(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡樹脂製の容器本体と、この容器本体を塞ぐ同じく発泡樹脂製の蓋体とから成り、前記容器本体のフランジ部に前記蓋体が部分溶着されている容器において、
前記フランジ部と蓋体との合わせ面に、発泡樹脂どうしが超音波振動で加熱された溶着領域が形成されており、
前記溶着領域は、その周囲部分で前記発泡樹脂どうしが溶着され、前記周囲部分の内側の中間部分に空隙が形成されていることを特徴とする部分溶着された容器。
【請求項２】
前記フランジ部と蓋体との合わせ面での、発泡樹脂の溶融領域はほぼ円形であり、前記フランジ部と蓋体の厚さの合計をＴとしたときに、前記溶融領域の直径ｄが前記厚さＴの１倍から２倍の範囲である請求項１記載の部分溶着された容器。
【請求項３】
発泡樹脂製の容器本体と、この容器本体を塞ぐ同じく発泡樹脂製の蓋体とを、前記容器本体のフランジ部で部分溶着する容器の製造方法において、
前記フランジと蓋体とを重ねて、一方の側にホーンを他方の側に受け台を配置し、前記ホーンを溶着箇所に圧接した状態で、前記ホーンの加圧端面と前記受け台との距離を前記フランジ部と前記蓋体の合計厚さＴよりも短い一定の間隔Ｈに設定し、前記ホーンに超音波振動を印加してフランジ部と蓋体との合わせ面を発熱させ、周囲部分で前記発泡樹脂どうしが溶着され前記周囲部分の内側の中間部分に空隙が形成された溶着領域を形成することを特徴とする容器の製造方法。
【請求項４】
前記間隔Ｈを、前記厚さＴの０．５倍から０．７倍の範囲に設定する請求項３記載の容器の製造方法。
【請求項５】
ホーンは断面が円形で、且つ溶着箇所に当たる先端の周囲がアール形状である請求項３または４記載の容器の製造方法。
【請求項６】
ホーンの断面の直径Ｄを、前記厚さＴの１．２倍から２．４倍の範囲に設定する請求項５記載の容器の製造方法。
【請求項７】
ホーンは先端が複数の当接部に分岐されたものであり、この分岐された個々の当接部により、フランジ部と蓋体との溶着を同時に行う請求項３ないし６のいずれか１項に記載の容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、納豆などを内容物とした熱溶融性の発泡樹脂製の容器本体のフランジ部と、蓋体とを部分的に溶着した容器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
納豆などが収納される容器は、発泡スチロールなどの熱溶融性の発泡樹脂により形成されており、同じく蓋体も熱溶融性の発泡樹脂などで形成されている。
【０００３】
この種の容器では、開封するときに蓋体が容易に剥がれることが必要であり、そのため従来は容器本体のフランジ部と蓋体とが熱溶融により部分的に溶着されているものが主であった。
【０００４】
前記熱溶融による溶着方法は、ニクロム線を使用し、このニクロム線に通電してジュール熱を発生させる。このニクロム線を、容器本体のフランジ部と蓋体との合わせ面に当て、熱により発泡樹脂を溶融して、フランジ部と蓋体とを熱溶着させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記熱溶融による溶着方法には、以下に示す問題が生じる。
（１）ニクロム線を用いた熱溶着では、容器本体のフランジ部と蓋体との接合面での発泡樹脂の溶融状態を安定させることができない。その結果、蓋体の接合不良が生じて、運搬中などに蓋体が剥がれてしまったり、またはフランジ部と蓋体との接合面での発泡樹脂の溶融が過剰になり、蓋体を剥がしにくくなって、無理に剥がそうとすると容器本体に割れが生じることがある。
（２）ニクロム線を使用した熱溶着方法では、フランジ部と蓋体との間に加熱したニクロム線を挿入し、発泡樹脂が溶融した直後にフランジ部と蓋体とを接合して加圧するという複雑で困難な作業が必要になる。
（３）発熱したニクロム線での溶着作業では、ニクロム線の発熱で容器が発火したり、またはニクロム線の近くに燃えやすいものや発火しやすいものが置いてあるとこれらが発火して、火災を生じる危険性がある。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、発泡樹脂製の容器本体と蓋体とを、常に最適な溶着状態にて溶着でき、また溶着部の外観も良好な容器を提供することを目的としている。
また、本発明は、容器本体と蓋体とを常に安定した条件で溶着できる容器の製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発泡樹脂製の容器本体と、この容器本体を塞ぐ同じく発泡樹脂製の蓋体とから成り、前記容器本体のフランジ部に前記蓋体が部分溶着されている容器において、
前記フランジ部と蓋体との合わせ面に、発泡樹脂どうしが超音波振動で加熱された溶着領域が形成されており、
前記溶着領域は、その周囲部分で前記発泡樹脂どうしが溶着され、前記周囲部分の内側の中間部分に空隙が形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記において、前記フランジ部と蓋体との合わせ面での、発泡樹脂の溶融領域はほぼ円形であり、前記フランジ部と蓋体の厚さの合計をＴとしたときに、前記溶融領域の直径ｄが前記厚さＴの１倍から２倍の範囲であることが好ましい。
【０００９】
超音波を用いて容器本体と蓋体とを溶着すると、ニクロム線を使用した溶着よりも溶着状態が安定する。
【００１０】
特に、溶融領域の直径ｄを合計厚さＴの１倍から２倍にすると、容器本体と蓋体との接合強度が安定し、封止状態で蓋体が不用意に剥がれることがない。また蓋体を比較的に楽に剥がすことができ、またこのとき容器本体に割れを生じさせるようなことがない。
【００１１】
また本発明は、発泡樹脂製の容器本体と、この容器本体を塞ぐ同じく発泡樹脂製の蓋体とを、前記容器本体のフランジ部で部分溶着する容器の製造方法において、
前記フランジと蓋体とを重ねて、一方の側にホーンを他方の側に受け台を配置し、前記ホーンを溶着箇所に圧接した状態で、前記ホーンの加圧端面と前記受け台との距離を前記フランジ部と前記蓋体の合計厚さＴよりも短い一定の間隔Ｈに設定し、前記ホーンに超音波振動を印加してフランジ部と蓋体との合わせ面を発熱させ、周囲部分で前記発泡樹脂どうしが溶着され前記周囲部分の内側の中間部分に空隙が形成された溶着領域を形成することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、ホーンを容器の溶着箇所に加圧する際、ホーンの圧力が一定となるようにばねなどで設定してもよいが、ホーンと受け台との間隔Ｈが一定となるようにホーンの位置を設定することが好ましい。
【００１４】
この方法では、フランジ部と蓋体との合わせ面と、ホーン先端との距離が常にほぼ一定になる。さらに、ホーンと受け台との距離を前記のように所定値に設定した後に、ホーンに超音波を印加しているため、フランジ部と蓋体との接合面に与えられる超音波エネルギーが常に一定となる。その結果、安定した条件で、フランジ部と蓋体との合わせ面で発泡樹脂が溶融されるものとなる。またホーンと接合面との距離が一定であるため、ホーンへ与える超音波エネルギーを可変するだけで、溶着状態の調整を容易に行うことができる。
この場合に、前記間隔Ｈを、前記厚さＴの０．５倍から０．７倍の範囲に設定することが好ましい。
【００１５】
さらに本発明の製造方法に使用するホーンは、断面が円形で、且つ溶着箇所に当たる先端の周囲がアール形状であることが好ましい。
先端の周囲をアールにすると、発泡樹脂の表面にホーンを加圧した時の圧痕が残らなくなり、溶着後の容器の外観が良好になる。
【００１６】
さらに、ホーンの断面の直径Ｄを、前記厚さＴの１．２倍から２．４倍の範囲に設定すると、前記溶融領域の直径ｄを厚さＴとの関係で最適に設定できる。
また、ホーンは先端が複数の当接部に分岐されたものとし、この分岐された個々の当接部により、フランジ部と蓋体との溶着を同時に行うことが可能である。
【００１７】
この分岐型のホーンを用いると、複数の溶着箇所に同じ条件で超音波エネルギーを与えることができ、溶着箇所相互の溶着条件を均一にできる。また自動機（溶着装置）でのホーンやブースタなどの溶着用部品の絶対数を減らすことができ、溶着装置を安価に構成できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の容器を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
この容器１は、中央が凹状で開口部周囲にフランジ部２ａが形成された容器本体２と、この容器本体２の開口部を覆う蓋体３とから構成されている。容器本体２と蓋体３は、ヒンジ部４で接合されており、蓋体３は前記ヒンジ部４を支点として上方ヘ開放できるようになっている。このヒンジ部４と逆側が、フランジ部２ａと蓋体３との合わせ部５であり、この合わせ部５において、フランジ部２ａと蓋体３とが互いに溶着されている。
【００１９】
容器本体２と蓋体３は、熱溶融性の発泡樹脂、例えば発泡スチロール製である。容器本体２と蓋体３は、ヒンジ部４を介して互いに接合された状態で成型される。
【００２０】
前記合わせ部５では、フランジ部２ａと蓋体３との合わせ面が超音波により摩擦を生じその摩擦熱で加熱させられて溶融し、互いに溶着されている。図１では、その溶着領域αを破線で示している。溶着領域αはほぼ円形であり、その間隔Ｌは３０ｍｍから６０ｍｍ程度である。
【００２１】
図２は、前記容器１の溶着領域αを溶着する溶着装置の概略を示している。
この溶着装置では、搬送装置１３上に納豆などの内容物が入れられた容器１が一定のピッチで並べられ、一定速度ｖにて図示左方向へ連続的に搬送される。
【００２２】
搬送装置１３上には、２本の超音波ホーン１０を１組として、これが２組設けられ、合計４本の超音波ホーン１０が、支持フレーム１１に支持されている。各超音波ホーン１０に超音波振動を与える発振器やブースタなどは前記支持フレーム１１に支持されている。
【００２３】
前記支持フレーム１１およびこれに保持された超音波ホーン１０は、搬送装置１３による容器１の搬送速度ｖに同期して、▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼で示すいわゆるボックス動作を行う。また前記超音波ホーン１０に対向する位置には、容器本体２のフランジ部２ａの下側を支持する受け台１２が設けられている。前記超音波ホーン１０と受け台１２とで、フランジ部２ａおよび蓋体３が挟持される。この受け台１２は、前記支持フレーム１１のボックス動作に合わせて図示左右方向へ移動する。そして支持フレーム１１の▲１▼方向への動作中に、ホーン１０と受け台１２および容器１の左方向への速度ｖが一致し、このときフランジ部２ａと蓋体３とに超音波が与えられて溶着される。
【００２４】
図３に示すように、超音波ホーン１０は断面が円形であり、その直径Ｄは１０ｍｍである。また加圧端面１０ａの周囲には曲率半径１ｍｍ程度のアール面（ｒ）が形成されている。このアール面（ｒ）が形成されていることにより、超音波溶着が完了した後に、蓋体３の表面に前記加圧端面１０ａの圧痕が残りにくくなり、溶着完了後の蓋体３の表面の外観が良好になる。
【００２５】
またこの溶着装置を用いた容器の製造方法では、図３に示すように、受け台１２と超音波ホーン１０とでフランジ部２ａおよび蓋体３を挟持するときに、従来のように超音波ホーン１０をばねなどで一定の圧力で押し付けるのではなく、超音波ホーン１０が下降したときに、超音波ホーン１０の加圧端面１０ａと受け台１２との距離Ｈが常に一定になるように、超音波ホーン１０の下降位置を設定している。そして、超音波ホーン１０が前記距離Ｈまで完全に下降してから、超音波ホーン１０に超音波振動が与えられる。
【００２６】
したがって、フランジ部２ａと蓋体３との合わせ面５ａと超音波ホーン１０の押圧端面１０ａとの間隔ｈが常にほぼ一定となるように安定した状態で、超音波ホーン１０から合わせ面５ａに超音波振動が与えられることになり、合わせ面５ａでの溶融領域αの溶融状態が常に安定したものとなる。
【００２７】
この実施の形態では、超音波ホーン１０の断面の直径Ｄが１０ｍｍであり、この超音波ホーン１０に振動数が２８ｋＨｚで、縦振動の振幅が６０〜７０μｍの超音波振動が０．１〜０．３秒間与えられる。
【００２８】
またフランジ部２ａと蓋体３の厚さｔは共に２．３ｍｍで、フランジ部２ａと蓋体３が重ねられた状態での全体の厚さＴは４．６ｍｍである。
この条件下では、前記距離Ｈは、厚さＴの０．５倍から０．７倍、すなわちＨは２．３ｍｍから３．２ｍｍの範囲であることが好ましい。このように設定すると、弾性を有する発泡樹脂で形成されたフランジ部２ａと蓋体３とが押圧収縮された状態で、加圧端面１０ａと合わせ面５ａとの距離ｈを常に均一にでき、溶着領域αでの溶着条件を安定させることができる。
【００２９】
次に、加圧端面１０ａから超音波振動が与えられると、発泡樹脂どうしの合わせ面５ａで自己発熱するが、発泡樹脂の場合には溶けるとその内部に空隙が形成される。したがって、溶着領域αでは、周囲部分（イ）において、フランジ部２ａと蓋体３を構成する発泡樹脂どうしが溶融されて互いに接着され、その中間部分（ロ）は空隙が形成される。よって、フランジ部２ａと蓋体３との接合強度は、前記周囲部分（イ）の周長および前記周囲部分（イ）の溶着状態により決められる。
【００３０】
周囲部分（イ）の溶着状態は、前記のように受け台１２と加圧端面１０ａとの距離Ｈを適正に設定することにより良好に保つことができる。また、前記周囲部分（イ）の周長は、主に超音波ホーン１０の直径Ｄに依存する。
【００３１】
前記周囲部分（イ）の周長を最適にし、蓋体３を手で剥がしやすく、しかも過剰な溶着強度とならず、蓋体３を剥がすときに容器本体２に割れなどが生じないようにするためには、溶着領域の直径ｄが、前記厚さＴの１倍から２倍が好ましい。例えば厚さＴが４．６ｍｍの場合、直径ｄの好ましい範囲は４．６ｍｍから９．２ｍｍの範囲である。また、超音波ホーン１０の直径は、前記溶着領域αの直径ｄの１．２倍程度必要である。よって、超音波ホーン１０の直径Ｄの好ましい範囲は、Ｔの１．２倍から２．４倍である。Ｔが４．６ｍｍの場合、超音波ホーン１０の直径Ｄの好ましい範囲は５．５ｍｍから１１．０ｍｍである。
【００３２】
厚さ２．３ｍｍの発泡スチロールのフランジ部２ａと蓋材３を、直径Ｄが１０ｍｍの超音波ホーン１０を用い、Ｈを３．０ｍｍとし、２８ｋＨｚで振幅６０μｍの縦振動を０．２秒間与えて超音波溶着したところ、直径ｄが平均で７ｍｍの溶着領域αを得ることができた。その結果、蓋体３を手で剥がすことができ、このとき容器本体２に割れなどが生じなかった。また蓋体３の表面の超音波ホーン１０が加圧されていた領域に圧痕がほとんど残らなかった。
【００３３】
次に、図４（Ａ）（Ｂ）は本発明の製造方法に好適な、超音波ホーン１０Ａを示している。この超音波ホーン１０Ａの基端は発振器などに取付けられているが、先端には２つの当接部１０Ｂ、１０Ｂが分岐形成されている。
【００３４】
この超音波ホーン１０Ａを溶着装置に取付けると、分岐された当接部１０Ｂ、１０Ｂによって、図１（Ａ）に示すように、１つの容器に２つの溶着領域αを同時に形成することができる。また両溶着領域αに同じ条件の超音波振動を与えることができ、同じ容器に形成される溶着領域αに溶着条件の差が生じにくい。また図２に示すように各溶着領域に別々の超音波ホーンを用いるものに比べ、発振器やブースタなどの数を減らすことができる。
【００３５】
なお、本発明の製造方法を実施する溶着装置は、容器１を一定速度で連続送りするものに限られず、間欠送りするものであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明では納豆の容器などのような、発泡樹脂製の容器の、容器本体と蓋体とを、常に最適な状態で部分的に溶着できる。溶着状態が安定するため、蓋体を適度な力で剥がすことができ、また溶着部分の外観も良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の容器の平面図、（Ｂ）はその側面図、
【図２】溶着装置の構成の概略を示す正面図、
【図３】溶着動作を詳しく説明する拡大説明図、
【図４】（Ａ）は超音波ホーンの一例を示す正面図、（Ｂ）はその底面図、
【符号の説明】
１  容器
２  容器本体
２ａ  フランジ部
３  蓋体
５  合わせ部
１０  超音波ホーン
１２  受け台
α  溶着領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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