JP2000185752A - 部分溶着された容器およびその溶着方法 - Google Patents

部分溶着された容器およびその溶着方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 納豆などを内容物とする発泡樹脂製の容器で
は、容器本体と蓋体とがニクロム線を用いた熱溶着によ
り部分接合されていた。したがって、溶着品質および溶
着強度が不安定であった。 【解決手段】 発泡樹脂製の容器本体のフランジ部２ａ
と蓋材３とが、受け台１２と超音波ホーン１０とで挟ま
れるが、このとき受け台１２と超音波ホーン１０との距
離Ｈを一定に保つ。その結果、ホーン１０の加圧端面１
０ａと合わせ面５ａとの距離が常に一定になり、合わせ
面５ａに与えられる超音波エネルギーの変動が無くな
り、均一な溶着品質を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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溶着方法
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溶着方法
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
体との接合部で、発泡樹脂どうしが超音波振動を用いた
加熱により溶融接合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
接合部での、発泡樹脂の溶融領域はほぼ円形であり、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溶着方法におい
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
圧接した後に前記ホーンに超音波振動を印加し、フラン
ジ部と蓋体との合わせ面で、発泡樹脂どうしを溶融接合
することを特徴とするものである。
【００１２】この場合に、前記ホーンと受け台との間隔
Ｈを、フランジ部と蓋体の合計厚さＴよりも短い距離に
設定し、前記間隔Ｈが設定された後に前記ホーンに超音
波振動を印加することが好ましい。
【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】さらに本発明の溶着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、、、、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の方向への動作中に、ホーン１
０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溶着方法では、
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６０〜７０μ
ｍ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４．６
ｍｍ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６
０μｍ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）は本発明の溶着方
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、本発明の溶着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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋村 勇治 富山県東砺波郡福野町野尻662 株式会社 ファブリカトヤマ福野第二工場内 (72)発明者 鈴木 宏志 茨城県東茨城郡小川町野田字大沼頭1542 タカノフーズ株式会社内 Ｆターム(参考） 3E084 AA05 AA14 AA24 AB10 BA01 CA03 CC03 DA03 DC03 FA03 FD13 GA06 GB06 GB08 3E094 AA04 BA12 CA22 DA02 EA06 FA02 GA11 HA03 HA08 4F211 AA13 AD05 AD08 AD17 AG06 AG24 AG30 AH57 AH58 AK03 AR07 TA01 TC09 TC16 TD11 TJ13 TJ14 TJ15 TJ22 TN22 TN23

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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接合部で、発泡樹脂
    どうしが超音波振動を用いた加熱により溶融接合されて
    いることを特徴とする部分溶着された容器。
  2. 【請求項２】 前記フランジ部と蓋体との接合部での、
    発泡樹脂の溶融領域はほぼ円形であり、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。
  3. 【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溶着方法において、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後に前
    記ホーンに超音波振動を印加し、フランジ部と蓋体との
    合わせ面で、発泡樹脂どうしを溶融接合することを特徴
    とする容器の溶着方法。
  4. 【請求項４】 前記ホーンと受け台との間隔Ｈを、フラ
    ンジ部と蓋体の合計厚さＴよりも短い距離に設定し、前
    記間隔Ｈが設定された後に前記ホーンに超音波振動を印
    加する請求項３記載の容器の溶着方法。
  5. 【請求項５】 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４記載の容器の溶着
    方法。
  6. 【請求項６】 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ないし５
    のいずれかに記載の容器の溶着方法。
  7. 【請求項７】 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６記載の
    容器の溶着方法。
  8. 【請求項８】 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７
    のいずれかに記載の容器の溶着方法。
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