JP2010179949A - 容器の充填口形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 容器の充填口部の切断面をきれいに切断すること。
【解決手段】 合成樹脂製の容器１０の充填口形成方法であって、刃５１を充填口形成部１６に横方向から押し付け移動して該充填口形成部１６を切断するにあたり、刃５１を形成する２つの面５１Ａ、５１Ｂのそれぞれが該刃５１の移動方向に対してなす角度α、βを異ならせる刃５１の傾け装着を行ない、刃５１の傾け装着後に、刃５１を充填口形成部１６に横方向から押し付け移動して該充填口形成部１６を切断させるもの。
【選択図】 図９

Description

本発明は容器の充填口形成方法に関する。

洗剤等の内容物が充填される合成樹脂製の容器として、特許文献１、２に記載の如く、容器本体から突出する円筒状等の充填口部が成形され、この充填口部より内容物を充填した後に、この充填口部を超音波溶着手段（特許文献１）又はヒートシール（特許文献２）により封着するものがある。

特開平11-130112 特開2002-193232

従来技術では、容器本体から突出する充填口部より内容物を充填する前に、充填口形成部の成形端をきれいに切断し、その後の内容物の充填作業と封着作業に好適となる一定の形状を充填口部に付与しておく必要がある。特に、充填口部を封着して形成される封着シール部がそのシール巾の全域に渡ってシール歪み等のない一様で液漏れのない完全なシール強度を備えるように、充填口部の切断面は該充填口部の中心軸に対して直角をなす平滑面に切断される必要がある。また、切断によって発生する異物等が容器本体の内部に混入することも排除されなければならない。

本発明の課題は、容器の充填口部の切断面をきれいに切断することにある。

請求項１の発明は、鋭角に交差する２つの面により形成される刃を円筒状の充填口形成部に横方向から押し付け移動して該充填口形成部を切断することで円形に開口する充填口部を形成し、この充填口部より内容物を充填した後に、該充填口部をピンチバーで挟むことにより平板状にし、この平板状にした充填口部を封着する合成樹脂製の容器の充填口形成方法であって、刃を充填口形成部に横方向から押し付け移動して該充填口形成部を切断するにあたり、刃を形成する２つの面のそれぞれが該刃の移動方向に対してなす角度を異ならせる刃の傾け装着を行ない、刃の傾け装着後に、刃を充填口形成部に横方向から押し付け移動して該充填口形成部を切断させるようにしたものである。

図１は本発明の一実施例である容器を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は充填口部に設けた封着シール部を示す斜視図である。 図２は容器を示し、（Ａ）は容器本体の内側に充填口部を落とし込んだ状態を示す正面図、（Ｂ）は充填口部を落とし込む前の状態を示す部分正面図、（Ｃ）は充填口部を落とし込んだ後の状態を示す部分断面図である。 図３は容器の製造工程を示し、（Ａ）は容器供給工程を示す正面図、（Ｂ）は充填口切断工程を示す正面図、（Ｃ）は内容物充填工程を示す正面図、（Ｄ）は充填口シール工程を示す正面図、（Ｅ）は充填口反転工程を示す正面図である。 図４は充填口部の切断工程を示し、（Ａ）は切断前に封止されている充填口形成部を示す斜視図、（Ｂ）は切断前に封止されていない充填口形成部を示す斜視図、（Ｃ）は切断された充填口部を示す斜視図である。 図５は超音波カッターによる切断状態を示し、（Ａ）は超音波カッターと容器を示す平面図、（Ｂ）は超音波カッターと充填口部を示す断面図である。 図６は超音波カッターと容器を示す側面図である。 図７は超音波カッターと容器を示す正面図である。 図８は刃を示す正面図である。 図９は傾け装着した刃の切断状態を示し、（Ａ）は切断中の状態を示す正面図、（Ｂ）は切断後の状態を示す正面図である。 図１０は傾け装着しない刃の切断状態を示し、（Ａ）は切断中の状態を示す正面図、（Ｂ）は切断後の状態を示す正面図である。 図１１は充填口部の封着工程を示し、（Ａ）は封着前の充填口部を示す斜視図、（Ｂ）は封着された充填口部を示す斜視図である。 図１２は近赤外線ヒータによる封着工程を示し、（Ａ）はヒータと容器を示す正面図、（Ｂ）はヒータを示す模式図である。 図１３は近赤外線ヒータによる封着工程を示し、（Ａ）は容器の投入状態を示す側面図、（Ｂ）はクランプによる容器の押圧状態を示す側面図である。 図１４は近赤外線ヒータによる封着工程を示し、（Ａ）は充填口部のピンチ状態を示す側面図、（Ｂ）は充填口部の加熱状態を示す側面図である。 図１５は近赤外線ヒータによる封着工程を示し、（Ａ）は充填口部の圧着状態を示す側面図、（Ｂ）は充填口部の封着完了状態を示す側面図である。 近赤外線ヒータによる加熱構造を示す側面図である。 図１７は充填口部の落とし込み工程を示し、（Ａ）は落とし込み前の充填口部を示す斜視図、（Ｂ）は落とし込み後の充填口部を示す斜視図である。 図１８は打ち込みヘッドによる落とし込み工程を示し、（Ａ）は容器の投入状態を示す側面図、（Ｂ）は打ち込みガイドによる容器の保持状態を示す側面図である。 図１９は打ち込みヘッドによる落とし込み工程を示し、（Ａ）は容器クランプによる容器の押圧状態を示す側面図、（Ｂ）は打ち込みヘッドによる押し込み状態を示す側面図である。 図２０は打ち込みヘッドによる落とし込み工程を示し、（Ａ）は容器クランプによる容器の押圧解除状態を示す側面図、（Ｂ）は打ち込みガイドによる容器の保持解除状態を示す側面図である。 図２１は充填口部の落とし込み完了状態を示す側面図である。 図２２は打ち込み治具と容器を示す模式断面図である。 図２３は打ち込みヘッドを示す斜視図である。 図２４は容器の反転部に窪みを形成する状態を示し、（Ａ）は窪み形成具による押圧状態を示す斜視図、（Ｂ）は窪みを形成された容器の反転部を示す斜視図である。 図２５は超音波カッターと充填口部と刃を示し、（Ａ）は超音波カッターと充填口部を示す断面図、（Ｂ）は刃を示す正面図である。 図２６は超音波カッターと充填口部と刃を示し、（Ａ）は超音波カッターと充填口部を示す断面図、（Ｂ）は刃を示す正面図である。

本発明の容器の一実施例として、図１に示した合成樹脂製の袋容器１０は、金型による成形として、例えばダイレクトブロー成形やインジェクションブロー成形等のブロー成形によって中空の立体形状に形成されたものである。また、袋容器１０は、内容物として例えば液剤、特に毛髪洗浄剤や全身洗浄剤、液体洗剤や洗浄剤等を封入する容器として用いられ、当該袋容器１０に液剤が充填収容されて、例えば使用時に開封して他の容器に内容物を詰替えるための、詰替え用の自立袋として製品化される（図２）。

袋容器１０は、容器本体１１の胴部１２の肩部１３から突出する注出口形成部１４を備えるとともに、胴部１２の底部１５から突出する充填口形成部１６を備える。

尚、袋容器１０を形成するための合成樹脂材料としては、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、Ｌ−ＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、ＯＰＰ（延伸ポリプロピレン）等のポリオレフィン系樹脂等の軟質の合成樹脂材料、又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のポリエステル系樹脂等を単層として採用することができる。これらの合成樹脂と他の合成樹脂との積層樹脂を採用することもできる。例えば、ＬＤＰＥ又はＬ−ＬＤＰＥを内側層とし、外側層をＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）とする積層樹脂を採用することができる。また、ＥＶＯＨ樹脂（エチレンビニルアルコール共重合樹脂）、ＥＶＡ樹脂（エチレン酢酸ビニル共重合樹脂）、ナイロン樹脂等を積層した樹脂や、ＥＶＡ、ＥＶＯＨ、ナイロン等の樹脂をＰＥ（ポリエチレン）等の樹脂とブレンドした樹脂を採用することもできる。

上述の合成樹脂材料を用いたブロー成形によって、容器本体１１の胴部１２は、当該胴部１２を横断する断面において、金型のパーティングライン２３を介して正面部１２Ａの側縁と背面部１２Ｂの側縁とが連続することにより、楕円又は角にアールをとった長方形の中空断面形状を備えるともに、正面視及び背面視が広幅で側面視が狭幅の扁平形状に形成されている。

袋容器１０は、胴部１２と境界部１７を介して一体成形される底部１５を概ね裁頭円錐状の反転部３０とし、反転部３０の先端の台座部３１から充填口形成部１６を突出して形成し、この充填口形成部１６を切断することで円形に開口する充填口部３２を形成し、充填口部３２から内容物を充填収容した後に、充填口部３２の封着基部３３から先端側の領域を押し潰すようにして折り畳み、充填口部３２を融着シールした封着シール部３４を形成して内容物を封入する袋状の容器であって、充填口部３２は、封着シール部３４の境界部である封着基部３３において、平面視して偶数角の多角形断面形状として好ましくは四角形、更に好ましくは正方形の断面形状を有しており、封着基部３３よりも先端側（図１の上端側）には、円筒形状部分３５と接続するようにその断面形状を変化させる先端側断面変化部３６が設けられている。また、封着基部３３よりも台座部３１の側には、正方形の断面形状の各辺を底辺３７Ａとし、該底辺３７Ａの両端部を基点とした両側の稜線３７Ｂを斜辺とする二等辺三角形状の平坦な三角パネル部３７が、充填口部３２の周方向に連設して複数（本実施例では４箇所）設けられており、充填口部３２を融着シールする際に、封着基部３３から先端側の領域を押し潰すようにして折り畳むことにより、融着シール後の封着シール部３４の両端に、融着シール前の封着基部３３の正方形の断面形状の対向する一対の角部３３Ａが配置される（図１（Ｃ））。

即ち、融着シール前の充填口部３２は、偶数角の多角形断面形状（正方形の断面形状）を有する封着基部３３と、この封着基部３３の先端側に設けられた円筒形状部分３５とを備え、封着基部３３と円筒状部分３５との間には、封着基部３３と円筒状部分３５と接続するようにその断面形状を変化させる先端側断面変化部３６が設けられており、封着基部３３と台座部３１との間には、偶数角の多角形断面形状の各辺を底辺３７Ａとし、これらの底辺３７Ａの両端部を基点とした両側の稜線３７Ｂを斜辺とする二等辺三角形状の平坦な三角パネル部３７が、充填口部３２の周方向に連設して複数設けられている。

尚、封着基部３３とは、上述のように、充填口部３２における融着シールを施される封着シール部３４の境界部を指す。封着シールは、当該封着基部３３を含み、当該封着基部３３から先端側のネック溝３８又はネックリング３９間の円筒形状部分３５で施される。封着シールを施すのが当該間であると、充填口部３２を平坦に折り畳んだ状態となるように押し潰し易くなり、安定した状態で精度良く融着シールを施すことができるからである。

更に、充填口部３２の封着基部３３よりも容器本体１１側の部分は、４箇所の三角パネル部３７の頂点を結んだ正方形の断面形状部分（偶数角の多角形断面形状部分）３７Ｃを介して容器本体１１の底部１５に設けられた前述の台座部３１に接続している。

袋容器１０は、容器本体１１の底部１５に、前述の如く、胴部１２との境界段部１７から先端側に向けて断面積を徐々に小さくする反転部３０と、この反転部３０の先端部分を覆う平坦な略楕円平面形状の台座部３１を有する。底部１５は、容器本体１１に内容物を充填収容し、充填口部３２を融着シールした封着シール部３４を形成した後に、図２に示すように、反転部３０を反転させるようにしながら胴部１２の内側に押し込んで前記底部１５に凹部を形成させることにより、胴部１２との境界段部１７による載置部を形成する。この載置部を介して着底させることにより、図２に示すように、内容物を封入した袋容器１０を、被載置面に安定した自立状態（正立状態）で載置することが可能になる。このとき、合成樹脂製の容器本体１１の胴部１２及び底部１５は、内容物を充填収容して自立袋として製品化された際に、安定した自立性を確保できるように、100μm以上の厚さで成形されることが好ましい。また、適度な可撓性を備えるとともに、潰したり折ったり曲げたりすることが可能で、かつ概ね平坦にすることが可能なように、例えば700μm以下の厚さ、更に好ましくは500μm以下の厚さの薄肉に成形されることが好ましい。

袋容器１０は、胴部１２の肩部１３の中央部分から突出する注出口形成部１４に、基部２０と、基部２０の先端部に易破断部２１を介して連設されて基部２０の上端開口（注出口）を閉塞する切除予定部２２を有する。基部２０は、先端に向かって徐々に先細りとなった中空の略切頭円錐形状を備えている。

注出口形成部１４は、例えばこれの外周面に沿って環状にとりまくように形成された細溝状凹部を有する易破断部２１によって、これより下方の基部２０と、これより上方の切除予定部２２とに区画される。袋容器１０が自立袋として製品化された後に、易破断部２１よりも先端域の切除予定部２２を基部２０から切り離して注出口を形成することにより、自立袋が封止状態から開放される。

易破断部２１を介して基部２０の上端部に連設される切除予定部２２は、円盤形状を有しており、基部２０の上端開口（注出口）を覆うように配置されて基部２０及び易破断部２１と一体成形されることにより、注出口を閉塞する。この易破断部２１には、成形用金型によるパーティングライン２３に沿った直径方向（正面部１２Ａ又は背面部１２Ｂの側縁方向）に延設して、係止穴２４を有する開封つまみ片２５が、円盤形状の切除予定部２２の上面に一体化されて設けられている。ここで、パーティングライン２３に沿った面とはパーティングライン２３を含んだ仮想面のことである。

更に、開封つまみ片２５が張り出す側において注出口形成部１４と隣接する胴部１２の肩部１３には、押えつまみ片２６が、注出口形成部１４と離間した状態で肩部１３から突出して設けられる。

以下、袋容器１０の金型成形後の製造過程について、(A)容器供給工程、(B)充填口切断工程、(C)内容物充填工程、(D)充填口シール工程、(E)充填口反転工程の順で説明する。

(A)容器供給工程（図３（Ａ））
金型成形された袋容器１０の容器本体１１を胴部１２の肩部１３から容器搬送具（袴）１に挿入して保持する。容器搬送具１は、袋容器１０の注出口形成部１４を小径の底孔１Ａに納め、袋容器１０の胴部１２の下半部を大径の保持孔１Ｂに装填し、不図示の容器供給機により容器製造ラインの容器供給ステーションで搬送コンベアに搬入される。これにより、袋容器１０は容器製造ラインに供給され、搬送コンベアに沿う充填口切断ステーション、内容物充填ステーション、充填口シールステーション、充填口反転ステーションに順に位置付けられる。

本実施例で取り扱う袋容器１０は、製品寸法を容器本体１１の表面幅約85mm、側面幅約30〜45mm、高さ約190mmとし、充液量を360ml（シール前満容量約450ml、底部反転後の容量約400ml）とし、容器重量を約15ｇとし、肉厚を400±200μm程度とし、材質をパール調ＨＤＰＥ外層／白色ＨＤＰＥ内層とし、加飾を薄肉インモールドラベル（袋容器１０の表裏）（厚み50〜80μm）とする。

尚、容器搬送具１に挿入されて保持されて容器製造ラインに供給される袋容器１０は、充填口形成部１６の円筒形状部分３５の先端開口を搬送段階での異物混入防止のために封止して、封止部３５Ａとすることもできる（図４（Ｂ））。

(B)充填口切断工程（図３（Ｂ））
容器搬送具１に挿入されて保持された袋容器１０が容器製造ラインの充填口切断ステーションに位置付けられると、不図示の切断機が備えるカッター５０が袋容器１０の図４（Ａ）又は（Ｂ）に示す充填口形成部１６における充填口部３２の円筒形状部分３５をきれいに切断し、その後の内容物の充填作業と封着作業に好適となる図４（Ｃ）に示す如くの一定の平端面形状を該円筒形状部分３５の切断面に付与する。

カッター５０は、図５、図６に示す如く、容器搬送具１に保持されている袋容器１０の充填口形成部１６における充填口部３２に接する三角パネル部３７の基部と、円筒形状部分３５のネックリング３９のそれぞれをエアシリンダ作動される下部グリッパ６１と上部グリッパ６２のそれぞれにより把持した状態で、鋭角に交差する２つの面５１Ａ、５１Ｂにより形成される刃５１を円筒状の充填口形成部１６（円筒形状部分３５）に横方向から押し付け移動して充填口形成部１６を切断し、円形に開口する充填口部３２を形成する。カッター５０の刃５１は充填口形成部１６（円筒形状部分３５）を相対移動して切断するものであれば良く、充填口形成部１６（円筒形状部分３５）を固定するものに限らず、カッター５０を固定しても良いし、両者を異なる速度で相対移動させても良い。以下の実施例で記す切断速度とは、両者の相対速度である。尚、後工程で、この充填口部３２より袋容器１０に内容物を充填した後に、該充填口部３２をピンチバー８３で挟むことにより平板状にし、この平板状にした充填口部３２を封着して封着シール部３４を形成する。

カッター５０による充填口形成部１６の切断位置（図４（Ａ）、（Ｂ）のＰ（図７））は、封着シール部３４の位置やシール長さＳ（図１１（Ｂ））に応じて円筒形状部分３５の軸方向の適宜位置に定める。円筒形状部分３５のネック溝３８は、カッター５０による切断面が分厚くなって美観が損なわれるから、主として手作業による切断部分とする。また、カッター５０により切断される円筒形状部分３５の肉厚に差があるときには、厚い側から切断開始する方が、切断時の円筒形状部分３５の変形が少なく、良好な切断面が得られる。例えば、円筒形状部分３５のパーティングライン２３の部分（図５（Ｂ））や、非対称な容器成形により厚みに差があるときには、厚い側から切断開始する。

カッター５０は、図７、図８に示す如く、刃５１を袋容器１０の充填口形成部１６（円筒形状部分３５）に横方向から押し付け移動して充填口形成部１６を切断するにあたり、刃５１を形成する２つの面５１Ａ、５１Ｂのそれぞれが該刃５１の移動方向に対してなす角度α、βを異ならせる刃５１の傾け装着を行なう。そして、刃５１の傾け装着後に、刃５１を充填口形成部１６（円筒形状部分３５）に横方向から押し付け移動して該充填口形成部１６を切断する。

カッター５０において、刃５１の刃先角（α−β）は、好適には1.0〜4.0度であり、これらの値より大きいと切断抵抗が大きくなって切断面不良になり、これらの値より小さいと刃先強度が低くなって刃先耐久性が悪くなるので、切断する樹脂の種類や厚みによって調整する。αは好適には2.0〜4.5度である。α、α−βを上述の好適範囲に設定することで、充填口部３２の円筒形状部分３５の切断面をストレートな平端面とすることができる。ここで、カッター５０は、図８に示す如き方向から見た際、刃の表裏両方に刃を有す諸刃でも良いし、図２５（Ｂ）、図２６（Ｂ）に示す方向から見た際、刃の表または裏に刃を有す片刃でも良い。図２５（Ｂ）、図２６（Ｂ）においてもα、β、α−βは、上述の指針により好適範囲に設定すれば良い。尚、図２５（Ａ）は図２５（Ｂ）の上面図であり、図２６（Ａ）は、図２６（Ｂ）の上面図である。

カッター５０は、図５、図２５、図２６に示す如く、横挽刃と縦挽刃を有す鋸のように峰の側にも刃のついた両刃でも良いし、包丁のような峰の側には刃のない片刃でも良い。

カッター５０は、図５、図２５、図２６に示す如く、刃の部分が直線状の直刃でも良いし、日本刀や出刃包丁の如き刃の部分が曲線状の曲刃（図示せず）でも良い。

カッター５０は、図５（Ｂ）に示す如く、切断方向（刃の移動方向）に対して適当な角度ηを有していても、η＝90度となるようにしても良い。好適にはη＝55〜80度にすると、切断時に刃と接触する袋容器１０の充填口形成部１６（円筒形状部分３５）が刃と平行方向に僅かに逃げることで、よりきれいに切断できる。

カッター５０は、図５に示す如く、振動子５２に設けたホーン５３の先端部に刃５１をねじ止めし、刃５１を袋容器１０の充填口形成部１６（円筒形状部分３５）に横方向から押し付け移動して該充填口形成部１６を切断するときに、刃５１に例えば10kHz以上の微小振動を与える。これにより、刃５１の充填形成部１６に対する摩擦抵抗を小さくし、切れ味を鋭くする結果、充填口部３２の切断面を平滑面にし、バリの発生が防止できるので外観が良好になり、切断の際に充填口形成部１６へ加わる力を最小とできるので変形や破れなどのダメージを与えるおそれがなくなる。

本実施例のカッター５０は、超音波カッターが特に好ましく、刃５１に20kHz以上の微小振動を与えるものとした。刃５１の材質はＳＫＨ５１（ハイス鋼）を用いたが、その他の金属、焼結金属、これらに切れ味や耐腐食性を高めるためのコーティングを施したもの、又はセラミック等も採用できる。一般には、20kHz以上の周波数による振動を超音波振動、超音波振動を与えるカッターを超音波カッターと呼ぶ。

カッター５０の刃５１により充填口形成部１６（円筒形状部分３５）を切断する切断速度は3〜40m／minが好ましく、より好ましくは8〜20m／minである。この速度より小さいと切断時間が長くなって生産性が低下し、この速度を超えると切断面がきれいにならなかったり、刃５１の寿命が低下する。

カッター５０の刃５１の微小振動の振幅は大きいほど切断抵抗が小さい。振幅は20〜150μmが好ましく、より好ましくは40〜100μmである。この振幅より大きくする場合には、振動させるために大電圧が必要になったり、振動子５２やホーン５３が大型化して不経済である。この振幅より小さいと、切れ味が低下して切断面がきれいにならない。

本実施例のカッター５０は、ソノテック社の発振器型式SF-3410、ホーン型式SF8500であり、刃５１を3136-8L（切刃長さ40mm）とし、周波数を22kHzとし、出力を220Wとし、振幅を最大82μm（実測）とした。尚、切断される円筒形状部分３５の直径は約25mmであった。

本実施例の充填口切断工程によれば、以下の作用効果を奏する。
(a)カッター５０の刃５１を袋容器１０の例えば鉛直軸に沿って配置してある充填口形成部１６に横方向から押し付け移動して該充填口形成部１６を切断するとき、充填口形成部１６は刃５１が及ぼす横力により鉛直軸に対して傾く。即ち、充填口形成部１６は、図９、図１０に示す如く、下部グリッパ６１と上部グリッパ６２により把持されているが、グリッパ６１、６２と充填口形成部１６のクリアランスによるガタ、充填口形成部１６の柔軟性等に起因し、刃５１の横力により該充填口形成部１６の全体が鉛直軸に対して湾曲する如くに傾く。

このとき、図９に示す如く、刃５１を形成する２つの面５１Ａ、５１Ｂのそれぞれが該刃５１の移動方向に対してなす角度α、βを異ならせる刃５１の傾け装着を行ない、その傾け装着状態の刃５１を上述の如くに傾いている充填口形成部１６に対して移動させるものとすれば、刃５１の２つの面５１Ａ、５１Ｂに挟まれて２つの面５１Ａ、５１Ｂの中央を通る中央面は鉛直軸に対して傾く充填口形成部１６の中心軸に対し概ね直交して移動するものになり、この刃５１により切断された充填口部３２の切断面は該充填口部３２の中心軸に対して直角をなすものになる。これにより、充填口部３２を封着して形成される封着シール部３４は、そのシール幅の全域に渡って一様で完全なシール強度を備えるものになる。

他方、図１０に示す如く、刃５１を形成する２つの面５１Ａ、５１Ｂのそれぞれが該刃５１の移動方向に対してなす角度α、βを同じにし、この刃５１を上述の如くに傾いている充填口形成部１６に対して移動するものとすれば、刃５１の２つの面５１Ａ、５１Ｂに挟まれて２つの面５１Ａ、５１Ｂの中央を通る中央面は、鉛直軸に対して傾く充填口形成部１６の中心軸に斜交して移動するものになり、この刃５１により切断された充填口部３２の切断面は該充填口部３２の中心軸に対して傾くものになる。

(b)刃５１を充填口形成部１６に横方向から押し付け移動して該充填口形成部１６を切断させるときに、刃５１に微小振動を与える。これにより、刃５１の充填口形成部１６に対する摩擦抵抗が小さくなり、切れ味が鋭くなる結果、充填口部３２の切断面は平滑面になり、その充填口部３２を封着して形成される封着シール部３４は、そのシール幅の全域に渡ってシール歪みのない一様で完全なシール強度を備えるものになる。切断による異物等の発生もなく、容器本体１１の内部への異物等の混入もない。この刃５１に与える微小振動の好適周波数は、例えば10kHz程度以上である。

(c)刃５１に与える微小振動の周波数を20kHz以上とした超音波カッター５０を用いることにより、充填口部３２の切断面を一層きれいに切断できる。

(C)内容物充填工程（図３（Ｃ））
容器搬送具１に挿入されて保持された袋容器１０が容器製造ラインの内容物充填ステーションに位置付けられると、不図示の充填機が備える充填ノズル７０が前工程で切断済の充填口部３２の開口に挿入され、一定量の内容物が充填される。

(D)充填口シール工程（図３（Ｄ））
容器搬送具１に挿入されて保持された袋容器１０が容器製造ラインの充填口シールステーションに位置付けられると、シール機８０が前工程で内容物を充填済の充填口部３２を、図１１に示す如く、封着シールして封着シール部３４を形成する。

シール機８０は、図１２〜図１５に示す如く、ヒータ８１、容器クランプ８２、ピンチバー８３、圧着バー８４を有する。

シール機８０は、図１２に示す如く、充填口部３２をピンチバー８３で挟むことにより平板状にし、この平板状にした充填口部３２の先端部をピンチバー８３の外方に露出させ、露出させた充填口部３２の先端部をヒータ８１により加熱し、加熱された充填口部３２の先端部を圧着バー８４で挟むことにより圧着して封着シール部３４とする。

ヒータ８１は、図１２に示す如く、充填口部３２の平板状先端部の左右の平板面を左右から加熱する左右一対からなる。各ヒータ８１は、金メッキされたＵ字状反射面を有するミラー８１Ａと、ミラー８１Ａの反射面の頂部に近接して配置されたハロゲンランプ等の熱源ランプ８１Ｂと、熱源ランプ８１Ｂから照射されてミラー８１Ａで反射されたヒートビームを透過させる透明板８１Ｃとを有する。各ヒータ８１は、熱源ランプ８１Ｂからのヒートビームをミラー８１Ａの頂点に位置する充填口部３２の平板状先端部に線状（集光ライン）に集光して加熱する。

ヒータ８１の加熱方式は、熱源ランプ８１Ｂが照射する赤外線（波長0.75〜1000μmの近赤外線、中赤外線、遠赤外線を含む）を用いるものであるが、好適には近赤外線（波長0.75〜1.5μm）を用いる。近赤外線は、電磁波の一種であって、熱エネルギでなく、光エネルギであり、被加熱物に吸収される光エネルギが分子運動（振動）を誘発して生ずる熱により加熱する。

以下、シール機８０による充填口シール手順について説明する。
(1)容器搬送具１に挿入されて保持された袋容器１０をシール機８０に導入する（図１３（Ａ））。

(2)袋容器１０の胴部１２の上半部をその外方より左右一対の容器クランプ８２によって押圧し、容器本体１１の空気抜きを行なう（図１３（Ｂ））。

充填口シール工程の後工程で、反転部３０を打ち込み反転することで充填口部３２を容器本体１１の内側に落とし込むとき、容器本体１１に多量の空気が入っていると、反転部３０の打ち込み反転ができない。このため、充填口シール工程における封着シール部３４の形成前に、容器本体１１から所定量の空気抜きを行なっておくものである。例えば、左右一対の容器クランプ８２の間隔を、容器本体１１の側面幅と略同じ46mmから20〜28mmまで、即ち、容器本体１１の側面幅の40〜60％程度まで縮め、後工程で反転部３０を打ち込み反転可能にする。ここで、抜く空気の量を調整することで、袋容器１０の見た目を変化させることが可能となる。例えば、ここで、抜く空気の量を多目にすると、反転部３０を打ち込み反転することで充填口部３２を容器本体１１の内側に落とし込んだあとの袋容器１０は、胴部１２が僅かに窪んだ形状となり、鋭角的でスリムな見た目とすることができる。逆に、ここで、抜く空気の量を少なめ目にすると、反転部３０を打ち込み反転することで充填口部３２を容器本体１１の内側に落とし込んだあとの袋容器１０は、胴部１２が僅かに膨らんだ形状となり、丸みを帯びた優しい見た目とすることができる。

(3)袋容器１０の充填口部３２を左右一対のピンチバー８３で挟着して平板状にし、この平板状にした充填口部３２の先端部をピンチバー８３の外方に露出させる（図１４（Ａ））。

充填口部３２の先端部の露出長さＬ（図１６）は、封着シール部３４のシール長さＳ（図１１（Ｂ））に応じて調整されるが、4〜8mmが好ましく、より好ましくは5〜7mmである(図１６)。

(4)ヒータ８１を待機位置から作業位置に下降させ、ヒータ８１の近赤外線のヒートビームの焦点を充填口部３２の上述の平板状先端部に位置合せし、充填口部３２の先端部を加熱する（図１４（Ｂ））。

左右の各ヒータ８１のヒートビームの焦点は、充填口部３２の平板状先端部の左右の平板面の表面に位置合せし、その照射幅ｘは2〜3mm、ピンチバー８３上面とヒートビームの焦点との隙間長さｙは2〜3mmが好ましい（図１６）。隙間長さｙを設けないと、左右一対のピンチバー８３で挟着された部分まで溶解し、充填口部３２が挟着された部分から曲がるなどの変形をしてしまう場合がある。

左右の各ヒータ８１による充填口部３２の平板状先端部の加熱時間は、1.0〜3.5secが好ましく、より好ましくは2.0〜3.0secである。

(5)加熱された充填口部３２の先端部を左右一対の圧着バー８４により挟み、この充填口部３２の先端部を圧着かつ冷却して封着シール部３４を形成する（図１５（Ａ））。このとき、圧着バー８４により充填口部３２の先端部を圧着する直前、例えば0.1〜0.5sec前に、もしくは同時に容器クランプ８２による胴部１２の押圧を解除することによって、容器クランプ８２により押圧された胴部１２の内圧力が封着シール部３４に余分な力として加わり、封着シール部３４が破損することを防止する。

圧着バー８４が充填口部３２の先端部を圧着かつ冷却する時間は、0.5〜2.5secが好ましく、より好ましくは1.0〜2.0secである。冷却は、15〜30℃の室温程度で十分であるが、必要に応じて、室温の空気を封着シール部３４に送風したり、例えば0〜10℃の冷風を封着シール部３４に送風しても良い。また、例えば5〜25℃に調整された冷却用バーを封着シール部３４に接触させても良い。

(6)充填口部３２に対するピンチバー８３の挟着、圧着バー８４の圧着を解除し、図１１（Ｂ）に示す如くの封着シール部３４の形成を完了する（図１５（Ｂ））。

本実施例のシール機８０は、ヒータ８１としてハイベック社の近赤外線ヒータHYL20-6MRを用い、電圧100V、定格電流6A、定格電力600W、集光ライン長を60mm、焦点距離ａ（図１２（Ｂ））を20mmとした。ピンチバー８３、圧着バー８４の材質として、近赤外線を吸収しにくい材料を選択することが好ましく、ここではアルミニウムを用い、それらの昇温を防止した。

本実施例の充填口シール工程によれば、以下の作用効果を奏する。
(a)ピンチバー８３で挟んだ充填口部３２の先端部を露出させ、露出させた充填口部３２の先端部を加熱して封着する。従って、充填口部３２のピンチバー８３に沿って露出する先端部をライン状の平端部とし、このライン状の平端部を集中的に加熱する。充填口部３２の先端部を短時間で効率良く加熱し、強靭な封着シール部３４とする。

(b)近赤外線を充填口部３２の先端部に照射することにより、光エネルギ（熱エネルギではない）が被加熱部で吸収されて分子運動（振動）を誘発して発熱する。充填口部３２の先端部を短時間で効率良く加熱し、強靭な封着シール部３４とする。

(c)加熱された充填口部３２の先端部を圧着バー８４で挟むことにより圧着する。これにより、充填口部３２の先端部を確実に圧着し、安定的に強靭な封着シール部３４とする。

(E)充填口反転工程（図３（Ｅ））
容器搬送具１に挿入されて保持された袋容器１０が容器製造ラインの充填口反転ステーションに位置付けられると、反転装置９０が反転部３０を打ち込み反転し、充填口部３２を容器本体１１の底部１５の内側に落とし込む（図１７）。これにより、袋容器１０は、容器本体１１の底部１５に凹部を形成させ、底部１５に胴部１２との境界部１７による載置部を形成し、容器本体１１の積み重ね性、包装箱への収納性、美的外観性を向上する。

袋容器１０は、充填口反転工程までの前工程で、容器本体１１から反転部３０を介して突出する充填口部３２より容器本体１１に内容物を充填され（内容物充填工程）、充填口部３２をピンチバー８３で挟むことにより平板状にし、この平板状にした充填口部３２を封着して封着シール部３４を形成している（充填口シール工程）。そして、充填口シール工程では、前述した如く、容器本体１１をその外方より押圧してから、充填口部３２の封着シール部３４を形成し、充填口反転工程における反転部３０の打ち込み反転の確実を図っている。

反転装置９０は、図１８〜図２１に示す如く、容器クランプ９１、打ち込みガイド９２、打ち込みヘッド９３を有する。

以下、反転装置９０による充填口反転手順について説明する。
(1)容器搬送具１に挿入されて保持された袋容器１０を反転装置９０に導入する（図１８（Ａ））。

(2)容器本体１１の胴部１２の上端部（底部１５との境界部１７の側）を左右一対の打ち込みガイド９２により挟持し、容器本体１１を位置決めする（図１８（Ｂ））。

(3)容器本体１１の反転部３０から離れた部分、本実施例では胴部１２の上半部を左右一対の容器クランプ９１によって外方より適度に押圧し、容器本体１１の内圧力を高める（図１９（Ａ））。打ち込みヘッド９３が加える打ち込み力が容器本体１１を座屈させないように、容器本体１１に予め適度の内圧力を付与するものである。

(4)容器クランプ９１による上述(3)の容器本体１１の押圧状態を維持しつつ、打ち込みヘッド９３により、反転部３０と充填口部３２の間に形成されている台座部３１（充填口周辺部）を容器本体１１の内側に押し込み、反転部３０を打ち込み反転する（図１９（Ｂ））。

尚、本実施例では、打ち込みヘッド９３が押し込む充填口周辺部を台座部３１としたが、この充填口周辺部は反転部３０の裁頭円錐状面内の頭部側部分であっても良い。

打ち込みヘッド９３は、図２２、図２３に示す如く、先細の先端テーパ状をなして台座部３１を押し込む押し込み部９３Ａと、押し込み部９３Ａの中央に設けられて台座部３１の中央に突出する充填口部３２（封着シール部３４、円筒形状部分３５、先端側断面変化部３６、三角パネル部３７を含む）を受容する孔部９３Ｂを備える。打ち込みヘッド９３の打ち込み部９３Ａの長さＨ（図２２）は、反転部３０の打ち込み深さｄ（図２２）（底部１５の境界部１７に対して打ち込まれた台座部３１の高さ）の1.05〜1.50倍とすることが好ましく、より好ましくは1.15〜1.40倍とする。Ｈを1.05倍以上とすることで打ち込みが十分なものとなり、打ち込み終了後に反転部３０が外方に戻り変形して膨らみ状をなすことが予防できる。Ｈを1.50倍以下、より好ましくは1.40倍以下とすることで容器本体１１の保持が確実なものとなり、容器本体１１が容器クランプ９１から外れて落下したり、容器本体１１が容器クランプ９１にこすれて傷ついたり、封着シール部３４が破れるなどの不具合の予防ができる。打ち込みヘッド９３の孔部９３Ｂの縦幅ｗ1（図２３）は、封着シール部３４の長さｊ（図１７（Ａ））の1.05倍以上が好ましく、より好ましくは1.2倍以上である。ｗ1が1.05倍以上であれば、封着シール部３４が孔部９３Ｂに入るのを阻止でき、封着シール部３４が折れたり、根元から曲がり、封着シール部３４及びその周辺が破損することなどの不具合の予防ができる。打ち込みヘッド９３の孔部９３Ｂの横幅ｗ2（図２３）は、封着シール部３４の厚みｋ（図１７（Ａ））の1.05〜5.0倍が好ましく、より好ましくは1.5〜3.0倍である。ｗ2を5.0倍より小さくすることで、打ち込み部９３Ａの先端面の面積が確保され打ち込みが確実になり、ｗ2を1.05倍以上とすることで、封着シール部３４が孔部９３Ｂに確実に入り、封着シール部３４が折れたり、根元から曲がり、封着シール部３４及びその周辺が破損するなどの不具合の予防ができる。

尚、打ち込みヘッド９３が台座部３１を押し込んで反転部３０を打ち込み反転するに先立ち、図２４に示す如く、左右の押し込みバー９４により反転部３０の左右の裁頭円錐状側部を押し込み、容器本体１１の内側に向かう窪みＲを形成する。これによって反転部３０の左右の側部に形成される窪みＲ（図２４（Ｂ））は、底部１５の境界部１７に沿うように設けられ、胴部１２よりも周長が短い故に厚く硬い反転部３０が打ち込みヘッド９３により押し込まれて反転するときの反転ガイドラインとして機能するものになる。

(5)容器クランプ９１による容器本体１１の押圧を解除し（図２０（Ａ））、続いて打ち込みガイド９２による挟持を解除する（図２０（Ｂ））。容器クランプ９１と打ち込みガイド９２の解除の順序をこうすることで、容器本体１１の姿勢の乱れを防止でき、反転部３０が外方に戻り変形して膨らみ状をなす現象を防ぐことができる。

(6)打ち込みヘッド９３による押し込みを解除し、反転部３０の打ち込み反転を完了する（図１７（Ｂ）、図２１）。容器クランプ９１と打ち込みガイド９２の解除後に打ち込みヘッド９３を解除することで、反転部３０が外方に戻り変形して膨らみ状をなすことが予防できる。

本実施例の充填口反転工程によれば、以下の作用効果を奏する。
(a)容器本体１１の充填口部３２を封着する前に、容器本体１１の標準外形をその外方より押圧し、後工程で容器本体１１の内側に充填口部３２が落とし込まれる落とし込み容積に対応する空気量を予め容器本体１１から排出しておく。これにより、充填口部３２の落とし込み容積に対応する空気量を排出した容器本体１１の充填口部３２を封着した後に、充填口部３２を容器本体１１の内側に抵抗なく安定的に落とし込みできる。そして、充填口部３２を落とし込んだ後の容器本体１１は標準の外形を呈するものになる。

(b)容器本体１１の反転部３０と充填口部３２の間に充填口周辺部としての台座部３１が形成され、この台座部３１を容器本体１１の内側に押すことで反転部３０を反転させる。充填口周辺部としての台座部３１を押すことで、封着シール部３４を含む充填口部３２を損傷することなく、反転部３０を確実に反転させ、充填口部３２を容器本体１１の内側に落とし込みできる。

(c)上述(b)の充填口周辺部としての台座部３１を押すに際し、容器本体１１の内圧力を高めた状態としておくことにより、台座部３１を押す力によって容器本体１１を座屈させることなく、反転部３０を確実に反転させることができる。

(d)上述(c)の容器本体１１の反転部３０から離れた部分としての胴部１２の上半部を外方より押圧することにより、容器本体１１の内圧力を確実に高めた状態としておくことができる。

(e)上述(c)、(d)の反転部３０に容器本体１１の内側に向かう窪みＲを形成しておくことにより、反転部３０を容易に反転させることができる。

本発明によれば、容器の充填口部の切断面をきれいに切断することができる。

１０ 容器
１１ 容器本体
１６ 充填口形成部
３０ 反転部
３１ 台座部（充填口周辺部）
３２ 充填口部
３４ 封着シール部
５０ カッター
５１ 刃
５１Ａ、５１Ｂ 刃の面
５２ 振動子
５３ ホーン
７０ 充填ノズル
８０ シール機
８１ ヒータ
８２ 容器クランプ
８３ ピンチバー
８４ 圧着バー
９０ 反転装置
９１ 容器クランプ
９２ 打ち込みガイド
９３ 打ち込みヘッド
９４ 押し込みバー

Claims (3)

1. 鋭角に交差する２つの面により形成される刃を円筒状の充填口形成部に横方向から押し付け移動して該充填口形成部を切断することで円形に開口する充填口部を形成し、この充填口部より内容物を充填した後に、該充填口部をピンチバーで挟むことにより平板状にし、この平板状にした充填口部を封着する合成樹脂製の容器の充填口形成方法であって、
   刃を充填口形成部に横方向から押し付け移動して該充填口形成部を切断するにあたり、刃を形成する２つの面のそれぞれが該刃の移動方向に対してなす角度を異ならせる刃の傾け装着を行ない、
   刃の傾け装着後に、刃を充填口形成部に横方向から押し付け移動して該充填口形成部を切断させる容器の充填口形成方法。
2. 前記刃を充填口形成部に横方向から押し付け移動して該充填口形成部を切断させるときに、刃に微小振動を与える請求項１に記載の容器の充填口形成方法。
3. 前記微小振動が超音波振動である請求項２に記載の容器の充填口形成方法。

Images