JP5432219B2 - 小さな包みを生産するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は小さな包みの製造に関し、詳細にはティーバッグなどの所定の三次元形状を有する浸出用の包みに関する。

何年もの間、ティーバッグなどの浸出用の包みは主に、シートの間にお茶などの浸出可能な物質が挟まれた多孔質のフィルタ材料でできた正方形または円形の二重シートとして入手可能であった。このような包みでは、包みの中での浸出可能な物質の流れは実質的に二次元に制限される。結果としてこのような包みの浸出力は限定される。

したがって過去数十年間は、より三次元の形状であり、浸出可能な物質がより大きな空間を移動することが可能な大量生産の浸出用の包みの開発がなされた。特に成功した例は、例えば特許文献１（ユニリーバ）および特許文献２（Ｉ．Ｍ．Ａ．ＳＰＡ）として公開された国際特許出願に記載されるものなど四面体に成形された包みであった。

四面体の包みを製造する際、四面体形状は従来、フィルタ材料でできた管に相互に直交する横方向のシールを作製することによって形成され、このように製造するように設計された装置は、他の三次元形状を製造するのには適さない。さらに浸出可能物質を商業的に大量生産するのに欠かせないハイペースで管状の包みに充填するのは、例えば細かく切断されたお茶などの流出しやすく、かつ強固な物質の場合は可能であるが、壊れやすいおよび／または粘着性のある物質（大きな茶葉、果物の破片など）は、速い投与速度では傷ついてしまうことが多い。

複数の生産ラインが平行して稼働しているならば、当然のことながらより遅い投与速度で作動させてもなお四面体の浸出用包みをハイペースで生産することも可能であるが、これは必然的にコストを増加させ必要な製造施設の大きさを拡大させることになる。

国際公開第９５／０１９０７号パンフレット 国際公開２００４／０３３３０３号パンフレット

したがって上記のような壊れやすい物質を傷つけずにこのような包みをハイペースで生産することができる方法が大いに望まれている。

所定材料が三次元形状を形成するために形成部材の周りに「集められる」と述べられる場合、材料を実質的に変形させずに材料が形成部材の周りに引き寄せられて三次元形状を形成することを意味する。

任意の範囲の濃度または量を特定する際、任意の特定の上位の濃度は、任意の特定の下位の濃度または量に関連付けることができることに留意されたい。

疑問が生じるのを避けるために、用語「備える」は「含む」を意味しており、必ずしも「〜を成す」または「〜を構成する」を意味することは意図されていない。換言すると、列挙されたステップまたはオプションは排他的である必要はない。

本明細書に見出される本発明の開示は、クレームに多重従属や重複がないことがわかる場合があるということには関係なく、互いに多重従属であるためクレーム中に見出される全ての実施形態を包含すると解釈されるべきである。

第１の態様において、本発明は所定製品を含む複数の密封容器を順次形成する方法に関し、この方法は、２つの対向する縁部を有する容器材料のストリップを有する連続するウェブを折りたたみステーションに進めるステップを含んでおり、そこでウェブを折りたたむことによって各々の開放した容器が順次形成されて、ウェブの片方の縁部のみから隣接する２つの縁部を接触させ、次いで、２つの縁部を合わせて密閉してウェブの一部分を開放した容器へと形成し、ウェブ上に製品を置くことで開放した容器の中にそれが保持され、次いで、開放した容器を密閉して密封容器を形成する。

第２の態様において、本発明は所定製品を含む複数の密封容器を順次形成する装置に関し、この装置は、折りたたみステーションと、折りたたみステーションに２つの対向する縁部を有する容器材料の連続するウェブを送る手段とを備え、折りたたみステーションは、ウェブを折りたたんでウェブの１つの縁部のみから隣接する２つの縁部を合わせて接触させることによって、各々の開放した容器を形成するように構成された折りたたみ手段を備えており、装置はさらに、２つの縁部を合わせて密閉し、これにより開放した容器を順次形成するように構成された縁部密閉手段と、製品を配置する手段と、開放した容器から密封容器を順次形成するように作動可能な開放した容器を密閉する手段とを備える。

したがって本発明は、ウェブの片方の縁部のみをそれ自体の上に折り返し、隣接する２つの縁部を一緒に合わせることによって開放した容器を形成し、これによりウェブ内に三次元の開放した容器を形成することを要する。さらに複数のこのような容器が連続して生産され、ウェブから一連の開放した容器を生産することができる。また製品の投与は、開放した容器を形成するステージから切り離されている。これにより複数の投与器によって投与を行なうことが可能であり、各投与器に、場合によっては壊れやすい製品を、生産速度を落とさずに投与する時間が与えられる。

それぞれの開放した容器が、ウェブの片方の側部のみから隣接する２つの縁部を折りたたんで一緒にすることによって形成されることが重要である。これにより基本的に三次元の開放した容器が形成されることになる。仮にウェブの折りたたみが、ウェブの両側から隣接する２組の縁部を合わせることを要する場合、これは結果として基本的に二次元の開放した容器になるであろう。したがって片方の縁部のみに沿って折り返すことによって必然的に三次元の開放した容器が形成され、製品の投与をより簡単にし、結果として生じる容器がより正確な三次元になる。

折りたたまれて各々の開放した容器を形成する縁部は、全ての容器に関して同一の縁部である必要はないことに注目することが重要である。実際に好ましい一実施形態では、折りたたまれる縁部は容器毎に交互になる。

したがって第１縁部が折り返されて第１の開放した容器を形成することができ、次に第２縁部が折り返されて第２の開放した容器を形成することができることがわかる。この後で、第１の縁部が折り返されて第３の開放した容器を形成するなどすることが可能である。

このような処理方法より、この方法自体が、１面欠けてはいるが四方体の容器を形成するのに特に適したものになることがわかる。この形状は理想的な開放した容器であり、製品がひとたび充填されると適切に密閉されて、この製品を有する四方体の密封容器を形成する。

次いで、折りたたみが続く場合、ウェブの折りたたみは、ウェブがその領域に事前形成された折り目を備えることによってかなり容易になる。事前形成された折り目は、適切な場所でウェブを押圧することによって採り入れられるが、多くの他の方法も当業者に知られている。

折りたたみは典型的には、ウェブをその両縁部の異なる場所で把持するように構成されたグリッパによって行なわれる。いったん把持すると、グリッパは互いに向かって移動するように構成されており、これにより把持されたウェブに圧縮降伏を強いる。グリッパの移動が適切に配置されると、ウェブの縁部に沿って折りたたむことによって開放した容器が得られる。

グリッパが共に移動することに起因する所望の折りたたみ反応は、ウェブを引き寄せて所望の方法で折りたたむように機能する剛性の形成部材が利用される場合かなり容易になることがわかる。

いったん折りたたまれると、隣接する縁部が一緒にされ、従来技術の任意の好適な手段によって合わせて密閉される。超音波による密閉が好ましい方法であるが、他の方法が適切な場合もある。

ウェブの容器材料は、目的とする用途で使用するのに適した任意の折りたたみ可能な材料から形成されてよい。このような材料が剛性であり事前形成された折り目を備える可能性があるが、容器材料は可撓性であるのが好ましい。具体的には材料は、事前形成された折り目を必要とせずにそれ自体の上に折りたたむことができる位に可撓性であることが好ましい。

上記に考察したように本発明は、お茶を基にした製品など浸出可能な飲料を製造するのに特に適しており、したがって容器材料が透水性であり、水がこの材料を自由に通過できることが好ましい。さらに容器材料は１００℃の水の中でも安定していることが好ましい。詳細にはそれは、この温度で水の中で溶けたり溶解してはならない。

ウェブの縁部は直線であっても起伏していてもよい。しかしながら簡素化するには直線の縁部が好ましい。

ウェブの幅は、この方法によって形成される容器の目的とするサイズに適合するように選択することができる。しかしながら飲料用途では、２から１０ｃｍの幅が適切である。

したがって製品は好ましくは粉状製品であり、典型的には茶葉のように浸出可能な要素を有する。製品はまた果物の破片や大きな葉のような物質など他の粉状要素を含む場合もあり、これらは従来の粉状茶葉より壊れやすい傾向にある。

したがって、生産速度を損なわずにより長い時間尺度にわたって製品の投与を行なうことができる点が本発明の別の利点である。これは複数の投与器を設けることによって実現することができ、その結果各投与器は、各々および全ての開放した容器に投与する必要がなくなる。開放した容器が開放した三次元構造であることにより、単にウェブ上に製品を置くだけで簡単な投与が容易になる。

製品の投与は、開放した容器を形成する前または後のどちらでも行なうことができる。容器材料が事前形成された折り目を含む場合、開放した容器を形成する前に製品をどこに置かれるべきかをあらかじめ知ることが可能であり、その結果、製品は形成後でもそこに含まれたままである。

しかしながら開放した容器が形成された後に、製品を解放した容器に投与することが好ましい。したがって好ましくは開放した容器は、それらが形成された後投与ステーションに進むのが好ましい。

投与ステーションは好適には複数の投与手段を備えており、それぞれが、利用される投与器の数によって開放した容器のうちの一部に投与するように構成されている。

よって本発明の方法は、高スループットであり、かつ毎分５００個以上の容器を生産することが可能である。

開放した容器の密閉は多様な方法で行なうことができる。好ましい一実施形態では、容器材料の第２のウェブが開放した容器と接触させられ、その開口の上で切断され密閉される。別の可能な方法では、開放した容器が形成されるウェブの一部分を利用して、開放した容器を密封する。

本発明を以下の図面を参照して一例として以下で考察する。

本発明で使用するための容器材料のウェブの一部を表す概略図である。 本発明による方法および装置の側面図である。 本発明による方法および装置の一部を形成する折りたたみステーションの斜視図である。 本発明による方法および装置の一部を形成する折りたたみステーションの斜視図である。 本発明による方法および装置の一部を形成する折りたたみステーションの斜視図である。 図３ａから図３ｃに示される折りたたみステーションの密閉ステージの斜視図である。 図３ａから図３ｃに示される折りたたみステーションの密閉ステージの斜視図である。 図３ａから図３ｃに示される折りたたみステーションで利用されるグリッパの斜視図である。 図３ａから図３ｃに示される折りたたみステーションで利用されるグリッパの斜視図である。 図１ａから図１ｃに示される折りたたみステーションの側面図である。 本発明による方法および装置の一部を形成する密閉ステーションの斜視図である。

図面を参照すると、図１は容器材料の連続するウェブ２の一部分を示している。ウェブ２は、２つの平行な対向する縁部４、６と、一連の事前形成された折り目８とを備える。隣接する２つの縁部９ａ、９ｂを合わせ、それらを側部６から密閉することによって開放した四面体の容器が形成される。示される開放容器では側部４に沿って折りたたみは行なわれない。

図２は方法および装置全体の側面図を示しており、容器材料の連続するウェブ１０が折りたたみステーション１２に進み、そこでウェブは投与ステーション４０へ、次いで、密閉ステーション５０へ進む。

図３ａから図３ｃは、折りたたみステーション１２を通過する容器材料の連続するウェブ１０を示す。

連続するウェブ１０は多孔質の可撓性の紙で形成されるが、ナイロンなどの他の材料を利用してもよい。ウェブ１０は、２つの平行な対向する縁部１４、１６を有し、容器材料内に事前に形成された、いくつかの折り目１８を有する。

折りたたみステーション１２は、可動式のグリッパ２２を備える円形の回転コンベヤ２０を備えており、このグリッパは回転コンベヤ２０に対して移動することができる。

容器材料の連続ウェブ１０は、それが回転コンベヤ２０と接触する際に折りたたみステーション１２に送られる。次いで、ウェブは、コンベヤの表面に沿って折りたたみステーション１２を通って送られる。グリッパ２２は、事前に形成された折り目１８に対する特定の位置でウェブ１０の側部を締め付けるように適合されている。

ウェブ１０が折りたたみステーションの中を進むとき、グリッパは互いに向かって近づくように移動し、ウェブに圧縮降伏を強いる。各グリッパ２２はまた、事前形成された折り目によって囲まれた領域に適合するように成形された（典型的には三角形の）構成物（図示せず）を備える。この構成物は、事前形成された折り目に沿ってウェブ１０を折りたたむのを補助し、ウェブの圧縮降伏に応じて引き寄せることができる。

図３ｂおよび図３ｃに見ることができるように、グリッパ２２が互いに近づく際、片方の側部のみからの隣接する縁部が一緒にされ、これにより基本的に三次元の開放した四面体の容器を形成する。

図４ａおよび図４ｂは、折りたたみステーションの後半のステージを詳細に示しており、これは縁部密閉ステージ３０を含む。一連の折りたたまれた四面体形状３２が、縁部密閉ステージ３０の中を進む。

密閉ステージ３０は、２対の作動溶接機３４、３６を備える。一連の開放容器３２が通過する際、作動溶接機３４、３６は互いに近づいて折りたたみステーションによって近接した隣接する縁部を合わせて超音波により密閉する。

したがって一連の開放容器３２は、一連の開放した四面体の容器として縁部密閉ステージを離れる。

図５ａおよび図５ｂは、折りたたみステージ１２で利用されるグリッパ２２をより詳細に示している。グリッパ２２は、蝶番によりそこに取り付けられた把持部３８を有する剛性の本体３６を備える。また剛性の本体には三角形の構成物４０が取り付けられており、これは容器材料を折りたたんで引き寄せるのを補助する。グリッパは、軸受４２を利用してカムトラック（図示せず）に装着される。

ウェブ１０が折りたたみステージに入る際、図３ａに示される配置のグリッパがウェブに接触する。これは、三角形の構成物４０がウェブ１０の一部分の真下に置かれ、その結果事前形成された折り目１８が構成物４０の両側部のちょうど向こう側に延在するような配置である。

ウェブ１０が折りたたみステーションの中を通ってさらに進む際、把持部３８が、カムトラック（図示せず）の作用によって剛性の本体３６に近づくように押される。これによりウェブ１０が把持部３８と剛性の本体３６の間に把持される。

図６は、折りたたみステーションの部品をより詳細に示している。この図には回転コンベヤ２０は示されず、明確にするために透明な要素を備えている。

各グリッパ２２は、それぞれ回転式にハブ４４に装着されたスポーク４２に設置される。各スポーク４２はスロット４６を備える。

また中央地点を中心に回転可能であり、ハブ４４から偏心された駆動車輪４８が設置されている。駆動車輪４８は複数の軸受５２を備えており、これは駆動車輪に対して半径方向に自由に移動し、かつ各スポーク４２のスロット４６とつながるように構成されている。

駆動車輪の中心とハブ４４がずらされ、かつ軸受５２が駆動車輪に対して半径方向のみに移動するのが許されることによって、軸受を非円形の経路５４に沿って進むようにさせる。

この非円形の経路により、変動する角速度のスポーク４２のそのハブ４４を中心とした回転が誘発される。これは、所定の時間内のいかなるときでも３つまたは４つのスポークが折りたたみステーションの固定された領域の周りに一緒にまとめられる構成である。したがってグリッパ同士の規則的な相対運動が誘発されて、連続するまたは部分的に連続する処理が容易になる。

開放した四面体の容器が準備されると、それらは投与ステーションに進み、そこで例えばお茶または他の浸出可能な飲料製品などの粉状製品が入れられる。複数の投与器が設けられており、その結果各々の投与器が開放した容器のうちの一部に製品を入れる。

充填されたがまだ開放したままの四面体の容器は次に、図７に示されるように密閉ステーション５０に進む。

密閉ステーション５０は、ローラ５６と２つの組み合わされた溶接機と切断ローラ５８とを備える。

充填された開放した一連の容器３２は、容器材料の第２のウェブ６０と接触させられる。一連の容器３２と第２のウェブ６０は、ローラ５６の下を通過することによって押圧されて接触する。次いで、半分密閉された一連の容器が溶接機および切断ローラ５８に進む際、第２のウェブ６０が溶接されて容器を密閉し、それと同時に切断ローラ５８が毎分５００個を超える速度で、この一連の容器を、別々の充填され密閉された四面体の密封容器へと切断する。

２ ウェブの一部分
４、６ 縁部
８、１８ 折り目
９ａ、９ｂ 縁部
１０ ウェブ
１２ 折りたたみステーション
１４、１６ 縁部
２０ コンベヤ
２２ グリッパ
３０ 密閉ステージ
３２ 一連の開放した容器
３６ 本体
３４、３６ 溶接機
３８ 把持部
４０ 構成物
４２ 軸受、スポーク
４４ ハブ
４６ スロット
４８ 駆動車輪
５０ 密閉ステーション
５２ 軸受
５４ 経路
５６ ローラ
５８ 切断ローラ
６０ 第２のウェブ

Claims (15)

1. 所定製品を含む複数の密封四面体容器（３２）を順次形成する方法であって、２つの対向する縁部（４、６）を有する容器材料のストリップを有する連続するウェブ（１０）を折りたたみステーション（１２）へ搬送するステップを含んでおり、そこで前記ウェブを折りたたむことによって各々の開放した容器が順次形成されて、前記ウェブの片方の縁部のみから隣接する２つの縁部（９ａ、９ｂ）を接触させ、折りたたまれる前記縁部が、容器毎に交互になり、次いで、前記２つの縁部を合わせて密閉して前記ウェブの一部分を開放した容器へと形成し、前記解放した容器は、一面を欠いた四面体であり、前記ウェブ上に前記製品を置くことで前記開放した容器の中にそれが保持され、次いで、容器材料の第２のウェブ（６０）が、前記一面を欠いた容器と接触させられ、欠いた一面の密閉することで前記開放した容器を密閉して密封四面体容器を形成する方法。
2. 所定製品を有する複数の密封四面体容器（３２）を順次形成する装置であって、折りたたみステーション（１２）と、前記折りたたみステーション（１２）に２つの対向する縁部（４、６）を有する容器材料の連続するウェブを搬送する手段とを備え、前記折りたたみステーションが、前記ウェブを折りたたんで前記ウェブの１つの縁部のみから隣接する２つの縁部（９ａ、９ｂ）を合わせて接触させることによって各々の開放した容器を形成するように構成された折りたたみ手段（２２）を備えており、折りたたまれる前記縁部が、容器毎に交互になり、前記２つの縁部を合わせて密閉し、これにより開放した容器を順次形成するように構成された縁部密閉手段（３０）であって、前記解放した容器は、一面を欠いた四面体である、縁部密閉手段（３０）と、製品を配置する手段と、容器材料の第２のウェブ（６０）が、前記一面を欠いた容器と接触させられ、欠いた一面を密閉することによって前記開放した容器から密封四面体容器を順次形成するように作動可能な開放した容器を密閉する手段（５０）と、をさらに備える装置。
3. 前記ウェブが、次に折りたたみが続く際に、前記ウェブの適所に事前形成された折り目（８）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の方法または装置。
4. 折りたたみが、前記ウェブをその両縁部の異なる場所で把持するように構成されたグリッパによって行なわれ、前記グリッパが互い向かって移動するように構成されており、これにより前記把持されたウェブに圧縮降伏を強いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法または装置。
5. 前記ウェブを引き寄せて折りたたむように機能する剛性の形成部材（４０）が利用されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法または装置。
6. 前記隣接する縁部が合わされ超音波によって一緒に密閉されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法または装置。
7. 前記容器材料が可撓性であり、それにより好ましくは事前形成された折り目を必要とせずに任意の位置でそれ自体の上に折りたたむことができることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記容器材料が透水性であり、水がこの材料を自由に通過できることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記容器材料が、１００℃の水の中でも安定していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記ウェブが、直線の平行した縁部を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法または装置。
11. 前記ウェブの幅が、２ｃｍ〜１０ｃｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法または装置。
12. 前記製品が、典型的には茶葉など浸出可能な要素を有する粉状製品であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法または装置。
13. 前記製品が、従来の粉状茶葉より壊れやすい傾向にある他の粉状要素を有することを特徴とする請求項１２に記載の方法または装置。
14. 複数の投与器を備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法または装置。
15. 毎分５００個以上の容器を生産することが可能であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法または装置。

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