JP2005528299A - プラスチック製容器を密封するための装置 - Google Patents

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Abstract

容器の口部が周辺フラップにより囲まれている容器を密封するためのプラスチック製容器の密封システムであって、密封すべき容器の口部に密封シートを配置して、周辺のフラップ部を溶接金型の上に載せ、独立した音波発振器により金型に合致させて超音波振動を密封シートに加えることから成り、その金型は、密封される容器の口部を囲む周辺フラップに一致して配置された同心の２つの壁部から構成され、内側の壁部は密封シートと口部の周辺フラップの溶接を可能にし、外側の壁部はわずかに高さが高く、密封シートと周辺フラップの溶接線からある可変距離で前記密封シートと周辺フラップの切断を生じさせるように角度のついた輪郭にエッジが仕上げ加工されているプラスチック製容器の密封のためのシステム。

Description

この発明は、ブリスター・タイプの容器やその類似物の切断と溶接を同時に流れ作業で連続的に行うのに利用する、超音波発生装置と金型の使用を基礎としたプラスチック製容器を密封するためのシステムに関する。
広範な製品を入れるのに使用されるプラスチック製容器に対する今日の需要を考慮すると、できる限り迅速かつ低コストでの包装を実現する包装装置を作ることが必要とされている。
そこで、このタイプの容器の密封の為の様々な装置が開発されてきた。
これらの装置は通常サーマル・タイプ、すなわち熱を使って容器の蓋を構成する材料を溶かしてそれを容器本体に接合するタイプのものである。これらのサーマル・タイプの装置は接合部の一方の側に熱溶接ラッカーを塗る必要がある為にコストが高くなりがちであるという欠点を持っている。さらに容器が冷めた時にひだや反りを生じるなど完成品の質は良くない。
高周波の効果を利用してプラスチック材料を加熱することにより溶接するブリスター・タイプの容器やその類似物の溶接装置も知られている。
欧州特許番号ＥＰ−Ａ−０４９３６９０は、プラスチック製の蓋を缶の形の容器に溶接する装置について記述している。この装置は蓋の外側または容器の外側に装着されツールと蓋の内部に収容されたツールを持っており、内側のツールは音波発振器で、外側のツールは容器を密封することができるように半径方向に移動する円錐形のリングである。
この装置は１つの蓋を独立した１つの容器に溶接する機能だけを持っており、ブリスター・タイプの容器や他のいろいろな容器に同時に使うことができず、溶接に要する時間が長くかかるのであまり興味を引かない。さらに、この装置は容器のプラスチックを同時に切断することができない。
スペイン特許番号ＥＳ−Ａ−２１００７７７は、変位手段、位置固定手段と超音波放出装置または音波発振器から構成され、特にクッション織物に用いる超音波による切断、溶接の装置について述べている。音波発振器の端には上部ガイド要素と下部ガイド要素があり、切断要素が音波発振器に固定されている。さらに下部ガイド要素が可動式で布や詰め物入り織物を同時に切断し、切断線に沿って布を溶着することを可能にする。この装置は、切断された切れ端を溶接する音波発振器の作用によって布を切断する切断ホイールを備えており、１つの工程で切断と溶接を同時に実行する。本装置の特徴は、切断線と溶接線が重なることと、切断ホイールの端の厚さが小さい為に本装置により接合された溶接部の幅が狭く十分な強度を持っていないことである。
本願発明のプラスチック製容器を密封するための装置は上述の異なる欠点をできる限り修正しようと試みるものである。
本願発明により提案されるプラスチック製容器の密封のためのシステムは、特に各々の容器の口部が容器の壁部の延長である周辺フラップに囲まれた複数の容器を、１または２以上の密封すべき容器のその口部の上に密封シートを配して、密封するのに使用される。
当該装置はプラスチック材料の溶接に使用される超音波振動を製造する装置、具体的には
互いに独立して少し間隔をあけて配置された複数の音波発振器の使用を基本としている。
これらの音波発振器は金型に支持された密封シートと周辺フラップの上に振動を送る。
それらの金型は密封されるべき１または２以上の容器の口部を囲む周辺フラップと一致して配置された同心の壁部から構成されている。
金型は密封シートと口部のフラップの間の溶接を可能にする１つの内側の壁部を有しており、その内側の壁部のエッジは広角度の輪郭、すなわち鈍角に仕上げられている。また、金型は内側の壁部に隣接して、それと中心を同じくする内側の壁部よりも少し高い外側の壁部を持っており、その壁部は内側の壁部によって区切られる溶接線からある可変距離で密封シートと周辺のフラップを切断するのに適するようにエッジの角度が狭い輪郭、すなわち鋭角に仕上げられている。
溶接線と切断線がわずかに離れていることが本発明によって得られる溶接を強固で耐久性に富むものにしており、切断線と溶接線が重なる場合に生じる問題を回避している。
鋭角の形状をした外側の壁部のエッジの輪郭に沿って短時間に超音波振動を大量に放出することにより、外側の壁部を密封シートと容器の周辺フラップにそれらを切断するまで貫通させる。鋭角の金型の外側の壁部のエッジは、プラスチック材料を最小限の摩擦で突き抜けることを可能にし、プラスチック材料が過度に加熱して溶融するのを防ぐ。
他方で、鈍角の形状をした内側の壁部のエッジの輪郭に沿って短時間に超音波振動を大量に放出することにより、内側の壁部はプラスチック材料を溶接し、外側の壁部で起こるようにその内部に突き抜けることはない。これは内側の壁部のエッジと密封シート及び１または２以上の容器の周辺フラップとの摩擦面が大きい為、連続的な振動がこの摩擦エネルギーを熱エネルギーに変化させ、密封シート及び１または２以上の容器の周辺フラップのプラスチック材料を溶かし、混合して溶接部を形成する。
外側の壁部が内側の壁部よりも高いことにより、外側の壁部が密封シートと容器の周辺フラップを完全に切断する際、内側の壁部はその両方を貫通することなく部分的に突き刺さって内側の壁部とプラスチック材料の間の接触点の温度を上昇させ、切断線の内側に溶接線を作り、それらの線の間に一定間隔を設けることで、より耐久性を持った溶接を達成できる。
内側の壁部のエッジは様々な形状を持ち、特に密封シート及び密封すべき容器の周辺フラップの厚さにより左右される。
一方で内側の壁部は形に応じて広範な形状を採ることのできる一連の突起部により区切られる非連続なエッジを持つ可能性もあるが、連続する直線状のエッジを持つことも可能である。
別の可能性としては、内側の壁部が外側の壁部と連結し一体化して、外側の切断輪郭は前述のような形状を持ち、内側の溶接輪郭は連続または非連続な線を持つ、“二重の”エッジを持つ一つの壁部を形成する。
内側の壁部と外側の壁部がひとつの壁部を形成する場合のひとつの具体的変型である発明のもうひとつの実施形態において、内側と外側の両輪郭の間と、内側の壁部の内側とに、該輪郭に平行して位置する分離エリアを輪郭の中に設けている。それらのエリアは各々くぼみを形成しており、二つの溶接線を作り出す一方で、溶接線を切断線から分離する機能を持ち、溶接線とジョイント部分の強度を増し、密封を強めるという効果を持っている。
最後に、密封シートと周辺フラップの厚さが薄い場合においては、金型のエッジが採る形状は特殊なものとなる。具体的には内側の壁部と外側の壁部がひとつの壁部を形成し、内側の壁部のエッジが外側の壁部のエッジの延長に直角に位置する。
本願発明の特徴は、以下の記述によってよりはっきりと理解されるであろう。そこには１つの実施形態と１組の図が記述の一部分として添付されており、以下の内容は特徴を説明するものであり、これに限定されるものではない。
（実施形態１）
図１に示すように本願発明の対象であるプラスチック製容器の密封のための装置はそれぞれ独立した複数の音波発振器１から構成され、その音波発振器の下にはテフロン（登録商標）・シート２が配置されており、そのシートの下に密封シート３が、この例ではほぼ長方形をして、周辺フラップ５により２列に連なっている、密封の対象となる１または２以上の容器４のすぐ上に位置している。
テフロン（登録商標）・シート２と密封シート３そして容器４は容器が収納されるような金型６により支持されている、容器４の周辺フラップ５に接した密封シート部分と周辺フラップ５の両方は金型６の壁部のエッジにより支持されている。
金型６は加熱板７によって支えられており、その加熱板の目的は装置が完璧に機能するよう改良、促進する為に予備加熱するというものである。
図２は加熱板７の上に配置された１対の金型６を示している。金型は密封すべき１または２以上の容器４と類似した形状をし、密封シートと容器の口部の延長として配置する周辺フラップをその壁部のエッジで支持するような大きさをしている。さらに、加熱板７は、容器の密封作業が行われている時、該容器を収納する開口部８を有している。
発明の第一の実施形態では、金型は密封すべき１または２以上の容器の口部を囲む周辺フラップと一致して中心を同じくして配置された２つの壁部から成る。
金型は密封シート３と容器４の口部の周辺フラップ５の溶接を実施する内側の壁部９を備えており、その内側の壁部９は広角度の輪郭のエッジ、すなわち、側面が鈍角になっている。この発明の第一の実施形態においては内側の壁部９のエッジ１０は連続しておらず、具体的には、内側の壁部に沿って整列した複数の突起部１１の形態をしている。
金型はこの内側の壁部に隣接して中心を同じく位置する少し高いもうひとつの外側の壁部１２を備え、その外側の壁部のエッジ１３は角度幅が狭い輪郭に仕上げられている、すなわち、密封シート３と周辺のフラップ５を内側の壁部９によって区切られる溶接線から一定の距離をおいた位置で切断するのに適するよう側面が鋭角になっている。
図４では溶接工程を始める前の切断と溶接エリアの部分断面図を示しており、どのように金型の外側の壁部１２が内側の壁部９に隣接し、容器の口部の周辺フラップ５、続いてその上の密封シート３、その上に音波発振器１が載っているテフロン（登録商標）・シート２、に対して垂直に配置されているか観察をすることができる。
テフロン（登録商標）は高温のプラスチック材料にくっつかない非粘着性の材料で、更にプラスチックの融点よりも高温でも耐久力があり、音波の振動の伝導に優れている。
音波発振器1と密封シート３の間に挿入されたテフロン（登録商標）・シート２は、以下のような効果を得ることができるので、大変重要である。
−金属どうしが直接接触するのを避け、騒音を吸収する。
−金型の両方の壁部のエッジの磨耗を避けるので、早く摩滅するのを防ぐ。
−音波発振器１と密封シート３が直接接触した場合に発生する破壊的な摩擦を
弱める。
−振動の伝導を向上させて、過剰な振動送信による音波発振器１のダメージを防ぐ。
−融点と破壊点の間の危険な状態の制御を向上させる。
図５は切断と溶接が起こった時の切断と溶接エリアの部分詳細図である。図では金型の外側の壁部１２が密封シート３と容器４の口部周辺のフラップの両方をどのように切断するかを観察できる。
金型の内側の壁部９は容器の周辺フラップ５の厚みを越えて密封シート３に部分的に突き刺さり、このケースでは突起部１３の形で構成された内側の壁部９のエッジ１０の周辺にプラスチック材料が溶けて混合したエリア１４ができる。
（実施形態２）
発明の第２の実施形態では図６に示すように、金型の両方の壁部６が合体してひとつの壁部１５を形成している。このケースではひとつの壁部１５のエッジが、外側の連続した輪郭１６と、突起部１８の形から構成された内側の不連続な輪郭１７の“二重の輪郭”をしている。発明の第２の実施形態の前記の突起部はプラスチック材料を溶かすのを助けるように摩擦面の面積を大きくすべく鋸歯状の形状をしておりわずかに傾斜している。
（実施形態３）
密封シート３と容器の周辺のフラップ５の両方の厚みが薄いある具体的なケースとして、発明の目的に適った第３の好ましい実施形態が考案された。
図７に示された金型６はこの場合に特定したもので、ひとつの壁部１９から構成され、内側の壁部のエッジが外側の壁部のエッジ２０の延長に直角に位置しており、この場合、内側の壁部のエッジ２１は非連続である。
（実施形態４）
図８は内側の壁部と外側の壁部がひとつの壁部を形成している具体例のひとつである発明の第４の実施形態を示している。
この場合では金型６の壁部に分離したエリアを含んでおり、第１のエリア２５は内側の輪郭２２と外側の輪郭２３の間に位置しており、第２のエリア２４は内側の輪郭２２の内側に位置する。各々のくぼみは内側の壁部の輪郭と外側の壁部の輪郭に平行に両方のエリアを通して設けられている。
図８ではテフロン（登録商標）・シート２の下に密封シート３が、密封シートの下には容器の口部の周辺フラップ５が位置しているのが観察できる。本実施形態において切断と溶接の動作は終了しており、音波発振器１（図示されていない）の連続した振動によって加熱されたプラスチック材料が第１のエリア２５と第２のエリア２４で溶かされ溶着する。前記のエリアで分離されたそれらの輪郭の配設によって、一方では２重の溶接線が得られ、他方、溶接線は切断線と分離され溶接線と結合自体の強度を増し、またその密封を強くする。
本願発明の対象である密封装置の異なる構成要素を表した分解斜視図を示している。 密封装置を構成するそれぞれの金型の斜視図を示している。 発明の第１の実施形態における金型を構成する壁部の細部の拡大図を示している。 発明の第１の実施形態において切断と溶接の工程を開始する前の金型の断面図を示している。 発明の第１の実施形態において切断と溶接の工程を終えた後の金型の断面図を示している。 発明の第２の実施形態における金型の部分の断面斜視図を示している。 発明の第３の実施形態における金型の部分の断面斜視図を示している。 発明の第４の実施形態において切断と溶接の工程を終えた後の金型の断面図を示している。
符号の説明
１．音波発振器
２．テフロン（登録商標）・シート
３．密封シート
４．容器
５．周辺フラップ
６．金型
７．加熱板
８．開口部
９．内側の壁部
１０．内側の壁部のエッジ
１１．突起部
１２．外側の壁部
１３．外側の壁部のエッジ
１４．溶融混合エリア
１５．壁部
１６．外側の輪郭
１７．内側の輪郭
１８．突起部
１９．壁部
２０．外側のエッジ
２１．内側のエッジ
２２．内側の輪郭
２３．外側の輪郭
２４．第２のエリア
２５．第１のエリア

Claims (7)

  1. プラスチック製容器を密封するためのシステム、特に、容器の口部が壁部の延長としての周辺フラップによって囲まれている容器を密封するためのシステムであって、密封すべき１または２以上の容器の口部に密封シートを配置し、溶接金型の上で当該周辺フラップを支持し、そして、独立した音波発振器によって、金型と共に、当該密封シートに超音波振動を加える、容器を密封するためのシステムにおいて、
    密封すべき１または２以上の容器の口部を囲む当該周辺フラップと一致して位置している２つの同心の壁部を当該金型は備え、
    当該密封シートと当該口部の当該周辺フラップとの間を内側の壁部によって溶接可能にし、当該密封シートと当該周辺フラップとの間の溶接線からある可変距離で当該密封シートと当該周辺フラップの切断を生じさせる鋭角形状のエッジとなるように外側の壁部は仕上げ加工され、わずかに高さが高いことを特徴とする、プラスチック製容器を密封するためのシステム。
  2. 当該内側の壁部が連続する直線状エッジを有していることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック製容器を密封するための装置。
  3. 当該内側の壁部が非連続のエッジを有していることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック製容器を密封するための装置。
  4. 当該内側の壁部と当該外側の壁部とが分離しており、独立していることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック製容器を密封するための装置。
  5. 当該内側の壁部と当該外側の壁部とが連結し、１つの壁部を形成していることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック製容器を密封するための装置。
  6. 当該内側の輪郭と当該外側の輪郭との間と、当該内側の輪郭より内側とに、当該輪郭に平行に、２つのエリアが配置され、プラスチック材料が溶けるとプラスチック材料を蓄積するくぼみが、当該エリアを通して配置されていることを特徴とする、請求項３または請求項５に記載のプラスチック製容器を密封するための装置。
  7. 当該内側の壁部の当該エッジが当該外側の壁部の当該エッジの延長に直角に位置していることを特徴とする、請求項３または請求項５に記載のプラスチック製容器を密封するための装置。
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