JP2642077B2 - 紙鋸刃をカートンに超音波接着する装置 - Google Patents

紙鋸刃をカートンに超音波接着する装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、食品などを包装する包
装用フイルム（以下ラップフイルムという）、アルミホ
イル又はクッキングシート類をカートン内に収納し、こ
れを必要の長さ引き出してカートンに取り付けた紙鋸刃
で切り取るようにした鋸刃付きカートンに関し、特に前
記鋸刃をカートンに超音波接着する装置に関するもので
ある。
【０００２】本発明が対象とする紙鋸刃は、板紙を素材
としてそれに硬化性樹脂を塗布又は含浸し硬化させて、
これを鋸歯状に打ち抜いて鋸刃とした「樹脂硬化紙刃」
と、バルカナイズドファイバーを素材として、これを鋸
歯状に打ち抜いて鋸刃としたいわゆる「ＶＦ刃」を含ん
でいる。
【０００３】
【従来の技術】ロール状に巻かれた形態で供給されるラ
ップフィルム、アルミホイル、クッキングシート（以下
ラップフイルム等という）は収納箱（以下、これを単に
カートンという）に収容され、必要なときにそのラップ
フイルム等を任意の長さだけカートンから引き出した上
で、カートンの前板、底板または蓋板の端縁に装着また
は形成した鋸刃で切断して所望の長さとして使用されて
いる。このラップフイルム等を切断する鋸刃は、従来、
金属製のものが多い。金属製の鋸刃は、それ自体に予め
カシメ用の突起（鋸刃本体より切り起こした突起）を一
体に形成しておき、カートン基材の所定位置に重ねて加
圧することにより取り付けられていた。しかし、金属製
鋸刃は、取り扱い上手指を傷つけやすく、常に危険性が
伴うこと、廃棄に際してもそのまま焼却すると、不燃物
である鋸刃が燃え残る。またカートンを古紙として再利
用するときも、カートンから鋸刃を取り外さなければな
らず、処分に困るなどの問題があった。
【０００４】そこで最近に至っては、上記鋸刃を金属の
ものに代えて可燃物である板紙やバルカナイズファイバ
ーを素材とする紙鋸刃つきカートンが提案されている。
この紙鋸刃つきカートンは、通常、粘着剤または接着剤
で、紙鋸刃とカートン基材の両者が固定されている。し
かし、粘着剤、接着剤を用いた接着方法は、使用する粘
着剤、接着剤が高価であり、また鋸刃またはカートン基
材のいずれかに、粘着剤、接着剤を塗布する作業工程が
必要であり、さらに粘着剤、接着剤の滓が鋸刃の刃先に
付着する虞がある。上記問題を避けるために超音波シー
ル装置を使用して、紙鋸刃とカートン基材の接合面を接
着させる方法も本出願人より提案されている。 （例えば特願平５−２２５０７８号）
【０００５】この超音波シールによる接着方法は、予め
熱可塑性合成樹脂をラミネート加工した鋸刃材料もしく
はカートン基材を使用し、両者を金属製の受けアンビル
と溶着ホーンとの間にはさんで、発信器により超音波振
動子を介して溶着ホーンを振動させて鋸刃材料とカート
ン基材の境界面に介在させた熱可塑性樹脂膜を局所発熱
により溶かし接着する方法である。すなわち、超音波振
動子を介して生ずる縦振動を溶着ホーンに伝え、溶着ホ
ーンの縦振動を接合面の熱可塑性合成樹脂に伝達し、該
振動により前記熱可塑性合成樹脂を摩擦熱で加熱し接合
面を溶着させる方法であって、溶着ホーン先端で前記カ
ートン基材を加圧しながら超音波エネルギーを付与し接
合面を溶着させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来、溶着ホーンのカ
ートン基材に接する面は、接合面に超音波エネルギーを
付与して均一接着させるために、ホーン先端面は平滑な
表面に形成されていた。しかしそのために、前記鋸刃と
カートン基材とを溶着する際、カートン基材が溶着ホー
ンの振動に起因して横滑りを起こしてしまうという不具
合がある。鋸刃とカートン基材の位置精度は、ラップフ
イルムをカートンから引き出しながら、カートンに取り
付けた鋸刃で切断するという製品の使用上の特殊性か
ら、比較的厳密な取付精度（＋−０．３０ｍｍ）が要求
されている。しかし、カートン基材が超音波振動により
位置ズレを生じやすいという事情から、鋸刃とカートン
基材の位置決め精度を上げることが困難であった。
【０００７】また、鋸刃付きカートンの鋸刃のサイズ
は、一般に、１５０ｍｍ以上３００ｍｍまでの長尺なも
のが使用されることが多い。これをカートン基材に超音
波シールにより接着する場合、従来は単一の溶着ホーン
で、鋸刃の全幅にわたって充分な接着強度もって接着す
ることができなかった。すなわち、前記のようなホーン
を有する超音波装置において、ホーンの長さが２００ｍ
ｍ以上になると、振動子からの振動エネルギーの伝達
は、ホーンの先端中央部への伝達に比較して、ホーン先
端の両端部への伝達は鈍くなり、そのためにホーンの先
端部で接合面全面に均一な振動エネルギを付与すること
が困難で、接着が甘くなる傾向がある。このため、例え
ば３００ｍｍ以上の接着幅を有する鋸刃を超音波接着に
よりカートンに取り付ける場合には、従来はホーンの長
さが約１５０ｍｍ前後の、複数の超音波溶着ホーンを共
通の架台に並列に並べて、これら２組のホーンで鋸刃と
カートン基材の接合面全域をほぼ均等に加圧して、それ
によって接合面にほぼ均一な振動エネルギを付与してい
る。しかしこの方式によると、装置の構成が複雑にな
り、製造コストが高くつくと共に操業時の調整が面倒に
なる。
【０００８】本発明は、従来技術に免れない上記ホーン
による各種の問題点を解消せしめんとしたもので、カー
トン基材がホーンの振動により位置ズレを生ずるのを防
止して位置決め精度を向上させ、また接着幅が２００か
ら３００ｍｍ以上の鋸刃を超音波シールにより接着する
場合においても単一の溶着ホーンで、鋸刃の全幅にわた
って充分な接着強度もって高速で超音波接着することが
できる超音波接着方法並びに装置を提案するものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、予め
熱可塑性合成樹脂をラミネート加工した紙鋸刃材料もし
くはカートン基材を使用し、両者を受けアンビルと溶着
ホーンとの間にはさんで、発信器により超音波振動子を
介して溶着ホーンを振動させて前記鋸刃材料とカートン
基材の境界面に介在させた熱可塑性樹脂膜を局所発熱に
より溶かし接着する装置において、前記溶着ホーン先端
面の両端部位を接着方向について他の部位よりも出っ張
った形状にすることを要旨とするものである。
【００１０】上記構成によると、鋸刃とカートン基材と
を溶着する際、前記溶着ホーン先端面の両端部位に他の
部位よりも押さえ圧力が強く働く。よってカートン基材
が溶着ホーンの振動に起因して横滑りを起こすのを防ぐ
ことができる。
【００１１】前記溶着ホーンの先端面または／及び該ホ
ーンと対向する受けアンビル側対向面に、溝付き加工も
しくはエンボス加工を施して凹凸面ないしエンボス面と
し、その凸部で基材を押さえた場合にも、前記したと同
様な作用効果を発揮させることができる。
【００１２】前記溶着ホーンは、ホーン長さが１５０ｍ
ｍ以上のロングホーンを使用するものである。このよう
なロングホーンを使用するときは、従来法では、例えば
３００ｍｍ以上の接着幅を有する鋸刃を超音波接着によ
りカートンに取り付ける場合には、複数の超音波溶着ホ
ーンを共通の架台に並列に並べて、これらのホーンで鋸
刃とカートン基材の接合面全域をほぼ均等に加圧して、
それによって接合面にほぼ均一な振動エネルギを付与し
ている。しかしこの方式によると、装置の構成が複雑に
なり、製造コストが高くつくと共に操業時のホーン調整
が面倒になる。これに対して、本発明の方法及び装置を
用いると、２００から３００ｍｍ以上の鋸刃を超音波シ
ールにより接着する場合において、鋸刃の全幅にわたっ
て接着する場合に、ホーン凸部に応力集中が起こり、カ
ートン基材と鋸刃の位置決め及び振動子からの振動エネ
ルギーの伝達がよくなり、充分な接着強度もって高速で
超音波接着することができ、装置コストの削減、調整の
簡略化ができるという特色がある。
【００１３】
【実施例】本発明を図面に基づいて具体的に説明する。
先ずはじめに装置の概要を説明する。図１は超音波接着
装置の具体例を示す要部の側面図である。図は鋸刃形成
装置兼超音波接着装置であり、帯状の鋸刃材料（原反）
を供給しつつ図５のような紙鋸刃に加工し、同時にカー
トン基材４に接着させるようになっている。図におい
て、符号１０は超音波発信器、１１は溶着ホーン、１２
は超音波振動子、１３は前記溶着ホーンの上方に設けた
受けアンビル兼上刃にして、図示のように上下方向に移
動しうるように構成され、エアーシリンダ等を駆動源と
して上下動を行う。符号１４は前記上刃に対応する固定
の下刃にして、前記上刃と下刃の間には、帯状の鋸刃材
料２を送りローラ１５を介して供給され、前記上刃と下
刃により前記鋸刃材料２を所定の幅に裁断し、同時に裁
断した鋸刃１を下向きに移動させて、この下刃の下方で
待機している溶着ホーンの先端に圧接させる。溶着ホー
ンの傍らにはカートン基材の送りコンベヤ１６が配設さ
れており、このコンベヤにより間欠的にカートン基材４
が溶着ホーン１１の真上に供給され、同時に前記したカ
ートン基材の上に鋸刃材料２をあてがってその両者を溶
着ホーン１１を介して接着せしめている。
【００１４】次に本発明で使用する溶着ホーン１１の詳
細を説明する。図２に示したように、溶着ホーンは、鋸
刃の長さが１５０ｍｍ以上のものに対応して、ホーン長
さが１５０ｍｍ以上のロングタイプに形成されている。
そして、前記溶着ホーン先端面３０をなだらかな凹面に
加工し、ホーンの両端部位３１を接着方向について他の
部位よりも出っ張った形状に形成する。具体的には、ホ
ーンの両端部位３１を中央部に対して、一例として５０
ミクロン高くするのである。
【００１５】図３及び 図４の（Ａ）と（Ｂ）は、溶着
ホーンの先端面３０の全面又は一部に、溝付き加工もし
くはエンボス加工を施して凹凸面ないしエンボス面とし
た場合を示した一部拡大図である。図４のものは溝形状
を（Ａ）は角溝、（Ｂ）はＶ溝としたものである。溝の
ピッチＰは一例として、１．５ｍｍとし、深さＤは０．
６５ｍｍに設定されている。溝は、連続であっても不連
続であってもよい。
【００１６】また該ホーン１１と対向する受けアンビル
側対向面に、ホーン先端面と同様な凹凸面ないしエンボ
ス面を形成させてもよい。
【００１７】いずれの場合も、ホーンの両端部位３１を
接着方向について他の部位よりも出っ張った形状に形成
したと同様に、鋸刃とカートン基材とを溶着する際、前
記溶着ホーン先端面の両端部位や凸部には応力集中が生
じ、他の接触部位よりも押さえ圧力が強く働く。よって
カートン基材が溶着ホーンの振動に起因して横滑りを起
こすのを防ぐことができる。また同時に、２００から３
００ｍｍ以上の鋸刃１を超音波シールによりカートンに
接着する場合において、従来はホーンの長さが約１５０
ｍｍ前後の、複数の超音波溶着ホーンを共通の架台に並
列に並べて、これら２組のホーンで鋸刃とカートン基材
の接合面全域をほぼ均等に加圧して、それによって接合
面にほぼ均一な振動エネルギを付与しているが、本発明
によると単一の溶着ホーンで、鋸刃の全幅にわたって充
分な接着強度もって高速で、超音波接着することができ
る。
【００１８】つぎに、本発明が対象とする鋸刃とカート
ンについて説明する。図５は紙鋸刃１の一例を示す斜視
図、図６はその断面図、図７はカートン３の前板に紙鋸
刃１を取り付けた状態を示している。カートン３にはラ
ップフイルム、アルミホイル又はクッキングシート類を
収納し、これを必要の長さ引き出してカートンに取り付
けた紙鋸刃１で切り取ることができるようにしている。
前記鋸刃１の形状は図示のように直線状をなしたものも
あれば、図示を省略した山形形状にしたものもある。い
ずれにしても鋸刃の長さは１５０ｍｍ以上のものが使用
されている。紙鋸刃１は、主体が板紙またはバルカナイ
ズドファイバーで構成され、その主体の表面には、超音
波接着が可能なように防湿皮膜を兼ねる熱可塑性樹脂膜
５が形成されており、この樹脂膜５を利用して紙鋸刃１
を超音波接着によりカートン基材に接着させる。なお、
熱可塑性樹脂膜５は鋸刃もしくはカートン基材の少なく
とも１面に設けてあればよく、この熱可塑性樹脂膜を前
記鋸刃材料とカートン基材の境界面に介在させることに
より、溶着ホーンにより熱可塑性樹脂膜を局所発熱によ
り溶かし接着する。
【００１９】以下、図に示したカ−トンの構成について
説明すると、同図において、符号２１は矩形状の前面
板、２２は妻板、２３は蓋体、２４はクッキングシート
類を示している。前記鋸刃１は、これを一例として図示
のように前面板２２、または前面板と底板との境目部分
あるいは上蓋に接着させるもので、接着に際してはカー
トンの折り目より僅かに突出するような位置に接着され
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明によると、単一のロングホーン
で、鋸刃の全幅にわたって接着する場合に、ホーン先端
面凸部に応力集中が起こり、カートン基材と鋸刃の位置
ズレが防止でき、また振動子からの振動エネルギーの伝
達がよくなる。従って、位置決め精度を向上させること
ができ、また充分な接着強度もって、高速で超音波接着
することができ、装置コストの削減、調整の簡略化がで
きるという作用効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は超音波接着装置の具体例を示す要部の側
面図である。
【図２】図２は溶着ホーンの要部を示した側面図であ
る。
【図３】図３は溶着ホーンの先端面の平面図である。
【図４】図４の（Ａ）と（Ｂ）は、溶着ホーンの先端面
の全面又は一部に、溝付き加工もしくはエンボス加工を
施して凹凸面ないしエンボス面とした場合を示した一部
拡大図で、（Ａ）は角溝、（Ｂ）はＶ溝としたものであ
る。
【図５】図５はカートンの前板に紙鋸刃を取り付けた状
態を示した斜視図である。
【図６】図６は紙鋸刃１の一例を示す斜視図である。
【図７】図７は紙鋸刃の断面図である。
【符号の説明】
１ 紙鋸刃 ２ 鋸刃材料 ３ カートン ４ カートン基材 ５ 熱可塑性樹脂膜 １０ 超音波発信器 １１ 溶着ホーン １２ 超音波振動子 １３ 受けアンビル ３０ 溶着ホーンの先端面 ３１ 両端部位

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対向配置した受けアンビルと溶着ホーン
    との間に、紙鋸刃材料とカートン基材をはさんで、超音
    波振動子を介して溶着ホーンを振動させて前記鋸刃材料
    とカートン基材の境界面に介在させた熱可塑性樹脂膜を
    局所発熱により溶かし接着する装置において、前記溶着
    ホーン先端面の両端部位を接着方向について他の部位よ
    りも出っ張った形状にしたことを特徴とする紙鋸刃をカ
    ートンに超音波接着する装置。
  2. 【請求項２】 対向配置した受けアンビルと溶着ホーン
    との間に、紙鋸刃材料とカートン基材をはさんで、超音
    波振動子を介して溶着ホーンを振動させて前記鋸刃材料
    とカートン基材の境界面に介在させた熱可塑性樹脂膜を
    局所発熱により溶かし接着する装置において、前記溶着
    ホーン先端面の一部または全面を、凹凸面またはエンボ
    ス面としたことを特徴とする紙鋸刃をカートンに超音波
    接着する装置。
  3. 【請求項３】 対向配置した受けアンビルと溶着ホーン
    との間に、紙鋸刃材料とカートン基材をはさんで、超音
    波振動子を介して溶着ホーンを振動させて前記鋸刃材料
    とカートン基材の境界面に介在させた熱可塑性樹脂膜を
    局所発熱により溶かし接着する装置において、前記溶着
    ホーン先端面と対向する受けアンビル側対向面の一部ま
    たは全面を、凹凸面またはエンボス面としたことを特徴
    とする紙鋸刃をカートンに超音波接着する装置。
  4. 【請求項４】 前記溶着ホーンは、ホーン長さが１５０
    ｍｍ以上のロングホーンである請求項１、２、３記載の
    紙鋸刃をカートンに超音波接着する装置。
  5. 【請求項５】 前記鋸刃用材料は、主体が板紙またはバ
    ルカナイズドファイバーで構成され、その主体表面に熱
    可塑性樹脂膜を形成した請求項１、２、３または４記載
    の紙鋸刃をカートンに超音波接着する装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102639663A (zh) * 2010-01-21 2012-08-15 日本合成化学工业株式会社 粘合剂、光学部件用粘合剂、带有粘合剂层的光学部件、图像显示装置、活性能量射线和/或热固化性粘合剂组合物、粘合剂组合物
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