JP3775833B2 - 紙製カップの側筒の高速製造方法と高速製造装置 - Google Patents
紙製カップの側筒の高速製造方法と高速製造装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は紙製カップの製造方法と、その方法を実施するための製造装置に関し、具体的には連続回転する１対の円錐台形のコーンロールのロールギャップにブランクとして切断されていないカップ用紙を連続供給して、シール剤の種類によって異なる時期又は位置で糊付けして、１個宛のカップ用紙のブランクとして切断するとともに、底無しの中空円錐台形のカップ側筒として成形し、成形ロールの小径側の先方に導く製造の方法と製造装置に関する。
このようにして製造された５０〜２００個の側筒を単位として従来の方法と装置により積重ね、これらの側筒（胴筒）の底部に、従来の方式により製造した底体を挿入し、糊付けなどにより接合して１個のカップとして完成される。
この製造の方法と装置は、予め扇形に切断したブランクを使用して成形する場合にも適用される。
【０００２】
【従来の技術】
紙カップの側筒の成形には、
（１）従来は図１２に示すようなカップ側筒成形機を使用して行われていた。
この側筒成形機は、連結ピン７に対し溝８に沿って僅かに上下に移動可能に連結され、前記連結ピン７により連結される端部と他方の自由端部との中間の外側に、開閉枢支ピン１５が装着され、操作棒３０により開閉される蝶番式の１対のウイング９、９（以下単に９で示す）と；
この１対のウイング９を全体として上方に押し上げるとともに、連結ピン７の上方に設けられた押当て具６を押し上げて、側筒（胴筒）ブランク１を円錐台形の成形コーンロール（コーンロール又は単にコーンと称する）４に押し当てるスライダ２０及び連結棒２１と；
前記１対のウイング９を、それぞれ同調して開閉させる操作棒３０などと；を含んで構成される。
ロール巻きされたカップ用紙は、図示されない側筒ブランク切断機により扇形に切断されてブランク１として側筒成形機に供給される。
（２）次に、コーンロール４の下面に供給されたブランク１を、押当て具６によりコーンロール４の下面に押し付け、コーンロール４の凸曲面と同一の凹曲面を有するウイング９の内周面２２と、前記のコーンロール４の外周面（凸曲面）との間に挟んで押し付け、中空円錐台形のカップとして巻付け成形した状態で糊付けして完成する。
（３）次に、ウイング９を開いて円錐台形のコーンロール４の軸方向の小径側に送り出し、次のカップとなるべきブランクが１個のコーンロール４の下面に供給可能にされた状態となり１サイクルを終える。
【０００３】
（４）紙カップの糊代部の接着（シール）
従来、紙カップの糊代部の接着は次のシール剤を使用して行われていた。
シール（接着又は貼合）剤としては、グルー（糊）シール、ホットメルトシール、ラミネーテッドポリエチレンのヒートシールの３種がある。
これら３種のシール方法につき以下に説明する。
１）グルーシール
グルー（のり、又は糊）は、アルファ澱粉の水溶液である。
糊付けする前に塗布し空気中で自然乾燥するので、その濃度によりグルーの乾燥固結の時間が相違するが、有る程度の乾燥時間を要し、紙カップ製造能力がグルーにより制約される場合もある。
２）ホットメルトシール
比較的低温で熱溶融した熱可塑性合成樹脂が紙への界面張力が小さいことにより、紙に接着し易く、冷却後紙への固着力の強いものをシール材として用いる。シール作業を容易にするため、熱溶融温度を下げたり、またシール強度を上げるために、それに適した合成樹脂を数種類混合する。
例えば、紙への接着力の強いポリエチレン（熱軟化点：約１２０℃）に接着力の弱いパラフィン（熱軟化点：６０〜８０℃程度）を混合して所定のシール剤とする。一般にペレット（粒）状、紐状に成形したものを、ガンと称する器具を用いガン付属の溶融器で液状に溶融して、ばね又は圧縮空気によって被シール部分に供給する。
３）ラミネーテッドポリエチレンのヒートシール
次に示すような設備を用いて大量生産されるので、カップ用紙の全表面にポリエチレンの薄膜を貼着する。
図１３（Ａ）、（Ｂ）は、ポリエチレンラミネート紙の製造装置の側面図と正面図を示すもので、ロール巻きされた被ラミネート紙は、所定の隙間を保って平行に接近している一対のロール６２ａ、６２ｂから成るポリエチレン加圧流下延展器６２の間を通過する際その上面に、上方に配置されたＴダイと称するポリエチレン電熱溶融器６４から、溶融ポリエチレン６３が供給され、用紙６１と溶融ポリエチレン６３の薄膜が一体に加圧冷却されて、ポリエチレン貼着紙６５となり下流に配置された巻取りロール６６に巻き取られる。
このようにして、用紙の表面に１５μ程度のポリエチレン薄膜が貼着されている貼着体を加熱圧着すると、ポリエチレンが溶融し、ポリエチレン同士が体面している合掌シールならば合体するが、熱源を取り去れば直ちに冷却固化する。
しかし、封筒シールの場合は、カップ内面にラミネートされたポリエチレンの軟化溶融体は、カップ外面に予め塗布された接着助剤を介して合体する。
但し、カップ外面に当たる紙表面に印刷効果を高めるためのコート剤、美粧効果を高めるためのアルミ箔貼合などの加工を施していない一般の紙には、多くの場合、接着助剤は必要としない。
合掌シール、封筒シールのいずれの場合も、熱源を取り去れば直ちに軟化したポリエチレンは冷却固化するので接着（貼着）に使用される。
【０００４】
（５）各シール剤の特性（長所、短所）
１）耐熱性
焼き菓子など１５０℃以上で加工される場合はグルー（糊）のみが適する。
蒸し菓子にはグルーとポリエチレンラミネート紙（１２０℃）が使用できホットメルトは、混合したパラフィンなどの配合量により使用の可否が決まる。
２）耐水性（飲料用カップとして）
ポリエチレンは耐水性が強いため飲料用カップに使用できるが、ホットメルト素材は耐水性は強いものの、価格の点から紙の全表面に被覆するのは採算的に不可である。
グルーは耐水性が弱いため使用不能である。
３）コート及びシールの作業性
ポリエチレン＞グルー＞ホットメルト
４）価格
グルーが最も低価格、ホットメルトが最も高価格で、ポリエチレンが中間である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
（１）側筒の成形方法と装置
上記のように、１対のウイングと１個のコーンロールを組み合わせて、上下動と左右のウイングを開閉する蝶番式の往復開閉運動を利用して、金属板材などに比較して強度が低く破損しやすいカップ用紙を、コーンロールの周りに巻き付ける開閉の往復運動であるため開閉の反復動作にも限界があり、またカップ用紙を予め扇形のブランクとして切断して供給する必要があるなど、高速操作が困難である上に装置の構造が複雑なのに加え摩耗が大きく生産性に劣っていたので、紙製の側筒をより高速で成形できる成形方法と成形装置の開発が要望されていた。従来から、アイスクリームのコーンカップのような先端が閉鎖された中空円錐体であれば、コーンロールに巻付けカップとして成形し、糊付け後に口径の大きい開口側から空気を吹き付けることにより、風圧を利用し、糊付けを終了したカップをその軸線方向に搬送することが可能であった。
しかし、通常紙製カップの側筒は、小径側の先端（底部）が切断された中空円錐台形とされ底が無いため、空気を吹付け搬送しようとしても、空気が中空円錐台形に成形されたカップの内部を容易に通過するのに止まり、カップを搬送するのに十分な力として作用しないため、折角カップを成形コーンロールにより高速で成形したとしても、カップの成形終了に同調して、成形されたカップを成形コーンから排除して次のカップ用紙を成形コーンに供給する動作、つまり用紙供給、カップ成形、成形カップの排除、次の用紙の供給という動作を、高速で連続反復することが不可能だったため、ロール方式により高速回転するコーンロールを使用する中空円錐台形のカップ側筒の高速成形は現在に至るまで実現しなかった。
【０００６】
（２）シール方法での課題
１）グルーによるシール
被シール材である用紙へ供給する際には、大気中での自然乾燥により、加熱、加圧などを行う必要がないため、適用は容易であると考えられるが、一旦塗布されるとグルー（糊）の乾燥には水分を飛散させるためのある程度の時間を要し、また加熱により軟化することもなく完全に乾燥してしまうと貼着力を失うので、水分が僅かに残っている段階で貼合させる必要がある。
作業条件によっては加熱を行う場合もある。
側筒を高速回転するコーンロールで成形する場合、糊代部の貼合をどのようにして行うかを検討する必要がある。
２）ホットメルトによるシール
ホットメルト材を熱溶融し、それが冷却、固化しないうちに被シール材である用紙へ供給し、かつシール材が用紙に完全に被着するまで固化しないようにする手段、方法が必要なため難点が多い。
３）ラミネーテッドポリエチレン
ポリエチレン素材の価格は、実用プラスチック素材中で最も低価格で取扱いも容易であり、シール作業も３００℃程度の熱風を吹き付けるのみで接着し、また熱風吹付けが無くなれば直ちに固化するので作業的にも容易である。
グルーとホットメルトは貼合する部分のみにシール剤を塗着すればよいが、ラミネーテッドポリエチレンの場合は、用紙と溶融ポリエチレンを合着ロールにより加圧、冷却して製造するので、用紙の表面全部に被着する必要がある。
但し、ポリエチレンは耐水、耐熱性が大きく、製造の速度、効率の点からも飲料用カップとしては最も利用する余地がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）側筒成形方法
本発明の側筒成形方法は基本的には、
１）連続して供給されるカップ用紙の先端を、用紙に直角に又は斜めにカップ１個分のブランクの先端として切断し、この切断に対応して用紙の進行方向に直角に、又は傾斜して配置され、これらいずれの場合も、円錐台形の成形コーンロールと押えコーンロールとの間のロール隙間（ロールギャップ）に供給し、成形コーンロールに巻き付ける過程で側筒としての上下の余剰部分を切断してカップ側筒として成形し、次に前記と同様、用紙に直角に又は斜めに切断して分離する。この切断は次のカップのための最初の切断を兼ねて逐次行われる。
２）又は、カップ１個分の扇形のブランクとして予め切断し、切断されたこれらのブランクを、次々に円錐台形の成形コーンロールと押えコーンロールのロール隙間（ロールギャップ）に供給しカップ側筒とする、のいずれかによる。
３）上記の１）と２）において、成形コーンロールと押えコーンロールは、それぞれの傾斜角度が同一で周面が互いに平行に所定のロール隙間（ロールギャップ）まで接近され、１個分の成形が終わる都度、押えコーンロールは成形コーンロールに対する接近位置から離され、成形の終わったカップ側筒は空気排出により成形コーンロールから離され、さらに空気搬送により集積位置に送られる。
成形の終わったカップ側筒が集積位置に送られた時点では、押えコーンロールは、成形コーンロールに対し接近した位置に戻され、次のカップの成形のために待機した状態にされる。
このような接近と離去の動作を反復しながら回転される。
４）成形コーンロールの周面の一部には軸線と同一平面を成して明けられた複数個の吸気、排気兼用の穴を設け、カップ用紙のブランクの先端が成形コーンロールと押えコーンロールとの間に供給された時、これらの複数個の吸気、排気兼用の穴が両コーンロールの前記の接近位置に来るようにし、押えコーンロールで保持しながら、この穴から吸気してカップ用紙のブランクを成形コーンロールの側周面に巻き付けながら回転して側筒の成形を始める。
５）連続した用紙から次々に切断するブランクを使用する場合は、押えコーンロールの小径側先端に取り付けられた先端切りスリッターにより先端（側筒の底部）を切断し、押えコーンロールの後端に押し当てられる上端切りカッターにより側筒の上部開口となる部分を切断する。最初の切断が正確に行われている場合には上端切りカッターによる切断は必要でない。
花弁状あるいは波形の凹凸を成形する場合は、上端切りカッターの代わりに花弁状カッター又は波形カッターにより切断しながら回転させる。
６）両コーンロールの回転に伴い、成形コーンロールの側周面にカップ用紙のブランクが巻き付けられ、その先端と後端が所定の糊代で重ね合わされ、グルーによる接着などにより糊代部を貼合して１個の側筒として完成する。
貼合の詳細については別途説明する。
７）貼合が完了した時点で、押えコーンロールを回転させながら成形コーンロールから離し、成形コーンロールの吸気、排気兼用の穴を排気用に切り替え空気を噴出して、貼合された側筒を成形コーンロールから離すとともに成形コーンロールの小径側に送り、補助エアーノズルから成形コーンロールの先端に向け空気を圧送し、成形コーンロールの先端の案内棒の周りの後述する集積装置に積層させる。
８）押えコーンロールを成形コーンロールとの間に次の用紙の供給が可能な状態にして、側筒成形の１サイクルを終了する。
【０００８】
（２）糊代部分の貼合
１）本発明で、用紙を供給しながらその先端をブランクとして、切断するとともにコーンロールにより成形する方法では、コーンロールに遅れて巻き込まれる側の端部（扇形のブランクの図で右方の側端縁）が用紙の側端縁と一致するようにして用紙を送れば、この側端縁が常にカップの一方の側端縁となり、次々に切断され、またこの部分をシール剤を塗布する糊代部として利用できる。
用紙を送りながらシール剤を塗布し、塗布の終わった部分をカップ１個分のブランクとして切断する。
この切断は、用紙の送り方向に直角とするか、又は切断される予定の扇形の送り方向の前方の側端縁に平行に切断する。
２）切断が終わった時点では、シール剤が塗布されていない用紙の一方の端縁は、成形コーンロールに巻き込まれて側筒の成形が始まり、シール剤が塗布された他方の糊代部は、最後にコーンロールに巻かれて成形コーンロールが１回転した状態で、カップ側筒としての成形が終わり側筒の上端と下端の切断終了と同時に、ブランクの前後両端縁の糊代部のシール（貼合）が終了する。
この直後に、前の段落（１）の７）で述べたように貼合された側筒を成形コーンロールから離し、成形コーンロールの小径側に空気圧送が行われる。
３）本発明において、予め切断したブランクをコーンロールに供給する方式を採用する場合には、コーンロールに早く巻き込まれる側のブランクの端縁がシール剤を塗布しない糊代となるようにし、反対側の端縁にシール剤を塗布する。
この場合は、既に扇形のブランクとして成形されているので、成形された側筒の上端と下端を切断する必要はない。
４）焼き菓子にはグルー（糊）を、蒸し菓子にはグルー、ホットメルト、ラミネートポリエチレンが使用可能であるが、ホットメルトシールの場合に溶融点の低いパラフィンなどを混合する場合は、添加量が制限される。
飲料水その他の液状の内容物を収容する容器の場合は、ラミネートポリエチレンに限られ、ロールを使用する溶融ポリエチレン薄膜法の関係で、全表面にポリエチレンがラミネートされた用紙を使用せざるを得ない。
５）予め所定の寸法に打ち抜かれたブランクを使用し、本発明のコーンロールによる成形を行う場合は、これらのブランクの５０〜２００枚程度をブランク用ストッカ上に上下に積層し、吸引パイプなどにより１枚ずつ吸引して供給する。この際、ブランクの一方の側縁が供給方向に平行になるようにし、他方の先端部がコーンロールの近接線に平行になるようにしてコーンロールのロールギャップに供給する。
シール剤がグルーの場合は、水分をある程度蒸発させるのに必要な距離だけ手前でシール剤を塗布し、ホットメルトの場合は、これらのブランクがコーンロールに巻き込まれる直前の位置でシール剤を塗布し、必要に応じ熱風を送り、コーンロールの一回転に伴って固着を終わる。
以上のような、回転コーンロールにより紙製カップの側筒を高速成形するカップの製造方法と、これに使用される成形装置とを開発して前記課題を解決した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の側筒の成形方法は、図１から図９に示されるように実施される。
（１）図１に示されるように、ロール巻きされたカップ用紙Ｐを矢印の方向に送り、回転するローラ５４ａに取り付けられた用紙カッター５４ｂを用紙の送り方向に直角に配置するか、又は図２（Ｂ）に示すように、用紙の送り方向に斜めに切断する場合とがあり、それぞれの場合に糊代分を含め側筒１個分を成形できるブランクＢ1とＢ2の大きさと、チップＣ1、Ｃ2として切り捨てられる部分と、カップの一部として巻き込まれる部分Ｒを比較したものである。
図３は、カップ用紙Ｐを予め別の切断装置により、側筒１０（例えば図７に示す）用の扇形のブランクＢ3として切断する場合で、この場合は切断されたブランクＢ3の５０〜２００枚程度を、ブランクストッカ４１内に積層し、上から１枚ずつ吸引パイプ４２により吸引して供給トレイ４５上に配置し、そこで糊吐出器によりグルーを塗布して、成形コーンロール１１と押えコーンロール１２の間に送る。
この場合のブランクＢ3は既に切断済みであるので、後述する先端切りスリッター１２ｅ、上端切りカッター１３は不要である。
図４（Ａ）、（Ｂ）は、図１と図２により切断された用紙を送り方向に直角に配置したブランクＢ1を、図４（Ａ）に示すように、いずれも円錐台形で１対にされた成形コーンロール１１と押えコーンロール１２との間に供給する。
用紙供給の直前には、図４（Ｂ）に示すように、押えコーンロール１２は成形コーンロール１１から離されている。
これらのコーンロール１１、１２は、中心軸に対し側周面１１ｃ、１２ｃが同一の傾斜角を有し、それぞれの小径側の端部１１ａ、１２ａ同士と大径側の端部１１ｂ、１２ｂ同士とを、それぞれ同じ方向に向け、それぞれの軸心が同一平面上になるように配置され、側周面１１ｃ、１２ｃが互いに直線状に接近し反対方向に回転される。
図４（Ａ）に示されるように、成形コーンロール１１の側周面１１ｃ上には複数個の吸気、排気兼用の穴１１ｅが整列して明けられ、これらの穴は回転軸１１ｄの軸心から成形コーンロールの側周面１１ｃまで貫通している。
成形コーンロールの小径側の先端には、軸心方向に延長された案内棒１４（例えば図８）が取り付けられ、この案内棒１４は段落番号００１１で述べられるように、成形を終わったカップを積層位置まで空気搬送する場合のガイドとして重要な機能を発揮する。
【００１０】
（２）図５（Ａ）に示されるように、カップ用紙Ｐから切断されたブランクＢ1の先端が、成形コーンロール１１と押えコーンロール１２の空隙に平行に供給された状態で、吸気、排気兼用の穴１１ｅは両コーンロール１１、１２の近接位置に一致するようにされ、吸気用にされてブランクＢ1を吸引し、押えコーンロール１２により保持して成形コーンロール１１の側周面１１ｃにブランクＢ1を巻き付ける。
用紙が供給された状態では、図５（Ｂ）に示すように、押えコーンロール１２は成形コーンロール１１に近接してほぼ用紙の厚さの隙間が開けられている。
（３）図５（Ａ）に示されるように、押えコーンロール１２の小径側の先端に付着された先端切りスリッター１２ｅにより、成形コーンロール１１の外周に巻き付けられカップ側筒の小径側の先端（カップの底部）となるブランクの部分を切断し、余剰の部分を下部チップＣ1〔図６（Ａ）〕として排除しながら両コーンロールが回転される。
上記のようにカップ側筒１０の底部となる小径側の先端の部分を切断すると同時に、別の回転軸１３ｄにより成形コーンロール１１とは反対に回転され、成形コーンロール１１の大径側の端部１１ｂの近くに押し当てられる上端切りカッター１３により、側筒１０の上端となる部分を切断する。この上端部分の切断は用紙からの切断を適切にすれば省略できる。
カップ上端に装飾用の花弁状の凹凸部を設ける場合は、図６（Ａ）に示す上端切り花弁状カッター１３ａにより、花弁状凹凸部を切断する。
これにより、ブランクＢ1から図６（Ａ）に示す上部チップＣ2が切断される。この状態では、図６（Ｂ）に示すように、押えコーンロール１２は成形コーンロール１１に近接した状態を保ち回転を続ける。
【００１１】
（４）両コーンロール１１、１２が１回転して、切断された用紙ブランクの前後端が、図７（Ｂ）に示すように所定の幅の糊代部Ｓだけ重ね合わされ、巻かれたブランクの両端が前述のように切断された状態で、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すようにラミネーテッドポリエチレンホットエアー接着、グルー又はホットメルト接着などにより貼合される。
図７（Ａ）は、糊代部が貼合されたカップの側筒１０が成形コーンロール１１に巻き付けられた状態を示し、この状態では同図（Ｂ）に示すように、両コーンロールは接近した状態に保たれ、斜交するハッチングはカップの側筒１０の表面上に印刷された装飾模様を示す。
糊代部Ｓの貼合については、図１０〜図１１を参照して後述する。
（５）図８（Ａ）は、両コーンロール１１、１２が回転しながら離され、成形ロール１１の上面に現れた吸気、排気用の穴１１ｅを排気側に切り替えて空気を吹き出し、先端（底部）切り及び直線状又は必要に応じ行われる花弁状などの上端切り、糊代部の貼合の終わった側筒１０を、成形コーンロール１１との密着から離すとともに、やや小径側の先端に移動させる。
これと同時に、成形コーンロールの回転軸１１ｄから僅かに離れて、前記回転軸１１ｄと成形コーンロールの側周面１１ｃ中間に配置された補助エアーノズル１６から、小径側の端部１１ａに向け空気を吹き付ける。
これにより成形コーンロール１１との接触から離されたカップの側筒１０は、成形コーンロール１１の先端に設けた案内棒１４に沿って矢印方向に前進し、連続して成形されるカップ側筒（胴筒）１０は、図９（Ａ）に示すように案内棒１４の前方に送られ、従来と同様５０〜２００個程度が集積装置に集積され、製菓現場又は底体との接合工程に送られる。
この状態では、図８（Ｂ）に示すように、押えコーンロール１２は成形コーンロール１１と離れ、側筒成形工程の１サイクルが終了して、図９（Ｂ）に示すように、次に供給されるカップ側筒のブランクＢ1が送られてくる。
【００１２】
図１０は、本発明の側筒製造装置全体を示す斜視図であり、図１１は、図１０の１部分を示しているが、シール剤乾燥装置を変えたものとしている。
各工程に使用する構成要素とそれらの作動は、前述の段落番号で製造方法として説明されていて、平面図、側面図などによるよりも、斜視図として示す方が全体の配置関係が明白になるので、図１０、図１１を参照して本発明の側筒製造装置について述べる。
図１０の符号５０は、本発明の側筒製造装置全体を示し、５１は床面上に配置されたベッドで、その上面５１ａ上に側筒製造装置のほとんど全部が配置され、一部がその延長上に配置されているが、装置全体をベッド５１上に配置してもよい。
５２は、図で右上の最上流側に配置された用紙繰出し装置で、回転される用紙供給ローラ５２ａにカップの内周になる側が表になるように巻き取られているカップ用紙Ｐが、支持板５３ａに支持される１対のニップロール５３ｂに挟まれて、速度制御装置５３内に収容されクラッチ、ブレーキなどの加、減速機構と、速度センサ５３ｃとを有する速度制御装置５３内の図示しないモータにより駆動されて矢印方向に回転され、カップ用紙Ｐは矢印方向に繰り出される。
【００１３】
５４は、用紙繰出し装置５２の下流に配置されるカッター装置で、回転するローラ５４ａの円周上の１箇所の全幅に亙って用紙送り方向に直角に配置された用紙カッター５４ｂにより、図５（Ａ）に示すように、カップ用紙Ｐはカップ１個分のブランクＢ1として切断され、側筒成形装置５５の互いに接近と離去が可能にされた円錐台形の成形コーンロール１１と押えコーンロール１２のロールギャップに送られる。
５４ｄはヒータであり、その下部の２又にされた熱空気吐出しパイプ５４ｆがカッターローラ５４ａの前後に跨って配置されている。
カップの内周とされる用紙の面全体にポリエチレンがラミネートされているが無色透明であるため目には見えない。
カッターローラ５４ａの手前まで来たところで一方のパイプから熱空気が吐き出されてポリエチレンが溶融し、カッターローラ５４ａを越えたところで他方の熱空気吐出しパイプ５４ｆから別の熱空気が吐出されて、ポリエチレンが十分に溶融して成形工程に送られ、側筒としての成形とシールが同時に進行する。
図１１の５４ｅはグルーガンであり、シール剤として乾燥にかなりの時間を要するグルー（糊）を使用する場合に、カッターローラ５４ａの手前の上流位置に配置されるが、用紙カッター５４ｂと接触する部分にはグルーが塗布されないようにされている。
図１１で成形コーンロール１１の手前に２点鎖線で示した５４ｇは、シール剤としてホットメルトを使用する場合に加熱溶融したシール剤を塗布する塗布装置の取付位置を示す。
図１０の５６は、前述した成形されたカップの側筒１０を５０〜２００個程度集積する集積装置であるが、この集積装置５６はアイスクリームコーンなどの底付カップに使用されるものと同一で本発明の対象ではなく任意のものでよい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、ロール巻きされた紙カップの用紙を、その先端から紙カップ１個分のブランクとして切断し、高速で回転する円錐筒形の成形コーンロールと、これと同じ傾斜角を有して、平行に接近し、あるいは離れるようにされた押えコーンロールとの間に供給して、ロールの１回転の間に中空円錐筒形の紙カップの側筒としての成形と糊付けを終わり、成形と糊付け終了後、押えコーンロールを成形コーンロールとの接触から離し、成形コーンロールに明けられた吸気、排気兼用の穴からの排気と補助エアーノズルからの空気吹出しによって成形された紙カップの側筒を成形コーンロールから完全に離して、成形コーンロールの小径側の軸方向に積層させるという動作を、高速で連続的に行うことが可能になった。
これにより、従来の蝶番式の往復開閉動作による成形作業の１０倍以上の速度で成形が可能になったので、生産性の向上に寄与すること多大である。
本発明の方法と装置は、予めカップ１個分の扇形に打ち抜いたブランクを成形ロールと押えロールの間に供給して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紙製カップの側筒用ブランクの切断工程を示す斜視図である。
【図２】本発明の用紙の切断の方法を示す平面図である。同図（Ａ）は送り方向に直角に、同図（Ｂ）は送り方向に斜めに切断する方法を示している。
【図３】予め扇形に切断したブランクを使用する成形方法を示す斜視図である。
【図４】本発明の側筒製造の第１の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図５】本発明の側筒製造の第２の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図６】本発明の側筒製造の第３の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図７】本発明の側筒製造の第４の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図８】本発明の側筒製造の第５の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図９】本発明の側筒製造の第６の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図１０】本発明の側筒製造装置を示す斜視図である。
【図１１】 本発明の側筒製造装置の要部を拡大して示す斜視図である。
【図１２】従来技術として一般に用されているケーキカップ用カップの側筒成形機の側面図である。
【図１３】使用する接着剤としてポリエチレンを使用するポリエチレンラミネート紙の製造工程を示す図である。同図（Ａ）は側面図で、同図（Ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１０：側筒
１１：成形コーンロール
１２：押えコーンロール
１１ａ、１２ａ：コーンロールの小径側の端部
１１ｂ、１２ｂ：コーンロールの大径側の端部
１１ｃ、１２ｃ：コーンロールの側周面
１１ｄ：成形コーンロールの回転軸
１１ｅ：成形コーンロールの吸気、排気兼用の穴
１２ｅ：先端切りスリッター
１３：上端切りカッター
１３ａ：花弁状カッター
１４：案内棒
１６：補助エアーノズル
５３：速度制御装置
５３ａ：支持板
５３ｂ：ニップロール
５４：カッター装置
５４ａ：ローラ
５４ｂ：用紙カッター
Ｂ1、Ｂ：ブランク
Ｐ：カップ用紙
【発明の属する技術分野】
本発明は紙製カップの製造方法と、その方法を実施するための製造装置に関し、具体的には連続回転する１対の円錐台形のコーンロールのロールギャップにブランクとして切断されていないカップ用紙を連続供給して、シール剤の種類によって異なる時期又は位置で糊付けして、１個宛のカップ用紙のブランクとして切断するとともに、底無しの中空円錐台形のカップ側筒として成形し、成形ロールの小径側の先方に導く製造の方法と製造装置に関する。
このようにして製造された５０〜２００個の側筒を単位として従来の方法と装置により積重ね、これらの側筒（胴筒）の底部に、従来の方式により製造した底体を挿入し、糊付けなどにより接合して１個のカップとして完成される。
この製造の方法と装置は、予め扇形に切断したブランクを使用して成形する場合にも適用される。
【０００２】
【従来の技術】
紙カップの側筒の成形には、
（１）従来は図１２に示すようなカップ側筒成形機を使用して行われていた。
この側筒成形機は、連結ピン７に対し溝８に沿って僅かに上下に移動可能に連結され、前記連結ピン７により連結される端部と他方の自由端部との中間の外側に、開閉枢支ピン１５が装着され、操作棒３０により開閉される蝶番式の１対のウイング９、９（以下単に９で示す）と；
この１対のウイング９を全体として上方に押し上げるとともに、連結ピン７の上方に設けられた押当て具６を押し上げて、側筒（胴筒）ブランク１を円錐台形の成形コーンロール（コーンロール又は単にコーンと称する）４に押し当てるスライダ２０及び連結棒２１と；
前記１対のウイング９を、それぞれ同調して開閉させる操作棒３０などと；を含んで構成される。
ロール巻きされたカップ用紙は、図示されない側筒ブランク切断機により扇形に切断されてブランク１として側筒成形機に供給される。
（２）次に、コーンロール４の下面に供給されたブランク１を、押当て具６によりコーンロール４の下面に押し付け、コーンロール４の凸曲面と同一の凹曲面を有するウイング９の内周面２２と、前記のコーンロール４の外周面（凸曲面）との間に挟んで押し付け、中空円錐台形のカップとして巻付け成形した状態で糊付けして完成する。
（３）次に、ウイング９を開いて円錐台形のコーンロール４の軸方向の小径側に送り出し、次のカップとなるべきブランクが１個のコーンロール４の下面に供給可能にされた状態となり１サイクルを終える。
【０００３】
（４）紙カップの糊代部の接着（シール）
従来、紙カップの糊代部の接着は次のシール剤を使用して行われていた。
シール（接着又は貼合）剤としては、グルー（糊）シール、ホットメルトシール、ラミネーテッドポリエチレンのヒートシールの３種がある。
これら３種のシール方法につき以下に説明する。
１）グルーシール
グルー（のり、又は糊）は、アルファ澱粉の水溶液である。
糊付けする前に塗布し空気中で自然乾燥するので、その濃度によりグルーの乾燥固結の時間が相違するが、有る程度の乾燥時間を要し、紙カップ製造能力がグルーにより制約される場合もある。
２）ホットメルトシール
比較的低温で熱溶融した熱可塑性合成樹脂が紙への界面張力が小さいことにより、紙に接着し易く、冷却後紙への固着力の強いものをシール材として用いる。シール作業を容易にするため、熱溶融温度を下げたり、またシール強度を上げるために、それに適した合成樹脂を数種類混合する。
例えば、紙への接着力の強いポリエチレン（熱軟化点：約１２０℃）に接着力の弱いパラフィン（熱軟化点：６０〜８０℃程度）を混合して所定のシール剤とする。一般にペレット（粒）状、紐状に成形したものを、ガンと称する器具を用いガン付属の溶融器で液状に溶融して、ばね又は圧縮空気によって被シール部分に供給する。
３）ラミネーテッドポリエチレンのヒートシール
次に示すような設備を用いて大量生産されるので、カップ用紙の全表面にポリエチレンの薄膜を貼着する。
図１３（Ａ）、（Ｂ）は、ポリエチレンラミネート紙の製造装置の側面図と正面図を示すもので、ロール巻きされた被ラミネート紙は、所定の隙間を保って平行に接近している一対のロール６２ａ、６２ｂから成るポリエチレン加圧流下延展器６２の間を通過する際その上面に、上方に配置されたＴダイと称するポリエチレン電熱溶融器６４から、溶融ポリエチレン６３が供給され、用紙６１と溶融ポリエチレン６３の薄膜が一体に加圧冷却されて、ポリエチレン貼着紙６５となり下流に配置された巻取りロール６６に巻き取られる。
このようにして、用紙の表面に１５μ程度のポリエチレン薄膜が貼着されている貼着体を加熱圧着すると、ポリエチレンが溶融し、ポリエチレン同士が体面している合掌シールならば合体するが、熱源を取り去れば直ちに冷却固化する。
しかし、封筒シールの場合は、カップ内面にラミネートされたポリエチレンの軟化溶融体は、カップ外面に予め塗布された接着助剤を介して合体する。
但し、カップ外面に当たる紙表面に印刷効果を高めるためのコート剤、美粧効果を高めるためのアルミ箔貼合などの加工を施していない一般の紙には、多くの場合、接着助剤は必要としない。
合掌シール、封筒シールのいずれの場合も、熱源を取り去れば直ちに軟化したポリエチレンは冷却固化するので接着（貼着）に使用される。
【０００４】
（５）各シール剤の特性（長所、短所）
１）耐熱性
焼き菓子など１５０℃以上で加工される場合はグルー（糊）のみが適する。
蒸し菓子にはグルーとポリエチレンラミネート紙（１２０℃）が使用できホットメルトは、混合したパラフィンなどの配合量により使用の可否が決まる。
２）耐水性（飲料用カップとして）
ポリエチレンは耐水性が強いため飲料用カップに使用できるが、ホットメルト素材は耐水性は強いものの、価格の点から紙の全表面に被覆するのは採算的に不可である。
グルーは耐水性が弱いため使用不能である。
３）コート及びシールの作業性
ポリエチレン＞グルー＞ホットメルト
４）価格
グルーが最も低価格、ホットメルトが最も高価格で、ポリエチレンが中間である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
（１）側筒の成形方法と装置
上記のように、１対のウイングと１個のコーンロールを組み合わせて、上下動と左右のウイングを開閉する蝶番式の往復開閉運動を利用して、金属板材などに比較して強度が低く破損しやすいカップ用紙を、コーンロールの周りに巻き付ける開閉の往復運動であるため開閉の反復動作にも限界があり、またカップ用紙を予め扇形のブランクとして切断して供給する必要があるなど、高速操作が困難である上に装置の構造が複雑なのに加え摩耗が大きく生産性に劣っていたので、紙製の側筒をより高速で成形できる成形方法と成形装置の開発が要望されていた。従来から、アイスクリームのコーンカップのような先端が閉鎖された中空円錐体であれば、コーンロールに巻付けカップとして成形し、糊付け後に口径の大きい開口側から空気を吹き付けることにより、風圧を利用し、糊付けを終了したカップをその軸線方向に搬送することが可能であった。
しかし、通常紙製カップの側筒は、小径側の先端（底部）が切断された中空円錐台形とされ底が無いため、空気を吹付け搬送しようとしても、空気が中空円錐台形に成形されたカップの内部を容易に通過するのに止まり、カップを搬送するのに十分な力として作用しないため、折角カップを成形コーンロールにより高速で成形したとしても、カップの成形終了に同調して、成形されたカップを成形コーンから排除して次のカップ用紙を成形コーンに供給する動作、つまり用紙供給、カップ成形、成形カップの排除、次の用紙の供給という動作を、高速で連続反復することが不可能だったため、ロール方式により高速回転するコーンロールを使用する中空円錐台形のカップ側筒の高速成形は現在に至るまで実現しなかった。
【０００６】
（２）シール方法での課題
１）グルーによるシール
被シール材である用紙へ供給する際には、大気中での自然乾燥により、加熱、加圧などを行う必要がないため、適用は容易であると考えられるが、一旦塗布されるとグルー（糊）の乾燥には水分を飛散させるためのある程度の時間を要し、また加熱により軟化することもなく完全に乾燥してしまうと貼着力を失うので、水分が僅かに残っている段階で貼合させる必要がある。
作業条件によっては加熱を行う場合もある。
側筒を高速回転するコーンロールで成形する場合、糊代部の貼合をどのようにして行うかを検討する必要がある。
２）ホットメルトによるシール
ホットメルト材を熱溶融し、それが冷却、固化しないうちに被シール材である用紙へ供給し、かつシール材が用紙に完全に被着するまで固化しないようにする手段、方法が必要なため難点が多い。
３）ラミネーテッドポリエチレン
ポリエチレン素材の価格は、実用プラスチック素材中で最も低価格で取扱いも容易であり、シール作業も３００℃程度の熱風を吹き付けるのみで接着し、また熱風吹付けが無くなれば直ちに固化するので作業的にも容易である。
グルーとホットメルトは貼合する部分のみにシール剤を塗着すればよいが、ラミネーテッドポリエチレンの場合は、用紙と溶融ポリエチレンを合着ロールにより加圧、冷却して製造するので、用紙の表面全部に被着する必要がある。
但し、ポリエチレンは耐水、耐熱性が大きく、製造の速度、効率の点からも飲料用カップとしては最も利用する余地がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）側筒成形方法
本発明の側筒成形方法は基本的には、
１）連続して供給されるカップ用紙の先端を、用紙に直角に又は斜めにカップ１個分のブランクの先端として切断し、この切断に対応して用紙の進行方向に直角に、又は傾斜して配置され、これらいずれの場合も、円錐台形の成形コーンロールと押えコーンロールとの間のロール隙間（ロールギャップ）に供給し、成形コーンロールに巻き付ける過程で側筒としての上下の余剰部分を切断してカップ側筒として成形し、次に前記と同様、用紙に直角に又は斜めに切断して分離する。この切断は次のカップのための最初の切断を兼ねて逐次行われる。
２）又は、カップ１個分の扇形のブランクとして予め切断し、切断されたこれらのブランクを、次々に円錐台形の成形コーンロールと押えコーンロールのロール隙間（ロールギャップ）に供給しカップ側筒とする、のいずれかによる。
３）上記の１）と２）において、成形コーンロールと押えコーンロールは、それぞれの傾斜角度が同一で周面が互いに平行に所定のロール隙間（ロールギャップ）まで接近され、１個分の成形が終わる都度、押えコーンロールは成形コーンロールに対する接近位置から離され、成形の終わったカップ側筒は空気排出により成形コーンロールから離され、さらに空気搬送により集積位置に送られる。
成形の終わったカップ側筒が集積位置に送られた時点では、押えコーンロールは、成形コーンロールに対し接近した位置に戻され、次のカップの成形のために待機した状態にされる。
このような接近と離去の動作を反復しながら回転される。
４）成形コーンロールの周面の一部には軸線と同一平面を成して明けられた複数個の吸気、排気兼用の穴を設け、カップ用紙のブランクの先端が成形コーンロールと押えコーンロールとの間に供給された時、これらの複数個の吸気、排気兼用の穴が両コーンロールの前記の接近位置に来るようにし、押えコーンロールで保持しながら、この穴から吸気してカップ用紙のブランクを成形コーンロールの側周面に巻き付けながら回転して側筒の成形を始める。
５）連続した用紙から次々に切断するブランクを使用する場合は、押えコーンロールの小径側先端に取り付けられた先端切りスリッターにより先端（側筒の底部）を切断し、押えコーンロールの後端に押し当てられる上端切りカッターにより側筒の上部開口となる部分を切断する。最初の切断が正確に行われている場合には上端切りカッターによる切断は必要でない。
花弁状あるいは波形の凹凸を成形する場合は、上端切りカッターの代わりに花弁状カッター又は波形カッターにより切断しながら回転させる。
６）両コーンロールの回転に伴い、成形コーンロールの側周面にカップ用紙のブランクが巻き付けられ、その先端と後端が所定の糊代で重ね合わされ、グルーによる接着などにより糊代部を貼合して１個の側筒として完成する。
貼合の詳細については別途説明する。
７）貼合が完了した時点で、押えコーンロールを回転させながら成形コーンロールから離し、成形コーンロールの吸気、排気兼用の穴を排気用に切り替え空気を噴出して、貼合された側筒を成形コーンロールから離すとともに成形コーンロールの小径側に送り、補助エアーノズルから成形コーンロールの先端に向け空気を圧送し、成形コーンロールの先端の案内棒の周りの後述する集積装置に積層させる。
８）押えコーンロールを成形コーンロールとの間に次の用紙の供給が可能な状態にして、側筒成形の１サイクルを終了する。
【０００８】
（２）糊代部分の貼合
１）本発明で、用紙を供給しながらその先端をブランクとして、切断するとともにコーンロールにより成形する方法では、コーンロールに遅れて巻き込まれる側の端部（扇形のブランクの図で右方の側端縁）が用紙の側端縁と一致するようにして用紙を送れば、この側端縁が常にカップの一方の側端縁となり、次々に切断され、またこの部分をシール剤を塗布する糊代部として利用できる。
用紙を送りながらシール剤を塗布し、塗布の終わった部分をカップ１個分のブランクとして切断する。
この切断は、用紙の送り方向に直角とするか、又は切断される予定の扇形の送り方向の前方の側端縁に平行に切断する。
２）切断が終わった時点では、シール剤が塗布されていない用紙の一方の端縁は、成形コーンロールに巻き込まれて側筒の成形が始まり、シール剤が塗布された他方の糊代部は、最後にコーンロールに巻かれて成形コーンロールが１回転した状態で、カップ側筒としての成形が終わり側筒の上端と下端の切断終了と同時に、ブランクの前後両端縁の糊代部のシール（貼合）が終了する。
この直後に、前の段落（１）の７）で述べたように貼合された側筒を成形コーンロールから離し、成形コーンロールの小径側に空気圧送が行われる。
３）本発明において、予め切断したブランクをコーンロールに供給する方式を採用する場合には、コーンロールに早く巻き込まれる側のブランクの端縁がシール剤を塗布しない糊代となるようにし、反対側の端縁にシール剤を塗布する。
この場合は、既に扇形のブランクとして成形されているので、成形された側筒の上端と下端を切断する必要はない。
４）焼き菓子にはグルー（糊）を、蒸し菓子にはグルー、ホットメルト、ラミネートポリエチレンが使用可能であるが、ホットメルトシールの場合に溶融点の低いパラフィンなどを混合する場合は、添加量が制限される。
飲料水その他の液状の内容物を収容する容器の場合は、ラミネートポリエチレンに限られ、ロールを使用する溶融ポリエチレン薄膜法の関係で、全表面にポリエチレンがラミネートされた用紙を使用せざるを得ない。
５）予め所定の寸法に打ち抜かれたブランクを使用し、本発明のコーンロールによる成形を行う場合は、これらのブランクの５０〜２００枚程度をブランク用ストッカ上に上下に積層し、吸引パイプなどにより１枚ずつ吸引して供給する。この際、ブランクの一方の側縁が供給方向に平行になるようにし、他方の先端部がコーンロールの近接線に平行になるようにしてコーンロールのロールギャップに供給する。
シール剤がグルーの場合は、水分をある程度蒸発させるのに必要な距離だけ手前でシール剤を塗布し、ホットメルトの場合は、これらのブランクがコーンロールに巻き込まれる直前の位置でシール剤を塗布し、必要に応じ熱風を送り、コーンロールの一回転に伴って固着を終わる。
以上のような、回転コーンロールにより紙製カップの側筒を高速成形するカップの製造方法と、これに使用される成形装置とを開発して前記課題を解決した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の側筒の成形方法は、図１から図９に示されるように実施される。
（１）図１に示されるように、ロール巻きされたカップ用紙Ｐを矢印の方向に送り、回転するローラ５４ａに取り付けられた用紙カッター５４ｂを用紙の送り方向に直角に配置するか、又は図２（Ｂ）に示すように、用紙の送り方向に斜めに切断する場合とがあり、それぞれの場合に糊代分を含め側筒１個分を成形できるブランクＢ1とＢ2の大きさと、チップＣ1、Ｃ2として切り捨てられる部分と、カップの一部として巻き込まれる部分Ｒを比較したものである。
図３は、カップ用紙Ｐを予め別の切断装置により、側筒１０（例えば図７に示す）用の扇形のブランクＢ3として切断する場合で、この場合は切断されたブランクＢ3の５０〜２００枚程度を、ブランクストッカ４１内に積層し、上から１枚ずつ吸引パイプ４２により吸引して供給トレイ４５上に配置し、そこで糊吐出器によりグルーを塗布して、成形コーンロール１１と押えコーンロール１２の間に送る。
この場合のブランクＢ3は既に切断済みであるので、後述する先端切りスリッター１２ｅ、上端切りカッター１３は不要である。
図４（Ａ）、（Ｂ）は、図１と図２により切断された用紙を送り方向に直角に配置したブランクＢ1を、図４（Ａ）に示すように、いずれも円錐台形で１対にされた成形コーンロール１１と押えコーンロール１２との間に供給する。
用紙供給の直前には、図４（Ｂ）に示すように、押えコーンロール１２は成形コーンロール１１から離されている。
これらのコーンロール１１、１２は、中心軸に対し側周面１１ｃ、１２ｃが同一の傾斜角を有し、それぞれの小径側の端部１１ａ、１２ａ同士と大径側の端部１１ｂ、１２ｂ同士とを、それぞれ同じ方向に向け、それぞれの軸心が同一平面上になるように配置され、側周面１１ｃ、１２ｃが互いに直線状に接近し反対方向に回転される。
図４（Ａ）に示されるように、成形コーンロール１１の側周面１１ｃ上には複数個の吸気、排気兼用の穴１１ｅが整列して明けられ、これらの穴は回転軸１１ｄの軸心から成形コーンロールの側周面１１ｃまで貫通している。
成形コーンロールの小径側の先端には、軸心方向に延長された案内棒１４（例えば図８）が取り付けられ、この案内棒１４は段落番号００１１で述べられるように、成形を終わったカップを積層位置まで空気搬送する場合のガイドとして重要な機能を発揮する。
【００１０】
（２）図５（Ａ）に示されるように、カップ用紙Ｐから切断されたブランクＢ1の先端が、成形コーンロール１１と押えコーンロール１２の空隙に平行に供給された状態で、吸気、排気兼用の穴１１ｅは両コーンロール１１、１２の近接位置に一致するようにされ、吸気用にされてブランクＢ1を吸引し、押えコーンロール１２により保持して成形コーンロール１１の側周面１１ｃにブランクＢ1を巻き付ける。
用紙が供給された状態では、図５（Ｂ）に示すように、押えコーンロール１２は成形コーンロール１１に近接してほぼ用紙の厚さの隙間が開けられている。
（３）図５（Ａ）に示されるように、押えコーンロール１２の小径側の先端に付着された先端切りスリッター１２ｅにより、成形コーンロール１１の外周に巻き付けられカップ側筒の小径側の先端（カップの底部）となるブランクの部分を切断し、余剰の部分を下部チップＣ1〔図６（Ａ）〕として排除しながら両コーンロールが回転される。
上記のようにカップ側筒１０の底部となる小径側の先端の部分を切断すると同時に、別の回転軸１３ｄにより成形コーンロール１１とは反対に回転され、成形コーンロール１１の大径側の端部１１ｂの近くに押し当てられる上端切りカッター１３により、側筒１０の上端となる部分を切断する。この上端部分の切断は用紙からの切断を適切にすれば省略できる。
カップ上端に装飾用の花弁状の凹凸部を設ける場合は、図６（Ａ）に示す上端切り花弁状カッター１３ａにより、花弁状凹凸部を切断する。
これにより、ブランクＢ1から図６（Ａ）に示す上部チップＣ2が切断される。この状態では、図６（Ｂ）に示すように、押えコーンロール１２は成形コーンロール１１に近接した状態を保ち回転を続ける。
【００１１】
（４）両コーンロール１１、１２が１回転して、切断された用紙ブランクの前後端が、図７（Ｂ）に示すように所定の幅の糊代部Ｓだけ重ね合わされ、巻かれたブランクの両端が前述のように切断された状態で、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すようにラミネーテッドポリエチレンホットエアー接着、グルー又はホットメルト接着などにより貼合される。
図７（Ａ）は、糊代部が貼合されたカップの側筒１０が成形コーンロール１１に巻き付けられた状態を示し、この状態では同図（Ｂ）に示すように、両コーンロールは接近した状態に保たれ、斜交するハッチングはカップの側筒１０の表面上に印刷された装飾模様を示す。
糊代部Ｓの貼合については、図１０〜図１１を参照して後述する。
（５）図８（Ａ）は、両コーンロール１１、１２が回転しながら離され、成形ロール１１の上面に現れた吸気、排気用の穴１１ｅを排気側に切り替えて空気を吹き出し、先端（底部）切り及び直線状又は必要に応じ行われる花弁状などの上端切り、糊代部の貼合の終わった側筒１０を、成形コーンロール１１との密着から離すとともに、やや小径側の先端に移動させる。
これと同時に、成形コーンロールの回転軸１１ｄから僅かに離れて、前記回転軸１１ｄと成形コーンロールの側周面１１ｃ中間に配置された補助エアーノズル１６から、小径側の端部１１ａに向け空気を吹き付ける。
これにより成形コーンロール１１との接触から離されたカップの側筒１０は、成形コーンロール１１の先端に設けた案内棒１４に沿って矢印方向に前進し、連続して成形されるカップ側筒（胴筒）１０は、図９（Ａ）に示すように案内棒１４の前方に送られ、従来と同様５０〜２００個程度が集積装置に集積され、製菓現場又は底体との接合工程に送られる。
この状態では、図８（Ｂ）に示すように、押えコーンロール１２は成形コーンロール１１と離れ、側筒成形工程の１サイクルが終了して、図９（Ｂ）に示すように、次に供給されるカップ側筒のブランクＢ1が送られてくる。
【００１２】
図１０は、本発明の側筒製造装置全体を示す斜視図であり、図１１は、図１０の１部分を示しているが、シール剤乾燥装置を変えたものとしている。
各工程に使用する構成要素とそれらの作動は、前述の段落番号で製造方法として説明されていて、平面図、側面図などによるよりも、斜視図として示す方が全体の配置関係が明白になるので、図１０、図１１を参照して本発明の側筒製造装置について述べる。
図１０の符号５０は、本発明の側筒製造装置全体を示し、５１は床面上に配置されたベッドで、その上面５１ａ上に側筒製造装置のほとんど全部が配置され、一部がその延長上に配置されているが、装置全体をベッド５１上に配置してもよい。
５２は、図で右上の最上流側に配置された用紙繰出し装置で、回転される用紙供給ローラ５２ａにカップの内周になる側が表になるように巻き取られているカップ用紙Ｐが、支持板５３ａに支持される１対のニップロール５３ｂに挟まれて、速度制御装置５３内に収容されクラッチ、ブレーキなどの加、減速機構と、速度センサ５３ｃとを有する速度制御装置５３内の図示しないモータにより駆動されて矢印方向に回転され、カップ用紙Ｐは矢印方向に繰り出される。
【００１３】
５４は、用紙繰出し装置５２の下流に配置されるカッター装置で、回転するローラ５４ａの円周上の１箇所の全幅に亙って用紙送り方向に直角に配置された用紙カッター５４ｂにより、図５（Ａ）に示すように、カップ用紙Ｐはカップ１個分のブランクＢ1として切断され、側筒成形装置５５の互いに接近と離去が可能にされた円錐台形の成形コーンロール１１と押えコーンロール１２のロールギャップに送られる。
５４ｄはヒータであり、その下部の２又にされた熱空気吐出しパイプ５４ｆがカッターローラ５４ａの前後に跨って配置されている。
カップの内周とされる用紙の面全体にポリエチレンがラミネートされているが無色透明であるため目には見えない。
カッターローラ５４ａの手前まで来たところで一方のパイプから熱空気が吐き出されてポリエチレンが溶融し、カッターローラ５４ａを越えたところで他方の熱空気吐出しパイプ５４ｆから別の熱空気が吐出されて、ポリエチレンが十分に溶融して成形工程に送られ、側筒としての成形とシールが同時に進行する。
図１１の５４ｅはグルーガンであり、シール剤として乾燥にかなりの時間を要するグルー（糊）を使用する場合に、カッターローラ５４ａの手前の上流位置に配置されるが、用紙カッター５４ｂと接触する部分にはグルーが塗布されないようにされている。
図１１で成形コーンロール１１の手前に２点鎖線で示した５４ｇは、シール剤としてホットメルトを使用する場合に加熱溶融したシール剤を塗布する塗布装置の取付位置を示す。
図１０の５６は、前述した成形されたカップの側筒１０を５０〜２００個程度集積する集積装置であるが、この集積装置５６はアイスクリームコーンなどの底付カップに使用されるものと同一で本発明の対象ではなく任意のものでよい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、ロール巻きされた紙カップの用紙を、その先端から紙カップ１個分のブランクとして切断し、高速で回転する円錐筒形の成形コーンロールと、これと同じ傾斜角を有して、平行に接近し、あるいは離れるようにされた押えコーンロールとの間に供給して、ロールの１回転の間に中空円錐筒形の紙カップの側筒としての成形と糊付けを終わり、成形と糊付け終了後、押えコーンロールを成形コーンロールとの接触から離し、成形コーンロールに明けられた吸気、排気兼用の穴からの排気と補助エアーノズルからの空気吹出しによって成形された紙カップの側筒を成形コーンロールから完全に離して、成形コーンロールの小径側の軸方向に積層させるという動作を、高速で連続的に行うことが可能になった。
これにより、従来の蝶番式の往復開閉動作による成形作業の１０倍以上の速度で成形が可能になったので、生産性の向上に寄与すること多大である。
本発明の方法と装置は、予めカップ１個分の扇形に打ち抜いたブランクを成形ロールと押えロールの間に供給して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紙製カップの側筒用ブランクの切断工程を示す斜視図である。
【図２】本発明の用紙の切断の方法を示す平面図である。同図（Ａ）は送り方向に直角に、同図（Ｂ）は送り方向に斜めに切断する方法を示している。
【図３】予め扇形に切断したブランクを使用する成形方法を示す斜視図である。
【図４】本発明の側筒製造の第１の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図５】本発明の側筒製造の第２の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図６】本発明の側筒製造の第３の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図７】本発明の側筒製造の第４の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図８】本発明の側筒製造の第５の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図９】本発明の側筒製造の第６の工程を示す図である。同図（Ａ）は斜視図で、同図（Ｂ）は両コーンロールの回転移動と用紙ブランクの関係を示す側面図である。
【図１０】本発明の側筒製造装置を示す斜視図である。
【図１１】 本発明の側筒製造装置の要部を拡大して示す斜視図である。
【図１２】従来技術として一般に用されているケーキカップ用カップの側筒成形機の側面図である。
【図１３】使用する接着剤としてポリエチレンを使用するポリエチレンラミネート紙の製造工程を示す図である。同図（Ａ）は側面図で、同図（Ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１０：側筒
１１：成形コーンロール
１２：押えコーンロール
１１ａ、１２ａ：コーンロールの小径側の端部
１１ｂ、１２ｂ：コーンロールの大径側の端部
１１ｃ、１２ｃ：コーンロールの側周面
１１ｄ：成形コーンロールの回転軸
１１ｅ：成形コーンロールの吸気、排気兼用の穴
１２ｅ：先端切りスリッター
１３：上端切りカッター
１３ａ：花弁状カッター
１４：案内棒
１６：補助エアーノズル
５３：速度制御装置
５３ａ：支持板
５３ｂ：ニップロール
５４：カッター装置
５４ａ：ローラ
５４ｂ：用紙カッター
Ｂ1、Ｂ：ブランク
Ｐ：カップ用紙
Claims (7)
- 紙製カップの側筒用として、予め扇形に切断されたブランク（Ｂ3）を使用して高速成形する方法として：
前記ブランク（Ｂ3）をカップの裏面となる側を上にして所定の枚数積層して載置し、前方から１枚ずつ取り上げて、円錐台形の成形コーンロール（１１）と押えコーンロール（１２）とが配置されている側筒成形位置の直前の位置まで移動させてシール剤（Ｓ）を塗布し；
前記成形コーンロール（１１）と押えコーンロール（１２）とを、被加工材が送り出される方向に回転させ；
前記成形コーンロール（１１）の側周面（１１ｃ）上に整列して明けられた複数個の吸気、排気兼用の穴（１１ｅ）が、両コーンロール（１１、１２）の近接位置に達する時点に、前記押えコーンロール（１２）を前記成形コーンロール（１１）に対し所定のロールギャップまで接近させ；
このロールギャップに、前記ブランク（Ｂ3）を供給し、前記吸気、排気兼用の穴（１１ｅ）を吸気側にして前記ブランク（Ｂ3）を吸引するとともに、押えコーンロール（１２）により前記ブランク（Ｂ3）を前記成形コーンロールの側周面（１１ｃ）に押し付けながら、その先端と後端を所定の糊代部（Ｓ）として重ね合わせて貼合し；
前記押えコーンロール（１２）を前記成形コーンロール（１１）との接近位置から離し、前記吸気、排気兼用の穴（１１ｅ）を排気側に切り替え、成形と糊付けの終わったカップ側筒（１０）の内周に空気を吹き付け、前記成形コーンロールの側周面（１１ｃ）との接触から離すとともに成形コーンロールの小径側の端部（１１ａ）に移動させ、同時に成形コーンロールの回転軸（１１ｄ）から僅かに離れて配置された補助エアーノズル（１６）から、成形コーンロールの小径側の端部（１１ａ）に向けて移動されたカップ側筒（１０）の内周面にさらに空気を吹き付け搬送して、前記成形コーンロール（１１）から離し；
次のブランク（Ｂ3）を、前記成形コーンロール（１１）と押えコーンロール（１２）のロールギャップに向けて供給可能にする；
諸工程を含んで成る紙製カップの側筒の高速製造方法。 - ロール巻きされたカップ用紙（Ｐ）を、カップ１個分の送り長さを有するブランク（Ｂ1、Ｂ2）として切断し、このブランク（Ｂ1、Ｂ2）を高速成形の過程で、カップ１個分の扇形の寸法に切断して高速成形する方法として：
成形すべきカップ側筒となる扇形の用紙の片側の側端を用紙の一方の側端とし、扇形の上部の弧に近接して用紙の側端に直角に、又は扇形の他方の側端に平行な切断線を設定し；
ロール巻きされたカップ用紙（Ｐ）を側筒の裏側面が上になるように配置し、１対のニップロール（５３ｂ、５３ｂ）に挟んで所定の速度でカッター装置（５４）に送り、用紙カッター（５４ｂ）により所定の切断代又は貼合代を含んだカップ１個分の寸法にされたブランク（Ｂ）として切断し；
それぞれの周面が互いに接近されて互いに反対方向に回転している円錐台形の成形コーンロール（１１）と押えコーンロール（１２）を対とし、前記成形コーンロール（１１）は、その側周面（１１ｃ）に明けられた複数個の吸気、排気兼用の穴（１１ｅ）が、カップ用紙から切断された前記ブランク（Ｂ1、Ｂ2）の先端が成形コーンロール（１１）と押えコーンロール（１２）の間のロールギャップに供給される時点で両コーンロールの近接線に位置するようにされた前記成形コーンロール（１１）と押えコーンロール（１２）の所定のロールギャップに供給し；
前記押えコーンロール（１２）で前記ブランク（Ｂ1、Ｂ2）を成形コーンロール（１１）に対し押さえて保持しながら、この穴（１１ｅ）から吸気して前記ブランク（Ｂ1、Ｂ2）を成形コーンロールの側周面（１１ｃ）に巻き付け回転して側筒（１０）として成形を始め、両コーンロール（１１、１２）を１回転させて、成形コーンロールの側周面（１１ｃ）に前記ブランク（Ｂ1、Ｂ2）を巻き付けながら、押えコーンロールの小径側の端部（１２ａ）と大径側の端部（１２ｂ）を、それぞれ先端切りスリッター（１２ｅ）と上端切りカッター（１３）とにより所定の寸法に切断して扇形とし；
前記ブランクの送り方向の前方端と後方端を成形加工前に施された所定のシール剤（Ｓ）により重ね合わせ、グルー、ホットメルト、ラミネートされたポリエチレンなどによるシール接着により貼合して１個の側筒（１０）として完成し；前記複数個の吸気、排気兼用の穴（１１ｅ）を排気側に切り替えて空気を吐き出し、成形コーンロール（１１）から離すとともに前記コーンロールの小径側に送り、成形されシール貼合されたカップ側筒（１０）の内周面を補助エアーノズル（１６）から噴き出す空気により、前記成形コーンロール（１１）から離して搬送して；
次のブランク（Ｂ1、Ｂ2）を、前記成形コーンロール（１１）と押えコーンロール（１２）とのロールギャップに向けて供給可能にする；
諸工程を含んで成ることを特徴とする紙製カップの側筒の高速製造方法。 - 前記先端切りスリッタ（１２ｅ）による先端切断と同時に成形コーンロール（１１）の後端に押し当てられた花弁状カッター（１３ａ）又は波形カッターにより側筒（１０）の上部開口となる部分を花弁状又は波形に切断しながら回転させ、装飾用の花弁状模様又は波形模様を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の紙製カップの側筒の高速製造方法。
- 円錐台形の紙製カップの側筒として予め扇形に切断されたブランク（Ｂ3）を受けて、円錐台形の紙製カップの側筒に成形する高速側筒成形装置（５５）として：
前記扇形ブランク（Ｂ3）の所定数を積層して受けるブランクストッカ（４１）と；
円錐台形で回転軸の周りに回転可能にされ、軸心部から側周面（１１ｃ）まで貫通して側周面（１１ｃ）上に整列して明けられた複数個の吸気、排気兼用の穴（１１ｅ）を有する成形コーンロール（１１）と、この成形コーンロール（１１）に対し所定のロールギャップを形成する距離までの接近と、この位置からの離去が可能にされ、前記成形コーンロール（１１）と反対方向に回転される押えコーンロール（１２）と、が上下に配置されている１対の高速回転成形ロール装置（１１、１２）と；
前記のストッカ（４１）と高速回転成形ロール装置（１１、１２）との間に配置され、前記ブランク（Ｂ3）の最も前面にあるものを１枚ずつ取り上げてシール剤（Ｓ）を塗布し、前記高速回転成形ロール装置（１１、１２）の直前の位置まで移動させるシール剤塗布及び移動装置と；
前記成形コーンロールの回転軸（１１ｄ）から僅かに離れて配置された補助エアーノズル（１６）と；を有し；
前記成形コーンロールの側周面（１１ｃ）に明けられた複数個の吸気、排気兼用の穴（１１ｅ）は、両コーンロール（１１、１２）が所定のロールギャップに近接した時点で、前記接近位置まで回転されて前記ブランク（Ｂ1、Ｂ2）が前記両コーンロール（１１、１２）の間に供給された時点では吸気穴とされ、前記ブランク（Ｂ1、Ｂ2）を前記成形コーンロールの側周面（１１ｃ）に吸引し、前記押えコーンロール（１２）は前記ブランク（Ｂ1、Ｂ2）を前記成形コーンロールの側周面（１１ｃ）に押し当てて回転によりカップの成形と糊付けを行い；
前記複数個の吸気、排気兼用の穴（１１ｅ）は、前記成形と糊付けの終わった時点で排気穴に切り替えられ、カップ側筒（１０）の内周に空気を吹き付け、前記成形コーンロールの側周面（１１ｃ）との接触から離すとともに、成形コーンロールの小径側端側に移動させ；
前記補助エアーノズル（１６）で、成形コーンロールの小径側端側に移動されたカップ側筒（１０）の内周面に空気を吹き付け、前記側筒（１０）を搬送して前記成形コーンロール（１１）から離し；
次のブランク（Ｂ1、Ｂ2）を、前記成形コーンロール（１１）と押えコーンロール（１２）のロールギャップに向けて供給可能にする；
紙製カップの側筒の高速製造装置。 - 前記押えコーンロール（１２）の後端に装着され、前記側筒（１０）の上部開口となる部分に装飾用の花弁状又は波形の凹凸を切断するための花弁状カッター（１３ａ）又は波形カッターが設けられることを特徴とする請求項３記載の紙製カップ側筒の高速製造装置。
- ロール巻きされた用紙（Ｐ）を受けてカップ１個分を成形可能なブランク（Ｂ1、Ｂ2）として切断し、このブランク（Ｂ1、Ｂ2）を余剰部分を切断しながら円錐台形の紙製カップの側筒（１０）として成形する高速成形装置として：
対向する１対の支持板（５３ａ、５３ａ）に支持され、速度制御装置（５３）内に収容されたクラッチ・ブレーキなどを介してモータにより駆動されて回転し、ロール巻きされたカップ用紙（Ｐ）を受けて繰り出す１対のニップロール（５３ｂ、５３ｂ）と；
これらのニップロール（５３ｂ、５３ｂ）の下流に配置され繰り出されるカップ用紙（Ｐ）を受けて、カップ側筒１個分の長さのブランク（Ｂ1、Ｂ2）として切断するための用紙カッター（５４ｂ）を有するカッター装置（５４）と；
このカッター装置（５４）の下流に配置され、円錐台形で回転軸（１１ｄ）の周りに回転可能にされ、軸心部から側周面（１１ｃ）まで貫通して側周面（１１ｃ）上に整列して明けられた複数個の吸気、排気兼用の穴（１１ｅ）を有する成形コーンロール（１１）と；
この成形コーンロール（１１）に対し同一の傾斜角を有する円錐台形で、所定のロールギャップを形成する距離までの近接と、この位置からの離去が可能にされ、前記成形コーンロール（１１）と反対方向に回転され小径側の先端に先端切りスリッター（１２ｅ）が取り付けられた押えコーンロール（１２）と；
前記成形コーンロールの回転軸（１１ｄ）から僅かに離れて配置された補助エアーノズル（１６）と；を有し；
前記成形コーンロールの側周面（１１ｃ）に明けられた複数個の吸気、排気兼用の穴（１１ｅ）は、両コーンロール（１１、１２）が所定のロールギャップに近接した時点で、前記接近位置まで回転されて前記ブランク（Ｂ1、Ｂ2）が前記両コーンロール（１１、１２）の間に供給された状態で吸気穴とされ；
前記押えコーンロール（１２）は前記ブランク（Ｂ1、Ｂ2）を前記成形コーンロールの側周面（１１ｃ）に押し当てて回転によりカップの成形、先端の切断及び糊付けを行い；
前記吸気、排気兼用の穴（１１ｅ）は、前記成形と糊付けの終わった時点で排気穴に切り替えられ、カップ側筒（１０）の内周に空気を吹き付け、前記成形コーンロールの側周面（１１ｃ）との接触から離し、成形コーンロールの小径側端側に移動させ；
前記補助エアーノズル（１６）は、成形コーンロールの小径側端側に移動されたカップ側筒（１０）の内周面に空気を吹き付け、前記側筒（１０）を搬送して前記成形コーンロール（１１）から離し；
次のブランク（Ｂ1、Ｂ2）を、前記成形コーンロール（１１）と押えコーンロール（１２）のロールギャップに向けて供給可能にする；
紙製カップの側筒の高速製造装置。 - 前記側筒（１０）の上部開口となる部分に装飾用の花弁状又は波形の凹凸を切断する花弁状カッター（１３ａ）又は波形カッターが、別の回転軸（１３ｄ）の周りに回転されて、前記成形コーンロール（１１）の後端部近くに押し当てられるように設けられることを特徴とする請求項６に記載の紙製カップ側筒の高速製造装置。
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