(57)【要約】      （修正有）【課題】必要溶着面積を少なくして必要エネルギーを可及的に少なくしながらも注出口外周部の完全な溶着と接液面表面の平面性を維持することとフランジ部内周部の密着（もしくは溶着）とをうまく達成できるようにする。【解決手段】注出口Ｃの突出部分Ｃ１を収納する凹部２を先端に有する超音波溶着ホーンであって、ホーン本体１の先端３が、その外周径Ｄを注出口Ｃのフランジ部４の径ｄよりも大径で、かつ、注出口Ｃのフランジ４の外周縁に対応する部位３Ａよりも内周側に於いてホーン本体１の基部側に引退した部位５を備え、この引退した部位５が内周側に設けられた段差とその外側に引き続いて設けられた凹溝の複合形状で形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶着すべき物品を収納する凹部を先端に有する超音波溶着ホーンであって、ホーン本体の先端が、その外周径を溶着すべき物品の外周径よりも大径で、かつ、溶着すべき物品の外周縁に対応する部位よりも内周側に於いてホーン本体の基部側に引退した部位を備えて形成されていることを特徴とする超音波溶着用ホーン。
【請求項２】
ホーン本体の基部側に引退した部位が段差である請求項１記載の超音波溶着用ホーン。
【請求項３】
ホーン本体の基部側に引退した部位が凹溝である請求項１記載の超音波溶着用ホーン。
【請求項４】
ホーン本体の基部側に引退した部位が、内周側に設けられた段差とその外側に引き続いて設けられた凹溝の複合形状で形成されている請求項１記載の超音波溶着用ホーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、溶着すべき物品、例えば各種液体などを収容する紙複合容器に使用されるプラスチック製の注出口をこの紙複合容器に溶着する超音波溶着機のホーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙複合容器などに見られるように、プラスチックス製の注出口を備えた紙複合容器は、図７に示すように、容器本体０１の上部斜面０２に設けた開孔に注出口０３を装着し、その注出口０３のフランジ部０４を超音波溶着していた。そして、この注出口０３のフランジ部０４の溶着に際しては、図８に示すように、スリーブ状となっている容器本体０１の開孔０５に内側から注出口０３を挿入し、この容器本体０１内に当て０６を配置すると共に、外方から超音波溶着機のホーン０７を前記注出口０３を覆うようにしてフランジ部０４に対応位置させて当てている。ホーン本体０８の前部には注出口０３の突出した筒部０９を収納するための凹部０１０が設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のホーン本体０８の先端０１１の形状（紙複合容器との接触部位形状）は、図９或いは図１０に示すようなものが採用されている。
【０００４】
まず図９に示される先端０１１の形状は、広く一般的に採用されている形態であつて、先端０１１の内外中間部分に全周にわたる突条０１２が突設されている。その結果、注出口フランジ部０４の外周径よりもホーン先端０１１の外周径が小さく、注出口フランジ部０４の外周部０４１、更には内周部０４２を紙複合容器０１内面に完全に溶着することができず、フランジ部０４の内外両周部０４１，０４２に浮きが生じる欠点があった。
【０００５】
また、図１０に示される先端０１１の形状は、まれに使用される形態ではあるが、内外全域にわたって同一平面内に先端０１１が存在し、かつ、注出口フランジ部０４の外周径よりも先端０１１の外周径が大きい形態を備えている。この形態では、条件が揃えば紙複合容器０１の内面と注出口フランジ部０４の外周に浮きを生じることなく溶着することが可能であが、装置の設置環境や連続的な安定性、溶着させる溶着面の表面温度、材質構成などの影響を受けるため、過大なエネルギーを与えることによって実現している。その結果、溶着後の注出口フランジ部０４の接液表面０４３に荒れが生じたり、薄肉部などにピンホールを生じたり、注出口０３におけるハーフカット部（プルリングのハーフカット部）に致命的な欠陥となる部分的な割れを発生させるなどの問題点を抱えている。
【０００６】
特に、注出口付き紙複合容器を無菌充填成形する場合には、注出口と紙複合容器を溶着前に完全に無菌化して、無菌環境下で溶着することが困難であるため、注出口を溶着した後に滅菌操作に入ることとなる。その際に殺菌剤（過酸化水素など）をより均一に付着させるために、隙間になる部位が存在しないことが重要であり、その為には注出口フランジ外周部０４１の完全な溶着と接液面表面０４３の平面性を維持することとフランジ部内周部０４２の密着（もしくは溶着）が必要になる。
【０００７】
そこで、本発明者等は、このような従来の手法の問題点を解消するべく鋭意検討、研究を重ねた結果、必要溶着面積を少なくして必要エネルギーを可及的に少なくしながらも注出口外周面の完全な溶着と接液面表面の平面性を維持することとフランジ部内周面の密着（もしくは溶着）とをうまく達成できる全く新規な超音波溶着用ホーンを開発することに成功したので、ここに提案する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に記載された超音波溶着用ホーンは、溶着すべき物品を収納する凹部を先端に有する超音波溶着ホーンであって、ホーン本体の先端が、その外周径を溶着すべき物品の外周径よりも大径で、かつ、溶着すべき物品の外周縁に対応する部位よりも内周側に於いてホーン本体の基部側に引退した部位を備えて形成されている。
【０００９】
【作用】
以上の構成による超音波溶着用ホーンにおいては、溶着すべき物品の外周側は、この溶着すべき物品の外周縁を挟んでその内外にわたる範囲に超音波振動が与えられて、この外周側はその外周縁を含んで内周側に向かって所定の範囲で、例えば紙複合容器の内面等に溶着される。また、溶着すべき物品の内周側は、この部位に対応するホーン先端が紙複合容器の表面からホーン本体基部側に引退した分、超音波振動エネルギーの直接的な働きが作用せず、紙複合容器の内面に密着（もしくは溶着）される。したがって、必要溶着面積が可及的に少なくなるように働く。
【００１０】
また、この発明に係る超音波溶着用ホーンは、ホーン本体の基部側に引退した部位を、具体的には、例えば段差（請求項２）や凹溝（請求項３）或いは内周側に設けられた段差と、その外側に引き続いて設けられた凹溝の複合形状（請求項４）などで形成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る超音波溶着用ホーンの実施の形態を図１〜４の記載に基づいて説明する。
この超音波溶着用ホーン（図例では先端部分のみ表す）は、図１に示されるように、ホーン本体１の前方に注出口である溶着すべき物品Ｃ（この発明において以下単に注出口Ｃという）の突出部分Ｃ１が収納されるように形成された凹部２が設けられている。
【００１２】
このホーン本体１の先端３、つまり紙複合容器Ａとの接触部位の形状が、まず第１に、このホーン本体１の先端３の径Ｄが注出口Ｃのフランジ部４の径ｄよりも大径に形成され、第２に、図１〜２に示すように、この注出口Ｃのフランジ部４の外周縁４Ａに対応する部位３Ａよりも内周側に於いて前記凹部２の底部２Ａ側、つまりホーン本体１の基部側に引退した部分５を備えて形成されている。
【００１３】
前記注出口Ｃのフランジ部４の外周縁４Ａに対応する部位３Ａは、この外周縁４Ａを挟んでその内外にわたる所定の範囲に対応するように寸法設定されている。したがって、超音波振動が与えられると、少なくともこの注出口Ｃのフランジ部４の外周縁４Ａから内周側に向かって所定寸法の範囲は、紙複合容器Ａの内面Ａ２に完全に溶着されることになる。
【００１４】
この引退した部分５は、更に具体的には、図２〜３に示すように、内周側に形成された段差６とこの段差６の外周側に引き続いて設けせられ凹溝７とから構成される。
段差６は、０．００１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下の範囲に寸法設定されている。
【００１５】
また、このホーン本体１の先端３は、その外周側がより下位、つまりホーン本体基部から遠ざかる方向（図２上、紙複合容器Ａ存在側）に位置するように構成されることが望ましい。具体的には、５°以下の微細な傾斜角を施すのが望ましい。なお、この傾斜角の下限は０°であることは言うまでも無い。
【００１６】
上記の構造の超音波溶着用ホーンによって被溶着物品Ｃの、超音波溶着が行われるものであって、図４に示すように、被溶着物品Ｃの突出部分Ｃ１を収納するようにしてホーン本体１の先端３が前記被溶着物品Ｃと取り付け側の紙複合容器Ａの外表面Ａ１に付勢状態で当接する。そして、溶着機（図外）を作動させると、超音波振動によりホーン本体１が紙複合容器Ａの外表面Ａ１に対し遠近方向に繰り返し往復する。
【００１７】
この時、ホーン先端３の前記注出口Ｃのフランジ部４の外周縁４Ａに対応する部位３Ａは、超音波振動エネルギーを直接的に作用させ、この外周縁４Ａを挟んでその内外にわたる所定の範囲に超音波振動エネルギーを直接的に与える。その結果、この外周縁４Ａを含めて内周側に向かった所定の範囲Ｚ（図４参照）を完全に溶着する。また、前記部位３Ａより内周側の段差６や凹溝７の存在によって、溶着時、この段差６や凹溝７が対応する注出口Ｃや紙複合容器Ａに与えられる超音波振動エネルギーは少なくなるが、超音波振動エネルギーは作用する範囲内であるため、フランジ部４の内周部４Ｂにおいては、このフランジ部４と紙複合容器Ａとは密着、場合によって溶着される。また、注出口Ｃのフランジ部４の接液表面４Ｃの前記所定の範囲Ｚの平面性が保たれる。したがって、この注出口付き紙複合容器を無菌充填成形する場合に、過酸化水素などの殺菌剤が付着する表面の荒れが無くなるため、安全性、殺菌剤の乾燥工程の乾燥効率を上げることができる。
【００１８】
また、段差６或いは凹溝７は、超音波溶着時に注出口Ｃのフランジ部４の溶融樹脂の、言わば退避空間の如き機能を発揮する。その結果、溶融樹脂がフランジ部４の外周縁４Ａよりも更に外方にはみ出して、フランジの本来の円形形状が崩れてしまうのをうまく抑えるように働く。
【００１９】
このように、図９に示す従来構造に比べて、フランジ部４の外周側と紙複合容器Ａを安定的に溶着でき、また、内周側も密着若しくは溶着して、フランジ部４の内外周側共に未密着部の浮きを最小限に抑えることが可能になった。また、段差６や凹溝７を備えることによって、図１０の従来構造に比べて超音波振動に要するエネルギーを可及的に少なくすることができるようになった。その結果、注出口Ｃの薄肉部などにピンホールを生じたり、ハーフカット部（プルリングのハーフカット部）に致命的な欠陥となる部分的な割れを発生させるなどの問題点を可及的に少なくできるようになった。
【００２０】
また、このように注出口Ｃのフランジ部４の内・外両周部の紙複合容器Ａとの溶着、密着を安定的に行え、従来のようなフランジ部内・外両周部の紙複合容器Ａからの浮きを可及的になくすることができるために、注出口付き紙複合容器を滅菌（殺菌）工程を有する充填成形機においてこの超音波溶着用ホーンを採用するは大変望ましい。つまり、滅菌操作時に殺菌剤（過酸化水素など）が付着する隙間となる部分がなくなるからである。
【００２１】
（別の実施の形態）
以上に説明した超音波溶着用ホーンは、ホーン先端３のホーン本体１の基部側に引退した部分５を段差６と凹溝７との組み合わせによって形成したものであるが、この実施の形態に示された構成以外にも以下に述べる構成を採用できる。
その第１は、図５に示すように、凹溝７を採用せずに段差６を設けたもので、図１に示される先の実施の形態と同等の作用効果が期待できる。この場合に、段差６の最外周６Ａは、図１に示した凹溝６の外側の周壁存在位置と同等の位置にあるように寸法設定される。なお、この実施の形態においても、前記図  １〜４に記載された実施の形態と同様に、５°以下の微細な傾斜角を施されても良いことは言うまでもない。また、その他の段差６の形態は、先の実施の形態に詳述したとおりである。
【００２２】
また、第２の手段としては、図６に示すよう、段差６は採用せずに凹溝７を設けたものである。この手段によっても図１に示される先の実施の形態と同等の作用効果が期待できる。この場合、ホーン先端３は、その内周から外周の全域にわたって同一仮想平面Ｐ上に存在するように形成される。なお、この同一仮想平面Ｐは、５°以下の微細な傾斜角を施されても良いことは言うまでもない。また、その他凹溝７の形態は、先の実施の形態に詳述したとおりである。
【００２３】
【発明の効果】
この発明の請求項１に記載された超音波溶着用ホーンは、以下の効果を奏する。
すなわち、必要溶着面積を可及的に少なくできるので、溶着に要するエネルギーを可及的に少なくできる。その結果、溶着すべき物品の外周部の完全な溶着と溶着すべき物品の内周部の密着（若しくは溶着）をうまく達成し、溶着すべき物品の内外周部の浮きをうまく無くすことができ、併せて接液表面の平面性を維持することができる。更に、その結果、薄肉部などにピンホールを生じたり、ハーフカット部（プルリングのハーフカット部）に致命的な欠陥となる部分的な割れを発生させるなどの問題点を可及的に少なくできるようになった。
【００２４】
また、溶着すべき物品の内外周部の浮きを可及的になくすることができるために、例えば溶着すべき物品が注出口である場合、この注出口付きの紙複合容器を滅菌（殺菌）工程を有する充填成形機にこの超音波溶着用ホーンを採用すると、滅菌操作時に殺菌剤（過酸化水素など）が付着する隙間となる部分が無いので、安全性、殺菌剤の乾燥工程の乾燥効率を上げることができ、省エネルギーや作業の効率化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態における超音波溶着用ホーンを断面で示す説明図である。
【図２】図１に示される超音波溶着用ホーンの要部の断面的説明図である。
【図３】図１に示される超音波溶着用ホーンの先端形状の拡大説明図である。
【図４】図１に示される超音波溶着用ホーンの作用の拡大断面的説明図である。
【図５】この発明に係る超音波溶着用ホーンの別の実施の形態を示し、ホーンの先端形状の拡大説明図である。
【図６】この発明に係る超音波溶着用ホーンの更に別の実施の形態を示し、ホーンの先端形状の拡大説明図である。
【図７】注出口を有した紙複合容器を示す説明図である。
【図８】従来の超音波溶着の作用を示す説明図である。
【図９】従来の超音波溶着ホーンの先端形状を示す断面的説明図である。
【図１０】従来の超音波溶着ホーンの更に別の先端形状を示す断面的説明図である。
【符号の説明】
１…ホーン本体，２…凹部，３…ホーンの先端，３Ａ…フランジ部外周縁に対応する部位，４…フランジ部，４Ａ…外周縁，４Ｂ…内周部，４Ｃ…接液表面，５…引退した部位，６…段差，７…凹溝，Ａ…紙複合容器，Ａ１…外面，Ａ２…内面，Ｃ…注出口，Ｃ１…突出部分，Ｄ…ホーン本体先端の径，ｄ…フランジ部の径，Ｚ…範囲。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004255580.tif 000011
【図１０】
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