JP5961052B2 - 金型装置、及び、蓋体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型装置、及び、蓋体製造方法に関し、より詳しくは、板状の蓋体を有する樹脂発泡ビーズ製蓋付容器の蓋体の形成に用いられる金型装置、及び、このような蓋体を製造する蓋体製造方法に関する。

従来、板状の底壁、及び、該底壁の外周縁に沿って立設された筒状の本体側壁を有する容器本体と、該容器本体の上部開口を閉塞させるための蓋体とを有する蓋付容器を発泡性樹脂ビーズによって形成させることが行われている。
この発泡性樹脂ビーズによって作製される樹脂発泡ビーズ製蓋付容器は、通常、各部が１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚みを有しながらも軽量で、強度や断熱性にも優れることから鮮魚、食肉、青果等の食品を搬送するための容器として広く用いられている。
この樹脂発泡ビーズ製蓋付容器の容器本体や蓋体などの形成には、通常、雌型と雄型とを有する金型と、前記雌型と雄型との間に形成される成形空間に発泡性樹脂ビーズを充填するための充填機構とが備えられた金型装置が用いられている。

このような金型装置として、例えば、下記特許文献１の図１には、容器本体を形成させるための金型装置が記載されており、該特許文献１には金型内の成形空間に発泡性樹脂ビーズを充填するための充填機構を充填ガンによって形成させた金型装置が記載されている。
なお、このような金型装置を用いて発泡成形体を作製する際には、まず、雌型と雄型とを合わせることによって所定の成形空間を金型内に形成させて該成形空間に発泡性樹脂ビーズを充填し、次いで、金型内に充填された発泡性樹脂ビーズをゲージ圧０．０５ＭＰａ〜０．１ＭＰａ程度の加圧水蒸気で加熱し、該発泡性樹脂ビーズどうしを融着させて容器形状を形成させることが行われている。

ところで、従来の金型装置は、特許文献１の図などからもわかるように容器本体の底壁の裏面側（下面側）の中央部に相当する位置において発泡性樹脂ビーズを成形空間に導入させるように構成されている。
また、下記特許文献１には、具体的に記載されてはいないが、従来、前記蓋体などを作製する際においても発泡性樹脂ビーズの導入位置から成形空間の最も遠い位置までの距離の均等化を図るべく成形空間の中心に近い位置において発泡性樹脂ビーズを導入させることが行われている。

実開平２−６５５３７号公報

上記のような金型装置を用いた発泡成形体の製造においては、製造効率の観点などから、成形空間に発泡性樹脂ビーズを充填させるのに要する時間を短縮させることが求められている。
即ち、従来、容器本体や蓋体の製造方法においては、所定量の発泡性樹脂ビーズを迅速、且つ、確実に成形空間に充填させることが要望されている。
しかし、これまでこのような要望が十分に満足されるに至ってはいない。
本発明は上記のような要望を満足させることを課題としており、成形空間に発泡性樹脂ビーズを迅速に充填させることが可能な金型装置を提供し、ひいては蓋体などを製造する際の製造効率の向上を図ることを課題としている。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行ない、板状の蓋体を形成させるのに際しては、成形空間の中心に近い位置において発泡性樹脂ビーズを導入させようとすると蓋体の面方向に対して略垂直方向に発泡性樹脂ビーズを導入させることになるために成形空間に導入させた発泡性樹脂ビーズが導入直後に当該成形空間を画定している金型の型面に衝突してしまい流速を低下させる場合があることを見出した。
また、本発明者は、むしろ、蓋体の面方向に沿うように発泡性樹脂ビーズを成形空間に導入させる方が、成形空間内における発泡性樹脂ビーズの流動性が良好になって発泡性樹脂ビーズを迅速に成形空間に充填させうることを見出して本発明を完成させるに至ったものである。

即ち、金型装置に係る本発明は、矩形板状の蓋体を有する樹脂発泡ビーズ製蓋付容器の前記蓋体の形成に用いられ、該蓋体の形状に対応した成形空間を有する金型と、前記成形空間に発泡性樹脂ビーズを充填する充填機構とを備え、前記成形空間に充填された発泡性樹脂ビーズが互いに熱融着されることによって前記蓋体が作製される金型装置であって、前記蓋体の側面に相当する位置から発泡性樹脂ビーズを前記成形空間に充填する前記充填機構が備えられており、
該充填機構は、前記成形空間に対して複数箇所から発泡性樹脂ビーズを充填し、且つ、前記成形空間の一つの角部、及び、該角部と対角の位置となる他の角部から当該他の角部と前記一つの角部との間に位置する角部に向けて発泡性樹脂ビーズを充填するものであることを特徴としている。

また、蓋体製造方法に係る本発明は、矩形板状の蓋体を有する樹脂発泡ビーズ製蓋付容器の前記蓋体を製造すべく、該蓋体の形状に対応した成形空間を有する金型装置を用い、前記成形空間に発泡性樹脂ビーズを充填する充填工程と、該充填された前記発泡性樹脂ビーズを互いに熱融着させることによって前記蓋体を形成させる熱融着工程とを実施する蓋体製造方法であって、前記充填工程では、前記成形空間への発泡性樹脂ビーズの前記充填を前記蓋体の側面に相当する位置から実施し、
しかも、前記充填工程では、前記成形空間に対して複数箇所から発泡性樹脂ビーズを充填し、且つ、前記成形空間の一つの角部、及び、該角部と対角の位置となる他の角部から当該他の角部と前記一つの角部との間に位置する角部に向けて発泡性樹脂ビーズを充填することを特徴としている。

本発明によれば、成形空間に発泡性樹脂ビーズを迅速に充填させることが可能な金型装置が提供され得るとともに蓋体を製造する際の製造効率の向上を図り得る。

（ａ）一実施形態の金型装置によって作製される板状の蓋体を示した概略斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ’線矢視における概略断面図。 一実施形態の金型装置の内部構造を示した概略断面図。 金型装置の成形空間への発泡性樹脂ビーズの充填方法におけるバリエーションを示した概略図。

本発明の実施の形態に関し、図１に例示の蓋体の製造に用いられる金型装置について説明する。
なお、本明細書においては、上部開口を有する容器本体に、前記上部開口を閉塞すべく蓋体を装着した際における上面（蓋付容器の天面）を蓋体の表面と称し、下面を裏面と称する。
そして、図１（ａ）は、蓋体をその裏面側から見た様子を示す概略斜視図であり、（ｂ）は（ａ）においてＡ−Ａ’線で示した矢視断面の概略図である。

また、以下においては、上端部において容器開口を画定する筒状の本体側壁を有し、且つ、該本体側壁の高さ方向先端部において嵌合用凸条が全周に亘って配置されている容器本体に嵌合させ得るように裏面側に嵌合用凹溝が形成されている蓋体４を例示して金型装置、及び、蓋体製造方法を説明する。

まず、前記蓋体４について説明する。
本実施形態の金型装置によって形成される前記蓋体４は、板状形状を有し平面視略長方形の長板状に形成されており、天壁４０と蓋体側壁４１とを備えている。
前記天壁４０は、蓋体の上側を構成するもので、平面視略長方形に形成され、その表面４０ａが蓋体自体の表面４ａを構成している。
また、天壁４０の裏面４０ｂは、蓋体４の裏面４ｂを構成しており前記表面４０ａと該裏面４０ｂとは互いに略平行となる平坦面となっている。
即ち、本実施形態における天壁４０は、その厚みを面方向において略一定させており、通常、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚みをなして蓋体４を構成している。

前記蓋体側壁４１は、蓋体４の天壁４０の裏面４０ｂの外周縁部から下方に延びるようにして天壁４０の裏面４０ｂに一体的に形成されている。
該蓋体側壁４１は、その厚み方向中央部において上方へ窪んで容器本体の嵌合用凸条と着脱自在に嵌合される嵌合用凹部６が形成されている。
より詳しくは、蓋体側壁４１には、外側表面が天壁４０の外周面（側面）４０ｃと面一になるように形成された矩形枠状の凸条部分と、該凸条部分の内側に一定の距離を隔てて配置された矩形枠状の別の凸条部分とが備えられており、これら２条の凸条部分の間が前記嵌合用凹部６となって備えられている。
以下、蓋体側壁４１において、嵌合用凹部６は嵌合用溝６と称し、嵌合用溝６に対して外側にある矩形枠状の凸条部分は外側壁部４２と称し、嵌合用溝６に対して内側にある矩形枠状の凸条部分は内側壁部４３と称する。

なお、本実施形態においては、前記外側壁部４２の外側面４２ｃは、天壁４０の側面４０ｃととともに蓋体４の側面４ｃを構成しており、天壁４０の表面４０ａから前記嵌合用溝６の底面６ｂまでの高さは、天壁４０の表面４０ａから裏面４０ｂまでの高さと略同じになるように形成されている。
また、蓋体側壁４１において、天壁４０の裏面４０ｂから外側壁部４２の下面４２ａまでの距離、すなわち外側壁部４２の高さは、裏面４０ｂから内側壁部４３の下面４３ａまでの距離、すなわち内側壁部４３の高さに比べてわずかに低く設定されている。
そして、前記蓋体側壁４１の形成高さ（内側壁部４３の高さ）は、本実施形態においては、天壁４０の厚みの０．５倍以上２倍以下となっている。

そして、このような蓋体４は、任意の発泡性樹脂ビーズで形成させることができ、該発泡性樹脂ビーズとしては、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えばポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂）、ポリエステル系樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸）、ポリカーボネート系樹脂などからなる実質的に非発泡な樹脂ビーズで内部に炭化水素などの発泡剤を含有させたもの、及び、前記樹脂ビーズを予備発泡させたものなどが挙げられる。
なかでも、本実施形態の蓋体の形成には、ポリスチレン系樹脂ビーズを１０〜５０倍程度の発泡倍率で予備発泡させた直径１ｍｍ〜５ｍｍの大きさの発泡性樹脂ビーズが好ましく用いられうる。

なお、発泡性樹脂ビーズを構成するポリスチレン系樹脂としては、特に限定されず、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルスチレン、ｉ−プロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレン等のスチレン系モノマーの単独重合体又はこれらの共重合体等が挙げられ、スチレンを５０質量％以上含有するポリスチレン系樹脂が好ましく、なかでもポリスチレンがより好ましい。

また、前記ポリスチレン系樹脂としては、前記スチレンモノマーを主成分とし、前記スチレン系モノマーとこのスチレン系モノマーと共重合可能なビニルモノマーとの共重合体であってもよく、このようなビニルモノマーとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、ジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、エチルフマレートの他、ジビニルベンゼン、アルキレングリコールジメタクリレートなどの二官能性モノマーなどが挙げられる。

さらに、本実施形態における好ましい発泡性樹脂ビーズとしては、ポリスチレン系樹脂が主成分であれば、他の樹脂を含有させてもよく、この他の樹脂としては、例えば、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−プロピレン−非共役ジエン三次元共重合体などのジエン系のゴム状重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などが挙げられる。

次いで、このような発泡性樹脂ビーズを用いて前記蓋体４を形成させるための金型装置について、図２を参照しつつ説明する。
本実施形態における前記金型装置１は、図２正面視において上下に対をなして構成された金型２と、該金型内に形成された成形空間Ｓに前記発泡性樹脂ビーズを充填させるための充填機構３とを備えている。
前記金型２は、その内部に前記蓋体の形状に対応した矩形板状の成形空間Ｓを形成させるように構成されており、前記充填機構３は、前記蓋体４の側面に相当する位置から発泡性樹脂ビーズを前記成形空間Ｓに充填すべく金型装置１に備えられている。

本実施形態における前記金型２は、図２正面視上側となる部分が雌型２ａで下側となる部分が雄型２ｂとなっており、該雌型２ａには、前記蓋体４よりも一回り大きな板状の雌型天壁部２１０ａと、該雌型天壁部２１０ａの下面の外周縁部から下方に延びるようにして雌型天壁部２１０ａと一体的に形成されている矩形枠状の雌型側壁部２２０ａとが備えられている。
そして、前記雌型２ａは、前記雌型側壁部２２０ａと前記雌型天壁部２１０ａとによって前記蓋体４に相当する空間部を形成させており、前記雄型２ｂには、当該雌型２ａが形成させている前記空間部の下端側の開口形状に相当する平面形状を有する雄型天壁部２１０ｂが備えられている。
即ち、雄型天壁部２１０ｂは、前記雌型２ａと前記雄型２ｂとを合わせた際に前記雌型天壁部２１０ａ及び前記雌型側壁部２２０ａとともに成形空間Ｓを形成させるべく前記雄型２ｂに備えられている。

言い換えると、本実施形態における前記金型２は、雌型側壁部２２０ａの内側において露出している雌型天壁部２１０ａの下面が蓋体４の裏面４ｂを形成するための成形面となっており、前記雄型天壁部２１０ｂの上面が蓋体４の表面４ａを形成するための成形面となっている。
即ち、雌型天壁部２１０ａの下面側には上向きに窪んだ溝が、雌型側壁部２０２ａの内周面との境界部に沿って周回する環状となって形成されており、該環状溝２１１ａの内側に一定距離を隔てて並行する別の環状溝２１２ａがさらに形成されている。
この内外２重の環状溝の内、外側の環状溝２１１ａ（以下「外側環状溝２１１ａ」ともいう）は、前記外側壁部４２に対応する形状をなしており、該外側環状溝２１１ａの内側に形成されている別の環状溝２１２ａ（以下「内側環状溝２１２ａ」ともいう）は、内側壁部４３に対応する凹入形状を有している。

そして、雌型天壁部２１０ａには、前記内側環状溝２１２ａの内側において貫通する貫通孔２１３ａが形成されており、本実施形態の金型装置１は、前記貫通孔２１３ａの中に、成形後の蓋体を雌型２ａから排出させるためのエジェクタピン５の先端部を収容させている。

一方で前記雌型側壁部２２０ａは、その内周面が蓋体４の側面４ｃを形成するための成形面となっており、該雌型側壁部２２０ａにも貫通孔が形成されている。
該雌型側壁部２２０ａに設けられている前記貫通孔は、前記充填機構３によって前記成形空間Ｓに発泡性樹脂ビーズを充填させるための充填孔２２１ａとして設けられたものである。

なお、図示はしていないが、該雄型天壁部２１０ｂ、前記雌型天壁部２１０ａ、及び、前記雌型側壁部２２０ａのそれぞれには、発泡性樹脂ビーズの通り抜けを防止した形状を有する貫通孔が蒸気流通孔として複数個所に形成されており、本実施形態における金型２は、前記蒸気流通孔を通じて成形空間内に０．０５ＭＰａ〜０．１ＭＰａ程度のゲージ圧を有する加圧水蒸気を導入させ、該加圧水蒸気を発泡性樹脂ビーズに直接接触させてこの発泡性樹脂ビーズどうしを熱融着させ得るように形成されている。

該成形空間内に発泡性樹脂ビーズを導入させるための前記充填機構３は、本実施形態においては充填ガン３１によって構成されている。
より具体的には、前記充填ガン３１は、前記成形空間Ｓへの発泡性樹脂ビーズの流路となる充填筒３１ａを前記充填孔２２１ａに挿通させるとともに該充填筒３１ａの先端部を雌型側壁部２２０ａの内壁面に位置させる形で金型装置１に備えられている。
即ち、本実施形態の金型装置１は、前記充填筒３１ａを通じて前記成形空間Ｓに側方から発泡性樹脂ビーズを充填しうるように構成されている。

従来の金型装置においては、雄型天壁部や雌型天壁部を貫通する形で充填孔が形成されているために、例えば、雄型天壁部を貫通する形で設けられた充填孔から発泡性樹脂ビーズを導入させるとこの発泡性樹脂ビーズをすぐに雌型天壁部に衝突させてしまっている。
そのために、従来の金型装置においては、発泡性樹脂ビーズの勢いが失われる場合があった。
一方で、本実施形態の金型装置１においては蓋体の側面に相当する位置から発泡性樹脂ビーズを成形空間に導入させることから従来の金型装置のように発泡性樹脂ビーズの勢いが失われることが抑制されうる。

なお、従来の金型装置においては、雄型天壁部や雌型天壁部の略中心に充填孔が設けられているために充填孔から成形空間内の最も遠い地点までの距離を本実施形態の金型装置に比べて短くさせることができる点において有利であるといえるが、前記蓋体のような板状物の形成に際しては、本実施形態の金型装置が発揮する発泡性樹脂ビーズの流動性確保に係る効果によって充填孔からの距離を一部長くさせてしまうという不利な点を十分にカバーさせることができる。
ただし、いかに板状であったとしても形成する蓋体の大きさが小さい場合には発泡性樹脂ビーズの流動性を確保する効果も小さなものとなってしまう。
このようなことから、作製する蓋体としては、一辺の長さが３００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度のものが好ましい。

なお、要すれば、充填孔を複数設けて上記のような不利をより一層解消させることも可能である。
例えば、成形空間Ｓを破線で、該成形空間Ｓへの発泡性樹脂ビーズの充填位置とその方向とを矢印で示した図３を参照しつつ説明すると、本実施形態の金型装置１のように長板状の成形空間Ｓを形成させているような場合には、通常、図（イ）に示すように、短辺側中央部に充填孔（ａ１）を設けてこの充填孔から成形空間Ｓに発泡性樹脂ビーズを該成形空間の長辺方向Ｄ１に沿って導入させる方法や、図（ロ）に示すように、長辺側中央部に充填孔（ｂ１）を設けてこの充填孔から成形空間Ｓに発泡性樹脂ビーズを短辺方向Ｄ２に沿って導入させる方法が考えられるが、図（ハ）〜（ヌ）に示すように充填孔を２箇所設けるようにしてもよい。
さらに、本実施形態の金型装置における成形空間Ｓへの発泡性樹脂ビーズの充填方法としては、充填孔を３箇所以上設けて前記発泡性樹脂ビーズの充填を実施させてもよい。
なお、図３（チ）に示すように、長板状の成形空間の一つの角部から長辺に沿って発泡性樹脂ビーズを充填させるとともに該角部と対角の位置となる角部から短辺に沿って発泡性樹脂ビーズを充填させ、この長辺と短辺とがなす角部において発泡性樹脂ビーズが衝突するような形で成形空間に発泡性樹脂ビーズを充填させると発泡性樹脂ビーズの充填に際して勢いが失われにくくなるとともに発泡性樹脂ビーズの衝突地点において発泡性樹脂ビーズの流れを乱して成形空間内に発泡性樹脂ビーズを緻密に充填させ得る。
従って、図３に示す中では、（チ）に示すような充填方法が好ましい。

このような金型装置を用いて蓋体を製造する製造方法としては、従来と同様の製造方法を採用することができる。
この蓋体製造方法としては、例えば、蓋体の形状に対応した成形空間を有する金型装置を用い、
（ａ）雄型と雌型とをセットして前記成形空間を形成させるとともに該成形空間へ発泡性樹脂ビーズを充填する充填工程、
（ｂ）成形空間に充填された発泡性樹脂ビーズを加圧水蒸気などによって加熱し、該発泡性樹脂ビーズを互いに熱融着させて前記成形空間内に蓋体を形成させる熱融着工程、
（ｃ）金型を水冷するとともに前記成形空間内に形成させた蓋体を脱型可能な温度にまで冷却して該蓋体を金型から取り出す脱型工程、
といった工程を順次繰り返して実施する方法が挙げられる。

なお、本実施形態の金型装置によれば、成形空間の隅々にまで迅速且つ確実に発泡性樹脂ビーズを充填させることができることから充填工程（ａ）の時間短縮を図ることができ従来の蓋体製造方法に比べて工程（ａ）〜（ｃ）までに要する時間を短縮させることができる。
即ち、本実施形態の金型装置を用いることで蓋体を製造する際の製造効率を向上させることができる。

なお、本実施形態においては、矩形板状の蓋体を作製する場合を例示しているが、円板状や、４角形以外の多角形板状の蓋体を作製する場合においても製造効率の向上を図り得る点においては上記例示と同じであり、このような蓋体を製造するのに用いる金型装置や、該金型装置を用いた蓋体製造方法も本発明の意図する範囲のものである。
また、上記において直接的に記載していない事項であっても、金型装置や蓋体製造方法において従来公知の事象については、本発明の技術的意義が著しく損なわれない範囲においてはこれを採用して本発明を実施することも可能である。

１：金型装置、２ａ：雌型、２ｂ：雄型、３：充填機構、４：蓋体、４ｃ：側面、５：エジェクタピン、６：嵌合用溝、３１：充填ガン、３１ａ：充填筒、４０：天壁、４１：蓋体側壁、４２：外側壁部、４３：内側壁部、２２０ａ：雌型側壁部、２２１ａ：充填孔、Ｓ：成形空間

Claims (2)

1. 矩形板状の蓋体を有する樹脂発泡ビーズ製蓋付容器の前記蓋体の形成に用いられ、該蓋体の形状に対応した成形空間を有する金型と、前記成形空間に発泡性樹脂ビーズを充填する充填機構とを備え、前記成形空間に充填された発泡性樹脂ビーズが互いに熱融着されることによって前記蓋体が作製される金型装置であって、
   前記蓋体の側面に相当する位置から発泡性樹脂ビーズを前記成形空間に充填する前記充填機構が備えられており、
   該充填機構は、前記成形空間に対して複数箇所から発泡性樹脂ビーズを充填し、且つ、前記成形空間の一つの角部、及び、該角部と対角の位置となる他の角部から当該他の角部と前記一つの角部との間に位置する角部に向けて発泡性樹脂ビーズを充填するものであることを特徴とする金型装置。
2. 矩形板状の蓋体を有する樹脂発泡ビーズ製蓋付容器の前記蓋体を製造すべく、該蓋体の形状に対応した成形空間を有する金型装置を用い、前記成形空間に発泡性樹脂ビーズを充填する充填工程と、該充填された前記発泡性樹脂ビーズを互いに熱融着させることによって前記蓋体を形成させる熱融着工程とを実施する蓋体製造方法であって、
   前記充填工程では、前記成形空間への発泡性樹脂ビーズの前記充填を前記蓋体の側面に相当する位置から実施し、
   しかも、前記充填工程では、前記成形空間に対して複数箇所から発泡性樹脂ビーズを充填し、且つ、前記成形空間の一つの角部、及び、該角部と対角の位置となる他の角部から当該他の角部と前記一つの角部との間に位置する角部に向けて発泡性樹脂ビーズを充填することを特徴とする蓋体製造方法。

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