JP2023049344A - ヒンジキャップ付きケース - Google Patents

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Abstract

【課題】従来よりも樹脂の使用量が低減されたヒンジキャップ付きケースを提供すること。【解決手段】本発明は、共に略矩形でトレイ状である底部材2及び蓋部材3が互いに嵌合してなる樹脂製のヒンジキャップ付きケースである。このケースは、矩形の長辺方向の長さが120mm以下、かつ、短辺方向の長さが70mm以下である。底部材2及び蓋部材3はいずれも、底板部23,33と、その周縁から立ち上がる側板部24,34とを備え、底部材2は、側板部24の一部にヒンジキャップを有しており、底部材2又は蓋部材3のいずれか一方の底板部23,33の内面にはボス25gが形成されており、かつ、他方の底板部23,33の内面にはボス25gが有するボス穴に嵌合するピン35gが形成されており、底部材2及び蓋部材3の少なくとも一方の底板部23,33の厚さが0.70mm以下である。【選択図】図4

Description

本発明は、ヒンジキャップ付きケースに関する。
従来、清涼用粒状物等を入れて小出し使用するためのヒンジキャップ付きケースが知られている(例えば特許文献1,2)。これらはトレイ状の底部材と蓋部材とが互いに嵌合してなるカード型のケースであり、底部材と一体成形されたヒンジキャップを開閉できる構造となっている。これらは部品点数が少なく低コストであり、携帯性に優れ、かつ、耐圧強度が高いという特徴がある。
特許第3657351号公報 特許第3953581号公報
上記のヒンジキャップ付きケースは樹脂からなるものである。近年、環境への配慮から樹脂の使用を低減することが望ましいという社会的な要請がある。これに鑑み、本発明は従来よりも樹脂の使用量が低減されたヒンジキャップ付きケースを提供することを目的とする。また、そのようなヒンジキャップ付きケースの製造を可能とする製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、共に略矩形でトレイ状である底部材及び蓋部材が互いに嵌合してなる樹脂製のヒンジキャップ付きケースであって、当該矩形は長辺方向の長さが120mm以下、かつ、短辺方向の長さが70mm以下であり、底部材及び蓋部材はいずれも、底板部と、底板部の周縁から立ち上がる側板部とを備え、底部材は、側板部の一部にヒンジキャップを有しており、底部材又は蓋部材のいずれか一方の底板部の内面にはボスが形成されており、かつ、他方の底板部の内面にはボスが有するボス穴に嵌合するピンが形成されており、底部材及び蓋部材の少なくとも一方の底板部の厚さが0.70mm以下である、ヒンジキャップ付きケースを提供する。
このヒンジキャップ付きケースは、トレイ状である底部材又は蓋部材のなかでも広い面積を占める底板部の厚さが0.70mm以下となっている。この厚さは従来のヒンジキャップ付きケースと比べて薄いものであるので、製造するのに従来のものよりも材料が少なく済む。
このヒンジキャップ付きケースにおいて、ボスは、ボス穴の内外を仕切っている壁の厚さが0.60mm~1.00mmであってもよい。この壁が薄すぎると、底部材と蓋部材との嵌合時にかかる圧力、又は、ヒンジキャップ付きケースに不意にかかる圧力によってボスが割れる虞がある。あるいは、この壁が薄すぎると嵌合力が劣り、適切な嵌合に必要な嵌合力が得られない虞がある。この壁の厚さが0.70mm~1.00mmであると、ヒンジキャップ付きケースの厚さ方向にかかる圧力に耐えることができ、かつ、適切な嵌合力を有することができる。
このヒンジキャップ付きケースにおいて、底部材及び蓋部材の少なくとも一方は、底板部の内面に薄肉凹部を有していてもよい。薄肉凹部となっている部分は厚さが薄いので、製造するのに材料が一層少なく済む。
このヒンジキャップ付きケースにおいて、形成材料である樹脂は、温度230℃及び荷重2.16kgの条件で測定されるメルトフローレートが15g/10分以上の熱可塑性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂の流動性がこの程度であると、厚さが薄い底板部を形成しやすい。
また、本発明は、上記のヒンジキャップ付きケースを構成する底部材又は蓋部材を製造する製造方法を提供する。この製造方法は、(A)樹脂材料と、超臨界状態の二酸化炭素とを含む溶融樹脂組成物を調製する工程と、(B)溶融樹脂組成物を金型のキャビティ内に射出する工程と、(C)上記の(B)工程後、15~80MPaの圧力条件でキャビティを保圧するとともに冷却する工程と、(D)成形物を金型から回収する工程と、を含み、溶融樹脂組成物における樹脂材料の質量を100質量部としたとき、超臨界状態の二酸化炭素の量が2~3質量部である。
従来の製造方法では、樹脂材料を射出成形により薄板状に成形しようとすると、キャビティの流動末端にまで樹脂材料が至らない現象(以下、「ショートショット」という。)が生じることがあった。本発明の製造方法では、ショートショットが生じやすい形状であっても高い歩留まりで製造することができる。すなわち、本発明の製造方法は、上記底部材又は蓋部材の製造において底板部の厚さが0.7mm以下であることを実現する手段として有力である。
本発明によれば、従来よりも樹脂の使用量が低減されたヒンジキャップ付きケースを提供することができる。また、そのようなヒンジキャップ付きケースの製造を可能とする製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るヒンジキャップ付きケースの斜視図である。 底部材を内面側から見た平面図である。 蓋部材を内面側から見た平面図である。 (A)は、図2のIV(A)-IV(A)線で切った端面図である。(B)は、図3のIV(B)-IV(B)線で切った端面図である。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態のヒンジキャップ付きケースは、清涼用粒状物等を入れて小出し使用するためのカード型のケースである。
<ヒンジキャップ付きケース>
図1~図3に示されているとおり、本実施形態のヒンジキャップ付きケース(以下、単に「ケース」と呼ぶことがある)1は、トレイ状の底部材2及び蓋部材3が互いに嵌合してなるものである。ケース1は平面視で略矩形(ここでは角丸長方形)をなしており、その片側の長辺部分に開口部5を有している。底部材2には、薄肉で折り曲げ可能なヒンジ21を介してヒンジキャップ22が一体成形されており、これにより開口部5を閉じることができる。なお、本明細書において、底部材2と蓋部材3とが互いに嵌合している方向を「厚さ方向」と呼び、これに垂直な任意の方向を「幅方向」と呼ぶ。
ケース1の大きさとしては、矩形の長辺方向の長さが120mm以下、かつ、短辺方向の長さが70mm以下である。長辺方向の長さは110mm以下であってもよく、100mm以下であってもよい。短辺方向の長さは60mm以下であってもよく、50mm以下であってもよい。下限としては、長辺方向の長さは60mm以上であってもよく、70mm以上であってもよく、80mm以上であってもよい。短辺方向の長さは30mm以上であってもよく、40mm以上であってもよく、50mm以上であってもよい。
底部材2及び蓋部材3もそれぞれ略矩形(角丸長方形)をなしているが、開口部5を形成する部分は、当該矩形の内側へ凹んだ凹部となっている。底部材2及び蓋部材3は共に、幅方向に広がる底板部23,33と、底板部23,33の周縁から厚さ方向に立ち上がって延びる側板部24,34とを有している。側板部24,34は、ケース1の開口部5となる部分を除いて、底板部23,33の周縁に沿って連続している。
底部材2の底板部23はその内面において、四つの角丸部それぞれに近い四か所と、二つの長辺に沿った部分であって長辺の中央よりも開口部5を形成する凹部側に寄った二か所と、平面視中央の一箇所の合計七か所にボス25(25a,25b,25c,25d,25e,25f,25g)が形成されている。例えばボス25gは、図4(A)に示されているとおり、厚さ方向に突設された中空の円筒であり、隔壁(円筒を形成している壁)で仕切られることでその中空部分がボス穴となっている。ボス穴の深さはボス25gの高さに一致している。この構造はいずれのボス25にも共通している。隔壁の厚さTについては後述する。
他方、蓋部材3の底板部33はその内面において、底部材2の底板部23に形成されているボス25(25a,25b,25c,25d,25e,25f,25g)のそれぞれに対応する位置にピン35(35a,35b,35c,35d,35e,35f,35g)が形成されている。例えばピン35gは、図4(B)に示されているとおり、底板部33から盛り上がった土台部35gaと、土台部35gaの上面から更に突出して伸びる先端部35gbとからなっている。ピン35gはその内部に、先端部35gbと土台部35gaとを貫くようにして円筒状の空間が形成されており、その深さはピン35gの高さに一致している。本実施形態では、ピン35のうち、土台部35gaを有するのはピン35gのみであり、他のピン35は土台部を有しておらず、先端部35gbに相当する太さの円筒が突設されてなるものである。他の実施形態としては、全てのピン35が土台部を有していてもよい。土台部を有していると、ピンの厚さが薄い場合でも強度を確保しやすい。
底部材2は、肉厚が薄くされた薄肉凹部26,26を有している。薄肉凹部26,26は、平面視中央に位置するボス25gと、側板部24の長辺との間の位置に、長辺方向に延びる平面視長方形の形状で二本形成されている。蓋部材3も、同様にして形成されている薄肉凹部36,36を有している。これらの薄肉凹部26,36は、後述する射出成形においてヒケや反りの発生を抑制するための肉盗み部にあたるものである。薄肉凹部26,36の部分における厚さについては後述する。
底板部23が有する薄肉凹部26,26の合計面積、及び、底板部33が有する薄肉凹部36,36の合計面積は、底部材2及び蓋部材3のそれぞれの内面のうち幅方向に広がっている底板部23,33の内面の面積(薄肉凹部の部分と薄肉凹部ではない部分との合計面積)を100%として、10%~80%であってもよく、15%~70%であってもよく、20%~60%であってもよい。
図4(A),(B)に示されているとおり、底部材2の側板部24はその端部において、内周面に沿って段上げ部24aが設けられている。他方、蓋部材3の側板部34はその端部において、内周面に沿って段下げ部34aが設けられている。段上げ部24aと段下げ部34aは、底部材2と蓋部材3とが互いに嵌合する際に、互いに当接して底部材2と蓋部材3とを密閉する役割を果たす。なお、ここで密閉性を高めるべく、側板部24,34の端部において、段上げ部24aと段下げ部34aの段上げ高さ及び段下げ高さに相当する部分に係合用の突条をそれぞれ設けてもよい。
各部の厚さについて説明する。底板部23,33のうち、薄肉凹部26,36ではない部分の厚さTは0.70mm以下である。この厚さTは0.65mm以下であってもよく、0.60mm以下であってもよく、0.55mm以下であってもよく、0.50mm以下であってもよく、0.45mm以下であってもよく、0.40mm以下であってもよく、0.35mm以下であってもよい。薄肉凹部26,36における厚さTは、0.40mm以下であってもよく、0.35mm以下であってもよく、0.30mm以下であってもよく、0.25mm以下であってもよい。また、厚さの割合としては、薄肉凹部26,36における厚さTは、薄肉凹部26,36ではない部分の厚さTの80%以下であってもよく、75%以下であってもよく、70%以下であってもよい。
側板部24,34の厚さは、段上げ部24a又は段下げ部34aが形成されている部分を除き、底板部23,33の薄肉凹部26,36ではない部分の厚さTと同一であってよい。あるいは、側板部24,34の厚さは、段上げ部24a又は段下げ部34aが形成されることを考慮して、底板部23,33の厚さTの110%~180%であってもよく、130%~150%であってもよい。
ボス25gにおいて、ボス穴の内外を仕切っている隔壁の厚さTは、0.60mm~1.00mmであってもよく、0.60mm~0.90mmであってもよく、0.80mm~0.90mmであってもよく、0.60mm~0.80mmであってもよい。また、当該隔壁の厚さTは、底板部23のうち薄肉凹部26ではない部分の厚さTの90%~150%であってもよく、100%~140%であってもよく、110%~130%であってもよい。なお、この値はボス25g以外のボス25においても同様である。
底部材2及び蓋部材3を構成する樹脂としては、熱可塑性樹脂が好ましく、特に、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂が好ましい。ケース1を射出成形により形成する場合、熱可塑性樹脂のメルトフローレートは、好ましくは15g/10分以上であり、より好ましくは20~40g/10分であり、更に好ましくは25~36g/10分である。この値が15g/10分以上であることで、射出成形においてショートショットの発生を抑制しやすい傾向にあり、他方、40g/10分以下であることで、落下耐性に優れる成形物を製造できる傾向にある。なお、ここでいうメルトフローレート(MFR)は、JIS K7210-1:2014に記載の方法に準拠し、温度230℃及び荷重2.16kgの条件で測定された値を意味する。
蓋部材3と底部材2とが互いに嵌合することで、ケース1が構成される。嵌合する際は、図4で説明すれば、ピン35gの先端部35gbの外周面とボス25gの内周面とが接触して摩擦を生じるとともに、ピン35gの先端部の上面とボス穴の底、そしてピン35gの土台部35gaの上面とボス25gの上面(厚さ部分)がそれぞれ当接又は接近する。これと併せて、側板部24の段上げ部24aと側板部34の段下げ部34aとが互いに当接して底部材2と蓋部材3とが閉じられる。
ケース1は、底部材2及び蓋部材3のなかでも広い面積を占める底板部23,33の厚さが0.70mm以下となっており、従来のヒンジキャップ付きケースと比べて薄いので、製造するのに従来のものよりも材料が少なく済む。また、底部材2及び蓋部材3は薄肉凹部26,36を有しているので、材料が一層少なく済む。また、ボス25を形成している隔壁の厚さが0.60mm~1.00mmであり、底板部23,33の厚さよりも比較的厚いので、ケース1の厚さ方向にかかる圧力に耐えることができ、かつ、適切な嵌合力を有することができる。
<製造方法>
底部材2及び蓋部材3の製造方法を説明する。本実施形態の製造方法は以下の工程を含む。
(A)樹脂材料と、超臨界状態の二酸化炭素とを含む溶融樹脂組成物を調製する工程。
(B)溶融樹脂組成物を金型のキャビティ内に射出する工程。
(C)上記(B)工程後、キャビティを保圧するとともに冷却する工程。
(D)成形物を金型から回収する工程。
(A)工程から(D)工程の一連の工程は、例えば、MuCell射出成形機(「MuCell」はTrexel.Co.Ltdの登録商標)を使用して実施できる(例えば特許6085729号公報、特許6430684号公報を参照する)。
[(A)工程]
はじめに、樹脂材料と、超臨界流体とを含む溶融樹脂組成物を調製する。樹脂材料としては、上で挙げた熱可塑性樹脂を用いることができる。樹脂材料100質量部に対して2~3質量部の超臨界状態の二酸化炭素を添加する。二酸化炭素の量が2質量部以上であることで、成形ショット毎の充填圧のばらつきを小さくできるとともに、二酸化炭素の添加による溶融樹脂組成物の粘度低下により、ショートショットの発生を抑制することができる。これに加え、超臨界状態の二酸化炭素に起因する発泡を促すことで成形物の内部に空隙を形成することができる。他方、二酸化炭素の量が3質量部以下であることで、(C)工程における保圧圧力を比較的低く設定することができ、後膨れを抑制できる傾向にある。
溶融樹脂組成物の温度(スクリューシリンダ温度)は、樹脂材料の融点又はMFRに応じて設定すればよい。ポリプロピレン樹脂を使用する場合、この温度は210~230℃程度であることが好ましい。ポリエチレン樹脂を使用する場合、この温度は220~240℃程度であることが好ましい。この温度が下限値以上であることで、キャビティ内において樹脂が流動しやすく、他方、上限値以下であることで、樹脂の焦げ付きを抑制できる傾向にある。
溶融樹脂組成物は、樹脂材料及び超臨界流体以外の成分を含んでもよい。すなわち、溶融樹脂組成物は、必要に応じて、例えば、フィラー、着色剤、スリップ剤、帯電防止剤などを更に含んでもよい。
[(B)工程]
製造するケース1の底部材2及び蓋部材3の形状に対応する金型を用意する。そして、(A)工程で調製した溶融樹脂組成物を金型のゲートを通じてキャビティ内に射出する。射出速度は、好ましくは60mm/秒以上であり、より好ましくは200mm/秒以上であり、更に好ましくは250mm/秒以上である。射出速度が60mm/秒以上であることで、流動末端まで樹脂を到達させやすく、ショートショットの発生を抑制できる傾向にある。射出速度の上限値は、例えば、350mm/秒である。
キャビティのゲートから、最も遠い流動末端までの距離(以下、「最大流動長」という。)が60mm以上であっても、流動末端にまで溶融樹脂組成物が至ることが好ましい。最大流動長は、例えば、70mm以上又は80mm以上であってもよい。最大流動長の上限値は、例えば、120mmである。ショートショットの発生を抑制する観点から、最大流動長Lと、成形する薄肉凹部の厚さTとの関係は以下の関係にあることが好ましい。
100≦L/T≦300
[(C)工程]
上記(B)工程後、キャビティを15~80MPaの圧力条件で保圧するとともに、冷却する。この圧力が15MPa以上であることで、ショートショットの発生を抑制することができ、他方、80MPa以下であることで、後膨れの発生を抑制することができる傾向にある。この値は、好ましくは15~50MPaであり、より好ましくは15~30MPaである。保圧時間は、例えば0.1~1.0秒とすればよい。
薄肉の部分を作製する観点から、キャビティ内の圧力を低下させるための「コアバック」と称される工程を実施しないことが好ましい。コアバックは、キャビティに充填された溶融樹脂組成物が固化し終わる前に、金型の可動部を移動させてキャビティの容積を拡大させる工程である(特許6085729号公報参照)。
[(D)工程]
金型内の成形物(底部材又は蓋部材)の温度が30~60℃程度に下がった時点で、成形物を金型から回収する。本実施形態においては、(C)工程で保圧を実施するとともに、上述のように「コアバック」を実施しないため、本実施形態の成形物には目視で確認できるような大きな空隙があまり形成されない。ただし、肉眼では目視できない程度の小さな空隙が存在しないわけではない。本実施形態の成形物は、空隙による軽量化よりも、薄肉化による軽量化を主に目指したものであると言うことができる。
以上の製造方法によって製造した底部材と蓋部材とを嵌合させることで、ヒンジキャップ付きケースを得られる。本実施形態のヒンジキャップ付きケースを構成する底部材及び蓋部材は従来よりも肉厚が薄いので、射出成形時にショートショットが発生する懸念がある。この点、本実施形態の製造方法によれば、溶融樹脂組成物の流動性がよくショートショットの発生を抑制することができるので、従来よりも樹脂の使用量が低減された成形物を問題なく製造することができる。
また、底部材と蓋部材はいずれも薄肉凹部を有しているので、ショートショットが発生しやすい位置を薄肉凹部の部分に誘導することができる。すなわち、薄肉凹部を有していない場合は、ショートショットが発生するとしたらゲートから遠い位置(例えば角丸部分)に発生しやすい。薄肉凹部を有している場合は、必要圧力の関係から溶融樹脂組成物が薄肉凹部の部分に進入するのが後回しになるので、ショートショットが発生するとしたら薄肉凹部の部分に発生しやすくなる。このため、側板部の成形性が損なわれず、嵌合性が保たれる。また、ショートショットが発生する場合は薄肉凹部の部分に発生するので、成形物の外観検査時に着目すべき部分が明確になり、検査が容易になる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態では底部材2にボス25を、蓋部材3にピン35をそれぞれ設ける態様を示したが、底部材にピンを、蓋部材にボスをそれぞれ設ける態様としてもよい。
また、上記実施形態では、ボス25とピン35の摩擦力で嵌合する態様を示したが、嵌合力をより高めるために、ボス25の内周面に周方向に延びる筋状の縮径部を、ピン35の先端部35gbの外周面に周方向に延びる筋状の拡径部をそれぞれ形成し、嵌合時に当該縮径部と当該拡径部とがボス穴内で互いにすれ違うことで嵌合する態様にしてもよい。
また、上記実施形態では、薄肉凹部26,36として底部材2及び蓋部材3のいずれにも長方形の凹部を二本設ける態様を示したが、薄肉凹部26,36の形状は長方形以外の形状としてもよく、数は二本でなくてもよい。また、底板部23,33にヒケや反りが発生しにくい場合には、薄肉凹部26,36を設けない態様としてもよい。
また、上記実施形態において、蓋部材3の側板部34の内面側に、厚さ方向かつ側板部24の端部側に突出するリブを複数設けてもよい。例えば長辺に沿って三つ、短辺に沿って二つ設ける。このリブは、側板部34の構造を補強するとともに、嵌合において底部材2の段上げ部24aを側面から受け止める働きをする。
また、底板部23,33は目視で確認できない大きさの気泡を含んでいてもよい。これにより、薄型の成形体で発生しやすい反りの発生を抑制しやすくなる。
本発明は、清涼用粒状物等を入れて小出し使用するための容器として利用することができる。
1…ケース、2…底部材、3…蓋部材、5…開口部、21…ヒンジ、22…ヒンジキャップ、23,33…底板部、24,34…側板部、24a…段上げ部、25(25a,25b,25c,25d,25e,25f,25g)…ボス、26,36…薄肉凹部、34a…段下げ部、35(35a,35b,35c,35d,35e,35f,35g)…ピン、35ga…土台部、35gb…先端部、T…底板部の薄肉凹部ではない部分の厚さ、T…底板部の薄肉凹部における厚さ、T…ボスの隔壁の厚さ。

Claims (5)

  1. 共に略矩形でトレイ状である底部材及び蓋部材が互いに嵌合してなる樹脂製のヒンジキャップ付きケースであって、
    前記矩形は長辺方向の長さが120mm以下、かつ、短辺方向の長さが70mm以下であり、
    前記底部材及び前記蓋部材はいずれも、底板部と、前記底板部の周縁から立ち上がる側板部とを備え、
    前記底部材は、前記側板部の一部にヒンジキャップを有しており、
    前記底部材又は前記蓋部材のいずれか一方の底板部の内面にはボスが形成されており、かつ、他方の底板部の内面には前記ボスが有するボス穴に嵌合するピンが形成されており、
    前記底部材及び前記蓋部材の少なくとも一方の前記底板部の厚さが0.70mm以下である、ヒンジキャップ付きケース。
  2. 前記ボスは、前記ボス穴の内外を仕切っている壁の厚さが0.60mm~1.00mmである、請求項1記載のヒンジキャップ付きケース。
  3. 前記底部材及び前記蓋部材の少なくとも一方は、前記底板部の内面に薄肉凹部を有している、請求項1又は2記載のヒンジキャップ付きケース。
  4. 前記樹脂は、温度230℃及び荷重2.16kgの条件で測定されるメルトフローレートが15g/10分以上の熱可塑性樹脂である、請求項1~3のいずれか一項記載のヒンジキャップ付きケース。
  5. 請求項1~4のいずれか一項記載のヒンジキャップ付きケースを構成する前記底部材又は前記蓋部材を製造する製造方法であって、
    (A)樹脂材料と、超臨界状態の二酸化炭素とを含む溶融樹脂組成物を調製する工程と、
    (B)前記溶融樹脂組成物を金型のキャビティ内に射出する工程と、
    (C)前記(B)工程後、15~80MPaの圧力条件で前記キャビティを保圧するとともに冷却する工程と、
    (D)成形物を前記金型から回収する工程と、
    を含み、
    前記溶融樹脂組成物における前記樹脂材料の質量を100質量部としたとき、前記超臨界状態の二酸化炭素の量が2~3質量部である、製造方法。

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