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JP4157130B2 - 射出成形材料により封入されるかまたは射出成形材料から成形されるリムまたは他の特徴部を有する容器 - Google Patents

射出成形材料により封入されるかまたは射出成形材料から成形されるリムまたは他の特徴部を有する容器 Download PDF

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Description

[発明の分野]
本発明は、包括的には容器に関し、より詳細には、射出成形材料により封入されるかまたは射出成形材料から成形される、フランジ、リム、ハンドル、リブ、底面、側壁、または他の特徴部を有する容器に関する。
[発明の背景]
長年にわたり、食品等の腐りやすい品物は密封トレーまたは容器に保存されてきた。プレス成形板紙トレーは通常、互いに積層された複数の層から成り得る1つの材料シートまたはブランクを所定の形状に加圧成形することにより、または当該シートまたはブランクを所望のトレー形状に折り曲げて接着することにより成形される。組み立てた後に、トレーに中身を詰めて閉じることができる。
通常は、トレーの加圧成形または折り曲げの際に形成されるトレー表面の隙間が、既知の手段(例えば蓋フィルム)でシールされたトレーにガスおよび水分が入る道を与えてしまう。例えば、現代の多くのトレーは金型内で加圧成形されるが、これにより、トレーを所望の形状にすることの副次的結果として、コーナ、壁、リム、またはフランジ領域にプリーツまたはクリンプが形成される。さらなる例として、ブランクを折り曲げることにより成形されるトレーは通常、互いに重なる部分壁を有する(壁の一部が互いに重なる)が、互いの接着が不完全であり、壁間に接着剤が付いていない凹凸が残る。
トレーは、トレー内部に入る空気流または蒸気流を最小限に抑えるように設計された別個の蓋、プラスチックフィルム、または他の上蓋で何度もシールされる。しかしながら、このようなバリアの中で完全な密閉シールを形成するものはほとんどない。上記の隙間および凹凸は、上蓋がトレーのリムまたはフランジ領域のこのようなわずかな空間を埋めるのに十分な可撓性を有さないため、トレーおよび上蓋が均一に合わさることを妨げる。したがって、部分的に効果的なシールを形成することができるとしても、トレーの内容物はこれらの隙間に染み込んでくる幾らかの外気および水分になおも曝される。これは、トレーの内容物が腐るのを早める。
さらに、多くのトレーまたは容器は比較的脆い。多くの場合、トレーの成形に用いられる板紙材料およびプロセスに固有の脆弱性により、トレーは比較的軽量の荷重を受けても座屈し得る。すなわち、トレーの側壁は、トレーに荷重をかけた場合にトレーに曲げ、折れ、または捩れ(torquing)が生じることを防ぐのに十分な支持を提供しない。このようなトレーは、冷蔵庫、電子オーブン、または冷凍庫の環境等の高湿環境に曝された場合も、実質的に脆弱になる可能性がある。
トレーは、そのサイズおよび扱いにくさから、運搬が困難である場合もある。特に大型のトレーでは、円形であるか矩形であるかにかかわらず、トレーを下から持ち上げる際にその上に載っている質量が移動しやすい。これにより、トレーのバランスが変化してトレーを落としてしまう場合がある。同様に、大型のトレーの多くは、非常に脆弱であるため縁部を持って運ぶことができないか、または縁部に沿って把持しやすい領域がない。
多くの調理用トレーは、種々のタイプの食品を入れることができ、オーブン、電子レンジ、または他の適当な機器で加熱することができる。これらの食品は、加熱する際に共に溶けて混ざり合い、食欲を失わせる外観および味になる場合がある。さらに、調理用トレーの内面にわたって分布する熱が不均一であるため、トレーの種々の部分にある食品の加熱が不均一になる可能性がある。最後に、多くの調理用トレーは、その材料が水または洗剤への浸漬に耐えることができないため、再使用可能または洗浄可能ではない。
したがって、当該技術分野では改善されたトレーが必要とされる。
[発明の簡単な概要]
一形態では、本発明は包括的には、射出成形材料から成形された、トレー本体の封入部分等のリム特徴部を有する容器である。本容器は密閉シール可能であることができる。通常は、射出成形材料は何らかの形態のプラスチックであるが、ゴム等の他の材料を用いてもよい。種々の実施形態は、封入リム、ハンドル、トレー内部、側壁、仕切り等の種々の射出成形特徴部を有することができる。さらに、リム特徴部の性質およびトレーの使用目的に応じて、射出成形材料を変えてもよい。
一形態では、本発明は包括的には、全体的または部分的封入リムを有するトレーを含む。本明細書中では、特に別記されない限り、「封入リム」への言及は全体的および部分的封入リムの両方を包含することを理解されたい。さらに、用語「封入リム」および「封入フランジ」は交換可能に用いられてもよい。トレーは、様々な形状およびサイズであってもよいが、通常は、上縁部を有する少なくとも1つの側壁と、側壁に隣接するかまたは接続される底面とを有する。側壁は円形であってもよく、または幾つかの側壁が存在していてもよい。例えば、矩形のトレーは4つの側壁を有する。
トレーは、1つまたは複数の側壁から外方に延びるフランジを有してもよい。フランジは概して、トレーの底面と平行に延びるが、その代わりに他の角度で延びてもよい。通常は、フランジおよび側壁は、トレーの作製中に形成される凹凸を含む。例えば、フランジおよび側壁には、トレーをプレス成形する結果としてプリーツまたはクリンプができる場合がある。
概して、封入リムは、フランジおよび封入材料から成る。封入材料は、フランジを支持するとともに少なくとも部分的に包囲し、ほぼ均一な厚さであり得る。封入材料は、ポリオレフィン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、または他のエンジニアリング熱可塑性樹脂等のプラスチックから一般的にできているが、他の材料からできていてもよい。この封入材料は、フランジの一部を覆い、フランジの外縁部から一定の距離まで延びることができる。封入材料の外部は、フランジの凹凸を埋めるかまたは凹凸に重なる部分でさえも、概ね平滑である。さらに、封入リムは、ガスおよび水分に対して密閉バリアとなり、フィルムまたは他の材料でシールされて、トレー内部を完全に遮断することができる。一形態では、トレーは板紙フランジを含まない。むしろ、プロセス中に、封入材料が1つまたは複数の側壁の上縁部を封入して、フランジを成形する。
トレーのタイプに応じて、封入リムは構造的支持を提供することもできる。封入リムの幾何学的形状を制御することにより、封入リムを構成する射出成形材料の弾性率が板紙自体の弾性率よりも低い場合であっても、トレーを強化および安定化することが可能である。これにより、一般的な紙皿またはプレストレー等のあらゆるトレーに、密閉シールを必要としないという利点が与えられる。
さらに、射出成形または封入された特徴部は、トレーの運搬を簡単にするハンドル、調理中に食品間を隔てておく内部リブまたは仕切り、あるいはトレーの洗浄、乾燥、および再使用を可能にするためのトレーの完全な内部および外部被覆を含んでもよい。さらに、一実施形態は、電子レンジ調理用に内方に、また運搬用に外方に折り曲げ可能な射出成形材料からできている、ヒンジ式ハンドルを有してもよい。
射出成形工具または装置によって、樹脂をトレーに射出成形し、封入リムまたは他の封入された特徴部を成形することができる。本工具は、トレーブランクからのトレーのプレス成形、およびトレーへの樹脂の射出成形の両方が、1回の動作で可能であり、プレス成形と射出成形との間でトレーの調整、再位置決め、または移動が必要ない。
本発明が上記の必要性を満たすとともに、さらなる利点を提供するものであることは、以下の説明および添付の特許請求の範囲を読めば、当業者には明らかとなるであろう。
[発明の詳細な説明]
概要
射出成形樹脂は、板紙よりも高い曲げ弾性率および引張り弾性率を有することができ、耐水性である。これらの特性を大いに利用して、本発明は、1つまたは複数の選択された領域に(例えば、「リム特徴部」を成形するためにリムの周りに)高弾性率プラスチックポリマーを(例えば射出成形により)加えて、幾つかの利点を提供することによって改良された、板紙のプレス成形または折り曲げ型トレーまたはプレート、および円筒形容器またはカップを含む他の板紙容器を含むことができる。幾つかの利点としては、特に以下のものが挙げられる。
i)剛性(stiffness)および剛直性の向上(例えば、高強度紙皿、給仕トレー、および荷重下での圧壊に抵抗する他の容器を、既存のフランジ上またはトレーのフランジを有さない上周縁上にプラスチックリムを成形することにより、作製することができる。このプラスチックリムは、食品により大きな荷重を受けたトレーが、持ち上げる際に上方に曲がることを防ぐのに役立つ)、
ii)流通期間(distribution cycle)中に十分な貯蔵寿命を得るために、プラスチックリムまたはビードへの蓋フィルム/ストックの密閉性のあるヒートシールを行うことができること、
iii)スナップ嵌めプラスチック蓋に対応するリム特徴部を組み込むことができること、および
iv)固定または折り曲げ式ハンドル、内部リブ、および蓋のような他の有用な特徴部を組み込むことができること。
本発明のトレーは、幾つかの目的の中でも特に、食品の従来の調理または電子レンジ調理、あるいは保存のために用いることができる。本発明のトレーは、洗浄および再使用することもできる。
成形リムを有するプレス成形トレー
概説
本発明の一実施形態は、少なくとも1つの側壁と、底壁と、側壁から延びるフランジ、リップ、またはリムとを有する、プレス成形板紙トレーまたは他の容器を含む。代替実施形態は、基本的なトレーを製造する種々の方法を用いることができ、それらの方法の幾つかは、特定のトレー材料のみに適している場合がある。射出成形樹脂は、プレス成形トレーで用いられる板紙よりも高い弾性率を有することができる。したがって、このような樹脂を板紙と組み合わせることにより、得られる板紙トレーの剛性および剛直性を劇的に高めることができる。例えば、プラスチックリムを既存のフランジ上に成形することにより、トレーの剛性および剛直性が高くなる。
図1に示す実施形態では、トレー100の形状は矩形であり、第1および第2の長側壁102、104と、第1および第1の短側壁106、108とを有する。この実施形態では、各側壁は、図1に示すように概ねクリンプ、プリーツ、または折り曲げが施されたコーナ110により、別の側壁と継ぎ合わせられる。トレーの代替実施形態112は、図4に示すように円形であってもよく、または五角形トレー等、異なる数の側壁114を有してもよい。
トレー100は、板紙、または晒(bleached)、未晒、または再生セルロースパルプ成形繊維マトリックス等の板紙代用品からできていてもよい。代替実施形態は、金属、箔、プラスチック等、トレー100を成形する付加的なまたは異なる材料を含んでもよい。トレー本体およびフランジは単一の材料片(single piece of material)から成形される。本明細書の文脈では、「単一の材料片」という語句は、同じ材料の単層または多層、あるいは異なる材料の多層を含む単一の材料片を含む。これら多層の材料には、例えば、金属、箔、プラスチック等のような他の材料の1つまたは複数の層を他に伴うまたは伴わない、互いに完全に結合および/または部分的に結合された2つ以上の紙および/または板紙代用品の層、例えば段ボール材料が含まれ得る。したがって、2つ以上の異なるタイプの材料から成形される積層板は、「単一の材料片」という語句に包含される。
上述のように、トレー100は、側壁114から外方に突出して蓋またはシールフィルムと合わさるフランジ116を有する。概して、材料がフランジに成形される場合、フランジのいずれの部分もトレーの内部に延びない。むしろ、例えば図1および図4に示すように、フランジ116はトレー側壁から外方に突出する。代替実施形態は、例えば側壁に対して45°または側壁と同一平面上等、側壁から異なる角度で延びるフランジを有することができる。
図1に示す矩形トレー100では、フランジは、「コーナフランジ118」および「側壁フランジ」120を含む。用語「コーナフランジ」118は、トレー100の各コーナ110から半径方向外方に延びるフランジの部分を指し、用語「側壁フランジ」120は、各トレー側壁102、104、106、108から外方に延びるフランジ116の部分を指す。これらの用語は、一体的なフランジであるフランジの異なる部分を指すにすぎないことを理解されたい。さらに、プレス成形フランジ116およびトレー100は、通常は一続きの材料片から成形されるが、代替実施形態は、フランジ116およびトレー100を異なる材料片から成形することができ、その後それらが継ぎ合わせられることを理解されたい。
図1、図4、図6、および図7は、例えばフランジ116の周りに密閉シールを達成することを困難にする、プレス成形トレーに固有の折り曲げ、プリーツ、およびしわ122を示す。材料層同士が各コーナにおいて重なることが多く、これにより、コーナ110が側壁102、104、106、108よりも厚い断面厚を有するようになる。側壁フランジ120と比較した場合、コーナフランジ118についても同じことが言え、トレー100のコーナ110、したがってコーナフランジ118には、プレス成形の副次的結果としてクリンプまたはプリーツができるが、側壁102、104、106、108、および側壁フランジ120は平滑なままである。コーナフランジを成形するために材料をクリンプするかまたは折り曲げることにより、通常、各コーナのフランジ上面および下面に凹凸ができる、すなわち非平面状になる。図6は、図1に最初に示した矩形トレー100の上面図(top-down view)である。図7は、図6のライン6−6に沿ったプリーツ状フランジ116の拡大断片断面図である。プリーツ状フランジ116内に形成される凹凸またはプリーツが容易に見て取れる。図7は、トレーのプリーツ122を概ね同じ幅で示してあるが、実際には、プリーツ122は異なる幅、深さ等であり得る。各トレーの凹凸はそれぞれ固有である。
蓋をトレー100の上に置くか、またはフィルムをトレー100にシールすると、フィルムまたは蓋はプリーツ状コーナフランジ118の上に滑らかに載る。通常は、重なった材料、凹凸、および不連続面は、空中の汚染物、水分、蒸気、臭気等がトレーの内部に(例えば、フィルムまたは蓋の下、およびコーナプリーツの間に)入って、トレーの内部に保存されている内容物に影響を与える経路をもたらす。凹凸122は、フランジコーナ118または側壁120の全表面積に対して比較的小さいため、フランジ116と直接合わさるフィルムまたはカバーは通常、凹凸を完全にシールしない。したがって、封入リムを有さないトレーフランジは、上にあるフィルムに結合されている場合でも、ガスまたは蒸気の経路を部分的にもたらすことが多い。これらの問題をなくすために、フランジをプラスチックで全体的または部分的に封入することができる。
実施形態100は、封入リムを有するだけであってもよく、またはハンドル、ヒンジ、被覆、リブ等のようなさらなる射出成形特徴部を有してもよい。封入リムを次にさらに説明し、さらなる特徴部は以下でより詳細に説明する。
用語「プラスチックリム」および「封入リム」は、交換可能に用いられ、実際は、プラスチック以外の材料からできている封入リムを指す場合がある。トレーフランジ116の全部または一部を封入するリムを成形するとともに密閉バリアを提供することが可能な任意の射出成形材料を、本発明とともに使用可能である。例えば、本発明の一代替実施形態は、プラスチックではなくネオプレンまたはブチル等のゴムから密閉シールを形成することができる。
全体的封入リム
一実施形態では、図2および図5に示すように、フランジ116は、ほぼ均一な厚さおよび幅になるように全体的に封入され、封入されたフランジの外側先端126をおそらく除いて、「封入されたフランジ」124が成形される。プラスチックは、フランジ124の上面および下面130を覆い、フランジの外縁部132よりもわずかに外方に延びる。この封入されたフランジ124を成形するために用いられるプラスチックは、通常、トレーと封入リム124またはフランジ116自体との間に密閉シールを設けるために、防湿性(vapor-proof)、防気性、および防水性(moisture-proof)である。この封入リム124は、コーナフランジ118に生じるもの等のフランジ116自体の厚さの段階的変化または不連続にもかかわらず、フランジ116のつけ根134から先端136までほぼ均一な厚さを維持することができる。代替実施形態では、必要に応じて封入リム124の幅または厚さを変えることができ、不均一な厚さまたは幅を有する封入リムを用いることができる。図3は、組み立てられると図1のトレーを形成する、トレーブランク101の上面図である。
封入リム124は通常、トレーに被せた薄いフィルム、紙、ファイバボード、または複合材と良好に結合する。このような上張り(overlay)を「フィルム」と総称する。封入リム124およびフィルム上張りは、密閉シール可能なトレーを形成することにより、フィルムが除去されるまで気体または蒸気がトレーに出入りすることを防止する。一代替実施形態は、フィルム上張りの代わりに再封可能な蓋を用いてもよい。このような蓋は以下で詳細に説明する。再封可能な蓋は、封入リムの上に嵌まると防水シールを提供し、ゴム、プラスチック、またはファイバボード等の様々な適当な材料から作製することができる。
図2は、「リム特徴部」として全体的に封入されたフランジ124を有する矩形トレー100の等角図である。概して、用語「リム特徴部」は、本明細書で用いる場合、トレーの一部を射出成形材料で全体的または部分的に封入することにより、容器またはトレーのリム上に、またはリムに隣接して成形される任意の特徴部を指す。例えば、上述した全体的に封入されたフランジ124は、当該用語が本明細書で用いられる場合は「リム特徴部」である。上述のプリーツ状コーナフランジ118は、フランジの残りの部分と同様に、プラスチック、樹脂、または空気および水分に対して実質的に不透過性である他の材料に封入される。プラスチックリム124は、フランジ116の上面、下面、および外縁部が完全に覆われた(例えば図79を参照)、封入リム124とも呼ばれる。プラスチックリム124はまた、接触を最大限にするために均一な厚さを有する平滑面を提供し、したがって上述の蓋またはフィルムとリムとの間にシールを提供する。
本実施形態の典型的な全体的封入リム124は、厚さが約1/8インチであり、フランジ116の外縁部132を超えて約3/8インチ延びる。この厚さにより、フランジ116の上面128および下面130の両方が十分に被覆されるため、上述の密閉シール形成が可能となり、リムの幅は、カバーフィルムが密閉シールを行うように結合されることができるのに十分な面積を有する安定した表面を確保する。全体的封入リムの寸法は、代替実施形態ごとに異なってもよい。
多くの異なるトレー形状が、封入リムに対応することができる。例えば、図4は、ピザ焼きトレー等の浅い円形トレー112を示す。図1に示す矩形トレー100とは異なり、円形トレー112の単一の側壁114およびフランジ116の全体にプリーツが付いている。このような場合でも、プリーツ状フランジの全体を均一に囲む封入リムを設けることができる。全体的封入リム124を有する円形トレー112の見本を図5に示す。
封入リム124はさらに、トレーを強化する役割を果たすことができる。トレーのリムを封入するために用いられる射出成形材料は、射出成形材料自体の曲げ剛性率に関係なく、板紙トレーを安定化および補強することが可能な幾何学的形状に成形することができる。したがって、射出成形材料のリングにより、トレーの曲がる、歪む、または圧縮される能力が最小になる。封入リムを有するトレーの強度および剛直性は、食品によりかなりの荷重を受けたトレーを持ち上げる際に、回転方向に曲がるのを防ぐだけでなく、上方または下方に曲がるのも防ぐ。したがって、封入リムは、トレーから食品が滑り落ちる機会も最小限に抑える。
図5に示す封入リム124は、カバーと合わさると密閉バリアを提供するだけでなく、円形トレー112自体も強化する。板紙および多くの他の材料から構成されたトレーは、特にトレーの表面積が側壁の深さに対して大きい場合に曲がりやすい。このような場合、トレーは比較的軽い荷重下でも曲がったり折れたりする可能性がある。実質的に硬質のプラスチックでできた封入リムを加えることにより、トレーが座屈、歪み、または捩れを受ける傾向が減る。直径が8〜10インチ以上のサイズのトレーは非常に曲がったり折れたりしやすいため、実質的に硬質の封入リムは、このようなトレーの場合に特に有用である。
部分的封入リムおよび補強特徴部
封入用のポリマーは高価であり、その使用量により、有用なトレー100を成形するのに要するサイクル時間が長くなる。したがって、フランジ116の一部のみを封入することによってポリマーの量を減らすことにより、製造コストおよび時間が減る。板紙トレーの剛性および剛直性は、フランジの一部のみを封入することにより、費用効率の高い方法で劇的に高めることができる。
図8、図9、図10、および図11は、下面が封入された水平フランジを有するトレー側壁137の断面図である。図8および図9の実施形態では、フランジ138の外縁部142も封入されており、射出材料144は、フランジ138の上面146と同一平面上にある。図9では、射出成形材料144は、板紙フランジ138の外縁部を超えて図8よりも長く延びる。
フランジ138の上面全体は封入されておらず、施蓋材料(lidding material)と直接結合することができる。施蓋材料とフランジ138の上外面146の材料との分子間混合(intermolecular mixing)は、密閉シールを達成するのに役立つ。例えば、トレー100の内面およびフランジの外面は、サラン(SARAN)被覆ポリエステルからできていてもよい。サランは、ポリ二塩化ビニルの一例である。同様にサラン被覆ポリエステルである施蓋材料を用いることにより、ライニング材料と施蓋材料との分子間混合によって良好な密閉シールが可能である。
あるいは、施蓋材料およびフランジ138の上外面146の材料が分子間混合が行われるように一致しない場合、射出成形材料144をトレーフランジ138の外縁部142よりもわずかに外側に、但しトレーの頂面148と同一平面上にあるように(図8および図9に示すように)突起させることにより、蓋とともに密閉シールを提供することができる面が、フランジ138の上外面146の外側に設けられる。
また、上述し、かつ図8、図9、および図10に示すように、フランジ138の下面140とトレーの外壁152との交点にさらなる材料を射出して、積み重ねた、すなわち入れ子状に重ねた複数のトレーのフランジ138間に空間を与えることによりばらし(de-nesting)作業を向上し、トレーをばらすのを容易にする、バンプまたは段状部150を形成してもよい。通常、ばらし装置は、シャッフルおよび分離を行うねじを含む。バンプ150は、ピックアンドプレイス作業にも有利であり、側壁137にさらなる剛性および/または強度を与えることができる。このさらなる材料すなわちバンプ150が側壁に沿って延びる深さは様々であってもよい。
トレーフランジの下面140を覆う射出成形材料の幾何学的形状は、トレー100の強度および剛直性を高める。射出成形材料144は、トレーの側壁外面152の少なくとも一部に沿って延びて、トレーの側壁137および本体を補強することができる。このような延長部の例を図8、図9、および図10に示す。射出成形材料144のこのリングまたは層により、食品により重い荷重を受けたトレーを持ち上げる際に側壁136が外方に反ることが低減され、さらに、トレーが圧潰力または変形力を受けた場合に内方に圧縮されることが防止され得る。
現在、プレス成形トレーは、凹凸があるため従来の施蓋フィルムと合わさっても密閉シールが形成されないフランジ面を有する。しかしながら、図8、図9、図10、および図6の実施形態を成形する場合、このようなプリーツ(図示せず)は実際には、射出成形特徴部を製造するのに用いられる射出成形工具内で発生する圧力および熱によってなくなる。高温の樹脂144は高圧下で金型に入る。射出成形プロセス中にリムの下面140すなわち裏側のみに樹脂を射出することにより、フランジの上面146の露出した板紙プリーツは、高温高圧下の樹脂射出材によって金型の表面に対して上方に押し付けられ、当該射出材がフランジの上面のプリーツを圧縮すなわち「アイロンがけ」する。これにより、平坦化されたプリーツにわたって密閉シールが確実に得られるようにすることを助ける、改善されたシール面が形成される。
射出成形プロセス中、トレーを形成する板紙は、流動して表面のいかなる隙間も塞いで、それによりフランジ上面の凹凸の程度を低減するようになるまで可塑化される。これは、機械的な架橋の一例であり、後で説明する。
図9および図11に示すように、優れたシール特性を有する封入リム158の成形に加えて、一実施形態は、図8の断面に示すように、封入リムにスナップ式に取り付けるか、または他の方法で当該リムにまたはその周りに嵌めることができる蓋154が設けられてもよい。その場合、蓋は、蓋縁部162から下方に延びる折り返し部(downturn)またはリップ160に沿って延びる、封入リム158の外縁部164を受け入れるサイズにされたキャビティまたはリセス156を含んでもよい。蓋154は、封入リム158がキャビティ内に収まるまで、トレー上に押し下げることができる。
さらに別の実施形態では、リップ160を蓋154から省いてもよい。その代わりに、図10に示すように、シールリング166を別個の要素として設けてもよい。その場合、シールリング166は、その側壁の内側に沿って延びる2つのキャビティ、すなわち、蓋172の外縁部170を受け入れるサイズにされた1つのキャビティ168と、封入リム158の外縁部164を受け入れるサイズにされた1つのキャビティ174とを含む。シールリング166は、最初にトレーのリム158または蓋172の周りに配置することができる。次に、他の要素(シールまたは蓋)を、リング内に収まるまで押し込むことにより、または適当なキャビティに収まるまでリング166上で押し下げることにより、シールリング166と噛み合わせることができる。
図10に示す実施形態は、蓋172の下面178に結合するフィルム層176を含む。代替実施形態は、トレー100の上面に結合するフィルム層を含んでもよい。概して、本明細書中で説明する全てのトレー、蓋、ブランク、および他のそのような物品(item)には、フィルム層を結合させることができる。フィルムに関しては、本明細書中で後で包括的に説明する。
図11は、部分的に封入された射出成形フランジ180の一代替実施形態の断面図である。この実施形態では、トレー184の縁部182は、トレーの頂面186を含む平面から外方に延びる。図11に示すように、フランジ180の下面188のみを封入することにより、トレーの安定性および剛直性が増す。射出成形材料190の形状は、フランジ180の下面188の形状にほぼ一致する。この実施形態では、ピザトレー、給仕プレート等、密閉シールが必要ないトレーまたは他の用具に非常に適している。
上述のように、射出成形材料は、1つまたは複数のトレー側壁の一部に沿って延びることができる。種々の実施形態に応じて、射出成形材料が延びる深さを変えることができる。図12は、逆さまにしたトレー196の側壁194に沿って比較的浅く延びる材料192を示し、図13は、トレー側壁194に沿って図12よりも実質的に深く延びる材料192を示す。
次に、図164〜図173を参照して、本発明のさらなる実施形態197を説明する。以下でさらに説明するように、これらの実施形態197はさらなる利点を提供する。例えば、図164〜図173の実施形態では、トレーの狭い縁部に沿った、窪んだホットチップ射出点(hot tip injection point)および厚肉溝路突起脚部(thick channel projected feet)199によって、蓋フィルムのヒートシール性が向上する。さらに、これらの図に示すトレー197は、1つのホットチップランナ(hot tip runner:ホットランナ)射出部位201を用いて作製されるため、射出成形工具のコストおよび複雑性が低減される。1つのホットチップランナ射出部位201の使用によって、射出成形プロセスの処理量も向上する。最後に、以下でさらに説明するように、樹脂の流量制御もまた、トレーの誤った側に望ましくない樹脂のバリができることを制限する流路設計に変更を加えることによって改善することができる。
一点射出および窪んだホットチップ射出点
図164、図168、図169、および図173を見直すと分かるように、また図168および図173において最も分かりやすく示されるように、ホットチップ射出点の半円形樹脂延長部203またはゲート領域は、フランジ205またはリムの封入、およびその後のフランジの上面と蓋フィルムとの間のシール形成を容易にするために窪ませてある。通常、樹脂の残片(remnant)はゲート領域にある。半円形樹脂延長部203が窪んでいない場合、樹脂の残片をピボット点として用いて、施蓋機においてトレーを前後に揺動させることが可能である。半円形樹脂延長部203が窪んでいる場合、射出プロセスからのいかなる残片も、完成した(すなわち、成形され、中身が詰められ、シールされた)トレーの成形に大きな影響を与える可能性は少ない。図164〜図173に示す実施形態では、一点射出が用いられ、半円形樹脂延長部の高さは、樹脂の厚いセクションに対して減少している。
一点射出の別の利点は、ポリマーの熱履歴と関係がある。ポリマーの熱履歴のばらつきは問題になる可能性がある。例えば、図164〜図173に示す実施形態では、部分的封入リムまたはフランジを形成するように射出される樹脂は、ナイロン66である。ナイロン66を用いると、熱履歴がポリマーの特性を変え得る。1つの押し出し成形機および複数の射出点を用いる場合でも、問題のある可能性がある熱履歴のばらつきがある可能性が高い。また、2つ以上の射出点を用いる場合、各射出点への供給ラインは、同様の長さおよび構成を有するように設計されるため、これがさらに機械を複雑化する。本発明によるトレーは、2つ以上の射出点を有する工具で成形することができるが、図164〜図173に示すトレーは、1つの射出点を有する工具で成形される部分的封入リム205を有する。一点射出工具は、設計、組み立て、および操作にあまり費用がかからない。さらに、射出点が1つであることにより、リムの成形プロセスの制御がより容易になる。
シールを改善する流路の変更形態−厚肉溝路突起脚部
部分的封入リムまたはフランジ205を有するトレー197(例えば図164〜図168に示す)に蓋フィルムをシールするために用いられる機械の一実施形態では、蓋シール装置が用いられる。蓋シール装置は、例えば、下から支持されているトレーフランジにヒートシール蓋フィルムを押し付ける、連続した1つまたは複数の加熱ドラムシールフィルムローラを備えてもよい。トレー197は、トレーの長辺に沿った方向に、ドラムローラの回転軸に対して直角に機械に供給される。ドラムローラは、トレーフランジ205上を転がる(通常、トレーがドラムローラの下を移動する)。この構成では、トレーの短縁部の全体が同時に各ドラムローラの下を通る。したがって、ドラムローラにより加えられる力は、トレーの長縁部上を通る場合よりもトレーの短縁部上を通る場合の方が、大きい表面積にわたって分散すなわち分配され、それにより、加わる有効圧力が低下する。それは、ドラムローラにより加えられる力が、長縁部に加わるか短縁部の一方に加わるかに関係なく比較的一定に保たれるからである。これにより、トレー197の短縁部よりもトレーの長縁部の方に力が集中し、トレーの短縁部に沿って形成されるよりも良好なシールがトレーの長縁部に沿って形成されるようになる。言い換えれば、トレーの長縁部よりもトレーの短縁部における結合の方が比較的弱く、これはシールの品質/保全性に影響を与える。
ヒートシールを形成するには、所与の温度および所与の圧力での一定の保圧時間を要する。温度および圧力が比較的一定のままである場合(例えば、温度および圧力が所望のレベルである場合)、保圧時間を延長することによりシールの改善が得られる。したがって、トレー197の短縁部に沿ったシールの品質を改善するには、ヒートシール装置のドラムローラの下での保圧時間を延長しなければならない。例えば図164および図169に示す「脚部」199は、ヒートシール装置の下を通過する際にフランジを支持し、望ましくは保留時間を延長させる。トレーの短縁部の脚部199の各対は、ドラムローラによって短縁部のフランジに加えられる力に対して脚部間の「ビーム」または「ブリッジ」を支持する支柱のような役割も果たす。ビームまたはブリッジは、トレーが機械の中および1つまたは複数のドラムローラの下を通過する際にトレーを安定させる。フランジ205の自由縁部はこれらの脚部199によりこのように支持されるため、樹脂の量を倍増させる(これは、製造サイクル時間を長くし、1つのトレー197当たりにかかるプラスチックのコストを高める)ことなく、また機械のサイクル時間を長くすることなく、ヒートシール装置のドラムローラの下でのトレーの各短辺の保圧時間をほぼ倍増させる。脚部199は、ポリマーの薄肉セクション(すなわち、トレーフランジの縁部まで延びるポリマーのセクション)の撓みを最小限に抑える。
脚部199は、トレー197の短縁部ごとに(すなわち、トレーの両方の長手方向端部の)2つの場所に、樹脂溝路の「深い」または太い部分を延ばすことにより形成される。脚部199およびリム207の厚肉部分の残りの部分は、シール中にトレーを搬送する機械の一部を構成する鋼製受け板(steel receiver plate)に載る。鋼製受け板には、脚部199を含むトレーリム207の厚肉部分の周縁を補完する穴が穿孔されており、それにより、トレーが機械に供給される際にトレーを支持する。トレーは鋼製受け板に落下し、図164〜図173に示す実施形態における4つの脚部(トレーの短縁部それぞれに2つずつ)を含むトレー周縁の厚肉部分のみによって支持される。1つまたは複数のドラムローラは通常、鋼製受け板の上に一定の距離(gap distance)を置いて取り付けられる。脚部199により、ドラムローラとトレーとの間のニップ領域からさらなる利益を得ることが可能になる。さらに、ドラムローラの力が及ぶ面積は、脚部がドラムローラの下を通過すると減少する。すなわち、有効ローラ圧力は、トレーの長手方向端部に沿った厚肉部分の残りの部分よりも、脚部における方が大きい。
トレー197の短縁部に脚部199を加えることにより、用いられるプラスチック量をそれに比例して増加させることなく、トレーの短辺に沿ったシールの幅が効果的に増加し、これは少なくとも上述の理由から有利である。したがって、得られる利益は、トレー197の短縁部全体に沿って流路の幅を倍増させることによって得られる利益と同様であるが、トレーの短縁部全体に沿って流路の幅を倍増させることに伴うサイクル時間および樹脂使用量の増加という欠点は有さない。脚部199は、ブリッジの支柱のようなものであり、シール保全性の向上および結合面積の拡大が得られるように、脚部199間のセクションを支持する。言い換えれば、脚部間のセクションおよび各脚部と各脚部に隣接するトレーの長縁部との間のコーナセクションを含む、トレーの短縁部全体に沿って、より強力なシールが得られる。
バリを低減するための流路の変更形態
「バリ」が生じる場合、プラスチック樹脂は、トレーフランジ207を超えてフランジの誤った側(すなわち表側)に至る。蓋フィルムが樹脂と結合せず、かつトレーの内部の材料と結合しなくなるので、バリがあることは望ましくない。例えば、本発明の一実施形態では、ポリエステル(PET)フィルムが板紙にラミネートされて、ベーストレー197が作製される。部分的封入リムまたはフランジを成形するために射出される樹脂は、ナイロン66である。蓋フィルムはPETと結合するが、ナイロン66とはしっかりと結合しない。そのため、十分なヒートシールを得るには、フランジ207のうち蓋フィルムがシールされている部分にはナイロン66を用いることができない。
流路の太いセクションにおける樹脂流が、流路の薄肉セクションにおける樹脂流よりも先行する場合、これは、樹脂が進む際に、トレーフランジ207を工具鋼に密着させたまま保つように当該フランジを工具鋼に押し付けることによって、望ましくないバリを防止することに役立つ。流路の太いセクションの流れ(すなわち「前流(leading flow)」)と、流路の薄肉セクションの樹脂流(すなわち「後流(trailing flow)」)との間のこの関係は、本明細書では「前後関係(leading-trailing relationship)」として知られる。
バリは、例えば前後関係がなくなり得るコーナ209領域で生じる場合がある。前後関係がコーナにおいてなくなり得る理由の1つは、樹脂がコーナ付近を流れる際に、流路の薄肉セクションの流れが流路の厚肉セクションの流れよりも長い距離を進まなければならないことである。言い換えれば、トレーのコーナ209では、フランジ207の内側すなわち側壁と繋がった縁部に隣接する樹脂は、フランジの外側すなわち自由縁部に隣接する樹脂が進む距離よりも短い距離を進まなければならない。厚肉溝路における樹脂がコーナを回ると、樹脂は、薄肉溝路における主フローフロントよりも先に薄肉流路に満たされ、これによりバリを阻止する所望の前後関係が減るか、またはなくなる。薄肉セクションにおける主フローフロントが、厚肉セクションから薄肉セクションに先に流れている樹脂に追いつくと、トレーフランジは樹脂がトレーフランジの縁部に到達する前に工具鋼に押し付けられていないため、バリが生じる可能性がある。コーナでは、厚肉セクションを流れる樹脂はより大きい面積を進んでいるため、所望の前後関係を維持するためにはさらなる樹脂が必要となる。
この望ましくない流れの挙動に対処し、所望の前後フローフロント関係に戻す(これは、トレーフランジ205のコーナ209を拘束して工具鋼とのフランジの接触を保つのに役立つ)ために、図164〜図173に示すトレー197は、変更形態の流路を有する。第1の流路変更形態では、フランジの厚肉セクションから薄肉セクションへの遷移部を90°にするのではなく、フランジのコーナの厚肉セクションから薄肉セクションへの遷移部にアールを付ける。特に、コーナは、樹脂の厚肉セクションが樹脂の薄肉セクションと合流する地点でアールが付けられていることにより、前後関係を有する所望の流れパターンの維持に役立つ。アール領域により、より多くのポリマーが流路の厚肉部分から流路の薄肉部分へ流れることができる。図164および図169に最も分かりやすく示すように、アール領域が含むことができるのはトレーの丸形コーナだけではない。例えば、これらの図に示すように、アール加工をトレーのコーナより少し手前から始めてもよい。アール加工により、流れがコーナを回る際に薄肉セクションをより迅速に満たすことができ、それにより、薄肉セクションにおけるフローフロントが厚肉セクションにおけるフローフロントに追いつくことができる。
図164〜図169は、本発明の実施形態によるアール状コーナ209の詳細と、幾つかの可能な寸法とを示す。これらの図に示すように、樹脂射出ゲートが位置する端部(すなわち、図164および図169に示す右側端部)の寸法は、トレーの他端の寸法と異なっていてもよい。
トレーコーナ209における、またトレー縁部に沿ったバリの問題を軽減するための(フランジの厚肉セクションと薄肉セクションとの間でアール状接合部を用いること以外の、またはそれに加えた)代替法は、厚肉溝路に流れ制限部を設けること、および/または薄肉流路に流れ制限部を設けることである。
折り返し状部分すなわち「折り返し部」を有する成形リム
図14〜図18は、種々のタイプの部分的封入フランジを示す。これらの実施形態では、トレーは、折り返し状部分すなわち「折り返し部」と、板紙の選択された場所に加えられる種々の射出成形リム特徴部とを有するフランジを備える。フランジおよび折り返し部は、側壁および互いから任意の角度で延びることができる。同様に、折り返し部はフランジから任意の角度で延びることができる。
図11に最も類似している図18は、折り返し部200および射出成形支持リム202を有するフランジ198を備える一実施形態の断面図である。本発明のこの実施形態では、トレー204は平坦な逆「U」字形のフランジ198を含み、フランジ198の末端部206は、フランジの上面208を画定する平面から外側下方に突起している。フランジ198の裏側212により画定される下方開口キャビティ210の一部は、射出成形材料214で充填または封入される。より詳細には、トレー204の側壁外面216とフランジ平坦上面218の裏側212とにより画定されるキャビティの内角が充填される。図18に示す実施形態では、射出成形材料214は、(1)フランジ平坦上面218の裏側212、(2)トレー204の側壁外面216のうち、外側下方に延びるフランジ部材200とほぼ同じ深さまでの場所、および(3)これら2つの地点間に延びるライン220、により画定される概ね三角形の断面形状を充填する。このライン220は、ほぼ直線状であってもよく、または図18に示すように曲線状であってもよい。上述の実施形態と同様に、図18に示す実施形態は、未封入のトレーと比較すると高い強度および剛直性を有する。フランジ198またはトレー204を部分的に封入する射出成形材料214はトレー204が荷重を受けた場合に外側に曲がることを防止するが、食品により大きな荷重を受けたトレー204を持ち上げる際にトレー204が上方に曲がることも防止することに留意されたい。
図16は、部分的封入フランジ222の別の実施形態の断面図である。図16に示すトレー224およびフランジ222は、図18に示すものと同様の形状および構成である。しかしながら、図16に示す実施形態は、フランジの下面230により画定される下方開口キャビティ228を完全に充填するのに十分な射出成形材料226を有する、部分的封入フランジ222を備える。この実施形態では、キャビティ228を充填する射出成形材料226は、図示のようにわずかに湾曲した下面232を画定してもよく、あるいは平坦な下面を画定してもよい。キャビティを完全に充填する(また、場合によっては、キャビティの下まで下方に延びる)のに十分な材料を射出成形することにより、例えば図18に示す射出成形材料の幾何学的形状から得られるよりも高い、さらなる剛性および引張り強度がトレーに与えられる。この実施形態は、図17に示すような一体的な突起ハンドルまたは延長リップ234を備えることもできる。ハンドル特徴部は以下でさらに説明する。
図14は、部分的封入射出成形フランジ236のさらなる代替実施形態の断面図である。この実施形態は、図16の実施形態に最も類似している。この実施形態では、トレー240の縁部238は同様に、トレー240の頂面242を含む平面から外側下方に延びる。断面では、トレー240の外側リム244は事実上、平坦な下面を有する逆「U」字形を形成する。図14に示すように、フランジ236の下面246をフランジ236の形状に従った輪郭形状に封入することにより、リム特徴部の材料を節約する幾何学的形状を用いて、トレー240に安定性および剛直性が加えられる。この実施形態では、射出成形材料248の形状は、フランジ236の形状と概ね一致する。フランジ236は、図14に示すように、下面252を形成するために、射出成形材料が終端する地点付近でトレー側壁250に向かって折れ曲がってもよい。あるいは、このフランジの折れ曲がりを省いてもよい。この実施形態は、ピザトレー、給仕プレート等のような、密閉シールが必要ないトレーまたは他の器具に非常に適している。
上述のように、トレーの一部を封入する射出成形材料を用いて、ハンドルまたは他の把持面を形成してもよい。図17に類似しているが、図14に示す射出成形材料と一致する態様も包含する図15では、フランジ254の折り返し状部分256が封入され、一体的なハンドル特徴部258が成形される。さらなるハンドルは以下でさらに説明する。この場合、射出成形材料260は、トレーフランジの下面262を超えて延びる。具体的には、材料260は、フランジの外側折り返し状部分256と平行な方向に外方に延びて、延長面266を形成する。さらに、射出成形材料260は、フランジ254の外側部分を封入するう。概して、この実施形態は、都合のよいサイズのハンドル158を成形するために、フランジ254の一部のみにわたって射出成形材料260を延ばす。しかしながら、代替実施形態では、射出成形延長部の幅(すなわち、射出成形延長部が外方に延びる長さ)が実質的に減る一方で、延長部がトレーの全周に沿って続くことができる。このように、封入フランジの下面に摘み(finger holds)を形成するのに十分な幅を有するリップまたはリムを成形することができる。
図14〜図18に示す射出成形補強特徴部は、例えば図18を図11と比較することにより分かるように、折り返し状部分を有さないフランジを有する容器に適用してもよい。
射出成形シール面
状況によっては、トレーにシール面を提供するとともに剛直性を高めるポリマー材料のリングを単に加えることが望ましい場合がある。別の利点は、板紙とは異なり、ポリマー材料が高湿の環境で影響を受けないことである。したがって、容器の剛直性および形状が維持される。
場合によっては、製造の簡便性およびコストに関する考慮事項では、密閉シール機能を有するトレーが必要とされるが、強度を大幅に高めることは必要とされない場合がある。例えば、食品により軽い荷重を受けた比較的小型のトレー(電子レンジ用食器(microwave dinner tray)等)は気密シールを必要とする場合があるが、トレーの強度または剛直性を高めることは不要である。このような場合、小さな射出成形材料部分をトレーフランジの上面または下面に加えることにより、トレー製造のコストおよび困難を実質的に減らすことができる。
このようなトレー268を、図19、図20、および図21に概ね示す。次に図19を参照すると、トレーフランジ272の上面270が、トレー268の周縁に沿って延びる湾曲または弧状凹部または溝274を含み得ることが分かる。この溝274にプラスチックまたは他の同様のポリマー等の射出成形材料278を充填することにより、トレーフランジ272の上面280にほぼ一続きの結合面を形成することができる。弧状凹部または溝274、したがってそれに充填される射出成形材料278は、トレーフランジ272の上面280ではなくフランジの下面282にあってもよいことに留意されたい。溝274を充填する射出成形材料278にフィルムまたは蓋を結合することにより、密閉シールを形成することができる。射出成形材料の表面284をフランジ272よりもわずかに上昇させることにより、射出成形材料278に蓋またはフィルムがより接触しやすくなり、より大きな表面積が与えられることにより、より強力なシールが形成される。
フランジ272の周縁に沿って延びる溝の寸法(したがって暗示的に、射出成形材料の寸法)は、トレー268の所望の使用法があればそれに応じて変えることができる。図20および図21は、射出成形材料278が充填された溝286、288を示し、溝286は溝274よりも幅広に、溝288は溝286よりも幅広になっている。この例では、射出成形材料の表面積を大きくすることによってトレーの引張り強度は大幅に高まらないが、フィルムまたは蓋をトレーとシール可能に合わせる面積(opportunity)が大きくなる。
ウェブコーナを有するトレー
多くの業界で一般的に用いられている別のトレーブランクは、ウェブコーナトレーである。概して、ウェブコーナトレーブランクのコーナは、トレーが側壁を直立位置にして完全に組み立てられると、ウェブコーナが外方に延びてトレーの側壁外面に沿って折れ曲がり、そして平坦になるように、折れ目が付けられる、すなわち折り曲げられる。このようなトレーは、「ガセット」トレーとも呼ばれる。あるいは、ウェブコーナまたはガセットは、トレーの構成に応じて、トレーの中心に向かって突起して、側壁の1つの内側に沿って折り返されてもよい。ウェブコーナトレーブランク290の断片部分の一例は、未組み立て状態で図22に示す。ノッチ付きコーナ292が図示されている。このようなブランクは、プレス成形トレーのブランクよりも印刷しやすく、高品質のグラフィック再現(例えば4色プロセスを用いて)を行うことができる。ウェブコーナブランクは、両面にラミネートまたは被覆することもできるため、さらなる機能性(例えば、バリアおよび高光沢)を加えることができる。
図22において、ウェブコーナトレーブランク290のコーナ292(すなわちガセット)は、図示の実施形態では一対のノッチ294を含むことが分かる。トレーを組み立てるとノッチ294が揃うように、中心折れ目296の両側にノッチが1つずつ配置される。
ガセットトレーは、ガセットコーナがトレーのグラフィックを歪ませない限り、トレーが例えば4色プロセスグラフィックまたは他の高画質設計で印刷されなければならない状況で用いられる場合が多い。ガセットトレーは、プレス成形された板紙トレーとは異なり、このようなグラフィックを容易に受け入れる。ガセットトレーは、水分または蒸気の通過を最小限に抑えるために両面をバリア材料(図示せず)でラミネートまたは被覆してもよく、または魅力的な高光沢被覆を施してもよい。概して、このような実施形態はプレス成形トレーでは用いることができない。ウェブコーナトレーブランク290は、フランジパネルを有してもよく、またはフランジ無しであってもよい。図22に示すブランク290は、フランジ無しの側面パネル298を有する。図23の断面に示すように、射出成形ポリマーフランジ300を、成形されたウェブコーナトレー302に加えてもよい。成形されたウェブコーナトレー302は、基本的に図22のトレーブランク290を組み立てたものである。
本出願中では、特定のトレー、ブランク等に関して4色、6色、および他の印刷プロセスについて概ね言及しているが、このような言及は一例であり限定ではないことを理解されたい。概して、任意の印刷プロセスを本明細書に記載の任意のトレーとともに用いることができる。
図23に示す実施形態では、組み立て済みウェブコーナトレー302は、一体的な板紙フランジを有さない。むしろ、フランジ300はトレーの上縁部306に沿って適当な材料を直接射出成形することにより成形され、その際、射出成形材料は、他の加工が施されていない打ち抜きトレー上縁部を封入するだけでなく、側壁298の外面308を超えてトレー側壁に対してほぼ垂直に幾らかの距離だけ突起するようにもなっている。このようにして、フランジ300全体が、射出成形ポリマーまたは他の適切な材料から成形される。フランジはトレー側壁に対してほぼ垂直に示されているが、トレー底面と平行、または任意の他の所望の角度であってもよい。
しかしながら、トレー302のうちウェブコーナ292またはガセットが側壁298と重なる部分において、これにより特別な問題が生じ得る。ガセットが重なることにより生じる厚さの不連続性は、それに比例して側壁のその部分の周りに設けられる射出成形材料が少なくなること、したがって、これらの地点では、射出成形材料とトレー本体との間の結合が比較的弱いことを意味する。以下でさらに説明するように、ガセットの各側のノッチ294は、射出成形材料と結合するためのさらなる表面積を提供することにより、結合強度を高める。
射出成形フランジ300を有する組み立て済みウェブコーナトレー302のガセットコーナ292の断面を図23に示す。この断面は、トレー302が組み立てられている場合の各ガセットまたはウェブ316の外縁部のノッチ294を通して取ったものである。基本的に、ノッチ294は、さらなる射出成形ポリマーが収まる場所としての役割を果たす。ノッチ294を充填することにより、ノッチ294により形成される溝に一部のポリマーが収まるため、トレーブランク290への射出成形ポリマーの結合が強化される。このプロセスによって、ウェブコーナトレー302は、曲げ強度および剛直性の両方が高められ、蓋またはフィルムで密閉シールすることができる。
したがって、本発明の別の実施形態では、ウェブコーナトレー302には、封入リムまたはフランジを設けることもできる。概して、封入フランジは、トレーブランク290が組み立てられてウェブコーナトレー302になった後に射出成形される。さらに、上述のように、ガセットトレーブランク290には突起フランジを設けることができる。
ウェブコーナトレーブランクのプレス成形および封入
図24は、ウェブコーナトレーブランク318の一代替実施形態を示す。このトレーブランク318は、トレーの長側壁322および短壁324から延びるフランジ320を含む。トレーブランク318は、例えば非保湿のクレーコート板紙(clay coated, non-moisturized board)から製造することができる。種々の厚さの材料を用いて、図24に示すブランク318を製造することができる。
一般的には、平坦なブランク318を射出成形装置(本明細書でより詳細に説明する)に挿入し、金型によってブランク318を3次元形状にプレス成形する。概して、ウェブコーナ326はトレーの側壁322、324に沿って折れ曲がり、ウェブコーナ326の一方の部分328がすぐ隣りの部分330により覆われるようになる。この折り曲げられた部分は、図24のブランク318を組み立てたものの斜視図を示す図25に最も分かりやすく示されている。図25は、短側壁324に当接するように折り曲げられたウェブコーナ326を示しているが、代替実施形態では、隣接するウェブコーナを長側壁に当接するように折り曲げてもよく、または異なるウェブコーナを異なる側壁322に当接するように折り曲げてもよい。
本明細書の他の箇所で説明するように、ブランク318がプレス成形されると、射出成形材料がフランジに沿って射出され、封入リムが成形される。プレス成形(およびその後の射出成形)中にブランク318に射出成形することにより加わる圧力は、フランジ320およびトレーを概して圧縮する。例えば、圧力により、図25に示す(3層に重なった板紙を有する)折り曲げられたウェブコーナ326を、(1層の板紙からできている)トレーの側壁324またはベース325とほぼ同じ厚さに圧縮することができる。これにより、トレーの表面間の不連続性が最小になり、トレー318の均一性が高まる。プレス成形および射出成形については、「第2の封入方法および装置」と題する節において、以下でさらに説明する。
さらに、プレス成形および射出成形プロセス中にトレー318が受ける高圧が、ウェブコーナ326に沿って位置するクレーコーティングまたは板紙繊維の層同士を融着させ、層間に比較的蒸気気密(vapor-tight)および/または水密のシールを得ることができる。したがって、隣接する材料層の融着によってコーナが組み立て位置に保持される限り、接着剤または他のシール手段によってコーナを貼り合わせる必要はない。
隣接するトレーの層328、324は、トレーブランク318の組成に応じて、種々の方法で融着させることができる。ブランクがクレーコーティングされているか、あるいは他のフィルムまたはポリマー層を含んでいる場合、層を構成するポリマー鎖は通常、分子レベルで曲がっているかまたは捩れている。射出成形工具内に配置されたブランクに射出成形工具が加える圧力により、このようなポリマー鎖を通常は曲がっている構成から真っ直ぐに伸ばすことができる。圧力が解放されると、ポリマー鎖はその最初の構成に戻ろうとし得る。真っ直ぐに伸ばされた、または配向したポリマー鎖が曲がると、それらは互いに当接して結合し得る。このような結合が共有結合(すなわち、化学結合または分子結合)または非共有結合(すなわち、水素結合またはイオン結合)である。あるいは、トレーに加わる圧力により、融着または純粋に機械的な「架橋」、すなわち、高圧により互いに押し潰されたポリマー鎖または板紙繊維の絡み合いが生じる。このような機械的架橋は、トレー318がポリマーフィルムまたは樹脂を含まない場合にも生じる可能性がある。
確実な密閉シールのために、プレス成形前に防湿バリア被覆をブランク318に加えることができる。このような被覆の一例は、エチレン酢酸ビニルすなわちEVAである。さらに、このようなバリア被覆または他の所望の被覆を、トレーのプレス成形前に圧着してもよい。
概して、ブランク318にクレーコート板紙を用いることにより、例えば標準的な板紙ブランクと比較して、ブランクの全厚を減らすことができる。さらに、CRB(被覆再生(coated recycled))、SUS(固体の未晒硫酸塩(solid unbleached sulfate))、およびクラフトグレードの板紙等の、種々のグレードのクレーコート板紙を用いることができる。さらに、クレーコートブランクは、6色(またはそれ以上)のプロセス印刷に対応し、より多くの色をブランクに印刷させることができる。さらに、フランジ320の重なり合った層は、それらの重なり合った部分に沿って、トレー側壁(すなわち1層の板紙)とほぼ等しい厚さに圧縮することができるため、フランジが封入されている場合、厚さは概ね均一になる。
最後に、図24に示すトレーブランク318がクレーコーティングされている場合、打ち抜き前に加湿する必要がない。
対合(mating)特徴部を有する蓋およびトレー
図26は、封入リム334を有するトレー332の分解等角図と、封入リム334と係合するようになっている蓋336の断面図とを示す。リム334と係合するように、蓋336は、蓋336の外側部分340の長さの一部または全部に沿って画定される溝路339を画定する。図27は、図26に示すような溝路338を有する蓋336を画定するように成形されるようになっている、折れ目付き蓋ブランク342の一例を示す。実際には、蓋342は、内側折れ目ライン344および外側折れ目ライン346を含む。折れ目ラインは一続きでも断続的でもよい。折れ目ラインは板紙を完全に貫通しないことが好ましい。図28は、図27に示す蓋の一代替実施形態である。この実施形態では、図27の蓋ブランク342の2本の折れ目ライン344、346の代わりに、半連続的な1本の折れ目ライン352が用いられる。半連続的折れ目ラインは、1つまたは複数のフランジ350のベースに概ね沿って延び、1つまたは複数の丸形コーナ354と繋がっている。概して、丸形コーナの外縁部は、フランジの外縁部よりも奥にあり、折れ目ラインと同一直線上にある。
図29は、トレー332と係合した蓋336の代表的な断面図である。図30は、トレー332と係合した蓋336の拡大図である。本明細書で上述するように、本発明の態様に適合するトレー332は、封入リム334を含む。したがって、トレー332の板紙フランジ部362は、ポリマー364に全体的または部分的に封入されて、封入リム334を少なくとも部分的に成形することができる。図29および図30に示す実施形態は、部分的封入板紙フランジ362を有する。特に、ポリマーは、板紙フランジの外縁部と、おそらくは下面368の一部とを覆う。板紙の内面370はフィルム374で被覆され、フィルム374はトレーの側壁378の内側に沿って延びることができる。フィルムは、トレーの底面376と、トレーの側壁378の内側と、板紙フランジ362の上側380とを覆う。封入リム334は、一部が樹脂(ポリマー等)で、一部が板紙フランジの上側上の被覆で成形される、上側部分を有する。封入リム334はさらに、リム外縁部382と、リム上面と、リム下面とを画定する。
蓋336と、蓋336をトレー332に固定するための溝路338とを形成するために、内側折れ目ライン344(図27を参照)が封入リム334の外縁部382と概ね整列するように、蓋ブランク342をトレー上に設置する。次に、蓋ブランクを内側折れ目ラインに沿って下方に曲げる。蓋は、ダイ状装置(die form arrangement)で、手動で、または他の手段により曲げることができる。最初の曲げにより、蓋の内側折れ目ライン334と外側折れ目ライン346との間の領域が、封入リム334のリム外縁部382に概ね当接する。最終的に溝路338を形成するために、蓋ブランク342を外側折れ目ラインに沿って内側に曲げることにより、蓋ブランクのうち外側折れ目ラインの外側にある部分が、封入リムの下面に当接する。溝路の形成後、蓋336のうち溝が形成されていない部分は幾らかスプリングバックする可能性があり、溝路338が封入リム334の下面またはリムの外側382に密接しないようになる。それにもかかわらず、この構成は、蓋336をトレー332に非常にしっかりと接続させることができる。さらに、蓋の下面のポリマーフィルム384がトレーの封入リム334またはフィルムにヒートシールされるため、しっかりとした、またおそらく密閉性のシールを提供することができる。
図31は、封入特徴部390を有するトレー388のさらに別の実施形態を示す。この実施形態では、トレーは、射出成形材料394から成形され、かつ蓋(図示せず)を受け入れることが可能なリセス特徴部392を含む。図31の断面に示すリセスは、概して、トレーの少なくとも3つの側面396の周りに延びる。蓋を摺動させてリセスに入れることができるように、1つの側面が開放されたままであってもよく、または、4つの側面全てがこのようなリセスを有して封入されて、蓋がリセスに押し込められてもよい。
図31は、内向き(inwardly opening)蓋係合溝路392を画定する封入リム390を有する、トレー388の代用的な断面図である。図32は、蓋398が蓋係合溝路392と係合した状態の、図31に示すトレー388の代表的な断面図である。図31および図32の両方を参照すると、封入リム390のポリマー部分394は、板紙フランジ400を部分的に包囲している。特に、ポリマーは、フランジの下面402および外側404に沿って成形される。ポリマーまたは樹脂は、板紙フランジの上面406よりも上方にも延びる。この上方延出部分408は、内向き係合溝路392を画定する。
蓋係合溝路392は、封入リム390の内縁部の周りに全体的または部分的に形成することができる。図31および図32に示すように、係合溝路は部分的に円形の断面を画定する。しかしながら、溝路は、部分的に矩形の断面またはほぼ三角形の断面等、他の形状を画定してもよい。溝路392の上縁部は、板紙フランジ400の外縁部とほぼ長手方向に整列してもよく、板紙フランジ全体に延びてもよく、または板紙フランジの外縁部よりも幾らか外側に位置づけられてもよい。
好ましくは、溝路392の下縁部は、板紙フランジ400の外縁部404とほぼ横方向に整列する。図32に最も分かりやすく示すように、蓋398がトレー388と係合すると、蓋の下面すなわち内側414が封入フランジ390の上面406と当接する。このような構成により、シール(または少なくとも部分的なシール)が蓋398とトレー388との間に形成されて、容器内の物質の漏れを防止するのに役立ち、容器の内容物を保温するのに役立ち、また他の利益を提供する。溝路392の開口は、概して、蓋を所定位置に確実に保持するような寸法にされる。
図102〜図105は、本発明の一実施形態によるパッケージ1025を形成するトレー1001および蓋1003の種々の図である。図102に示すように、トレーは、弧状ヘッド部1007と、フランジ部1009と、アンカー部1011とを備える封入リム1005を有し、これら全てが射出樹脂から成形される。トレー1001の側壁1015および底面1017は、樹脂を射出して封入リムを成形する前に、フィルム1019でライニングされる。樹脂を射出して封入リムを成形する際に、側壁の上端部を、封入リムのアンカー部に対応するように変形または圧縮させることができる。アンカー部1011の上端部は、封入リム1005のフランジ部1009に繋がり、フランジ部は蓋係合溝路1021の外側縁部で終端する。蓋係合溝路は弧状の形状を有し、その上側部分は、弧状ヘッド部の一部を含む張り出し部(overhang)1023により画定される。図103に示すように、パッケージは、図102のトレーに蓋を加えることにより完成する。この実施形態では、蓋1003は、フィルム1029が裏面に取り付けられた板紙1027から構成される。図103では、下面すなわち内面に取り付けられたフィルムを含む蓋1011は、トレー1001に摩擦または接着により固着されて、完成したパッケージ1025を成形する。特に、感圧接着剤1031の小片が、例えば図103に示す蓋の縁部に沿って施される。したがって、蓋1003がトレー1001の頂部に押し付けられると、感圧接着剤1031が封入リム1005のフランジ部1009上に蓋を保持するように働く。蓋をトレーに対して押し下げると、蓋の縁部が弧状ヘッド部1007の張り出し部1023を超えて嵌まり、封入リムに形成された蓋係合溝路と摩擦係合する。したがって、この実施形態では、蓋は、封入リムのフランジ部の上面の所定位置に、接着および摩擦の両方によって保持される。トレー1001は、その内面に沿ってフィルム1019または他のライニングを含んでもよい。
図104は、図103に示す蓋1003の一端の断片断面図である。この図では、板紙1027、フィルム1029(シール層であってもよい)、および感圧接着剤1031の比較的短いセクションを見ることができる。トレーがその全周にわたって封入リムを有する場合、感圧接着剤の同様のセクションが、蓋の他の縁部の周りにもあり、蓋がトレーに設置されると、トレーの封入リムのフランジ部1009に蓋の裏面を固定する。
図105は、図102および図103に示すトレー1001の一部の断片断面図である。この図に明確に示すように、封入リム1005は、張り出し部1023を含む弧状ヘッド部1007を備え、張り出し部1023は蓋係合溝路1021を画定するのに役立つ。封入リムは、弧状の蓋係合溝路の下側部分からアンカー部1011の上端部まで延びるフランジ部1009も含む。図105に示す実施形態では、アンカー部1011の下末端部(lower, distal end)1033は、板紙トレーの側壁に取り付けられたフィルム1019の内面と同一平面上にあるように比較的鋭い先端で終端する。
図106は、図102、図103、および図105に示す封入リム1035の第1の代替実施形態に摩擦および接着により結合する、図103および図104の蓋1003を示す拡大断片断面図である。この実施形態では、蓋は同様に、シール層であってもよいフィルム1029をその下面すなわち内面に有する板紙1027である。図106においてはっきりと見えるように、下面に接着されたフィルム1029を含む蓋1033の縁部は、封入リムの弧状ヘッド部1039に形成される蓋係合溝路1037と摩擦係合する。この場合も同様に、感圧接着剤1031が、蓋フィルムの下面に施されており、封入リムのフランジ部1041に蓋を接着して示される。したがって、この実施形態では、図102、図103、および図105に示す実施形態のように、蓋1003はトレー1001の封入リム1035に摩擦および接着により取り付けられる。しかしながら、この実施形態では、封入リムのアンカー部1043は、トレー側壁1015の内面に固着されたフィルム1019よりも後退している。したがって、わずかに少ない量の射出成形樹脂1013が必要とされ、アンカー部の比較的鋭い末端部は、パッケージに収容される製品が何であれ、製品からある程度遮断される。
図107は、図106と同様であるが、図102、図103、および図105に示す封入リム1045の第2の代替実施形態に摩擦および接着により結合される、図103および図104の蓋1003の拡大断片断面図を示す。この第2の代替実施形態では、封入リムのアンカー部1047の末端部は同様に、トレー側壁の内面上のフィルム1029と同一平面を成さない。さらに、この特定の実施形態を成形する際には、トレーの側壁の上端部1049を圧縮しないように樹脂を射出する。したがって、図107に示すように、トレー側壁1051の上端部は、側壁の残りの部分に沿ったのと比較的同じ厚さを有する。この場合、側壁のオフセットまたはジョグ(jog)1053は、図106に示すものよりも大きく、これにより、トレー側壁が比較的一定の厚さを維持することができ、アンカー部の末端部がテーパまたは鋭さが小さい形状で終端することができる。
図108は、図102、図103、および図105に示す封入リム1055の第3の代替実施形態に摩擦および接着により結合する、図103および図104の蓋1033を示す拡大断片断面図である。この実施形態では、図107に示す実施形態と同様に、トレー側壁1057は比較的一定の厚さを維持する。この場合、側壁のジョグ1059は、図107に示すジョグよりもさらに大きい。実際には、側壁は、図107において下方および右側に短い距離だけ傾斜し、それから上方および右側に傾斜を続ける。この「負の傾斜」により、封入リムのアンカー部1061の末端部をほぼ四角にすることが可能になる。この場合も同様に、アンカー部の末端部は、トレー側壁の内面上のフィルム1019と同一平面を成さない。
図109〜図113は、クリンプ可能な(crimpable)封入リム1065および摩擦嵌め封入リム1067を含む、非対称的に射出されるリムを有するパッケージ1063の組み立ておよび動作または使用を示す。図109に示すように、クリンプ可能な封入リムを左側に示し、摩擦嵌め封入リムを右側に示す。クリンプ可能な封入リムは、この実施形態1063では摩擦嵌め封入リムよりも比較的大きい。クリンプ可能な封入リムは、クリンプの応力に対処するために、また蓋のより多くの部分を受け入れて蓋をトレーにより確実に取り付けるために、比較的大きい。クリンプ可能な封入リムを成形するために用いられる射出樹脂は、クリンプ後に永久変形したままとなるように設計されるため、その所望の結果を得やすくするように種々の充填剤を含むことができる。蓋は、クリンプ可能な封入リムをクリンプすることにより1つの縁部に沿って取り付けることができるため、蓋およびトレーは、パッケージの購入者によって中身を詰めて最終的にシールされる単一構成要素パッケージとして出荷することができる。同様に図109に示すように、蓋1071は、クリンプ可能な封入リムにより保持される縁部を軸に枢動させることによって蓋を開閉することをより容易にするために、折れ目ライン1073を含んでもよい。
図110では、蓋1071はトレー1075上に配置されている。この図に示すように、蓋は、封入リム1065、1067に沿った蓋係合溝路1077に比較的ぴったりと嵌まる。図示の実施形態では、蓋の上面の折れ目ライン1077は、蓋の下面に取り付けられたフィルム1081に取り付けられた感圧接着剤1079の縁部に位置する。したがって、接着剤が活性化し、クリンプ可能な封入リムのフランジ部に蓋が保持されている場合、蓋のヒンジ点は、感圧接着剤の内側縁部に沿っている。したがって、図110は、蓋の縁部を封入リムの縁部受け溝路に挿入することにより、板紙蓋をトレーに組み付ける第1のステップを示す。この時点で、パッケージ1063に中身が詰められていてもよい。
図111では、蓋1071をトレー1075に組み付けるステップ2が完了している。このステップでは、クリンプ可能な封入リム1065は、実際には、蓋のヒンジ側でクリンプされている。パッケージ1063に中身が詰められている場合、蓋の残りの3辺に圧力を加えて最終的なシールを行う。その際、クリンプ可能な封入リムにより保持されている板紙蓋の縁部が感圧接着剤1079およびクリンプにより確実に保持され、蓋の残りの3つの縁部は、感圧接着剤と、蓋係合溝路1077への板紙蓋のこれら3つの縁部の摩擦係合との両方により保持される。板紙蓋の2つ以上の縁部をクリンプすることが可能であるが、この図示の実施形態では、蓋の1つの縁部のみがクリンプ封入リムにより保持されている。
図112では、蓋1071の1つの縁部に完全にクリンプされたクリンプ可能な封入リム1065が示されており、蓋の当該縁部には、図112に示すように蓋を枢動させて開くことを可能にするヒンジ特徴部1083を形成するように、折れ目が付けられる。例えば、容器1063が空の状態で出荷される場合、図112に示す構成で出荷され得る。その場合、当該容器は、開けて中身を詰めてから図113に示すように閉じることができる。図113では、トレー1075に中身が詰められており、クリンプ可能な封入リム1065が蓋1071の1つの縁部に沿ってクリンプされており、蓋の残りの3つの縁部の周りの感圧接着剤1079が活性化されている。蓋のこれら残りの3つの縁部は、感圧接着剤と、摩擦嵌め封入リムの蓋係合溝路1077への板紙蓋縁部の摩擦係合との両方により押さえられる。
図114および図115は、クリンプ可能な封入リム1065の拡大断片図である。図114では、蓋1071の一端が、封入リムの弧状ヘッド部の張り出し部の下に挿入され、封入リムのフランジ部に載っている。クリンプは行われていない。図115では、クリンプ可能な封入リムが板紙蓋の縁部にクリンプされており、蓋の当該縁部を確実に保持して示されている。図116および図117は、クリンプ可能な封入リム1085の一代替実施形態を示す。この実施形態では、弧状ヘッド部の張り出し部が図114に示すものよりも長いため、蓋係合溝路1077がより深い。図116および図117に示すように、折れ目ライン1073は、弧状ヘッド部の張り出し部が折れ目ラインに位置することにより、ヒンジラインに沿った蓋を開くことをより容易にすることができるように構成され得る。
図118は、図102〜図117に関連して上述したもののような封入リムを有するトレーを見下ろした等角図である。トレー1087のこの実施形態では、第1の開口特徴部リセス1089が、以下でさらに説明する目的のためにトレーのコーナに形成されている。図118に示すトレーは、例えば5パネルブランクから成形されていてもよい。したがって、射出樹脂シーム1091も各コーナにある。
図119に示すパッケージ1093は、丸形コーナ1097を有する蓋1095と組み合わせて、図118に示すトレー1087から成形される。本発明によるパッケージのこの実施形態では、各コーナの開口特徴部リセス1099により、顧客がパッケージを開けることが可能になる。例えば、パッケージ1093のコーナの拡大断面図である図121に示すように、開口特徴部リセス1099は、顧客が当該開口特徴部リセスを利用してコーナにある摘みを得ることができるため、蓋の湾曲コーナ1097へのアクセスを可能にする。パッケージの異なるコーナの拡大断面図である図120に示すように、顧客がパッケージをさらに開けやすくするように、コーナヒンジ1201があってもよい。特に、蓋の4つのコーナ全部に折れ目を付けて、ヒンジ特徴部を形成してもよい。このヒンジ特徴部は、開口特徴部リセスとともに、パッケージを開け始めるために蓋のコーナを持ち上げることを容易にする。
図122は、図119に示すパッケージと同様のパッケージ1023を示す。しかしながら、この実施形態では、蓋全体にヒンジ特徴部を形成する縁部の折れ目1205がある。この実施形態では、顧客が図122に示すコーナ1027または最も左側のコーナを持ち上げる場合、縁部の折れ目に沿って枢動させることにより蓋を開くことができる。図123は、縁部の折れ目を示す、図122のパッケージのコーナの断面図を示す。
図124は、図118と同様であるが、トレーのコーナに形成される代替の開口特徴部リセス1211を有するトレーを示す。この代替の開口特徴部リセスも同様に、顧客が蓋のコーナの1つにアクセスできるようにして、顧客が例えばパッケージを開け始めることを可能にする。開口特徴部リセスは、封入リム1251の蓋係合溝路1213に収まる蓋(図示せず)により少なくとも部分的に覆われることができ、また蓋係合溝路1213から蓋を取り外すことを容易にすることができる。
図125は、本発明によるさらに別の代替実施形態1215を示す。この図は、図119と同様であるが、蓋1219の中心に開いた供給特徴部1217を示す。図125に示すパッケージはこの供給特徴部を含むため、顧客が、例えば蓋を開け始めるために蓋のコーナ1221を利用する必要がない。したがって、図118〜図124に示す開口特徴部リセスは、図125に示すパッケージにはない。封入リム1223の一部の拡大断片断面図である図126に効果的に示すように、この実施形態は感圧接着剤も有さない。供給特徴部があることにより蓋は開閉されないため、感圧接着剤は図125および図126に示すもののような実施形態では必要とされない場合がある。したがって、感圧接着剤は必要ない。また、トレーが「シール可能」である必要がない場合、感圧接着剤により提供されるさらなる固定は必要ない。図125および図126に示す封入リムは摩擦嵌め封入リムであるが、所望であれば、例えば図109〜図114および図116に示すもののようなクリンプ可能な封入リムを用いてもよい。図125に示す4つの直線状の側壁上の蓋係合溝路1225を用いて蓋をトレーに挿入する機械を用いることができる。
図127は、図125と同様であるが、封入リム1229が蓋1233の全周に延びるパッケージ1227を示す。この場合も同様に、蓋は供給特徴部1231を含むため、蓋を繰り返し開閉することを可能にする感圧接着剤を含む必要はない。パッケージの中心に供給特徴部を有することにより、蓋が開くこと(すなわち、トレーから分離すること)は全く必要ない。図125および図126に関連して述べたように、図127および図128には摩擦嵌め封入リム1229が示されているが、ここでクリンプ可能な封入リムを用いてもよい。本発明によるパッケージのこの実施形態では、所望であれば、封入リムのフランジ部の射出樹脂に蓋フィルム1231を超音波シールしてもよい。
図127に示すトレー1227に蓋1233を設置するために、ヒートシール機を用いることができる。この機械は、トレーの全周に延びる封入リム1229のフランジ部に蓋を押し付ける際に、蓋を加熱する。蓋が封入リムに対して下方に押し付けられると、機械のアプリケータヘッドのプレートまたはリングによってリムの張り出し部1235(図128を参照)が下方に撓んで、板紙蓋の縁部が蓋係合溝路1237と摩擦係合するまで張り出し部を通過するようにする。次に、機械のプレートがトレーから離れて移動すると、張り出し部はその元の位置にスプリングバックする可能性があり、トレーの封入リムのフランジ部にヒートシールされているであろう蓋を保持することを助ける。あるいは、板紙蓋が曲がることによりトレーの封入リムの外縁の周りの蓋係合溝路に縁部が嵌まるまで、蓋の中心領域を単に押し下げることができる。さらに第3の代替のクリンプ可能な封入リムを用いてもよく、この場合、クリンプ可能な封入リムは、封入リムのフランジ部に蓋を配置できるようにするのに十分に開いている。言い換えれば、弧状ヘッド部の張り出し部は、封入リムのフランジ部への板紙蓋の挿入を可能にするのに十分に外側に後退することができる。その後、張り出し部は、トレーの所定位置に蓋を固定するために蓋にクリンプされる。
5パネルトレー
基本的な傾斜壁トレー
図33〜図36に示すように、部分的封入トレー416は、底面418および4つの側壁(420、422)を含む5パネルブランクから成形することができる。各長側壁420および短側壁422は、トレーの底面と同様に1つのパネルから成形される。側壁は、底面すなわちベースパネルのみに沿って接続される。したがって、平坦にするとブランクは十字形に似ている。図46は十字形トレーブランク424を示し、図47は、図33に示すトレーよりも比較的狭いトレー426に対応する折り曲げ(但しまだ封入またはシールされていない)位置にある、図46のトレーブランクを示す。
図33のトレー416が成形されると、側壁420、422は、互いに隣接して、隣接する側壁間にシームまたはスパイン(spine)430が形成されるまで折り込まれる。図34は5パネルブランクから組み立てたトレーの側面図であり、図35は当該トレーの正面図である。
最初に、トレーブランクは図33〜図35に示す形状に折り曲げられるが、側壁420、422は互いに隣接するが必ずしも接触していない。図36は、トレー416の基本形状を作るために折り曲げられた5パネルブランクのコーナ428の拡大断片図である。図から分かるように、トレーのコーナで交わる隣接する側壁(420、422)間には、わずかな隙間またはシーム430が存在し得る。さらに、側壁パネルは互いに重ならないため、側壁を互いに素早く繋ぎ合わせるための従来の接着剤または締結具が入る余地はほとんどまたは全く残らない。むしろ、コーナは射出成形材料によって互いに繋ぎ合わせられる。図33〜図35に示す実施形態は一体的なフランジ432を含むが、図46および図47に示す実施形態のような他の実施形態はフランジを省いてもよい。
次に、折り曲げたブランクを、いずれも後述する図74〜図76、または図93〜図96に示すものと同様の射出成形工具に入れる。しかしながら、この特定の実施形態とともに用いるのに適した射出成形工具は、トレー416のフランジ432(ある場合)に沿ってだけではなく、各コーナのシームまたはスパイン430にも沿って加圧された射出成形材料を送り込む。加圧された射出成形材料は、隣接する側壁420、422間の隙間を充填するように、また隣接する各側壁の一部を覆うように流れる。したがって、仕上がった5パネルトレーの各コーナのシームは、コーナに隣接する側壁を部分的に封入する射出成形材料からできる。必要であれば、気密シールを提供するために、トレーの底面パネルの一部も封入することができる。
射出成形リム
上述のように、壁の上縁部に沿って別個のフランジ部がなくてもよく、射出材料自体での封入プロセス中に、任意の所望のフランジを成形することができる。図37〜図42は、封入部分を有する5パネルトレー434を示す。図37は、射出成形材料からできたフランジ436を有する5パネルトレー434の上面図を示す。トレーのフランジのない上周縁にプラスチックリムを成形することにより、トレーの剛性および剛直性が高まる。図38は、射出成形材料からできたフランジ436および射出成形コーナシーム442を明確に示す、同様の5パネルトレー434の等角図である。図39は、図38に示すトレー434の端面図である。
射出成形リムおよびコーナビード
図40は、組み立ておよび封入済みの5パネルトレー436の側面図である。図40に示すように、側壁(446、448)は、射出材料を用いてシームまたはスパイン450に沿って継ぎ合わせられ、それと同時に、任意のリムまたはフランジ452が壁の上縁部454の周りに成形される。図41は、図40のライン41−41に沿った5パネルトレーの断面図である。同様に、図42は、射出成形フランジ452およびコーナシーム450を示す、図41の円で囲んだ部分の側壁446の拡大断片断面図である。図42は、射出成形フランジ(細い斜線(fine diagonal shading)で示す)だけではなく、コーナシームを構成する射出成形材料の内側および外側ビード456(逆向きの斜線で示す)も目立つように示す。
金型における板紙の位置を制御することは、密閉シール可能なパッケージを成形することを確実にするのに役立つ。射出成形樹脂の板紙への結合は、基本要素(例えば溶融温度等)が類似していないことにより弱い可能性がある。パッケージを製造する際には、板紙の縁部がパッケージの内容物に触れないようにすることが重要であり得る。したがって、射出成形樹脂がパッケージの内部のラミネートフィルムと結合することが重要である。このようにならない場合、板紙の縁部が露出され、それにより、製品のウィッキングまたは樹脂と板紙との境界面の漏れが生じる可能性がある。これを防止する一実施形態の1つの断片上面断面図を図43に示す。射出成形樹脂458および板紙インサート460の位置に留意されたい。複合パッケージを製造する場合、樹脂ビード458の位置がパッケージの内側にあり、外側にはないように、板紙インサートを射出成形工具に入れる。樹脂は、金型内に射出されると、金型の外側に板紙を押し付け、樹脂を内側のラミネートフィルムに十分に結合させる。図44および図45は、代替のビード構成(462、464)を示す。
さらなるトレーブランク
本明細書で説明する種々のトレーブランクに加えて、本発明の一実施形態による射出成形装置により、複数の他のブランクをプレス成形し、1つまたは複数の封入特徴部を設けることができる。概して、射出成形装置は、プレス成形用の1つの工具と射出成形用の第2の工具とを必要とするのではなく、1つの機械または工具内で、トレーのプレス成形および封入特徴部の射出成形の両方を行うことができる。このような装置の一例は以下に示す。
図48は、1つの装置内でのプレス成形および射出成形に適した代替のトレーブランク466を示す。
図49は、1つの装置内でプレス成形および射出成形の両方を行うことができる第2の代替のトレーブランク468を示し、図50は、折り曲げ状態の、但しいかなる射出成形または封入特徴部も有さないトレーブランクを示す。図50に示す成形済みの3次元トレーに含むことができる射出成形特徴部の例としては、フランジ、リム、突起部、ハンドル、リブ、ベーン、および本明細書で説明する任意の他の特徴部が挙げられる。
同様に、図51は、1つの装置内でプレス成形および射出成形の両方を行うことができる第3の代替のトレーブランク470を示し、図52は、折り曲げ状態の、但しいかなる射出成形特徴部も有さないトレーブランク470を示す。図53は、1つの装置内でプレス成形および射出成形の両方を行うことができる第4の代替のトレーブランク472を示し、図54は、折り曲げ状態の、但しいかなる射出成形特徴部も有さないトレーブランク472を示す。図55は、1つの装置内でプレス成形および射出成形の両方を行うことができる第5の代替のトレーブランク474を示し、図56は、折り曲げ状態の、但しいかなる射出成形特徴部も有さないトレーブランク474を示す。図57は、1つの装置内でプレス成形および射出成形の両方を行うことができる第6の代替のトレーブランク476を示し、図58は、折り曲げ状態の、但しいかなる射出成形特徴部も有さないトレーブランク476を示す。図50〜図58に示す成形済みの3次元トレーのいずれにも含むことができる射出成形特徴部の例としては、フランジ、リム、突起部、ハンドル、リブ、ベーン、および本明細書で説明する任意の他の特徴部が挙げられる。
本明細書で説明するもの等の射出成形工具でのプレス成形に適したトレーブランクのさらなる例は、RothおよびWybengaによる「The Packaging Designer's Book Of Patterns」に見ることができる。
円筒形容器
図59は、射出成形板紙ラミネート複合容器478の別の実施形態を示す。この実施形態は、概して、底面ブランク480と、少なくとも1つの側壁ブランク482とを備える。ブランクはそれぞれ打ち抜かれ、次に射出成形樹脂によりそれぞれの末端が互いに結合される。特に、射出成形リム484、少なくとも1つの射出成形側壁ビード486、および射出成形底壁ビード488で、ブランク同士を繋ぎ合わせることができる。この容器は、1個取り射出成形工具(single cavity injection mold tool)で成形することができる。
図59に示す円筒形容器は、以下のプロセスを用いて成形することができる。
まず、従来の手段、例えば、押し出し被覆、押し出しラミネート、または接着ラミネートを用いて、板紙積層板を作製する。積層板は、最終的な複合パッケージ要件(例えば、酸素バリア性または防湿性(moisture barrier)、電子レンジ調理可能性(microwavability)、従来のオーブン調理可能性(ovenability)、またはこれらの特性の何らかの組み合わせに応じて、例えば、MICRO−RITE、MICRO−RITEサセプタ、QWIK−WAVEサセプタ、PET(ポリエチレンテレフタレート)、EVOH(エチレンビニルアルコール)バリア性共押し出しフィルム、または他のものから選択することができる。EVOHは、例えば非照射牛肉に用いられるバリア材である。PETは、電子レンジおよび従来のオーブン用に設計された飲料ボトルおよび食品トレーで用いられる熱可塑性ポリエステルである。
第2に、板紙積層板を印刷する。印刷は、フレキソ印刷、リソグラフィ、またはグラビア輪転印刷等の既知の手段によるものであってもよい。印刷は、板紙にラミネートされたフィルムで、板紙とフィルムとの間にインクを閉じ込めて行うことができる。
第3に、板紙積層板から1つまたは複数の側壁ブランクおよび底面ブランクを打ち抜く。側壁は、入れ子状に積み重ねることができるように、垂直(straight)またはテーパ状にすることができる。
第4に、1つまたは複数の側壁ブランクおよび底面ブランクを射出成形工具に入れる。1つの側壁ブランクを用いる場合、側壁ブランクを、その両端部が互いに密接するまでマンドレルに巻き付けて、例えば真空により所定位置に保持する。側部のシームが重なるようにする必要はなく、側壁を形成するブランクの両端部は、当接状態にされる。底面ブランクを、側壁ブランクに対して、側壁ブランクの底外周付近の正確な位置に配置し、例えば真空により所定位置に保持する。底面ブランクの外周を、スカートを形成するように折り曲げてもよい。側壁は通常、グラフィック上の関係で底壁を囲む。標準的な紙コップに見られるものとは異なり、底面と合わさる側壁の底縁部にも折り重ね部分はない。
第5に、側壁ブランクの当接する両端部を互いに結合させてシームを形成するため、および底面ブランクの外周を側壁ブランクに結合するために、プラスチックポリマーを射出する。射出ポリマーは、側壁ブランクの上外周に取り付けられるリムも形成する。積み重ねラグまたはスナップ嵌め蓋構成等、他の特徴部を複合パッケージの一部として射出成形してもよい。複数の側壁ブランクを用いる場合、上述のように、各側壁ブランクを、隣接するブランクにポリマーで結合することができる。このプロセスを用いて、最初は継ぎ合わせられていない一連の平坦なブランクから、矩形のトレー(または平坦な側壁を有するトレー)を作ることもできる。
容器の外面および内面の両方を水分およびガスを通さないようにすることができるため、図59に示す実施形態はレトルト処理可能である。一般に、トレーのレトルト処理は、圧力チャンバ内の華氏250度の環境にトレーを置くこと、および貯蔵寿命を延ばすために製品および食品を加熱滅菌することを含む。
図59に示す実施形態は、場合によっては蓋490を含んでもよく、その場合、底面パネル部材480、側壁部材482、および蓋部材490から成る3ピースパッケージである。これら3つの部材は概して、末端が射出成形プラスチックにより互いに繋ぎ合わされる打ち抜きブランクから成る。
図59の実施形態は、射出成形シーム486および外周を有するように成形することができる。図59は、本発明による射出成形シーム容器478を明確に示し、図60は、図59の射出成形シーム486に沿った断面図である。図60では、斜線は射出成形材料を示す。
図59に記載の射出成形円筒形容器478は、側壁ブランク482および底面ブランク480から成形される。概して、底面ブランクは円形であり、側壁ブランクは矩形である。ブランクは、当業者に既知の従来の手段によって作製される。ブランクは、上述のMICRO−RITEおよびQWIK−WAVEサセプタ、PET、EVOHバリア性共押し出しフィルム等のような様々な材料でラミネートすることができる。所望であれば、いずれのブランクにもグラフィックを印刷することができる。
次に、側壁482および底面ブランク480を、側壁ブランクを底面ブランクに対して垂直に位置付けた状態で、射出成形工具に入れることができる。側壁ブランクを、その両端部が互いに密接するまで巻き付けて、中空の円筒を成形する。側壁の端部が互いに接近する空間を、側壁空間と呼ぶ。底面ブランクは、概して、湾曲した側壁ブランクの下部付近に位置付けられる。さらに、所望であれば、底面ブランクの外周を、スカートを形成するように折り曲げてもよい。
次に、射出成形材料を射出成形工具に押し込み、側壁ブランクの内側および外側の一部を、互いに密接した縁部に沿って被覆し、側壁空間を充填し、射出成形材料の側壁シームを形成する。射出成形材料は、側壁ブランクの下部と底面ブランクとの間の空間にも押し込まれ、それぞれの一部を被覆するとともに、2つのブランクを互いに結合させる。所望であれば、射出成形材料は、(図60に示すように)底面ブランク480の下面よりもわずかに下方に延びてもよく、または(図61に示すように)底面ブランク480の下面と同一平面上にあってもよい。射出成形材料は、側壁ブランクの上外周に取り付けられるリムも形成することができる。
図61および図62は、円筒形の電子レンジレトルトパッケージ494を示す。このパッケージは、レトルト内で回転して加熱を助けるために、図示のように丸形にすることができる。あるいは、このパッケージは、トレーのように非円筒形または非丸形で、静止または回転レトルト内で熱処理することができる。
本発明の別の実施形態は、射出成形されたシールおよび外周を有する円筒形容器の形態をとる。図178は、本実施形態による射出成形円筒形容器1301の分解図を示す。
図178に示す射出成形円筒形容器1301は、少なくとも1つの側壁ブランク1303、底面ブランク1305、および任意の蓋1307または頂面ブランクから成形される。一般に、底面ブランクは円形であり、側壁ブランクは矩形である。ブランクは、当業者に既知の従来の手段によって作製される。ブランクは、上述のMICRO−RITEおよびQWIK−WAVEサセプタ、PET、EVOHバリア性共押し出しフィルム等のような様々な材料でラミネートすることができる。所望であれば、いずれのブランクにもグラフィックを印刷することができる。側壁ブランク(複数可)の内側に、フィルム1300をラミネートしてもよい。図178では、明確にするためにフィルムラミネートを誇張表示している。
次に、側壁1303および底面ブランク1305を、側壁ブランクを底面ブランクに対して垂直に位置付けた状態で、射出成形工具に入れることができる。側壁ブランクを、その両端部が互いに密接するまで巻き付けて、中空の円筒を成形する。側壁の端部が互いに接近する空間を、側壁空間と呼ぶ。底面ブランクは、概して、湾曲した側壁ブランクの下部付近に位置付けられる。さらに、所望であれば、底面ブランクの外周を、スカート1309を形成するように折り曲げてもよい。
次に、射出成形材料を射出成形工具に押し込み、側壁ブランク1303の内側および外側の一部を、互いに密接した縁部に沿って被覆し、側壁空間を充填し、射出成形材料の側壁シーム1312を形成する。射出成形材料は、側壁ブランクの下部と底面ブランク1305との間の空間にも押し込まれ、それぞれの一部を被覆するとともに、2つのブランクを互いに結合させる。所望であれば、射出成形材料は、(図59および図60に示すように)底面ブランクの裏面よりもわずかに下方に延びてもよく、または(図61および図62に示すように)底面ブランクの裏面と同一平面上にあってもよい。射出成形材料は、側壁ブランクの上外周に取り付けられるリム(図示せず)も形成することができる。
図179は、図178に示す射出成形円筒形容器1301の中間部の断面図である。図180は、容器の中間部から取り、少なくとも1つの側壁(または接続)シーム1312を示す、図179の特徴的な部分の拡大断面図である。図179および図180では、斜線は射出成形材料を示す。シーム1312の外側および内側に沿った射出成形材料の重なりは、見やすいように誇張してある。図180は、シーム1312、側壁ブランク1303、およびラミネートフィルム1300を拡大して示す。概して、シーム1312を形成する射出成形材料は、フィルムとよりしっかりと結合させることができる。したがって、射出成形材料(樹脂またはポリマー等)の重なりにより、フィルム側にクロスバー部材1314を成形することができる。同様のクロスバー部材1316を側壁ブランクの外側に成形して、シームおよび/または側壁の周りのガスまたは液体の漏れを最小限に抑えることができる。
図63は、底面パネル部材(図示せず)、側壁部材131、および蓋部材1315から成る円筒形電子レンジレトルトパッケージ1311を示す。これら3つの部材は概して、末端が射出成形プラスチック1317により互いに繋ぎ合わされる打ち抜きブランクから成る。このパッケージは、レトルト内で回転して加熱を助けるために、図示のように丸形にすることができる。あるいは、このパッケージは、トレーのように非円筒形または非丸形で、場合によっては複数の側壁部材を用いて製造され、静止または回転レトルト内で熱処理することができる。
封入または被覆された内部
本発明のこの実施形態は、板紙およびプラスチックに関する消費者利益を組み合わせて1つの容器にする。1つの例示的な実施形態496を図64に示す。この実施形態では、容器は、少なくとも1つの板紙層および別の射出成形ポリマー層を含む、複数の層から成る。
ラミネートプロセスを用いて、トレーの内側または外側にポリマーを施してもよい。板紙または板紙代用品のいずれも、基板の片面または両面にラミネートまたは押し出しされたポリマーフィルムを含むことができる。両方の層が、例えば図64に示すような容器の内部にあり得る任意の内部仕切りまたは壁を含む、容器の表面積の全部またはほとんどを覆うことができる。図64に示すトレーは、以下の、
i)プレス成形したMICRO−RITE容器から開始し、
ii)内面に黒色PETポリマーの層を射出成形する
例示的なプロセスにより作製することができる。
得られる容器は、一般的に知られるCPET(結晶ポリエチレンテレフタレート)容器と似ているが、消費者が受ける調理上の利益は向上する。CPETは、多区画・単一冷凍食品容器に成形することができる耐熱プラスチックであり、電子レンジまたは従来のオーブンで加熱することができる。得られる容器は湿度に敏感ではないため、トレーが軟化してテーブルの開口から落ちるという典型的な問題なく、スチームテーブルの環境でトレーを用いることができる。
耐洗浄性の(dishwasher-safe)、再使用可能な電子レンジパッケージは、本発明の別の実施形態として作製することができる。例えば、制御されたマイクロ波加熱層を含むトレー(Graphic Packaging Corporation(Golden, Colorado)製のMICRO−RITE等)は、内側および外側の両方をラミネートすることができる。このラミネートは通常、トレー自体の打ち抜き/プレス成形前に行われる。さらに、ラミネートされたトレーブランクは、トレーが成形される前に熱可塑化することができる。次に、ラミネートされていないトレー縁部を保護するために、上述の射出成形プラスチックリムを加えることができる。これにより、トレー全体が水および潜在から保護され、したがってトレーを容易に洗浄および再使用することが可能になる。
図64は、封入された内部仕切りまたは壁498と、完全に被覆された内面500とを有するトレー496を示す。この実施形態では、内面は、高温に耐える結晶ポリエステル(C−PET)等のプラスチックで被覆される。C−PET面は、電子オーブンでの使用を意図したトレーで特に有用であり、C−PETの下にあるサセプタまたは制御されたマイクロ波加熱/集束層と結合してもよい。さらに、多くのこのようなトレーは、食物を互いに隔てておくための内部仕切りまたは壁を含む。射出成形工具は、内部ライニングおよび仕切りの両方を提供するように変更してもよい。
射出成形特徴部を有するサセプタトレー
上述のように、1つまたは複数の封入特徴部を組み込んだトレーは、トレーの使用目的の性質に応じて、被覆またはライニングを備えてもよい。例えば、トレーには、トレーの特定の部分に放射エネルギーを集束させるように設計された金属サセプタ層またはパターンを設けることができる。このようなサセプタ層は、電子レンジで使用するために設計されたトレーで用いられることが多い。サセプタトレーの例としては、Graphic Packaging Corporation(Golden, Colorado)製のMICRO−RITEおよびQWIK−WAVE製品が挙げられる。
図65は、封入特徴部504およびサセプタ層506の両方を有するトレー502の一実施形態を示す。この実施形態では、封入特徴部は封入リムである。特定のサセプタパターンが示されているが、本発明の一実施形態とともに任意のサセプタパターンを用いることができる。さらに、サセプタパターンは、トレーの1つまたは複数の封入特徴部を考慮に入れるように特別に整形することができる。例えば、トレーには、樹脂から成形された仕切りまたはリブを設けてもよい。このようなトレーでは、サセプタパターンは、トレーのうち仕切りが占める部分にマイクロ波エネルギーが集束することを避けるように構成することができる。別の実施形態では、トレーには、トレーのベースの一部にわたって樹脂の隆起したシェルフすなわちレッジを設けてもよい。隆起したシェルフは、シェルフの下部とトレーのベースとの間に空気を閉じ込めることができる。この実施形態では、サセプタパターンは、トレーベースのうちシェルフで覆われる部分に種々の加熱特性を与えるように構成することができる。
区画付きトレー
複数の食品を互いに隔てておく、複数の深いまたは急勾配の食品区画を、板紙容器のプレス成形によって作製することは困難である。図64に示すように、射出成形仕切り498を単一区画容器の内面500に加えて、複数の区画504に分割することができる。これらの仕切りは、容器の外周縁の周りの射出成形リムと継ぎ合わせてもよく、またはリムを省いてもよい。
本発明では、各区画504は、容器のその区画に収容される特定のタイプの食品に特有の、マイクロ波相互作用材料(例えば、サセプタでラミネートされた板紙)を含むことができる。したがって、1つの板紙容器496は、それぞれが関連する特定の食品を最も効果的に加熱するように設計される、複数の異なるマイクロ波相互作用材料を含むことができる。
最後に、代替実施形態は、内面500全体をプラスチックで被覆せずに、内部仕切り498を利用してもよい。むしろ、内部仕切りには、封入リム(図示せず)を均一に成形することができる。このように、多くの異なるタイプのトレーは仕切りを含むことができる。例えば、内部サセプタ層、すなわち制御されたマイクロ波加熱層を有するトレーは、内部仕切りも有することができる。さらに、トレーは、仕切りの各側に異なるサセプタまたはサセプタ厚を有することにより、仕切りにより隔てられる種々のタイプの食品を最適に加熱するようにマイクロ波加熱特性を変えることができる。
市場におけるフィルムの数により、可能な区画付きトレーの数はほぼ無限になる。また、ヒンジ式の蓋または別の様式の蓋を、トレーフィルムと一致する蓋フィルムから作製することができる(蓋は以下でさらに説明する)。
ハンドル
射出成形材料は、複数の目的を果たすために様々な特徴部に成形することができる。例えば、トレーの運搬を簡単にするために、図66に示すように、対向する突出部すなわちハンドル508を有する封入リム506を円形トレー510に加えてもよい。これらのハンドルは、射出成形工具に最小限の変更を加えて、封入リムの一体部分として成形することができる。同様のハンドル512(例えば図67を参照)を、任意のトレー513の形状、または紙皿にさえも設けることができる。
固定ハンドル
ハンドル508を有する射出成形プラスチックリム506を、例えば図66に示す。このようなハンドルは、例えばピザ用皿(pizza pan)等の浅い丸形の板紙の給仕トレーまたは容器、および他の容器で有用である。図66に示すもののような実施形態では、リム506は剛直性(高い曲げ剛性)およびシール面を提供し、ハンドル508は消費者の利便性を提供する。一代替形態では、フライパンのハンドルのような1つの固定ハンドルが成形される。
折り曲げ可能なハンドル
図68および図69は、折り曲げ式またはヒンジ式ハンドル518を含む封入リム516を有するトレー514を示す。折り曲げ可能なハンドルは、例えば、電子オーブンで食品を加熱している間は容器の上に倒すように設計され、次に、調理された食品を容器から直接給仕するために外側下方に枢動することができる。
ハンドル518は、保存空間および調理空間の両方を最小にするために、(図68に示すように)トレー514の上に折り曲げ、トレーを運搬する際には(図69に示すように)広げることができる。調理空間が極めて限られているだけでなく、プラスチックハンドルはマイクロ波加熱プロセスに不利な反応を示さないため、このような封入リムは電子レンジトレーでは特に有用であり得る。この場合も同様に、射出成形工具を変更することにより、封入リムと一体的なヒンジ式ハンドルを成形することができる。
トリベット(trivet)特徴部
図70および図71に示すように、例えば、容器534の底面532よりも下に(例えば上述の5パネルトレーにおける)射出成形側壁シーム材料530を(竹馬のように)延ばすことにより、容器の底面を電子レンジの底面から離しておくための、あるいはホットパッド特徴部またはトリベットとしての役割を果たすためのトリベット特徴部528を成形することができる。これは、カウンタートップの燃焼を防止することだけでなく、電子レンジ調理を補助することにも有益であり得る。
スタンドアップ(stand-up)特徴部
図72は、本発明により達成することができるスタンドアップ特徴部1351を示す。図示のスタンドアップ特徴部は、射出成形樹脂を容器のベース1353(また場合によっては、容器の封入リム1357)から延ばして、パッケージ1355にスタンドアップ特徴部を加えることにより作製される。

板紙蓋を有する射出成形折り曲げ式板紙トレーを用いて、種々の容器タイプを製造することができる。
ヒンジ式蓋
ヒンジ式蓋容器520では、ヒンジ522が、一次蓋524(以下で説明する蓋カバー供給特徴部と比較した場合)を側壁526に、トレーまたは他の容器の容易な開閉を促すようにヒンジ式に接続する。一例を図73に示す。
ヒンジ式蓋は、一体ヒンジ(例えば図174および図186を参照)を有する蓋を含む。図174は、トレー1359および蓋1361の組み合わせを示し、蓋は1つの長い一体ヒンジ1357によりトレーに接続される。図186および図193は、トレー1359および蓋1361の組み合わせを示し、蓋は一対の短い一体ヒンジ1363によりトレーに接続される。平坦面は全て板紙であり、湾曲面すなわちアール面は全て樹脂である、図174、図186、および図193に示す容器および一体ヒンジ特徴部は、1つの金型で作製することができる。
スナップ嵌め蓋
一代替実施形態では、蓋および側壁は互いに別個のものであってよく、協働するスナップ嵌め開封・再封特徴部を組み込んでもよい。封入リムを有するトレーには、スナップ嵌め蓋を嵌めることができる。図73に示すように、蓋524はスナップ嵌めかつヒンジ式であってもよい。封入リムは、リムから外方に延びて、雌型すなわち溝付き蓋を受け入れるような形状にされた雄型突起を有することができる。蓋は、熱成形された蓋であってもよく、または上述のように再使用可能な蓋であってもよい。
射出成形プラスチックリムまたはフランジを有するプレス成形板紙トレーには、スナップ嵌め蓋(図示せず)を嵌めることもできる。リムまたはフランジは、スナップ嵌め雌型断面プラスチック蓋を受け入れる雄型突起断面(すなわちスナップ嵌め特徴部)を有してもよい。例えば、蓋は、熱成形プラスチックまたは再使用可能なMICRO−RITE蓋であってもよい。
剥離可能な蓋
可撓性パッケージ技術分野で既知の剥離性フィルム構造は、本発明によるトレーと組み合わせて用いるようになっていてもよい。例えば、このようなフィルムを、板紙または他の蓋材料にラミネートしてもよい。
剥離可能な蓋は、約500°Fで溶融し、したがって、従来のオーブンで用いるように設計されたトレーの施蓋フィルムとして用いることができる、ポリエステルから構成されてもよい。剥離可能な蓋は、従来のオーブンで用いるには低すぎる温度で溶融するが、電子オーブンで用いるように設計されたトレーの施蓋フィルムとしては十分に機能するポリプロピレンから作製することもできる。

板紙蓋を有する射出成形折り曲げ式板紙トレーを用いて、種々の容器タイプを製造することができる。
ヒンジ式蓋
ヒンジ式蓋容器では、ヒンジが、一次蓋(以下で説明する蓋カバー供給特徴部と比較した場合)を側壁に、トレーまたは他の容器の容易な開閉を促すようにヒンジ式に接続する。
2ピースの機械ヒンジ式蓋(例えば、他の製品で用いられることが多いボールソケット型のピアノタイプヒンジ)を、本発明と組み合わせて用いてもよい。このような蓋は、図189に示す供給特徴部1365の蓋と同様である。
図187は、2ピースパッケージ1367の一例を示す。蓋1369は、成形トレー1375の一部を構成する取り付け面1373に機械的に接着される一体ヒンジ1371を有する。図187では、一体ヒンジは、ヒンジ取り付け面に取り付けられようとしている。2つの別個の射出成形用金型、すなわち、蓋を作製するための第1の金型およびトレーを作製するための第2の金型が用いられる。この構成では、平坦面は全て板紙であり、湾曲面すなわちアール面は全て樹脂である。
図190は、1つの成形ユニットで作製されたヒンジ式トレー1377を示す。3つの板紙片を金型に入れ、次に樹脂を射出してトレーを成形する。前述のように、平坦面は全て板紙であり、湾曲面すなわちアール面は全て樹脂である。図示されるこの容器は、供給特徴部1381へのアクセスを可能にする機械ヒンジを含む。
スナップ嵌め蓋
別個のスナップオンすなわちスナップ嵌め蓋(例えば、内容物が最初の食事(sitting)で完全に消費されていない場合に再シールすることができるように、大きいラザニア皿で用いられるもの)を、本発明に従って作製することができる。図188は、一体ヒンジ供給特徴部1385を有するスナップ嵌め蓋1383を示す。これは、2つの別個の射出成形用金型を用いて作製される、別の2ピースパッケージ(図187に示すようなもの)である。板紙および射出成形樹脂を用いて、1つの金型でトレー1387を作製し、別の金型で蓋を作製する。この場合も同様に、この構成では、平坦面は全て板紙であり、湾曲面すなわちアール面は全て樹脂である。
一代替実施形態では、蓋1383およびトレー1387の側壁は互いに別個のものであってよく、協働するスナップ嵌め開封・再封特徴部を組み込んでもよい。
封入リムを有するトレーには、スナップ嵌め蓋を嵌めることができる。封入リムは、リムから外方に延びて、雌型すなわち溝付き蓋を受け入れるような形状にされた雄型突起を有することができる。蓋は、熱成形プラスチック蓋であってもよく、または上述のように再使用可能な蓋であってもよい。
射出成形プラスチックリムまたはフランジを有するプレス成形板紙トレーには、スナップ嵌め蓋を嵌めることもできる。リムまたはフランジは、スナップ嵌め雌型断面プラスチック蓋を受け入れる雄型突起断面(すなわちスナップ嵌め特徴部)を有してもよい。例えば、蓋は、熱成形プラスチックまたは再使用可能なMICRO−RITE蓋であってもよい。
剥離可能な蓋
可撓性パッケージ技術分野で既知の剥離性フィルム構造は、本発明によるトレーと組み合わせて用いるようになっていてもよい。例えば、このようなフィルムを、板紙または他の蓋材料にラミネートしてもよい。
剥離可能な蓋は、約500°Fで溶融し、したがって、従来のオーブンで用いるように設計されたトレーの施蓋フィルムとして用いることができる、ポリエステルから構成されてもよい。剥離可能な蓋は、従来のオーブンで用いるには低すぎる温度で溶融するが、電子オーブンで用いるように設計されたトレーの施蓋フィルムとしては十分に機能するポリプロピレンから作製することもできる。
供給特徴部を有する蓋
図188、図189、および図190は、供給特徴部を有する種々の蓋を示す。これらの蓋は、本発明に従って作製することができ、本明細書の他の箇所で説明される。
ガスバリア特徴部(すなわち、耐漏れ性または「漏れ防止性」)
水分およびガスバリア層が板紙トレーに組み込まれていれば、蓋フィルムがプラスチックリムに密閉シールされる場合、高バリア板紙トレーパッケージを得ることができる。このようなトレーは、例えば、貯蔵寿命を延ばすための冷凍食品の青果物鮮度保持包装(modified atmosphere packaging:MAP)に有用である。MAPは、密封時に酸素、炭酸ガス、および窒素等のガスの組み合わせを導入して包装し、包装された製品(例えば、ブリスターパッケージ入りの食肉加工品(lunch meat))の貯蔵寿命を延ばす包装方法である。
現在、MICRO−RITEおよび他の金属化マイクロ波包装(metallized microwave packaging)を組み込んだ非バリアパッケージが製造されている。これらのパッケージは、箔および金属の両方のキャリアシートとして従来の非バリア延伸PETを用いる。MICRO−RITEおよび他の金属化マイクロ波包装を組み込んだバリアパッケージは、上述のシール可能な蓋を、パッケージの残りの部分のバリア性(barrier aspects)を改善するための以下の技法のうちの1つと組み合わせることにより形成することができる。
i)従来のPETの代わりにサラン被覆(あるいはアクリルまたはポリビニルアルコール)PETを用いる。
ii)従来のマイクロ波パッケージを用いるが、従来のPETに加えて、サラン被覆(あるいはアクリルまたはポリビニルアルコール)PETまたはEVOH含有フィルム等のバリアシートをラミネートする。
iii)バリア接着剤を用いて、板紙に従来のPETフィルムをラミネートする。
iv)EVOH(または他のバリア樹脂)を用いて、板紙に従来のPETフィルムを押し出しラミネートする。
グラフィックが印刷されたトレーを製造する方法
板紙トレーは、プレス成形、折り曲げ、ガセット等のいずれの場合も、一般にトレーブランクから成形される。様々な板紙トレーを成形するのに適したトレーブランクは、以下のように製造することができる。
i)最初に、ポリマーフィルムを箔にラミネートし、フィルム/箔の組み合わせを形成する。所望であれば、ポリマーフィルム事態を金属化してもよい。次に、フィルム/箔の組み合わせを、耐アルカリ性剤(caustic resistant agent)を用いて所望のパターンでマスキングする。マスキングしたら、フィルム/箔の組み合わせを苛性ソーダ浴に通し、それにより当該組み合わせのマスキングされていない部分がエッチングされる。次に、必要であればマスクを除去してもよい。所望のパターンにエッチングされたら、フィルム/箔の組み合わせを、被覆および打ち抜きがされていない板紙シートにラミネートする。ラミネート後、板紙にインクを加えてグラフィックを形成することができる。
ii)トレーのプレス成形を可能にするために、板紙は水分を含んでいなければならない。したがって、プレス成形すべき板紙シートにインクを施したら、加湿プロセスにより板紙に水分を加える。一実施形態では、加湿プロセスにより、板紙に約3〜5%の水分を加える。この付加的な水分は、シートの板紙繊維を拡張および膨張させるのに役立つため、トレーをリッピングせずに整形することができる。
iii)加湿プロセスが完了した後、板紙シートを個々のトレーブランクに打ち抜く。多くの異なるタイプのトレーを製造することができる。打ち抜きステップにより、トレーブランクの最終形状が決定される。例えば、5パネルトレーブランク(上述)は、プレス成形トレー用のトレーブランクとは異なる形で打ち抜かれる。
iv)打ち抜きに続いて、得られたトレーブランクをプレス成形、折り曲げ、または他の方法でトレーに整形することができる。
中実度が高い6〜8色の印刷をトレーの外側で行うために、クレーコート板紙を用いることが必要である。クレーがない場合、インクが板紙に吸収され、板紙にわたってブリードが起こる場合がある。その結果得られる印刷解像度および品質は低く、グラフィックの滲みまたはかすみを含む可能性がある。本発明の一実施形態では、板紙を被覆するために、板紙1連当たり約18ポンドのクレーが加えられる。このクレーの量により、トレー表面の高中実度印刷が促進される。さらに、上述のプロセスは、グラフィックをトレーの頂部だけではなくトレーの側壁および底面にも印刷することを可能にする。高品質グラフィックを望まない場合、上記のステップをなくしてもよい。
例えば完全な密閉シールを可能にするプラスチック射出成形支持リム436を有する、図41を参照して上述した5パネルトレー434を用いると、トレーの側壁および蓋にフルカラーグラフィックを有するバリアトレーを製造することが可能である。プリーツ状コーナが全くない5パネルトレー434は、板紙の表面全体にグラフィックを印刷してから、射出成形工具自体を用いてトレーを整形し、側壁間のシームをシールする材料を射出することを可能にする。
最終的にトレーの側壁および/または蓋の外側または内側になる面への両面印刷も、1つの選択肢である。折り曲げ式トレーは、トレーの内側および外側の両方にグラフィックを印刷することにより改善することができる。プレス成形トレーは、両面印刷された蓋を有することができる。この印刷は、板紙業界において既知の従来の印刷プロセスを用いて行われる。従来技術の熱成形トレーは、内側または外側に印刷することが容易ではない。通常、このような従来技術のトレーにグラフィックを加えるためには、感圧ラベルを利用する。
インラインプレス成形および射出成形プロセス
板紙容器をプレス成形してフランジを有する3次元トレーにし、次に射出成形プラスチックでフランジを部分的または全体的に封入することを、1つの工具で行うことが可能である。これにより、容器の均一性が改善され、コストが低減する。
射出成形工具は、自立形の機械であってもよく、またはトレー本体を成形するように設計された機械と組み合わせられてもよい。後者の場合、1つの機械でトレーを成形して封入リムを射出成形する。射出成形工具が自立形である場合、トレーは、手で、またはコンベヤベルト等の専用機械で、射出成形工具に搬送され得る。
これらの容器成形工具は、ボール、トレー、およびプレート等のプレスされた板紙容器を作製するために一般に用いられる工具、例えばGralexおよび/またはPeerlessのプレスと同様である。しかしながら、容器のリム領域および任意の他の所望の領域に射出すべきポリマーを提供する新たな特徴が工具に含まれる。
あるいは、ステップ1で容器の成形が行われ、次に、成形されたトレーが、同じ機械における隣接する場所に「オンマシーン(on machine)」で移送され、そこでポリマーが射出成形される、2ステッププロセスを用いてもよい。
上記の射出成形工具は、特にリム特徴部として封入リムを有する実施形態に関するものであるが、すでに述べた装置に幾らかの変更を加えて、異なるリム特徴部を有する代替実施形態を作製することができる。
上述のものおよび当業者に既知のものを含む多くのトレー製造方法を、上述の射出成形プロセスと組み合わせることができることに、さらに留意されたい。したがって、トレーブランクを捕らえて、それを3次元トレーに成形し、成形されたトレーに射出成形するために、単一の製造ラインを設定することができ、ブランクまたは折り曲げ済みのトレーを1つの製造ラインから別の製造ラインに移送するが全くない。
第1の封入方法および装置
図74は、本発明の一実施形態によるトレー100および封入リム124(例えば図76を参照)を製造するのに適した、第1の実施形態による開いた状態の射出成形工具536を示す。概して、図74に示すように、組み立て済みのトレー100が射出成形工具536の中間に挿入される。フランジ116がバリア壁538(図77)上に載るため、トレー100が支持され、射出成形工具の底面よりも上に垂下する。バリア壁538は、閉じた状態の射出成形工具536の下型(bottom)部材540の一部から成る。
製造プロセスの一部として、トレー100またはフランジ116に沿って離間したいかなるプリーツ122も、射出成形工具536に配置される前に、少なくとも部分的にそれらを平坦化するためにプレスすることができる。これにより、以下で説明するように、プリーツ面にわたって密閉シールを形成するプロセスが簡略化される。
トレー100が射出成形工具536内に適切に配置されたら、図75に示すように射出成形工具を閉じる。閉じた状態の射出成形工具の上型(top)部材542の一部は、フランジ116をバリア壁538にしっかりと固定し、トレー100の確実な位置決めを助ける。閉じた状態の射出成形工具の上型542、フランジ、およびバリア壁は、フランジ面にいかなる隙間または凹凸もないほぼ気密なシールを形成する。
さらに、射出成形工具の上型542および下型540を適切に整形することにより、射出成形工具100自体を用いてトレー100をトレーブランクからプレス成形することができる。例えば、図74および図75に示すように平坦な金型上型542を有するのではなく、射出成形工具の上型が、射出成形キャビティ内に突起したプレス成形部材を含んでもよい。一実施形態では、プレス成形部材と射出成形工具のベースとの間の距離は、板紙シートの幅とほぼ等しくすることができる。トレーブランクを射出成形工具に入れ、金型が閉じると、射出成形工具の上型および下型によってトレーブランクに加わる圧力がトレーを3次元形状にプレス成形することができる。
図76は、動作中の図74および図75の射出成形工具536を示す。射出成形工具が閉じると、真空ライン544が射出成形工具からほぼ全ての空気を引き出す。次に、溶融樹脂が加圧され、射出部位546を通して射出成形工具536に送られる。この実施形態では、射出成形工具の各端に1つずつ、2つの射出部位があることに留意されたい。図74〜図82は、射出成形工具536の2つの異なる実施形態の垂直断面図を(種々の倍率で)示し、したがって、断面線上にある部分のみを示す。代替実施形態は、溶融樹脂を供給する複数の射出部位または1つの射出部位546を用いることができる。同様に、代替実施形態は、射出成形工具と溶融樹脂の加圧槽との間の差圧を変えることができる。
概して、射出部位546の数および位置(placement)は、射出成形材料の射出および流れに影響を与える。射出部位が複数あると、より少ない加圧が可能となり、金型536全体における射出成形材料のより均一な分布が可能となる。さらに、フランジ116またはトレー100が射出成形工具でクランプされる方法は、射出成形プロセス中のフランジの屈曲に影響を与える。屈曲を最小限に抑えるために、フランジまたはトレーは通常、射出部位546付近でクランプされる。
加圧された射出部位546は、フランジ116を覆うように溶融プラスチックを射出成形工具536に押し込む。図77および図79に見られるように、フランジは、射出成形工具の射出キャビティ548のほぼ中間に垂下することにより、その上面、外面、および下面が溶融プラスチックで覆われてもよい。さらに、フランジ116は射出成形工具のほぼ中心を占めているため、溶融プラスチックはフランジの上下に分散することができる。したがって、封入リムの大部分がフランジの上下に位置するのではなく、フランジは封入リムのほぼ中間を囲むことができる。これにより、(a)リム124がフランジを安定して囲むこと、および(b)プラスチックが最少量であることにより弱くなった封入リムの壁において、フランジが破断する可能性が低いことが確実になる。しかしながら、一般に、樹脂によるフランジ116に加えられる圧力によってフランジが樹脂から離れて撓むことを防止するために、フランジの長さはフランジ面からキャビティ548の頂面までの距離よりも短い。フランジ116の全ての部分(すなわち、コーナフランジおよび側壁フランジ)は、溶融プラスチックでほぼ均一に覆われる。この場合も同様に、代替実施形態は、プラスチック被覆の厚さまたは他の寸法を変えることができる。
図80および図81は、図79のラインB−Bに沿った拡大断面図であり、密閉シールを得ることを困難にするプレス成形トレー100に固有の折り曲げ、しわ、および他の凹凸122を示す。射出中は、クリンプまたはプリーツの付いたコーナフランジ116が射出成形工具536内に垂下する。溶融プラスチックは、空気流路に押し込められると、凹凸122の表面上で冷却する。十分な量のプラスチックが凹凸に押し込められて冷却すると、射出成形工具536間でシールが形成される。通常、シールは凹凸122に冷却プラスチックがほぼ充填された場合にのみ形成される。これにより、凹凸のそれぞれがほぼ完全に溶融プラスチックで覆われ、それにより封入リム124の密閉シールに破断が生じる可能性が全くなく、フランジ全体にわたる厚さおよび強度が比較的均一なリムが確保されることが確実になる。図81は、射出成形中に生じる圧力によりフランジの凹凸122に押し込められている溶融プラスチックを示す。
図82は、代替の射出成形工具550の断面図である。この射出成形工具は、トレー側壁を外方に押す内側リップ552を含む。トレー側壁に外向きの圧力を加えることにより、内側リップ552は、フランジ116が射出成形工具550に完全に挿入されることを確実にする。横方向の圧力はまた、トレー側壁114をバリア壁538に効果的にロックするため、射出成形工具550が閉じるとトレー100が固定される。これにより、溶融プラスチックで覆われている間のフランジの移動、例えば、横方向の圧力がない場合にフランジ116に対する溶融プラスチックの圧力から生じ得る移動が最小になる。
封入リム124は、プレスされた、または折り曲げられた板紙トレー100を射出成形キャビティ548に配置し、次にトレーの外周に溶融プラスチックを射出して、トレーの外周が溶融プラスチックで包まれるようにすることにより成形される。金型内の真空は、金型が開いた状態の時、閉じた状態の時、開いている間、閉じている間、および射出材を射出している間に、板紙トレー100を所定位置に保持するだけである。真空は、金型内でポリマーを移動させるために用いられるのではない。
フランジ116の完全な封入は、シングルステップまたはマルチステップの射出プロセスを用いて行うことができる。シングルステッププロセスは、図74〜図82に示すもののような金型を用いる。マルチステッププロセスでは、フランジ116は、図78に示す射出成形工具内に、フランジの上面を射出成形金型554の頂面に当接させた状態で最初に配置され得る。この実施形態による第1のステップでは、射出成形材料はフランジ116の外縁部および下面のみを覆い、その結果、部分的封入フランジが得られる(図78に示す金型構成から得られる部分的封入フランジは、図8および図9に示す部分的封入フランジ158と同様に見えるが、これら後者の2つの図ではトレー側壁152の一部も覆われており、射出成形材料がフランジの上面と同一平面上にある点が異なる)。第1のステップの後、封入材料は板紙フランジ116の下面とほぼ同一平面上にある。次に、ポリマーが少なくとも部分的に固化したら、フランジを完全に封入する第2のステップが用いられる。
関節式射出成形工具を用いてフランジを全体的に封入することも可能である。関節式射出成形工具は、複数の射出を順次行うことができる。例えば、マルチステッププロセスは、
i)ブランクをプレスしてフランジを有する3次元トレーにすること、および
ii)成形されたトレー100を、そのフランジ116の部分的または全体的な封入のために別の工具に移動させること
を含むことができる。
第2の封入方法および装置
本発明のさらなる態様は、容器またはトレー等の板紙品を板紙の平坦なブランクからプレス成形すること、およびポリマーを射出成形してトレーまたは容器の部分的または完全な封入リムを成形することが可能な工具を含む。「金型内」成形工具は、従来の射出成形工具に必要な実施ステップを省くことにより、実質的にコストが削減される。
概して、本発明に従った射出成形(または「金型内」)工具は通常、従来の成形プロセスよりも低い成形工具温度しか必要としないが、これは、成形圧力および保圧時間がプレスされた板紙容器の従来の成形プロセスのものよりも実質的に大きいからである。例えば、本発明による金型内工具には、板紙ブランクに1425ポンド/平方インチ〜2850ポンド/平方インチの成形圧力を加えることができるものがある。従来の成形工具は、成形中にブランクに約240ポンド/平方インチの圧力しか加えない。さらに、本発明の一実施形態の保圧時間は6秒間であり、これは従来のプレス成形プロセスの保圧時間よりも3倍長い。したがって、ラミネートおよび被覆を、これらの被覆が工具に貼り付く最小の傾向だけで、板紙ブランクの両面に施すことができる。したがって、内側にポリマーフィルム、外側にグラフィックラミネーションを有する丈夫な容器が可能となる。
さらに、例えば華氏約500度で約2000ポンド/平方インチの圧力で容器のリムまたはフランジにポリマーを射出することにより、容器の形状が繋ぎ合わせられ、容器にさらに強度が与えられるので、板紙ブランクの高水分レベルに対する要件は大幅に減る。したがって、本発明の「金型内」成形プロセスおよび工具は、板紙のセルロース構造内の繊維結合を達成するために水分に依存しない容器または他の物品を提供する。しかしながら、均一なプリーツまたは必要な縁部圧縮折り曲げ部(edge compression folds)を形成することができるように、板紙に幾らかの水分を加えてセルロース構造を可塑化してもよい。板紙の両面がいずれかの方法で被覆、ラミネート、押し出し、またはシールされる必要がある容器の場合、この成形プロセスの低温によって容器にブリスタは形成されない。
本発明の板紙品は、従来の板紙成形プロセスよりも実質的に高い圧力、長い保圧、および低い温度で製造され、従来のプレス板紙成形プロセスによっては同等に達成可能ではないグラフィックおよび食品包装特徴部を組み込むこともできる。
さらに、本発明により成形される容器は、射出成形プロセスにおいて必要に応じてサイズ決めすることができる。工具の正確な形状は、ポリマーの収縮の補正を考慮に入れたものにすることができるが、仕上がった容器にはごくわずかなサイズのばらつきがある可能性がある。この新たなプレス板紙成形プロセスは著しく高い圧力および保圧レベルであるため、板紙構造の形状全体にわたるプリーツ、折り曲げ部、および/またはベンド内で、著しく高いレベルのセルロース繊維結合も得られる。これらの組み合わせた容器の利点は全て、広範囲に及ぶ用途に新たな市場機会を提供する。
図83は、部分成形封入フランジ558を有するトレー556の底面斜視図を示す。このような部分成形封入は、以下で説明する射出成形装置で行われる射出成形プロセス中の部分的に射出された状態に概ね対応する。すなわち、図83に示すトレーは、射出成形が開始しているが完了する前のトレーの状態を概ね表す。図84は図83のトレー556の下面図(bottom-up view)であり、図85は、全体的封入リム560を有する図83のトレーを示す上面図である。
図93〜図96に概して示し、以下でさらに詳細に説明するように、射出成形工具562の一実施形態は、トレー556のフランジの下面に沿って樹脂を射出する。ブランクが工具内にクランプされて3次元形状にプレス成形されると、フランジの上面は、工具の遮断壁564(例えば図95を参照)にほぼぴったりと押し付けられる。遮断壁は、樹脂がフランジの上面の上から壁を超えて流れることを防止することにより、射出成形リムの幾何学的外形(outer geometry)に影響を与えるのに役立つ。本明細書中で、「射出成形装置」および「射出成形工具」は交換可能に用いられることに留意されたい。
樹脂が射出されるキャビティ566(「射出キャビティ」)は、ブランクが工具562内にクランプされるとトレーの外縁部の周りにほぼ延びて、側壁からフランジの縁部を超えて一定の距離だけ外方に延びる。射出キャビティ566の正確な幾何学的形状は、所望の射出成形特徴部に応じて変わる。側部遮断壁は、樹脂が射出キャビティを超えて流れることを防止する。
概して、液体樹脂は、高圧および高温で1つまたは複数の加圧ゲートを通して射出キャビティ内に射出される。例えば、図86は、ゲート568の場所を示す射出キャビティ566の断面図を示す。図86の図は、射出成形工具のキャビティ部分に向かって見て示される。このような工具は、図93〜図96に関して以下でより詳細に説明する。この図では、トレーの側壁は射出キャビティの上縁部に沿って延びる。図86に示すように、射出キャビティ566は通常、少なくとも2つのセクション、すなわち先行流セクション570および遅れ流セクション572に分けられる。遅れ流セクションは、フランジ領域574および樹脂専用(resin-only)領域576にさらに再分割することができる。先進流セクションを「A」と呼び、遅れ流セクションのフランジ領域を「B」と呼び、遅れ流セクションの樹脂領域を「C」と呼ぶ。フランジ領域と樹脂専用領域との再分割は破線で表される。この実施形態では、ゲート568は射出キャビティの先行流セクション570にある。
図87は、射出キャビティ566の幾何学的断面形状を示す、図86のライン87−87に沿った断面図である。図から分かるように、先行流路セクション570の断面積(したがって全体積)は、遅れ流路セクション572の断面積よりも大きい。本実施形態では、先行流セクション対遅れ流セクションの断面積(すなわち「体積領域(volumetric area)」の比は約3:2である。
図87はまた、射出キャビティ566内のトレー578の一部の位置を仮想線で示す。概して、トレーフランジの外縁部は、フランジ574と遅れ流セクション572の樹脂専用領域576との間の境界線(division)に対応する。トレー側壁は、遅れ流路領域572とは反対の先行流セクション570の縁部に沿って延びる。
樹脂は、ゲート568から射出されると、射出キャビティ566の全体を満たすまで概ね広がる。しかしながら、先行流セクション570の体積領域が遅れ流セクション572の体積領域よりも大きいため、樹脂は先行流セクションの方が通常速く流れる。これは、図83および図84により分かりやすく示される。図83では、突起スタブ(projecting stub)567がゲート568の位置に概ね対応し、冷却中にゲートに残っている過剰な樹脂によりフランジ558から下方に樹脂が突起する場所も示し得る。樹脂は、射出されると、矢印で示す方向に流れる。図83および図84に示すトレー556では、トレーの短側壁580に沿ったゲート568の場所を表すスタブ567は、樹脂の主射出点である(「主ゲート」とも呼ぶ)。上述のように、先行流セクション570は、この実施形態のトレー側壁580の隣に概ね位置付けられる。代替実施形態は、封入特徴部の構成を変えるために、先行流セクションの位置を変えることができる。
通常、ゲート568は、先行流セクション570の断面積の50%以上の射出面積を有するようなサイズにされる。これにより、先行流セクション570と遅れ流セクション572との流れの差が改善される。
引き続き図83を参照すると、樹脂は、遅れ流セクション572よりも先行流セクション570の方が速く流れる。したがって、射出キャビティの全体が充填されるまで、溶融樹脂の「フローフロント」(主ゲートから測定した場合)はS曲線に概ね類似しており、先行流セクションの樹脂はS曲線の上部を占め、遅れ流セクションの樹脂はS曲線の下部を占める。図83におけるように、フランジ全体が封入される前に封入プロセスが停止した場合、S曲線は第1のフローフロント582として明確に見える場合がある。
樹脂の流れが主ゲートから延びるにつれて、フローフロントの差は徐々になくなり得る。例えば、図83に示す第1のフローフロント582と第2のフローフロント584とを比較されたい。第1のフローフロントは、ゲート568に対応するスタブ567のすぐ隣にある。したがって、先行流セクションと遅れ流セクションとの差は明確に分かり、フローフロントのS曲線形状は長くなる。しかしながら、樹脂が主ゲート568からさらに進むと、遅れ樹脂流は先行樹脂流に追いつき始め得る。これにより、第2のフローフロント584により示されるようなより緩やかなS曲線が形成される。S曲線の上部からS曲線のボディに沿った反曲点(inflection point)までの地点を概して「前進フローフロント」と呼ぶ。反曲点から曲線の下部までのS曲線の部分を「後進フローフロント」と呼ぶ。
図92は、動作中の図85の射出キャビティ566の下面図を示す。この図では、射出キャビティの「頂」面は、この場合もトレー側壁の位置に対応し、トレーフランジは遅れ流セクション572のフランジ部の縁部まで概ね延びる。樹脂のフローフロントは、上述のS曲線形状を形成することが分かり得る。樹脂は、矢印で示す方向に概ね流れる。フローフロントとは、先行流セクション570において最も早く進む。ゲート568は、フローフロントよりも後ろの先行流セクションの任意の地点に配置することができる。
図88は、図86および図87の射出キャビティに射出成形することにより成形される封入リムを有するトレーの断面図を示す。垂直矢印は、トレーが射出成形装置に入れられた場合のゲートの水平位置を示す。この場合、「A」と記した領域は先行流セクション570に対応し、「B」と記した領域は遅れ流セクション572のフランジセクション574に対応し、「C」と記した領域は遅れ流セクションの樹脂専用セクション576に対応する。図から分かるように、「A」領域は、トレーフランジ588を覆う樹脂590の厚さがより厚く、射出キャビティ566の先行流セクションの大きい方の断面積と一致する。
図89は、射出キャビティ566の別の実施形態の図を示す。この実施形態では、先行流セクション570は、射出キャビティ590の壁から先行流セクションを延ばした半卵形突出部594を形成することにより、遅れ流セクション572の一部に拡張する。ゲート568は、この突出部内に、すなわち、突出部がなければ、例えば図86の実施形態の遅れ流セクションの一部から成る射出キャビティの部分に位置する。ゲートを半卵形突出部に移動させることにより、ゲートとトレー側壁との間のクリアランスをより大きくすることができ、断面積がより大きいゲートを用いることが可能になり、したがって樹脂をより高速で射出キャビティに射出することができる。
図90は、図89のライン90−90に沿った断面図を示す。この断面図は、半卵形突出部594の一部を取ったものである。図90において分かるように、突出部594は、遅れ流セクション572の深さから先行流セクション570の深さまで傾斜した、断面が湾曲した壁596を有する。代替実施形態では、突出部の壁は、直線傾斜状、段状、または垂直であることができる。同様に、突出部594は、上面から見た場合に正方形、三角形、円形等であることができる。
概して、半卵形突出部594の外側では、図89の射出室590を通る樹脂の流れは、図86の射出室566を通る流れと同一である。樹脂は、最初にゲート568から送り込まれると、突出部の傾斜または湾曲壁596を下って先行流セクション570に移動する。突出部の体積は、先行流セクションへの、また遅れ流セクション572からの最初の樹脂の流れを促すようなサイズにされる。突出部594が充填された後は、樹脂流路は図86、図87、および図92に関して上述した通りである。
図91は、図89に示す射出室590で成形される封入リム600を有するトレー598の断面図である。本断面図は、半卵形突出部594に対応するトレー598の部分のほぼ中間を通して取ったものである。突出部に集まる樹脂は、封入トレーリム600の表面に同様の形状の樹脂突出部602を形成する。リムは、樹脂突出部から延びると、図88に示すトレーと同様の断面を有する。矢印は、キャビティ590内のゲート568の場所を示す。
概して、前進フローフロントの長さに対する前進フローフロントの厚さの比を、射出される溶融樹脂に関して計算し、前進長さ/厚さ(「A L/T」)比を得ることができる。同様に、後進フローフロントの長さに対する後進フローフロントの厚さの比を計算して、後進長さ/厚さ(「D L/T」)比を得ることができる。L/T比が200を超える場合、射出キャビティの対応する流れセクションを完全に充填するために高流動性樹脂が用いられ得る。例えば、A L/T比が300である場合、高流動性樹脂を用いて、先行流セクションに樹脂を完全に充填することができる。一般に、「高流動性」樹脂は、20グラム/10分間を超えるメルトフロー値を有する熱可塑性または他の材料として定義される。樹脂のメルトフロー値が大きいほど、溶融状態の場合に樹脂がより流れやすい。以下の「工具の変形」と題する節の樹脂表に示す樹脂それぞれに対して、種々の高流動性樹脂タイプが存在する。
図93は、長軸に沿って取った射出成形装置562の断面図を示す。概して、この装置は、雄型側部604(「パンチ」または「コア」とも呼ばれる)および雌型側部606(または「キャビティ」)から成る。コア604は、固定キャビティ606に向かって移動して固定キャビティ606と噛み合うことができる。通常、射出成形工具562は、コアおよびキャビティをほぼ並列させて、水平プレス位置に取り付けられる。代替実施形態は、工具を垂直に取り付けてもよい。
概して、工具562は、トレーブランク608を3次元トレーにプレス成形すること、および1つまたは複数の特徴部をトレーに射出成形することの両方を行うことができる。工具により成形される具体的な1つまたは複数の封入特徴部は、射出キャビティ566の構成に応じて変わる。
最初に、工具566(コア604側およびキャビティ606側の両方)を、1つまたは複数の封入特徴部を成形するためにブランク608の表面に沿って射出される樹脂の融点付近まで加熱する。工具を加熱することにより、低温の工具表面と接触することにより溶融樹脂が早く冷却しすぎることが最低限に抑えられる。概して、工具562を加熱する温度は、特に、用いられる樹脂、トレーブランク608の厚さ、成形すべき封入特徴部の厚さ、および射出ゲート568間の距離によって変わる。これにより、樹脂のバンチング(bunching)または射出成形特徴部の表面の凹凸が最小限に抑えられる。工具562は、射出成形特徴部を成形するために用いられる樹脂のタイプごとに異なる温度範囲内の任意の温度に加熱することができる。概して、工具562を温度範囲の下端に加熱するほど、樹脂の流れは遅くなるが、射出成形特徴部を有するトレーを成形するのに要するサイクル時間は最短になる。これとは反対に、工具を温度範囲の上端に加熱するほど、射出キャビティ内の樹脂の流れは速くなるが、全サイクル時間が長くなる。
加熱後(または、実施形態によっては加熱前)、トレーブランク608(図3、図22、図24、図48、図49、図51、図53、図55、および図57に示すもの等)をコア604とキャビティ606との間に挿入する。この時点では、ブランクは平坦である。概して、ブランク608は、底面側(ブランクにより成形されるトレーの外側)がキャビティ606に面し、頂面側がコア604に面するように向けられる。1つまたは複数のブランクガイド610が、キャビティに受け入れるようにトレーブランクを配置する。ブランクガイド610は、トレーブランク608の長手方向軸に対して垂直、平行、または一定の角度であり得る。通常、ガイドは、工具を閉じるとブランク608が1つまたは複数のガイドに支持されるようにする位置で、キャビティ606またはコア604の外部に沿って配置される。
図94は、部分的に閉じた位置にある射出成形装置562を示す。この位置では、コア604の一部がキャビティ606内に延びる。コアは、キャビティに入ると、ブランクを3次元トレーに整形するプレス成形プロセスを開始して、トレーブランク608を変形させる。トレーは種々の方法で変形させることができるが、トレーブランクの折れ目パターンと、キャビティ606およびパンチ604の構成との両方により、方法の少なくとも一部が決定される。
次に、図95に示すように、射出成形装置562を完全に閉じる。完全に閉じると、コア604は完全にキャビティ606内に延びる。概して、コアは、コアの壁を傾斜させて、角度を付けて、かつ/またはキャビティの壁と一致した形状にして、キャビティをほぼ完全に塞ぐような形状にされる。完全に閉じると、トレーブランク608は、キャビティ606およびコア604の両方により加えられる圧力によって所定位置にしっかりと保持される。さらに、ブランク608のベースがキャビティの内壁と接触すると、1つまたは複数の真空孔610がブランク608のベースに負圧を導入し、射出成形プロセス中にブランクを所定位置に保持することを助ける。工具562が完全に閉じると、ブランク608は、1つまたは複数の射出成形特徴部のみが欠けた最終的なトレーの3次元形状にプレス成形される。
図95においても分かるように、1つまたは複数の遮断壁564は、射出成形装置の反対側の部分の対応する面と合わさることができる。遮断壁564は、上述のように、射出成形プロセス中に壁から流れ出る樹脂(すなわちバリ)を最小限に抑える。本質的に、遮断壁は射出成形特徴部の幾何学的形状を形成するのに役立つ。さらに、コア604とキャビティ606との合わせ面間の間隔は、樹脂が導入される射出キャビティ566を画定し得る。
射出成形工具562が完全に閉じると、樹脂を1つまたは複数のゲート568を通して射出キャビティに射出することができる。図95には1つのゲートのみを示しているが、2つ以上のゲートを用いてもよい。複数のゲートを用いて樹脂を射出する場合、ゲートは、トレーが工具内にクランプされると、射出キャビティ566および/またはプレス成形トレーの周縁に沿ってほぼ等間隔に配置される。これは、トレーのフランジおよび/または他の封入特徴部に樹脂を均一に分配するのに役立つ。
本実施形態では、封入特徴部を成形するために射出される樹脂は、通常はナイロン6/6であるが、他のポリマーを用いてもよい。例えば、幾つかの適当なポリマーは、「工具の変形」と題するすぐ下のセクションに記載されている。さらに、種々の添加剤を樹脂と混合して、特定の樹脂特徴部を改善するか、または新たな機能を生み出すことができる。例えば、ガラス繊維粒子を樹脂に添加して、樹脂の耐熱性を高め、樹脂の熱変形温度(HDT)を上昇させることができる。同様に、造核剤または離型剤を樹脂に添加してもよい。
トレーをパンチ604とキャビティ606との間に固定し、射出成形工具を完全に閉じると、射出成形工具によりフランジの上面に加えられる圧力と、それに続くフランジの下面に沿った樹脂の流れとが、フランジの上面を圧縮して、フランジ面のプリーツおよび凹凸を最小にする。概して、この樹脂の流れは、華氏約550度の高温で約2000ポンド/平方インチで生じる。さらに、工具562および樹脂射出プロセスにより加えられる圧力は、フランジを遮断壁に押し付け、樹脂がフランジの側面および上面を覆って流れないことを確実にする。これは、射出成形特徴部のより正確な幾何学的形状を形成するのに役立つ。
参考のために、射出成形装置を閉じるために用いられるラム圧力は、約170トン/平方インチである。この圧力は、コアの表面積に広がる。したがって、ブランクが170トン/平方インチの圧力を受けないにもかかわらず、圧力はかなり大きい。コア604の表面積は、プレス成形および射出成形されるトレーブランク608の構成と、コアおよびキャビティ606の構成とに応じて変わる。工具562の一実施形態では、コア面は、幅が約6インチ、長さが約8 5/8インチ、深さが1 3/4インチである。したがって、表面積は約50平方インチである。
射出成形プロセスが完了して樹脂が硬化したら、図96に示すように射出成形装置562を開く。事実上、装置は、図93に最初に示した開始または準備状態に戻る。しかしながら、ここでは、トレーブランク608が成形されて、1つまたは複数の封入特徴部が設けられている。
中心点樹脂射出プロセス
図129〜図131は、トレー1501および蓋1503の組み合わせ(すなわち「蓋付きトレー」1505)を見た上面図である。図129から図131へ移動しながら、これらの図は、中心点樹脂射出プロセス中のフローフロントの進行を概ね示す。このプロセス中は、樹脂はトレーの中心領域1505に射出され、中心点から2方向に外方に移動する。一実施形態では、図130に示すように、各方向に移動する樹脂は再び分かれて、トレーの各コーナ1507に向かって分岐する。図131では、樹脂はコーナに蓄積し、トレー側壁1509に沿って進み始める。このタイプのプロセスを用いる利点の1つは、移動する樹脂がトレーの縁部に向かうにつれて、樹脂がトレーを金型すなわち工具に押し付けることである。樹脂がトレーの縁部に到達するより先にトレーが金型に押し付けられるため、「バリ」が減るか、またはなくなる。「バリ」は、樹脂が到達することが意図されていなかったトレーの側面または他の場所に逃げ込む場合に生じる。言い換えると、トレーの縁部が金型にしっかりと保持されていない場合、樹脂はトレーの「誤った側」に逃げる可能性がある。
図132〜図139は、図129〜図131と同様であるが、蓋付きトレー1521の一部を封入したままバリを最小限に抑えるように設計された中心点1513樹脂射出プロセス中に、樹脂のフローフロント1511がどのように進行するかをより詳細に示す。図132では、中心点樹脂射出プロセスが始まったばかりであり、樹脂は射出点1513からそれぞれ反対の方向に進み始めている。図133では、樹脂は2つの一次分岐1515に到達している。各一次分岐において樹脂の流れは分割し、樹脂の約半分はトレーの1つのコーナに向かい、樹脂のもう半分はトレーの別のコーナに向かって流れる。図134では、各一次分岐を流れる樹脂は二次分岐1517に到達し、中心点樹脂射出プロセスのこの実施形態では、そこで流れが再び分かれる。各二次分岐において、流れは再び約半分に分かれる。図135に示すように、樹脂は、二次分岐で分かれた後に、トレーの側壁1519に沿って進む前に再結合する。図135に示す流路の途中の4つの白色セクション1523は、樹脂を受け取らない領域を表す。例えば、工具鋼はそれらの場所にある場合があり、樹脂は、工具鋼の裏側で再結合してトレーの側壁に沿って進む前に、工具鋼の周りを流れなければならない。
図136では、樹脂はトレー側壁1519に沿って進み、トレー1521の周縁1525を進んでトレー側壁の上縁部1535を封入し始めている。図137では、トレーの全上周縁が封入されており、流れは蓋1529に向かってヒンジ領域1527を進み始めている。図138では、樹脂はヒンジを流れ続け、蓋の一方の長縁部1531を封入し、蓋の2つの短縁部1533を進み始めている。図139では、蓋の全周が封入されている。最後に、図140は、図132〜図139に示すプロセスの終了時に得られる蓋付きトレー1521の等角図である。
図141〜図146は、図134〜図136にも示した流れ段階のコーナの流れの詳細を示す拡大断片図である。この場合も同様に、図141〜図146に示す樹脂のフローフロント1509の進行は、樹脂がトレー1521の縁部に到達する前に板紙を工具に押し付けることにより、フローフロントの「バリ」を防止するように設計される。上述し、かつ図141および図142に示すように、樹脂は、図142に示すように再結合してトレー側壁1519に沿って流れ始めることができる前に、工具鋼1523の周りを流れなければならない。図143では、樹脂は側壁の上縁部1535に到達している。図144では、樹脂はトレー側壁の上縁部を封入し始めている。図145および図146では、進行が続き、樹脂がトレー側壁の上縁部の周りを流れて当該上縁部を封入する。
図147は、プレス成形トレー用のブランク1537の平面図である。図148では、図147のブランクが、封入リム1541およびプリーツ状コーナ1543を有するトレー1539に成形されている。
図149は、本発明によるトレーを成形するために用いることができる、折り曲げて成形された5パネルブランクである。図150では、図149のブランクがトレー1547に成形されており、図132〜図139に示すものと同様の中心点樹脂射出プロセスを用いて樹脂が射出されている。しかしながら、図150では、射出樹脂はトレーの各コーナ1549に即座に送られる。樹脂は、コーナを形成した後、トレーの上縁部の周りを流れることにより封入リム1551を形成する。したがって、樹脂は、例えば図132〜図139に示すものというよりは「X」パターン1553に従ったものである。
図151は、本発明によるトレーを作製するために用いることができる、プレス成形されて折り曲げられたブランク1555の平面図である。図152は、図151に示すブランクから成形され、射出樹脂特徴部を有するトレー1557の等角図である。特に、図152に示すトレーは、樹脂コーナ1559および樹脂封入リム1561を有する。この場合も同様に、中心点樹脂射出プロセスを用いて図152のトレーが成形されている。
図153は、本発明によるトレーを成形するために用いることができる、8パネル丸形コーナブランク1563を示す。この図に示すように、ブランクは、底面パネル1565と、2つの側面パネル1567と、2つの端面パネル1569と、4つのコーナパネル1571とを含む。図154は、図153に示すブランクから成形されるトレー1573の等角図である。図154に示すように、コーナパネルはプリーツ状コーナ1575となり、そのそれぞれの間には一対の樹脂コーナパネルシーム1577がまたがっている。図154に示すトレーは、上記のプロセスと同様の中心点樹脂射出プロセスを用いて成形される。図153のトレーを成形するために用いられるプロセスでは、樹脂はこの場合も、4つの樹脂分配溝路1579に即座に分割され(すなわち「X」パターン)、そのそれぞれが4つのトレーコーナの1つに向かって導かれる。これら4つの最初の樹脂分配溝路はそれぞれ、コーナに隣接した二次分岐1581で分岐してから、トレー側壁に沿って進み、樹脂コーナパネルシームを形成する。
図155は、ウェブコーナブランク1583を示す。この図に示すように、ウェブコーナブランクは、底面パネル1585と、2つの側面パネル1587と、2つの端面パネル1589と、4つのウェブコーナ1591とを含む。図155に示すブランクから、図156に示すトレー1593を成形することができる。図156に示すように、中心点樹脂射出プロセスを用いて、4つの樹脂コーナビード1595が成形され、封入リム1597が成形される。
図157は、8パネル直線コーナブランク1599を示す。このブランクは、底面パネル1601と、2つの側面パネル1603と、2つの端面パネル1605と、4つのコーナパネル1607とを含む。図158は、図157に示すブランクから構成された本発明の一実施形態によるトレー1609を示す。中心点樹脂射出プロセスを用いて、図158に示すトレーが成形されている。特に、図154のトレーを成形するために用いられる中心点樹脂射出プロセスを用いて、図158のトレーを成形することもできる。
図148、図150、図152、図154、図156、および図158に示すトレー1539、1549、1557、1573、1593、1609は、金型内成形プロセスを用いて製造することができる。特に、図147、図149、図151、図153、図155、および図157に示すブランクは、1つの工具で整形(または成形)および封入の両方を行うことができる。
図159は、本発明の別の実施形態による、フランジ部1615およびアンカー部1617を有する封入リム1613を有するトレー1611の断面図である。この実施形態では、樹脂ビード1619が、隣接するトレー側壁1621間に形成されている。図159に示す封入リムは蓋係合溝路(例えば、図102および図103を参照)を含まないが、上述のものと同様のアンカー部を含む。同様のアンカー部を有する他の断面形状の封入リムも成形することができる。
樹脂の収縮によるトレー変形の最小化
現在、トレーの設計は、例えば図79に示すように、射出成形工具554において射出成形樹脂により封入される板紙縁部を有することができる。射出成形樹脂の全部ではないにしてもほとんどが冷却すると、樹脂がある程度収縮する。板紙は、射出成形樹脂が収縮するのと同じ速度では収縮しない。この状況は、樹脂の収縮を補償するように板紙ブランクをサイジングすることにより改善することができる。
本発明は、図97に示すように板紙610の構造を変更することにより、この問題に対処する。この実施形態は、押し出しラミネート板紙またはポリマー被覆板紙の使用を示し、射出成形樹脂612をラミネートまたは被覆された板紙に施す。ポリマー614は、溶融して別の位置に再硬化する熱可塑性材料である。射出成形樹脂を加熱してポリマー表面に取り付けた場合も、ポリマーは溶融する。射出成形樹脂612および板紙のポリマー614の両方が一緒に冷却するため、これらは比較的同じ位置に硬化する。この製品に用いられるポリマーおよび射出成形用の樹脂の収縮速度は非常に類似している。板紙610の表面上にあるポリマー614は、板紙上に自ら再位置決めして、反った、または「波状」の外観にならないようにする。この方法は、ラミネートフィルム614に結合するかまたは板紙610を覆う熱可塑性樹脂に用いられる。図97に示すように、この実施形態によれば、板紙は封入されない。アクリル系またはPET系の接着剤化学物質を用いる接着性積層ポリマーフィルムの中には、十分な熱可塑性を有さないためにこの場合に用いることができないものもある。
図38、図42、および図44に分かりやすく示すように、射出成形樹脂を用いて、例えば5パネルトレー434の隣接する側壁を継ぎ合わせる場合、射出成形樹脂456は、側壁の外面を超えて延びる場合がある。幾つかの用途では、これが起こらないようにすることにより、射出成形樹脂456をトレー434の内面にのみ配置または接合してトレーの外観を改善することが望ましい場合がある。例えば、図45に示すように、射出成形樹脂464は、図44に示す形状をとらないようになっており、トレーを構成するパネルの外面と同一平面上に留まる。図43では、ポリマー458がトレーの側壁を構成するパネルの外面と接合する際に湾曲形状をとるように、金型が改造されている。最後に、図98に示す実施形態では、射出成形樹脂がトレーを構成するパネル618の外面よりも内側にあり、この図に示すように隣接するトレーパネル間で弧状の輪郭を辿ることを確実にするように、金型キャビティ620が改造されている。さらに、図98に示すように、金型キャビティ620のリセス領域は、射出成形樹脂616が板紙トレーの内側にあることを確実にするのに役立つ。これにより、トレーの側壁が金型キャビティ620のリセスに正しく収まるまで、当該側壁を金型内に滑り込ませることも可能になる。
図98に示す実施形態では、板紙618は全体的に封入されていない。例えばシール・ロック機構を射出成形する際には、板紙を封入しないことが望ましい場合がある。
さらに、射出成形樹脂をガラスまたはガラス繊維を含浸させて、樹脂の収縮による変形を最小限に抑えることを助けることができる。ガラス強化ポリマーの場合、ガラス繊維を小さいサイズに細断して、配合ステップにおいてポリマーと直接混合する。特定の構成(長さおよび直径の組み合わせ)のガラス繊維が特定の比でポリマーに添加されると、実際には、ガラス強化ポリマーが工具を流れるのに必要な圧力が減る。ガラス繊維は溶融弾性を変え、混合材料の「伸縮性」を低下させる。材料の「伸縮性」が低いと、材料を金型内で移動させるのに必要なエネルギー(圧力)が少なくて済む。しかしながら、射出キャビティに樹脂を射出するのに必要な圧力は低くすることができるが、埋め込まれたガラス繊維により、キャビティに沿った樹脂の流れは概して遅くなる。
他方、適切でないガラス繊維の長さおよび直径の組み合わせが選択された場合、またはポリマーに添加されるガラス繊維が多すぎる場合、工具の性能が低下する。長い繊維を用いると、長い繊維は金型の狭い溝路を通過することができず、それにより生産のサイクル時間が長くなるため、ポリマーの流れが影響を受ける。
工具の変形
本発明の別の態様は、封入リムに用いられる樹脂の収縮率を補償するために歪められた、または「オーバーモールドされた(overmolded)」トレー620の成形に関する。このようなトレーは図99に示される。概して、射出成形に用いられる樹脂は、成形された樹脂が冷却するとある程度の収縮を受ける。特定の樹脂の収縮度は、「収縮率」と呼ばれる。例えば、高流動性のナイロン6/6樹脂は、通常の成形条件下で0.10インチ厚の成形の場合、流れ方向に0.014インチ/インチ(in/in)の平均収縮率を有する。
本明細書で説明する本発明の種々の実施形態は、予め湾曲させられているか否かにかかわらず、非晶質ポリマーおよび結晶性ポリマータイプの樹脂等の封入リムの形態の任意の数の樹脂を用いることができる。以下の表は、本発明の実施形態で用いることができる幾つかの樹脂を示す。また表は、樹脂の収縮率、樹脂の溶融温度、および樹脂の熱変形温度(「HDT」)も示す。
Figure 0004157130
他の適切な樹脂としては、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、スチレンアクリロニトリル、およびポリエチレンが挙げられる。
上述のように、本発明の種々の実施形態は、封入リムまたはフランジに関する。本発明の一実施形態によれば、工具は、成形される封入リムまたはフランジタイプのトレー620が反ったすなわち湾曲した側壁622および反ったすなわち湾曲した封入リム624を有するように構成される。図99は、外方に撓んだ予め湾曲させられた側壁と、外方に撓んだ予め湾曲させられたリムとを有する、トレーの上面図である。この例では、トレーは、ナイロン6/6樹脂を用いた封入リムを含む。側壁を予め湾曲させない場合、成形されたトレーには(射出成形特徴部を加えた後)、幾分内方に湾曲した側壁がもたらされる可能性がある。内方に湾曲した側壁およびナイロン6/6樹脂の収縮率を補償するために、特定の一実施態様では、トレーの幅に沿った側壁およびリムは約0.018インチの外方撓みを有し、トレーの長さに沿った側壁およびリムは0.03インチの外方撓みを有する。封入リムに用いられる樹脂の収縮率と、側壁が内方に撓む傾向に加えて、トレーの側壁の撓み量もまた、側壁の長さ、金型の温度および成形中の保圧時間、および他の要因に関連する。
一実施形態では、トレー620は、予め湾曲させられないが、その代わりに、射出成形工具562(図93〜図96または図76に示す工具)のコア604およびキャビティ606の合わせ面を反らせるすなわち湾曲させることにより、図99に示すものとほぼ同様の湾曲した側壁を有するように付勢される。トレー620が射出成形工具562でプレス成形される際に、工具の湾曲面は合わせ面の曲率をトレー側壁622に与える。トレー側壁622を付勢するこのような方法は、1つの機械562でトレー620がプレス成形され、かつ1つまたは複数の射出成形特徴部624が設けられる場合に特に有用である。
トレー620、特にトレーの側壁622を形成するために用いられる板紙材料は、金型内成形工具562から取り外されても収縮しない。しかしながら、封入リム624のポリマーは、用いられる樹脂の収縮率に応じてある程度の収縮を受ける。封入リム624は、冷却して収縮すると内方に撓む。封入リムは、板紙フランジの少なくとも一部を包み込むため、板紙フランジは外方に予め湾曲させられた板紙側壁622と一体化される。したがって、封入リム624が内方に撓むことにより、外方に予め湾曲させられた側壁622が内方に撓む。封入リムを形成するポリマーが冷却して、それ以上収縮しなくなると、容器620の側壁622およびリム624はほぼ直線状になる。したがって、トレー側壁622が予め湾曲させられる、すなわち付勢されることにより、これが行われていなければ樹脂が冷却して収縮することにより生じる反りすなわち撓みが相殺される。
1つまたは複数の関節(articulated)セクションを用いたブランクの安定化
図160は、コア1625(またはパンチ)およびキャビティ1627(またはダイ)を有する典型的な従来技術の成形工具1623の概略断面図である。コアとキャビティとの間には隙間が画定される。射出成形プロセス中にブランクを保持するためにコアをキャビティに向かって移動させる前に、トレーを隙間に挿入する。図160に示す成形工具を用いると、トレーが図160の左右にずれる可能性があるため、潜在的な問題が生じる。例えば、トレーが図160の左側にずれた場合、トレーの左側フランジが最終的にトレーの右側フランジよりも長くなる場合があり、トレーの高さが影響を受ける場合がある。このセクションで説明する本発明は、金型の上側領域に狭い遮断部(tight shutoff)(クリアランス)を有する射出金型のコアへの、板外ブランクまたは成形済みトレーの位置決めを改善する。キャビティの底面に1つまたは複数の関節セクションを設けて、ブランクまたは予備成形済みトレーの底面領域を射出成形工具のコアに押し付けることが望ましく、これには狭い上部側壁クリアランスが必要である。
図161は、一段キャビティ関節部(articulation)を組み込んだ成形工具1631の概略断面図である。関節セクション1633は、トレーが閉じた工具に完全に収まる前に、コアがキャビティに近づくとトレー1635の底面および下部側壁を捕らえる。これは、工具内にトレーを位置決めするより確実な方法となる。例えば、プレス成形トレーは、プリーツ部分の厚さが変化しているため(例えば±30%)、トレーの下部でプリーツの厚さがどのように分布しているかに応じて、コアがキャビティに向かって進む際にトレーを左右にずらすことができる。図161の実施形態では、コアがキャビティに近づくと、関節セクションがトレーの底面および下部側壁を捕らえる。したがって、図161に示す関節セクションは、工具内のトレーのより確実な位置決めを可能にし、これにより、例えばトレーの深さのより正確な制御が可能になる。閉止サイクルにおいてトレーを挟む時点をこのようにして制御することができないと、トレーの位置決めが不安定になり、非対称的なフランジおよび一定ではないトレーの高さの原因となる可能性がある。トレーフランジが左右にずれすぎた場合(図161に示すように)、フランジの端部を射出樹脂材料で覆うことが不可能になり、フランジの端部に板紙が残る場合がある。図161では、コアがキャビティに近づくと関節セクションがブランクをコアに押し付ける。その後、関節セクションは、おそらく液圧付勢式またはばね付勢式システムの影響下で、キャビティの底面に下降する。
図162は、多段キャビティ関節部を組み込んだ成形工具1637の概略断面図であるこの実施形態では、コア1639がキャビティ1641に近づくと、二重の関節が行われる。第1の関節セクション1643は、コアがキャビティに向かってトレー1645を駆動すると、トレーの平坦な底面領域のみを捕らえる。これは、工具内のトレーの位置を安定化するのに役立つ。コアがキャビティに向かって進むとき、第1の関節セクション第2の関節セクション1647に対して移動しながら下方に進む。コアをキャビティに向かって十分に推し進めると、第2の関節セクションは最終的にトレーの側壁の下部を捕らえ始める。したがって、トレーは最初に第1の関節セクションにより安定化され、次に第2の関節セクションによりさらに安定化される。この多段キャビティ関節部により、工具内のトレーの位置決めがより正確になる。
図163は、本発明による別の実施形態すなわち成形工具1649の概略断面図である。この成形工具は、トレー1651の底面のみで一段キャビティ関節部を用いる。したがって、図163に示す関節セクション1657は、コア1653がキャビティ1655に向かって駆動されると、トレーの底面を捕らえ、それにより工具内でトレーを安定化する。この実施形態では、雌型キャビティの関節セクションはトレーの底面よりも大きい(幅が広い)。金型を完全に閉じても側部コーナ1659は圧縮されず、これにより、完全に閉じた状態でトレーがわずかに膨らむことが可能になる。
幾つかのパラメータの中でも特に、クリアランス、1つまたは複数の関節セクションの形状、コアをキャビティに向かって駆動する下向きの力、およびコアがキャビティに向かって駆動される速度を適切に制御することにより、トレーの成形およびその後の封入を正確に制御することができる。
板紙ベースおよびサセプタ層を有する、再使用可能かつ耐洗浄性のパッケージの製造
板紙ベースおよびサセプタ層を有する、再使用可能かつ耐洗浄性のパッケージを製造するために、以下のステップを行うことができる。
i)片面にフィルムをラミネートする(または板紙を押し出し被覆する)。板紙またはフィルムに印刷を施すことができる。
ii)商業的に既知のプロセスで、サセプタフィルム/箔構造(上述のMICRO−RITE構造等)を製造する。
iii)サセプタフィルム/箔構造をステップ(1)からの板紙の第2の面にラミネートする。
iv)ステップ(3)の材料からパッケージブランクを打ち抜きする。
v)ステップ(4)のブランクを任意に熱可塑化する。
vi)ステップ(5)のブランクを3次元パッケージ形状に折り曲げる、またはプレス成形する。
vii)ステップ(6)のパッケージの保護されていない縁部を封入するプラスチックを射出成形する。
出来上がったパッケージは、プラスチックフィルム、被覆、または射出成形樹脂により、両面が、および全縁部に沿って保護される。プラスチックは板紙を耐湿性に、したがって耐洗浄性にする。さらに、サセプタ層は電子レンジ使用で望まれる集束機能を与える。
コアリングされた封入フランジ
多くの場合、樹脂が封入リム630または他の特徴部の特定の領域に流れることを防止することは、仕上がったトレーの総重量を減らすとともに、封入リムの撓みおよび移動を制限するのにも役立つことができる。このプロセスは、リムの「コアリング」と呼ばれる。コアリングは、1つまたは複数の隆起部(raised space)を工具562の遮断壁564の一部に加えることにより達成することができる。概して、隆起部は、封入リムに沿った部分のうち樹脂が望まれない地点632に対応する。射出成形工具562の壁の隆起部は、トレー626、628のうち隆起部が重なる部分に樹脂が流れるのを防止する。
図100および図101は、コアリングされた封入リム630を有するトレー626、628の2つの例を示す。
共押し出し
図174は、ガスバリア特性を高めるために共押し出し射出成形プロセスを用いて製造される、折り曲げ型の射出成形ポリマー板紙複合材パッケージ1359を示す。
共押し出し射出成形プロセスでは、複数のポリマー樹脂が個別に溶融され、次にマニホルド内に押し出されて、そこで合わせられて層流状に共押し出しされる。層流の共押し出し物はマニホルドから射出成形キャビティに導かれ、射出成形キャビティにおいて、共押し出し物は、仕上がった複合容器を形成する板紙に結合される。
共押し出し層流により、複合容器がトレー形状に整形されている場合、バリアポリマー層が複合容器の接合部およびフランジ領域で一続きのガスバリアを形成することが確実になる。
個々のポリマー樹脂は、共押し出しポリマー製品に寄与する特性について選択される。したがって、ポリマーの少なくとも1つは、ガスバリア特性、例えば酸素および炭酸ガスに対して透過性が低いものが選択される。ナイロン6、ナイロン6,6、塩化ポリビニリデン、およびエチレンビニルアルコールは、高酸素バリアポリマーの例である。ガスバリアポリマーへの高い接着性、板紙への高い接着性、低温耐性、高温耐性、または低コスト等の他の特性を有する他のポリマーも、共押し出しに選択される。例としては、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィンが挙げられる。可撓性フィルム業界には、ポリマー共押し出し物の組み合わせの既知の例が数多くある。
丸形コーナ
図174を再び参照すると、複合射出成形板紙容器1359の美的品質は、滑らかな丸形の射出成形ポリマーコーナ1661を設けることにより改善することができる。これは、直立壁パネル1663の長さを隣接する底面パネル1665の長さよりも短くすることによって、板紙トレーブランクを調整することにより行われる。さらに、底面のコーナはアール加工することができる。
上述の5パネルトレーブランクが、3次元に折り曲げられた状態で射出成形工具内に保持されると、射出成形ポリマーがテーパ状のカーブ内に複合トレーのコーナ1661を満たすように成形される。このようにして整形された容器は、図174に示すような滑らかなテーパ状コーナを有し、これは美観的に優れている。テーパ状でない形態も可能である。図175は、図174の拡大断片断面図である。
支持リブ
別のタイプの射出成形補強特徴部は、図176に示すもののような支持リブ1667である。特に、図174に示すようなパッケージ1669の構造的一体性は、図176に示すパッケージの内側に射出成形支持リブを配置することにより、パッケージの美観を損なうことなく高めることができる。図177に示すように、支持リブがパッケージの外側から見える必要はない。射出成形リブは、トレー内部の板紙にラミネートされたポリマーフィルム1671に結合される。射出成形支持リブと内側のラミネートフィルムとを組み合わせることにより、秤量が大きい板紙を用いる必要がないほど十分なパッケージ強度が得られる。用いる板紙重量が小さいほど、パッケージの価格を低くすることができる。
図178〜図182は、同じ技術を用いて作製することができる円筒形容器1301、1673の例を示す。図178の円筒形容器は接続リブを含むことができる。図182は、線182−182に沿った図181の円筒形容器1673の断面図であり、板紙容器1673の内部に固着されるフィルム1306に結合される、別の支持リブ1304を示す。
区画付きトレー
複数の食品を隔てておく、複数の深いまたは急勾配の食品区画を、板紙容器のプレス成形によって作製することは困難である。単一区画容器の内面に射出成形仕切りを加えて、当該容器を複数の区画に分割することができる。これらの仕切りは、容器の外周の周りの射出成形リムと継ぎ合わせることができる。
射出成形を板紙ラミネートと組み合わせることにより、同じトレーの異なる区画で異なる特性を有するパッケージを成形することができる。図184および図185は、本発明による区画付きトレー1675の一例を示す。図示のトレーでは、図183に示す従来技術の区画付きトレー1679に示すもののような内部二次パッケージ1677を用いることは必要ない。図183は、内部に円筒形の二次容器(例えばディップ槽(dip tub))を囲む湾曲側壁を有する第1の区画1681と、内部に軟質面から成る(soft-sided)二次パッケージ(例えばチップス袋(chip bag))を有する二次区画1683とを含む区画を見せた、開いた状態のパッケージである。この従来技術のパッケージでは、異なる区画が異なる特性を有さない場合、内部二次パッケージ、この場合はチップス袋およびディップ槽を用いる必要はない。
本発明1675では、各区画1685は、容器のその区画に収容すべき特定のタイプの食品に固有のマイクロ波相互作用材料(例えばサセプタラミネート板紙)を含むことができる。したがって、1つの板紙容器は、それぞれが関連する特定の食品を最も効果的に加熱するように設計された、複数の異なるマイクロ波相互作用材料を含むことができる。
最後に、代替実施形態は、内面全体をプラスチックで被覆せずに、内部仕切り1687を利用してもよい。むしろ、内部区画には、封入リム1689を均一に整形することができる。このように、多くの異なるタイプのトレーが仕切りを含むことができる。例えば、内部サセプタ層、すなわち制御されたマイクロ波加熱層を有するトレーも、内部仕切りを有することができる。さらに、トレーは、仕切りの各側で異なるサセプタまたはサセプタ厚を有することにより、仕切りにより隔てられた異なるタイプの食品を最適に加熱するようにマイクロ波加熱特性を変えることができる。
市場におけるフィルムの数により、可能な区画付きトレーの数はほぼ無限になる。また、ヒンジ式の蓋または別の蓋を、トレーフィルムと一致する蓋フィルムから作製することができる(蓋は本明細書中の他の箇所でさらに説明する)。

図187は、トレーの蓋に一対の窓1691を有するサンプル容1375器を示す。このような窓は、トレー側壁1693に形成することもできる。図186〜図190に示す構成は全て、蓋または側壁に窓特徴部を加えることによりさらに変更することができる。
食事用/給仕用器具(eating/serving utensils)の組み込み
本発明に従って作製される製品を改善するために組み込むことができる別の特徴部を、図191および図192に示す。図191は、2ピースの切り離し式(break-out)給仕用具1697を組み込んだ蓋1695の内面を見た平面図である。図191に示すように、切り離し式スプーン1697のハンドル部1701および切り離し式スプーンの給仕部1699は、容器の蓋に直接組み込むことができる。図191に示す蓋の外面の平面図である図192に示すように、シールフィルム1703が切り離し式給仕用器具の上に固定されることにより、蓋が配置される容器が密閉シールされて消費者に販売されることが可能になる。図191および図192に示す蓋の実施形態によれば、射出成形樹脂を用いて、一次蓋面および切り離し式給仕用器具が形成される。
易開封性特徴部
図193は、蓋およびトレーの両方に延出タブ1705を含む易開封性特徴部を示す。蓋のタブ1705は、成形されると、図示のようにキャリパ(caliper)領域1707を有する。消費者が容器を開けるためにタブを持ち上げると、タブはこの領域で曲がり、蓋とトレーとの間のシール領域に大きい開封力を与えるのに役立ち、トレーから蓋を剥がすのに役立つ。
図194は、低厚領域1707を画定する折れ目ライン1709を示す、図193のタブ1705の断面図である。
図195は、トレーフランジ1717上に易開封性の隆起したシールリッジ1715を含む、トレー1709および蓋1711のシール・ロック機構1713を示す。蓋およびトレーが互いに押し付けられてシールを形成すると、隆起したリッジは、実際にシールされる表面積の量を制御するのに役立つシール領域制限部(limiter)としての役割を果たす。実際にシールされる表面積の量と、シールを切り離すのに必要な開封力の量は、直接関連する。トレーフランジ上に易開封性の隆起したシールリッジがあることにより、開封しやすいが、ロック機構および密閉シールを維持するのに十分な表面積をフランジ上に保持したパッケージができる。
図196に示すように、射出成形/板紙複合トレー1719は、仕上げまたは成形されると、反った、または変形したように見えるか、または「波状」の側壁1721を有する場合がある。この魅力に欠ける外観は、射出成形樹脂に固有の性質と板紙に固有の性質との相違により説明される可能性が最も高い。現在、トレーの設計は、板紙の縁部1723が、例えば図79に示すような射出成形工具で射出成形樹脂により封入されることが好ましい。射出成形樹脂の(全部ではなくても)ほとんどが冷却すると、樹脂がある程度収縮する。板紙は、射出成形樹脂が収縮するのと同じ速度では収縮しない。したがって、図196に見られる「波状」すなわち変形した外観ができる。従来技術では、樹脂の収縮を補償するように板紙ブランクをサイジングすることにより、この状況の改善を試みている。
本発明は、図97および図198に示すような板紙の構造を変更することにより、この問題に対処する。図97および図198は、押し出しラミネートまたはポリマー被覆板紙1725の使用、および射出成形樹脂1727をラミネートまたは被覆された板紙に施すことを示す。図197に示すように、得られる複合トレーは、変形または「波状」の外観を有さない。ポリマーは、溶融して別の位置に再硬化する熱可塑性材料である。射出成形樹脂を加熱してポリマー表面に取り付けた場合も、ポリマーは溶融する。射出成形樹脂および板紙のポリマーの両方が一緒に冷却するため、これらは比較的同じ位置に硬化する。この製品に用いられるポリマーおよび射出成形用の樹脂の収縮速度は非常に類似している。板紙の表面上にあるポリマーは、板紙上に自ら再位置決めして、反った、または「波状」の外観にならないようにする。この方法は、ラミネートフィルムに結合するかまたは板紙を覆う熱可塑性樹脂に用いられる。図97および図198に示すように、この実施形態によれば、板紙は封入されない。アクリル系またはPET系の化学物質を用いるほとんどの接着性積層ポリマーは、熱可塑性を有さないためにこの場合に用いることができないものもある。
図38、図42、および図44に分かりやすく示すように、射出成形樹脂を用いて、例えば5パネルトレーの隣接する側壁を継ぎ合わせる場合、射出成形樹脂は、側壁の外面を超えて延びる場合がある。幾つかの用途では、これが起こらないようにすることにより、射出成形樹脂をトレーの内面にのみ配置または接合してトレーの外観を改善することが望ましい場合がある。例えば、図45に示すように、射出成形樹脂は、図44に示す形状をとらないようになっており、トレーを構成するパネルの外面と同一平面上に留まる。図43では、ポリマーがトレーの側壁を構成するパネルの外面と接合する際に湾曲形状をとるように、金型が改造されている。最後に、図98に示す実施形態では、射出成形樹脂がトレーを構成するパネルの外面よりも内側にあり、この図に示すように隣接するトレーパネル間で弧状の輪郭を辿ることを確実にするように、金型キャビティが改造されている。さらに、図98に示すように、金型キャビティのリセス領域は、射出成形樹脂が板紙トレーの内側にあることを確実にするのに役立つ。
図98に示す実施形態では、板紙1731は全体的に封入されていない。例えばシール・ロック機構を射出成形する際には、板紙を封入しないことが望ましい場合がある。例えば、図195に示すシール・ロック機構では、板紙は封入されていない。同様に、図201に示すように、蓋1735を構成する板紙1733は封入されていない。他方、図202に示す実施形態1737では、蓋1741の射出成形特徴部1739は、蓋を構成する板紙1743を封入していない。むしろ、当該射出成形特徴部は、蓋の下面1745に移動しており、蓋の外端部の内側に移動して、型締め領域(mold clamp off area)を提供している。同様に、図202に示すトレーのフランジ1747では、射出成形特徴部1749がフランジの上面のトレーの外縁部から離れた場所に載り、同様に型締め領域を提供する。フランジおよび型締め特徴部は、板紙に対する射出成形樹脂の位置を確実に正しくするために必要である。図203は、射出成形品1753がこの場合も蓋1755の下面に取り付けられ、補助的な射出成形品1757がトレーのフランジ部1759に取り付けられる、一代替実施形態1751を示す。図203において蓋が押し下げられると、蓋の下面に取り付けられた射出成形品の下部がトレーのフランジの下に延び、蓋の下面に取り付けられた射出成形品の内面にある突出部(protruderance)が、トレーフランジの上面に取り付けられた射出成形品の外向面上の相補的な窪み領域にロックされる。したがって、蓋の下面とトレーフランジに取り付けられた射出成形品の上面との間にシールがもたらされる。
図204〜図235は、側壁1765から外方に延びるフランジ1763を有する折り曲げられた板紙トレー1761を示す。この外方に折り曲げられたフランジを加えることにより、封入リム1769をトレーに射出成形する能力が高まる。射出成形工具は、外方に折り曲げられた板紙フランジの両面をクランプし、これにより、溶融ポリマーの流れのより効率的な制御が可能になる。図209〜図213は、図204〜図208に示すトレー1761の一代替実施形態1767を示す。図214〜図216は、図204〜図208に示すものと同様の、互いに入れ子状に重ねられたトレー1761を示す。封入リム1769により、ばらし作業が容易になり得る。
図202、図203、および図204〜図235に示す実施形態では、折り曲げられたトレーは、任意のタイプの板紙(例えば、SBS、SUS、クラフト、CRB)から構成されることができ、印刷されていてもされていなくてもよく、すなわち、ポリオレフィン材料、または紙、別の板紙、CPET等の任意の他の材料で接着ラミネートまたは押し出し被覆されてもよい。
通気特徴部
本発明のさらに別の実施形態によれば、図199(上面図)および図200(部分断面図)に示すもののような通気特徴部1771を、パッケージ1773に組み込むことができる。この実施形態では、リセス領域または微小溝路が、パッケージの均圧化を可能にするためにフランジ1775に形成される。このリセス領域は、この通気特徴部を組み込んだトレーを見下ろした平面図である図199ではっきりと見ることができる。通気特徴部を組み込んだフランジの部分の断片断面図である図200に示すように、金型は、射出成形プロセス中に樹脂がフランジのこの場所に入れられることを防止する突出部を含んでいた。したがって、完成したトレーに蓋フィルムが取り付けられると、トレーの内部からトレーの外部に通じる開口が開いたままとなる。この通気特徴部は、パッケージが例えば山道を運搬されている場合に、パッケージ内の圧力が大気圧と等しくなることを可能にする。通気特徴部は、ガスの均圧化を可能にし、かつパッケージからの液体の漏れを防止するようにそれぞれが構成された1つまたは複数の微小溝路をフランジに含む。
図217〜図221は、射出成形樹脂により成形されるプルタブ1779を有する蓋1777を示す。プルタブは、蓋が蓋に画定される突出部等の封入特徴部1783(図29)を包み込んでいる、またはトレーの溝路内に嵌まっている場合に、蓋をトレー1781(図22に示す)から取り外すことを容易にすることができる。例えば、図219はプルタブの端部の詳細図である。図220はプルタブを示す蓋の端面図であり、図221は蓋の側面図である。
図222〜図228は、トレー1781に固着された上述の蓋1777およびプルタブ1779を示す。例えば、図222は、蓋から外方に突起するとともにトレーの側壁を越えて延びるプルタブを示す等角図である。図225は、トレーの封入フランジを包み込む蓋と、フランジ内の受入溝路内に嵌まる雄型突起部との詳細図である。
図229〜図235は、異なる深さの第2のトレー1783に固着された上述の蓋1777およびプルタブ1779を示す。
概論
上記の実施形態で用いられるトレーは、折り曲げ、プレス成形、および射出成形を含む様々な方法によって成形することができる。
本発明を用いて、冷凍食品用の深い矩形容器、浅い丸形トレー(例えばピザトレー)、使い捨て可能な紙皿、および円筒形容器またはカップを含む、広範囲に及ぶ容器を作製することができる。
上記の用途および実施形態の全てにおいて、用いられるプラスチックは、トレーの最終用途の使用温度をを考慮に入れて選択される。例えば、従来のオーブンでの食品調理を意図したトレーは、PETポリエステルのリムを用いるであろうし、室温での使用を意図したトレーは、高密度ポリエチレンのリムを用いるであろう。
さらに、従来のオーブンまたは電子オーブンで加熱されるトレーの場合、トレーの材料および封入リムは、高温耐熱性でなければならない。概して、トレーおよび封入リムの両方が、食品が載っている場合、焦げたり、反ったり、構造的一体性を失ったりすることなく、約425°Fまでの温度に約30分間耐えることができる。トレーが電子オーブンでの使用を意図されている場合、金属サセプタ層をトレーの内側に加えて、内容物の特定の部分にマイクロ波放射を集束させ、調理プロセスを速くすることができる。また、相互作用性の箔回路(例えばアルミニウム回路)でトレーの一部を構成して、食品におけるマイクロ波パワー分布を制御することができる。金属サセプタ層の例としては、Graphic Packaging Corporation(Golden, Colorado)から入手可能なQWIK−WAVEおよびMICRO−RITE製品が挙げられる。代替実施形態は、その実施形態が意図する最終用途に応じて、異なる耐熱性を有することができる。
概して、上述の封入リム特徴部は、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン、ポリエステル、ポリカーボネート、または他のエンジニアリング樹脂(engineering grade resin)からできている。上述のいくつかの実施形態では、射出材料はナイロンであってもよい。ナイロンは、製造コストが比較的安価であり(例えば、ナイロンはポリエステルよりも安価である)、従来のオーブンで見られるもの等の高温に耐えることができるため用いられる。本明細書で説明した他の実施形態では、サラン等のポリ塩化ビニルを用いてもよい。さらに他の実施形態では、EVOHなどの他のバリア材料を用いてもよく、またはバリア材料の混合物を用いてもよい。フランジ、トレーライニング、またはトレーの封入部、ならびにサランまたは別のポリ塩化ビニルを含有する嵌合蓋またはフィルムを形成することにより、封入材料と施蓋材料との分子間混合によって優れた密閉シール機能を有するパッケージを得ることができる。高熱に曝されるさらに他の実施形態では、ポリエステルを用いてもよい。電子レンジ使用が意図されるもの等のさらに他の実施形態では、封入すなわち射出成形材料としてポリプロピレンが用いられる。
さらに、ガラス強化(またはガラス繊維補強)ポリマーを含む高剛性樹脂を射出材として用いて、少なくとも以下の幾つかの利点を提供することができる。
(1)強化−ガラス強化ポリマーは、その重量および体積にしては堅い、
(2)小さい成形品重量(part weight)でより強い成形品、
(3)射出材が工具内でより流れやすく、より短いサイクル時間で自らより良好に分布する、
(4)ガラス強化ポリマーは、冷却時の成形品の収縮および反りを低減する(注:従来技術は冷却時の反りの問題を認識し、金型の予歪みおよび他の技法を用いて収縮および反りの調整および対応を行っていた。したがって、従来技術はこの問題を認識しているが、異なった方法で対処している)、
(5)ガラス強化ポリマーは食品への接触が認められている、
(6)ガラス強化ポリマーはGARSである(一般に安全と認められている)、
(7)ガラス強化ポリマーはオーブン調理可能である(従来のオーブンまたは電子オーブン)、および
(8)ガラス強化ポリマーは、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレン、および他のポリマーと組み合わせることができる。
本発明の精神または範囲から逸脱せずに、代替材料を用いて、トレーまたはフランジを作製するか、あるいは封入リムを形成することができる。例えば、金属サセプタ層を用いて電子レンジトレーを作製してもよく、耐熱性材料を用いてオーブン調理可能なトレーを成形してもよい。同様に、ナイロンまたはポリエステル等の種々のタイプのプラスチックを用いて、封入リムを形成することができる。封入リムは、任意の所望の色にしてもよく、あるいは透明または半透明にしてもよい。
結論
上記から分かるように、本発明は従来技術よりも優れた多くの利点を提要する。本開示を読めば、当業者にはさらなる実施形態および利点が思い浮かぶであろう。さらに、本発明は、本開示に記載の本発明の精神または範囲から逸脱せずに、多くの異なる方法で変更することができる。例えば、異なるトレー形状を用いてもよく、あるいは異なる材料を用いてトレー本体またはリム特徴部を形成してもよい。さらなる例として、同様の形状の蓋に確実なシールを提供するために、封入リムの上面または底面あるいは外縁部に位置する段状部または溝を設けてもよい。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により正しく定義される。
クリンプされたかまたは折り曲げられたコーナと外方に延びるフランジとを有する、矩形トレーの等角図である。 図1の、但し本発明の一実施形態による封入リムを有する、矩形トレーの等角図である。 組み立てられると図1のトレーを形成するトレーブランクの上面図である。 クリンプされたかまたは折り曲げられた側壁と外方に延びるフランジとを有する、円形トレーの等角図である。 図4の、但し本発明による封入リムを有する、円形トレーの等角図である。 図1の矩形トレーの上面図である。 図6のライン7−7に沿った拡大断片断面図である。 フランジの外縁部が封入され、射出成形材料がフランジの上面と同一平面上にある、シール蓋の第1の実施形態を含む部分的に封入されたトレーフランジの断片断面図である。 部分的に封入されたトレーフランジの、但し射出成形材料が板紙フランジの外縁部を超えて図8よりも長く延びる、別の実施形態の断片断面図である。 蓋シールリングを含む、図8の部分的に封入されたトレーフランジの断片断面図である。 フランジおよびトレー側壁が部分的に封入され、射出成形樹脂がフランジの外縁部を超えて、またはフランジの上面上に延びない、トレー側壁および水平フランジの断片断面図である。 トレー側壁に沿って第1の距離に延びる射出成形樹脂を示す、封入リムを有するトレーの底面の斜視図である。 トレー側壁に沿って第2の距離に延びる射出成形樹脂を示す、封入リムを有するトレーの底面の斜視図である。 部分的に封入されたトレーフランジの別の実施形態の断片断面図である。 図14の実施形態と同様の、但し射出成形材料が把持面を形成するように延びる、部分的に封入されたトレーフランジの断片断面図である。 部分的に封入されたトレーフランジの別の実施形態の断片断面図である。 図16の実施形態と同様の、但し射出成形材料が把持面を形成するように延びる、部分的に封入されたトレーフランジの断片断面図である。 部分的に封入されたトレーフランジの別の実施形態の断片断面図である。 射出成形材料が、蓋、フィルム、またはカバーをトレーにシールするための面を提供する、部分的に封入されたトレーフランジの断片断面図である。 射出成形材料が、蓋、フィルム、またはカバーをトレーにシールするための面を提供する、部分的に封入されたトレーフランジの別の実施形態の断片断面図である。 射出成形材料が、蓋、フィルム、またはカバーをトレーにシールするための面を提供する、部分的に封入されたトレーフランジのさらに別の実施形態の断片断面図である。 ノッチ付きウェブコーナトレーブランクのコーナの断片図である。 図22のブランクから組み立てられ、射出成形されたポリマー製フランジを有する、ノッチを通して見たウェブコーナトレーの断片断面図である。 図22に示すブランクと同様であるがノッチがない、ウェブコーナトレーブランクの上面図である。 組み立て状態の図24のウェブコーナトレーブランクの等角図である。 封入リムを有するトレーの等角図、およびリムと合わさるように設計された折り曲げられた蓋の断面図である。 展開状態の図26の蓋の上面図である。 図27に示す蓋と同様の、但し各コーナおよび1本の半連続的折れ目ラインから材料が除去されている蓋の平面図である。 合わさり位置にある図26のトレーおよび蓋の側部断面図である。 図29に示すトレーのコーナの拡大図である。 リセスキャビティを含む封入リムを有するトレーの断面図である。 リセスキャビティに嵌まる蓋を示す、図31のトレーの断面図である。 材料の射出前の、トレー形状に折り曲げられた5パネルブランクの平面図である。 図33の折り曲げられた5パネルブランクの側面図である。 図33および図34の折り曲げられた5パネルブランクの前面図である。 トレー形状に折り曲げられた図33〜図35の5パネルブランクのコーナの、トレーの隣接する壁間の隙間を示す拡大断片図である。 図33〜図36のトレーと同様の、但し射出成形されたリムも有する、5パネルトレーの上面図である。 図37のトレーと同様の、但し射出成形されたコーナビードも有する、5パネルトレーの等角図である。 図38の5パネルトレーの端面図である。 図38および図39の5パネルトレーの側面図である。 図40のライン41−41に沿った断面図である。 図38〜図41に示すトレーのフランジおよび側壁の、図41の円で囲んだ部分の部分断面図の拡大断片図である。 射出成形樹脂ビードがパッケージの内部に残り、側壁の外面とともに平滑な湾曲面を形成する、本発明の一実施形態に従って作製されるトレーのコーナの断片断面図である。 射出成形樹脂が側壁の外面よりも外側に延びる、図43に示す構成の代わりのビード構成を有するトレーコーナの断片断面図である。 射出成形樹脂が側壁の外面よりも外側に延びない、図43および図44に示す構成の代わりのビード構成を有するトレーコーナの断片断面図である。 5パネルトレーブランクの上面図である。 組み立て状態の図46のトレーブランクの等角図である。 射出成形装置で用いるのに適した1つのトレーブランクの上面図である。 射出成形装置で用いるのに適した第2のトレーブランクの上面図である。 組み立て状態の図49のトレーブランクの等角図である。 射出成形装置で用いるのに適した第3のトレーブランクの上面図である。 組み立て状態の図51のトレーブランクの斜視図である。 射出成形装置で用いるのに適した第4のトレーブランクの上面図である。 組み立て状態の図53のトレーブランクの斜視図である。 射出成形装置で用いるのに適した第5のトレーブランクの上面図である。 組み立て状態の図55のトレーブランクの斜視図である。 射出成形装置で用いるのに適した第6のトレーブランクの上面図である。 組み立て状態の図57のトレーブランクの斜視図である。 底面パネル部材、側壁部材、および蓋部材から成る3ピースパッケージであり、射出成形シームおよび延在底面リップを含む、本発明の一代替実施形態の図である。 図59に示す実施形態の射出成形シームに沿った断面図である。 図59に示すものと同様の、但し延在底面リップを有さない、本発明の一実施形態の図である。 射出成形シームに沿った、図61に示す実施形態の断面図である。 底面パネル部材、側壁部材、および頂面パネル部材から成る3ピースパッケージである、本発明のレトルト処理可能な実施形態の図である。 封入された内部リブまたは仕切りと被覆された内部とを有するトレーの上面図である。 封入リムとサセプタ層とを有するトレーの上面図である。 ハンドルを含む封入リムを有する円形トレーの等角図である。 ハンドルを含む封入リムを有する矩形トレーの等角図である。 折り曲げ式ハンドルを含む封入リムを有する円形トレーの等角図である。 折り曲げ式ハンドルを含む封入リムを有する円形トレーの等角図である。 トリベット特徴部を有する本発明による容器の端面図である。 射出成形トリベット特徴部をより明確に示す、図70の底面右側コーナの拡大図である。 本発明により得ることができるスタンドアップ特徴部の図である。 ヒンジ式のスナップ嵌め蓋を有するトレーの等角図である。 挿入のために内部にトレーが配置された、第1の実施形態による開いた状態の射出成形工具の概略断面図である。 射出成形工具が閉じている場合の、図74の射出成形工具およびトレーの断面図である。 加圧ランナーラインが溶融した封入材料を射出成形工具に射出している、図75の閉じた状態の射出成形工具の断面図である。 図75の閉じた状態の射出成形工具の拡大断片断面図である。 閉じた状態の射出成形工具の第1の代替実施形態の拡大断片断面図である。 図76の動作状態の射出成形工具の拡大断片断面図である。 図79のライン80−80に沿った拡大断片断面図である。 図79のライン80−80に沿ったさらなる拡大断片断面図である。 第2の代替実施形態による、トレーを収容した閉じた状態の射出成形工具の断面図である。 部分的封入リムを有するトレーの底面の等角図である。 図83のトレーの下面図である。 全体的封入リムを有するトレーの下面図である。 射出成形工具のキャビティ半体に向かって見た、射出キャビティの第1の実施形態の図である。 図86のライン87−87に沿った、図86の射出キャビティの断面図である。 図86の射出キャビティ内で成形された封入リムを有するトレーの断面図である。 射出成形工具のキャビティ半体に向かって見た、射出キャビティの第2の実施形態の図である。 図89のライン90−90に沿った、図89の射出キャビティの断面図である。 図90の射出キャビティ内で成形された封入リムを有するトレーの断面図である。 キャビティ内を流れる樹脂を示す、図86の射出キャビティの図である。 射出成形工具の第3の実施形態の第1の断面図である。 部分的に閉じた位置にある工具を示す、図93の射出成形工具の第2の断面図である。 完全に閉じた位置にある工具を示す、図93の射出成形工具の第3の断面図である。 完全に開いた位置にある工具を示し、かつ工具の動作によりプレス成形されるトレーの断面を示す、図93の射出成形工具の第4の断面図である。 板紙が押し出しラミネートまたはポリマー被覆され、コーナビードを成形する射出成形樹脂がラミネートまたは被覆された板紙に接触する、一実施形態の図である。 図43に示す実施形態と同様の、但し、射出成形樹脂がトレーを構成するパネルの外面の内側に残ることを確実にするために、金型キャビティが変更されている、本発明の一実施形態の図である。 外方に撓んだ予め湾曲させられた側壁と、外方に撓んだ予め湾曲させられたリムとを有する、トレーの上面図である。 コアリングされた封入リムを有するトレーの第1の実施形態の下面図である。 コアリングされた封入リムを有するトレーの第2の実施形態の下面図である。 弧状ヘッド部、フランジ部、およびアンカー部を含む封入リムを有するトレーの断面図である。 図102のトレーと摩擦および接着により固着される蓋とを含むパッケージの断面図である。 図103に示す蓋の一端の断片断面図である。 図102および図103に示すトレーの一部の断片断面図である。 図102、図103、および図105に示す封入リムの第1の代替実施形態に摩擦および接着により結合される、図103および図104の蓋を示す、拡大断片断面図である。 図102、図103、および図105に示す封入リムの第2の代替実施形態に摩擦および接着により結合される、図103および図104の蓋を示す、拡大断片断面図である。 図102、図103、および図105に示す封入リムの第3の代替実施形態に摩擦および接着により結合される、図103および図104の蓋を示す、拡大断片断面図である。 クリンプ可能な封入リムおよび摩擦嵌め封入リムを含む、非対称的に射出される封入リムを有するパッケージの組み立ておよび動作の図である。 クリンプ可能な封入リムおよび摩擦嵌め封入リムを含む、非対称的に射出される封入リムを有するパッケージの組み立ておよび動作の図である。 クリンプ可能な封入リムおよび摩擦嵌め封入リムを含む、非対称的に射出される封入リムを有するパッケージの組み立ておよび動作の図である。 クリンプ可能な封入リムおよび摩擦嵌め封入リムを含む、非対称的に射出される封入リムを有するパッケージの組み立ておよび動作の図である。 クリンプ可能な封入リムおよび摩擦嵌め封入リムを含む、非対称的に射出される封入リムを有するパッケージの組み立ておよび動作の図である。 図109〜図113に示すクリンプ可能な封入リムのクリンプ加工の図である。 図109〜図113に示すクリンプ可能な封入リムのクリンプ加工の図である。 クリンプ可能な封入リムの一代替実施形態のクリンプ加工の図である。 クリンプ可能な封入リムの一代替実施形態のクリンプ加工の図である。 第1の開口特徴部リセスがトレーのコーナに形成される、図102〜図117に関連して説明したもののような封入リムを有するトレーを見下ろした等角図である。 丸形のコーナを有する蓋が図118のトレーに固着されるパッケージの図である。 コーナヒンジ特徴部を示す、図119に示すパッケージの第1のコーナの拡大断面図である。 開口特徴部リセスを示す、図119に示すパッケージの第2のコーナの拡大断面図である。 図119に示すものと同様の、但し蓋が長い方の縁部の一方に隣接してヒンジ式に動くことを可能にする縁部折れ目を有する、パッケージの図である。 図122に示すパッケージのコーナの、開口特徴部リセスを示す拡大断片断面図である。 図118と同様の、但しトレーのコーナに形成される代替の開口特徴部リセスを有するトレーを示す図である。 図119と同様の、但し蓋の中心領域の供給特徴部を示す図である。 封入リムの図125で指示された部分の拡大断片断面図である。 図125と同様の、但し封入リムが蓋の全周に延びるパッケージを示す図である。 トレー側壁の上端部の封入リムの一部の拡大断片断面図である。 中心点樹脂射出プロセス中のフローフロントの進行を概ね示す上面図である。 中心点樹脂射出プロセス中のフローフロントの進行を概ね示す上面図である。 中心点樹脂射出プロセス中のフローフロントの進行を概ね示す上面図である。 図129〜図131と同様の、但し、蓋付きトレーの一部を封入したままバリの発生を最小限に抑えるように設計された中心点樹脂射出中の、樹脂のフローフロントの進行をより詳細に示す図である。 図129〜図131と同様の、但し、蓋付きトレーの一部を封入したままバリの発生を最小限に抑えるように設計された中心点樹脂射出中の、樹脂のフローフロントの進行をより詳細に示す図である。 図129〜図131と同様の、但し、蓋付きトレーの一部を封入したままバリの発生を最小限に抑えるように設計された中心点樹脂射出中の、樹脂のフローフロントの進行をより詳細に示す図である。 図129〜図131と同様の、但し、蓋付きトレーの一部を封入したままバリの発生を最小限に抑えるように設計された中心点樹脂射出中の、樹脂のフローフロントの進行をより詳細に示す図である。 図129〜図131と同様の、但し、蓋付きトレーの一部を封入したままバリの発生を最小限に抑えるように設計された中心点樹脂射出中の、樹脂のフローフロントの進行をより詳細に示す図である。 図129〜図131と同様の、但し、蓋付きトレーの一部を封入したままバリの発生を最小限に抑えるように設計された中心点樹脂射出中の、樹脂のフローフロントの進行をより詳細に示す図である。 図129〜図131と同様の、但し、蓋付きトレーの一部を封入したままバリの発生を最小限に抑えるように設計された中心点樹脂射出中の、樹脂のフローフロントの進行をより詳細に示す図である。 図129〜図131と同様の、但し、蓋付きトレーの一部を封入したままバリの発生を最小限に抑えるように設計された中心点樹脂射出中の、樹脂のフローフロントの進行をより詳細に示す図である。 中心点樹脂射出プロセスにより成形される封入された部分を有する蓋付きトレーの等角図である。 図134〜図136にも示した流れ段階のコーナの流れの詳細を示す拡大断片図である。 図134〜図136にも示した流れ段階のコーナの流れの詳細を示す拡大断片図である。 図134〜図136にも示した流れ段階のコーナの流れの詳細を示す拡大断片図である。 図134〜図136にも示した流れ段階のコーナの流れの詳細を示す拡大断片図である。 図134〜図136にも示した流れ段階のコーナの流れの詳細を示す拡大断片図である。 図134〜図136にも示した流れ段階のコーナの流れの詳細を示す拡大断片図である。 プレス成形トレー用のブランクの平面図である。 封入された射出成形樹脂リムを有し、図147に示すブランクから成形される、プレス成形トレーの図である。 トレーを成形するために用いることができる、折り曲げて成形された5パネルブランクの図である。 図129〜図146に関して前述したプロセスと同様の中心点樹脂射出プロセスを用いて射出された樹脂から成形される特徴部を有するトレーの図である。 本発明によるトレーを作製するために用いることができる、プレス成形されて折り曲げられたブランクの図である。 射出樹脂特徴部を有し、かつ図150に関して前述した中心点樹脂射出プロセスを用いて図151に示すブランクから成形された、トレーの等角図である。 8パネル丸形コーナブランクの図である。 中心点樹脂射出プロセスを用いて図153のブランクから成形されるトレーの図である。 ウェブコーナブランクの図である。 中心点樹脂射出プロセスを用いて図155のウェブコーナブランクから成形されるトレーの図である。 8パネル直線コーナブランクの図である。 中心点樹脂射出プロセスを用いて図157に示すブランクから成形されるトレーの図である。 本発明の別の実施形態による、フランジ部およびアンカー部を有する封入リムを有するトレーの断面図である。 コアおよびキャビティを有する典型的な従来技術の成形工具の概略断面図である。 トレーの底面および下部側壁に一段キャビティ関節部を組み込んだ成形工具の概略断面図である。 多段キャビティ関節部を組み込んだ成形工具の概略断面図である。 トレーの底面のみに一段キャビティ関節部を組み込んだ成形工具の概略断面図である。 本発明の一実施形態による部分的封入リムを有するプレス成形トレーの底面を直接見た図である。 図164に示すトレーの側面図である。 図164および図165に示すトレーの端面図である。 図164のライン167−167に沿った断面図である。 図167の一部168の拡大の断片断面図である。 本発明の別の実施形態による部分的封入リムを有するプレス成形トレーの底面を直接見た図である。 図169に示すトレーの側面図である。 図169および図170に示すトレーの端面図である。 図169のライン172−172に沿った断面図である。 図172の部分173の拡大断片断面図である。 ガスバリア特性を高めるために共押し出し射出成形プロセスを用いて製造される、折り曲げ型の射出成形ポリマー板紙複合材パッケージの等角図である。 図174の一部の拡大断片断面図である。 図174に示すもののような、但し、射出成形補強特徴部としてパッケージの内部に支持リブも含む、パッケージの平面図である。 図176に示す支持リブがパッケージ外部から見えないことを示す、図176に示すパッケージの側面図である。 図174〜図177に示すパッケージを作製するために用いられるのと同じ技術を用いて作製することができる、円筒形容器の例を示す図である。 図174〜図177に示すパッケージを作製するために用いられるのと同じ技術を用いて作製することができる、円筒形容器の例を示す図である。 図174〜図177に示すパッケージを作製するために用いられるのと同じ技術を用いて作製することができる、円筒形容器の例を示す図である。 図174〜図177に示すパッケージを作製するために用いられるのと同じ技術を用いて作製することができる、円筒形容器の例を示す図である。 図174〜図177に示すパッケージを作製するために用いられるのと同じ技術を用いて作製することができる、円筒形容器の例を示す図である。 それぞれ第1および第2の区画にある第1および第2の二次パッケージを有する、開いた状態の従来技術の区画付きトレーの図である。 同じトレーの異なる区画が異なる特徴を有する、本発明による区画付きトレーの一例を示す図である。 同じトレーの異なる区画が異なる特徴を有する、本発明による区画付きトレーの一例を示す図である。 短い一体ヒンジの対により蓋がトレーに接続される、本発明の一実施形態に従って作製される1ピースパッケージの一例を示す図である。 一対の窓および一体ヒンジを有する蓋が、成形トレーの一部を構成する取り付け面に機械的に取り付けられようとしている、本発明の一実施形態に従って作製される2ピースパッケージの一例を示す図である。 一体ヒンジ供給特徴部を有するスナップ嵌め蓋が、成形トレーにスナップ嵌めされようとしている、本発明の一実施形態に従って作製される2ピースパッケージの一例を示す図である。 機械ヒンジ供給特徴部が成形トレーにスナップ留めされようとしている、本発明の一実施形態に従って作製される2ピースパッケージの一例を示す図である。 蓋が一体ヒンジによりトレーに接続され、供給特徴部付き蓋が第2の一体ヒンジによりトレーに接続される、本発明の一実施形態に従って作製される1ピースパッケージの一例を示す図である。 2ピースの切り離し式給仕用具を組み込んだ蓋の内側を見た平面図である。 切り離し式給仕用具の上に固定されたシールフィルムを示す、図191に示す蓋の外面の平面図である。 蓋およびトレーの両方に延出タブを含む易開封性特徴部を組み込んだ、本発明によるトレーおよび蓋の組み合わせを示す図である。 図193の円で囲んだ領域194の拡大図である。 トレーフランジ上に易開封性の隆起したシールリッジを含み、板紙が封入されている、トレーおよび蓋のシール・ロック機構を示す図である。 反った、または波状の側壁を有する射出成形/板紙複合材トレーを示す図である。 図97および図86に示す材料から構成される射出成形/板紙複合材トレーを示す図である。 板紙が押し出しラミネートまたはポリマー被覆され、フランジを形成する射出成形樹脂がラミネートまたは被覆された板紙に接触する、一実施形態の断片断面図である。 フランジに通気特徴部を組み込んだトレーを見下ろした平面図である。 図199に示す通気特徴部を組み込んだフランジの部分の断片断面図である。 蓋を構成する板紙の縁部が封入されている、射出成形シール・ロック機構の一実施形態を示す図である。 蓋を構成する板紙の縁部およびトレーを構成する板紙の縁部が封入されていない、射出成形シール・ロック機構の一実施形態を示す図である。 図202に示す射出成形シール・ロック機構の一代替実施形態を示す図である。 各側壁から外方に延びるフランジと、図202の下部に示すものと同様の、トレーの周縁の周りにフランジの上面に成形されたシール・ロック機構の第1の部分とを有する、12カウント(twelve count)折り曲げ板紙トレーの種々の図のうちの1つを示す図である。 各側壁から外方に延びるフランジと、図202の下部に示すものと同様の、トレーの周縁の周りにフランジの上面に成形されたシール・ロック機構の第1の部分とを有する、12カウント折り曲げ板紙トレーの種々の図のうちの1つを示す図である。 各側壁から外方に延びるフランジと、図202の下部に示すものと同様の、トレーの周縁の周りにフランジの上面に成形されたシール・ロック機構の第1の部分とを有する、12カウント折り曲げ板紙トレーの種々の図のうちの1つを示す図である。 各側壁から外方に延びるフランジと、図202の下部に示すものと同様の、トレーの周縁の周りにフランジの上面に成形されたシール・ロック機構の第1の部分とを有する、12カウント折り曲げ板紙トレーの種々の図のうちの1つを示す図である。 各側壁から外方に延びるフランジと、図202の下部に示すものと同様の、トレーの周縁の周りにフランジの上面に成形されたシール・ロック機構の第1の部分とを有する、12折り曲げ板紙トレーの種々の図のうちの1つを示す図である。 各側壁から外方に延びるフランジと、図202の下部に示すものと同様の、トレーの周縁の周りにフランジの上面に成形されたシール・ロック機構の第1の部分とを有する、24カウント(twenty-four count)折り曲げ板紙トレーの種々の図のうちの1つを示す図である。 各側壁から外方に延びるフランジと、図202の下部に示すものと同様の、トレーの周縁の周りにフランジの上面に成形されたシール・ロック機構の第1の部分とを有する、24カウント折り曲げ板紙トレーの種々の図のうちの1つを示す図である。 各側壁から外方に延びるフランジと、図202の下部に示すものと同様の、トレーの周縁の周りにフランジの上面に成形されたシール・ロック機構の第1の部分とを有する、24カウント折り曲げ板紙トレーの種々の図のうちの1つを示す図である。 各側壁から外方に延びるフランジと、図202の下部に示すものと同様の、トレーの周縁の周りにフランジの上面に成形されたシール・ロック機構の第1の部分とを有する、24カウント折り曲げ板紙トレーの種々の図のうちの1つを示す図である。 各側壁から外方に延びるフランジと、図202の下部に示すものと同様の、トレーの周縁の周りにフランジの上面に成形されたシール・ロック機構の第1の部分とを有する、24カウント折り曲げ板紙トレーの種々の図のうちの1つを示す図である。 図209〜図213に示すものと同様の、互いに積み重ねられた3つの24カウントトレーの平面図である。 図209〜図213に示すものと同様の、互いに積み重ねられた3つの24カウントトレーの端面図である。 図209〜図213に示すものと同様の、互いに積み重ねられた3つの24カウントトレーの側面図である。 図204〜図216に示すもののようなトレーで用いられる蓋の図であり、図202の上部に示すものと同様の、蓋の下面の蓋の周縁の周りに成形されたシール・ロック機構の第2の部分を示し、プルタブ特徴部も示す図である。 図204〜図216に示すもののようなトレーで用いられる蓋の図であり、図202の上部に示すものと同様の、蓋の下面の蓋の周縁の周りに成形されたシール・ロック機構の第2の部分を示し、プルタブ特徴部も示す図である。 図204〜図216に示すもののようなトレーで用いられる蓋の図であり、図202の上部に示すものと同様の、蓋の下面の蓋の周縁の周りに成形されたシール・ロック機構の第2の部分を示し、プルタブ特徴部も示す図である。 図204〜図216に示すもののようなトレーで用いられる蓋の図であり、図202の上部に示すものと同様の、蓋の下面の蓋の周縁の周りに成形されたシール・ロック機構の第2の部分を示し、プルタブ特徴部も示す図である。 図204〜図216に示すもののようなトレーで用いられる蓋の図であり、図202の上部に示すものと同様の、蓋の下面の蓋の周縁の周りに成形されたシール・ロック機構の第2の部分を示し、プルタブ特徴部も示す図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図204〜図208の12カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図204〜図208の12カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図204〜図208の12カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図204〜図208の12カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図204〜図208の12カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図204〜図208の12カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図204〜図208の12カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図209〜図216の24カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図209〜図216の24カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図209〜図216の24カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図209〜図216の24カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図209〜図216の24カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図209〜図216の24カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。 シール・ロック機構の第1の部分および第2の部分が係合した、図209〜図216の24カウント折り曲げ板紙トレーに取り付けられる図217〜図221に示す蓋の図である。

Claims (24)

  1. 容器を形成するための工具であって、該工具は、ブランクを受け入れるキャビティと、該キャビティと動作可能に関連付けられているコアと、該キャビティ内で移動可能に受け入れられた少なくとも一つの関節セクションとを有し、
    該コアは少なくとも部分的に該ブランクを該容器に形成するように、該キャビティ内で移動可能であり、
    該ブランクから該容器を形成するために該コアが該キャビティ内にさらに移動するときに、該関節セクションは、該ブランクを保持するために最初に該ブランクの一部を把持する、
    容器を形成するための工具。
  2. 前記関節セクションは、前記ブランクから形成された前記容器の底壁に接触している、請求項1に記載の工具。
  3. 前記関節セクションは、前記容器の前記底壁よりも広い、請求項2に記載の工具。
  4. 前記コアが前記容器を形成するときに前記容器の少なくとも一つの側部コーナが広がるように、前記関節セクションは、平坦であり、前記キャビティに渡って延在する、請求項3に記載の工具。
  5. 前記関節セクションは、前記ブランクから形成された前記容器の少なくとも一つの側壁を把持する、請求項2に記載の工具。
  6. 前記関節セクションは、底部と、該底部から上方向に延在する少なくとも一つの直立側壁部とを有し、該底部は前記容器の前記底壁と接触し、該側壁部は該容器の前記少なくとも一つの側壁と接触している、請求項5に記載の工具。
  7. 前記関節セクションは、第1の関節セクションと第2の関節セクションとからなる、請求項1に記載の工具。
  8. 前記第1の関節セクションは、前記ブランクから形成された前記容器の底壁を把持する、請求項7に記載の工具。
  9. 前記第2の関節セクションは、前記ブランクから形成された前記容器の少なくとも一つの側壁を把持する、請求項8に記載の工具。
  10. 前記ブランクから前記容器を形成するために前記キャビティ内に前記コアが受け入れられるとき、前記第1の関節セクションは前記第2の関節セクションに少なくとも部分的に受け入れられる、請求項7に記載の工具。
  11. 前記工具は、射出キャビティをさらに含み、
    該射出キャビティは、液体樹脂を受けて、前記ブランクの周囲の少なくとも一部に液体樹脂を導き、
    該射出キャビティは先行流セクションと遅れ流セクションを含み、該先行流セクションは該遅れ流セクションよりも断面積が大きい、請求項1に記載の工具。
  12. ブランクから容器を形成する方法であって、該方法は、
    キャビティと、コアと、該キャビティと該コアに対して移動可能である関節セクションとを有する工具を備えることと、
    該ブランクを該キャビティと該コアの間に設置することと、
    該関節セクションが少なくとも部分的に最初に該ブランクの一部分を把持するように、該コアを該キャビティに対して移動させることと、
    該関節セクションによって把持された該ブランクの該一部分を把持したまま、該コアを該キャビティの中に更に移動させ、該ブランクから該容器を形成すること、
    を含む、ブランクから容器を形成する方法。
  13. 前記ブランクが少なくとも部分的に最初に前記関節セクションによって把持されるとき、該関節セクションは、該ブランクから形成された前記容器の底壁の一部と接触する、請求項12に記載の方法。
  14. 前記ブランクが少なくとも部分的に最初に前記関節セクションによって把持されるとき、該関節セクションは、該ブランクから形成された前記容器の少なくとも一つの側壁と接触する、請求項12に記載の方法。
  15. 前記関節セクションは、底部と、該底部から上方向に延在する少なくとも一つの直立側壁部とを有し、該底部は前記容器の前記底壁と接触し、該側壁部は該容器の前記少なくとも一つの側壁と接触している、請求項14に記載の方法。
  16. 前記関節セクションは、第1の関節セクションと第2の関節セクションとからなり、前記ブランクから形成された前記容器の底壁に対応する該ブランクの一部分を該第1の関節セクションが把持するときに、該ブランクの少なくとも一部が最初に把持される、
    請求項12に記載の方法。
  17. 前記の前記コアを前記キャビティの中に更に移動させることは、前記第1の関節セクションを前記第2の関節セクションに対して移動させることを含む、
    請求項16に記載の方法。
  18. 前記方法は、前記第1の関節セクションによる前記最初の把持の後、前記第2の関節セクションが少なくとも前記ブランクの一部分を把持するように、前記コアを前記キャビティ内に移動させることを更に含む、
    請求項17に記載の方法。
  19. 前記容器の側壁に対応する前記ブランクの一部分が前記第2の関節セクションに受け入れられるときに、該第2の関節セクションによる前記把持が行われる、
    請求項18に記載の方法。
  20. 前記キャビティ内に前記コアを完全に挿入して前記ブランクから前記容器を形成するように、該コアと該キャビティを完全に閉じることを含む、
    請求項12に記載の方法。
  21. 前記閉じられたコアとキャビティは、前記容器の側部コーナが外側に膨らむための空間を供給する、請求項20に記載の方法。
  22. 封入リム、ハンドル、トレー内部、トレー側壁、仕切り等の射出成形特徴部を前記容器に形成することをさらに含む、請求項20に記載の方法。
  23. 前記容器は、側壁と該側壁から横方向に延在するフランジを含み、前記の前記射出成形特徴部を成形することは、該フランジを少なくとも部分的に密封することを含む、請求項22に記載の方法。
  24. 前記の射出成形特徴部を成形することは、樹脂を前記工具内の射出キャビティに射出することと該樹脂を冷却することを含み、
    該樹脂の射出は、該射出キャビティの先行流セクションに樹脂を射出することと、その後に、該射出キャビティの遅れ流セクション内に樹脂を射出することを含む、
    請求項23に記載の方法。
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