JP2006298483A - 断熱容器とその製造方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】改良された断熱容器と、接着を簡単に行える改良方法によりカップとシェル間の接着をより良くできるようにした、その製造方法及び装置を提供する。
【解決手段】a)カップ本体(22)の形状が略円錐台である内側のカップ(12)と、b)形状が略円錐台である外側のシェル(14)から成り、c)シェル(14)とカップ本体(22)の少なくとも一方に熱接着性プラスティックコーティング(42)が付設され、d)シェル(14)の上縁の近傍で、接触路に少なくとも沿って、コーティング(42)が延びるようにカップ(12)がシェル(14)内に着座する、ホットドリンク等用の断熱容器であって、シェル(14)をカップ本体(22)にプラスティックコーティング(42)で接着する接着点及び/又は接着部少なくとも一つが、前記接触路にのみ局部的に形成されて成る断熱容器。
【選択図】図3

Description

本発明は一般には容器、特に、ホットドリンク等の断熱容器と、その製造方法及び装置に関する。
コーヒー、ティー、スープ等の熱い飲料に用いられる、断熱機能をもつ容器の従来技術として、US2266828A、US4007670A、US5145107A、US5460323A、US5524817A、US5685480A、US6663926A等に多くの具体例を見出すことができる。これ等の容器は何れも、空隙で分離される内側のカップと外側のシェルを備えている。この種の最新の容器では、内側をポリエチレン樹脂等で被覆した薄いボール紙でカップが作られている。カップとシェル同士の固着は、上部と下部の有利な位置での相互接着、最近の例では熱間接着によって行われる。カップ本体壁とシェル間の空隙は、種々の形状のスペーサにより維持することができる。
本発明の目的は、改良された断熱容器と、接着を簡単に行える改良方法によりカップとシェル間の接着をより良くできるようにした、その製造方法及び装置を提供することにある。
上記目的及び他の目的は、請求項1に記載の特徴をもつ絶縁容器と、請求項10に記載の特徴をもつ同容器の製造方法と、請求項15に記載の特徴をもつ同容器の製造方法によって達成される。
熱接着性プラスティックコーティングは前記シェルの内側と前記カップ本体の外側の少なくとも一方に付設され、コーティングを加熱し、カップをシェル内に着座させた後、プラスティックコーティングにより前記シェルを前記カップ本体に接着するための接着点及び/又は接着部少なくとも一つが対応接触路内に専ら局部的に形成される。この「接触路」とは一般に、カップをシェル内に着座させたときカップ本体の外面とシェルの内面とが接触状態となり得る仮想的接触路である。だが、シェルとカップ本体の両壁が夫々の全周に亘って実際に接触している必要は無く、接触路は、接触路内に対応する接着点及び/又は接触部が有る場合、周に沿って部分的に延びるものでも良い。これ等接触点及び/又は接触部は、シェルとカップを、両者が前記接触路内に局部的に形成されるかかる接着点及び/又は接着部で一体となるように、加圧する方法により局部的に形成される。
カップがシェルに挿入される前に熱接着性プラスティックコーティングの溶融がなされるので、両者は夫々の接着点及び/又は接着部にて、硬化後このコーティングにより接着されることになる。
接触路が環状路であって、これがカップ本体とシェルを完全に一周するでも良く、各周囲方向に対して直角を意味する垂直方向に或る程度拡がりを有するものでも良いことは勿論である。
接着点又は接着部一つのみ用いることも、アセンブリ、パッケージング、ネスティング等のための容器の取り扱い中に内側のカップ喪失を防ぐのに用いるのに限るなら、これで足りる。ホットドリンク等を容器に満たした後、内部のカップは主としてドリンクの重量を受けてシェル内に残るため、接着点や接着部は接着力をさほど要しない。
だが、カップ本体とシェルをより強固に固定するため、多数の接着点及び/又は接着部を接触路の非接着部により全て互いに離して設けることもできる。更に、接着点及び/又は接着部を接触路内で水平及び/又は垂直方向に並べて、且つ互いに分離して配置することもできる。これは、個別の接着点又は接着部を水平又は垂直方向に配置させたり、そのような接着点又は接着部の群を形成し、これ等を例えば垂直方向に配置し、かかる群を水平又は周囲方向に並べて配置したりすることを意味する。
接着点及び/又は接着部を、これ等が周囲方向に不均一に分布するように配置することもできる。容器の組み立て及びその製造方法の改善のためは、接着点や接着部は均一に分布させるのが有利であろう。
各絶縁容器はその下部においてカップ壁とシェル壁の間に空隙があり、一般にはこの空隙は熱伝達連結部を有さずに維持されるべきである。従って、カップ本体の環状上部壁部とシェルの上部、略円筒部との間に接触路を成形するのが有利であろう。容器のこの部分では、接触路が容器内に満たされた飲料の高さより高く位置するので、上記の空隙は不要であるからである。
前記接着点及び/又は接着部を、上部肩部が形成されているカップ本体の前記環状上部壁部の下縁部に直近接して配置することもできる。この上部肩部の下で、前記空隙が始まる。
シェルやカップに対して種々の材料が可能であり、これ等の少なくとも一方が相応のプラスティック材料から成るようにしても良い。リサイクルの理由で、カップ及び/又はシェルがボール紙(paper board)から成るようにすることができる。少なくともカップの十分な流体密度を得るため、カップを形成するボール紙を前記のポリエチレン樹脂等で被覆する。勿論、ボール紙に熱接着性プラスティックコーティングを被覆しても良い。この場合、カップ壁の外側又はシェル壁の内側又は両壁に被覆する。
接着点、接着部は種々の形状を取ることができる。例えば、接着点は円形、矩形又は他の断面を有しても良い。接着部は短いストライプであって、これ等が水平方向に配置されるか、円周方向に対して傾斜したものでも良い。
上記プラスティックコーティングの溶融のためには、それを局部的に加熱するだけ十分だが、環状ストリップとしてプラスティックコーティング全体を加熱することもできる。
熱接着性プラスティックコーティングが再度硬化するまでカップ壁とシェル壁を一体化加圧する十分な力を得るため、半径方向に移動自在な又は突出するプレス部材少なくとも一つを備える環状の第1の部材をカップ本体の内側に位置付け、上記プレス部材が外部の第2の部材に逆らって圧力を作用し、これ等両部材により本体とシェルの両壁が一体に加圧され、一つ又は複数の接着点及び/又は接着部を形成する。上記プレス部材が上記外部の第2部材の一部であっても、両部材によって提供されるものであっても良い。
かかるプレス部材が容器の両壁の一方に直接接触するのではなく、例えば環状の可撓性リングを内側から変形するようにし、このリングがその外側に変形部を有して、本体壁とシェル壁を他の部材との協力で一体化加圧するようにすることもできる。
外側のシェルと内側のカップを接着して熱い液体等用の断熱容器を形成する本発明装置においては、第1の部材が内側のカップ内に配置され、第2の部材が上記第1の部材と同心状に、且つ外部のシェルの外側に配置され、半径方向に突出する又は移動自在なプレス部材が備わり、このプレス部材は対向するシェルとカップの両壁を一体に加圧して、シェルとカップの周に沿って接着点及び/又は接着部を形成する。
上記第1の部材は、カップ本体に挿入される環状リング又はディスクでよい。この環状リング又はディスクはプレス部材を、プレス部材が半径方向に移動自在に支持するようにしてよい。
移動自在なプレス部材の簡単な一実施具体例は、前記第1及び/又は第2の部材に移動自在に支持されるようにしたプランジャである。
均一に分布する接着点又は接着部を得るため、半径方向に移動可能なプレス部材対応数を、第1又は第2の部材の周囲に沿って均一に分布させる。
カップ本体の挿入前にシェルを配置するため、スカート部と上部フランジを少なくとも備える受け部材を装置が備え、これ等をシェルの保持に用いるようにすると有利である。
かかる受け部材を第2の、即ち外部部材としても用いるため、受け部材の上部フランジから略垂直方向に延びるカウンタプレス延長部を設けことができる。その場合、夫々移動可能なプレス部材を第1の部材の一部とすると、第2の部材も、別の部材も要しない。
受け部材を、カップ本体を所定位置に保持するために用い、そのため、カウンタプレス延長部をカップ本体の外向きの着座部として用いこともできる。
以下、添付の図面を参照して、本発明を容器の構成、その製造方法及び装置に付き、より具体的に説明する。
さて、図面、特に図1〜3を参照して、本発明の第1態様の特徴を具現するホットドリンク容器が一般に符号10で示されている。この容器は、入れ子式に嵌合し、本発明に従って互いに点接着された内側のカップ12と外側のシェル14を含んで成る。
図3によれば、内側カップ12は、従来方式にてボール紙で別個に形成されるカップ本体22とカップ底部24を含む。製造に入る前、このボール紙は片側にポリエチレン等の熱接着性のプラスティック材料が被覆される。その結果、製造後、カップ12はその内面の全体又は一部にポリエチレンの内部コーティング15を有する。
カップ本体22の円錐台状の壁29にはその内側に向かって環状の肩部31が、カップ底部24近傍に形成されている。肩部31は、カップの積み重ね時に、次のカップを係止する働きをする。
カップ底部24は図示のように、本体22に着座している。カップ壁29の下縁部のセグメント26は内側及び上方に折り曲げられ、カップ底部24の、環状で下方に延びるスカート部28を捕捉している。
カップ本体22にはまた上部に、その円錐台状側壁29の外側に向かって、本体の上縁部を構成する外向きカール34から下方に5mm以上離れた位置に、環状の肩部32が形成されている。肩部32とカール34の間には、外面38が環状の上部壁部37(図5も参照)が配置され、この面の下部39は肩縁41において、前記のようにシェル14の環状内面が接着される接着点1又は接着部2となる。
外側のシェル14はカップ壁29と同様に、円錐台形状である。シェル14は、熱接着性プラスティック材料の内部コーティング42を有するボール紙から形成される。この内部コーティングは、シェル14の対応する接触路3(図7も参照)全体に亘るものでも、それに沿う接着部又は接着点に限るものでも良い。シェル14にはその下部縁に内向きカール44(図3参照)が形成され、この内向きカールはカップ12の下端の上方の、カップ底部24の高さに略対応する位置で、カップ本体の外面に係合している。
図5も参照して、シェル14の環状上縁9又は51はカップ本体22のカール部34に直近接しており、それに下から当接するようにしても良い。シェル14はそこから下方に延びて、狭い環状面に至り、そこで、肩部32の下縁部41の若干上方で、上部壁部37及び環状外面38に少なくとも部分的に係合する。
シェル14の内側の熱接着性プラスティックコーティング42は、カップ12とシェル14の組み立て前に、局部的に融かされる。組み立て後、シェル14は、一つ又は複数の接着点1又は接着部2で、例えば図6に示すスポット溶接部53として熱的に接着し、そこでカップ本体肩部32に、又はその下縁41、即ちカール部34から約5mm離れた位置に近接する環状外面38に接着される。スポット溶接部53は等間隔で離間する、ここでは三つを用いるとしているが、一つと少なくても良く、三つ以上でも良く、複数個用いる場合には、等間隔に離間しなくても良い。
また、多数のかかる接着点又は接着部を、垂直方向上下に(図3参照)、或いは水平方向6又は円周方向8に並べて(図2参照)、配置することもできる。
図4〜8を参照して、容器10は本発明に従って、以下の工程で製造される。
○ ポリエチレン等の熱接着性プラスティック材料で内側が選択的に被覆されたボール紙を円錐台形状のマンドレルに巻き、成形してシェル14を作製する。
○ 次いで、シェルをマンドレルから取り外し、対応する形状の受け器又は受け部材20の内部に着座させる(図4参照)。この受け部材20は、シェル壁16の外面に当接する円錐台状のスカート部21を備える(図5参照)。受け部材20はスカート部21の上端に、半径方向外側に延びる上部フランジ23を有する。
次の工程では、環状の加熱素子をシェル14の内側に押し付けて位置付け、ポリエチレンコーティングのストリップをその融点まで加熱する(図6参照)。
次いで、前もって組み立てられたカップ12を吸引によりシェル内に引き入れ、上部肩部32の環状の周囲をシェルに対して、対応接触路3に沿って溶融ストリップに着座させる(図7も参照)。
次いで、対応する容器10を製造するための対応装置11の第1の部材として環状ディスク17を、カップ本体22の内側に位置付け、上部肩部32の上方で、カップ本体の内面にぴったりと係合させる(例えば、図6〜8参照)。
次いで、三つの半径方向に延びるプランジャをプレス部材19として組み込んだ対応装置11の第2の部材として環状リング18を、溶融ストリップの高さで、シェル14の周りに位置付け、これ等プランジャを延ばしてシェルとカップ壁を一体に押圧し(例えば、図6参照)、両者を、例えば三つのスポット溶接部53、即ち接着点1又は接着部2にて互いに接着する。このようなスポット溶接部を以下、「点溶接部」と云う(図7及び8参照)。
次いで、ディスクとリングを取り外し、組み立てられた容器を受け部材20から排出する。
図6によれば、上部壁部37にシェル壁16の上端部全体が接触する必要が無く、外向きカール34下の両者の間に小間隙が設けられても良い。例えば上部環状肩部32に近接して配置される接触路3(図7参照)に沿ってのみ、対応接着点又は接着部が第1部材17と第2の部材18の一体化プレスにより生成されるようにする(図6及び7参照)。
図8及び更に図7において、プランジャ19を備えるリング状第2部材が示されており、受け部材20の上部フランジ23の上面と外向きカール34の下端の間に配置されている(再度、図6参照)。
図7はまた、プレス部材19として夫々対応するプランジャが容器10の周りの円周方向8に沿って均等に分布し、三つの接着点又は接着部が形成されるのを示している。各プレス部材は変位方向24に移動可能である。
次に図10〜12を参照して、本発明の第2の実施態様の特徴を具現する容器を一般参照符号10で表し、その組み立ての種々の段階において示す。容器10は構成において、一特徴を除き、記述の容器と同じである。この容器のカップ12は記述のカップと同じだが、シェル14はその上端に短い円頭部50が形成されている。シェル14のこの円筒部50は上部壁部37の外面38に当接している(前図も参照)。カップ12とシェル14は、一つ又は複数の点53で、カップ10内のものに対応する接着点1又は接着部2として、即ちその下縁41に直近接する肩部32の周りで、互いにスポット接着される。円筒部50は肩部32の上でカップ12に当接するが、この円筒部は点接着部53のリングの上でカップ本体に接着されないこと、そして、対応する点接着部又は点溶接部53が対応する接触路3の非接着部により互いに離れていることが理解されるべきである。
また、第2の実施態様の受け部材20も第1の実施態様のものとは、第2部材18が、受け部材20の上部フランジ23の上面から垂直に延びるカウンタプレス延長部25で形成される一体形成のものである点で異なる。この延長部25の上端27は、下からカール34に当接している。
カップ10は本発明によれば、下記の工程で製造される。
○ ポリエチレン等の熱接着性プラスティック材料で内側が選択的に被覆されたボール紙を、上部円筒部のある円錐台形状のマンドレルに巻き、成形してシェルを作製する。
○ 次いで、シェル14をマンドレルから取り外し、対応する形状受け部材20の内部に着座させる(図10参照)。
○ 環状の加熱素子をシェル14の内側に位置付け、ポリエチレンコーティングのストリップをその融点まで加熱する。
○ 次いで、前もって組み立てられたカップ12を吸引によりシェル14内に引き入れ、肩部32の環状の周囲をシェルに対して、溶融ストリップに着座させる(図11参照)。
○ 次いで、例えば三つの半径方向に延びるプランジャをプレス部材19として組み込んだ第1部材17としての環状リング(図12参照)を、カップ本体22内溶融ストリップの高さに位置付け、これ等プランジャを延ばして、外部の受け部材20、特に対応するカウンタプレス延長部25に対しシェルとカップ壁を一体に押圧し、両者を、例えば三つのスポット又は点溶接部53にて互いに接着する。
○ 次いで、リング17を取り外し、容器を受け部材20から排出する。
以上記載の各容器実施態様は、シェル14の内側にある熱接着性プラスティックコーティングが、接着点1又は接着部2となる複数の点溶接部53で熱と圧力によりカップ12の外面に接着されると云う特徴がある。夫々の点溶接部はその相互間及び周りに拡がる。これ等の点溶接部、カップ本体の上部壁部37又はシェル14の上部円筒部の底部縁に隣接する環状路(接触路3)内にある。何れの容器実施態様も、本発明を逸脱すること無く、上部壁部37でカップ本体の外側に熱接着性プラスティック接着材料を局部的に塗布して設けることにより作製できる。その場合、接着材料の加熱は、カップをシェル内に挿入する前に、カップの外側からなされることは勿論である。
内側のカップと外側のシェルを有し、本発明の第1の態様を具現する断熱容器の側面図である。 図1の容器の下部平面図である。 図1の容器の側面図であって、容器の要素を縦断面で示す。 図1の容器のシェルの上部の拡大縦断面図であって、第1の容器組み立て工程を示す。 シェルへのカップの挿入を示す、図4と類似の図である。 容器の更なる組み立て工程におけるシェルとカップの点溶接を示す、図4と類似の図である。 容器と、点溶接のための対応工具及び装置の上部平面図である。 本発明による点溶接のための、図7の工具を被せた容器の斜視図である。 本発明の第2の態様を具現する断熱容器の、図3と類似の図である。 第1の組み立て工程を示す、第2の容器態様の、図4と類似の図である。 更なる組み立て工程における第2の容器態様の、図5と類似の図である。 更なる組み立て工程における第2の容器態様の、図6と類似の図である。
符号の説明
1 接着点
2 接着部
3 接触路
6 水平方向
7 垂直方向
8 円周方向
9 シェル14の上縁
10 容器
11 容器製造装置
12 内側のカップ
13 カップ壁
14 外側のシェル
16 シェル壁
17 第1の部材
18 第2の部材
19 プレス部材
20 受け部材
22 カップ本体
23 上部フランジ
24 カップ底部
25 カウンタプレス延長部
27 その上端
28 スカート部
32 上部肩部
31 環状肩部
34 外向きカール
37 環状上部壁部
41 環状上部壁部37の下縁
42 熱接着性プラスティックコーティング
44 内向きカール
50 上部略円筒状部

Claims (21)

  1. a)カップ本体(22)の形状が略円錐台である内側のカップ(12)と、
    b)形状が略円錐台である外側のシェル(14)から成り、
    c)上記シェル(14)と上記カップ本体(22)の少なくとも一方に熱接着性プラスティックコーティング(42)が付設され、
    d)シェル(14)の上縁(9)の近傍で、カップ本体(22)の外面とシェル(14)の内面が接する接触路(3)に少なくとも沿って、コーティング(42)が延びるようにカップ(12)がシェル(14)内に着座する、ホットドリンク等用の断熱容器であって、
    上記シェル(14)を上記カップ本体(22)に上記プラスティックコーティング(42)で接着する接着点(1)及び/又は接着部(2)少なくとも一つが、前記接触路(3)にのみ局部的に形成されて成ることを特徴とする断熱容器。
  2. 前記接触路(3)が環状路であることを特徴とする請求項1に記載の断熱容器。
  3. 多数の接着点(1)及び/又は接着部(2)が接触路(3)に沿って形成され、該接触路の非接着部によりこれ等全てが互いに離れて成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の断熱容器。
  4. 接着点(1)及び/又は接着部(2)が、接触路(3)内で水平(6)及び/又は垂直(7)方向に並んで配置され、且つ互いに離れて成ることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の断熱容器。
  5. 接着点(1)及び/又は接着部(2)が、接触路(3)の円周方向(8)に均一に分布するように配置されて成ることを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載の断熱容器。
  6. 接触路(3)がカップ本体(22)とシェル(14)を完全に一周するように配置されて成ることを特徴とする請求項1〜5の何れか一つに記載の断熱容器。
  7. 前記接触路(3)が、カップ本体(22)の環状上部壁部(37)とシェル(14)の上部略円筒状部(5)の間に形成されて成ることを特徴とする請求項1〜6の何れか一つに記載の断熱容器。
  8. 前記接着点(1)及び/又は接着部(2)が、上部肩部(32)が形成されているカップ本体(22)の前記環状上部壁部(37)の下縁部(41)に直近接して配置されて成ることを特徴とする請求項1〜7の何れか一つに記載の断熱容器。
  9. カップ本体(22)及び/又はシェル(14)が、前記熱接着性プラスティックコーティング(42)の被覆されたボール紙から成ることを特徴とする請求項1〜8の何れか一つに記載の断熱容器。
  10. ホットドリンク等用の断熱容器を製造する方法であって、
    (a)略円錐台状のシェル(14)を形成する工程と、
    (b)上記シェル(14)の内側及び/又は略円錐台状のカップ(12)の外側に付設された熱接着性プラスティックコーティング(42)をその融点まで加熱して溶融する工程と、
    (c)上記カップ(12)を、カップ壁(13)の外側が接触路(3)に沿って溶融プラスティックに着座するまで、上記シェル(14)に挿入する工程と、
    (d)シェル壁及とカップ壁(16、13)を、両者が上記接触路(3)内に位置する接着点(1)及び/又は接着部(2)少なくとも一つにおいて一体になるように加圧する工程とを含んで成る方法。
  11. シェル壁とカップ壁(16、13)を、上記シェルを上記カップに局部的に接着する複数の接着点(1)及び/又は接着部(2)が、前記接触路(3)に沿って、非接着部により互いに離れて形成されるように、一体化加圧して成る請求項10に記載の方法。
  12. 前記プラスティックコーティング(42)が環状ストリップであり、該ストリップ全体が加熱されるようにして成ることを特徴とする請求項10又は11に記載の方法。
  13. 前記ストリップ(42)の部分が加熱され、該部分加熱部が前記接着点(1)及び/又は接着部(2)を形成、又は少なくともその一部を構成するようにして成ることを特徴とする請求項10〜12の何れか一つに記載の方法。
  14. 半径方向に移動自在な又は突出するプレス部材(19)少なくとも一つを備える環状又は第1の部材(17)をカップ本体(22)の内側に位置付け、上記プレス部材(19)が外部又は第2の部材(18)に逆らって圧力を作用し、これ等両部材により本体(22)とシェル(14)の両壁(13、16)が一体に加圧されるようにして成ることを特徴とする請求項10〜13の何れか一つに記載の方法。
  15. 外側のシェル(14)を内側のカップ(12)に接着してホットドリンク等用の断熱容器(10)を形成する装置(11)であって、
    a)内側のカップ(12)内に配置される第1の部材(17)と、
    b)上記第1の部材(17)と同心状に、且つ外部のシェル(14)の外側に配置される第2の部材(18)と、
    c)半径方向に突出する又は移動自在なプレス部材(19)であって、対向するシェルとカップの両壁(16、13)を一体に加圧して、これ等両壁の周に沿って接着点(1)及び/又は接着部(2)を形成するためのプレス部材(19)少なくとも一つを備えて成る装置。
  16. 前記第1の部材(17)が環状リング又はディスクであることを特徴とする請求項15に記載の装置。
  17. 前記半径方向に移動自在なプレス部材(19)が、前記第1及び/又は第2の部材(17,18)により移動自在に支持されたプランジャであることを特徴とする請求項15又は16に記載の装置。
  18. 前記半径方向に移動自在なプレス部材(19)多数が、前記第1又は第2の部材(17、18)の周に沿って均一に配置されて成ることを特徴とする請求項15〜17の何れか一つに記載の装置。
  19. シェル(14)を保持するために用いられるスカート部(28)と上部フランジ(23)が少なくとも備わる受け部材(20)を装置が更に含んで成ることを特徴とする請求項15〜18の何れか一つに記載の装置。
  20. 第2の部材(18)としてカウンタプレス延長部(25)が上部フランジ(23)から略垂直方向に延びるようにして成ることを特徴とする請求項15〜19の何れか一つに記載の装置。
  21. カウンタプレス延長部(25)の上端(27)が、カップ本体(22)の外向きカール(34)の着座部として用いられるようにして成ることを特徴とする請求項15〜20の何れか一つに記載の装置。
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