JP2013237451A - 液体用注出口栓 - Google Patents

Abstract

【課題】紙容器に使用される本発明の注出口栓は、注出口栓のフランジの形状を、成形も良好な形状であり、反りなどの変形も出ず、生産性も従来と変わらないで量産できる方法であり、かつ、円形のような対称形であっても、注出口栓の方向性を規制できるようにする事。
【解決手段】紙容器本体３に取り付ける方向性のある注出口栓において、局所的に、光線反射率、あるいは光線透過率の異なる部分を設けたことを特徴とする液体用注出口栓。
【選択図】図１

Description

本発明は、ジュース、酒、お茶、てんぷら油、醤油などの液体を収納し、頂部に注出口が設けられた紙容器の注出口栓に関する。

従来、紙容器本体に使用する積層シートは、紙を基材とし、内側面および外側面をヒートシール性に優れたポリオレフィン系樹脂とする構成で、これに、内容物の成分によっては、ガスバリヤ性を付与する層を加えられていた。例えば、ジュースや酒類では、〔容器外側〕ポリエチレン／紙／ポリエチレン／アルミニウム箔／ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム／ポリエチレン〔容器内側〕構成のような積層シート５からなる。このような構成は、保香性が必要なものや、酸化し易い液体を充填する容器として広く使用されている。
これらの紙容器の中で、１リットル以上の大きい容量を持ったものや、一度に大量には使用しないが開封後長期に使用、収納する容器では、落下強度を上げる為、特に使用する積層体の強度を大きくし、積層体同士の融着部における剥離強度を増していた。そして、一度の使用量に対し容量が多く、長期に、かつ、頻繁に使用するので、簡単に開口部を開口、閉鎖できる事も必要である。
このような紙容器では、使用上の利便性を向上する為、注出口栓を設ける。通常、図１に示すような切り妻屋根形の頂部のキャップ装着面３１にキャップと注出口栓本体１とからなる口栓を突設した液体紙容器が用いられている。

この注出口栓本体１は、容器の口栓取り付け孔２から突出する口元の注出筒にキャップを螺着したものである。通常では、流通時の密封性の完全さやバージン性の確保、または、使用時の易開封性を兼ね備えるために、例えば図２に示すように、注出口栓本体１の注出筒内側の下方内面に注出用口閉鎖部６を設けて封止している。そして、使用時に開口するため、この封鎖板の下面の所定位置に垂直断面逆Ｖ字状の環状切込み７を設けて、上面の開口予定位置に環状薄肉脆弱線８を形成し、この環状薄肉脆弱線８の内側近傍の上面の所定の一側に、先端にプルリング９をもつ支柱１０を立設したものである。
容器を開封するために注出口栓本体１を開口するときには、キャップを外し、図１０のように注出口栓本体１の注出筒の内側に収容されているプルリング９に指先を掛けて上方へ引っ張って、注出用口閉鎖部６の環状薄肉脆弱線８を引き裂いて開口していた。なお、開口した注出口栓本体１は、注出用口閉鎖部６を廃棄したのちに、キャップを注出筒に螺合して装着して再封止している。

しかし、注出口栓本体１はシール巾を充分に設けられるように周囲へ平面状に広がったフランジ１１を使用し、内側から融着させるようにしている為、注出口栓の取り付け面は、紙容器の頂部における取り付け面の端には取り付かず、その分、融着面の中央に寄っている。それに、容器は紙基材の為、剛性が完全ではない事、及び、この取り付け面は、通常、傾斜面になっているので、開口する方向性によって、使い勝手が著しく違うという問題がある。
この為に、従来は注出口栓本体１におけるプルリング９の方向が、色々な方向を向いて取付けられると、開口しにくい容器、開口が難しい容器などの不良品が発生してしまっていた。そして、この注出口栓本体１の方向を完全に規制するには、人手を掛けて、方向を目で確認し、位置合わせせざるを得ず、生産性が著しく低下し、大変な労力が掛かってしまう問題があった。
その為、このような容器の注出口栓本体１の向きは、方向性を持っているので、自動的に注出口栓の方向を規制するような方策が必要である。

以上に対し、文献１では、密閉底板の注出口部となるべき開封用の薄肉部分の形状に対する方向が、注出口栓を容器本体に取付けるにあたって常に規制された位置にあたるようにするため、注出口栓の取付座板（フランジ１１）に、前記薄肉部分の形状に対する方向が一定であるような直線状部分を設けた注出口栓を提案している。
しかし、このような、注出口の取付座板の形状の一部を非対称にする方法は、取付座板を融着に必要な大きさ以上に大きくする必要があり、余分な材料を必要とする。また、取付座板形状が異型であるので、成形しづらく、ショートショットが発生しやすい、取付座板が反るなど、不良が発生しやすい。その為、容器本体との融着不良も発生しやすい。
この他、形状で規制するので、専用のパーツフィーダーを必要とするが、形状によって流れが悪く、生産性が著しく落ちて、正規の位置に来る注出口栓がなかなか揃えられないといった問題も発生しやすかった。

実公昭６０−３４５８４号公報

紙容器に使用される本発明の注出口栓本体１は、上記問題に鑑みて、注出口栓本体１のフランジ１１の形状を、成形も良好な形状とし、反りなどの変形も出ず、生産性も従来と変わらないで量産できる方法であり、かつ、円形のような対称形であっても、注出口栓の方向性を規制できるようにする事が本発明の課題である。

本発明の請求項１の発明は、紙容器等の容器本体に取り付ける方向性のある注出口栓において、局所的に、光線反射率、あるいは光線透過率の異なる部分を設けたことを特徴とする液体用注出口栓である。

また、請求項２項の発明は、局所的に設けた光線反射率、あるいは光線透過率の異なる部分と、その他の部分との光線反射率、あるいは光線透過率の違いを、２倍以上にしたことを特徴とする液体用注出口栓である。

また、請求項３項の発明は、局所的に光線反射率を低くし、又は局所的に透過率を低くした事を特徴とする液体用注出口栓である。

また、請求項４項の発明は、局所的に光線反射率、又は局所的に透過率を異なる部分を設けた部位が、フランジ、又は閉塞板であることを特徴とする液体用注出口栓である。

また、請求項５項の発明は、局所的に光線反射率、又は局所的に透過率を異なる部分を設けた部位が、複数箇所設けられた事を特徴とする液体用注出口栓である。

また、請求項６項の発明は、局所的に光線反射率、又は局所的に透過率を異なる部分を設けた部位が、フランジ部であって、その形状が、弓形状、又は一定の巾を持った帯状である事を特徴とする液体用注出口栓である。

また、請求項７項に係る発明は、局所的に光線反射率、又は局所的に透過率を異なる部分を設けた部位が、閉塞板であって、矢印の形状である事を特徴とする液体用注出口栓である。

本発明の注出口栓は、プルリングの引張り方向などのような方向性があるが、光センサーで回転方向の向きを検出し、簡単に生産ライン上で位置を合わせられるので、生産性の低下は無い。
また、フランジの形状は円形などの対称性が良い形状に出来るので、注出口栓の成形において、反りなどの変形やフランジの厚みムラなどが発生しないので、容器本体との融着も安定したシールが可能である。
さらに、特別のパーツフィーダーによる位置決めが回転方向では必要でないので、組み立てラインでの生産性も高い。そして、生産ラインに位置検出の光センサーと、簡単な回転位置決め装置さえ設ければ、従来の生産ラインを使用できる。

本発明の方向規制機能を有する液体用注出口栓を使用した液体用容器の外観図である。 本発明の方向規制機能を有する液体用注出口栓を取り付けた液体容器の注出口栓近傍の断面図である。 本発明の方向規制機能を有する液体用注出口栓の平面図である。 本発明の方向規制機能を有する液体用注出口栓の側面図である。 本発明の方向規制機能を有する液体用注出口栓の一例で、フランジ１１における光反射率の高い範囲が、中心から帯状に設けた注出口栓の平面図である。 本発明の方向規制機能を有する液体用注出口栓の一例で、フランジ１１における光反射率の高い範囲が、センサーで広いバンドで拾えるように幅広に設けた注出口栓の平面図である。 本発明の方向規制機能を有する液体用注出口栓の一例で、フランジにおける光反射率の高い範囲が、中心から扇状に設けた注出口栓の平面図である。 本発明の方向規制機能を有する液体用注出口栓の一例で、光反射率が高い範囲が矢印の中心で確認できるようにした注出口栓の平面図である。 本発明の注出口栓を取り付けた液体容器で、キャップと注出口栓が一体化した一例を、その注出口栓近傍の断面図で示したものである。 本発明の方向規制機能を有する液体用注出口栓を取り付けた液体容器の注出口栓近傍の断面図で、プルリング９を引き上げ、注出用口閉鎖部６を開け掛かった状態の図である。 本発明の方向規制機能を有する液体用注出口栓の方向位置をサーボモーター１５と光反射センサー１７を使用して方向を規制し、注出口栓本体１を容器本体３の口栓取り付け孔２に融着する事を模式的に示した図である。 本発明の方向規制機能を有する液体用注出口栓の方向位置をサーボモーター１５と光透過式センサー１７を使用して方向を規制し、注出口栓本体１を容器本体３の口栓取り付け孔２に融着する事を模式的に示した図である。

以下、本発明の液体用紙容器に使用する方向規制機能を有する液体用注出口栓の実施の形態例について、図を用いて詳細に説明する。
実施形態例に使用される紙容器本体は、図１に示すように、紙を基材とし、内側面および外側面をヒートシール性に優れたポリオレフィン系樹脂とする積層シート５を使用する。胴部は側面接着部４で貼り合わせ、頂部と底部をそれぞれ合わせて融着する事で、４角柱の容器本体３と切り妻屋根形を持った頂部からなり、切り妻屋根形の頂部のキャップ装着面３１に注出口栓本体１を突設した液体紙容器である。もちろん切り妻屋根の頂部に限らず、頂部が平坦な直方体形状でもかまわない。

図２、図３、図４に示すように注出口栓本体１は、プルリング９と一体になった注出用
口閉鎖部６があり、図１０のように、上記プルリング９を引っ張って、プルリング９根元の支柱１０近傍における環状薄肉脆弱線８から破断が開始し、開口される。
注出口栓本体１の材質は、容器本体に使用されているシーラント層との融着性が良好で、耐ストレスクラッキング性も高く、内容物からの影響を受けにくい材料で、かつ、剛性が適度にあり、キャッピングしやすい事が必要である。さらに、プルリングが形成される事から、引っ張り強度も高い必要があり、かつ、環状薄肉脆弱線８では一定の引張り強度で破断する多様な特質を持っている必要がある。さらに、溶融時の流動性（ＭＩＦ）も高い必要があり、高圧法の低密度ポリエチレンの他、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度と高密度ポリエチレンの混合樹脂などを使用する。その中でも、直鎖状の低密度ポリエチレンが好ましい。

ところで、容器本体３を保持し、図１０のように、プルリング９を引っ張って注出用口閉鎖部６を開口させる為には、常にプルリング９の根元の支柱１０の方向が容器の上側又は下側で、固定した方向になるようにするが、好ましくは、下側が良好である。なぜならば、紙容器は、プラスチック製や金属製、ガラス製の容器に比べ、剛性が無く、本紙容器のような場合、縦方向の力には強いが、斜めや横方向の力には軟弱で、容器の剛性が方向性を持つ為である。
その為、本発明者は、注出口栓本体１の向きを自動的に規制するには、図５〜図８のように注出口栓本体１の一部に光学的に差異を設けた注出口栓本体１を発明し、口栓取り付け孔２に、注出口栓本体１の方向を位置決めして挿入できるようにした。
例えば、図１１で示すように、サーボモーター１５に直結した回転軸に注出口栓本体１を嵌め、注出口栓本体１の局所的に、光線反射率の異なる部分が、設定位置に来て感知するまで、サーボモーター１５を回転させ、指定角度に注出口栓本体１の位置を合わせる。
積層シート５の流れるラインの口栓取り付け孔２が来たら、その位置に、回転軸に嵌めた注出口栓本体１を挿入し、口栓取り付け孔２周囲の積層シート５の上からヒートシールバーで、注出口栓本体１と積層シート５を融着する。
同様に、図１２の場合は、サーボモーター１５に直結した回転軸に注出口栓本体１を嵌め、表裏のいずれかから光を出力し、他方にセンサーを付ける。従って、検査する部分がラインよりずれた所で確認し、それを移動する必要があるので、装置が大きくなりやすい。しかし、精度的にはより細かい制御が可能である。

上記図５〜図８の注出口栓本体１の一部に光学的に差異を設けたその差異とは、光反射率、又は光透過率を変化させたものである。
図の注出口栓１において、容器本体と融着させるフランジの光高反射率面、又は光高透過率面１３は、射出成形金型の金型表面を鏡面にしておく。例えば、金型は高硬度鋼にできる合金工具鋼のＳＫＤ１２などを用い、ダイヤモンドペーストの３０００番〜５０００番で磨いた面である。又は、光沢メッキを掛けて、光高反射率面、又は光高透過率面を設ける。そして、位置計測部分だけ、ブラストやエッチングなどで表面に微細な凹凸を設けた面とする。もちろん、メッキの場合、マスキングして、光低透過率面、光低反射率面を保護する方法も可能であるが、その他の部分の磨きをしないで光高透過率化、光高反射率化できるようにはしにくい。その為、上記のように、全体を磨いて光高反射率面、又は光高透過率面を作り、部分的に光低反射率面、光低透過率面に加工する方法を採る。

フランジの光低反射率面、又は光低透過率面１３のカメラ、又は光センサーで感知する計測位置１４は、一定の面積が必要である。光低反射率面、又は光低透過率面１３の中央部分が図のように、センサーの特性で、位置が決定でき易いよう、それぞれの中央で、位置が特定して感知しやすくなるように、周りとの面積の調整をする事が好ましい。
図８のように注出用口閉鎖部６に設けても良く、この場合も、矢印の根元などのような一番広い面積部分が、計測位置として捕らえられやすいようにする。
もちろん、上記図５〜図８の注出口栓１の一部に光学的に差異を設けたその差異の、光高
反射率面、又は光高透過率面１３は、図の逆にし、図示する部分のみ光高反射率面、又は光高透過率面にし、その他の部分を光低反射率面、又は光低透過率面にしてもかまわない。

位置検知を、光反射率にするか、又は光透過にするかは、容器の注出口栓取り付け孔２の可能な開口の大きさや、注出口栓のフランジ１１の大きさ、使用する材料の透明性などによる。しかし、反射の方法は、入射と反射の光が同じ方向なので、片方にのみセンサーを付ければよいだけではなく、最新のセンサーでは同軸で検知する事が可能になり、その為、装置の設計が容易であり、装置も小さく単純な形にする事が可能である。

光反射の場合、光低反射部の微細な凹凸は、平均表面粗さが１５μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上がよい。例えば、日本エッチング株式会社のホーニングＮｏ．１０〜１２、梨地Ｎｏ．４〜９、ＨＮ２４〜３１、シボでは、２００２番手〜２０１９番手などが用いられる。そして、光高反射率面、又は光高透過率面１３は、上記鏡面磨き面で、表面粗さは１μｍ以下にする。
このようにすると、光低反射率面の光反射率に対する光高反射率面の光反射率は、２倍以上になる。光センサーで高速で検査する場合、口元を搬送する自動融着機上でのばらつきは、３０パーセント程度発生するので、２倍未満の光反射率の差の場合、誤動作で、位置がずれたりしてしまうので、２倍以上の光反射率の差を設ける必要がある。
このような設定でラインを作ると、実際には、注出口栓の裏面側に、光センサーを設けた場合に、光センサーで感知できる光高反射率面は５０パーセントで、光低反射率面は２０パーセント程度と、光高反射率面の半分以下の反射率になっていると、回転軸のわずかな傾きや注出口栓１のキャビによる違いなどにも影響が受けにくく、精度よく差異を感知する事が可能である。

光透過の場合も、高透過部の部分は、表裏とも上記鏡面磨きが必須であるが、スライドで形作られる部分である点もあり、より平面性も求められる。しかも、容器本体との融着性を求められ、その為、ポリエチレン主体の素材の為、光透過において、素材中の拡散があり、透過率の低透過と高透過との差異も、２倍以上の差異が必要である。この差異は、光高透過率面の透過が５０パーセントで、光低透過率の検知する箇所が２５パーセント以上の場合、注出口栓本体１のわずかな傾きなどでも、容易に誤動作し、位置が狂ってしまう問題が発生してしまう。そこで、２倍以上の差異を設ける必要がある。

検知させる光低反射率面、又は光低透過率面１３の形状は、狭いバンド幅で可能なセンサーであれば、位置が定まりやすいように、狭い図５や図７のような形にする。そして、この場合、スライドの位置、形状によって、図５か図７を選択する。もし、広いバンド幅が必要なセンサーを使用する場合は、図６のように弓形状、又は一定の幅を持った帯状の計測部を選択する。この場合、位置がずれ過ぎない様に注意が必要である。
光低反射率面、光低透過面を設定する位置は、フランジが容易であるが、閉鎖板でも可能である。図８のように、通常設けるプルリングの引張り方向を示す矢印等に光沢の違いを付けて、この位置を位置確認するスポットとすると良い。

検知する光低反射率面、又は光低透過率面１３の数は、注出口栓1個に対し１箇所でかまわないが、複数箇所以上設けた場合、全体のずれや向きの違いも確認できるようになるし、回転方向の角度をより厳密に合わせるにも効果がある。

本発明は以上のようなものであるが、図９のように、注出口栓１がネジ式のキャップ形態ではなく、キャップと一体になったヒンジキャップでも、使用できる。この場合は、さらに、融着時の方向性が重要になってくる。もちろん、内容物を注出する時に液ダレを防止する注出筒開口端部１２１に方向性がある注出口栓であっても、充分本発明を活用でき
る。

また、光高反射率面、又は光高透過率面１３と光低反射率面、又は光低透過率面の差異を出すのに、上記ホーニング加工やシボ加工する以外に、設備費は掛かるが、２色成形で、材質や色を変えて成形する方法も可能である。

注出口栓１は、図４、図５の形状で作成した。感知するフランジ部分の鋼材はＳＫＤ１２の合金工具鋼を使用し、全体を高反射率面として、平面研削後、５００番、１０００番、２０００番の布やすりで徐々に磨き番手を上げて研磨後、焼入れ、その後、ダイヤモンド研磨剤２０００番、５０００番で磨き上げた。さらにその後、低反射率面の計測位置１４近傍を帯状に幅５ｍｍを除く部分に、プルリング９根元側にある支柱１０側のフランジ１１になるスライド駒にマスキング処理し、計測位置１４部分を日本エッチング社のＮＨ２２のシボを掛けた。
樹脂は日本ポリエチレン株式会社の直鎖状低密度ポリエチレンＵＪ４８０を使用して成形した。平均表面粗さを、株式会社東京精密製表面粗さ計サーフコム４８０Ｂで測定した。マスキングした光高反射率面の平均表面粗さは０．１２μｍで、光低反射率面の平均表面粗さは２４μｍだった。なお、スライド方向はマスキングしなかった帯状の方向にスライドするように設定した。この状態で４５度の光反射率の計測をすると、高反射率面は反射率が５２％、低反射率面は１７％であった。
積層シート構成：外側よりポリエチレン／紙／ポリエチレン／アルミニウム箔／ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム／ポリエチレン
１Ｌ用の日本酒用の注出口栓付き液体容器のラインで実施。
光センサーは、発光と受光が同軸になった同軸変位センサーである、オムロン株式会社製ＺＷ−Ｓ４０を使用した。
結果、精度良く位置決めが出来、ばらつきは、低反射率面の幅５ｍｍに対し、２ｍｍ以内に納まった。

本発明の方向性を規制できる注出口栓によれば、液体用紙容器の生産効率を低下させずに、成形性が最適な形状でも方向性が規制可能な注出口栓にする事ができる。
その為、注出用口閉鎖部６の開口がしやすく、安価に生産が可能であり、本発明のメリットは大きい。

１・・・・・・・・・注出口栓本体
２・・・・・・・・・口栓取り付け孔
３・・・・・・・・・容器本体
３１・・・・・・・・キャップ装着面
４・・・・・・・・・側面接着部（胴部）
５・・・・・・・・・積層シート
６・・・・・・・・・注出用口閉鎖部
７・・・・・・・・・環状切込み
８・・・・・・・・・環状薄肉脆弱線
９・・・・・・・・・プルリング
１０・・・・・・・・支柱
１１・・・・・・・・フランジ
１２・・・・・・・・注出筒
１２１・・・・・・・注出筒開口端部
１３・・・・・・・・光低反射率面、又は光低透過率面
１４・・・・・・・・計測位置
１５・・・・・・・・サーボモータ
１６・・・・・・・・照射ライト
１７・・・・・・・・光センサー

Claims (7)

1. 紙容器本体に取り付ける方向性のある注出口栓において、局所的に、光線反射率、あるいは光線透過率の異なる部分を設けたことを特徴とする液体用注出口栓。
2. 局所的に設けた光線反射率、あるいは光線透過率の異なる部分と、その他の部分との光線反射率、あるいは光線透過率の違いを、２倍以上にしたことを特徴とする請求項１に記載の液体用注出口栓。
3. 局所的に光線反射率を低くし、又は局所的に透過率を低くした事を特徴とする請求項１又は２に記載の液体用注出口栓。
4. 局所的に光線反射率、又は局所的に透過率を異なる部分を設けた部位が、フランジ、又は閉塞板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体用注出口栓。
5. 局所的に光線反射率、又は局所的に透過率を異なる部分を設けた部位が、複数箇所設けられた事を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体用注出口栓。
6. 局所的に光線反射率、又は局所的に透過率を異なる部分を設けた部位が、フランジ部であって、その形状が、弓形状、又は一定の巾を持った帯状である事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体用注出口栓。
7. 局所的に光線反射率、又は局所的に透過率を異なる部分を設けた部位が、閉塞板上に設けられ、矢印の形状である事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体用注出口栓。