JP6970558B2 - 金属箔成形容器 - Google Patents
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Description
より詳しくは、本発明は、底壁と周壁との境界の強度を向上させ、底壁と周壁の境界の繰り返し変形により発生する穴あきを抑制させた金属箔成形容器に関する。
かかる金属箔成形容器内への食品の収納は、食品メーカーにて行われる。この食品を収納した金属箔成形容器が、食品メーカーから小売店に配送される際や、小売店から消費者が家に持ち帰られる際に、金属箔成形容器内に収納された食品が、金属箔成形容器内で振動をする。
この振動により、金属箔成形容器の底壁に対して垂直な力が、金属箔成形容器の底壁に繰り返しかかる。これにより、金属箔成形容器の底壁と周壁の境界の変形が繰り返し起こった結果、境界に穴あき等の不具合が生じるという問題があった。
従来の金属箔成形容器では、リブの先端部の円弧の半径は5mmを超えていたが、このように円弧の半径が大きくリブが丸みを帯びてしまうと、リブの強度が不十分となってしまう。
本発明では、リブの先端部の円弧の半径を2.5mm以下というように極小としたので、リブが先端のとがった形状に近づき、その強度を向上させることができる。一方、リブの先端部の円弧の半径が1.2mmを下回るような、極端に先端がとがった形状とすると、リブの先端部を形成するための金型の先端が鋭くなり過ぎ、リブの先端部から金属箔に破れが生じる恐れがあるため、本発明では、リブの先端部の円弧の半径を1.2mm以上としている。
リブの開き角度が135度を下回ると、リブを形成するための金型の先端が鋭利になり過ぎて、その先端の押しつけに伴ない金属箔に破れが生じる恐れがあるからである。
またリブの開き角度が150度を上回ると、リブが周壁および底壁の周方向に広がった扁平な形状となってしまい、リブの強度が不十分となる恐れがあるからである。
周壁と底壁の境界部に近接してリブを隙間なく密集させることで、その境界部における強度を大きく向上させることができる。
谷と山を深く形成することでリブの強度を向上させることができるが、谷と山の高低差が0.8mmを下回ると谷と山が浅すぎて強度が不十分となる恐れがあり、高低差が2.0mmを上回ると成形中に金属箔が過剰に引き延ばされて破れを生じる恐れがあるからである。
周壁と底壁の境界部に跨ってリブを形成することで、その境界部における強度を向上させることができる。
上記範囲を下回ると、リブの両端部と周壁と底壁の境界との距離が近すぎて、またリブの全長が短すぎて、境界の補強効果が不十分になる恐れがあるからである。
成形が容易であり、材料コストも低廉で、再生利用も容易であるからである。
図1(a)に示す実施形態の金属箔成形容器10は、底壁11と、周壁12と、フランジ13と、縁巻き14と、多数のリブ15と、からなり、アルミニウム箔、鉄箔、銅箔などの金属箔を、金型を用いて一体成形(プレス成形)することにより作製される。
実施形態の金属箔成形容器10を用いて食品包装体を構成する際には、底壁11と周壁12とで区画される収納空間に食品が収納され、容器10の開口を構成する周壁12の上縁部をフィルム等で封緘することになる。
また金属箔の厚みもとくに限定されないが、70〜100μmが好ましい。70μm未満では、薄すぎて容器に成形した場合に必要な強度が得られない恐れがあり、100μm超では、厚すぎて成形性が低下し、また材料コストが高くなるからである。
図示では、底壁11は、フラットになっているが、エンボス加工などにより、多数の凹凸部やリブを形成して補強することができる。
周壁12の立ち上がり角度は、上半部と下半部とで異なっており、下半部は上半部よりも垂直に近い角度で立ち上がっている。周壁12の上半部と下半部の境界は、段部12aとなっている。
また周壁12の上縁部は、底壁11と相似形の略正方形の輪郭を構成している。
なお図1(a)中周壁12の上半部およびフランジ13に付されている線は、金型を用いて金属箔から容器10をプレス成形する際に自然に生じる皺を示している。この皺は周壁12の下半部にも現れうるが、同図では説明の便宜上、図示していない。
上向きの縁巻き14は、フランジ13の外縁に連設されている。
各リブ15は、底壁11上においては、底壁11の面に対して垂直に突出しており、周壁12上においては、周壁12の面に対して垂直に突出している。
多数のリブ15は、底壁11の縁部の全周および周壁12の下半部の全周にわたって切れ目なく連続した状態で並列している。
その結果、多数のリブ15の集合体としての外観は、容器10の外面に向けて突出する山15aと、容器10の内面に向けて突出する谷15bとが、底壁11および周壁12の周方向に交互に繰り返される波型形状をなしている。
2.5mm未満であると、リブ15の周壁上における端部と周壁と底壁の境界との距離が近すぎるし、またリブ15の周壁12上における長さが短すぎるため、境界の補強効果が不十分になる恐れがあるからである。
また、底壁11上においては、周壁12との境界から底壁11の面に沿って2.5mm以上内側まで形成されているのが好ましい。
同様に、2.5mm未満であると、リブ15の底壁上における端部と周壁と底壁の境界との距離が近すぎるし、またリブ15の底壁11上における長さが短すぎるため、境界の補強効果が不十分になる恐れがあるからである。
なお、かかる底壁11上のリブについては、周壁12との境界からの長さが15mm以下であるのがより好ましい。15mmを超えると、底壁11におけるリブの形成範囲が広すぎて、この底壁11に載置されることになる食品の収納に支障をもたらす恐れがあるからである。
このリブ15の円弧形の先端部の半径Rは、1.2mm≦R≦2.5mmに調整されている。
リブの先端部の半径が2.5mmを超えると、リブの全体形状が丸みを帯びた形状となってしまい強度が不足してしまうからである。また、リブの先端部の半径を1.2mm未満とすると、リブの先端部を形成するための金型の先端が尖りすぎてしまい、リブの先端部から金属箔に破れが生じる恐れがあるからである。
一方、従来の金属箔成形容器においては、底壁11から周壁12にかけて形成されたリブの円弧形の先端部の半径は、5mmを超えており、リブの全体形状が大きな丸みを帯びた形状となってしまうため、強度が著しく不足している。
このような、実施形態の金属箔成形容器のリブの先端部の半径と従来の金属箔成形容器のリブの先端部の半径の相違は後述するリブの形成方法に由来する。
高低差が0.8mm未満であると、凹凸が浅すぎるため、強度が不十分となる恐れがあり、高低差が2.0mmを超えると、成形中に金属箔が過剰に引き延ばされて破れを生じる恐れがあるからである。
かかるリブ15における山15aと谷15bの高低差の調整についても、後述するリブの形成方法が関係性を有する。
角度が135度を下回ると、金型の先端が鋭利になり過ぎて、その先端に押しつけられた金属箔に破れが生じる恐れがあるからである。
また角度が150度を上回ると、リブの背が低くなってしまい、強度が不十分となる恐れがあるからである。
かかるリブ15における角度の調整についても、後述するリブの形成方法が関係性を有する。
上型21と下型22が接近した状態でもなお、対向する山21a、22aと谷21b、22bの間には、比較的大きな隙間を残されている。
上型21の山21aの頂部に当接する箇所の金属箔fは、対向する下型22の谷22bの底に向けて十分に延ばされることになる。同様に、下型22の山22aの頂部に当接する箇所の金属箔fは、対向する上型21の谷21bの底に向けて十分に延ばされることになる。
これにより、リブ15の山と谷との高低差を大きくすることが容易となる。また、山と谷の先端部の角度を小さくすることが容易となる。
さらに、金型の山や谷の先端部の円弧の半径を小さくすることで、ここに延ばされた状態で強く押し付けられる金属箔fにおいて、リブ15の山や谷の先端部の半径を小さくすることが可能となる。
上型31と下型32が接近した状態で、上型31の山31aと下型32の谷32b、上型31の谷31bと下型32の山32aとは、いわゆるクリアランスを残して極めて近接した状態となっている。
リブの成形時に、金属箔fはほとんど延ばされていないため、山と谷の高低差を大きくすることが困難であり、金型30の凹凸が浅く、その山31a、32aと谷31b、32bの先端部の角度が大きくなりがちであるため、これらの角度に依存するリブの先端部の角度も小さくすることは困難である。
さらに、金型30の山31a、32aや谷31b、32bの先端部の円弧の半径を小さくしたとしても、金属箔fは金型30の山や谷の先端部にほとんど伸びていない状態で弱く押しつけられるか、あるいは若干の隙間をあけて対向しているにすぎないため、リブの山や谷の先端部の半径は、金型30の山や谷の先端部の半径を反映したような小さなものとすることができない。
表中、tはアルミニウム箔の厚み(μm)を、Rはリブの山や谷の先端部を構成する円弧の半径(mm)を、θはリブの山や谷の開き角度(度)を、hは隣り合う山と谷の高低差を、Lは底壁に形成されたリブの長さ(mm)を、それぞれ示す。
なお、実施例および比較例のアルミニウム箔成形容器の全体形状、リブの形成態様は実施形態において図示したものに準じるものとし、その寸法は実施例と比較例とでほぼ同一である。
また、実施例のアルミニウム箔成形容器については、図3(a)に示す方法で、比較例のアルミニウム箔成形容器については、図3(b)に示す方法でそれぞれ作製したが、その成形性には異常は認められなかった。
図4の装置は、シリンダ41と、アーム42と、昇降動不能に設置された台座43と、台座43の下方に配置された光源44とを備える。
実施例および比較例のアルミニウム箔成形容器は、その底壁をアーム42の底固定部42aにより上下からクランプすることで取り付け、そのフランジに台座43のフランジ固定部43aの押え板を上下からあてがいボルトにより締結することで取り付ける。
この状態で、シリンダ41を作動させ、アーム42の底固定部42aを昇降動させると、アーム42に固定されたアルミニウム箔成形容器の底壁に上下方向に振動する。一方、アルミニウム箔成形容器の周壁は、フランジを介してフランジ固定部43aにより台座43に固定されているため、周壁と底壁との境界には、変形させようとする力が繰り返し加えられることとなる。
この繰り返し変形テストにおいて、アーム42の底固定部42aは直径40mmの円形の面で容器の底壁をクランプしており、振幅は10mm、振動数は1回/1秒とした。
また、1回の振動は、底壁が平坦な状態から始まり、底壁を上方に10mm変形させ、再度底壁を平坦な状態に戻すまでとした。
実施例および比較例のアルミニウム箔成形容器につき、周壁と底壁の境界に穴あきが発生するまでの、前記アーム42の底固定部42aの振動の回数を測定した。
穴あきの有無は、台座43の下方に配置された光源44から照射される光が、アルミニウム箔成形容器の周壁と底壁の境界を通過するか否かにより判定した。
金属箔成形容器の全体形状は、実施形態に限定されない。たとえば、底壁が円形であったり、多角形であったりしてもよい。
11 底壁
12 周壁
12a 段部
13 フランジ
14 縁巻
15 リブ
15a 山
15b 谷
20 実施形態の金属箔成形容器用の金型
21 上型
21a 山
21b 谷
22 下型
22a 山
22b 谷
30 従来の金属箔成形容器用の金型
31 上型
31a 山
31b 谷
32 下型
32a 山
32b 谷
40 繰り返し変形試験装置
41 シリンダ
42 アーム
42a 底固定部
43 台座
43a フランジ固定部
44 光源
h リブの山と谷の高低差
θ リブの先端部の開き角度
R リブの先端部の円弧の半径
f 金属箔
Claims (8)
- 底壁と、
底壁の周縁から立ち上がる皺付きの周壁と、
前記底壁から前記周壁の下半部および上半部のうち下半部のみにかけて延び、前記底壁上で底壁の面に対して垂直方向に突出し、前記周壁の下半部上で周壁の面に対して垂直方向に突出するリブと、を備え、
前記リブの突出方向の先端部は、半径が1.2mm以上2.5mm以下の円弧をなしている金属箔成形容器。 - 前記リブの突出方向に沿った開き角度は、135度以上150度以下である請求項1に記載の金属箔成形容器。
- 前記リブは、前記底壁の周方向に複数が連続的に並列しており、全体として、容器内面に向けて突出する谷と、容器外面に向けて突出する山とが、前記底壁の周方向に交互に繰り返される波型形状をなしている請求項1または2に記載の金属箔成形容器。
- 前記リブは、前記谷の突出方向の先端部と前記山の突出方向の先端部との高低差が、0.8mm以上2.0mm以下である請求項3に記載の金属箔成形容器。
- 前記リブは、
前記底壁上において前記周壁との境界から前記底壁の面に沿って2.5mm以上内側まで形成されている請求項1〜4のいずれかに記載の金属箔成形容器。 - 前記リブは、
前記周壁上において前記底壁との境界から垂直高さで2.5mm以上上側まで形成されており、
前記底壁上において前記周壁との境界から前記底壁の面に沿って2.5mm以上内側まで形成されている請求項1から5のいずれかに記載の金属箔成形容器。 - アルミニウム箔からなる、請求項1から6のいずれかに記載の金属箔成形容器。
- 請求項1から7のいずれかに記載の金属箔成形容器と、
前記金属箔成形容器に収納された食品と、を備える食品包装体。
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JP2016255031 | 2016-12-28 |
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