JP2023014583A

JP2023014583A - スパウト溶着方法

Info

Publication number: JP2023014583A
Application number: JP2021118606A
Authority: JP
Inventors: 規行佐々木; Noriyuki Sasaki
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2023-01-31

Abstract

【課題】プラスチックフィルムで覆われた液体紙容器において、スパウトを装着させる際に、容器用包装材の開口部における紙端面が、外部に露出し液体に接触しないようにする製造方法を提供する。【解決手段】容器用包装材を形成する工程と、筒状部と、径太部と、前記径太部に連なるフランジ部とからなるスパウトを用意する工程と、前記筒状体の径よりも少し大きい穴径を有し、外径が前記径太部の外径よりも大きいリング状フィルムを用意する工程と、前記工程で形成された容器用包装材に、径太部の外径の開口径を有する開口部を開ける工程と、前記工程で形成された容器用包装材の前記開口部に、前記スパウトの径太部を挿入するスパウト挿入工程と、前記リング状フィルムを前記筒状部の回りに被せ、前記スパウトを、前記リング状フィルムと前記容器用包装材に超音波溶着する超音波溶着工程とを、有するスパウト溶着方法。【選択図】図１

Description

液体紙容器にスパウトを溶着する方法に関する。

表面、裏面全体がプラスチックフィルムで覆われた液体紙容器において、注出口（場合によっては充填口）となるプラスチック製のスパウトを装着させる工程がある。

従来の液体紙容器へのスパウトの装着方法として、注出口（場合によっては充填口）となるプラスチック製のスパウトを内側から溶着させる方法がある。図２に示されるように、紙３が表面側ラミフィルム２と裏面側ラミフィルム４で挟まれたものからなる容器用包装材５に穴を開け、スパウト１を内側から溶着して行われる（特許文献１参照）。容器内面に容器用包装材５の端面が露出されないので、液体紙容器の密封性を確保しやすいが、スパウト１と容器用包装材５の間の間隙７に、容器用包装材５の端面が露出されるため、スパウト１と容器用包装材５の間の間隙７に、紙に浸透しやすい液体が侵入した場合には、容器用包装材を構成する紙基材３に、端面から液体が浸透し、強度や外観上の問題が発生する場合があった。

また、液体容器へのスパウトを装着させる他の方法として、図３で示されるように、容器用包装材開口部の周囲において、表面と裏面にそれぞれ樹脂フィルムを貼り、容器用包装材開口部からせり出し、表面からの樹脂フィルム（外側フィルム８）と裏面からの樹脂フィルム（内側フィルム９）を貼り合わせ容器用包装材端部の紙基材端面を保護し、スパウトを上から表面側ラミフィルム２に溶着する方法があった（特許文献２参照）。

また、液体容器へのスパウトを装着させる他の方法として、図４で示されるように、容器用包装材開口部の周囲において、容器用包装材の表面側ラミフィルム２と裏面側ラミフィルム４の樹脂フィルムを張り出させ、表面からの樹脂フィルムと裏面からの樹脂フィルムを貼り合わせることにより、容器用包装材端面における紙基材端面を保護し、スパウトを上から表面側ラミフィルム２に溶着する方法もあった。

容器用包装材開口の周囲全体を、表面、裏面にそれぞれ樹脂フィルムを積層し、両フィルムを貼り合わせるか、あるいは、表面側ラミフィルム（多層）２と裏面側ラミフィルム（多層）４の張り出しを貼り合わせ、スパウトを上から表面側ラミフィルム２に溶着する方法は、工程や部材が増えてしまうためにコスト高になってしまっていた。

特開平６－３１２７３８号公報実開平７－２６３２８号公報

表面、裏面全体がプラスチックフィルムで覆われた液体紙容器において、注出口（場合によっては充填口）となるプラスチック製のスパウトを装着させる際に、低コストに、液体紙容器の容器用包装材の開口部における容器用包装材の端面の紙端面が、外部に露出し液体に接触しないようにする製造方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明に係るスパウト溶着方法は、紙基材の表面、裏面全体にプラスチックフィルム層を有する液体紙容器に、注出口または充填口となるプラスチック製のスパウトを溶着させるスパウト溶着方法であって、紙基材表裏にプラスチックフィルムをラミネート加工して容器用包装材を形成する工程と、筒状部と、前記筒状部に連なり径太の筒状体である径太部と、前記径太部に連なるフランジ部とからなるスパウトを用意する工程と、前記筒状体の径よりも少し大きい穴径を有し、外径が前記径太部の外径よりも大きいリング状フィルムを用意する工程と、前記工程で形成された容器用包装材に、径太部の外径の開口径を有する開口部を開ける工程と、前記工程で形成された容器用包装材の前記開口部に、前記スパウトの径太部を挿入するスパウト挿入工程と、前記リング状フィルムを前記筒状部の回りに被せ、前記スパウトを、前記リング状フィルムと前記容器用包装材に超音波溶着する超音波溶着工程とを、有し、前記スパウトを用意する工程で用意するスパウトは、前記径太部の外側面の高さが前記容器用包装材の厚みであり、前記筒状部から前記径太部にかけて前記径太部径方向外側に広がる径太部肩部を備え、前記容器用包装材の厚み方向を垂直方向とし、紙基材の表面側を上方向、裏面側を下方向と定義したとき、前記スパウト挿入工程は、前記容器用包装材の前記開口部に、下から、前記スパウトの径太部を挿入し、前記径太部外側面近傍に、前記開口部の容器用包装材端面があり、前記フランジ部の上面を前記開口部周辺の容器用包装材下面に接触し、前記超音波溶着工程では、前記リング状フィルムを、位置決めして、前記容器用包装材の前記開口部から突き出ている前記筒状部の回りに上から被せ、超音波ホーンとアンビルの間に前記リング状フィルムと、前記容器用包装材と、前記径太部肩部と、前記フランジ部を挟みこみ超音波溶着することによって、前記リング状フィルム下面と前記径太部肩部上面と接着させ、前記容器用包材下面と前記フランジ部上面を接着させる、スパウト溶着方法である。

表面、裏面全体がプラスチックフィルムで覆われた液体紙容器において、注出口（場合によっては充填口）となるプラスチック製のスパウトを装着させる際に、低コストに、液体紙容器の容器用包装材の開口部における容器用包装材の端面の紙端面が、外部に露出し内容物液体に接触しないようにする製造方法を提供することが可能になった。

本発明の実施形態に係るスパウト溶着方法を説明する模式的断面図である。図１（ａ）は容器用包装材の開口部にスパウトを挿入した状態、図１（ｂ）は超音波ホーンとアンビルの間にリング状フィルムと容器用包装材と径太部肩部とフランジ部を挟みこみ超音波溶着する工程、図１（ｃ）はリング状フィルムと容器用包装材にスパウトが超音波溶着された状態を示す。従来のスパウト溶着方法を説明する模式的断面図である。従来のスパウト溶着方法を説明する模式的断面図である。従来のスパウト溶着方法を説明する模式的断面図である。

本発明のスパウト溶着方法に係る実施形態を図１を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係るスパウト溶着方法を説明する模式的断面図である。

まず、紙基材３の表に一層以上からなる表面側ラミフィルム２を、紙基材３の裏に一層以上からなる裏面側ラミフィルム４をラミネート加工して、表面側ラミフィルム２／紙基材３／裏面側ラミフィルム４で構成される容器用包装材５を形成する（容器用包装材を形成する工程）。

そして、筒状部１５と、筒状部１５に連なり径太の筒状体である径太部１０と、径太部
１０に連なるフランジ部２０とからなるスパウト１を用意する。スパウト１は、径太部１０の外側面の高さが容器用包装材５の厚みであり、筒状部１５から径太部１０にかけて径太部１０の径方向外側に広がる径太部肩部１１を備えている（スパウトを用意する工程）。

そして、スパウト１の筒状体１５の径よりも少し大きい穴径を有し、外径が径太部１０の外径よりも大きいリング状フィルム１８を用意する（リング状フィルムを用意する工程）。

次に、容器用包装材５に、径太部の外径の開口径を有する開口部６を開ける（容器用包装材に開口部を開ける工程）。

ここで、容器用包装材の厚み方向を垂直方向とし、紙基材の表面側を上方向、裏面側を下方向と定義する。

次に、容器用包装材５の開口部６に、下から、スパウト１の径太部１０を挿入し、径太部１０の外側面近傍に、開口部６の容器用包装材５の端面があり、フランジ部２０の上面が開口部６の周辺の容器用包装材５の下面に接触する（スパウト挿入工程）。

次に、リング状フィルム１８を、位置決めして、容器用包装材５の開口部６から突き出している筒状部１５の回りに上から被せ、超音波ホーン４０とアンビル５０の間にリング状フィルム１８と、容器用包装材５と、径太部肩部１１と、フランジ部２０を挟みこみ超音波溶着する。リング状フィルム１８の下面と径太部肩部１１の上面が接着し、容器用包装材５の下面とフランジ部２０の上面が接着する（超音波溶着工程）。

この接着によって、外部から、容器用包装材５の端面の紙端面２５に侵入することがない。従来技術のような工程や部材を増すことなく、容器用包装材５の端面の紙端面２５を外部に露出させないので、紙端面２５への液体の侵入を防ぐことができる。

以下、実施例を用いて、本発明の効果を検証する。また、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示されるように、容器用包装材５に開口部６を開け、スパウト１を挿入し、超音波ホーン４０とアンビル５０の間にリング状フィルム１８と、容器用包装材５と、容器用包装材５に隣接する径太部肩部１１と、フランジ部２０を挟みこみ超音波溶着し、リング状フィルム１８と容器用包装材５にスパウト１を装着した。

この超音波溶着によって、リング状フィルム１８の下面と径太部肩部１１の上面と接着され、容器用包材５の下面とフランジ部２０の上面を接着される。

容器用包装材５の層構成は表から裏に向かって、ＰＥ（ポリエチレン）２５μｍ／紙２５０（ｇ／ｍ^２）／ＰＥ２５μｍ／ＡＬ（アルミ）６μｍ／ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）１２μｍ／ＰＥ４０μｍである。

容器用包装材５における紙基材３の上にラミネートされる表面側ラミフィルム２の層構成は、ＰＥ２５μｍの１層構成で層厚２５μｍである。

リング状フィルム１８の層構成は表から裏に向かって、ＰＥ４０μｍ／ＰＥＴ１２μｍ
／Ｎｙ（ナイロン）１５μｍ／ＰＥＴ１２μｍ／ＰＥ４０μｍである。

スパウト１を容器用包装材５に装着する実施例１の工程は、主に４つの工程からなる。実施例１の工程は、紙基材３の表裏にプラスチックフィルムをラミネート加工して容器用包装材５を形成する工程と、容器用包装材５にスパウト装着用の開口部６を開ける工程と、リング状フィルム１８を、位置決めして、容器用包装材５の開口部６から突き出している筒状部１５の回りに上から被せ、超音波ホーン４０とアンビル５０の間にリング状フィルム１８と、容器用包装材５と、径太部肩部１１と、フランジ部２０を挟みこみ超音波溶着する超音波溶着工程とを、有する。

（比較例１）
比較例１として、図２に示されるように、紙基材３が表面側ラミフィルム２と裏面側ラミフィルム４で挟まれたものからなる容器用包装材５に穴を開け、スパウト１のフランジ部２０を、裏面側ラミフィルム４に溶着した。

容器用包装材５の層構成は表から裏に向かって、ＰＥ２５μｍ／紙２５０（ｇ／ｍ^２）／ＰＥ２５μｍ／ＡＬ６μｍ／ＰＥＴ１２μｍ／ＰＥ４０μｍである。

スパウト１を容器用包装材に装着する比較例１の工程は、主に３つの工程からなる。比較例１の工程は、紙基材３の表裏にプラスチックフィルムをラミネート加工して容器用包装材５を形成する工程と、容器用包装材５にスパウト装着用の開口部６を開ける工程と、スパウト１を容器用包装材５に溶着する工程とを、有する。

（比較例２）
また、比較例２として、図３に示されるような構成で、スパウト１を容器用包材５の端面の紙端面２５を外部に露出させないための、リング状の外側フィルム８と内側フィルム９の接着による覆いを形成した。

容器用包材５の端面の紙端面２５のリング状の外側フィルム８と内側フィルム９の接着による覆いは次のようにして形成した。

まず、紙基材３が表面側ラミフィルム２と裏面側ラミフィルム４で挟まれたものからなる容器用包装材５に穴を開け開口部６を形成する。

次に、開口部６の内径よりも小さい穴径をもち、外径が開口部６の内径よりも大きいリング状の樹脂フィルムである外側フィルム８を、中心を開口部６の中心軸に合わせ、容器用包装材５の開口部６の上部周辺に貼り合わせる。

次に、外側フィルム８と同じ穴径をもち、外側フィルム８と同じ外径の、リング状の樹脂フィルムである内側フィルム９を、中心を開口部６の中心軸に合わせ、容器用包装材５の開口部６の下部周辺に貼り合わせる。

次に、外側フィルム８と内側フィルム９を、開口部６において、開口部６の中心軸周辺で、両フィルムの中心の穴の周辺で、貼り合わせる。

そして、スパウト１を上から表面側ラミフィルム２に溶着した。

容器用包装材５の表面に貼る樹脂フィルムである外側フィルム８の層構成は表から裏に向かって、ＰＥ４０μｍ／ＰＥＴ１２μｍ／Ｎｙ１５μｍ／ＰＥＴ１２μｍ／ＰＥ４０μｍであり、容器用包装材５の裏面に貼る樹脂フィルムである内側フィルム９の層構成は表から裏に向かって、ＰＥ４０μｍ／ＰＥＴ１２μｍ／Ｎｙ１５μｍ／ＰＥＴ１２μｍである。

スパウト１を容器用包装材５に装着する比較例２の工程は、主に６つの工程からなる。比較例２の工程は、紙基材３の表裏にプラスチックフィルムをラミネート加工して容器用包装材５を形成する工程と、容器用包装材５にスパウト装着用の開口部６を開ける工程と、リング状になった表面外側用の樹脂フィルムである外側フィルム８の中心を、容器用包装材５の開口部６の中心に合わす位置決めをおこなって、容器用包装材５の表面に貼る工程と、リング状になった裏面外側用の樹脂フィルムである内側フィルム９の中心を、容器用包装材５の開口部６の中心に合わす位置決めをおこなって、容器用包装材５の裏面に貼る工程と、開口部６にせり出した外側フィルム８と内側フィルム９を、両フィルムの穴の周辺で貼り合わせる工程と、スパウトを上から表面側ラミフィルム２に溶着する工程とを、有する。

（比較例３）
また、比較例として、図３に示されるように、容器用包装材５の開口部６の周囲において、容器用包装材５の表面側ラミフィルム２と裏面側ラミフィルム４の樹脂フィルムを張り出させ、表面からの樹脂フィルムと裏面からの樹脂フィルムを、貼り合わせることにより、容器用包装材５の端面の紙端部２５を保護し、スパウト１のフランジ部２０を上から表面側ラミフィルム２に溶着した。

容器用包装材５の層構成は表から裏に向かって、ＰＥ２５μｍ／ＰＥＴ１２μｍ／ＰＥ２０μｍ／紙２５０（ｇ／ｍ^２）／ＰＥ２５μｍ／ＡＬ６μｍ／ＰＥＴ１２μｍ／ＰＥ４０μｍである。

容器用包装材５における紙基材３の上にラミネートされる表面側ラミフィルム２の層構成は、表から裏に向かって、ＰＥ２５μｍ／ＰＥＴ１２μｍ／ＰＥ２０μｍの３層構成で層厚５７μｍである。

開口部６周辺において、スパウト１のフランジ部２０を上から表面側ラミフィルム２に溶着するときに、表面側ラミフィルム２は延伸するため、スパウト１のフランジ部２０と、表面側ラミフィルム２との接着において接着しない領域が出ないようにするためには、表面側ラミフィルム２の層厚は大きいものが必要となる。

容器用包装材５の開口部６に張り出す裏面側ラミフィルム４の層構成は、表から裏に向かって、ＰＥ２５μｍ／ＡＬ６μｍ／ＰＥＴ１２μｍ／ＰＥ４０μｍである。

スパウト１を容器用包装材５に装着する比較例３の工程は、主に６工程である。比較例３の工程は、紙基材３の開口部６を開けるための位置決めの見当の紙基材３への印刷工程と、紙基材３に穴あけして開口部６を形成する工程と、紙基材３の表裏に、表面側ラミフィルム２と裏面側ラミフィルム４をラミネート加工して容器用包装材５と開口部６におけ
る表裏のフィルム接触を形成する工程と、紙基材３の開口部６に、張り出した表面側ラミフィルム２と裏面側ラミフィルム４を、開口部６において、平面視で円状に溶着する工程と、紙基材開口部に、張り出した表面側ラミフィルム２と裏面側ラミフィルム４を、紙基材開口部の中心軸を中心とする円状に穴あけする工程と、スパウト１のフランジ部２０を上から表面側ラミフィルム２に溶着する工程と、を有する。

（評価）
実施例１と比較例１と比較例２と比較例３において、スパウト装着用の開口部６における容器用包装材５の紙端面２５への耐液体浸透性を、液体をスパウト上部から滴下することにより評価した。液体に浸漬して、容器用包装材５の紙端面２５に、液体の浸透がなければ〇、液体の浸透があれば×とした。スパウト１を容器用包装材５に装着する工程数と、容器用包装材５の表面側ラミフィルム２の層数と総厚と、追加で必要となるパーツ数の条件と、併せて、製造方法の総合判定を行った。容器用包装材５の紙端部への耐液体浸透性がないものは×、容器用包装材５の紙端部への耐液体浸透性があって工程数が多いものあるいは使用材料が追加で必要なものなどコスト高のものは×、容器用包装材５の紙端部への耐液体浸透性があって工程数が少ないものは〇とした。

結果を表１に示した。

比較例１では、容器用包装材５の紙端面２５に、耐液体浸透性を評価時に液体が浸透し、紙基材３の強度が落ち、外観上の問題が発生した。スパウトを装着する工程数は３と少ないが、総合判定は×である。

比較例２では、容器用包装材５の紙端面２５に、耐液体浸透性を評価時の液の浸透がなかったので、耐液体浸透性は〇であるが、スパウトを装着する工程数は６と多くなり、また追加パーツが外側フィルムと内側フィルムの２つ必要になりコスト増となるので、総合判定は×である。

比較例３では、容器用包装材５の紙端面２５に、耐液体浸透性を評価時の液の浸透がなかったので、耐液体浸透性は〇であるが、スパウトを装着する工程数は６と多く、また追加パーツは必要になかったものの、容器用包装材５における紙基材３の上にラミネートされる表面側ラミフィルム２の層厚が大きくなり材料が増えてしまった。総合判定は×である。

実施例１の製造方法が、容器用包装材５の紙端面２５への耐液体浸透性があり、またスパウトを装着する工程数は４と少なく、追加パーツはリング状フィルム１つであり、総合判定は〇である。

本発明によって、表面、裏面全体がプラスチックフィルムで覆われた液体紙容器において、プラスチック製のスパウトを装着させる際に、低コストに、液体紙容器の容器用包装材の開口部における容器用包装の紙端面が、外部に露出し内容物液体に接触しないようにする製造方法を提供できることが確かめられた。

１・・・スパウト
２・・・表面側ラミフィルム（多層）
３・・・紙基材
４・・・裏面側ラミフィルム（多層）
５・・・容器用包装材
６・・・開口部
７・・・スパウトと容器用包装材の間の間隙
８・・・外側フィルム
９・・・内側フィルム
１０・・・径太部
１１・・・径太部肩部
１５・・・筒状部
１８・・・リング状フィルム
２０・・・フランジ部
２５・・・紙端面
３０・・・接触面
４０・・・超音波ホーン
５０・・・アンビル

Claims

紙基材の表面、裏面全体にプラスチックフィルム層を有する液体紙容器に、注出口または充填口となるプラスチック製のスパウトを溶着させるスパウト溶着方法であって、
紙基材表裏にプラスチックフィルムをラミネート加工して容器用包装材を形成する工程と、
筒状部と、前記筒状部に連なり径太の筒状体である径太部と、前記径太部に連なるフランジ部とからなるスパウトを用意する工程と、
前記筒状体の径よりも少し大きい穴径を有し、外径が前記径太部の外径よりも大きいリング状フィルムを用意する工程と、
前記工程で形成された容器用包装材に、径太部の外径の開口径を有する開口部を開ける工程と、
前記工程で形成された容器用包装材の前記開口部に、前記スパウトの径太部を挿入するスパウト挿入工程と、
前記リング状フィルムを前記筒状部の回りに被せ、前記スパウトを、前記リング状フィルムと前記容器用包装材に超音波溶着する超音波溶着工程とを、
有し、
前記スパウトを用意する工程で用意するスパウトは、前記径太部の外側面の高さが前記容器用包装材の厚みであり、前記筒状部から前記径太部にかけて前記径太部径方向外側に広がる径太部肩部を備え、
前記容器用包装材の厚み方向を垂直方向とし、紙基材の表面側を上方向、裏面側を下方向と定義したとき、
前記スパウト挿入工程は、前記容器用包装材の前記開口部に、下から、前記スパウトの径太部を挿入し、前記径太部外側面近傍に、前記開口部の容器用包装材端面があり、前記フランジ部の上面を前記開口部周辺の容器用包装材下面に接触し、
前記リング状フィルム貼り付け工程は、前記リング状フィルムを、位置決めして、前記容器用包装材の前記開口部から突き出ている前記筒状部の回りに上から被せ、前記径太部肩部と前記径太部周辺の前記容器用包装材の上面に貼り付け、
前記超音波溶着工程は、超音波ホーンとアンビルの間に前記リング状フィルムと、前記容器用包装材と、前記径太部肩部と、前記フランジ部を挟みこみ超音波溶着することによって、前記リング状フィルム下面と前記径太部肩部上面と接着させ、前記容器用包装材下面と前記フランジ部上面を接着させることを特徴とするスパウト溶着方法。