JP6970558B2 - 金属箔成形容器 - Google Patents

Description

本発明は、金属箔成形容器に関する。
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。

アルミニウム箔などの金属箔をプレス成形してなる皺付きの金属箔成形容器に、うどんなどの食品を収納してなる食品包装体が知られている。この種の食品包装体は、容器ごとガスコンロにかけて簡単に加熱調理することができ、また食後はその容器を使い捨てにできるため、便利であり広く流通している。
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。

特許文献１のように、金属箔成形容器の底壁から周壁にかけて延びるリブを形成し、底壁と周壁の境界の強度を向上させる試みもなされているが、そのリブの具体的形状として、上述のような内容物の振動にともなう境界の繰り返し変形を抑制するような形状を考慮するまでには至っておらず、強度的にいまだ不十分であった。

特開平１１−２９１３１号公報

そこで本発明の解決すべき課題は、金属箔をプレス成形してなる金属箔成形容器について、内容物が振動することに伴なう底壁と周壁の境界の繰り返し変形を抑制し、強度を向上させて、境界に発生する穴あきを抑制することである。

上記した課題を解決するため、発明にかかる金属箔成形容器として、底壁と、底壁の周縁から立ち上がる周壁と、前記底壁上で底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構成を採用したのである。

金型を用いたプレス成形法により、金属箔から金属箔成形容器を皺付き成形する際に、その容器にリブを形成すると、雄型と雌型の間のクリアランス等に由来して、リブの突出方向の先端部は不可避的に円弧形となってしまう。
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。

発明にかかる金属箔成形容器において、前記リブの突出方向に沿った開き角度は、１３５度以上１５０度以下であるのが好ましい。
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。

発明にかかる金属箔成形容器において、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のが好ましい。
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。

発明にかかる金属箔成形容器において、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以下であるのが好ましい。
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。

発明にかかる金属箔成形容器において、前記リブは、前記底壁から前記周壁にかけて延びており、前記周壁上で周壁の面に対して垂直方向に突出しているのが好ましい。
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。

発明にかかる金属箔成形容器において、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のが好ましい。
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。

発明にかかる金属箔成形容器において、金属箔はアルミニウム箔であるのが好ましい。
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。

発明にかかる金属箔成形容器と、この金属箔成形容器に収納される食品とから、食品包装体を構成することが可能である。

発明にかかる金属箔成形容器を以上のように構成したので、内容物が振動することに伴なう底壁と周壁の境界の繰り返し変形を抑制し、強度を向上させることで、底壁と周壁の境界の繰り返し変形により境界に発生する穴あきの抑制が可能となった。

（ａ）は実施形態の金属箔成形容器の斜視図、（ｂ）は実施形態の金属箔成形容器の縦断面図 (ａ)は実施形態の金属箔成形容器の図１（ｂ）矢印箇所における横断面図、(ｂ)および（ｃ）は(ａ)の一部拡大図 (ａ)は実施形態の金属箔成形容器の、(ｂ)は従来のリブ付金属箔成形容器の製造工程を示す模式図 繰り返し変形テストの模式図

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
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。

ここで金属箔の種類はとくに限定されないが、軽量かつ安価であり、成形や再利用が容易であるなどの理由から、アルミニウム箔が好ましい。
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。

底壁１１は、略正方形であるが、その各辺が外側に向けて膨出しており、全体として丸みを帯びている。この底壁１１上に、食品が載置されることになる。
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は、下縁部が底壁１１の周縁に連設されており、ここから容器１０の開口を構成する上縁部に向けて広がって立ち上がっている。
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。

フランジ１３は、略方環形であり、周壁の上縁からほぼ水平に広がっている。
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の縁部から底壁１１と周壁１２との境界を経て周壁１２の下半部、すなわち段部１２ａの下側にまで延びている。底壁１１の縁部よりも内側および周壁１２の上半部、すなわち段部１２ａの上側には、リブ１５は設けられていない。
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。

ここで、リブ１５の形成範囲は特に限定されないが、周壁１２上においては、底壁１１との境界から垂直高さで２．５ｍｍ以上上側まで形成されているのが好ましい。
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。

各リブ１５は、底壁１１から周壁１２に至るその延出方向と垂直な方向の断面が略三角形をなしているが、リブ１５の山の先端部と谷の先端部だけがわずかに丸みを帯びて円弧形をなしている。
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。

また、リブ１５の深さ、すなわち山１５ａと谷１５ｂとの高低差ｈは、特に限定されないが、０．８ｍｍ≦ｈ≦２．０ｍｍであるのが好ましい。
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。

断面が三角形状のリブ１５において、その山１５ａや谷１５ｂの先端部の角度(開き角度)θも特に限定されないが、１３５度≦θ≦１５０度であるのが好ましい。
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。

つぎに、図３を参照して、実施形態の金属箔成形容器におけるリブの形成方法と、従来の金属箔成形容器におけるリブの形成方法との違いを説明する。

まず、図３(ａ)のように、実施形態の金属箔成形容器においては、凹凸の深い金型２０を用いて、その上型２１と下型２２の山２１ａ、２２ａの頂部のみに金属箔ｆが当接した状態で、上型２１と下型２２とを接近させることで作製される。
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。

一方、図３(ｂ)のように、従来の金属箔成形容器においては、凹凸の浅い金型３０を用いて、上型３１と下型３２のほぼ全面に金属箔ｆが当接した状態で、上型３１と下型３２の間にほぼ隙間の無い状態にまで接近させることで作製される。
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。

以下、本発明の実施例および比較例を挙げて、本発明の内容を一層明確にする。

次表１のような実施例および比較例のアルミニウム箔成形容器を準備した。
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。

これら実施例および比較例のアルミニウム箔成形容器につき、図４に示す装置を用いて繰り返し変形テストを行った。
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。

結果を次表２に示す。表２の結果から、実施例のアルミニウム箔成形容器は比較例のアルミニウム箔成形容器よりも繰り返し変形テストでのアームの振動回数が大きいことがわかった。その理由としては、実施例のアルミニウム箔成形容器の方が比較例のアルミニウム箔成形容器よりもアルミニウム箔成形容器の底壁と周壁の境界の変形が抑制され強度が向上し、特に実施例１および実施例２のアルミニウム箔成形容器では底壁と周壁の境界の強度が飛躍的に向上したことにより、穴あきが発生するまでの振動回数が大きくなったと推察される。

今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。

リブの形成態様は、穴あき抑制に寄与する底壁に形成されている限りにおいて、実施形態に限定されない。たとえば、周壁には形成せず、底壁のみに設けてもよいし、周壁の上半部に設けてもよい。また、底壁および周壁の周方向に断続的に設けてもよい。
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。

１０ 実施形態の金属箔成形容器
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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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