JP6386280B2 - 内装袋の製造方法とその方法により得られた内装袋 - Google Patents

Description

この発明は、外装容器内に収納される可撓性を有する内装袋に関し、さらに詳しくは、製造工程に要する手間や手順が簡潔で、機械による自動化を可能とした内装袋の製造方法に関するものである。

例えば、保形部材となるドラム缶等の比較的剛性のある外装容器の内側に装着し、その内部に各種液体や粉体を収納し、これらの保存や輸送を行う可撓性の内装容器として合成樹脂製の内装袋が使用されている。

内装袋の使用により、外装容器の内壁に収納物が直接接触しないので、収納物を取り出した後、内装袋を外装容器から取り出せば、外装容器の内壁は収納物により汚染されておらず、使用後の外装容器内部を洗浄することなく、再び他の内装袋を装着することで、他の種類の収納物でもそのまま続けて収納することができる。

上記のような内装袋は、熱可塑性合成樹脂シートを用いた筒状胴部に対して、上下端に同じく熱可塑性合成樹脂製シートからなる天板と底板を溶着することでクローズ状の内装袋を成形するようにしていた。

ところで、筒状胴部に対して天板か底板を溶着する場合、筒状胴部の形状を保つための内側から支える型枠が必要であり、最初に筒状胴部に天板か底板のいずれかを溶着する際は溶着後に筒状胴部の他方開放端から型枠を抜けるので問題は無いが、更にもう一方の天板又は底板を溶着する場合、溶着して両端がクローズ状となった後で筒状胴部から型枠を抜くのは困難である。

そこで出願人は、２つに折りたためるリング状の型枠を用意し、この型枠を利用して筒状胴部に天板を溶着してクローズ状とした後に、リング状の型枠を２つに折り畳んで細長い弓状にし、天板の筒口から型枠を抜くことで内部に型枠が残らない方法を発明した（例えば、特許文献１参照）。

また、出願人は、上記クローズ状の内装袋の形成を、可塑性合成樹脂を用いた筒状体（筒状胴部）の下半部を内側に折り返して二重筒に形成し、この二重筒における内側筒及び外側筒の上端部をそれぞれ径方向の内側に向かう折り曲げ部とし、内側筒の折り曲げ部上に熱可塑性合成樹脂を用いた底板の周囲を重ね、外側筒の折り曲げ部上に熱可塑性合成樹脂を用いた天板の周囲を重ね、上記底板と外側筒の折り曲げ部の間に非溶着材を介在させた状態で、上記外側筒の折り曲げ部と天板及び内側筒の折り曲げ部と底板のそれぞれの重なり部分を周方向の全長にわたって同時に加熱溶着し、この溶着後に、天板に設けた筒口から上記非溶着材を抜き取る構成を採用することで、筒状胴部の上端側と下端側を閉鎖する溶着処理を同時に行うことで、クローズ状の袋体を得て、天板と底板を同時に溶着することで、工程数を減らして、低コストで容易に内装袋を得ることができる製造方法を提供した（例えば、特許文献２参照）。

特許第５５３０７７５号公報 特許第３７２３５４０号公報

上記特許文献１の発明により、筒状胴部の上下端に天板や底板等の端材を溶着してクローズ状とする溶着作業は容易になった。

しかしながら、溶着してクローズ状となった袋体の中で、型枠を弓状に折り畳んだり、弓状の型枠を天板の小さな筒口の穴から取り出すのは容易ではなく、手間と時間がかかり、熟練した技術が必要であった。

また、弓状となる型枠は、筒口から取り出すことを前提としているため、あまり大きな寸法を採れず、必然的に溶着すべき部分の幅も制限が生じ、より強固な溶着強度を得るのは困難であった。

更に、内装袋の製造コスト低減のためには、機械を用いた自動化した製造による大量生産が必要となるが、上記した型枠の配置や溶着後の筒口からの取り出し作業を、熟練工による人手に代えて機械による自動化とするのは非常に困難であった。

次に、特許文献２の発明により、１回の溶着工程にて筒状胴部の上端側と下端側を閉鎖する溶着処理が行なえ、両端部を端部材で閉鎖したクローズ状の内装袋が製造工程を削減して得られるようになった。

しかしながら、この特許文献２の製造方法によっても、熱可塑性合成樹脂の筒状胴部を二重筒に形成してから鏝台に設置する作業や、溶着により閉鎖された内装袋の筒口から非溶着材を取り出す作業等が必要で、ある程度の慣れと人手による熟練作業が必要である。

この発明は、上記のような課題を解決し、クローズ状の内装袋の製造において、筒状胴部を端材の溶着による閉鎖を、より簡単に熟練を要せず可能とした製造方法と、その方法により得られる袋体を提供することを課題とする。

上記のような課題を解決するため、請求項１の発明は、円筒状の筒状胴部の上下両端部に円板状の２つの端材を接合することで閉鎖状となり全体が可撓性を有し外装容器内に収納されて使用される内装袋の製造方法において、
筒状胴部に一方の端材を適宜手段にて溶着して閉鎖することで他方に開口部を有する袋体を形成する工程と、
筒状胴部と略同径寸法の短筒状のリングに対し、上記袋体の開口部付近をリングの内側から通して開口部の全周をリングの外側に端部から所定の寸法分１８０°折り返した溶着片を形成する工程と、
周縁部から垂直方向に筒状胴部と溶着するための短筒状の溶着片を連成してある他方の端材に対し、当該他方の端材の溶着片の内側にリングを有する袋体の開口部側を挿入し、内側から外側に向かって筒状胴部、リング、袋体の溶着片、他方の端材の溶着片の順となるようにする工程と、
他方の端材の溶着片と袋体の溶着片とを密着させた状態で外周部からの全周にわたる加熱により溶着する工程と、
溶着後にリングを袋体の筒状胴部と折り返した袋体の溶着片との隙間から取り外す工程とからなる構成を採用したものである。

また、請求項２の発明は、円筒状の筒状胴部の上下両端部が円板状の２つの端材によって閉鎖され全体が可撓性を有し外装容器内に収納されて使用される内装袋において、
少なくとも１つの端材が、周縁部から垂直方向に筒状胴部と溶着するための短筒状の溶着片を有し、
筒状胴部における上記端材が接合される側の端部全周が端部から所定の寸法分外側に１８０°折り返された溶着片を有しており、
上記端材の溶着片の内側に上記筒状胴部が１８０°折り返された溶着片の外側が重なった状態で、両溶着片同士のみが溶着されることで該端材が接着されている
構成を採用したものである。

以上のように、請求項１の発明によると、筒状胴部に対する端材の溶着の際、溶着後の封鎖された内装袋内部に型枠が残ることが無く、天板を溶着した後の筒口からの型枠や非溶着シートの取り出す等の熟練工による煩わしい作業が不要となる。

また、溶着時に袋体を保持するリングは、溶着後に内装袋の内部に取り残されないので比較的大型にでき、結果として溶着部に十分な面積が得られて内装袋の溶着部の強度が向上するので、溶着部での漏れや剥がれによる収納物の漏れ等の不具合がなくなる。

更に、この発明の方法は、リングに対して袋体の開口部を折り返したり、リングの周りに沿って溶着する等の作業であるので、人手によらずとも機械による所定の動作の繰り返しにて行うことができ、機械による自動化が可能となり、大量生産による内装袋のコスト低減に繋がる。

次に、請求項２の発明は、請求項１の方法により得られた内装袋であり、この内装袋によると、内装袋の筒状胴部の１８０度の折り返し部分の溶着片と端材から垂直に設けられた溶着片とが溶着により接着されているので、内装袋内部から溶着部に至るまでの間に、筒状胴部の１８０度折り返し部分を通過しないと溶着部に達しないことになり、内装袋の収納物が簡単には溶着部に達しないので、収納物（特に液体）の溶着部への浸透や溶着剥がれによる収納物の漏れ事故が少ない。

特に、上記構造の端材を天板とした場合、内装容器の内壁の上端部で１８０度折り返されており、その先に溶着部があり、収納物は殆ど溶着部へは達しないのでこの部分での漏れは殆どなくなる。

この発明に係る内装袋の分解斜視図である。 この発明に係る内装袋の斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）はこの発明で用いる治具の斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）はこの発明の内装袋の製造方法を示す工程図である。 （Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）はこの発明の内装袋の製造方法を示す工程図である。 （Ａ）（Ｂ）はこの発明の内装袋の製造方法を示す部分拡大断面図である。 （Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）はこの発明の内装袋の製造方法を示す部分拡大断面図である。 （Ｆ）（Ｇ）（Ｈ）はこの発明の内装袋の製造方法を示す部分拡大断面図である。 （Ｄ）（Ｅ）はこの発明の内装袋の製造方法を示す部分拡大断面図である。

以下、この発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１は、この発明の製造方法で製造される内装袋の分解斜視図であり、図２は完成した内装袋の斜視図、図３乃至図９は当該内装袋の製造工程を示すものである。

図１に示す通り、この実施形態での内装袋の構成は、合成樹脂製で所定長さの筒状となった筒状胴部２の上端部を周囲全周にわたって一定の幅寸法で外側へ１８０°折り返した溶着片３を設け、一方、筒状胴部２の下端部は周囲全周にわたって内部側に９０°折り曲げた溶着片４を設けてあるが、その形成方法は、プレス成形、熱収縮を利用したもの等、種々の方法が適用でき特に限定されず、また、この発明においては溶着片４は必須のものでは無く、筒状胴部２の下端部の構造は特に限定されるものではない。

筒状胴部２の上端の溶着片３に対しては、筒口６（この実施形態では一例として中央部であるが位置は限定されない）を設けた円板形状の天板５の周囲全周にわたって下方に短筒状に連成した溶着片７を重ねて溶着するようになっており、また、筒状胴部２の下端の溶着片４には円板形状の底板８の周辺部を重ねて溶着することで、筒状胴部２の上下端を天板５及び底板８のいわゆる端材で閉鎖したクローズ袋となるものである。

更に、必要に応じて任意で天板５の周囲の溶着片７の外側には、溶着片７と上端部を合わせるように溶着片７より上下寸法の長い筒状となる係止片９を重ねて溶着する。

前記筒状胴部２は、インフレーション法などにより筒状に形成された可撓性のある合成樹脂製であり、特に材質は限定されず、熱収縮性を有する合成樹脂その他の一般に用いられる合成樹脂を用いることができ、また、筒状胴部２自体が同じ筒状体を重ねた二重或いはそれ以上の多層構造としておいても良い。

また、天板５と底板８の端材や係止片９についても、筒状胴部２と同様に、可撓性のある合成樹脂製とするが、材質や構造についても、特に限定されるものではなく、要するに、筒状胴部２と天板５、底板８及び係止片９が、鏝やヒータなどを用いた加熱により互いに溶着して接着ができる材質のものであればよい。

図２は、筒状胴部２の上下端に天板５及び底板８からなる端材、更に係止片９を溶着してクローズ状となった内装袋１の斜視図であり、筒状胴部２の上端側では、筒状胴部２の溶着片３の外側に天板５の溶着片７が重なり、必要に応じて更にその外側に係止片９の上端部が重なり、これら溶着片３、溶着片７、係止片９が加熱等により全周にわたって溶けて一体となる溶着部１０を形成して一体に接続されている。

また、筒状胴部２の下端側では、溶着片４と底板８の周辺部とが重なり、溶着片４に沿って円周状の溶着部１１を形成して筒状胴部２と底板８が一体に接続されている。

この内装袋１は、ドラム缶等の外装容器内に収納され、収納物の収納の際には、内装袋１のみが収納物である液体や粉体と接触し、外装容器の内壁が収納物と接触することで汚染されず、使用後又は内容物の取り替えの際、外装容器内部を洗浄する手間が省ける。

また、図２の構造の係止片９を有する内装袋１であれば、外装容器、例えばドラム缶等の上部開口周辺部の外側に係止片９を出した状態で外装容器の蓋をして固定すれば、内装袋１の天板５の周囲が固定され、内装袋１が外装容器内で脱落して下に落ち込む等の不具合が無くなる利点がある。

次に、図２で示した内装袋１の製造方法を説明する。
まず、先に筒状胴部２の下端側の溶着片４と底板８を溶着部１１の形成により接続を行っておくが、この溶着方法は、既に知られている周知の方法で行っておけばよい。

例えば、図示しないが、筒状胴部２と略同径寸法の円形の非溶着性テーブル上に溶着片４を折り曲げ形成済みの筒状胴部２を逆さまにして溶着片４がテーブルの周囲に載置されるように載置し、更にその上に底板８を載置し、溶着片４と底板８の周囲の重なり部分をヒータや鏝等により加熱して溶着部１１を形成すればよい。

なお、上記方法はあくまで一例であり、図１、２では溶着片４の外側（下側）に底板８が配置されるが、その逆でも良く、また、筒状胴部２と底板８との接続構造は図示のものに限らず周知のいかなる形状でも良く、例えば、底板８の周囲に天板５のような短筒状の溶着片を連成して筒状胴部２の下端部と溶着により接合したものでもよい。要するに、周知手段で筒状胴部２の下端部を底板８で封鎖できるものであればいかなる構造や接続手法のものであってもよい。

予め上記工程を経ることで、筒状胴部２の下端部が底板８により封鎖され上端部が開口した袋体となり、この袋体に対し本願発明に係る方法により上端部の開口部を天板５により封鎖する方法を説明する。

まず、筒状胴部２と底板８とからなる上側が開口する袋体の上端部に、筒状胴部２の上端を全周にわたって外側に１８０度折り返した溶着片３を形成する治具を、図３（Ａ）（Ｂ）に基づいて説明する。

図３（Ａ）（Ｂ）に示す治具２０は、薄く細長い平板を円形に曲げて端部を繋ぎ短筒状とした非溶着性のリング２１と、リング２１の下端部の３点にてリング２１を着脱自在に支える支持材２２とからなる。

リング２１は、その表面全体が非溶着性材料でできており、例えば、四フッ化エチレン樹脂で構成したりフッ素樹脂等の非溶着性材料をコートする等の方法があるが、その構成や手段は特に限定されない。

リング２１の寸法は、その直径が、製造する内装袋１の径と略同一寸法であり、径方向への厚みは特に限定されないが保形可能な程度の厚みで作業性を考慮して数ｍｍ程度のものが好ましく、また、図示上下の寸法についても、特に限定はないが、少なくとも、図２の内装袋１における、天板５の上面から溶着部１０の下端までの上下寸法が必要である。

支持材２２は、３本の棒状体２３ａ、２３ｂ、２３ｃと、この棒状体２３ａ、２３ｂ、２３ｃのそれぞれの中間部に接続固定されて支持材２２全体を保形・保持するための円形リングの一部を切欠いた形状の保形部２４とからなり、保形部２４は棒状体２３ａと２３ｃとの間で切欠が生じており、この部分が支持材２２の開放部２５となる。

また棒状体２３ａ、２３ｂ、２３ｃの上端部は、リング２１と着脱自在となるための係合凸部２６（詳細な構造は図示せず）となっており、この係合凸部２６にリング２１の下部３点にある係合凹部（図示せず）と係合関係となり固定されるが（図３（Ａ））、適宜方法でこの係合が外れてリング２１を支持材２２から取り外しでき（図３（Ｂ））、着脱自在となるようになっている。

なお、リング２１を保持する保持材２２は、上記実施形態のものに限らず、種々の形状、構造のものが考えられ、要するに、リング２１を着脱自在に支え、かつ少なくとも袋体を人手で通過させてリング２１の内部に入れることができるような開放部を有するものであれば良い。

次に、図４（Ａ）に示すように、先の工程で予め筒状胴部２と底板８を溶着接続した袋体１２を、前記治具２０の開放部２５を通じて、袋体１２の開口部１３を上側にして入れる（図４（Ｂ））。

次に、袋体１２の開口部１３側を、治具２０に係合してあるリング２１の中を通して上側に引き出し（図５（Ｃ））、更に、袋体１２の開口部１３の周囲上端部をリング２１の外側に向けて折り返すようにする（図５（Ｄ））。

袋体１２の開口部１３の周囲の折り返した部分がリング２１の外側に被さるようにしつつ、折り返し寸法は、折り返した部分が溶着片３となるような寸法としておく（図５（Ｅ））。

次に、リング２１の支持材２２における係合凸部２６との係合を解き、リング２１と袋体１２を一体としたまま支持材２２から取り外す（図５（Ｆ））

この状態で袋体１２は、開口部１３の周囲にリング２１を挟んだ状態であるので、開口部１３の周囲は円形に保形された状態となっており、この状態で次の溶着作業を行う。

図６〜図８は、リング２１に密着していることで開口部１３が円形に保形・保持がされている袋体１２に対して、天板５を溶着して接続する作業を示す、リング２１付近の一部拡大断面図である。

まず、袋体１２はリング２１の内側に筒状胴部２が挿通されており、リング２１の周囲外側に筒状胴部２が折り返された溶着片３があり、また、接続すべき端材である天板５は天地を逆にして載置してあり、その全周縁に垂直に立ち上がる短冊状の溶着片７が形成されている（図６（Ａ））。

次に、リング２１付きの袋体１２を、この状態で天板５の上から重ねるが、この際、天板５の溶着片７の内側にリング２１の外周を覆う袋体１２の溶着片３が接触するように載置してゆく（図６（Ｂ））。

図７（Ｃ）のように、天板５の溶着片７の内側にリング２１と袋体１２が載置された状態で、外側からヒータ３０を溶着片７と溶着片３の重なり部分に接近させる（図７（Ｄ））。

なお、ヒータ３０は、溶着片７の全周のうち、一部に当接する寸法のものでよく、ヒータ３０を加熱しながら袋体１２、リング２１、及び天板５の全体を回転させるか、又は、ヒータ３０を天板５の周囲に沿って円周軌道に移動させるかによって、溶着片３と溶着片７を全周にわたって溶着することができる。

ヒータ３０を天板５の溶着片７に当接させながら加熱し（図７（Ｅ））、ヒータ３０と袋体１２及び天板５を相対的に回転させて、溶着片７の全周にわたってヒータ３０が接触するように移動させる。

すると、天板５の溶着片７の内側と袋体１２（筒状胴部２）の溶着片３の外側とが加熱により溶融して溶着部１０となり一体化するが、溶着片３の内側と筒状胴部２の折り返した溶着片３より前の部分（２’）の間にはリング２１が存在しており、溶着片３と筒状胴部２’が溶融接着しないのはもちろん、リング２１は非溶着性であり、かつヒータ３０の熱を吸収するので、溶着片３とリング２１や筒状胴部２’とリング２１とが溶着することはない（図８（Ｆ））。

溶着片３の全周にわたる加熱後、リング２１を取り出せば（図８（Ｇ））、筒状胴部２の上端（図８では下端）が折り返された溶着片３と天板５の溶着片７とが溶着部１０で溶着された内装袋１が完成する（図８（Ｈ））。

なお、リング２１の取り出し方法は、筒状胴部２に沿って他方端部まで抜き切る必要は無く、リング２１が溶着片３、溶着片７の部分から外れた後、内装袋１の可撓性を利用して天板５付近を縮めてリング２１の内部から抜き取ればよい。

次に、図１や図２で示した、必要に応じて任意で取り付ける係止片９を設ける場合を説明すれば、図６（Ａ）から図７（Ｃ）の天板５の溶着片７の中にリング２１を装着した袋体１２を載置する工程までは同一で、その後の工程は図９（Ｄ）（Ｅ）の通りである。

まず、天板５の溶着片７全体を取り囲むように、係止片９を、図２で示した内装袋１のように、その上端辺（図９では下端辺）を天板５の上面とを揃えるように載置し、係止片９の溶着片３との重なり部分付近にヒータ３０を近づけ（図９（Ｄ））、ヒータ３０を溶着片７に接触させながら溶着片７全周にわたって加熱する。

加熱により、前述の図６〜８に基づいて説明した通り、溶着片３と溶着片７とが溶着により接着されるのはもちろん、係止片９の上端部と溶着片７も溶着により接着されることになり、図２で示した係止片９付きの内装袋１となる（図９（Ｅ））。

なお、上記図４〜８で示した方法は、人手を用いた作業にて天板５を溶着する工程を示したものであるが、この発明の製造方法は例えば機械による完全自動化にて行うこともでき、その場合は、用いるリング２１は同等のものを利用できるが、所定の動作を行うロボットアーム等の治具により、袋体や天板をこのリングに対してセッティングできるものであれば、図示の治具２０（保持体２２他）の構造は図示のものによらず、機械の動きを妨げない構造であればいかなる構造のものも採用でき、更に、溶着工程におけるヒータもリングに対して進退自在でリングの周りを加熱できるものであれば、リング２１を保持体２２から着脱自在とする必要も無く、リング２１と保持体２２を固定したままの構造であってもよい。

以上、この発明の内装袋の製造方法の実施形態を説明したが、内装袋の種類や寸法、材料等の詳細については、これらの実施形態にとらわれることなく、この発明の目的の範囲内で適宜変更して実施することができる。

例えば、この発明の方法で溶着したのは天板５の方であったが、先に天板を適宜構造・手段で溶着しておいて、この発明の方法で底板を溶着することもでき、また、この発明の製造方法に用いられるリング２１等の治具についても、取り外しを考慮して分割型にする等、上記実施形態に限定されることなく、この発明の目的の範囲内で適宜変更して実施することができる。

１ 内装袋
２ 筒状胴部
３、４、７ 溶着片
５ 天板
６ 筒口
８ 底板
９ 係止片
１０、１１ 溶着部
１２ 袋体
１３ 開口部
２０ 治具
２１ リング
２２ 支持材
２３ 棒状体
２４ 保形部
２５ 開放部
２６ 係合凸部
３０ ヒータ

Claims (2)

1. 円筒状の筒状胴部の上下両端部に円板状の２つの端材を接合することで閉鎖状となり全体が可撓性を有し外装容器内に収納されて使用される内装袋の製造方法において、
   筒状胴部に一方の端材を適宜手段にて溶着して閉鎖することで他方に開口部を有する袋体を形成する工程と、
   筒状胴部と略同径寸法の短筒状のリングに対し、上記袋体の開口部付近をリングの内側から通して開口部の全周をリングの外側に端部から所定の寸法分１８０°折り返した溶着片を形成する工程と、
   周縁部から垂直方向に筒状胴部と溶着するための短筒状の溶着片を連成してある他方の端材に対し、当該他方の端材の溶着片の内側にリングを有する袋体の開口部側を挿入し、内側から外側に向かって筒状胴部、リング、袋体の溶着片、他方の端材の溶着片の順となるようにする工程と、
   他方の端材の溶着片と袋体の溶着片とを密着させた状態で外周部からの全周にわたる加熱により溶着する工程と、
   溶着後にリングを袋体の筒状胴部と折り返した袋体の溶着片との隙間から取り外す工程とからなることを特徴とする内装袋の製造方法。
2. 円筒状の筒状胴部の上下両端部が円板状の２つの端材によって閉鎖され全体が可撓性を有し外装容器内に収納されて使用される内装袋において、
   少なくとも１つの端材が、周縁部から垂直方向に筒状胴部と溶着するための短筒状の溶着片を有し、
   筒状胴部における上記端材が接合される側の端部全周が端部から所定の寸法分外側に１８０°折り返された溶着片を有しており、
   上記端材の溶着片の内側に上記筒状胴部が１８０°折り返された溶着片の外側が重なった状態で、両溶着片同士のみが溶着されることで該端材が接着されていることを特徴とする内装袋。

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