(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏両面に熱可塑性樹脂層を積層した金属箔を含まない紙積層材料からなり上貼着部、頂部、壁部、底部、下貼着部から構成される切り妻屋根型紙容器の、仮折りされた頂部や底部の端縁を、内外から囲む溝が設けられた複数の加熱オーブンの該溝に順次挿入して、前記加熱オーブンの溝に臨んで穿設された多数の小孔から熱風を紙容器の頂部や底部の内外に噴射し、その熱で紙容器の頂部や底部にあらかじめ形成されている熱可塑性樹脂層を加熱する方法において、前記加熱オーブンに穿設される小孔が、熱風を拡散させる個所においては、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を広くした断面形状がラッパ状の小孔とし、熱風を集中させる個所においては、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を狭くした断面形状が笠状の小孔としたことを特徴とする紙容器の加熱方法。
【請求項２】
表裏両面に熱可塑性樹脂層を積層した金属箔を含まない紙積層材料からなり上貼着部、頂部、壁部、底部、下貼着部から構成される切り妻屋根型紙容器の、仮折りされた頂部や底部の端縁を、内外から囲む溝が設けられた複数の加熱オーブンの該溝に順次挿入させた後、該加熱オーブンの上（下）死点で停止して、前記加熱オーブンの溝に臨んで穿設された多数の小孔から熱風を紙容器の頂部や底部の内外に噴射し、その熱で紙容器の頂部や底部にあらかじめ形成されている熱可塑性樹脂層を加熱する加熱装置において、前記加熱オーブンに穿設された小孔が、熱風を拡散させる個所に穿設される小孔は、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を広くした断面形状がラッパ状の小孔とし、熱風を集中させる個所に穿設される小孔は、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を狭くした断面形状が笠状の小孔としたことを特徴とする紙容器の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角筒状の紙容器を組み立てる際、仮折りした頂部または底部を折り畳んで加熱接着するために、紙容器の接着個所を加熱する方法と該加熱方法を用いた加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、果汁や清酒等の液体を充填する紙容器として、切り妻屋根型やレンガ型の紙容器が使用されている。
【０００３】
例えば、切り妻屋根型の紙容器は、先ず表裏両面に熱接着性樹脂層を形成させた紙を基材とする積層材料からなるブランクシートを図３に示すように筒状に形成して紙容器スリーブ（２０）とし、その下貼着部（１５）を加熱オーブンで加熱後直ちに折り曲げ線（ａ）に沿って折り曲げるとともに、その加熱した部分を加圧接着して底部を成形する。
【０００４】
次に、底部を成形した紙容器スリーブに果汁等の液体を充填し、あらかじめ折り曲げ線（ｂ）に沿って図４に示すように仮折りした上貼着部（１１）を加熱オーブンで加熱し、直ちに折り畳んで加圧接着し、液体を充填した図５に示すような紙容器（１０）を成形していた。
【０００５】
そして、紙容器の頂部や底部の端部を加熱する装置としては、例えば、図２（ａ）、（ｂ）に例示するような上貼着部用加熱オーブンがある。
この加熱オーブンは、上貼着部（１１）の２つの平側面（第１パネルと第３パネル）に対応するフラットサイドオーブン（１Ａ、１Ａ）と上貼着部（１１）の折りぐせをつけた２つの屈曲側面（第２パネルと第４パネル）に対応したフレクションサイドオーブン（１Ｂ、１Ｂ）と、さらに、上貼着部（１１）の内側壁を全周にわたって加熱するため、折りぐせをつけた上貼着部（１１）と相似形となる六角形のセンターオーブン（１Ｃ）とにより構成されている。
【０００６】
これらフラットサイドオーブン（１Ａ、１Ａ）と、フレクションサイドオーブン（１Ｂ、１Ｂ）と、センターオーブン（１Ｃ）との紙容器（１０）側の所定部位には、熱風が紙容器の表面と裏面の熱接着樹脂層に均一に安定してあたるように、断面形状が長方形の入口側と出口側が同じ口径（直径１〜３ｍｍ程度）を有する多数の熱風吹き出し用小孔（２）を、小孔の径、位置、ピッチ等を考慮した上で、横方向に複数段にわたり千鳥模様あるいは並列模様に設けられている。
これら多数の熱風吹き出し用小孔（２）より、図２に矢印で示すように、熱風を上貼着部（１１）の表裏の所定個所に吹きつけて加熱するように構成されている。
【０００７】
そして、内方からのセンターオーブン（１Ｃ）と、外方からのフラットサイドオーブン（１Ａ、１Ａ）と、フレクションサイドオーブン（１Ｂ、１Ｂ）とに囲まれた溝（３）にスリーブが挿入された状態で各加熱オーブンは上（下）死点にて停止して、熱風吹き出し用小孔（２）から所定のタイミングで熱風が吹き出され、上貼着部（１１）若しくは下貼着部（１５）の加熱が実行される。充填製函機の高能力化に伴い、サイクルタイムが短縮され、加熱オーブンの複数化がなされている。
【０００８】
すなわち、例えば、予熱用の第一の加熱オーブンと本加熱用の第二の加熱オーブンを一対の加熱オーブンと見るような、複数個の加熱オーブンを用いて紙容器スリーブを加熱する方法、装置が主流になっている。
【０００９】
しかしながら、熱風の吹きつけによる加熱では、紙容器スリーブ表面の直接熱風があたる部分とそうでない部分との加熱度合いに差が生じ、表面の熱可塑性樹脂層が部分的に熱溶融して、部分的に熱溶融不良個所やピンホールなどが発生するなどの問題があり、底部や頂部の密封部分に熱圧着不良を生じて液体用紙容器の液漏れなどの原因となっていた。
【００１０】
そこで、この問題を解決するための方法として、例えば、小孔のピッチを広く取ったり、あるいは、小孔を埋めたりして熱風を拡散させる方法をとったり、小孔の代わりにスリットを設けたり、あるいは、小孔を集中させて設けたりして熱風を集中してあてたり、第一加熱オーブンと第二加熱オーブンとで小孔の穿孔位置を変え、同じ場所の加熱時間を減らしたり、又、加熱オーブンを上下させるカムの形状を考え、加熱オーブンの下死点で加熱オーブンが停止する時間を極力少なくし、加熱オーブンをゆっくり動かしながら加熱したりしている。
【００１１】
特に最近の、アルミニウム箔の代わりに、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの基材フィルムに酸化アルミニウム、酸化ケイ素などの無機酸化物の蒸着層を１０〜１００ｎｍの厚さに設けた無機酸化物蒸着フィルムあるいはアルミニウム蒸着フィルムをガスバリア層として積層した紙積層材料を用いた紙容器においては、従来のアルミニウム箔のような熱伝導性の良い材料を積層していないため、上述の方法をとっても多数の熱風吹き出し用の小孔によって熱風を吹きつけられた個所の表面の熱可塑性樹脂層の熱の伝導、拡散が悪く、（特に、熱風を集中させたい第５パネル（糊代部）の段差部分など）熱風を吹きつけられた表面の熱可塑性樹脂層に部分的に熱溶融不良個所やピンホールなどが発生することがあった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のアルミニウム箔をはじめとする金属箔のような熱伝導性の良い材料を含まない紙積層材料からなる紙容器を加熱成形する際に生じる、以上のような問題に鑑みてなされたもので、加熱オーブンにより紙容器の表面にあらかじめ形成された熱可塑性樹脂層を均一に加熱させるための加熱方法と、外加熱方法を用いた加熱装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の発明は、表裏両面に熱可塑性樹脂層を積層した金属箔を含まない紙積層材料からなり上貼着部、頂部、壁部、底部、下貼着部から構成される切り妻屋根型紙容器の、仮折りされた頂部や底部の端縁を、内外から囲む溝が設けられた複数の加熱オーブンの該溝に順次挿入して、前記加熱オーブンの溝に臨んで穿設された多数の小孔から熱風を紙容器の頂部や底部の内外に噴射し、その熱で紙容器の頂部や底部にあらかじめ形成されている熱可塑性樹脂層を加熱する方法において、前記加熱オーブンに穿設される小孔が、熱風を拡散させる個所においては、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を広くした断面形状がラッパ状の小孔とし、熱風を集中させる個所においては、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を狭くした断面形状が笠状の小孔としたことを特徴とする紙容器の加熱方法である。
【００１４】
このように、加熱オーブンに穿設される小孔の形状を、熱風を拡散させる個所においては、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を広くした断面形状がラッパ状とし、熱風を集中させる個所においては、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を狭くした断面形状が笠状としたので、熱風を拡散させたい個所個所では拡散して、集中させたい個所では集中して熱風を紙容器の熱可塑性樹脂層に吹きつけることができる。
【００１５】
また、請求項２の発明は、表裏両面に熱可塑性樹脂層を積層した金属箔を含まない紙積層材料からなり上貼着部、頂部、壁部、底部、下貼着部から構成される切り妻屋根型紙容器の、仮折りされた頂部や底部の端縁を、内外から囲む溝が設けられた複数の加熱オーブンの該溝に順次挿入させた後、該加熱オーブンの上（下）死点で停止して、前記加熱オーブンの溝に臨んで穿設された多数の小孔から熱風を紙容器の頂部や底部の内外に噴射し、その熱で紙容器の頂部や底部にあらかじめ形成されている熱可塑性樹脂層を加熱する加熱装置において、前記加熱オーブンに穿設された小孔が、熱風を拡散させる個所に穿設される小孔は、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を広くした断面形状がラッパ状の小孔とし、熱風を集中させる個所に穿設される小孔は、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を狭くした断面形状が笠状の小孔としたことを特徴とする紙容器の加熱装置である。
【００１６】
このように、加熱オーブンに穿設される小孔の形状を、熱風を拡散させたい個所には、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を広くした断面形状がラッパ状の小孔を穿設し、熱風を集中させたい個所には、熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を狭くした断面形状が笠状の小孔を穿設させたので、必要な個所には集中して熱風を吹きつけることができ、無機酸化物蒸着フィルムやアルミニウム蒸着フィルムを使用した紙積層材料を用いた紙容器スリーブにおいても、必要個所に十分な熱風を噴射させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の紙容器の加熱方法を用いた加熱装置を一実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
【００１８】
本発明に係る紙容器の加熱装置の本体は、図示しないが、支持基盤と熱供給部とガイドシリンダーとエアシリンダー又はカム機構やその複合機構等を介して上昇、下降するように取り付けられた外筒体からなり、この外筒体の下部に加熱オーブンが取り付けられている。
【００１９】
そして、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、加熱オーブン（１）が下降した時に、仮折りされた紙容器スリーブ（２０）の上貼着部を熱圧着して密封する部分と接着する部分の近傍に位置するような構造になっている。
加熱オーブンは、複数個設けられ、例えば、予熱用の第一の加熱オーブンと本加熱用の第二の加熱オーブンが一対になって紙容器用スリーブの頂部を加熱して、ついで、熱圧着、密封される。
【００２０】
本発明に係る加熱オーブン（１）は、紙容器用スリーブ（２０）の上貼着部（１１）の２つの平側面（第１パネル（１１１）と第３パネル（１１３））に対応するフラットサイドオーブン（１Ａ、１Ａ）と、上貼着部（１１）の折りぐせをつけた２つの屈曲側面（第２パネル（１１２）と第４パネル（１１４））に対応したフレクションサイドオーブン（１Ｂ、１Ｂ）と、さらに、上貼着部（１１）の内側壁を全周にわたって加熱するため、折りぐせをつけた上貼着部（１１）と相似形となる六角形のセンターオーブン（１Ｃ）とから成り、センターオーブン（１Ｃ）の両側に各サイドオーブンが溝（３）を設けて配置された構造で、紙容器スリーブ（２０）の仮折りされた密封する部分と接着する部分が適宜の間隔を保って位置できるようになっている。
【００２１】
フラットサイドオーブン（１Ａ、１Ａ）、フレクションサイドオーブン（１Ｂ、１Ｂ）とセンターオーブン（１Ｃ）の溝側の側面部には多数の熱風吹き出し用の小孔が横方向に複数段にわたって並列状に設けられている。
【００２２】
紙容器スリーブの内面の熱接着性樹脂層を均一に加熱溶融させるために、本発明では、紙容器表面に吹きつける熱風を、第１、第２、第３、第４の各パネル部分は熱風を小孔から拡散するように吹きつけるようにし、また、第１パネルと第５パネル（糊代部）が熱接着された第５パネルの段差部分には、熱風を集中して吹きつけるようにして段差部分の熱接着性樹脂層を加熱溶融させるようにした。
【００２３】
このために、紙容器スリーブの内面の熱接着性樹脂層を均一に熱溶融させるため、各加熱オーブンに穿設される小孔の形状を、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、熱風を拡散するように吹きつける必要を有する第１、第２、第３、第４の各パネル部分の小孔については、熱風の入口側の口径よりも熱風の出口側の口径を広くした断面形状がラッパ状の小孔（２ａ）に設計し、熱風を集中させて吹きつける必要を有する第１パネルと第５パネル（糊代部）が熱接着された第５パネルの段差部分の小孔については、熱風の入口側の口径よりも熱風の出口側の口径を狭くした断面形状が笠状の小孔（２ｂ）に設計した。
【００２４】
さらに具体的な実施例を述べる。
〈実施例１〉
オーブン板厚が１．５ｍｍで、熱風を拡散して吹きつける必要を有する個所（拡散部）の小孔は、熱風の入口側の口径を１．５ｍｍ、出口側の口径を３．０ｍｍとし、熱風を集中して吹きつける必要を有する個所（集中部）の小孔は、熱風の入口側の口径を２．０ｍｍ、出口側の口径を１．５ｍｍとして、加熱オーブンを作製した。
【００２５】
この加熱オーブンを用いた加熱装置を取り付けた紙容器充填シール機に、〔表面側〕ポリエチレン（２０μｍ厚）／板紙（４００ｇ／ｍ2 坪量）／エチレン−アクリル酸共重合体（２０μｍ厚）／酸化アルミニウム蒸着フィルム（１２μｍ厚）／接着剤／ポリエチレン（６０μｍ厚）〔裏面側〕（全体厚さ；０．６〜０．７ｍｍ）構成からなる紙容器スリーブをセットし、熱風吹き出し温度を２６０°Ｃから３３０°Ｃまで１０°Ｃ毎に変化させて紙容器を成形した（熱風吹き出し圧力；０．９ｋＰａ、処理能力；毎時１２００パック）。
【００２６】
その際の拡散部でのピンホールの発生状態と集中部での未シール部の状態を下記の方法により測定、観察した。
0003928358.tif 000002
【００２７】
〈比較例１〉
小孔の形状を従来通り（熱風の入口側、出口側とも口径１．５ｍｍの通し孔）とした以外は、実施例１と同様にして、紙容器を成形し、拡散部でのピンホールの発生状態と集中部での未シール部の状態を実施例１と同様に測定、観察した。
【００２８】
実施例１と比較例１の測定、観察結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0003928358.tif 000003
【００３０】
本発明の加熱装置を使用した紙容器においては、第５パネルの未シール部分を完全に無くせる温度条件でも、第１、第２、第３、第４の各パネルにピンホールの発生は起こらなかった（実施例１）。
一方従来の加熱装置を使用した紙容器では、第５パネルの未シール部分を無くそうとすると第１、第２、第３、第４の各パネルにピンホールが出易かった（比較例１）。
【００３１】
【発明の効果】
上記のように、本発明の加熱方法を採用することにより、安定した状態で熱接着性樹脂層を加熱溶融することが可能になり、延いては過加熱のない安定した密封シールが可能になる。
また、この加熱方法を用いた加熱装置を使用することにより、アルミニウム箔のような金属箔を使用しない紙容器にも安定した密封シールが可能な充填シール機の作製が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紙容器の加熱方法を用いて作製した加熱装置の加熱オーブンに穿設される、（ａ）は拡散部に使用する熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を広くした断面形状がラッパ状の小孔を示す模式説明図であり、（ｂ）は集中部に使用する熱風の入口側の口径より熱風の出口側の口径を狭くした断面形状が笠状の小孔を示す模式説明図である。
【図２】上貼着用加熱オーブンの一実施例を示す、（ａ）は正面説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面説明図である。
【図３】本発明に使用する紙容器スリーブの一例を示す斜視説明図である。
【図４】紙容器スリーブの頂部を仮折りする状態を示す斜視説明図である。
【図５】本発明に使用する紙容器の一例を示す斜視説明図である。
【符号の説明】
１‥‥加熱オーブン
１Ａ‥フラットサイドオーブン
１Ｂ‥フレクションサイドオーブン
１Ｃ‥センターオーブン
２、２ａ、２ｂ‥‥熱風吹き出し用小孔
３‥‥溝
１０‥‥紙容器
１１‥‥上貼着部
１２‥‥頂部
１３‥‥壁部
１４‥‥底部
１５‥‥下貼着部
２０‥‥紙容器スリーブ
１１１‥‥第１パネル
１１２‥‥第２パネル
１１３‥‥第３パネル
１１４‥‥第４パネル
１１５‥‥第５パネル（糊代部）
ａ、ｂ‥‥折り曲げ線
【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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