JP2005298067A - 基板材料にプラスチックホイルを貼付するためのシーリングユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 切り口の縁がキャリア材料やプラスチックによって擦り切れたり屑が出たりせず、きれいで突起物のないシーリングユニットを提供する。
【解決手段】 シーリングユニット８のシーリングプレート１１はバックプレート９に面するその加熱面に凸部１４および凹部１３領域を有し、シーリングプレート１１の凹部領域１３の位置は型抜刃１５の位置に対応し、型抜き６が基板材料１の選択位置で行われ、これにより、シーリングプレート１１の凹部領域１３のため、基板材料１とその積層にほとんど加熱が生じないようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、加熱表面を持つシーリングプレートとそれに対して押圧・後退自在なバックプレートを用いて熱と圧力によって平面基板材料にプラスチックホイルを貼付するためのシーリングユニットに関し、シーリングユニットは、型抜刃のあるダイカットユニットと、次いで平面基板材料のプラスチックフィルムの貼付領域の選択位置で型抜きを行うためのカウンタプレートとに連係されている。

上記定義の種類のシーリングユニットは、包装製造技術において周知である。その例は、包装材料の管から連続的に製造され、充填、密封される液体包装容器を形成および充填するための充填機である。この周知の例では、包装材料はプラスチックで被覆された平面キャリア材料で、このキャリア材料は紙または板紙である。該周知包装の開口装置は、平面基板材料を貫通する穴からなり、その穴は包装材の内側はプラスチックフィルムによって、外側は引裂きタブによって閉止される。引裂タブとプラスチックホイルは共に熱密封され、包装を開くための引裂タブの引裂きにより、内側プラスチックホイルに穿孔された穴の内側の領域も同様に引裂かれ、注ぎ口が形成される。

これまで、引裂タブは穴の上の包装の外側プラスチックホイルに直接熱密封されていたが、これには、引裂タブの引裂きにより、外側プラスチックホイルがそこからきれいに引裂かれず、擦り切れた裸の板紙とプラスチックが、被覆された印刷がある板紙に沿って見えることがあり、飲用のため包装を口に持ってくる時に、口に触れる感覚が悪くなるという欠点があった。

そのため、さらなるプラスチックフィルムが、包装の外側プラスチック層とともに穴の周囲を密封するために、穴が形成される領域に前もって熱で封入される。プレパッチとして知られるプラスチックフィルムまたはプラスチックホイルはＯＰＰホイルであり、透明で、包装の内側のキャリア材料上のプラスチック層に容易に貼付可能であり、これとよく結合するが、外側では、特に引裂タブがポリエチレン（ＰＥ）被覆アルミニウムの場合、引裂タブとは剥離可能な弱い結合しか形成しない。平面基板材料は、ＯＰＰフィルムから形成した貼付プラスチックまたはプレパッチホイルと共に切込みがされる。その後に包装を開くために、引裂タブを取り外す場合には、裸の板紙、被覆した板紙およびプラスチックの削りくずなどの擦り切れた部分は見られなくなるという利点がある。さらに、プレパッチプラスチックホイル、プラスチックプレパッチまたは切り口は、包装から液体を飲む時、消費者の口によい感覚を与える。

この種の平面基板材料でかかる包装を製造する際、前記タイプのシーリングユニットを用いて、プレパッチまたはプラスチックホイルを基板材料の面に密封し、これがその後、外側を形成し、次いで、上述のように基板材料を完全に貫通する型抜きにより注ぎ口を形成する。そのため、ダイカットユニットはシーリングユニットに連係され、適切に成形された型抜刃が、各種プラスチック層およびホイルを含む基板材料全体に穴をあける。

しかしながら、かかる型抜き手順によると、先行技術では、プラスチックホイルを貼付するためのシーリングユニットの基板材料が密封温度まで加熱され、その直後に、型抜きのための位置がダイカットユニットに送られるため、型抜刃がまだほぼ密封温度にある基板材料に穴あけしなければならないという問題に遭遇する。残念なことに、ここで型抜きによってできる切断線は多かれ少なかれ、擦り切れており、時折はプラスチック、繊維または屑が垂れ下がったまま残る。下手に切断した開口部を引裂タブと共に密封すると、密封が不完全になり、漏れのためパックを使用できないことがある。大規模な二次包装では、密封が不完全な容器が２個か３個あるだけで二次包装全体を利用不可能および販売不可能にするに充分である。そのため、型抜刃の近傍のかかる屑を避けるため多大な努力が払われてきた。例えば、円形刃を持つ非常に鋭い新しい型抜刃により、一定期間はきれいな切断が可能なことが分かっている。しかしながら、１５０時間の動作後には、型抜刃は鈍くなり摩耗するため、再び屑が発生する。さらに不利なことには、機械出口に残渣が集積するため、閉塞が生じてしまう。型抜工具を頻繁に変えることは、製造業者にとって許容不可能なコスト増加というさらなる不利益である。

そこで、本発明の目的は、上記で定義した種類のシーリングユニットを、切り口の縁にキャリア材料やプラスチックの屑がつかず、きれいで突起物がないように改良することである。

この目的は、シーリングユニットのシーリングプレートが、バックプレートに面する加熱面に凸部および凹部領域を有し、シーリングプレートの凹部領域は型抜刃の位置に対応し、切断が基板材料の選択位置で行われ、そこでは、シーリングプレートの凹部領域のため、基板材料とその積層がほぼ加熱されない、という本発明により達成される。まず最初に、その加熱面に凸部および凹部領域のある特別シーリングプレートが基板材料の広い表面上にプラスチックホイルをシールし、そこでその後、ダイカットユニットでその周囲に型抜きが行われる。これらの型抜きは、型抜刃が基板材料の低温の領域を打抜くため、特に品質がよく、屑のない鋭い切断となる。第２に、シーリングプレートのこの有利な実施例は、ダイカットユニットでその後切断される選択位置に凹部領域を備えるため、型抜刃を、他の（凸部）領域ではプラスチックホイルを貼付するため必要とされる高温になっていない基板材料の領域内へ打込むことができる。従って、プラスチックホイルは、充分な接着によって基板材料に貼付することが可能であり、（シーリングプレートの凹部領域のため）シーリングプレートの凹部領域にはほとんど加熱が生じないことから、選択された位置には低温領域が生成される。驚くべきことに、このように形成された型抜きは、型抜刃が長期間運用されていても鋭く屑がないことがわかっている。そのため、驚くべきことに、この凹部領域を持つシーリングプレートは、積層基板材料であっても突起物のない切断を生成することができる。

本発明の別の有利な実施例では、ダイカットユニットは、シーリングユニットから基板材料が流れる下流側に所定の距離を置いて配置され、両ユニットは、シーリングユニットの基板材料の選択された位置が凹部領域上の位置に来て、次いで、ダイカットユニットの型抜刃の下の位置に来るよう調整された方法で制御される。シーリングユニットおよびダイカットユニットは、上記の定義のように一方を他方の後ろに配置した２個の別個の装置とし、枚葉紙でも巻取紙でも、基板材料がまずシーリングユニットへ、次いで、ダイカットユニットへ送られるようにする。基板材料がシーリングユニットからダイカットユニットへ送られる時間は、１秒から３分の間で、好ましくは約２分である。シーリングユニット内の基板材料は、約１６０℃の密封温度まで加熱され、その後に、ダイカットユニットで処理されても、基板材料はまだ比較的高温のままで、単一または複数のプラスチック層またはホイルまたはフィルムがまだ比較的柔らかいことが実状である。そのため、本発明のシーリングプレートが用いられないと、上述の屑が形成されることになる。

シーリングユニットの基板材料が凹部領域上で、ダイカットユニットの型抜刃の下に位置決めすると記述される場合には、用語の「上」と「下」は凹部領域や基板材料の上の型抜刃の空間内の向きではなく、作用（および対応する効果）の位置を指す。実施例では、基板材料は凹部領域上の向き、すなわち、シーリングプレートが下から基板材料に近づき、バックプレートに対向して上向きに押圧する。この実施例、またはその他実施例では、ダイカットユニットでも、基板材料は単一または複数の型抜刃の下に位置決めされ、すなわち、型抜刃は基板材料の上方から下方に動き、型抜きを完了するために基板材料をわずかに貫通する。しかしながら他の機械では、シーリングプレートと型抜刃が逆の方向に移動することもできる。

シーリングユニットとダイカットユニットが別個の装置である場合、両ユニットは調整された方法で駆動し、基板材料の選択位置が加熱されることを防ぎ、型抜刃が高温で基板材料に穿孔することを回避するため、単一または複数の型抜刃がその低温の選択領域でのみ動作するようにしなければならない。そのため、ユニットの調整制御は本来的に位置についてのものが第一となり、型抜刃の位置が、低温のままの基板材料の領域に正しく向けられるようにするものとなる。調整制御の第２は時間のみについてのものとなる。望ましくは１個の生産ラインに両ユニットを持ち、巻取紙状の平面基板材料を、最初はシーリングユニットへ、その後にダイカットユニットへと断続的に移送される。単純に空間的制約から、両ユニットは互いに比較的近接しているため、シーリングユニット内での滞在とダイカットユニット内での滞在との間の時間は非常に短いため、シーリングユニットで加熱された基板材料の温度は一方のユニットから他方のユニット移る間に大幅に冷却されることはない。

また、本発明は、シーリングプレートの加熱面の凹部領域が、ダイカットユニットの単一または複数の型抜刃のパターンを投影したものと同一のパターンを形成し、両パターンが一致することである。シーリングプレートは、基板材料上の熱画像のような温度パターンを形成する型紙のように働く。このシーリングプレートの凹部領域のパターンは、後述する１個の例外を除き、単一または複数の型抜刃の位置と実質的に対応する。両ユニットのパターンの対応および一致によって、あらゆる形式、位置または配置の型抜刃が、低温のままの領域でのみ基板材料を切断するようにする。そのため、有利な効果として屑の発生は回避され、機械としてのダイカットユニットの前述の閉塞も回避される。

上述の例外は、型抜刃とその効果（型抜き）が、シーリングプレートの流路状の凹部またはくぼみよりはるかに狭い場合である。そのため本発明はさらに、シーリングプレートの凹部領域を型抜刃より広くし、切断パターンの切欠を囲むことを特徴とする。この条件により、型抜刃または型抜き工具が基板材料の領域でのみ切断を行うことが保証され、屑は絶対にリスクとはならない。

本発明の別の有利な実施例で、シーリングプレートを金属から形成し、その加熱面が凹部領域を形成するよう位置決めされている場合、加熱面は有利に傷がつきにくいプラスチック材料でカバーされるため、シーリングユニットと特にシーリングプレートは、簡易に、経済的かつ効果的に製造することができる。アルミニウムはシーリングプレートとして用いるのに特に適している。そのため、凹部領域は特定の流路パターンを持ち、明らかに、凸部領域は残りの部分によって形成される（例えばアルミニウム）。

正しく密封するため、シーリングプレートの加熱面は、前記傷がつきにくいプラスチック材料、好ましくは、テフロン（登録商標）で被覆される。シーリングプレートによって熱と圧力を供給した後、加熱面はプラスチックホイル、すなわち、切り口や貼付された外側プレパッチからより離れやすくなる。

基板材料は少なくとも部分的にプラスチック被覆キャリア材料であれば、例えば板紙や紙など何でもよい。キャリア材料上のプラスチックホイルをプラスチックの軟化温度に近い温度で切断する場合は、常に屑や切り口の擦り切れの問題が発生する。基板材料は、枚葉紙状でも巻取紙状でもよい。

特に望ましくは、平面基板材料を駆動手段によってシーリングユニットからダイカットユニットへ断続的に移送する。両ユニットが接続された前述の装置は、特に望ましくは、充填機の開始部分として用いられ、前記開始部分は、巻取紙状の基板材料の進行方向によって定義される充填機の上流側に備えられる。

そのため、例えば、シーリングユニットが液体包装容器の充填機の開始部分に属し、基板材料が、引裂タブのある包装容器製造のための切込み線を持つ複数のプラスチック積層を持つ巻取紙状のキャリア材料で、型抜刃のパターンが円形であるのが有利である。やや直方体の形状の液体包装容器は周知である。かかる液体包装容器を基板材料としてのプラスチック被覆板紙から生産することも周知で、充填機を介して断続的に移送される巻取紙状の板紙が最終的に中身を充填され、密封された包装容器となる。この包装容器はまた、包装容器の上縁にある穴から構成される注ぎ口を有し、これは頂部からの引裂タブによって、その後は包装容器の外側部分によって閉止され、望ましくはさらに内側からプラスチックホイルによって密封される（切断線の縁の保護）。

上流のペーパーマシンは包装容器用の切断線のある巻取紙を生産し、この巻取紙状の包装材料はキャリアとして上述の板紙を有し、これは複数の層で覆われることが望ましい。これには例えば、アルミニウム層と、その上に重ねたポリエチレン層を含む。外側に引裂タブ、その後のパックの内側に穴の上にプラスチックホイル（ポリエチレン）を密封する前、すなわちこれら２層の最後の積層を形成する前に、各種積層を備える巻取紙状のキャリア材料を穿孔して穴をあけ、円形穴については、型抜刃のパターンも円形とする。巻取紙状の積層キャリア材料も、管に液体を充填してからそれを密封し、折り込むことで包装容器を形成するため、周知の各種切込み線を備える。この形式の充填機では、密封の欠如という問題が長年存在し、好適な製造上の解決策がなかった。本発明のみ、その特別なシーリングプレートおよび凹部領域により、切断領域を低温に保つことができ、この問題を完全に解決した。こうして、液体の包装容器は、高性能充填機による高い処理能力で生産することが可能となり、一次包装では漏れがなく、二次包装へと収集することができる。

本発明のさらなる詳細、特徴および用途は、以下の添付の図面を参照しながら説明する実施例から明らかになる。

図１は、巻取紙状のキャリア材料または基板材料１の一部を示す。該材料１の巻取紙は図１から４においては左から右へ断続的に移送される。参照番号３は、基板材料の前進方向２を横切る２本の切込み線で、その後の包装のための不要な部分を示す。この図において、２本のスコア切込み線３は包装の上壁４を形成し、ここに開口装置とそれに必要な穴５も配置される。注ぎ口５は、型抜刃６を基板材料に穴あけすることによって形成する。図５において、型抜き６は、積層された基板材料を貫通するが外側の２層は通らない２本の点線によって示される。

型抜き６はプラスチックホイル７の外側に貼付されたプレパッチを貫通する。この特定の実施例においては、飲用包装容器の外側は、図１と４では見る人の側となる基板材料１の上側であり、断面図５では基板材料１の下側となる。また、内側については、図２、３および５では上、図１および２の上面図では、穴あき部分の背後となる。図２でのみ示される参照番号８のシーリングユニットにおいては、プレパッチ成形プラスチックホイル７は、穴５を切断する前に、図１の従来の方法で密封するが、ここでは、図２のシーリングユニット８のバックプレート９と同じような、均一な平坦面を持つシーリングプレート（図示せず）を想定しなければならない。これは、図１のプラスチックホイル７の斜線部分全体をシーリングのために軟化温度まで加熱し、ダイカット６（図１では図示せず）は擦り切れ、糸状突起物を有することを意味する。そのため、従来の方法で形成した穴５は、注ぎ口の領域の密封がしばしば欠如することになる。図１の穴５の非斜線部分を無視すると、シール面１０は四角形で、プラスチックホイル７全体の下を実質的に完全に占めている。

付随する不利益を克服するため、図２に示すシーリングプレート１１は、基板材料１の下で、矢印１２で示すように上向きに駆動され、下から取り付けられ固定されるが、流路状の陥没凹部領域１３と隣接する隆起凸部領域１４を有する。凸部領域１４は、経路を定めてる手順中にこれらを残しておくことで形成し、シーリングプレートを生産する時、凹部領域１３は所望の幅に経路を定めてパターンを形成できる。凹部領域１３の幅は２〜２０ｍｍ、望ましくは５〜１５ｍｍで、凹部は０．５〜４ｍｍ、望ましくは１．５〜３ｍｍ、さらに望ましくは２ｍｍの高さを持つ。そして、凸部および凹部領域１３、１４の両方に図２に示さないテフロン（登録商標）コーティングをする。注ぎ口５の場合、型抜き６のラインは実質的に円形であるため、パターンは円である。この円形パターンは、型抜刃１５のみでなく、型抜き６のラインと、さらには凹部領域１３の形状にもよるものである。巻取紙状の基板材料１は図２のシーリングユニット８とダイカットユニット１６の両方を通って延び、方向２へ断続的に進行する。外側薄片の形状のプラスチックホイル７は、プラスチックホイル７は材料１の外側に密封しなければならないため、図２においてシーリングユニット８の領域の材料１の下に線として示す。シーリングプレート１１に対して押圧・後退自在なバックプレート９を、基板材料１とプラスチックホイル７を間にしてシーリングプレート１１により押圧すると、基盤材料１に示す灰色の領域が、シーリングプレート１１の凸部領域１４に対向しているため、加熱される。その間には、巻取紙上の基板材料１に低温領域１７がある。

ここで図４をみると、左上から右下の斜線を施した略リング状の領域があるが、これが低温領域１７を構成している。穴５を切断する前に、切り口６が低温領域１７によって両側で完全に囲まれていなければならないため、この低温領域１７も、切断線６を超えてさらに内向きに延びていることを確認しなければならない。

これは、図２で明らかにわかる。巻取紙状の基板材料１の低温領域１７は型抜刃１５の下のほぼ中央にある。この実施例では打出し機として形成される型抜刃１５が、基板材料１を通って下向きに矢印１８の方向へ移動すると、切断が起こるだけでなく、その下にプラスチックホイルを取り付けた穿孔された円形ディスク２０の高温密封領域１９が見えるが、２個の切片６の外側に隣接するキャリア材料１の低温領域１７を図３では白で示す。型抜刃の両側に低温領域１７の部分があるため、型抜き６は低温部分を完全に貫通する。これにより、所望のパターン、ここに示す実施例では円形のきれいで擦り切れていない、屑のない型抜き６が生成される。

図３で、型抜刃１５を持つ打出し機を矢印１８と反対の方向に持ち上げ、図４の上面図に示す位置に戻る。

ダイカットユニット１６のカウンタプレート２１は、選択した位置で円形穴を区切り、型抜刃１５で鋏のように、穴５をあけることは明らかである。

シーリングユニット８からのダイカットユニット１６の進行方向２の分離は、図２においてそれぞれのユニットのほぼ中心にある矢印９および１８によって示す。

図５は、全体として参照番号１で指定する基板材料を通る断面部分を略図的に示す。この実施例の巻取紙状のキャリア材料２２は巻取紙状の板紙で、比較的厚い巻取紙として、左上から右下への斜線により、ほぼ中央に示す。この中央の巻取紙２２の下が外層で、包装の内層がその上にある。内側アルミニウム層２３と外側アルミ付き層２４はクロス線でハッチングされている。外側の印刷層２５がその後に続き、２本のずれた正弦波の形で斜線が引かれている。包装の外側には印刷を行うことが知られており、これを印刷層２５の形でアルミ付き層２４に適用する場合、この実施例のように光沢効果が得られる。保護のため、印刷層２５の外側とアルミニウム層２３の内側に、好ましくはポリエチレン（ＰＥ）のプラスチック層を貼付する。これは両側で２６として指定し、斜線を入れない。

基板材料１はこのＰＥ層２６まで巻取紙状である。その後、プレパッチ成形プラスチックホイル７を、特別シーリングプレート１４の助けによってシーリングユニット８で取り付ける。シールされた状態を図５に示すが、このプラスチックホイル７は左上から右下の狭く短い斜線を入れて示す。

この条件、すなわち、基板材料１と、プラスチックホイル７で、型抜きを実行すると、破線で示す型抜き６が形成される。プラスチックプレパッチ７を持つこの基板材料はここで穴を有し、これを後に注ぎ口５として用いることができる。しかし、まず包装を密封しなければならない。そのため、外側から引裂タブ２７を適用するが、これを左下から右上への斜線で図５に示す。この引裂タブ２７はポリエチレン被覆アルミニウムで、それ自体は周知である。対向する内側、すなわち、図５の上方で、穴の上にさらにポリエチレン層を密封し、また、引裂タブ２７と熱密封する。内側ポリエチレン層２８と外側引裂タブ２７との間の熱密封である後者の結合を図５において、２本のエンドバーのある実線２９として示す。消費者が充填された飲料包装容器から引裂タブ２７を引裂くと、消費者は注ぎ口５の領域の内側ポリエチレン層２８も引裂き、包装容器の内容物に接することができ、注ぎ口５を用いることができる。内側ポリエチレン層２８は、点を打った左下から右上への斜線で区別する。

図１は、従来の方法で外側プラスチックプレパッチを貼付した後にプラスチックを積層した巻取紙状の板紙の基板材料の一部と、その後に型抜きされた穴を示す上面図である。 図２は、本発明の実施例における、左にシーリングユニットおよび右に型抜きを行う前のダイカットユニットを示した断面図である。 図３は、型抜きを行った直後のダイカットユニットを図２と同じ断面で示した図である。 図４は、図１と似た図だが、この場合は、本発明に従って製造された製品において、被覆された巻取紙状の板紙の上に貼付された外側プラスチックプレパッチが、中央に抜いた穴の周囲に密封されていないリング状の領域を有している。 図５は、型抜き線を点線で、その間に略図的に配置した実線で外側の層が共にシールされていることを示す望ましい基板材料の断面図である。

Claims (7)

1. 加熱面を持つシーリングプレート（１１）と、該シーリングプレート（１１）に対して押圧・後退自在なバックプレート（９）とを用いて、熱と圧力によって、平面基板材料（１）にプラスチックホイル（７）を貼付するためのシーリングユニット（８）において、このシーリングユニット（８）は、型抜刃（１５）と、次いで平面基板材料（１）のプラスチックフィルム（７）貼付領域における選択された位置で型抜き（６）を行うためのカウンタプレート（２１）とを有するダイカットユニット（１６）に連係され、前記シーリングユニット（８）のシーリングプレート（１１）は、バックプレート（９）に対向するその加熱面に凸部（１４）および凹部（１３）領域を有し、前記シーリングプレート（１１）の凹部領域（１３）の位置は、型抜刃（１５）の位置に対応し、シーリングプレート（１１）に形成された凹部領域（１３）により、基板材料（１）とその積層構造の一部がほぼ加熱されていない基板材料（１）の選択された位置で型抜き（６）を行うことを特徴とするもの。
2. ダイカットユニット（１６）は、シーリングユニット（８）から基板材料（１）が移送される下流側に所定の距離を置いてに配置され、両ユニット（８、１６）は、シーリングユニット（８）の基板材料（１）の選択された位置が前記凹部領域（１３）の上方に配置され、次いで、ダイカットユニット（１６）の単数あるいは複数の型抜刃（１５）の下方の位置に来るように調整された方法で制御されることを特徴とする請求項１に記載のシーリングユニット（８）。
3. シーリングプレート（１１）の加熱面の凹部領域（１３）は、ダイカットユニット（１６）の単数あるいは複数の型抜刃（１５）のパターンを投影したものと同一のパターンを形成していることを特徴とする請求項１または２記載のシーリングユニット（８）。
4. シーリングプレート（１１）の加熱面の凹部領域（１３）は型抜刃（１５）によりあけられる穴より幅が広く、それら全ての切り口を囲むものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシーリングユニット（８）。
5. シーリングプレート（１１）は、凹部領域（１３）を形成するためその加熱面に経路を定めた金属から形成し、加熱面は好ましくは傷がつきにくいプラスチック材料で被覆することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシーリングユニット（８）。
6. 巻取紙状の平面基板材料（１）は、シーリングユニット（８）からダイカットユニット（１６）へ断続的に駆動手段によって移送されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のシーリングユニット（８）。
7. シーリングユニット（８）は、液体包装容器の充填機の開始部分の一部を形成し、基盤材料（１）は、引裂タブ（２７）のある包装容器の生産のための切込み線（３）のあるプラスチック層（２３，２４，２６）を備えた巻取紙状のキャリア材料（２２）であって、型抜刃（１５）のパターンは円形であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のシーリングユニット（８）。

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