お菓子トレーの変形を防ぐ成形温度と金型冷却設計の最適化

はじめに：お菓子トレー製造の現場課題

お菓子トレーは、見た目の美しさや内容物の保護機能だけでなく、その生産性と品質の両立が求められる製造現場において重要な製品です。

しかし、実際の現場では「トレーの変形」にまつわる悩みが後を絶ちません。

例えば、成形後にトレーの角が反ったり、寸法が規格から外れてしまうといった不良が発生します。

昭和の時代から続く製造体制では、経験と勘任せ、属人化したノウハウだけで何とか対処してきた現場が少なくありません。

ですが、グローバル市場の競争激化やSDGsの観点からも今こそアナログからの脱却、そして技術・理論に基づく業務最適化が強く求められています。

本記事では、お菓子トレーの変形を未然に防ぐための成形温度管理と金型冷却設計の最適化について、20年以上の製造業現場経験から蓄えた“生の知恵”と最新の動向も織り交ぜつつ、徹底解説していきます。

お菓子トレー製造の現場における「変形」問題の本質

なぜ変形は起こるのか——現場での典型的な課題

お菓子トレーと一口に言っても、PET、PP、PS など多様な樹脂素材があります。

いずれにせよトレー成形の工程でよく聞く不具合には、以下のようなものがあります。

– トレーが中央から反り返る(ウォーページ)
– 縁が波打つ
– 寸法がばらついて規格外となる

こうした変形の多くは「樹脂が冷えて固まる過程における応力残留」「成形条件(圧力・温度)のバラツキ」「金型冷却の不均一」など、複数要因の組み合わせで起こります。

特に、昭和から続く現場ではベテランの感覚的ノウハウ頼み、記録や解析がされず、トラブル発生のたびに一時的な応急対応だけが繰り返されています。

ここに、現代のバイヤーやサプライヤーに求められる「理論に裏打ちされた最適化」「安定した品質確保」が立ちはだかる壁となっています。

“勘と経験”が通用しない時代の潮流

かつては、生産数や納期重視、歩留まり悪化もやむなし…とされてきた昭和型マネジメントですが、今は時代が違います。

「なぜ、この条件でトレーが変形しやすいのか？」

「再現性ある生産条件の数値設定・文書化できますか？」

といった問いがグローバル化や品質保証体制の高度化により求められています。

属人的な“なんとなくの調整”だけでは競争に勝てず、設備投資・エネルギー効率・二酸化炭素排出削減といった幅広い指標も、現代の工場マネジメントでは無視できなくなっています。

変形を防ぐカギを握る「成形温度」の考え方

樹脂ごとに異なる理想の成形温度

まず最も基本的なポイントは、使用する樹脂の“溶融温度”と“成形温度レンジ”に合わせて「射出温度」をコントロールすることです。

例えばPETなら 250～280℃、PPなら 180～220℃など、それぞれ最適な温度範囲があります。

樹脂が低すぎれば“短射”や充填不足、高すぎればガス発生や変質…と製品不良が起きやすくなります。

製造工程で良くあるのが

– 「とりあえず規定温度プラス10度」にセット
– 冬場/夏場でも温度調整なし
– 金型側の適正温度検証もされていない

という安易な運用です。

これを脱するため「実際の成形条件」「出来上がったトレーの寸法・反り」などを一貫してデータ記録し、PDCAで温度を管理する体制づくりが求められます。

“表層”と“内部”の温度ギャップが変形リスクに

特に見逃されがちなのが、「樹脂の表面(表層部)」と「内部(コア部)」の冷却スピードギャップです。

表層だけが急冷されると、表面が先に固まり内部に“収縮ひずみ”が蓄積され、トレーが反り返ったり撓みが発生します。

このため

– 溶融温度を下げすぎない(流動性を確保する)
– 樹脂の種類に応じた冷却速度を設定する
– 成形サイクル短縮だけを重視しない

ことが重要です。

精密トレーや薄物トレーでは「2段階冷却」や「低温金型＋加熱保持」などの工夫も有効となります。

温度管理・可視化のためのIoT導入例

最近では、樹脂温度や金型温度を計測できるセンサやIoTツールの導入が進みつつあります。

– 金型内温度センサ
– 射出機のシリンダー温度全点監視
– 製造実行システム(MES)によるトレーサビリティ

これらを使って「どの条件で変形が多いのか」「どの成形温度帯で歩留まりが良いか」を分析しやすくなっています。

脱・勘と経験／脱・ブラックボックス化のためにも、現場と調達・バイヤー、サプライヤーの共通認識づくりが求められます。

金型冷却設計の最適化が高歩留まりの鍵

お菓子トレー特有の「薄物成形」と金型冷却のポイント

お菓子トレーは一般的に「薄物成形(0.2mm ～ 1mm)」が主流です。

厚物とは異なり、金型の冷却が不足すると

– 表面の凹凸や仕上がり面品質の低下
– 温度差により局所的な収縮/反り
– 成形サイクルのバラツキ

といった品質問題を呼び込みます。

そのため、金型の冷却回路設計が最重要課題となります。

昭和の昔は「金型冷却回路はなるべくシンプルに」「とりあえず金型全体を冷やす」といった発想が根強く、冷却効率や分布の最適化は後手に回りがちでした。

最適な金型冷却を実現するための設計ポイント

現代の金型設計では

– 製品形状(縁部・リブ・曲面・肉厚差等)に応じて冷却回路を細かく設計
– 水の流速や温度を部位ごとにカスタマイズ
– デジタルシミュレーション(射出成形CAE)による設計最適化

などが当たり前になりつつあります。

特に留意すべきは

– 製品形状に均等な冷却水流を当てる工夫(バッフルやコンフォーム冷却技術)
– コア側とキャビ側の冷却水回路分離
– ピンポイントな温度調整(急峻な肉厚変化、リブ・ノッチ部の対策)

といった部分です。

「トレーの角だけ反る」「中央部のみ沈む」といった現場トラブルあるあるも、こうした冷却回路の設計見直しとシミュレーション活用で根本解決につながります。

レトロフィットによる金型冷却の改善例

古い金型であっても

– 二次加工による冷却回路の追加工事
– 外部冷却機・温調チラーの導入
– 流量監視センサの新設

などで、新品金型に近い冷却均一性を持たせることが可能です。

レトロフィット(後付け改善)の投資対効果も、トレーの安定供給と品質アップで十分に回収できる事例が増えています。

変形対策の現場実践事例と成功パターン

現場ヒアリングで分かった“落とし穴”と解決プロセス

20年以上製造業の工場現場で多くのトラブルシューティングに関わってきた視点で、実際によくあった事例を紹介します。

「トレーの角が毎回上に反る」というクレームがあり、調査を進めると

– 成形前後で金型温度に10度以上のムラ
– 冷却水の流量が部分的に半減(バルブ詰まり)
– 射出成形機の温調ヒータ劣化で狙い温度達せず

…など、複合的な要因が絡み合っていました。

この現場では、冷却水回路の見直し、温調機交換、金型と材料温度の連続記録などPDCAを繰り返し、最終的に「安定成形条件シート」「作業マニュアルの標準化」を実現しました。

現場のバイヤーやサプライヤー、設計担当者、現場作業員すべてが連携し、

– “なぜこの条件で不良が減ったのか”
– “なぜこの金型改造が必要だったのか”

といった理論と現場事実の両面で合意できた点が大きな成功の要因となりました。

昭和アナログ現場からの「脱皮」ステップ

アナログからの脱却にはまず、「現場の現物・現場・現人」に根差した可視化から始めることが鉄則です。

– 記録のデジタル化(温度・冷却・条件)
– 不具合発生時の“なぜなぜ分析”定着
– 部門をまたぐ情報共有体制づくり

など、「人に依存しない再現性あるノウハウの蓄積」が肝となります。

その延長線上に、設備投資、IoT導入、金型設計刷新といった本格的な最適化が存在します。

バイヤー・サプライヤー・現場担当者が連携するために

“品質起点”でのパートナーシップと対話力

購買・調達担当者、サプライヤー、エンジニア、工場現場それぞれ立場が違っても、

– 「なぜトレー変形が問題なのか」
– 「具体的にどんな現象で、どの品質指標に影響しているのか」

を共通言語で語れるかが重要です。

バイヤー側からは、現場トラブルを単なるコスト・納期問題として処理せず、

「工程×材料×設備」の三位一体で改善策を練ることが、真のサプライチェーン価値創出につながります。

サプライヤー側も、「できる範囲」だけでなく、「ベストな状態とは何か」を提示し、積極的に技術提案・新しい冷却設計や温度管理システム導入をアピールすべき時代です。

本記事のまとめ──製造現場の“現代化”は一朝一夕で叶わない

お菓子トレーの変形対策は、単に温度を下げれば良い・冷却を強化すれば良いというものではありません。

「成形温度管理」と「金型冷却設計」の両面で、現場の知恵と最新技術、データエビデンスが交わる視点が大切です。

昭和型の場当たり的な対応を脱し、PDCAと標準化を着実に進めていくこと。

そして、バイヤー、サプライヤー、現場担当それぞれが“現場目線”と“科学的裏付け”を持ちながら、対等に議論・連携できる組織文化の醸成こそが、現代製造業の発展の礎となるのです。

一歩踏み込んだ“根本対策”が、新しい付加価値の扉を開きます。

お菓子トレーの変形ゼロ実現を、現場発の技術進化で叶えていきましょう。