JP6459249B2 - 積層体の検査方法、積層体の製造方法および積層体の検査装置 - Google Patents
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Description
例えば、菓子などの内容物を収容するための紙製の容器においては、はじめに、容器を形成するための紙製のブランク板を準備する。ブランク板は、容器の上面、下面や複数の側面を構成することになる、罫線に沿って区画された複数の領域を含んでいる。次に、一部の罫線に沿ってブランク板を折り畳むとともに、折り畳まれたブランク板において互いに向かいあう領域の間に接着剤を設け、ブランク板の一つの領域と他の領域とを互いに固定する。これによって、ブランク板の少なくとも2つの領域が接着剤を介して接着された積層体が得られる。本明細書においては、接着剤を介して接着された2つの領域のことを第1層および第2層とも称する。その後、積層体の形態のブランク板を、罫線に沿って製函することにより容器を作製し、また容器の内部に菓子などの内容物を充填する。
このような容器の製造工程において、積層体における接着剤の量や位置が不適切である場合、積層体の形態のブランク板を製函して容器を作製する際に、第1層から第2層が剥がれてしまうことがある。このような工程不良が生じることを防ぐため、第1層と第2層との間に接着剤が適切に設けられているかどうかを、全ての積層体に関して非破壊で検査することが望ましい。一方、ブランク板を構成する材料としては一般に、可視光を透過させない、紙などの材料が用いられる。従って、紙などからなる第1層と第2層との間の接着剤の有無を確認するためには、紙を透過することができるX線などの電磁波が用いられることになる。
はじめに、本実施の形態に係る検査装置10を用いた検査方法を実施する対象となる、第1層および第2層を含む積層体30Bおよび積層体30Bに関連する部材について説明する。図1(a)は、容器30を作製するためのブランク板30Aを示す平面図であり、図1(b)は、ブランク板30Aを折り畳むことにより得られる積層体30Bを示す平面図である。また図2は、積層体30Bの形態のブランク板を製函することにより得られる容器30を示す斜視図である。
水の中で分散可能な水性接着剤の例としては、合成樹脂のポリマーを水の中に分散させることにより得られる、水性エマルジョン系接着剤を挙げることができる。この場合、後述するように、接着剤46が乾いた状態のときには、電磁波は接着剤46によって主に反射される。一方、接着剤46が乾いていない状態のときには、電磁波は接着剤46によって主に吸収される。なお「乾いた状態」とは、接着剤46における水の含有比率が5重量%未満であることを意味する。また「乾いていない状態」とは、接着剤46における水の含有比率が5重量%以上であることを意味する。
次に、上述の積層体30Bおよび容器30を製造する方法の一例について説明する。
図4に示すように、検査装置10は、ベルトコンベアなどからなる搬送部18上に載置されて矢印Tの方向に搬送されている複数の積層体30Bに対して、本実施の形態による検査方法を順次実施することができるよう構成されている。具体的には、検査装置10は、第1層41側から積層体30Bに電磁波L1を照射する照射部12と、積層体30Bによって反射された電磁波L2の強度を検出する検出部14と、検出部14による検出の結果に基づいて、積層体30Bにおいて接着剤46が設けられている位置を解析する解析部20と、を備えている。なお図4においては、電磁波L1が積層体30Bの第1層41の法線方向に対して傾斜した方向から積層体30Bに入射する例が示されているが、これに限られることはない。積層体30Bからの反射によって得られる電磁波L2を適切に検出することができる限りにおいて、電磁波L1の入射角度や照射部12および検出部14の位置が特に限られることはない。各積層体30Bは、好ましくは、積層体30Bの第1層41と第2層42との間に設けられた複数の接着剤46の配列方向が、搬送部18の搬送方向Tに一致するよう、搬送部18上に載置される。
次に、検査装置10を用いて積層体30Bを検査する方法について、図5乃至図9を参照して説明する。ここでは、積層体30Bに含まれる接着剤46が、乾いた状態にある場合について説明する。
はじめに、第1層41側から積層体30Bに電磁波L1を照射する照射工程を実施する。図7は、照射部12から放射される電磁波L1の波形W1の一例を示す図である。波形W1は、強度P1を有するパルスを含んでいる。
次に、積層体30Bの第1積層領域47または第2積層領域48によって反射された電磁波の強度を検出する検出工程を実施する。はじめに図5(a)〜(c)を参照して、積層体30Bの第1積層領域47に電磁波L1が照射された場合に、検出部14によって検出され得る電磁波L2の強度について説明する。図5(a)〜(c)は、第1積層領域47に照射された電磁波L1が反射されて電磁波L2として戻ってくる経路のうち代表的な経路をそれぞれ示すものである。図5(a)〜(c)においては、第1積層領域47によって反射されて検出部14に至る電磁波が、それぞれ符号L21a,L22aおよびL23aで示されている。
図5(a)に示す電磁波L21aは、第1積層領域47の第1層41によって反射されて検出部14に至る電磁波である。
図5(b)に示す電磁波L22aは、第1積層領域47の第1層41を透過した後、第1積層領域47の第2層42によって反射されて検出部14に至る電磁波である。
図5(c)に示す電磁波L23aは、第1積層領域47の第1層41および第2層42を透過した後、第1積層領域47の第3層43によって反射されて検出部14に至る電磁波である。
図6(a)に示す電磁波L21bは、第2積層領域48の第1層41によって反射されて検出部14に至る電磁波である。
図6(b)に示す電磁波L26bは、第2積層領域48の第1層41を透過した後、第2積層領域48の接着剤46によって反射されて検出部14に至る電磁波である。
図6(c)に示す電磁波L22bは、第2積層領域48の第1層41および接着剤46を透過した後、第2積層領域48の第2層42によって反射されて検出部14に至る電磁波である。
図6(d)に示す電磁波L23bは、第2積層領域48の第1層41、接着剤46および第2層42を透過した後、第2積層領域48の第3層43によって反射されて検出部14に至る電磁波である。
次に、上述の検出工程の結果に基づいて、積層体30Bにおいて接着剤46が設けられている位置を解析する解析工程を実施する。解析工程は、検出工程の結果として得られる、第1変数を時間とし第2変数を電磁波の強度とするデータに基づいて行われる。ここでは、検出工程において得られたデータを時間軸上にプロットすることにより作成される上述の波形W2aおよび波形W2bに基づいて、接着剤46が設けられている位置を解析する例について説明する。
上述の本実施の形態において、電磁波としてテラヘルツ波が用いられる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、積層体30Bの第1層41や第2層42を透過することができ、かつ乾いた状態の接着剤46によって反射され得る限りにおいて、電磁波として、赤外線などの、0.1THz〜3THzの周波数範囲の外側にある周波数を有する電磁波が用いられてもよい。
また上述の本実施の形態による解析工程において、第1層41によって反射された電磁波に基づくピークが現れてから、第2層42によって反射された電磁波に基づくピークが現れるまでの時間に、第1層41によって反射された電磁波の強度よりも大きい強度を有するピークが現れるかどうかに基づいて、接着剤46の有無を判断する例を示した。しかしながら、接着剤46の有無を判断する方法が上述の方法に限られることはない。例えば接着剤46を含む第2積層領域48においては、図9に示すように、第1層41によって反射された電磁波L22bの強度P22bが、第1層41によって反射された電磁波L21bの強度P21bの50%未満になる。従って、第2層42によって反射された電磁波に起因すると考えられるピークの強度が、第1層41によって反射された電磁波に起因するピークの強度の50%未満であるかどうかという点に基づいて、接着剤46の有無を判断することも可能である。
また上述の本実施の形態においては、積層体30Bに含まれる接着剤46が乾いた状態にある例を示した。しかしながら、積層体30Bに含まれる接着剤46が乾いていない状態にある場合であっても、以下に説明する通り、検査装置10を用いて、接着剤46の位置を非破壊で精度良く解析することが可能である。図10は、接着剤46が乾いていない状態にある場合に、第2積層領域48によって反射された電磁波を検出部14によって検出することにより得られるデータから作成される波形W2bを示す図である。
上述の本実施の形態においては、積層体30Bによって反射された電磁波L2が検出される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図11に示すように、積層体30Bを透過した電磁波L3を検出部14によって検出してもよい。なお本変形例においては、積層体30Bを搬送するための搬送部18が、透光性を有する材料によって構成されている。
上述の本実施の形態においては、検出工程の結果として得られる、第1変数すなわち横軸を時間とする波形を解析することにより、接着剤46の有無を判断する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、検出工程の結果として得られるデータに基づいて、第1変数すなわち横軸を周波数とする波形を作成し、この波形を解析することにより、接着剤46の有無を判断してもよい。上述の図8に示すように、接着剤46を含まない第1積層領域47によって反射された電磁波から得られる波形には、各層41,42,43の厚みに応じた間隔でピークが現れる。一方、上述の図9や図10に示すように、接着剤46を含む第2積層領域48によって反射された電磁波から得られる波形には、各層41,42,43の厚みに応じた間隔よりも狭い間隔で、接着剤46に起因するピークが現れる。従って、接着剤46が存在する場合、横軸を周波数とする波形には、接着剤46が存在しない場合に比べて高い周波数成分を有するピークが生じると考えられる。従って、そのような周波数成分の有無に基づいて、接着剤46の有無を判断することが可能であると考えられる。
また上述の本実施の形態においては、検査装置10によって検査される積層体の例として、ブランク板30Aを折り畳むことにより得られる積層体30Bを示した。しかしながら、検査装置10の照射部12から放射される電磁波L1が透過可能である第1層41および第2層42を含み、かつ第1層41と第2層42との間に接着剤46が設けられている限りにおいて、積層体の具体的な構成が特に限られることはない。例えば、照射部12と接着剤46との間に設けられた複数の層を含む積層体や、接着剤46と搬送部18との間に設けられた複数の層を含む積層体を、検査装置10を用いて検査することも可能である。
はじめに、紙製の容器の材料として用いられる樹脂コート紙からなる第1層41および第2層42を準備した。次に、第2層42の表面のうち予め定められた位置に、一定の間隔で接着剤46をドット状に一列に塗布した。接着剤46としては、コニシ社製の水性エマルジョン接着剤CN135を用いた。その後、接着剤46を介して第1層41と第2層42とを貼り合わせて積層体30Bを形成した。
乾いていない状態の接着剤46を含む積層体30Bに対してテラヘルツ波を照射したこと以外は、実施例1の場合と同様にして、積層体30Bによって反射されたテラヘルツ波を検出した。図15に、横軸を時間とし、縦軸をテラヘルツ波の強度として、検出されたテラヘルツ波の波形を示す。検出されたテラヘルツ波の波形は、第1層41によって反射された電磁波に基づく、強度P21bを有するピークと、第2層42によって反射された電磁波に基づく、強度P22bを有するピークと、を含んでいた。図15に示すように、第2層42によって反射された電磁波に基づくピークの強度P22bは、第1層41によって反射された電磁波に基づくピークの強度P21bの50%未満になっていた。
接着剤46を含まない対象物に対してテラヘルツ波を照射し、対象物によって反射されたテラヘルツ波を検出した。図16(a),(b),(c),(d),(e)および(f)はそれぞれ、以下の対象物によって反射されたテラヘルツ波の波形を示している。
図16(a):金属製の搬送部18
図16(b):金属製の搬送部18上に載置された1層の樹脂コート紙
図16(c):金属製の搬送部18上に載置された、合計で2層の樹脂コート紙
図16(d):金属製の搬送部18上に載置された、合計で3層の樹脂コート紙
図16(e):金属製の搬送部18上に載置された、合計で4層の樹脂コート紙
図16(f):金属製の搬送部18上に載置された、合計で5層の樹脂コート紙
12 照射部
14 検出部
18 搬送部
20 解析部
30 容器
30A ブランク板
30B 積層体
41 第1層
42 第2層
46 接着剤
47 第1積層領域
48 第2積層領域
Claims (9)
- 第1層および第2層を含む積層体において、紙又はプラスチックシートを含む第1層と第2層との間に接着剤が設けられているかどうかを検査する検査方法であって、
前記第1層側から前記積層体に0.1THz〜3THzの周波数範囲の電磁波を照射する照射工程と、
前記積層体を透過した電磁波の強度を検出する検出工程と、
前記検出工程の結果に基づいて、前記積層体において前記接着剤が設けられている位置を解析する解析工程と、を備え、
前記積層体は、前記第1層および前記第2層を含み、かつ前記接着剤を含まない第1積層領域、並びに、前記第1層および前記第2層と、前記第1層と前記第2層との間に設けられた接着剤と、を含む第2積層領域、を少なくとも有し、
前記第2積層領域を透過した電磁波の強度は、前記第1積層領域を透過した電磁波の強度よりも小さく、
前記接着剤は、水に溶解可能な、または水の中で分散可能な水性接着剤であり、
前記解析工程は、前記検出工程の結果として得られる、第1変数を時間または周波数とし第2変数を電磁波の強度とするデータに基づいて行われる、検査方法。 - 第1層および第2層を含む積層体において、第1層と第2層との間に接着剤が設けられているかどうかを検査する検査方法であって、
前記第1層側から前記積層体に電磁波を照射する照射工程と、
前記積層体によって反射された電磁波の強度を検出する検出工程と、
前記検出工程の結果に基づいて、前記積層体において前記接着剤が設けられている位置を解析する解析工程と、を備え、
前記積層体は、前記第1層および前記第2層を含み、かつ前記接着剤を含まない第1積層領域、並びに、前記第1層および前記第2層と、前記第1層と前記第2層との間に設けられた接着剤と、を含む第2積層領域、を少なくとも有し、
前記解析工程においては、前記第1層によって反射された電磁波に基づくピークが現れてから、前記第2層によって反射された電磁波に基づくピークが現れるまでの時間に、前記第1層によって反射された電磁波の強度よりも大きい強度を有するピークが現れた場合、電磁波を反射した前記積層体の領域が、前記接着剤を含む前記第2積層領域であると判断する、検査方法。 - 第1層および第2層を含む積層体において、第1層と第2層との間に接着剤が設けられているかどうかを検査する検査方法であって、
前記第1層側から前記積層体に電磁波を照射する照射工程と、
前記積層体によって反射された電磁波の強度を検出する検出工程と、
前記検出工程の結果に基づいて、前記積層体において前記接着剤が設けられている位置を解析する解析工程と、を備え、
前記積層体は、前記第1層および前記第2層を含み、かつ前記接着剤を含まない第1積層領域、並びに、前記第1層および前記第2層と、前記第1層と前記第2層との間に設けられた接着剤と、を含む第2積層領域、を少なくとも有し、
前記解析工程においては、前記第2層によって反射された電磁波の強度が、前記第1層によって反射された電磁波の強度の50%〜99%の範囲内である場合、電磁波を反射した前記積層体の領域が、前記接着剤を含まない前記第1積層領域であると判断し、前記第2層によって反射された電磁波の強度が、前記第1層によって反射された電磁波の強度の50%未満である場合、電磁波を反射した前記積層体の領域が、前記接着剤を含む前記第2積層領域であると判断する、検査方法。 - 前記照射工程において前記積層体に照射される電磁波は、0.1THz〜3THzの周波数範囲の電磁波である、請求項2又は3に記載の検査方法。
- 前記接着剤は、水に溶解可能な、または水の中で分散可能な水性接着剤である、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の検査方法。
- 第1層および第2層を含む積層体の製造方法であって、
前記第1層または前記第2層の少なくともいずれか一方に接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤を介して前記第1層と前記第2層とを貼り合わせて前記積層体を形成する工程と、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の検査方法を実施して、前記第1層と前記第2層との間に接着剤が設けられているかどうかを検査する工程と、を備える、製造方法。 - 第1層および第2層を含む積層体において、紙又はプラスチックシートを含む第1層と第2層との間に接着剤が設けられているかどうかを検査する検査装置であって、
前記第1層側から前記積層体に0.1THz〜3THzの周波数範囲の電磁波を照射する照射部と、
前記積層体を透過した電磁波の強度を検出する検出部と、
前記検出部による検出の結果に基づいて、前記積層体において前記接着剤が設けられている位置を解析する解析部と、を備え、
前記積層体は、前記第1層および前記第2層を含み、かつ前記接着剤を含まない第1積層領域、並びに、前記第1層および前記第2層と、前記第1層と前記第2層との間に設けられた接着剤と、を含む第2積層領域、を少なくとも有し、
前記第2積層領域を透過した電磁波の強度は、前記第1積層領域を透過した電磁波の強度よりも小さく、
前記接着剤は、水に溶解可能な、または水の中で分散可能な水性接着剤であり、
前記解析部は、前記検出部による検出の結果として得られる、第1変数を時間または周波数とし第2変数を電磁波の強度とするデータに基づいて、前記積層体において前記接着剤が設けられている位置を解析する、検査装置。 - 第1層および第2層を含む積層体において、第1層と第2層との間に接着剤が設けられているかどうかを検査する検査装置であって、
前記第1層側から前記積層体に電磁波を照射する照射部と、
前記積層体によって反射された電磁波の強度を検出する検出部と、
前記検出部による検出の結果に基づいて、前記積層体において前記接着剤が設けられている位置を解析する解析部と、を備え、
前記積層体は、前記第1層および前記第2層を含み、かつ前記接着剤を含まない第1積層領域、並びに、前記第1層および前記第2層と、前記第1層と前記第2層との間に設けられた接着剤と、を含む第2積層領域、を少なくとも有し、
前記解析部は、前記第1層によって反射された電磁波に基づくピークが現れてから、前記第2層によって反射された電磁波に基づくピークが現れるまでの時間に、前記第1層によって反射された電磁波の強度よりも大きい強度を有するピークが現れた場合、電磁波を反射した前記積層体の領域が、前記接着剤を含む前記第2積層領域であると判断する、検査装置。 - 第1層および第2層を含む積層体において、第1層と第2層との間に接着剤が設けられているかどうかを検査する検査装置であって、
前記第1層側から前記積層体に電磁波を照射する照射部と、
前記積層体によって反射された電磁波の強度を検出する検出部と、
前記検出部による検出の結果に基づいて、前記積層体において前記接着剤が設けられている位置を解析する解析部と、を備え、
前記積層体は、前記第1層および前記第2層を含み、かつ前記接着剤を含まない第1積層領域、並びに、前記第1層および前記第2層と、前記第1層と前記第2層との間に設けられた接着剤と、を含む第2積層領域、を少なくとも有し、
前記解析部は、前記第2層によって反射された電磁波の強度が、前記第1層によって反射された電磁波の強度の50%〜99%の範囲内である場合、電磁波を反射した前記積層体の領域が、前記接着剤を含まない前記第1積層領域であると判断し、前記第2層によって反射された電磁波の強度が、前記第1層によって反射された電磁波の強度の50%未満である場合、電磁波を反射した前記積層体の領域が、前記接着剤を含む前記第2積層領域であると判断する、検査装置。
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