２００は、加熱軟化されたブランク外縁部１０ｂの部分を凸条２１ｂと凹溝２３ａとの間に挟んでこれら凸条２１ａおよび凹溝２３ａの形状に対応する凹凸形状を容器フランジ３に賦形するものであるが、ブランク外縁部１０ｂにおける凹凸賦形部分は直前の加熱位置において十分に加熱軟化されているので、クランプ２３の下端面に凹凸形状に対応する凹溝２３ａを環設する必要は必ずしもない。すなわち、図１２に示されるように、金型２１の上端面に環設された凸条２１ｂと対向する位置においてクランプ２３の下端面にフランジに形成される表面側凸部を収容するに十分な凹部２３ｂを環設してもよく、あるいは図１３に示されるように、凸条２１ｂの外側においてブランク外縁部１０ｂを挟む脚部２３ｃを有するクランプ２３としてもよい。
【００５６】
成形装置が作動位置にあるときにクランプがブランク外縁部１０ｂに直接当たると、その圧力でブランク外縁部１０ｂがつぶれて、容器１のフランジ３（図５）に所定の肉厚を保持することができなくなるおそれがある。図１２および図１３に示される成形装置はこの問題に対する解決手段を有している。すなわち、クランプ２３の側方延長部２３１の下面にパッキング２０１が貼着されており、成形時にクランプ２３が下降したときにパッキング２０１がブランクホルダ１２の周縁部上に弾性的に係合して金型２１内のキャビティ２１ａを気密に保持する。このようにすることにより、クランプ２３が作動位置に下降したときにもブランク外縁部１０ｂが圧接されることがなく、それらの間に微小な隙間が与えてもキャビティ２１ａからの空気漏出を防止することができる。
【００５７】
なお、図１１〜図１３中に示されるブランクホルダ１２は、図１０に示される好適な実施例によるブランクホルダ１２０を簡略化して示したものであり、その内周面から突出する方向に付勢されている出没可能なブランク固定ボール３７によりブランク外縁部１０ｂが適正位置に保持される。
【００５８】
図１４は加熱装置についての変形例を示す。この加熱装置１８０は、上下熱盤１９０ａ，１９０ｂとこれら熱盤を各々昇降移動させる昇降機構（図示せず）を有して構成される点において前述の加熱装置１８（図６）と同様であるが、図１５に示されるように、各々の熱盤にはエア噴射孔１８１，１８２が厚さ方向に貫通して設けられている。これは、熱盤間に圧接された状態で加熱されたブランク１０は溶融して熱盤に付着しやすくなっているため、各加熱位置でのブランク加熱を終了した後に昇降機構により熱盤を離隔させるときに、エア噴射孔１８１，１８２を介して高圧エアをブランクに向けて噴射し、熱盤１９０ａ，１９０ｂに対するブランク１０の付着を防止するものである。
【００５９】
上下熱盤１９０ａ，１９０ｂに形成されるエア噴射孔１８１，１８２の形状や配列は任意である。図１５では、中心距離の異なる位置にそれぞれ複数のエア噴射孔１８１ａ，１８１ｂ；１８２ａ，１８２ｂを設けている。内径側のエア噴射孔１８１ａ，１８２ａと外径側のエア噴射孔１８１ｂ，１８２ｂとで間隔や個数、開口寸法等を異ならせてもよい。また、図１５では上下熱盤１９０ａ，１９０ｂの双方に各々エア噴出孔１８１，１８２が設けられているが、これらの一方、特に上方熱盤１９０ａのみにエア噴出孔１８１を設けてもよい。なお、エア噴射孔１８１，１８２の開口寸法が大きくなると熱成形後の容器に転写されてしまうので、転写が防止され、あるいは転写されたとしても目立たない程度の大きさとなるように開口寸法を比較的微小に設定することが好ましい。
【００６０】
図１４には４対の上下熱盤１９０ａ，１９０ｂが示されているが、この構成のものが搬送方向に沿って前方および後方に各々設けられており、本実施例で用いられるブランクホルダ１２（図２）に保持される合計８個のブランク１０を一度に加熱することができる。したがって、これら前方および後方の合計８対の上下熱盤１９０ａ，１９０ｂはすべて同期して作動される。図１のように数段階の加熱工程が行われる場合には、このような加熱装置１８０が各加熱工程において設けられる。
【００６１】
この実施例におけるブランクホルダ１２０’は図１０に示される構成と略同様であって、金属板である台車３４’の穴に４×２＝合計８個のリング部材３５’が嵌合固定されている。台車３４’はチェーンコンベア１５０に連結されて図１４の紙面鉛直方向に移送される。符号４０は台車停止位置補正手段であり、ブランクホルダ１２０’の搬送方向における所定位置に左右両側に一対設けられている。この台車停止位置補正手段４０は、ブランクホルダ１２０’が所定の加熱位置近傍に移送されて該位置で停止した後に先端のシリンダ４１が下方に延びて、台車３４’の左右両側に突設された突起４２と係合することにより台車３４の停止位置を補正する。
【００６２】
台車停止位置手段装置４０により台車３４は適正位置に停止するが、さらにこの適正位置に停止した台車３４’上のリング部材３５’に支持されたブランク１０を各対の上下熱盤１９０ａ，１９０ｂ間に厳密に位置規制することが望まれる。この目的で採用される位置決め手段３０の一例を図９に示したが、異なる構成の位置決め手段３００が図１５に示されている。この位置決め手段３００にあっては、上方の熱盤１９０ａを取り囲むように設けられたリング状のブランク押さえ枠３９が上方熱盤１９０ａと一体に昇降移動する。ブランク押さえ枠３９は、加熱工程を行うときに退避位置（図１４）から作動位置（図１５）に下降する上方熱盤１９０ａと共に下降して、ブランクホルダ１２０’のリング部材３５’を嵌合し、もって該リング部材３５’に支持されたブランク１０を所定位置に位置決めする。
【００６３】
本発明は単層または多層系のプラスチックシートブランクから容器を熱成形する場合に有用であるが、特に装置工程内にハーフノッチ機構を設けることにより、容器の表面層とその下の層との間の層間剥離強度をコントロールした多層系プラスチック容器のフランジ内縁部全周にハーフノッチを設け、その外周に蓋材をタイトシールすることで高密封性と易開封性とを両立させた容器を製造する場合にその効果を発揮する。
【００６４】
このようなハーフノッチ機構は、ブランク供給位置（図１におけるブランクホルダー１２’上にある位置）と加熱位置との間、加熱位置と成形位置との間、あるいは成形直後の位置に設けることができ、その構成例が図１６に示されている。このハーフノッチ機構５０は、ブランクホルダー１２上に支持されてコンベア１５により搬送されるブランク１０の搬送面の上方および下方に対向配置される一対の昇降部材５１および５２を有する。上方昇降部材５１の下端にはリング状のノッチ刃５１ａが設けられ、下方昇降部材５２は受け台５２として働く。ブランクホルダー１２上のブランク１０がハーフノッチ機構５０に投入されたときにコンベア１５が所定時間停止し、それまで退避していた上方および下方の昇降部材５１および５２が互いに近接する方向に移動して、ブランク１０の上面側からノッチ刃５１ａに応じた深度のノッチを形成する。その後、昇降部材５１が上昇すると共に昇降部材５２が下降し、コンベア１５による搬送が再開される。
【００６５】
また、成形装置２０（図７，図８），２００（図１１）におけるクランプ２３の下端にリング状のノッチ刃５１ａを設け、容器成形と同時にノッチ形成を行うようにしてもよい（図１７参照）。図１７より明らかなように、ノッチは、ブランク１０の成形部１０ａと外縁部１０ｂとの境界部分に、ブランク全周に亘って形成される。
【００６６】
あるいは、加熱装置１８における上方熱盤１９ａ（図６），１９０ａ（図１４，図１５）と同期して昇降するノッチ刃５１ａを該上方熱盤の周囲にリング状に設け、加熱と同時にノッチ形成を行うようにしてもよい（図１８参照）。あるいは、上方熱盤１９ａ，１９０ａの径をブランクのフランジ内縁相当部に至るまで拡大し、その外縁にノッチ刃を設け、上方熱盤とノッチ刃とを一体化してもよい。図１に示すように複数の加熱装置１８ａ〜１８ｃが設けられる場合は、少なくともそのうちの一の加熱装置においてその上方熱盤１９ａ，１９０ａを取り巻くようにノッチ刃５１ａを取り付けるか、あるいは熱盤と一体化したノッチ刃を設けることができる。
【００６７】
なお、ノッチ刃５１ａによりブランク１０の上面側から形成されるノッチは、前述のように容器内面層の破断強度をその下の層との間の剥離強度よりも小さくするに十分な深さに形成することが必要であり、その深さの限度はブランク１０の全厚を貫通しないことである。また、たとえば中間層にＥＶＯＨ、ＰＶＤＳ等を用いて酸素バリアー性を高めたブランクシートのように特定の層を介在させることによって高付加価値を持たせたブランクシートが用いられる場合には、その高付加価値層を破断しない深さのノッチとすることが好ましい。ブランク１０に形成されるノッチの深さは、ノッチ刃５１ａを温度制御可能に設けることによって容易にコントロールすることが可能となる。
【００６８】
以上に本発明の好適な実施例について図面を参照して説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において様々な変形態様を取ることができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、プラスチックシートから打ち抜いて得られるブランクを使用して容器を熱成形するため、プラスチックシート面積に対する容器獲得率が高く、製品歩留まりが良く安価に容器を提供することができる。また、シートから打ち抜いたブランクをそのまま使用できるため、単層シートはもちろん、多層系のシートからの容器成形にも適している。
【００７０】
ブランクの上下から熱盤を当てて数段階で直接加熱することにより、ブランク温度を均一且つ短時間に加熱することができるため、生産効率に優れている。
【００７１】
また、容器フランジとなるブランク外縁部を固相域に維持するために特別な手段を必要とせず、熱伝導でブランク外縁部が膨張変化することもないので冷却手段を設ける必要がない等、コスト的にも有利である。
【００７２】
さらに、フランジ外縁部は加熱成形後も元々のブランクの肉厚が実質的に維持されるため、フランジの肉厚精度が高く、フランジ部において行われるシール性も良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例によるプラスチック容器成形装置の概略構成を示す図である。
【図２】  本実施例装置に用いられるブランクホルダの斜視図である。
【図３】  ブランクホルダのブランク保持部を示す断面図である。
【図４】  ブランクホルダのブランク保持部にブランク供給装置からブランクを供給した状態を示す図３と同様の断面図である。
【図５】  本実施例装置により成形されるプラスチック容器の斜視図である。
【図６】  本実施例装置における加熱装置とブランクホルダのブランク保持部に保持されるブランクとの間の位置関係を示す断面図である。
【図７】  本実施例装置における成形装置とブランクホルダのブランク保持部に保持されるブランクとの間の成形処理開始前の位置関係を示す断面図である。
【図８】  本実施例装置における成形装置とブランクホルダのブランク保持部に保持されるブランクとの間の成形処理中の位置関係を示す断面図である。
【図９】  本実施例装置においてブランクホルダのブランク保持部に保持されるブランクを加熱装置および成形装置に対して自動センタリングするために採用される位置決め装置を示す断面図である。
【図１０】  ブランクホルダについての変形例を示す一部破断正面図である。
【図１１】  容器成形と同時にフランジに凹凸を賦形するように構成された成形装置を作動位置にあるものとして示す断面図である。
【図１２】  容器成形と同時にフランジに凹凸を賦形する成形装置の別の構成例を示す部分断面図である。
【図１３】  容器成形と同時にフランジに凹凸を賦形する成形装置のさらに別の構成例を示す部分断面図である。
【図１４】  加熱装置についての別の構成例を上下熱盤が退避位置にあるものとして示す正面図である。
【図１５】  図１４の加熱装置の主要部を上下熱盤が作動位置にあるものとして示す拡大断面図である。
【図１６】  ノッチ機構の一例を退避位置にあるものとして示す断面図である。
【図１７】  ノッチ機構が組み込まれた成形装置を示す図８と同様の断面図である。
【図１８】  ノッチ機構が組み込まれた加熱装置を示す図６と同様の断面図である。
【符号の説明】
１  プラスチック容器
２  容器本体
３  容器フランジ
１０  プラスチックブランク
１１  シュータ
１２，１２０，１２０’  ブランクホルダー
１３  ブランク保持部
１４ａ  金型挿入部
１４ｂ  フランジ支持部
１５  コンベア
１６  ブランク供給装置
１８  加熱装置
１９ａ，１９ｂ；１９０ａ，１９０ｂ  上下熱盤
２０，２００  成形装置
２１  金型
２１ａ  キャビティ
２２  プラグ
２３  クランプ
２４  圧空導入口
２５  真空吸引口
２６  冷却装置
２８  容器取り出し装置
３０，３００  位置決め装置
３１  開口
３２  シリンダ
３３  突起（センタリングプラグ）
３４，３４’  金属板（台車）
３５，３５’  リング部材
３６  ストッパリング
３７  ブランク固定ボール
３８  Ｏリング（付勢手段）
３９  ブランク押さえ枠
４０  台車停止位置補正手段
４１  シリンダ
４２  突起
５０  ハーフノッチ機構（ノッチ形成手段）
５１  上方昇降部材
５１ａ  ノッチ刃
５２  下方昇降部材（受け台）
１５０  チェーンコンベア
１８１，１８２  エア噴射孔
２０１  パッキング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0004220023.tif 000013
【図１３】
0004220023.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004220023.tif 000016
【図１６】
0004220023.tif 000017
【図１７】
0004220023.tif 000018
【図１８】
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