(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向にのびた放射溝が形成されたシール作用面を有する超音波ホーンを備え、容器ホルダの上方に垂直下向きに配置されている超音波シール装置を用いて、被シール部を形成するフランジを口縁部に有する容器本体に、容器本体の口縁部に被せられかつ被シール部を形成する外周縁部にスカートを有するキャップ状の部品をシールする方法であって、前記容器本体と前記スカートを有するキャップ状の部品の被シール部同士を重ね合わせた状態で、同被シール部をシール作用面で加圧し、超音波ホーンの加圧力を容器本体の底部で受け、シール作用面に、加圧方向と平行する軸を中心とする回転方向の超音波回転振動を作用させる、液体食品を入れるボトル状の容器の超音波シール方法。
【請求項２】
シール作用面に、超音波回転振動以外の超音波振動を複合作用させる、請求項１に記載の容器超音波シール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、容器本体に、蓋、口栓、その他の容器構成部品を、超音波シール装置を用いてシールする容器超音波シール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の容器超音波シール方法としては、シール作用面を有する超音波ホーンを用いて、容器本体に容器構成部品をシールする方法であって、容器本体および容器構成部品の被シール部同士を重ね合わせた状態で、同被シール部をシール作用面で加圧し、シール作用面に、加圧方向と平行する軸方向の超音波往復振動を作用させるものが知られている。
【０００３】
また、超音波シール装置を用いない別のシール方法としては、高周波誘導シール、高周波誘電シール、熱板によるヒートシール等も知られている。
【０００４】
超音波ホーンに加えられる超音波往復振動は、容器の被シール面を叩くように作用するため、これが容器の壁を伝わったり、容器内ヘッドスペースを伝わったりして、容器の内容物を振動させる。そうすると、内容物が破壊されたり、内容物が液体の場合、激しい液揺れを起こしたり、条件によっては霧化することにより、シール時に、内容物が噴出することがあった。これを防止するためには、容器内ヘッドスペースを多くとる必要があった。
【０００５】
また、良好なシールを得るための条件が狭く制限され、シール条件が満たされないと、容器構成部品の薄肉部が破壊されたり、シール部等に、ピンホールが発生することになる。
【０００６】
さらに、シール作用面に、軸方向の超音波往復振動を作用させてシールを行う場合、大きな加圧力を必要とした。そのため、座屈強度の小さい容器には不適であった。また、大きな加圧力は、シール部の近傍で受ける必要があった。そのため、容器本体の口縁部に、加圧力を受けるためのフランジを必要としたり、容器本体の口縁部をスカート付のキャップ状蓋で被覆しようとしても、フランジで加圧力を受ける際に、スカートが邪魔になるため、キャップにスカートを形成することができない等、容器および蓋のデザイン上制限があった。
【０００７】
強度の小さい容器やスカート付蓋をシールする場合、超音波シールを採用することができないため、高周波誘導シールまたは高周波誘電シールを採用することがあったが、高周波誘導シールを採用する場合、シール部にアルミその他の高周波誘導可能な材質を用いたり、高周波誘電シールを採用する場合、高周波誘電シール可能な材質を用いる必要があり、容器および蓋の材質に制限があり、リサイクル上問題があった。
【０００８】
また、ヒートシールによる場合、シール時間が掛かるため効率的でなかった。とくに、容器および蓋の厚さが大きいと、ヒートシールは不可能であった。
【０００９】
この発明は、上記の課題を全て解決し、シール時に内容物に悪影響を及ぼすことがなく、シール条件を広く設定することができ、しかも、効率的にシールを行うことのできる容器超音波シール方法を提供することを目的とするものである。
【発明の開示】
この発明による容器超音波シール方法は、液体食品を入れるボトル状の容器の超音波シール方法であって、半径方向にのびた放射溝が形成されたシール作用面を有する超音波ホーンを備え、容器ホルダの上方に垂直下向きに配置されている超音波シール装置を用いて、被シール部を形成するフランジを口縁部に有する容器本体に、容器本体の口縁部に被せられかつ被シール部を形成する外周縁部にスカートを有するキャップ状の部品をシールする方法であって、前記容器本体と前記スカートを有するキャップ状の部品の被シール部同士を重ね合わせた状態で、同被シール部をシール作用面で加圧し、超音波ホーンの加圧力を容器本体の底部で受け、シール作用面に、加圧方向と平行する軸を中心とする回転方向の超音波回転振動を作用させるものである。
【００１０】
この発明による容器超音波シール方法では、シール作用面に作用させられる超音波回転振動は、容器の壁を叩くように作用するのではなくて、容器の壁にそう方向に作用する。このため、シール時に内容物に悪影響を及ぼすことがない。さらに、加圧力は小さくて良い。しかも、容器の薄肉化につながり、省資源、コスト低減というメリットを生むことになる。また、容器本体および容器構成部品の材質を問わない。そのため、アルミニウムを含まない材質で容器本体および蓋を製造することにより、リサイクルが容易となる。
【００１１】
さらに、超音波回転振動以外の超音波振動を複合させてシール作用面に作用させると、超音波の複合振動を利用することにより、効率の良いシールを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の実施の形態を図面を参照してつぎに説明する。
【００１３】
図１を参照すると、容器は、容器本体１１および蓋１２よりなる。容器本体１１および蓋１２は、いずれも、同じ種類の熱可塑性合成樹脂によって成型されたものである。熱可塑性合成樹脂の例としては、ＰＳ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ、ＰＥＮ等またはそれらを複合したものが挙げられる。
【００１４】
容器本体１１は、ボトル状のもので、有底筒状胴部２１を有している。胴部２１の上端には口部２３が設けられるとともに、その縁部にフランジ２４が設けられている。
【００１５】
蓋１２は、浅いキャップ状のもので、外周縁部にそってのびた横断面略コの字状の下向き環状嵌合凹部３１と、嵌合凹部３１の内側壁下端に連なる平板状ウェッブ部３２と、嵌合凹部３１の外壁を延長するように設けられているスカート３３と、スカート３３の外周面の下端の一部に連なるつまみ３４とよりなる。
【００１６】
フランジ２４に嵌合凹部３１がはめ被せられ、フランジ２４頂面と嵌合凹部３１底面が重ね合わされてシールされている。シールは、超音波シールによるものである。
【００１７】
図２を参照すると、容器ホルダ４１と、容器ホルダ４１の上方に垂直下向きに配置されている超音波シール装置４２とが示されている。
【００１８】
容器ホルダ４１は、圧縮コイルばね４３を介して水平昇降板４４によって支持されている。超音波シール装置４２は、支持体５１に取付けられているシール装置本体５２と、シール装置本体５２から下方に突出させられかつ下端に下向きシール作用面５３を有する丸棒状ホーン５４とよりなる。シール装置本体５２には図示しない振動子が内蔵されている。振動子によって、図２中矢印で示すように、ホーン５４のシール作用面５３にはその軸を中心とする回転方向の超音波回転振動が作用させられる。
【００１９】
シール作用面５３の中央には窪み６１が形成されるとともに、窪み６１の周囲には凹凸６２が形成されている。凹凸６２の例としては、図３に示すように、シール作用面５３に２方向にのびた交差溝７１を形成することにより、設けられたもの、図４に示すように、シール作用面５３に１方向にのびた平行溝７２を形成することにより、設けられたもの、図５に示すように、シール作用面５３に半径方向にのびた放射溝７３を形成することにより、設けられたものが挙げられる。
【００２０】
このような凹凸６２を形成することにより、シール条件が改善される。シール条件とは、例えば、超音波の振幅や発振時間、シール時の加圧力やその保持時間等々であり、これらの範囲を広く設定できる。
【００２１】
容器ホルダ４１によって容器本体１１の底部を受けている状態で、昇降板４４を上昇させ、ばね４３を圧縮させると、ばね力によって、シール作用面５３がフランジ２４および嵌合凹部３１を加圧する。振動子によってホーン５４に超音波回転振動が加えられると、フランジ２４頂面と嵌合凹部３１底面とがシールされる。
【００２２】
加圧手段はばね力以外でもよい。例えば、流体圧シリンダ等をホーン側に設けても良い。
【００２３】
つぎに、上記容器とは別の形態の容器をシールする場合について、以下に様々なバリエーションを説明する。
【００２４】
図６に示す容器は、カップ状容器本体８１およびドーム状蓋８２よりなる。容器本体８１の口縁部にはフランジ８３が設けられている。蓋８２の下縁部にはフランジ８４が設けられ、これが、容器本体フランジ８３に重ね合わされている。蓋８２の頂部には注出口部（図示しない）が設けられ、これにはキャップ８５がはめ被せられている。
【００２５】
容器本体８１が容器ホルダ４１の容器保持孔にはめ入れられてそのフランジ８３が容器ホルダ４１上面の容器保持孔縁部で受けられている。
【００２６】
シール作用面５３の窪み６１は、蓋８２のほぼ全体を収容しうる大きさとなされている。窪み６１の縁部が容器本体８１および蓋８２の双方のフランジ８３、８４を加圧し、この状態で、ホーン５４に超音波回転振動が加えられるようになっている。
【００２７】
この場合において、シール時の加圧力は、超音波シール装置４２に設けられた加圧手段、例えば、図示しない流体圧シリンダによって作用させられる。
【００２８】
図７には、ゲーブルトップ型容器本体９１の頂部に設けられた注出口（図示しない）の縁部外面に、キャップ付口栓９２のフランジ９３下面をシールする場合が示されている。
【００２９】
容器本体９１の底部は、固定状に支持されている容器ホルダ４１によって受けられている。
【００３０】
図８には、ゲーブルトップ型容器本体１０１の頂部に、これを閉鎖する前に、口栓１０２を取付る場合を示している。口栓１０２は、容器本体１０１の内側から注出口１０３にはめ入れられそのフランジ１０４を注出口１０３縁部内面に当接させている。フランジ１０４および注出口１０３縁部を、超音波シール装置４２のホーン５４およびアンビル１１１で挟み付けて加圧し、この状態で超音波が発振される。
【００３１】
この場合において、図６に示す場合と同様に、超音波シール装置４２には加圧力を作用させるための加圧手段が備えられている。
【００３２】
図９は、ブリック型容器本体１２１の頂部に口栓１２２をシールする場合を示している。超音波シール装置４２のホーン５４および容器ホルダ４１によって、容器本体１２１および口栓フランジ１２３を上下から挟み付けるようになっている。
【００３３】
上記した例は、いずれも、被シール部に超音波回転振動を作用させる場合を示している。超音波振動としては、超音波回転振動の他に、ホーン軸方向と平行する超音波往復縦振動、ホーン軸方向と直交する超音波往復横振動およびこれらの縦振動および横振動の組合わせよりなる斜め振動も知られている。シール条件を左右する容器素材次第によっては、超音波回転振動に加えて、上記した超音波振動を含めた他の超音波の複合振動を利用することも有効である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
この発明による容器超音波シール方法は、例えば、容器本体に、蓋、口栓、その他の容器構成部品を、超音波シール装置を用いてシールするのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明方法によりシールされた容器本体および蓋の分解斜視図である。
【図２】この発明方法を実施するためのシール装置によるシール状態説明図である。
【図３】同シール装置のホーン先端シール作用面の拡大図である。
【図４】同シール作用面の他の例を示す図３相当の拡大図である。
【図５】同シール作用面のさらなる他の例を示す図３相当の拡大図である。
【図６】他の形態による容器のシール状態説明図である。
【図７】さらなる他の形態による容器のシール状態説明図である。
【図８】さらなる他の形態による容器のシール状態説明図である。
【図９】さらなる他の形態による容器のシール状態説明図である。
【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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