(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）回転自在に配設され、複数のマンドレルを備えたマンドレルユニットと、
（ｂ）前記マンドレルにセットされた筒状カートンのカートンボトム部を折り曲げる加工手段と、
（ｃ）前記カートンボトム部の折曲げに伴って形成されたオーバラップ部分を前記マンドレルの当接面に押し付けて融着するシール部材とを有するとともに、
（ｄ）前記当接面は、中央に近くなるほど低くされ、球面状に窪ませて形成され、
（ｅ）前記シール部材のシール面は、中央に近くなるほど高くされ、球面状に突出させて形成され、
（ｆ）前記シール面の各コーナの近傍に弧状の線が設定され、
（ｇ）前記シール面における前記弧状の線より中央側に、１本の直線状の線、並びに該１本の直線状の線と平行に延びる直線状の線、及び該平行に延びる直線状の線の一方の端部から直角の方向に延びる直線状の線から成るＬ字状の線が設定され、
（ｈ）前記弧状の線より中央側において、前記１本の直線状の線及び前記Ｌ字状の線によって形成される三つの領域のうちの、前記１本の直線状の線と前記Ｌ字状の線との間に形成される領域が、前記オーバラップ部分を収容するために、前記弧状の線と前記１本の直線状の線との間に形成される領域と、前記弧状の線と前記Ｌ字状の線との間に形成される領域との二つの領域より低くされ、
（ｉ）前記Ｌ字状の線上にエンボスが形成されることを特徴とする包装容器成形装置。
【請求項２】
有底カートンを形成した時点で、底壁が内方に向けて湾曲させられる請求項１に記載の包装容器成形装置によって製造された包装容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、包装容器成形装置及び包装容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、牛乳、清涼飲料等の液体食品を収容するゲーブルトップ型の包装容器を製造する場合、断面が四角形の筒状カートンに包装容器成形装置によって成形加工を施し、有底カートンを形成するようになっている。
【０００３】
この場合、多層構造を有し、板紙等の支持材にポリオレフィン系樹脂の樹脂フィルムを被覆することによって最内層及び最外層が形成された板状の包材を、折目に沿って折り曲げ、所定の融着部分を融着することによって筒状カートンが形成される。そして、該筒状カートンが、前記包装容器成形装置において回転自在に配設されたマンドレルにセットされると、該マンドレルの回動に伴い、前記筒状カートンにおける包装容器の底壁を構成する部分、すなわち、カートンボトム部が折目に沿って折り曲げられて所定の融着部分が融着され、筒状カートンは有底カートンになる。
【０００４】
その後、該有底カートンは、前記マンドレルから取り外され、充填（てん）機に送られ、液体食品が充填される。そして、有底カートンにおける包装容器の傾斜上壁を構成する部分、すなわち、カートントップ部が折目に沿って折り曲げられて所定の融着部分が融着され、有底カートンは包装容器になる。
【０００５】
そのために、前記マンドレルの先端にマンドレルフェースが取り付けられるようになっている。
【０００６】
図２は従来のマンドレルフェースの斜視図、図３は従来のマンドレルフェースの側面図である。
【０００７】
図において、１１はマンドレルフェース、１３は該マンドレルフェース１１の当接面である。
【０００８】
この場合、図示されない筒状カートンのカートンボトム部に、図示されない熱風ノズルから熱風を噴射させた後、前記カートンボトム部を折目に沿って折り曲げ、折曲げに伴って形成されたオーバラップ部分を図示されないシールプレートによって当接面１３に押し付けることにより、底壁が形成され、筒状カートンが有底カートンになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の包装容器においては、前記有底カートンに液体食品が充填されると、前記オーバラップ部分が外側に膨らんでしまう。
【００１０】
図４は従来の包装容器の底壁を示す図である。
【００１１】
図において、５１は包装容器、５２は該包装容器５１の底壁、５３はオーバラップ部分である。この場合、充填された液体食品によって底壁５２が外側に膨らむとともに、オーバラップ部分５３も外側に膨らんでしまう。したがって、包装容器５１を安定した状態で立てることができない。
【００１２】
また、図示されないクレートによって包装容器５１を搬送する際に、前記オーバラップ部分５３がクレートによって突き上げられることになるので、オーバラップ部分５３、又はその近傍における内周面において図示されない支持材に被覆された樹脂フィルムに樹脂切れが発生することがあり、樹脂切れが発生すると、底壁５２から液体食品が漏れてしまう。
【００１３】
そこで、熱風ノズルの熱風吹出穴を少なくすることによって、加熱する必要がない部分に熱風を吹き付けないようにしたり、内周面側の樹脂フィルムを厚くしたりすることが考えられるが、樹脂切れが発生するのを十分に防止することができない。
【００１４】
本発明は、前記従来の包装容器の問題点を解決して、包装容器を安定した状態で立てることができ、樹脂切れが発生するのを十分に防止することができる包装容器成形装置及び包装容器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の包装容器成形装置においては、回転自在に配設され、複数のマンドレルを備えたマンドレルユニットと、前記マンドレルにセットされた筒状カートンのカートンボトム部を折り曲げる加工手段と、前記カートンボトム部の折曲げに伴って形成されたオーバラップ部分を前記マンドレルの当接面に押し付けて融着するシール部材とを有する。
【００１６】
そして、前記当接面は、中央に近くなるほど低くされ、球面状に窪（くぼ）ませて形成される。
また、前記シール部材のシール面は、中央に近くなるほど高くされ、球面状に突出させて形成される。
そして、前記シール面の各コーナの近傍に弧状の線が設定される。
また、前記シール面における前記弧状の線より中央側に、１本の直線状の線、並びに該１本の直線状の線と平行に延びる直線状の線、及び該平行に延びる直線状の線の一方の端部から直角の方向に延びる直線状の線から成るＬ字状の線が設定される。
そして、前記弧状の線より中央側において、前記１本の直線状の線及び前記Ｌ字状の線によって形成される三つの領域のうちの、前記１本の直線状の線と前記Ｌ字状の線との間に形成される領域が、前記オーバラップ部分を収容するために、前記弧状の線と前記１本の直線状の線との間に形成される領域と、前記弧状の線と前記Ｌ字状の線との間に形成される領域との二つの領域より低くされる。
また、前記Ｌ字状の線上にエンボスが形成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図５は本発明の実施の形態における包装容器成形装置の概略図、図６は本発明の実施の形態における筒状カートンの展開図、図７は本発明の実施の形態における筒状カートンの要部斜視図、図８は本発明の実施の形態における包装容器の底壁を形成する状態を示す図である。
【００２２】
図５において、１７はシャフト、１８はボスであり、該ボス１８は、図示されない駆動手段によって矢印Ａ方向に間欠的に回転させられる。そして、前記ボス１８の外周縁に等角度の間隔で６本のマンドレル２１が径方向外方に向けて配設され、該各マンドレル２１は、前記ボス１８の回転に伴って回動させられ、包装容器成形装置に設定された位置Ｓ１〜Ｓ６に順次置かれる。なお、前記マンドレル２１は、断面が、前記筒状カートン１６の断面よりわずかに小さい正方形にされる。また、シャフト１７、ボス１８及びマンドレル２１によってマンドレルユニットが構成される。
【００２３】
図６において、１５は包材であり、該包材１５は、多層構造を有し、板紙等の支持材にポリオレフィン系樹脂の樹脂フィルムを被覆することによって最内層及び最外層が形成される。また、必要に応じて前記支持材と最内層との間にガスバリヤ性の樹脂、アルミ箔（はく）等から成るガスバリヤ層を形成することもできる。
【００２４】
この場合、前記包材１５は、互いに隣接させて形成された第１パネルＰ１、第２パネルＰ２、第３パネルＰ３、第４パネルＰ４及び第５パネルＰ５、並びに前記第３パネルＰ３から突出させて形成された第６パネルＰ６から成り、ゲーブルトップ型の包装容器を製造するためのものである。
【００２５】
そして、前記第１パネルＰ１は、包装容器の側壁を構成する矩（く）形部ａ１、包装容器の傾斜上壁を構成する矩形部ｂ１、包装容器の底壁を構成する矩形部ｃ１、及び包装容器の尾根部を構成する矩形部ｄ１から成る。
【００２６】
また、前記第２パネルＰ２は、包装容器の側壁を構成する矩形部ａ２、包装容器の傾斜上壁を構成する三角形部ｅ２、ｆ２、ｇ２、包装容器の底壁を構成する三角形部ｈ２、ｉ２、ｊ２、及び包装容器の尾根部を構成する矩形部ｋ２、ｍ２から成る。
【００２７】
さらに、前記第３パネルＰ３は、包装容器の側壁を構成する矩形部ａ３、包装容器の傾斜上壁を構成する矩形部ｂ３、包装容器の底壁を構成する矩形部ｃ３、及び包装容器の尾根部を構成する矩形部ｄ３から成る。
【００２８】
そして、前記第４パネルＰ４は、包装容器の側壁を構成する矩形部ａ４、包装容器の傾斜上壁を構成する三角形部ｅ４、ｆ４、ｇ４、包装容器の底壁を構成する三角形部ｈ４、ｉ４、ｊ４、及び包装容器の尾根部を構成する矩形部ｋ４、ｍ４から成る。
【００２９】
なお、ｘは山折りの折目を、ｙは谷折りの折目である。また、線ｚ１、ｚ２は、包装容器を開封する際に開け口を形成するための谷折りの折目である。
【００３０】
前記構成の包材１５において、前記第１パネルＰ１と第５パネルＰ５とを融着すると、前記包材１５は、図７に示されるような筒状カートン１６になる。なお、筒状カートン１６になったとき、矩形部ｂ１、ｂ３、ｄ１、ｄ３、ｋ２、ｋ４、ｍ２、ｍ４及び三角形部ｅ２、ｅ４、ｆ２、ｆ４、ｇ２、ｇ４によってカートントップ部２２が、矩形部ｃ１、ｃ３、三角形部ｈ２、ｈ４、ｉ２、ｉ４、ｊ２、ｊ４及び第６パネルＰ６によってカートンボトム部２３がそれぞれ構成される。
【００３１】
続いて、前記筒状カートン１６は、図５に示される包装容器成形装置に送られ、該包装容器成形装置によって前記カートンボトム部２３の所定のオーバラップ部分が融着され、包装容器の底壁が形成されて有底カートンになる。
【００３２】
すなわち、前記包装容器成形装置において、図８に示されるように、三角形部ｈ２、ｈ４が中央に向けて押し込まれ、三角形部ｈ２と三角形部ｉ２、ｊ２とが、また、三角形部ｈ４と三角形部ｉ４、ｊ４とが合わせられ、かつ、前記矩形部ｃ１と  矩形部ｃ３及び第６パネルＰ６とが合わせられることによって包装容器の底壁が形成される。このとき、矩形部ｃ１と三角形部ｉ２、ｊ４とが、矩形部ｃ３と三角形部ｉ４、ｊ２とが、三角形部ｈ２と三角形部ｉ２、ｊ２とが、三角形部ｈ４と三角形部ｉ４、ｊ４とが、矩形部ｃ１と矩形部ｃ３及び第６パネルＰ６とがそれぞれ融着される。したがって、液体食品が底壁から漏れ出すことはない。
【００３３】
次に、前記包装容器成形装置の動作について説明する。
【００３４】
前記マンドレル２１が装填部としての位置Ｓ１に置かれると、図示されない装填装置によって、矢印Ｂ方向に前記筒状カートン１６がマンドレル２１にセットされる。この場合、前記筒状カートン１６は、カートントップ部２２がボス１８側に、カートンボトム部２３が径方向外方に向くように、マンドレル２１に対して外嵌（かん）される。
【００３５】
続いて、前記マンドレル２１が加熱部としての位置Ｓ２に置かれると、該位置Ｓ２に配設された加熱手段としての熱風ノズル２４から熱風が噴射させられ、該熱風によってカートンボトム部２３の表裏が加熱され、オーバラップ部分における包材１５の最内層及び最外層が溶融させられる。そのために、前記熱風ノズル２４は管２５を介して図示されない空気加熱装置と接続され、該空気加熱装置によって熱風が発生させられるようになっている。
【００３６】
次に、前記マンドレル２１が加工部としての位置Ｓ３に置かれると、前記カートンボトム部２３は、加工手段としての折曲装置２６にセットされ、折目ｘ、ｙに沿って折り曲げられ、図８に示されるように、三角形部ｈ２、ｈ４が中央に向けて押し込まれる。
【００３７】
続いて、前記マンドレル２１が位置Ｓ３からシール部としての位置Ｓ４に移動させられる間に、位置Ｓ３、Ｓ４間に配設されたガイド２７によって、前記カートンボトム部２３が更に折り曲げられる。そして、前記マンドレル２１が位置Ｓ４に置かれると、シール部材としてのシールプレート３０が径方向内方に向けて前進させられ、前記オーバラップ部分が前記マンドレル２１の図示されない当接面に押し付けられて融着され、底壁が形成される。このようにして、筒状カートン１６は有底カートン３１になる。
【００３８】
その後、前記マンドレル２１が位置Ｓ４から冷却部としての位置Ｓ５を経て位置Ｓ６に移動させられる間に、前記オーバラップ部分が冷却される。
【００３９】
そして、前記マンドレル２１が取出部としての位置Ｓ６に置かれると、図示されない取出手段としての吸引装置が前記有底カートン３１を吸引し、マンドレル２１から取り外す。また、前記位置Ｓ６にはコンベヤ３２が配設され、前記マンドレル２１から取り外された有底カートン３１はコンベヤ３２によって図示されない充填機に送られる。
【００４０】
ところで、前記マンドレル２１の先端に図示されないマンドレルフェースが取り付けられ、シールプレート３０によって前記オーバラップ部分がマンドレルフェースの当接面に押し付けられるようになっている。
【００４１】
図１は本発明の実施の形態におけるシールプレートの側面図、図９は本発明の実施の形態におけるシールプレートの平面図、図１０は本発明の実施の形態におけるマンドレルフェースの平面図、図１１は本発明の実施の形態におけるマンドレルフェースの側面図、図１２は図１０のＸ−Ｘ断面図である。
【００４２】
図１及び９において、３０はシールプレート、３１ａはマンドレル２１（図５）にセットされた有底カートン３１の底壁であり、前記シールプレート３０は、マンドレル２１のマンドレルフェースと対向させて形成されたシール面ＳＬ１を備える。該シール面ＳＬ１の各コーナの近傍に弧状の線ｑ１〜ｑ４が、シール面ＳＬ１のほぼ中央に、互いに平行に延びる直線状の線ｑ５、ｑ６が、線ｑ６の一方の端部から直角の方向に直線状の線ｑ７が設定され、線ｑ１、ｑ２、ｑ５間に領域ＡＲ１が、線ｑ４、ｑ６、ｑ７間に領域ＡＲ２が、線ｑ３、ｑ５〜ｑ７間に領域ＡＲ３が、線ｑ１〜ｑ４とシールプレート３０の外周縁との間に領域ＡＲ５〜ＡＲ８が形成される。なお、該領域ＡＲ５〜ＡＲ８はシールプレート３０の基準面である。また、底壁３１ａは、前記線ｑ１〜ｑ４によって包囲されるほぼ円形の部分内に納まるように位置させられる。
【００４３】
ところで、前記シール面ＳＬ１は、図１に示されるように、中央に近くなるほど高くされ、球面状に突出させて形成される。そして、領域ＡＲ１〜ＡＲ３は領域ＡＲ５〜ＡＲ８より高くなるように、前記領域ＡＲ１、ＡＲ２は同じ高さになるように、領域ＡＲ３は領域ＡＲ１、ＡＲ２より低くなるように形成される。
【００４４】
したがって、前記シールプレート３０を底壁３１ａに当てると、領域ＡＲ３に矩形部ｃ１（図６）と矩形部ｃ３及び第６パネルＰ６とのオーバラップ部分、及び矩形部ｃ１と第５パネルＰ５とのオーバラップ部分が収容される。
【００４５】
また、前記領域ＡＲ１〜ＡＲ３における線ｑ１〜ｑ４に隣接する部分にエンボスｒ１〜ｒ４が、線ｑ６上にエンボスｒ５〜ｒ８が、線ｑ７上にエンボスｒ９、ｒ１０が、領域ＡＲ３における線ｑ６の延長線上にエンボスｒ１３、ｒ１４が形成される。前記エンボスｒ１〜ｒ４によって底壁３１ａの各コーナ部分のシール性を、エンボスｒ５〜ｒ１０、ｒ１３、ｒ１４によってオーバラップ部分のシール性を向上させることができる。また、エンボスｒ５〜ｒ１０、ｒ１３、ｒ１４が形成されるので、有底カートン３１に液体食品が充填された後に液体食品の重量によって底壁３１ａがほぼ平坦（たん）になった場合でも、オーバラップ部分のスライド変形に対抗する力が蓄えられる。したがって、シール効果を高くすることができる。なお、δは包装容器を特定するための刻印である。
【００４６】
図１０〜１２において、５５はマンドレルフェースであり、該マンドレルフェース５５は、前記シール面ＳＬ１（図９）に対応する形状を有する当接面ＳＬ２を備えた本体部分５６、及び該本体部分５６の中央からボス１８側に向けて突出させて形成された雄ねじ５７を有し、該雄ねじ５７を介して前記マンドレル２１の図示されないマンドレル本体に固定される。前記本体部分５６の裏面には、位置決め用の穴５８、５９が形成され、前記マンドレル本体に形成された突起を穴５８、５９に挿入することによって、マンドレルフェース５５をマンドレル本体に対して位置決めすることができる。
【００４７】
前記当接面ＳＬ２は周縁から中央に近くなるほど低くされ、球面状に窪ませて形成される。また、前記当接面ＳＬ２の中央部に、押当部としての、高さが０．４〔ｍｍ〕の三角形の形状を有する突出部６１が形成される。該突出部６１は、前記有底カートン３１を形成したとき、底壁３１ａにおける前記第１パネルＰ１と前記第６パネルＰ６とのオーバラップ部分に対応させて設定される。したがって、前記シールプレート３０によってオーバラップ部分が当接面ＳＬ２に押し付けられると、前記突出部６１によって融着部分に十分な圧力を加えることができる。その結果、シール不良が発生するのを防止することができる。
【００４８】
また、前記マンドレルフェース５５の二つの縁部は、凹部Ｒ１〜Ｒ４を備え、直線状には形成されない。したがって、底壁３１ａが形成された後に有底カートン３１をマンドレル２１から容易に取り外すことができる。
【００４９】
このように、前記シール面ＳＬ１が中央に近くなるほど高くなるように、前記当接面ＳＬ２が中央に近くなるほど低くなるように形成されるので、充填された液体食品によって前記オーバラップ部分が外側に膨らむことがない。したがって、包装容器を安定した状態で立てることができる。
【００５０】
また、図示されないクレートによって包装容器を搬送する際に、前記オーバラップ部分がクレートによって突き上げられることがないので、オーバラップ部分、又はその近傍における内周面において前記支持材に被覆された樹脂フィルムに樹脂切れが発生するのを十分に防止することができる。したがって、包装容器の底壁から液体食品が漏れるのを防止することができる。
【００５１】
図１３は本発明の実施の形態における包装容器の底壁を示す図である。
【００５２】
図において、５１は包装容器、５２は該包装容器５１の底壁、７３はオーバラップ部分である。
【００５３】
この場合、有底カートン３１（図５）を形成した時点において、有底カートン３１の底壁３１ａ（図９）は前記シール面ＳＬ１及び当接面ＳＬ２（図１０）によって内方に向けて湾曲させられる。したがって、包装容器５１の底壁５２が内方に向けて球面状に湾曲させられているので、充填後の液体食品の重量が底壁５２に加わったときでも底壁５２はほぼ平坦になり、外側に膨らむことがない。
【００５４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、包装容器成形装置においては、回転自在に配設され、複数のマンドレルを備えたマンドレルユニットと、前記マンドレルにセットされた筒状カートンのカートンボトム部を折り曲げる加工手段と、前記カートンボトム部の折曲げに伴って形成されたオーバラップ部分を前記マンドレルの当接面に押し付けて融着するシール部材とを有する。
【００５６】
そして、前記当接面は、中央に近くなるほど低くされ、球面状に窪（くぼ）ませて形成される。
また、前記シール部材のシール面は、中央に近くなるほど高くされ、球面状に突出させて形成される。
そして、前記シール面の各コーナの近傍に弧状の線が設定される。
また、前記シール面における前記弧状の線より中央側に、１本の直線状の線、並びに該１本の直線状の線と平行に延びる直線状の線、及び該平行に延びる直線状の線の一方の端部から直角の方向に延びる直線状の線から成るＬ字状の線が設定される。
そして、前記弧状の線より中央側において、前記１本の直線状の線及び前記Ｌ字状の線によって形成される三つの領域のうちの、前記１本の直線状の線と前記Ｌ字状の線との間に形成される領域が、前記オーバラップ部分を収容するために、前記弧状の線と前記１本の直線状の線との間に形成される領域と、前記弧状の線と前記Ｌ字状の線との間に形成される領域との二つの領域より低くされる。
また、前記Ｌ字状の線上にエンボスが形成される。
【００５７】
この場合、当接面は窪ませて形成され、シール面は突出させて形成されるので、有底カートンを形成した時点において、有底カートンの底壁は前記シール面及び前記当接面によって内方に向けて湾曲させられる。したがって、包装容器の底壁が内方に向けて球面状に湾曲させられているので、充填後の液体食品の重量が底壁に加わったときでも底壁はほぼ平坦になり、外側に膨らむことがない。その結果、包装容器を安定した状態で立てることができる。
【００５８】
また、クレートによって包装容器を搬送する際に、前記オーバラップ部分がクレートによって突き上げられることがないので、オーバラップ部分、又はその近傍における内周面において支持材に被覆された樹脂フィルムに樹脂切れが発生するのを十分に防止することができる。したがって、包装容器の底壁から液体食品が漏れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるシールプレートの側面図である。
【図２】従来のマンドレルフェースの斜視図である。
【図３】従来のマンドレルフェースの側面図である。
【図４】従来の包装容器の底壁を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における包装容器成形装置の概略図である。
【図６】本発明の実施の形態における筒状カートンの展開図である。
【図７】本発明の実施の形態における筒状カートンの要部斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態における包装容器の底壁を形成する状態を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるシールプレートの平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態におけるマンドレルフェースの平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態におけるマンドレルフェースの側面図である。
【図１２】図１０のＸ−Ｘ断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態における包装容器の底壁を示す図である。
【符号の説明】
１６    筒状カートン
１７    シャフト
１８    ボス
２１    マンドレル
２３    カートンボトム部
２６    折曲装置
３０    シールプレート
３１    有底カートン
５１    包装容器
５２    底壁
７３    オーバラップ部分
ｒ１〜ｒ１０、ｒ１３、ｒ１４    エンボス
ＳＬ１    シール面
ＳＬ２    当接面
【図１】
0004722255.tif 000002
【図２】
0004722255.tif 000003
【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】
0004722255.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004722255.tif 000011
【図１１】
0004722255.tif 000012
【図１２】
0004722255.tif 000013
【図１３】
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