JP2020059028A - 鋳型の成形装置および製造方法、並びにこれを用いた容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多様な形状の容器を簡便に製造し得る鋳型の成形装置および製造方法、並びにこれを用いた容器の製造方法を提供する。【解決手段】容器を成形する容器成形型を鋳造するための鋳型１２を成形する鋳型成形型５のうち、少なくとも容器の形状に対応する一部を軟質部材１１により構成し、一部を硬質部材７とする。鋳型成形型５の製造にあたっては、容器の形状に対応する原型と、鋳型成形型５を構成する硬質部材７とを型として軟質部材１１の素材を流し込み、鋳型成形型５を構成する軟質部材１１を成形する。【選択図】図５

Description

本発明は、容器の製造に用いる鋳型を成形するための装置および前記鋳型の製造方法、並びに前記装置または前記方法を用いた容器の製造方法に関する。

コンビニエンスストアやスーパーマーケット等の店舗では、種々の食品がプラスチック樹脂製の容器に封入した状態で販売されているが、こうした商品の販売にあたり、内容物の品質や見た目を保つために、容器の形状や構造には種々の工夫が加えられる。

例えば、饅頭やケーキのように柔らかく脆い表層構造をもつ食品類は、樹脂製の容器に接した表面が前記容器に張り付き、表皮部分が剥離してしまう場合がある。図１２は、このような問題へ対処するよう開発された容器の一例を示している。略直方体状をなす深皿型のトレーである容器１は、略長方形状の底面１ａの四辺にそれぞれ側面１ｂが立ち上がった形状であり、側面１ｂの上縁には、底面１ａと平行な面をなして外側へ張り出した鍔部１ｃが形成されている。底面１ａと側面１ｂには、強度を確保するための複数のリブ２がそれぞれ設けられ、さらに、細かい格子状の凹凸３が設けられている。

尚、ここでは説明上の都合により、底面１ａと側面１ｂの一部にのみ凹凸３を図示しているが、実際には底面１ａと側面１ｂのうち、リブ２を設けた部分、および各辺の近傍にあたる部分を除いた全体に凹凸３が施される（後に説明する他の図に示す鋳型等の型に関しても同様である）。ただし、これはあくまで一例であって、容器の用途等によっては、必要な一部にのみ凹凸を施しても良いことは勿論である。

容器１には、例えばロールケーキ等である菓子４が収容され、さらに、菓子４を収容した容器１の全体が、図示しない外袋に封入される。ここで、菓子４の表面は底面１ａおよび側面１ｂの内側と接することになるが、底面１ａと側面１ｂに施された凹凸３により、菓子４と容器１との接触面積は小さく抑えられるので、菓子４の表面の張り付きや剥離は最小限に抑えられる。

尚、上述の如き用途の容器に関連する先行技術文献としては、例えば、下記の特許文献１等がある。

また、この種の容器は真空成形や圧空成形といった方法により製造されるが、こうした製造方法に関する一般的技術水準を示す文献としては、例えば、下記の特許文献２等がある。

特開２０００−３４４２２３号公報 特開２０１７−０５６９９２号公報

ところで、真空成形や圧空成形を用いて上述の如き容器１を製造しようとする場合、樹脂シート等の素材を容器の形に成形するための型が必要である。この型（以下では「容器成形型」と称することとする）は、例えば以下の如き工程により製造される。まず、樹脂や木材、粘土、油土等の適当な素材を用いて容器１の原型を作り、次に、該原型に樹脂等を流し込んで固化させ、容器１とは凹凸が逆の雌型を作る。さらに、該雌型の表面に耐熱性を有する砂等の粒状素材を押し付けて形状を写し取り、鋳型を作る。該鋳型から雌型を取り外し、雌型のあった空間に金属等の素材を流し込んで鋳造する。この鋳造品を、容器を成形する容器成形型とする。

ここで、例えば図１２に示す如く容器１の側面１ｂに凹凸３を設けようとする場合、該凹凸３にあたる形状を原型あるいは雌型の段階で成形しておくことは困難である。側面１ｂにおいては、凹凸３にあたる箇所が部分的にアンダーカット形状となるため、砂等で成形した鋳型から雌型を取り外す際、凹凸３にあたる形状が崩れてしまうからである。

よって、側面１ｂに凹凸３を形成した容器１を製造するためには、例えば側面１ｂに対応する部分には凹凸３に対応する形状がない原型を製造し、該原型から雌型、鋳型を作り、該鋳型から製造した容器成形型から鋳型を取り除いた後、容器成形型の側面１ｂにあたる部分に切削加工等を施して凹凸３にあたる形状を成形する必要がある。しかしながら、切削加工では、例えばリブ２に対応する溝のように単純な形状であれば比較的簡単に成形することができるものの、凹凸３のように細かい形状や、複雑な形状を作るのは難しく、手間や費用が嵩んでしまうという問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、多様な形状の容器を簡便に製造し得る鋳型の成形装置および製造方法、並びにこれを用いた容器の製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、容器を成形する容器成形型を鋳造するための鋳型を成形する鋳型成形型のうち、少なくとも前記容器の形状に対応する一部を軟質部材により構成したことを特徴とする鋳型の成形装置にかかるものである。

本発明の鋳型の成形装置において、前記鋳型成形型は、一部を前記軟質部材とし、一部を硬質部材として構成することができる。

また、本発明は、容器を成形する容器成形型を鋳造するための鋳型を成形する鋳型成形型のうち、少なくとも前記容器の形状に対応する一部を軟質部材により構成し、前記鋳型成形型を用いて粒状素材により鋳型を成形することを特徴とする鋳型の製造方法にかかるものである。

本発明の鋳型の製造方法において、前記鋳型成形型は、一部を前記軟質部材とし、一部を硬質部材として構成することができる。

本発明の鋳型の製造方法においては、前記容器の形状に対応する原型と、前記鋳型成形型を構成する硬質部材とを型として前記軟質部材の素材を流し込み、前記鋳型成形型を構成する軟質部材を成形することができる。

また、本発明は、上述の鋳型の成形装置、または鋳型の製造方法を適用したことを特徴とする容器の製造方法にかかるものである。

本発明の容器の製造方法においては、前記鋳型成形型を用いて粒状素材により鋳型を成形し、前記鋳型を用いて容器成形型を鋳造し、前記容器成形型を用いて真空成形または圧空成形により容器を成形することができる。

本発明の鋳型の成形装置および製造方法、並びにこれを用いた容器の製造方法によれば、多様な形状の容器を簡便に製造し得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施において、鋳型成形型の製造に用いる原型、および鋳型成形型の一部を構成する硬質部材の形態の一例を示す分解斜視図である。 本発明の実施例において、鋳型成形型の一部を構成する軟質部材を形成する工程を説明する正断面図である。 本発明の実施例における鋳型成形型の形態を示す斜視図である。 本発明の実施例において、鋳型成形型から鋳型を成形する工程を説明する正断面図である。 本発明の実施例において、鋳型成形型から鋳型を成形する工程を説明する正断面図である。 本発明の実施例において、鋳型から鋳型成形型を取り外す工程を説明する正断面図である。 本発明の実施例において、鋳型から容器成形型を鋳造する工程を説明する正断面図である。 本発明の実施例における容器成形型の切削加工前の形態を示す斜視図である。 本発明の実施例における容器成形型の切削加工後の形態を示す斜視図である。 本発明の実施例において、容器成形型を用いて容器を成形する工程を示す正断面図である。 本発明を実施する手順の一例を説明するフローチャートである。 容器の形状の一例を示す斜視図である。

図１〜図１０は本発明の実施による容器の製造方法に用いる装置の一例、および該装置を用いた容器の製造工程の各段階を示している。以下、図１１に示すフローチャートに沿って、本実施例の鋳型の成形装置および製造方法、並びにこれを用いた容器の製造方法を説明する。尚、本実施例では、図１２に例示した如き容器１を製造することを想定しているため、以下では必要に応じて図１２をも参照しつつ説明する（ただし、図１２に示す容器１の形状はあくまで一例であって、本発明によれば、ここに示した他にも種々の形状の容器を製造し得ることは言うまでもない）。

本実施例では、鋳型の成形装置として、図３に示す如き鋳型成形型５を製造する。そのために、まずステップＳ１（図１１参照）として、図１に示す如き原型６を製造し、また、鋳型成形型５の一部を構成する硬質部材７、さらに原型６を硬質部材７に対して適切な位置に保持するための蓋体８を準備する。

原型６は、図１２に示す如き容器１の外形に対応する形状を有する型であり、最終的な産物である容器１の外面と基本的には同様の凹凸形状を備えている。原型６は、容器１の底面１ａおよび側面１ｂにあたる底面６ａおよび側面６ｂを有する略直方体状の物体であり、底面６ａ、側面６ｂには、容器１の凹凸３にあたる凹凸９が全体に設けられている。また、底面６ａには、長手方向に沿って中心線をなすよう、一本の溝１０が形成されている。この溝１０は、容器１のリブ２の一部（底面１ａの長手方向に沿って中心線をなすリブ２）にあたる形状である。他のリブ２にあたる形状は、本実施例の場合、後述するように容器成形型１５を鋳造した後で、該容器成形型１５を加工することで成形される。

この原型６は、例えば各種の樹脂や木材、粘土、油土等、加工のしやすい素材を適宜用いて製造することができる。

硬質部材７は、後述するように軟質部材１１（図３参照）と共に鋳型成形型５の一部をなすほか、原型６と共に軟質部材１１を成形するための型の役割を果たす部材である。硬質部材７は、図１に示す如き直方体の部材であり、中心部には、下面側を開口とするキャビティ７ａが形成されている。キャビティ７ａは、原型６の容器１に対応する形状よりも一回り大きく形成された空間であり、原型６を内部に収容すると共に、容器１に対応する原型６の各面（底面６ａ、側面６ｂ）に対し、対向する内面がそれぞれ所定の距離を保つように寸法を設定されている。

蓋体８は、硬質部材７のキャビティ７ａに原型６を収容した状態で原型６を硬質部材７に対して保持し、また、キャビティ７ａの内壁と原型６との間の空間を閉じる役割を果たす板状の部材である。蓋体８の寸法は、硬質部材７の下面に形成されたキャビティ７ａの開口全体を覆うように設定され、蓋体８の中央には原型６が固定される。蓋体８に原型６を固定した状態で、原型６がキャビティ７ａに入り込むように硬質部材７を蓋体８に対して近づけていき、硬質部材７の下面が蓋体８に接する状態にすると、図２に示す如くキャビティ７ａの内壁と原型６との間に空間（軟質部材１１の素材が充填される空間）が形成され、該空間の下方は蓋体８により閉じられた形となる。

硬質部材７の適宜位置には、図１、図２に示す如く、キャビティ７ａの内壁と原型６との間に形成される空間と外部空間とを連通するよう、小径の連通孔７ｂと、該連通孔７ｂより大径の開口７ｃが設けられる。本実施例の場合、連通孔７ｂは、上面からキャビティ７ａを貫通するよう、平面視でキャビティ７ａの縁に沿って計１０個が設けられている。また、平面視でキャビティ７ａの中央と、その両側に計３個の開口７ｃが設けられている。

原型６、硬質部材７、蓋体８を準備したら、図２に示す如く各部材をセットする（ステップＳ２、図１１参照）。すなわち、蓋体８に対して原型６を固定し、さらに、原型６がキャビティ７ａ内の所定の位置に入り込むように硬質部材７を配置する。そして、キャビティ７ａの内壁と原型６の間に形成された空間に、軟質部材１１の素材を流し込む（ステップＳ３）。

素材の注入は、硬質部材７の中央に設けられた開口７ｃから行う。その際、他の開口７ｃ、および連通孔７ｂが空気抜きとして機能し、キャビティ７ａの内壁と原型６の間に形成された空間に隙間なく軟質部材１１の素材が充填される。軟質部材１１の素材の一部が開口７ｃに入り込むまで、前記素材を注入する。軟質部材１１の素材としては、注入後、柔軟性を保って固化する物質、例えばシリコンゴムを用いることができる。

軟質部材１１の素材が固化したら、原型６および蓋体８を取り外す（ステップＳ４）。図３に示す如く、硬質部材７のキャビティ７ａ（図２参照）の内壁を覆うように軟質部材１１が嵌まり込んだ形の鋳型成形型５が形成される。容器１（図１２参照）の外形に対応する部分が軟質部材１１の内壁として形成され、該軟質部材１１の外側を硬質部材７が覆う形である。また、ステップＳ３において開口７ｃに入り込んで固化した軟質部材１１の一部が開口７ｃに嵌合する形となっており（図２参照）、これが軟質部材１１を硬質部材７に対して位置決めし、係留する役割を果たす。

硬質部材７と軟質部材１１によって形成された鋳型成形型５を鋳型の成形装置に用い、続いて図５、図６に示す如き鋳型１２を成形する（ステップＳ５）。まず、図４に示す如く、鋳型成形型５の全体を収容できる寸法の外箱１３を用意する。外箱１３は、底面部１３ａと側面部１３ｂを備え、底面部１３ａと側面部１３ｂとは互いに取り外し可能な別部材として構成される。この外箱１３に対し、鋳型成形型５のうち軟質部材１１とは反対側の底面が底面部１３ａに接し、且つ鋳型成形型５の全体が側面部１３ｂにより取り囲まれる形で、鋳型成形型５を配置する。そして、鋳型成形型５の全体を覆うように外箱１３に粒状素材１４を詰め込み、押し固める。粒状素材１４は、例えば砂等の耐熱性を有する素材である。続いて、外箱１３のうち底面部１３ａを取り外し、図５に示す如く、それまで底面部１３ａが位置していた鋳型成形型５の底面側に、側面部１３ｂに重ねるように第二の側面部１３ｃを配置する。そして、鋳型成形型５の底面側を覆うように第二の側面部１３ｃに粒状素材１４を詰め込み、押し固める。こうして、鋳型成形型５の両側からそれぞれ粒状素材１４を押し固め、鋳型成形型５の外側全体を覆うよう、二分割構造の鋳型１２を成形する。

鋳型１２を成形したら、図６に示す如く鋳型１２を構成する両側の粒状素材１４を外箱１３ごと一旦離し、中の鋳型成形型５を取り外す（ステップＳ６）。

ここで、鋳型成形型５と鋳型１２との接触部のうち、容器１（図１２参照）およびその原型６（図１参照）の形状に対応する部分には、図５中に拡大して示す如く、原型６の凹凸９に対応する形状が写し取られている。そして、この形状は、原型６の側面６ｂにあたる部分において、鋳型成形型５と鋳型１２との離型方向（図中における上下方向）に対し、部分的にアンダーカット形状を構成している。したがって、仮に鋳型成形型５の全体が柔軟性のない素材で形成されていた場合、鋳型成形型５を鋳型１２から取り外す際に、鋳型１２表面の形状が崩れてしまう可能性がある。

ところが、本実施例の場合、鋳型成形型５のうち、容器１および原型６の形状に対応する一部が柔軟性を有する軟質部材１１で形成されているので、鋳型成形型５から鋳型１２を取り外す際には、軟質部材１１が一時的に変形することで、鋳型１２の形状を保ったままで離型させることができるのである。こうして、アンダーカット形状のような複雑な形状や、微細な形状等を有する鋳型１２を簡便に成形することができる。

尚、ここでは鋳型成形型５のうち、容器１に対応する原型６の形状の全体にあたる部分を軟質部材１１により形成する場合を例示したが、鋳型成形型のうち、軟質部材で構成する部分やその割合は、目的とする容器の形状等に応じて適宜変更し得る。最終的な容器の形状に対応した部分のうち、一部のみを軟質部材で構成しても良いし、あるいは、鋳型成形型の全体を軟質部材で構成することも可能である。ただし、鋳型成形型に対し、軟質部材で構成する部分の厚みや割合が多いと、鋳型の成形時に意図しない歪みや変形が生じやすいので、軟質部材で構成する部分の寸法や、鋳型成形型において軟質部材が占める領域は、軟質部材の変形の度合いを十分に考慮して設計すべきである。本実施例の場合、容器１の形状に対応する内側の表面を軟質部材１１とし、その外側を硬質部材７で構成することにより、鋳型１２の粒状素材１４を詰める際の軟質部材１１の変形を抑え込むようにしている。このように、鋳型成形型５の一部を軟質部材１１とし、一部を硬質部材７として構成することで、鋳型１２を成形する際の軟質部材１１の変形を適度に調整することができる。

また、本実施例の場合、硬質部材７は上述の如き鋳型成形型５の一部としての機能（ステップＳ５，Ｓ６）のほか、軟質部材１１を成形するための型としての機能（ステップＳ２〜Ｓ４）をも兼用している。このような機能の兼用は本発明の実施にあたって必須ではなく、例えば軟質部材１１については硬質部材７ではない別の型と原型６を用いて製造し、その後、硬質部材７と組み合わせるといった方法も可能である。ただし、本実施例の如く硬質部材７の機能を兼用させれば、型として用いた硬質部材７をそのまま鋳型成形型５の一部として使用することができるので、材料費を低減し、また鋳型成形型５の製造の手間を省くことができる。

鋳型成形型５を取り外したら（図６参照）、粒状素材１４同士を再度嵌め合わせ、鋳型成形型５のあった空間と外部を連通する注入口１４ａを鋳型１２に設ける。注入口１４ａから、容器成形型１５の素材を流し込む（図７参照、ステップＳ７）。容器成形型１５の素材は、例えば溶融したアルミ等の金属である。

素材が冷え固まったら、鋳型１２を構成する両側の粒状素材１４を離し、容器成形型１５を取り出す（ステップＳ８）。こうして鋳造された容器成形型１５は、図８に示す如く、ステップＳ１で製造した原型６（図１参照）と逆の凹凸形状を有するキャビティ１５ａを備えている。キャビティ１５ａは、長方形状の底面１５ｂとの周囲に４つの側面１５ｃを備えた略直方体状の空間であり、底面１５ｂと側面１５ｃをなす内壁には全体に凹凸１６が形成されている。底面１５ｂには、原型６における溝１０に対応する形状の凸部１７が形成されている。

さらに、鋳造した容器成形型１５を必要に応じて加工する（ステップＳ９）。本実施例の場合、容器１（図１２参照）に形成されるべきリブ２のうち、ステップＳ８の終了した段階で容器成形型１５に形成される対応する形状は一本の凸部１７のみであるので（図８参照）、その他のリブ２にあたる形状をここで成形する。底面１５ｂには、凸部１７と直交する向きに複数の溝１８を成形し、また、側面１５ｃには、底面１５ｂの各辺に直交する向きに複数の溝１８を成形する。こうして、図９に示す如き容器成形型１５が完成する。尚、この後説明する容器１の成形工程のためには、容器成形型１５に空気抜きのための孔を設ける必要があるが、図９では図示を省略している。前記孔は、例えばキャビティ１５ａの底面１５ｂから、裏側（反キャビティ１５ａ側）へ連通するように複数設ければ良い（図１０に１５ｄの符号を付して示す）。

完成した容器成形型１５を用い、真空成形または圧空成形により容器１を成形する（ステップＳ１０）。図１０には、圧空成形による容器１の成形の一工程を図示している。容器１の素材である樹脂シート１９を加熱して軟化させ、さらに予張させてから容器成形型１５のキャビティ１５ａ側に配置し、裏側から孔１５ｄを通して真空吸引すると共にキャビティ１５ａ側から圧力をかけると、樹脂シート１９は図１０に示す如くキャビティ１５ａの形状に沿って変形し、底面１ａと側面１ｂにリブ２や凹凸３を備えた容器１（図１２参照）の形状が成形される。冷却して離型し、周囲の余分な樹脂シート１９を切除すると、図１２に示す如き容器１が完成する。

以上のように、上記本実施例の鋳型の成形装置においては、容器１を成形する容器成形型１５を鋳造するための鋳型１２を成形する鋳型成形型５のうち、少なくとも容器１の形状に対応する一部が軟質部材１１により構成されている。

また、上記本実施例の鋳型の製造方法においては、容器１を成形する容器成形型１５を鋳造するための鋳型１２を成形する鋳型成形型５のうち、少なくとも容器１の形状に対応する一部を軟質部材１１により構成し、鋳型成形型５を用いて粒状素材１４により鋳型１２を成形するようにしている。

このようにすると、鋳型成形型５から鋳型１２を取り外す際に軟質部材１１が一時的に変形することで、鋳型１２の形状を保ったままで離型させることができ、アンダーカット形状のような複雑な形状や、微細な形状等を有する鋳型１２を簡便に成形することができる。

本実施例の鋳型の成形装置および製造方法において、鋳型成形型５は、一部を軟質部材１１とし、一部を硬質部材７として構成されており、このようにすれば、鋳型１２を成形する際の軟質部材１１の変形を適度に調整することができる。

本実施例の鋳型の製造方法においては、容器１の形状に対応する原型６と、鋳型成形型５を構成する硬質部材７とを型として軟質部材１１の素材を流し込み、鋳型成形型５を構成する軟質部材１１を成形するようにしており、このようにすれば、軟質部材１１を成形する型として用いた硬質部材７をそのまま鋳型成形型５の一部として使用することで、材料費を低減し、また鋳型成形型５の製造の手間を低減することができる。

また、上記本実施例の容器の製造方法においては、上述の鋳型の成形装置、または鋳型の製造方法を適用して容器１を製造している。

本実施例の容器の製造方法においては、鋳型成形型５を用いて粒状素材１４により鋳型１２を成形し、鋳型１２を用いて容器成形型１５を鋳造し、容器成形型１５を用いて真空成形または圧空成形により容器１を成形することができる。

したがって、上記本実施例によれば、多様な形状の容器を簡便に製造し得る。

尚、本発明の鋳型の成形装置および製造方法、並びにこれを用いた容器の製造方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 容器
５ 鋳型成形型
６ 原型
７ 硬質部材
１１ 軟質部材
１２ 鋳型
１４ 粒状素材
１５ 容器成形型

Claims (7)

1. 容器を成形する容器成形型を鋳造するための鋳型を成形する鋳型成形型のうち、少なくとも前記容器の形状に対応する一部を軟質部材により構成したこと
   を特徴とする鋳型の成形装置。
2. 前記鋳型成形型は、一部を前記軟質部材とし、一部を硬質部材として構成されること
   を特徴とする請求項１に記載の鋳型の成形装置。
3. 容器を成形する容器成形型を鋳造するための鋳型を成形する鋳型成形型のうち、少なくとも前記容器の形状に対応する一部を軟質部材により構成し、
   前記鋳型成形型を用いて粒状素材により鋳型を成形すること
   を特徴とする鋳型の製造方法。
4. 前記鋳型成形型は、一部を前記軟質部材とし、一部を硬質部材として構成すること
   を特徴とする請求項３に記載の鋳型の製造方法。
5. 前記容器の形状に対応する原型と、前記鋳型成形型を構成する硬質部材とを型として前記軟質部材の素材を流し込み、前記鋳型成形型を構成する軟質部材を成形すること
   を特徴とする請求項４に記載の鋳型の製造方法。
6. 請求項１もしくは２に記載の鋳型の成形装置、または、
   請求項３〜５のいずれか一項に記載の鋳型の製造方法を適用したこと
   を特徴とする容器の製造方法。
7. 前記鋳型成形型を用いて粒状素材により鋳型を成形し、
   前記鋳型を用いて容器成形型を鋳造し、
   前記容器成形型を用いて真空成形または圧空成形により容器を成形すること
   を特徴とする請求項６に記載の容器の製造方法。

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