(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏の全面に熱可塑性樹脂を被覆した容器素材から形成された切妻頂部を有する紙容器用の充填機のボトムヒートシール装置に備えられ加圧によりボトムシールを行う一対で構成される加圧部品、及び、トップヒートシール装置に備えられ加圧によりトップシールを行う一対で構成される加圧部品であって、前記紙容器を形成するカートンのサイドシールフラップが広幅の広幅カートンの場合と狭幅の狭幅カートンの場合のそれぞれのサイドシールフラップの端縁に対応するように、前記ボトムヒートシール装置に備えた一対の加圧部品のうちの一方の加圧部品であるボトムシールパッドには、広幅カートンのサイドシールフラップの重なりにより生じる容器素材の段差部端縁に跨って加圧する、加圧面からの高さが０．４５〜０．７５ｍｍの広幅用突起と、狭幅カートンのサイドシールフラップの重なりにより生じる容器素材の段差部端縁外側直近を加圧する、加圧面からの高さが０．３〜０．６５ｍｍの狭幅用突起とが併設されており、かつ、トップヒートシール装置に備えた一対の加圧部品のうちの一方の加圧部品であるトップシールジョーの加圧面には、広幅カートン又は狭幅カートンのサイドシールフラップの重なりにより生じる容器素材の段差部端縁外側直近をそれぞれ加圧する、広幅用突起と狭幅用突起とが併設されていることを特徴とする紙容器用ヒートシール装置の加圧部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表裏の全面に熱可塑性樹脂を被覆した容器素材から形成された切妻頂部を有する紙容器用の充填機のボトムヒートシール装置及びトップヒートシール装置に備えられる加圧部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０（２種の紙容器を示す）に示すような牛乳カートンに代表される紙容器１，２は、表裏の全面に熱可塑性樹脂を被覆した容器素材（板紙素材）１０，２０を成形したものであって、切妻頂部１ａ，２ａに折込み型注出部１ｂ，２ｂを設けるか、図示しないが別製の注出口を設けられている。
【０００３】
紙容器１，２のうち、紙容器１は図３にその胴部の横断面図を示すように、サイドシールフラップ１１の幅が広く鎖線Ｌ２の位置まで達しているもの（以下、この紙容器１を広幅カートン１という。）を示し、紙容器２は図５にその胴部の横断面図を示すように、サイドシールフラップ２１の幅が狭く鎖線Ｌ１の位置までしかないもの（以下、この紙容器２を狭幅カートン２という。）を示す。広幅カートン１及び狭幅カートン２において、サイドシールフラップ１１及び２１の先端側の厚みの約半分を端縁沿いに所定幅（例えば容量１０００ｍｌのカートンで１０ｍｍ程度）でカートン全長にわたって削り、薄くなった部分を半分に折り返しておいて容器素材１０及び２０の他方の端部に熱融着する、スカイブド加工を施す場合がある（図４、図５）。このような特殊加工を施すのは、サイドシールフラップ１１及び２１の端縁１１ａ及び２１ａに紙層の断面を露出させず、紙層の断面からカートン１及び２の中身の液体等が紙層内に浸透しないようにするためである。
【０００４】
図１０には、胴部のサイドシール領域におけるサイドシールフラップ１１，２１及びその端縁１１ａ，２１ａと、トップシール領域におけるサイドシールフラップ１１，２１の上端部１１Ｕ，２１Ｕ及びその端縁１１Ｕａ，２１Ｕａと、ボトムシール領域におけるサイドシールフラップ１１，２１の下端部１１Ｂ，２１Ｂ及びその端縁１１Ｂａ，２１Ｂａとが示されている。
【０００５】
このような紙容器１，２は図１１に示すようにサイドシールされたカートンブランク１Ｘ，２Ｘが充填機３に掛けられ、ボトムヒートシール装置３１でボトムシールされ、上方が開いた有底四角筒状体１Ｘ′，２Ｘ′に成形され、中身充填装置３２で有底四角筒状体１Ｘ′，２Ｘ′に液体等の中身が充填され、トップヒートシール装置３３によりトップシールがなされ、完成されて図１０に示すような広幅カートン１や狭幅カートン２となる。これらカートン１，２の中身はほとんどの場合液体であり、特に浸透性の強い液体を充填する場合に、液漏れ対策としてスカイブド加工を施すのである。
【０００６】
スカイブド加工は、図１１に示す充填機３より上流のカートンブランク１Ｘ，２Ｘ製造工程内のサイドシール工程においてなされ、充填機３に掛けられるカートンブランク１Ｘ，２Ｘには既にサイドシールされており、従ってサイドシール幅やスカイブド加工の有無が特定されている。
【０００７】
充填機３におけるトップシール及びボトムシール工程において、前記カートンにおけるサイドシールフラップ１１，２１の端部が段部となってシール部に隙間を生じ、シールを不安定とすることから、同部のシールの完全性を確保するための対策として、従来から充填機３において取られている対策が、ボトムヒートシール装置及びトップヒートシール装置の加圧部品（以下、ボトムヒートシール装置においてはボトムシールパット、トップヒートシール装置においてはトップシールジョーという。）の加圧面に数箇所設けられる、加圧面から僅かに突出している押え突起である。
【０００８】
図１２、図１３は従来の充填機のボトムヒートシール装置と広幅カートンとの関係を示している。
【０００９】
図１２は従来の充填機のボトムヒートシール装置の加圧部品、即ちボトムシールパッド４の加圧面４１の正面図で、加圧面４１には直線形状をした押え突起５が、該押え突起５を囲む円と共に示されている。押え突起５は通常は横断面形状が円形の円柱状ピンの上端に設けられ、この円柱状ピンは加圧面４１に上端を残して埋め込まれ、その上端が削られて押え突起５が形成されるので、これを正面から見ると円形内に突起が形成されているように見える。
【００１０】
加圧面４１はカートンボトムにおける容器素材の重なり具合に対応して厚さが部分部分で異なっており、数本の直線はその段差部を示している。Ｌ字形の領域４２は加圧面４１の最も薄い領域であり、これと比較して４個の領域４３はやや厚くされ、２箇所の領域４４が最も厚い。各領域の境界には段差が形成されるが、該段差はカートン素材の厚さが関係し、カートン素材の厚さは、概してカートン容量との関係で決定される。ボトムシールは、押え突起５を備えたボトムシールパッド４と、該ボトムシールパッド４に対応するマンドレルキャップと称される加圧部品からなる１組のボトムヒートシール装置によって行われる。
【００１１】
図１３は前記従来のボトムシール装置のボトムシールパッド４によりシールされている従来の広幅カートン１の容器ボトム内面図で、サイドシールフラップ１１の下端部１１Ｂ及び押え突起５が下端部１１Ｂの端縁１１Ｂａを直交する向きで押えているところを一部切り欠いて示している。即ち、前記従来のボトムシールパッド４の場合には、その加圧面４１に直線形状をした押え突起５が、サイドシールフラップ１１の下端部１１Ｂの端縁１１Ｂａに対して図示のような直交する向きに、或いは図示されていないが、サイドシールフラップ１１の下端部１１Ｂの端縁１１Ｂａ外側直近部に対し平行する向きで設けられている。マンドレルキャップは省略している。
【００１２】
図１４乃至図１６は従来のトップヒートシール装置と広幅カートン１との関係を示している。
【００１３】
図１４は従来のトップヒートシール装置の加圧部品、即ちトップシールジョー６の加圧面６１，直線形状をした押え突起６２，６３を示す。押え突起６２は広幅カートン１のサイドシールフラップ１１の幅（例えば容量１０００ｍｌ容器で１５ｍｍ）に合わせて平行する向きで設けられており、押え突起６３は広幅カートン１のサイドシールフラップ１１の幅方向の中間押え用である。トップシールは加圧部品、即ちトップシールジョー６と、該トップシールジョー６に相対する加圧部品からなる１組のトップヒートシール装置によって行われる。
【００１４】
図１５はこのトップヒートシール装置によってトップシールされる広幅カートン１のシール時の状態の平面図を示し、図１６は従来のトップシールジョー６の加圧面６１に設けられた押え突起６２，６３（図上斜線部分）と広幅カートン１のサイドシールフラップ１１の上端部との関係を模式的に示した展開図であり、押え突起６２がサイドシールフラップ１１の上端部１１Ｕの端縁１１Ｕａ外側直近部を押さえ、押え突起６３がサイドシールフラップ１１の上端部１１Ｕの幅方向の概ね中間を押さえている。
【００１５】
前記図１２乃至図１６において、鎖線Ｌ２はボトムシールパッド４の加圧面４１の押え突起５、トップシールジョー６の加圧面６１の押え突起６２、カートン１のサイドシールフラップ１１の上下端部１１Ｕ，１１Ｂの端縁１１Ｕａ，１１Ｂａの位置が、各シール時に同じ位置に揃っていることを示す。
【００１６】
充填機のシール装置の加圧部品は、ヒートシールの際にシールを構成する容器素材の相対する面の溶融した樹脂同士を互いに押しつけ合うように、これと対をなす他の一方の加圧部品との間に、前記折り畳まれた容器素材を挟んで押圧するものであり、シール領域が冷却された時に溶融した熱可塑性樹脂層が固化して一体となり、完成容器の外形を一定に確定し、シール領域において完全に容器内外の液体の浸透を生じないようにするという作用を有する。
【００１７】
押え突起５，６２は、加圧面のこの作用を局部的に更に強力に発揮するために、ボトムシールパッド４及びトップシールジョー６の加圧面４１，６１側に設けられるものであって、通常以上に強力に押えが必要な箇所に通常複数設けられる。  シール装置が挟み込む容器素材の枚数は、サイドシールフラップの端縁外側直近を境としてボトムシール部での本発明のピンの周辺では３枚と４枚（図１３）、トップシール部では４枚と５枚（図１５）というように段差が生ずるので、サイドシールフラップの上下端部の端縁は局部的に通常以上に強力な押えが必要とされる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
容量１リットルのカートンサイドシールフラップ１１の幅が約１５ｍｍの広幅カートン１の例で説明する。
【００１９】
従来のトップシールジョーの加圧面には、図１４に示すように広幅カートン１のサイドシールフラップ１１の幅に合わせた位置に押え突起６２が、サイドシールフラップ１１の上端部１１Ｕの端縁１１Ｕａに対応する位置に設けられている。従って、スカイブド加工したカートン（広幅スカイブドカートン）を前記充填機に掛けようとする場合、サイドシールフラップの幅を充填機のシール装置の加圧部品に合わせて、スカイブド加工後で広幅とする、即ちサイドシールフラップの幅を広くする必要がある。これは、紙の使用量が余計にかかることを意味し、この広幅スカイブドカートンは、スカイブド加工という特殊加工コストの上に、紙代も余計にかかることになる。
【００２０】
一方、広幅スカイブドカートンにおいてサイドシールフラップ幅１５ｍｍを変えずに、そのままスカイブド加工すると、サイドシールフラップ１１の端縁を約１０ｍｍ幅でスカイブド加工したとして、出来上がりのカートンのサイドシール幅は約１５−（１０÷２）＝１０ｍｍとなり、前記充填機には掛けられず、別途この狭幅に対応するシール装置を用意する必要がある。しかし、従来の充填機では、２種類のシール装置を用意してこれを交換するといった作業上の煩わしさから、広幅カートン用のシール装置しか用意されず、スカイブド加工したカートンの場合も、サイドシールフラップの幅を充填機のシール装置の加圧部品に合わせて、前記の通りスカイブド加工後で約１５ｍｍのシール幅（広幅スカイブドカートン）としている。（図４）。
【００２１】
本発明の目的は、部品の取り替えをせずに、狭い幅と広い幅の各サイドシールフラップに対応できる紙容器用ヒートシール装置の加圧部品を提供することにある。
【００２２】
請求項１に記載の発明は、表裏の全面に熱可塑性樹脂を被覆した容器素材から形成された切妻頂部を有する紙容器用の充填機のボトムヒートシール装置に備えられ加圧によりボトムシールを行う一対で構成される加圧部品、及び、トップヒートシール装置に備えられ加圧によりトップシールを行う一対で構成される加圧部品であって、前記紙容器を形成するカートンのサイドシールフラップが広幅の広幅カートンの場合と狭幅の狭幅カートンの場合のそれぞれのサイドシールフラップの端縁に対応するように、前記ボトムヒートシール装置に備えた一対の加圧部品のうちの一方の加圧部品であるボトムシールパッドには、広幅カートンのサイドシールフラップの重なりにより生じる容器素材の段差部端縁に跨って加圧する、加圧面からの高さが０．４５〜０．７５ｍｍの広幅用突起と、狭幅カートンのサイドシールフラップの重なりにより生じる容器素材の段差部端縁外側直近を加圧する、加圧面からの高さが０．３〜０．６５ｍｍの狭幅用突起とが併設されており、かつ、トップヒートシール装置に備えた一対の加圧部品のうちの一方の加圧部品であるトップシールジョーの加圧面には、広幅カートン又は狭幅カートンのサイドシールフラップの重なりにより生じる容器素材の段差部端縁外側直近をそれぞれ加圧する、広幅用突起と狭幅用突起とが併設されていることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成から、本発明は、部品の取り替えなしに広幅カートンの他、狭幅カートンを充填機に掛けることができ、しかも、該カートン容器のトップ及びボトムのシール部の加圧が行え、シール部からの液漏れを防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る紙容器用ヒートシール装置の加圧部品の１つであるボトムシールパッド７の実施の形態の一例の加圧面７１の正面図である。このボトムシールパッド７の加圧面７１には、広幅カートン１のサイドシールフラップの下端部の端縁を押えるための広幅用突起５と、狭幅カートン２のサイドシールフラップの下端部の端縁を押えるための狭幅用突起８２とが示されている。広幅用突起５はサイドシールフラップの下端部の端縁を、該端縁と直交する向きで且つ端縁に跨がって押え、狭幅用突起８２はサイドシールフラップの下端部の端縁を、該端縁と平行する向きで且つ端縁に跨がらないようにその端縁に沿って押えるように設けられている。
【００２７】
これらの突起の高さは、高過ぎて押圧力が強くなりカートン表面のポリエチレン等の熱可塑性樹脂層に孔があくとか、低過ぎて押圧力が弱くなりシール不良のため液漏れが生ずる等の事がないように定められる。また、前記狭幅用突起８２は広幅用突起５より加圧面からの高さが若干低く設定されている。具体的には、狭幅用突起８２は高さ０．３〜０．６５ｍｍ、広幅用突起５は高さ０．４５〜０．７５ｍｍが好適である。このため、広い幅のサイドシールフラップの端縁を広幅用突起５で押さえる際にも、狭幅用突起８２によるサイドシールフラップへの過大な押圧が防止され良好に押えが得られる。
【００２８】
また、特に、狭幅用突起８２をサイドシールフラップの下端部の端縁を、該端縁と平行する向きで且つ端縁に跨がらないようにその端縁に沿って押えるように設けることにより、サイドシールフラップの端部が段部となってシール部に生じた隙間の部分に、該隙間を無くす十分な押圧力がかかる。
【００２９】
なお、加圧面７１上では、その他の押え突起は省略してある。また、直線複数本からなる線は、該ボトムシールパッド７の厚さの部分的な違いによる段差部を示し、従来のものと同じである。
【００３０】
図２は、上記図１の本例のボトムシールパッド７により端縁押え処理ができる狭幅カートン２のボトム内面を示す。２１Ｂは幅約１０ｍｍのサイドシールフラップ２１の下端部、２１Ｂａはその端縁であり、狭幅用突起８２が該端縁２１Ｂａを平行する向きで押えているところが示され、その周囲のカートンブランクが一部切り欠かれて示されている。
【００３１】
図３乃至図５は、本発明のヒートシール装置で端縁押え処理ができる各種カートンの水平断面図を示す。
このうち図３は、広幅カートン１であり、１１はそのサイドシールフラップ、１１ａはその端縁である。
図４は、スカイブド加工した広幅カートン１であり、１１はそのサイドシールフラップ、１１ａはその端縁である。
図５は、スカイブド加工した狭幅カートン２であり、２１はそのサイドシールフラップ、２１ａはその端縁である。
【００３２】
なお、図には示さないが、本発明のヒートシール装置はスカイブド加工を施していない（ストレート貼り）狭幅カートンにも適用できる。
【００３３】
図１１に図示した充填機３には、ボトムからトップまでサイドシールが既に行われ、偏平に折り畳まれたカートンが掛けられ、充填機上で膨らまされ、ボトム、トップのシールがこの順に行われる。
【００３４】
図６は、本発明に係る紙容器用ヒートシール装置の加圧部品の他の１つであるトップシールジョー９の実施の形態の一例の正面図を示し、その加圧面９１には幅約１５ｍｍのサイドシールフラップの上端部の端縁外側直近を平行する向きで押える広幅用突起１０１と、幅約１０ｍｍのサイドシールフラップの上端部の端縁外側直近を平行する向きで押える狭幅用突起１０２とが示されている。
図７は、トップシールジョー９によってトップシールされるスカイブド加工した狭幅カートン２のシール時の状態の平面図を示し、２１Ｕはサイドシールフラップ２１の上端部、２１Ｕａはその端縁である。
図８は、トップシールジョー９の加圧面９１に設けられた狭幅用突起１０２（図上斜線部分）と、狭幅カートン２のサイドシールフラップ２１の上端部２１Ｕの端縁２１Ｕａとの位置関係を模式的に示す展開図である。
図９は、トップシールジョー９の加圧面９１に設けられた広幅用突起１０１（図上斜線部分）と、広幅カートン１のサイドシールフラップ１１の上端部１１Ｕの端縁１１Ｕａとの位置関係を模式的に示す展開図である。
【００３５】
図１乃至図９を通じて鎖線Ｌ１は狭幅カートン２のサイドシールフラップ２１及びその上下端部２１Ｕ，２１Ｂの端縁２１ａ，２１Ｕａ，２１Ｂａの位置と、ボトムシールパッド７の加圧面７２の狭幅用突起８２，トップシールジョー９の加圧面９１の狭幅用突起１０２の位置との関係を示す。鎖線Ｌ２は広幅カートン１のサイドシールフラップ１１の端縁１１ａ及びその上端部１１Ｕの端縁１１Ｕａの位置と、ボトムシールパッド７の加圧面７２の広幅用突起５，トップシールジョー９の加圧面９１の広幅用突起１０１の位置との関係を示す。
【００３６】
本発明の加圧部品を備えたシール装置を有する充填機は、部品取り替えを必要とせずに、各種カートン寸法に応じたサイドシールフラップの上下端部における端縁を押えることができる。この例では、広幅用突起及び狭幅用突起の数は、ボトムシールパッド、トップシールジョーについて広幅用と狭幅用の２本は少なくとも必要であるが、カートンのサイズの如何によっては充填機、部品の寸法も変わり、広幅用突起及び狭幅用突起の本数も２本に限定されず、２本以上の適宜な本数が選択的に設けられるものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る加圧部品を備えたヒートシール装置によれば、通常の液体から浸透し易い液体へ、或いはその逆の切り替え時やその他の場合に、部品の取り替えなしに従来の広幅カートン他、狭幅カートンを充填機に掛けることができ、該カートン容器のトップ及びボトムのシール部の加圧が行え、シール部から液漏れを防止することができる。従って、コスト的に有利な狭幅スカイブドカートン容器の製造を密封性の確保を伴って容易に行うことができ、しかも運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る紙容器用ヒートシール装置の加圧部品の１つであるボトムシールパッドの実施の形態の一例を示す加圧面の正面図。
【図２】図１のボトムシールパッドにより端縁押え処理される狭幅スカイブドカートンのボトム内面の一部切欠き平面図。
【図３】本発明のヒートシール装置で端縁押え処理ができるストレート貼りの広幅カートンの胴部水平断面図。
【図４】本発明のヒートシール装置で端縁押え処理ができるスカイブド加工を施した広幅カートンの胴部水平断面図。
【図５】本発明のヒートシール装置で端縁押え処理ができるスカイブド加工を施した狭幅カートンの胴部水平断面図。
【図６】本発明に係る紙容器用ヒートシール装置の加圧部品の他の１つであるトップシールジョーの実施の形態の一例を示す正面図。
【図７】トップシールされるスカイブド加工を施した狭幅カートンのトップシール部のシール直前の状態を示す平面図。
【図８】図６に示すトップシールジョーの狭幅用突起とサイドシールフラップの上端部の端縁との関係を模式的に示す狭幅カートンの上方部分展開図。
【図９】図６に示すトップシールジョーの広幅用突起とサイドシールフラップの上端部の端縁との関係を模式的に示す広幅カートンの上方部分展開図。
【図１０】牛乳カートンに代表される紙容器を示す斜視図。
【図１１】充填機の概略構成を示す説明図である。
【図１２】従来の紙容器用ヒートシール装置の加圧部品の１つであるボトムシールパッドの加圧面の正面図。
【図１３】図１２に示す従来のボトムシールパッドにより端縁押え処理される広幅カートンのボトム内面の一部切欠き平面図。
【図１４】従来の紙容器用ヒートシール装置の加圧部品の他の１つであるトップシールジョーの正面図。
【図１５】トップシールされるストレート貼りの広幅カートンのトップシール部のシール直前の状態を示す平面図。
【図１６】図１４に示す従来のトップシールジョーの押え突起とサイドシールフラップの上端部の端縁との関係を模式的に示す広幅カートンの上方部分展開図。
【符号の説明】
１  広幅カートン
１Ｘ  ボトムシール中のカートンブランク
１Ｘ′  有底四角筒状体
１ａ  切妻頂部
１ｂ  折込み型注出部
２  狭幅カートン
２Ｘ  ボトムシール中のカートンブランク
２Ｘ′  有底四角筒状体
２ａ  切妻頂部
２ｂ  折込み型注出部
１１  サイドシールフラップ
１１ａ  端縁
１１Ｂ  下端部
１１Ｂａ  端縁
１１Ｕ  上端部
１１Ｕａ  端縁
２１  サイドシールフラップ
２１ａ  端縁
２１Ｂ  下端部
２１Ｂａ  端縁
２１Ｕ  上端部
２１Ｕａ  端縁
３  充填機
３１  ボトムヒートシール装置
３２  中身充填装置
３３  トップヒートシール装置
４  ボトムシールパッド
４１  加圧面
４２  加圧面の厚さが最も薄い領域
４３  加圧面の厚さが中間の領域
４４  加圧面の厚さが最も厚い領域
５  押え突起
６  トップシールジョー
６１  加圧面
６２，６３  押え突起
７  ボトムシールパッド
７１  加圧面
７２  加圧面の厚さが最も薄い領域或いは最も低い領域
７３  加圧面の厚さが中間の領域或いは若干高い領域
７４  加圧面の厚さが最も厚い領域或いは最も高い領域
８２  狭幅用突起
９  トップシールジョー
９１  加圧面
１０１  広幅用突起
１０２  狭幅用突起
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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