JP4078916B2 - 口栓の加熱溶融方法および加熱溶融装置 - Google Patents

口栓の加熱溶融方法および加熱溶融装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、輸液バッグやスタンディングパウチ等の軟質の樹脂製容器に口栓を取り付ける方法および装置に係り、特に、口栓を容器に溶着するために、口栓の溶着部分を予め加熱して溶融する口栓の加熱溶融方法および加熱溶融装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂製のフィルムを材料とした輸液バッグ等の容器に口栓を溶着する場合には、樹脂製の口栓の外周面を予め加熱して溶融した後、二枚のフィルムを重ね合わせて周囲を接合した樹脂製容器の、口栓取付け部を広げてその間に前記口栓を挿入し、その後、容器材料の二枚のフィルムとその間に挿入された口栓とを、一対の加熱部材で両側から挟み込んで加熱することにより、前記容器に口栓を溶着している。
【０００３】
前記のように口栓を加熱溶融する方法としては、リング状のヒータ内に口栓を位置させ、このヒータによって口栓の周囲から非接触状態で加熱する方法（特許第３０４８４８６号）と、口栓の外周面にヒータを直接接触させて加熱する方法とが従来から知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記非接触式のヒータにより口栓を加熱溶融する方法では、口栓が溶融するまでには時間がかかり、高能力化が困難であるとういう問題があった。また、加熱温度を高く設定すると、溶融するまでの時間を短縮することはできるが、口栓とヒータとの位置決め精度を高めないと全体に均一な加熱ができず、溶融ムラを生じ、溶着不良が起こるおそれがある。
【０００５】
さらに、加熱温度を高く設定すると、口栓の表面だけでなく内部まで溶融してしまい、容器に溶着する際に内面側がはみ出してしまう場合があった。しかも、加熱温度を高くするためには、装置全体に断熱材などを装着して耐熱仕様とする必要があり、その分コスト高となってしまうという問題もあった。
【０００６】
また、接触式のヒータによって口栓を加熱溶融する場合には、口栓にヒータを接触させて加熱し溶融した後、ヒータを口栓から離すときに、溶けた口栓の表面がヒータに付着してその一部が延び、ひげ状の突起ができてしまうという問題があった。そして、このひげができた口栓をそのまま容器に溶着すると、異物が発生した状態となってしまう。
【０００７】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、口栓の表面だけを短時間で確実に加熱溶融する口栓の加熱溶融方法および口栓の加熱溶融装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る口栓の加熱溶融方法は、容器となる材料に溶着する口栓の外面を加熱して溶融する方法であって、特に、口栓の溶着部分に接触する加熱手段によって、この口栓を融点以下の温度で加熱した後、口栓に接触しない加熱手段によって、前記溶着部分を融点以上の温度で加熱するようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る口栓の加熱溶融方法では、加熱手段を口栓に接触させて加熱する際には、加熱温度を口栓の材質の融点以下に設定しているので、口栓の温度は上昇するが溶融することはなく、接触していたヒータを口栓から離す際に、口栓の表面にひげ状の突起ができてしまうことがない。また、その後、加熱手段を口栓に接触させずに、融点よりも高い温度で加熱することにより表面を溶融するので、当初から非接触型の加熱手段で加熱した場合よりも短時間で必要な温度まで加熱してその表面を溶融することができ、しかも、高熱で長時間加熱した場合のように口栓の内部側まで溶けてしまうことはない。
【００１０】
また、第２の発明に係る口栓の加熱溶融装置は、容器となる材料に溶着する口栓の外面を加熱して溶融する装置であって、特に、口栓を保持する保持手段と、口栓の溶着部分に接触して融点以下の温度で加熱する第１加熱手段と、口栓に接触せずに、前記溶着部分を融点以上の温度で加熱する第２加熱手段と、前記保持手段を搬送する搬送手段とを備え、前記口栓を前記搬送手段により搬送し、前記第１加熱手段で融点以下の温度で加熱した後、前記第２加熱手段で融点以上の温度で加熱することを特徴とするものである。
【００１１】
この発明に係る口栓の加熱溶融装置では、保持手段が保持している口栓に第１加熱手段を接触させて加熱するが、加熱温度を融点以下の温度に設定しているので、口栓の表面が溶融することはない。そして、第１加熱手段によって口栓を溶融しない程度に加熱した後、第２加熱手段によって非接触状態で融点以上の温度で加熱することにより、口栓の表面を溶融する。従って、非接触式加熱手段だけで加熱溶融した場合よりも短時間で口栓の表面を溶融することができ、しかも、接触式加熱手段によって溶融した場合のように、口栓の表面にひげ状の突起ができることがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る口栓の加熱溶融装置の全体の構成を簡略化して示す平面図、図２は、前記口栓の加熱溶融装置に設けられた第１の加熱手段である接触型ヒータの縦断面図、図３は、その加熱溶融装置に設けられた第２の加熱手段である非接触型ヒータの縦断面図である。この実施の形態に係る口栓の加熱溶融装置は、樹脂製のフィルムを二枚重ね合わせ四辺をシールしてバッグ状にした容器材料（容器２の完成前の状態）２Ａに口栓４を取り付ける際に、その口栓２の容器材料２Ａへの溶着部分４ａを予め溶融しておくために、その溶着部分４ａを加熱する装置である。
【００１５】
図１において、６は回転する中心軸８上に固定されて所定角度（この実施の形態では９０度）ずつ間欠的に回転するインデックスホイールであり、このインデックスホイール６の外周部には、等角度間隔で４個所の口栓保持手段１０（図２および図３参照）が設けられている。インデックスホイール６の９０度ずつの間欠回転によりこれら口栓保持手段１０が停止する位置には、口栓供給ポジションＡ、第１加熱ポジションＢ、第２加熱ポジションＣおよび口栓取り出しポジションＤが順次設けられている。
【００１６】
口栓供給ポジションＡには口栓供給用のシュート１２が設けられており、多数の口栓４が整列されて連続的に送られてくる。口栓供給シュート１２の出口にはストッパ１４が設けられており、シュート１２内に突出して口栓４に係合する位置と、シュート１２外に退出して口栓４に係合しない位置とに進退動できるようになっている。このストッパ１４は、通常はシュート１２内に突出してシュート１２上を送られてきた口栓４をシュート１２の出口に停止させておき、前記インデックスホイール６の口栓保持手段１０が口栓供給ポジションＡに停止したときに、後退して先頭の口栓４を口栓保持手段１０に送り出す。なお、口栓保持手段１０に口栓４を供給する手段は、口栓供給用シュート１２に限るものではなく、例えばロボットのようなその他の供給手段を用いるようにしても良い。
【００１７】
前記口栓供給ポジションＡでシュート１２から口栓４を受け取った口栓保持手段１０は、インデックスホイール６が１ピッチ（９０度）回転すると、次の第１加熱ポジションＢに移動して停止する。第１加熱ポジションＢには第１加熱手段（接触型ヒータ）１６が設けられている。第１加熱手段１６は、図１および図２に示すように、一対の対向するヒータ部材１６Ａ、１６Ｂを備えている。これら一対のヒータ部材１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ口栓４の溶着部分４ａの外径と一致する内径の半円形凹部１６Ａａ、１６Ｂａを有しており、これら両ヒータ部材１６Ａ、１６Ｂを突き合わせると、両半円形凹部１６Ａａ、１６Ｂａが口栓４の容器材料２Ａへの溶着部分４ａの外周面に密着する。
【００１８】
各ヒータ部材１６Ａ、１６Ｂは、口栓４の溶着部分４ａに接触する前記凹部１６Ａａ、１６Ｂａが形成された加熱部１６Ａｂ、１６Ｂｂと、これら各加熱部１６Ａｂ、１６Ｂｂの背後に埋設された発熱ヒータ１６Ａｃ、１６Ｂｃを備えている。この第１加熱手段１６は接触型ヒータであり、発熱ヒータ１６Ａｃ、１６Ｂｃに通電し、加熱部１６Ａｂ、１６Ｂｂの温度を上昇させた状態にして、両加熱部１６Ａｂ、１６Ｂｂの半円形凹部１６Ａａ、１６Ｂａを口栓４の溶着部分４ａに接触させることにより、口栓４の溶着部分４ａを加熱する。
【００１９】
前記一対のヒータ部材１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ水平方向に配置されたスライドシリンダ１８Ａ、１８Ｂによって進退動できるようになっており、同時に後退して互いに離隔したときには、その間に口栓４の溶着部分４ａを挿入することができ、前進して互いに接近したときには、両ヒータ部材１６Ａ、１６Ｂの凹部１６Ａａ、１６Ｂａが向かい合って、口栓４の溶着部分４ａの外面の全周に亘って密着する。両ヒータ部材１６Ａ、１６Ｂをそれぞれ進退動させるスライドシリンダ１８Ａ、１８Ｂは、垂直方向に進退動する昇降用シリンダ２０のピストンロッド２０ａに固定された水平な支持プレート２１に取り付けられており、昇降用シリンダ２０の作動により一体的に昇降される。
【００２０】
第１加熱ポジションＢの９０度下流側に第２加熱ポジションＣが設けられており、インデックスホイール６がさらに１ピッチ回転すると、口栓４を保持した口栓保持手段１０は、第１加熱ポジションＢから第２加熱ポジションＣに移動して停止する。第２加熱ポジションＣには、口栓４の外面に接触せず周囲から加熱する第２加熱手段（非接触型ヒータ）２２が設けられている。
【００２１】
第２加熱手段２２は、図１および図３に示すように、リング状のヒータからなっており、その内周側に円筒状の加熱部２２ａを有している。この加熱部２２ａの外周側に発熱ヒータ２２ｂが設けられており、この発熱ヒータ２２ｂに通電して温度を上昇させることにより、加熱部２２ａを介して口栓４の溶着部分４ａを加熱する。加熱部２２ａの内径は口栓４の溶着部分４ａの外径よりも大きくなっており、加熱部２２ａ内に口栓４の溶着部分４ａを挿入すると、加熱部２２ａの内周面と口栓４の溶着部分４ａの外周面とが全周に亘り等しい間隔を隔てて対向する。前記加熱部２２ａは交換可能になっており、この加熱部２２ａを交換することにより、その内周面と加熱される口栓４の溶着部分４ａの外周面との距離を変更することができる。また、加熱部２２ａには温度センサ２４が設けられており、その検出温度に応じて、口栓４を加熱する温度を制御するようになっている。
【００２２】
リング状ヒータ２２は、昇降用シリンダ２６によって昇降されるようになっており、インデックスホイール６が回転して、第１加熱ポジションＡで第１次の加熱処理が行われた口栓４をこの第２加熱ポジションＣに搬送する際に、口栓４と干渉しないように上昇される。その後、その口栓４を加熱する際には、昇降用シリンダ２６によってリング状ヒータ２２を下降させ、口栓４の溶着部分４ａの周囲を囲む位置に停止させる。
【００２３】
さらに、第２加熱ポジションＣの９０度下流側には、口栓取り出しポジションＤが設けられており、前記第１加熱ポジションＢおよび第２加熱ポジションＣで第１次加熱処理および第２次加熱処理が行われた口栓４は、インデックスホイール６の次の１ピッチの回転によりこの口栓取り出しポジションＤに移動して停止される。この口栓取り出しポジションＤには、ロボット等の図示しない口栓取り出し手段が設けられており、この取り出し手段によって、口栓保持手段１０から口栓４が取り出され、口栓溶着ポジションＥまで搬送されている前記容器材料２Ａの口栓取付部２Ａａに挿入される。そして、この口栓溶着ポジションＥに設けられた溶着手段（図示せず）によって、容器材料である両側の二枚のフィルムとその間に挿入された口栓４の溶着部分４ａとが溶着され、口栓取付部２Ａａが密封される。
【００２４】
前記口栓の加熱溶融装置の作動について説明する。口栓供給シュート１２によって整列された状態で送られてきた口栓４が、前進したストッパ１４によってシュート１２の出口に停止している。インデックスホイール６が回転して空の口栓保持手段１０が口栓供給ポジションＡに停止すると、ストッパ１４が後退して先頭の口栓４を口栓保持手段１０に送り出す。ストッパ１４は先頭の口栓４を送り出した後、直ちにシュート１２内に前進して次の口栓４をシュート１２の出口に停止させる。
【００２５】
口栓保持手段１０が口栓４を受け取ると、インデックスホイール６は９０度回転し、その口栓４を第１加熱ポジションＢまで搬送する。口栓４が搬送されてくる時点では、第１加熱ポジションＡに設けられている一対の向かい合うヒータ部材１６Ａ、１６Ｂが、それぞれのスライド用シリンダ１８Ａ、１８Ｂの作動によって後退されて互いに離隔するとともに、昇降用シリンダ２０によって上昇している。
【００２６】
前記のように口栓保持手段１０に保持された口栓４がこの第１加熱ポジションＢに供給されると、先ず、昇降用シリンダ２０により両ヒータ部材１６Ａ、１６Ｂが下降した後、スライド用シリンダ１８Ａ、１８Ｂによって両ヒータ部材１６Ａ、１６Ｂが前進し、各加熱部１６Ａｂ、１６Ｂｂの半円形凹部１６Ａａ、１６Ｂａが口栓４の溶着部分４ａの外面に密着する。各加熱部１６Ａｂ、１６Ｂｂは背後に設けられた加熱ヒータ１６Ａｃ、１６Ｂｃによって所定の温度に加熱されており、口栓４の溶着部分４ａは、接触した加熱部１６Ａｂ、１６Ｂｂによって加熱される。
【００２７】
この実施の形態では、第１加熱手段１６によって口栓４を加熱する際の加熱部１６Ａｂ、１６Ｂｂの温度が、口栓４の材質の融点以下の温度になるように設定してある。例えば、口栓４の材質の融点が１４０℃である場合に、加熱部１６Ａａ、１６Ｂａの温度を１３０℃に設定する。このように融点以下で、かつ融点に近い温度に設定して、例えば、７〜８秒間の加熱を行う。この接触型の第１加熱手段１６では、口栓４は加熱されて温度が上昇するが、融点には達しないので溶融することはない。従って、接触していたヒータ部材１６Ａ、１６Ｂの加熱部１６Ａｂ、１６Ｂｂを口栓４から離すときに、溶融している口栓４の外面がひげ状に延びてしまうことがない。
【００２８】
前記第１加熱ポジションＢで第１次の加熱処理が行われた口栓４は、インデックスホイール６の次の１ピッチの回転により、第２加熱ポジションＣまで搬送される。この第２加熱ポジションＣに設けられている第２加熱手段である非接触型のリングヒータ２２は、口栓４が搬送されてくる時点では、口栓４に干渉しないように昇降用シリンダ２６によって上昇されている。そして、口栓４が第２加熱ポジションＣに停止すると、昇降用シリンダ２６によってリングヒータ２２は下降され、加熱部２２ａの内周面が口栓４の溶着部分４ａの外周面に所定の間隙を隔てて対向する。
【００２９】
このリングヒータ２２は、口栓４の材質の融点以上の温度で口栓４の溶着部分４ａを加熱する。例えば、前記のように口栓４の材質の融点が１４０℃である場合に、３２０℃〜３３０℃で９〜１０秒間、非接触状態で加熱する。前記第１加熱ポジションＢの接触型ヒータ１６で、口栓４の融点に近い温度で加熱した後に、この第２加熱ポジションＣの非接触型のリングヒータ２２で加熱することにより、口栓４の溶着部分４ａを短時間で溶融することができる。しかも、加熱する時間が短いので、口栓４の内部まで溶融してしまうことがなく、外面だけを溶融することができる。
【００３０】
第２加熱ポジションＣで加熱され容器２Ａへの溶着部分４ａが溶融された口栓４は、その後、インデックスホイール６の回転により口栓取り出しポジションＤに移動される。一方、口栓４が溶着される容器２は、上下二枚のフィルムの周囲がシールされたバッグ状の容器材料２Ａとして、口栓取付ポジションＥに供給されてくる。この容器材料２Ａは、四辺がシールされているが、口栓４の取付部２Ａａおよび後に内容液が充填される際の充填ノズル挿入部がシールされない状態で残されている。そして、前記口栓取り出しポジションＤに送られてきた口栓４は、図示しないロボット等の口栓取り出し手段によって取り出されて、前記口栓取付ポジションＥに供給されている容器（容器材料）２Ａの口栓取付部２Ａａ内に挿入される。
【００３１】
前述のように容器材料２Ａの口栓取付部２Ａａはシールされていないが、二枚のフィルムが重ね合わされて密着した状態になっているので、吸盤その他の開放手段によって二枚のフィルムを引き離してその間に口栓４を挿入する。口栓取付ポジションＥには、口栓溶着手段（図示せず）が設けられており、容器材料２Ａの二枚のフィルム間に挿入された口栓４を、両フィルムの両側から挟み込んで加熱することにより溶着する。このときの加熱温度は、前記のように口栓４の材質の融点が１４０℃で、容器材料２Ａのフィルムの融点も同じ１４０℃である場合に、例えば、１５０℃とする。この温度で加熱して容器２Ａに口栓４を溶着した後、常温で冷却する。このように口栓４の外面だけを溶融して容器材料２Ａに溶着するようにしているので、口栓４の内面がはみ出ることもなく、確実に溶着することができる。
【００３２】
なお、本発明は、前記実施の形態で説明した構造に限定されるものではなく、各部の形状、構造等を適宜変形、変更しうることはいうまでもない。例えば、口栓４および容器２（容器材料２Ａ）の形状は図示の構成に限定されるものではなく、また、口栓４および容器材料２Ａの融点や加熱温度は一例である。さらに、第１加熱手段１６および第２加熱手段２２の構成も図示のものに限定されないことはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る口栓の加熱溶融方法は、口栓の溶着部分に接触する加熱手段によって、この口栓を融点以下の温度で加熱した後、口栓に接触しない加熱手段によって、前記溶着部分を融点以上の温度で加熱するようにしたので、口栓の外面だけを短時間で確実に溶融することができる。特に、接触型の加熱手段によって口栓の材質の融点以上の温度で加熱して溶融した場合に、加熱手段を口栓から離す際に発生していたひげ状の突起ができることなく、また、非接触型加熱手段だけで加熱溶融する場合のように、長い時間を必要とせず、しかも、口栓の内部まで溶融して容器に溶着する際に内面が溶け出してしまうこともない。
【００３４】
また、第２の発明に係る口栓の加熱溶融装置は、口栓を保持する保持手段と、口栓の溶着部分に接触して融点以下の温度で加熱する第１加熱手段と、口栓に接触せずに、前記溶着部分を融点以上の温度で加熱する第２加熱手段と、前記保持手段を搬送する搬送手段とを備え、前記口栓を前記搬送手段により搬送し、前記第１加熱手段で融点以下の温度で加熱した後、前記第２加熱手段で融点以上の温度で加熱することにより、口栓の外面のみを素早く確実に溶融することができる。しかも、ひげ状の突起ができることなく、口栓の内部まで溶融して容器に溶着する際に内面が溶け出すこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る口栓の加熱溶融装置の全体の構成を簡略化して示す平面図である。
【図２】前記口栓の加熱溶融装置に設けられた接触型加熱手段の一例を示す縦断面図である。
【図３】前記口栓の加熱溶融装置に設けられた非接触型加熱手段の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
２ 容器
２Ａ 容器となる材料
４ 口栓
４ａ 口栓の溶着部分
１０ 口栓の保持手段
１６ 第１加熱手段（接触型ヒータ）
２２ 第２加熱手段（非接触型ヒータ）

Claims (2)

  1. 容器となる材料に溶着する口栓の外面を加熱して溶融する口栓の加熱溶融方法において、
    口栓の溶着部分に接触する加熱手段によって、この口栓を融点以下の温度で加熱した後、口栓に接触しない加熱手段によって、前記溶着部分を融点以上の温度で加熱することを特徴とする口栓の加熱溶融方法。
  2. 容器となる材料に溶着する口栓の外面を加熱して溶融する口栓の加熱溶融装置において、
    口栓を保持する保持手段と、口栓の溶着部分に接触して融点以下の温度で加熱する第１加熱手段と、口栓に接触せずに、前記溶着部分を融点以上の温度で加熱する第２加熱手段と、前記保持手段を搬送する搬送手段とを備え、前記口栓を前記搬送手段により搬送し、前記第１加熱手段で融点以下の温度で加熱した後、前記第２加熱手段で融点以上の温度で加熱することを特徴とする口栓の加熱溶融装置。
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