JP6657624B2 - 超音波溶着溶断装置及び包装体 - Google Patents

Description

本発明は、超音波ホーンとアンビルを用いて包材を溶着溶断する超音波溶着溶断装置、超音波溶着溶断装置を用いる包装体の製造方法、及び包装体に関する。

従来、手軽に本格的なコーヒーを楽しむことを可能とするコーヒーの入れ方として、ペーパードリップ方式が広く普及している。このペーパードリップ方式では、通常、数杯分のコーヒーが一度に抽出される。

一方、近年、一人暮らしをする者が多くなり、また、核家族化や出生率の低下等により一家族の構成人数も少なくなっている。そのため、従来の数杯分のコーヒーを抽出することが基本とされているペーパードリップ方式に代えて、一杯分のコーヒーの抽出を手軽に行えるようにすることを目的とした、使い捨てのドリップバッグが種々の製品形態で市場に出回っている。

例えば、図１２に示すように、通水濾過性シート２からなる袋本体３の表裏に掛止部材１０が貼着されているドリップバッグ１ｘがある（特許文献１）。このドリップバッグ１ｘでは袋本体３の一方の側縁３ａが折り山になり、上端３ｐ、下端３ｑ及び他方の側縁３ｂが溶着されてシール部４ｐ、４ｑ、４ｂが形成された平袋となっており、その側縁３ａで掛止部材１０も折り山になり、内部にコーヒー粉等の抽出材料が収容されている。また、袋本体３の上端３ｐ近傍には、開封用にミシン目５とノッチ６が形成され、掛止部材１０には特定の切れ目１１と折れ線１２が形成されている。

このドリップバッグ１ｘの使用方法としては、まず、ノッチ６とミシン目５によって袋本体３の上部を切除することにより袋本体３を開封し、ドリップバッグ１ｘの左右両側辺から該ドリップバッグ１ｘを押し潰すように力をかけて掛止部材１０を屈曲させることにより袋本体３を広く開口する。そして、その開口状態のまま、図１３に示すようにドリップバッグ１ｘをカップ１００に掛止し、袋本体３の開口部から注湯することによりコーヒー抽出液を得る。したがって、このドリップバッグ１ｘによれば、袋本体３を広く開口させるために両手を使用することが不要となる。

このドリップバッグ１ｘの製造方法としては、図１１に実線及び破線で示すように、まず、帯状の通水濾過性シート２に掛止部材１０を該通水濾過性シート２の長手方向に所定間隔で貼着したドリップバッグ製造用シート２０ｘを得、これを中央折れ線２１で左右二つ折にし、それにより重なり合う縁辺２０ａ、２０ｂ同士を溶着することにより筒状体２２を形成し、その筒状体２２の幅方向の溶着溶断と抽出材料の充填を交互に繰り返すことによりドリップバッグ１ｘを連続的に製造する。

一方、上述のドリップバッグ製造用シート２０ｘをはじめとして種々の包材を溶着溶断するために、従来、超音波溶着溶断装置が使用されている（特許文献２）。この超音波溶着溶断装置によれば、超音波ホーンの先端とアンビルとの接触部によって包材がライン状に溶断されると同時に、その溶断線の両側にシール部が対称的に形成される。

特開２０１０−４８９７号公報 特開平９−５８６２１号公報

上述したドリップバッグ１ｘによれば、開封されている袋本体３を片手で広く開口することができるが、袋本体３の開封自体には両手を要する。
また、抽出材料に微細な粉体が含まれる場合に、その粉体がミシン目５を通して袋本体３から漏れ出るおそれがある。ミシン目を形成せずに、ノッチ６のみで袋本体３を開封しようとすると、袋本体３を意図した方向に引き裂けない場合が生じる。さらに、ドリップバッグ１ｘにノッチ６を形成する場合、ドリップバッグの製造ラインでノッチの抜き滓を処理することが必要となり、煩雑である。

内容物が袋本体に充填された包装体であって、袋本体の一端の全幅に渡ってシール部が形成され、袋本体の他端にもその全幅に渡ってシール部が形成された包装体の製造方法として、溶着溶断装置を用いて包材の溶着溶断と内容物の充填を交互に繰り返す方法が普及しているが、上述のドリップバッグ１ｘの袋本体３の開封に関係する問題は、ドリップバッグの袋本体だけでなく、溶着溶断装置を用いて包材の溶着溶断と内容物の充填を繰り返すことにより製造する包装体全般にあてはまる。そこで、このような包装体において、包装体の一端のシール部のシール強度を、他端のシール部のシール強度に対して弱めることが考えられる。

しかしながら、従来の超音波溶着溶断装置を用いて包材の溶着溶断と内容物の充填とを繰り返すことにより包装体を製造する場合、包装体の一端のシール部のシール強度と他端のシール部のシール強度は等しくなるので、袋本体の一端のシール部のシール強度を弱めると、他端のシール部のシール強度も弱まり、内容物が包装体から漏れ出ることが懸念される。

そこで本発明は、包材の溶断と、溶断する部位の両側へのシール部の形成を同時に行う超音波溶着溶断装置において、溶断する部位を挟んで弱シール部と強シール部を同時に形成できるようにし、そのような超音波溶着溶断装置を用いて袋本体の開封が容易な包装体、特にドリップバッグを製造ラインで生産性よく製造できるようにすることを課題とする。

本発明者は、超音波溶着溶断装置を用いて包材を溶着溶断する場合の溶断方向に垂直な断面において、超音波ホーンとアンビルが対向する間隙を、包材を溶断する超音波ホーンとアンビルの部位を挟んで非対称に形成し、その部位の片側における超音波ホーンとアンビルとの距離を、もう片方の側における超音波ホーンとアンビルとの距離に対して長くすると、溶断部位の片側に弱シール部を形成し、もう片方の側に強シール部を形成できることを見出し、本発明を想到した。

即ち、本発明は、対向する超音波ホーンとアンビルを備え、超音波ホーンとアンビルの間に挿入された筒状の包材を溶着溶断する超音波溶着溶断装置であって、
包材の溶断方向に垂直な、包材を溶断する部位（以下、溶断部という）を通る断面において、該溶断部の両側に位置する超音波ホーンとアンビルの対向部のうち片側の対向部に強シール部形成領域を有し、もう片方の側の対向部に弱シール部形成領域を有し、
弱シール部形成領域は強シール部形成領域に対し、溶断部から所定の距離における超音波ホーンとアンビルの対向面の距離が長い超音波溶着溶断装置を提供する。

また、本発明は、筒状に成形された包材の幅方向の溶着溶断と、該包材内部への内容物の充填を交互に繰り返す包装体の製造方法であって、上述の超音波溶着溶断装置を用いて包材の幅方向の溶着又は溶着溶断を行うことにより、一端の全幅に弱シール部を有し、他端の全幅に強シール部を有する包装体を製造する包装体の製造方法を提供する。

特に本発明は、この包装体の製造方法をドリップバッグの製造に適用したドリップバッグの製造方法として、通水濾過性シートで形成された袋本体の内部に抽出材料が充填され、袋本体をカップに掛止させる掛止部材が袋本体の表面に貼着されているドリップバッグの製造方法であって、通水濾過性シートの長手方向に掛止部材が所定間隔で貼着され、その通水濾過性シートが筒状に成形されている包材の幅方向の溶着又は溶着溶断と、該包材内部への抽出材料の充填を交互に繰り返す方法であり、上述の超音波溶着溶断装置を、強シール部形成領域から弱シール部形成領域へ包材が挿入されるように設置して包材の幅方向の溶着又は溶着溶断を行い、袋本体の上端に弱シール部を有し、下端に強シール部を有するドリップバッグを製造するドリップバッグの製造方法を提供する。

また本発明は、上述の包装体の製造方法により製造される包装体として、包材から形成された袋本体の内部に内容物が充填された包装体であって、
袋本体の一端の全幅に包材の溶着により形成された弱シール部を有し、袋本体の他端の全幅に包材の溶着により形成された強シール部を有する包装体を提供する。

特に本発明は、包装体の構成を実現したドリップバッグとして、通水濾過性シートから形成された袋本体、袋本体の内部に充填された抽出材料、袋本体をカップに掛止させる掛止部材を備え、掛止部材が袋本体に貼着されているドリップバッグであって、
袋本体の上端の全幅に通水濾過性シートの溶着により形成された弱シール部を有し、下端の全幅に通水濾過性シートの溶着により形成された強シール部を有するドリップバッグを提供する。

本発明の超音波溶着溶断装置又は本発明の包装体の製造方法によれば、包材の溶断時に、溶断部の片側に弱シール部を形成すると共に溶断部のもう片方の側に強シール部を形成することができる。

したがって、筒状に成形された包材の幅方向の溶着溶断と包材内部への内容物の充填を交互に繰り返すことにより包装体を製造するにあたり、溶着溶断を本発明の溶着溶断装置を用いて行うと、得られる包装体は、その一端の全幅に弱シール部を有し、他端の全幅に強シール部を有するものとなる。よって、その包装体は、弱シール部から容易に開封できるようになり、包装体に開封用のミシン目を設けたり、ノッチを設けたりすることが不要となる。

特に、一端の全幅に弱シール部を有し、他端の全幅に強シール部を有するという包装体の形成をドリップバッグの製造に適用することにより、ドリップバッグの袋本体の上端に弱シール部が形成され、下端に強シール部が形成されるようにすると、ドリップバッグの袋本体は弱シール部から容易に開封することが可能となる。

また、ドリップバッグの袋本体の上端の弱シール部のシール幅を下端の強シール部のシール幅より狭く形成した場合、一般に、消費者はシール幅の狭い方を開口すべき端部であると認識するので、消費者が開口すべき端部を見誤ることを防止することができる。

図１は、実施例の超音波溶着溶断装置の斜視図である。 図２は、実施例の超音波溶着溶断装置をアンビルのガイド板側からみた斜視図である。 図３は、溶着溶断時の実施例の超音波溶着溶断装置を、アンビルのガイド板側からみた斜視図である。 図４Ａは、溶着溶断時の超音波ホーンとアンビルの断面図である。 図４Ｂは、溶着溶断時の超音波ホーンとアンビルの断面図である。 図５は、包装体の平面図である。 図６は、実施例のドリップバッグ１Ａの製造方法の説明図である。 図７Ａは、ドリップバッグ１Ａの使用方法の説明図である。 図７Ｂは、ドリップバッグ１Ａの使用方法の説明図である。 図７Ｃは、ドリップバッグ１Ａの使用方法の説明図である。 図８Ａは、ドリップバッグ１Ｂの正面図である。 図８Ｂは、ドリップバッグ１Ｂの使用方法の説明図である。 図９Ａは、ドリップバッグ１Ｃの正面図である。 図９Ｂは、ドリップバッグ１Ｃの使用方法の説明図である。 図１０は、ドリップバッグの強シール部と弱シール部の写真である。 図１１は、従来のドリップバッグの製造方法の説明図である。 図１２は、従来のドリップバッグの平面図である。 図１３は、従来のドリップバッグの使用状態の斜視図である。 図１４は、引張試験方法の説明図である。 図１５は、引裂試験方法の説明図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。

<<超音波溶着溶断装置>>
図１は、本発明の一実施例の超音波溶着溶断装置３０の斜視図である。この超音波溶着溶断装置３０は、超音波ホーン３１、アンビル４０、包材５０の挿入路を形成する一対のガイド板５１、５２を備えている。図２は、この溶着溶断装置３０をアンビル４０側のガイド板５２側からみた斜視図である。

<超音波ホーン>
超音波ホーン３１は先細の錐体形状を有し、先端部３２が平坦である。超音波ホーン３１は図示しない駆動装置により、一対のガイド板５１、５２の間に挿入された包材５０の幅方向に移動可能となっている。また、一対のガイド板５１、５２のうち超音波ホーン３１側のガイド板５１には、超音波ホーン３１の移動路をあけるように包材５０の幅方向に延びた窓５１ａが形成されており、超音波ホーン３１はこの窓５１ａを貫通し、超音波ホーン３１の先端部３２が、一対のガイド板５１、５２の間に挿入された包材５０に当接するように設置されている。

<アンビル>
一方、アンビル４０は円盤形で、その軸Ｌaが鉛直方向に設置され、アンビル４０の周面が超音波ホーン３１の先端部と対向している。図４Ａは、包材５０の溶着溶断時に超音波ホーン３１とアンビル４０が包材５０を介して接触した状態の断面図であって、包材５０の溶断方向（即ち、包材５０の幅方向）に垂直な、溶断部（包材を溶断する部位）５３を通る断面を表している。同図に示したように、アンビル４０の周面はアンビル４０の半径方向に＜型に突出した屈曲面となっており、その突出端４１と超音波ホーン３１との接触部位が溶断部５３となる。

アンビル４０は、図示しない駆動装置により、超音波ホーン３１側に前進又は後退すると共に、一対のガイド板５１、５２の間に挿入された包材５０の幅方向にも移動可能となっている。また、一対のガイド板５１、５２のうちアンビル４０側のガイド板５２には、アンビル４０の移動路をあけるように包材５０の幅方向に延びた窓５２ａが形成されており、アンビル４０が超音波ホーン３１側に前進したとき、アンビル４０はこの窓５２ａを貫通し、アンビル４０の周面が、一対のガイド板５１、５２の間に挿入された包材５０に当接するように設置されている。

<弱シール部形成領域と強シール部形成領域>
図４Ａに示したように、超音波ホーン３１とアンビル４０との対向部は溶断部５３の両側に形成されており、これらの対向部のうち溶断部５３の片側（包材５０の搬送方向Ｃの上流側）に強シール部形成領域５４ｓが形成され、もう片方の側（包材５０の搬送方向の下流）に弱シール部形成領域５４ｗが形成されている。ここで、強シール部形成領域５４ｓは包材５０に強シール部を形成し、弱シール部形成領域５４ｗは包材５０に弱シール部を形成する領域である。

包材５０のシール強度の強弱は相対的なものであり、シール強度の絶対値は、包材の種類、目付等にも依存するが、通常、弱シール部の引張強度は強シール部の引張強度の６０％以下である。また、弱シール部のシール幅は強シール部のシール幅よりも狭く、好ましくは、弱シール部のシール幅は強シール部のシール幅の１／２以下である。なお、後述するように溶断部５３に高さＤxの段差(図４Ｂ）を設けた場合には、弱シール部と強シール部のシール幅は同等でも弱シール部の引張強度を強シール部の引張強度よりも低くすることができる。

包材５０のシール部のシール強度は、より具体的には、強シール部では手で引き剥がすのが困難なシール強度とし、弱シール部では手で容易に引き剥がせるシール強度とすることが好ましく、強シール部形成領域５４ｓでは引張強度（JIS L 1913 A法一般不織布試験方法 引張強さ及び伸び率）が好ましくは5.5Ｎ/15ｍｍ以上、より好ましくは6.5〜10Ｎ/15ｍｍ、さらに好ましくは8〜10Ｎ/15ｍｍの強シール部が形成され、弱シール部形成領域５４ｗでは引張強度が好ましくは4.5Ｎ/15ｍｍ以下、より好ましくは1.5〜3.5Ｎ/15ｍｍの弱シール部が形成されるようにする。

そのため、超音波溶着溶断装置３０では、弱シール部形成領域５４ｗにおいて溶断部５３から所定の距離Ｌiでの超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面の距離をＤwとし、強シール部形成領域５４ｓにおいて溶断部５３から所定の距離Ｌiでの超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面の距離をＤsとした場合に、Ｄw＞Ｄsである。ここで、溶断部５３から所定の距離Ｌiは、弱シール部の形成幅以下の長さとすることができる。

また、この超音波溶着溶断装置３０では弱シール部形成領域５４ｗを形成する超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面がそれぞれ平面であり、強シール部形成領域５４ｓを形成する超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面もそれぞれ平面であるため、弱シール部形成領域５４ｗにおいて弱シール部の形成幅Ｌwに対応する超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面の距離をＤw'とし、強シール部形成領域５４ｓにおいて超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面の距離がＤw'となるときの溶断部５３からの距離をＬsとした場合に、Ｌs＞Ｌwである。

さらに、この超音波溶着溶断装置３０では、図４Ａに示した断面において、弱シール部形成領域５４ｗにおいて超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面がなす角をθwとし、強シール部形成領域５４ｓにおいて超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面のなす角をθsとした場合に、θs＜θwである。

角θs、θwの好ましい大きさは、包材の種類、目付、強シール部及び弱シール部のそれぞれに必要な溶着強度等に応じて適宜定めることができるが、通常、θs＜θwを前提として、強シール部形成領域５４ｓでは0＜θs≦60°、弱シール部形成領域５４ｗでは40°≦θw＜90°とすることが好ましい。より具体的には、例えば、包材がポリエチレンテレフタレート系樹脂とポリオレフィン系樹脂の混合物からなる、目付15〜50ｇ/ｍｍ²の不織布、ポリプロピレン樹脂等からなる積層フィルム等の場合、弱シール部形成領域５４ｗにおいて、45≦θw＜90°とし、強シール部形成領域５４ｓにおいて0＜θs≦60°とし、かつθs＜θwとすることにより、弱シール部形成領域５４ｗで包材５０に形成される弱シール部は、内容物を包装体に保持することはできるが、手で容易に剥がすことができるシール強度となり、強シール部形成領域５４ｓで包材５０に形成される強シール部は、手で剥がすことが困難なシール強度となる。

一方、本発明においては超音波ホーン３１とアンビル４０との対向部を図４Ｂに示したように形成してもよい。即ち、円盤形のアンビル４０のうち、弱シール部形成領域５４ｗを形成する部分のアンビルの径を、強シール部形成領域５４ｓを形成する部分のアンビルの径よりも小さくすることで、包材５０の溶断方向に垂直な、溶断部５３を通る断面において、超音波ホーン３１に対するアンビル４０の対向面に溶断部５３で段部を設け、超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面の距離を溶断部５３で不連続的に変化させてもよい。この段部の高さＤxを大きくすることにより強シール部形成領域５４ｓで包材５０に形成される強シール部のシール強度に比して、弱シール部形成領域５４ｗで包材５０に形成される弱シール部のシール強度を低くすることができる。そのため、この段部を設けた場合には、弱シール部形成領域５４ｗにおいて超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面がなす角θwと、強シール部形成領域５４ｓにおいて超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面がなす角θsについて、θs＜θwとすることは必ずしも必要ではない。また、角θs、θwは、それぞれ0°以上とすることができるが、好ましくはシール強度の調整がし易い点から、強シール部形成領域５４ｓでは0°＜θs≦60°、弱シール部形成領域５４ｗでは15°≦θw＜90°とし、段部の高さＤxを0＜Dx≦0.2ｍｍとする。

<動作>
この超音波溶着溶断装置３０は次のように動作して包材５０を溶着溶断する。
まず、図１に示すように筒状の包材５０が一対のガイド板５１、５２の間に挿入され、図示しない送り装置で、所定のタイミング及び所定の速度で矢印Ｃ方向に送られる。

溶着溶断の開始時に、超音波ホーン３１とアンビル４０は、ガイド板５１、５２の一方の端部に配置されている。包材５０がＣ方向に搬送され、一対のガイド板５１、５２の間に挿入されると、矢印Ｂ1で示すように、アンビル４０が超音波ホーン３１側に前進し、ガイド板５２の窓５２ａを貫通し、包材５０を介して超音波ホーン３１とアンビル４０が接触する。そして、超音波ホーン３１とアンビル４０は、それらの接触状態を維持したまま、図３に示すようにガイド板５１、５２の他端側へ移動し（図１の矢印Ａ1、Ｂ2方向）、包材５０をその全幅にわったって溶着溶断する。

包材５０の溶着溶断後、矢印Ｂ3で示すように、アンビル４０は超音波ホーン３１から離れる方向に後退し、矢印Ｂ4で示すように、当初のガイド板５２の一方の端部側に戻る。超音波ホーン３１も、矢印Ａ2で示すように移動し、当初のガイド板５１の一方の端部に戻る。また、超音波ホーン３１とアンビル４０が、先の溶着溶断の完了時のガイド板５１、５２の他端側から、先の溶着溶断の開始時のガイド板５１、５２の端部に戻る間に上方から包材５０内部に内容物が充填され、包材５０が矢印Ｃ方向に包装体の長さ分だけ移動する。

以降、この動作を繰り返すことにより、筒状の包材５０から形成された袋本体の内部に内容物が充填された包装体を連続的に得ることができる。

なお、超音波溶着溶断装置３０の使用方法としては、必要に応じて、角θs、θwや段部の高さＤxの調整、超音波ホーンの出力の調整などにより溶断を行わずに弱シール部と強シール部を形成することで、複数の包装体を繋げて製造し、後工程で適宜個々の包装体に切り離しても良い。

<<変形態様>>
本発明の超音波溶着溶断装置は、包材の溶断方向に垂直な、溶断部を通る断面において、溶断部５３の片側に強シール部形成領域５４ｓを有し、もう片方の側に弱シール部形成領域５４ｗを有する限り、種々の態様をとることができる。

例えば、溶断部の片側に強シール部形成領域を形成し、もう片方の側に弱シール部形成領域を形成するために、超音波ホーンの先端面を屈曲させ、アンビルの超音波ホーンに対する対向面を平坦にしてもよく、双方の対向面を屈曲させてもよい。

強シール部形成領域５４ｓ及び弱シール部形成領域５４ｗにおける超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面は平面に限られず、曲面であってもよい。

前述の超音波溶着溶断装置３０では、超音波ホーン３１とアンビル４０が包材５０の幅方向に一往復する度に包材５０が１回溶断されるが、例えば、特許第５３５１７３８号に記載のシールアンドカット装置のように、包材の幅方向の往路と復路のそれぞれで包材が溶断されるようにしてもよい。

また、円盤形のアンビル４０を使用するにあたり、溶着溶断時にはアンビルを回転させず、超音波ホーンに対するアンビルの対向面が摩耗したときにアンビルを回転させるようにしてもよく、特許文献２に記載のように、アンビル４０がその軸Ｌａを中心に自由回転可能となるようにして周面全体で超音波を受けるようにしてもよく、アンビルを強制的に回転させることにより包材の幅方向への移動が行われるようにしてもよい。

包材を幅方向に溶着溶断するにあたり、超音波ホーンとアンビルは、包材に対して相対的に包材の幅方向に移動すればよい。したがって、包材の幅方向の位置を固定して超音波ホーンとアンビルを幅方向に移動させてもよく、超音波ホーンとアンビルの包材の幅方向の位置を固定して包材を幅方向に移動させてもよい。

また、超音波ホーンとして、包材の幅方向に延びた板状で先端部の板厚が薄く形成されたものを使用し、超音波ホーンとアンビルの包材の幅方向の移動を不要としてもよい。

<<包装体>>
本発明の超音波溶着溶断装置を用いることにより、対向する一端と他端の全幅にシール部を有する種々の包装体を製造することができる。例えば、長手方向に延びた貼り合わせシール部を有する筒状の樹脂フィルムを使用し、内容物として、菓子、珍味等の食品、ゴルフのティー等の小物雑貨類、入浴剤等を充填することにより、図５に示すように合掌袋タイプの包装体６０を得ることができる。

この包装体６０は、中央部に貼り合わせシール部６１を有し、一方の端部の全幅に、包材の溶着により形成された弱シール部６２ｗを有し、他方の端部の全幅に包材の溶着により形成された強シール部６２ｓを有する。弱シール部６２ｗのシール幅Ｌwは強シール部６２ｓのシール幅Ｌsよりも狭く、好ましくは１／２以下である。また、弱シール部６２ｗのシール強度は強シール部６２ｓのシール強度よりも弱く、好ましくは６０％以下である。したがって、この包装体６０は、対向する面材を摘まんで反対方向に引っ張ることにより、弱シール部６２ｗを容易に開口することができる。

<<ドリップバッグ>>
また、本発明の超音波溶着溶断装置を用い、包材として図６に示す筒状に成形したドリップバッグ製造用シート２０を使用することにより、同図に示すように袋本体３の内部に抽出材料が充填され、袋本体３の上端の全幅に弱シール部７ｗを有し、下端の全幅に強シール部７ｓを有するドリップバッグ１Ａを得ることができる。この弱シール部７ｗのシール幅Ｌwも強シール部７ｓのシール幅Ｌsより狭く、好ましくは１／２以下である。また、弱シール部７ｗのシール強度は強シール部７ｓのシール強度よりも弱く、好ましくは６０％以下である。したがって、ドリップバッグ１Ａの袋本体３は、弱シール部７ｗを剥がして開くことで容易に開封することができる。また、一般に、両端にシール部がある場合に、消費者はシール幅の狭い方を開口すべきシール部として認識するので、下端の強シール部７ｓのシール幅Ｌsに対して上端の弱シール部７ｗのシール幅Ｌwが狭いことにより、消費者が誤って下端の強シール部７ｓから開口してしまうことを防止できる。

また、このドリップバッグ製造用シート２０は、図１１に示したドリップバッグ製造用シート２０ｘにおいて、ノッチ６とミシン目５を省略したものである。したがって、このドリップバッグ１Ａによれば、その製造工程においてノッチやミシン目の形成が不要となり、ミシン目５から内容物が漏れ出る虞もない。

なお、上述の超音波溶着溶断装置３０を使用し、ドリップバッグ製造用シート２０からドリップバッグ１Ａを製造する場合に、溶断部５３の上方に強シール部形成領域５４ｓが設けられ、溶断部５３の下方に弱シール形成領域５４ｗが設けられ、強シール部形成領域５４ｓから弱シール部形成領域５４ｗへドリップバッグ製造用シート２０が挿入されるように超音波ホーン３１とアンビル４０を設置することが好ましい。これにより、ドリップバッグ１Ａの袋本体３の下端に強シール部７ｓが形成され、上端に弱シール部７ｗが形成されるので、抽出材料の充填時に袋本体の下端のシール部が破れて抽出材料が漏れ出ることを防止することができ、上端の弱シール部７ｗから袋本体３を開封することが容易となる。

また、ドリップバッグ１Ａを形成する通水濾過性シート２として、例えば目付8〜30ｇ/ｍｍ²のポリエステル系繊維とポリオレフィン系繊維の湿式混抄不織布と目付5〜20ｇ/ｍｍ²のポリプロピレン繊維からなるメルトブロー不織布とを熱エンボス加工にて積層した不織布シートを使用し、図４Ａに示した弱シール部形成領域５４ｗと強シール部形成領域５４ｓを有する超音波溶着溶断装置３０の弱シール部形成領域５４ｗにおいて、超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面がなす角θｗを、40≦θw＜90°とし、強シール部形成領域５４ｓにおいて超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面がなす角θsを0＜θs≦45°とし、θw＞θsとすることにより、ドリップバッグ１Ａの強シール部７ｓの引張強度（JIS L 1913 A法）を好ましくは5.5Ｎ／15ｍｍ以上、より好ましくは6.5〜10Ｎ／15ｍｍ、更に好ましくは8〜10Ｎ／15ｍｍとし、弱シール部７ｗの引張強度を好ましくは4.5Ｎ／15ｍｍ以下、より好ましくは1.5〜3.5Ｎ／15ｍｍとすることが可能となる。

特に、弱シール部７ｗの引張強度を1.5〜3.5Ｎ／15ｍｍとすることにより、図７Ａに示すように、ドリップバッグ１Ａの使用時にドリップバッグ１Ａの左右両側辺を把持し、該ドリップバッグ１Ａの掛止部材１０を押し潰すように力をかけると、図７Ｂに示すように、掛止部材１０が屈曲すると共に袋本体３の上端の弱シール部７ｗが開き、引き続きドリップバッグ１Ａに力をかけることにより、図７Ｃに示すように袋本体３を広く開口させることができる。したがって、ドリップバッグ１Ａの袋本体３の開封からドリップバッグ１Ａをカップに掛止するまでを片手で行うことが可能となる。なお、このようにドリップバッグ１Ａの掛止部材１０を押し潰すことで袋本体３の上端の弱シール部７ｗが開くようにする場合に、掛止部材１０が折れ線１２以外で不要に屈曲しないように、掛止部材１０として曲げ強度が十分に高いものを使用することが好ましく、また、弱シール部７ｗの開口に先立って掛止部材１０と袋本体３との貼着部位が剥離しないように、掛止部材１０と袋本体３とを十分に高い剥離強度で貼着することが好ましい。

本発明のドリップバッグは種々の形態をとることができる。例えば、図７Ａに示したドリップバッグ１Ａに対し、図８Ａに示すドリップバッグ１Ｂのように、袋本体３の表裏の掛止部材１０の上縁に突出片１３を形成し、袋本体３の開封時には図８Ｂに矢印で示すように表裏の突出片１３を反対方向に引き離すことにより弱シール部７ｗを開いてもよい。
このドリップバッグ１Ｂによれば、掛止部材１０を押し潰すように力をかけて袋本体３を開封するドリップバッグ１Ａに対して、掛止部材１０の材料選択の幅を広げることができ、掛止部材１０と袋本体３の貼着条件を緩和することができる。

また、本発明のドリップバッグにおいては、袋本体３の表裏の掛止部材１０が折れ線が連続していなくてもよい。例えば、図９Ａに示すWO2014/092136A1に記載のドリップバッグの掛止部材１０のように、掛止部材１０として上部貼着部１０ａと、袋本体３から引き起こし可能に形成されたアーム部１０ｂ及び掛止部１０ｃを有するものを使用することができる。なお、図９Ａにおいて掛止部材１０内の細かいドットで塗りつぶした部分は掛止部材１０と袋本体３との貼着領域である。

このドリップバッグ１Ｃでも、袋本体３の上端に弱シール部７ｗを形成し、下端に強シール部７ｓを形成し、一方の側縁３ａが通水濾過性シート２の折り山となるようにすることにより、本発明の超音波溶着溶断装置を用いて製造ラインで生産性よく製造できるようにしている。

また、掛止部材１０のうち上部貼着部１０ａから突出片１３を突出させることが好ましい。これにより、袋本体３の開封時には図９Ｂに矢印で示すように表裏の突出片１３を反対方向に引き離すことで弱シール部７ｗを容易に開くことができる。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。
試験例１〜２４
図１に示した超音波溶着溶断装置３０を用いて、図６に示す、筒状に成形したドリップバッグ製造用シート２０に対し、幅方向の溶着溶断と、筒状体内への抽出材料の充填を繰り返し行った。

この場合、ドリップバッグ製造用シート２０を形成する通水濾過性シート２としては、表１に示すように、（ａ）ポリエステル系繊維とポリオレフィン系繊維の湿式混抄不織布（目付20ｇ/ｍｍ²）と、ポリプロピレン繊維からなるメルトブロー不織布（ＰＰ−ＭＢ）（目付10ｇ/ｍｍ²）とを熱エンボス加工にて積層した不織布シート、（ｂ）（ａ）と同様の積層不織布シートでポリプロピレン繊維からなるメルトブロー不織布（ＰＰ−ＭＢ）の目付が7ｇ/ｍｍ²の不織布シート、（ｃ）ＰＥＴ繊維からなるスパンボンド不織布とメルトブロー不織布とスパンボンド不織布の3層の不織布シート（ＰＥＴ ＳＭＳ）で目付が20ｇ/ｍｍ²のもの、（ｄ）（ｃ）と同様の3層の不織布シート（ＰＥＴ ＳＭＳ）で目付が25ｇ/ｍｍ²の不織布シートを使用した。

また、図４Ａに示したように超音波溶着溶断装置の強シール部形成領域５４ｓにおいて、表１に示すように、超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面がなす角θsを12.5°とし、弱シール部形成領域５４ｗにおいて超音波ホーン３１とアンビル４０の対向面がなす角θwを12.5°〜75°の範囲の所定の角度とし、又は図４Ｂに示したように溶断部５３に高さ0.075ｍｍの段部を設けて角θwを12.5°とし、以下の条件で通水濾過性シートの溶着溶断を行った。
・超音波周波数 40ｋHz
・超音波ホーンとアンビルの包材の幅方向の移動速度 0.2S/100mm
・超音波ホーンとアンビルの押圧 0.2MPa

得られたドリップバッグの強シール部７ｓと弱シール部７ｗのシール幅を表１に示す。また、得られたドリップバッグの(i)引張強度、(ii)引裂強度、(iii)開封性を次のように評価した。これらの結果を表１に示す。
さらに、試験例５について、強シール部７ｓと弱シール部７ｗの写真を図１０に示す。

(i)引張強度
図１４に示すように、弱シール部７ｗが形成されたドリップバッグ上部と強シール部７ｓが形成されたドリップバッグ下部をそれぞれ短冊状にドリップバッグから切り出して幅Ｌxが１５ｍｍの弱シール部試験片８ｗと強シール部試験片８ｓを得、その弱シール部７ｗと強シール部７ｓの引張強度を引張強度測定器（ＪＴトーシ社製リトルセンスター）を用い、200ｍｍ／分の速度で矢印のように反対方向に引張って測定した。

(ii)引裂強度
弱シール部７ｗ又は強シール部７ｓの引裂強度をJTトーシ社製リトルセンスターを用いて測定した。この場合、図１５に示すように、弱シール部７ｗ又は強シール部７ｓを含む、幅Ｌxが40ｍｍ、長さが75ｍｍの試験片８’ｗ、８’ｓをドリップバッグから切り出し、弱シール部７ｗ又は強シール部７ｓに長さＬyが30ｍｍの切込を入れ、切込で分けられたシートの端部をつかみ治具（治具幅50ｍｍ）によりつかみ間隔Ｌzを30ｍｍにしてグリップし、200ｍ／分の速度で矢印のように反対方向に引っ張ることにより弱シール部７ｗ又は強シール部７ｓの引裂強度を測定した。

(iii)開封性
ドリップバッグの袋本体上端の弱シール部７ｗを、ドリップバッグの袋本体３の表面と裏面を反対方向に引っ張ることにより開封する場合の開封のし易さを次の評価基準で評価した。
Ａ：手で引っ張ることにより容易に開封できる
Ｂ：袋本体の上端と下端が同じシール強度で溶着されている従前のドリップバッグよりも開封しやすい
Ｃ：袋本体の上端と下端が同じシール強度で溶着されている従前のドリップバッグと同程度に開封しにくい

なお、試験例５のドリップバッグでは、図７Ａに示すように、ドリップバッグを片手で把持し、ドリップバッグを両側辺から押し潰すように力をかけたところ、図７Ｂに示すように上端の弱シール部が開口した。

表１から、強シール部形成領域超５４ｓと弱シール部形成領域５４ｗとで、音波ホーン３１とアンビル４０の対向面がなす角度を変えることにより、ドリップバッグの上端の弱シール部７ｗの引張強度や引裂強度を、下端の強シール部７ｓの引張強度や引裂強度に対して弱めることにより、弱シール部７ｗを手で容易に開封できるようにシールできることがわかる。

また、袋本体の開封のし易さは、不織布の種類や目付によっても異なり、弱シール部の引張強度が4.5Ｎ/15ｍｍ以下で（ａ）の不織布シートを用いた試験例４では、ドリップバッグ１Ａの左右両側辺を把持し、該ドリップバッグ１Ａの掛止部材１０を押し潰すように力をかけるだけで、図７Ａ、図７Ｂに示すように容易に開封できた。この場合、掛止部材１０と通水濾過性シート２との接着強度を挙げることにより一層容易に開口することができた。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１ｘ ドリップバッグ
２ 通水濾過性シート
３ 袋本体
３ａ、３ｂ 袋本体の側縁
３ｐ 袋本体の上端
３ｑ 袋本体の下端
４ｐ、４ｑ、４ｂ シール部
５ ミシン目
６ ノッチ
７ｓ 強シール部
７ｗ 弱シール部
８ｓ 強シール部試験片
８ｗ 弱シール部試験片
１０ 掛止部材
１１ 切れ目
１２ 折れ線
２０、２０ｘ ドリップバッグ製造用シート
２０ａ、２０ｂ ドリップバッグ製造用シートの縁辺
２１ 中央折れ線
２２ 筒状体
３０ 超音波溶着溶断装置
３１ 超音波ホーン
３２ 先端部
４０ アンビル
４１ アンビルの周面の突出端
５０ 包材
５１ ガイド板
５１ａ 窓
５２ ガイド板
５２ａ 窓
５３ 溶断部
５４ｓ 強シール部形成領域
５４ｗ 弱シール部形成領域
６０ 包装体
６１ 貼り合わせシール部
６２ｓ 強シール部
６２ｗ 弱シール部
１００ カップ
Ｃ 包材の搬送方向
Ｄs 強シール部形成領域における、溶断部から距離Ｌiでの超音波ホーンとアンビルの対向面の距離
Ｄw 弱シール部形成領域における、溶断部から距離Ｌiでの超音波ホーンとアンビルの対向面の距離
Ｄx 段部の高さ
Ｌa アンビルの軸
Ｌi 溶断部からの距離
Ｌs 強シール部の幅
Ｌw 弱シール部の幅
θs 強シール部形成領域において超音波ホーンとアンビルの対向面がなす角
θw 弱シール部形成領域において超音波ホーンとアンビルの対向面がなす角

Claims (10)

1. 対向する超音波ホーンとアンビルを備え、超音波ホーンとアンビルの間に挿入された筒状の包材を溶着溶断することにより、一端の全幅に強シール部を有し、他端の全幅に弱シール部を有する包装体を連続的に製造する超音波溶着溶断装置であって、隣接して製造される包装体のうち、一方の包装体の全幅にわたる強シール部と、他方の包装体の全幅にわたる弱シール部とが同時に形成されるように、包材の溶断方向に垂直な、包材を溶断する部位（以下、溶断部という）を通る断面において、該溶断部の両側に位置する超音波ホーンとアンビルの対向部のうち片側の対向部に強シール部形成領域を有し、もう片方の側の対向部に弱シール部形成領域を有し、
   弱シール部形成領域は強シール部形成領域に対し、溶断部から所定の距離における超音波ホーンとアンビルの対向面の距離が長いという状態を溶断方向の包材の全幅にわたって維持する超音波溶着溶断装置。
2. 包材の溶断方向に垂直な、溶断部を通る断面において、弱シール部形成領域で超音波ホーンとアンビルの対向面のなす角度θwが、強シール部形成領域で超音波ホーンとアンビルの対向面のなす角度θsよりも大きい請求項１記載の超音波溶着溶断装置。
3. 弱シール部形成領域において超音波ホーンとアンビルの対向面のなす角度θwが40°≦θw＜90°であり、強シール部形成領域において超音波ホーンとアンビルの対向面のなす角度θsが0＜θs≦60°である請求項２記載の超音波溶着溶断装置。
4. 包材の溶断方向に垂直な、溶断部を通る断面において、超音波ホーンとアンビルの対向面の距離が溶断部で不連続的に変化する請求項１〜３のいずれかに記載の超音波溶着溶断装置。
5. アンビルが円盤形で、その周面が超音波ホーンと対向し、該周面はアンビルの半径方向に突出した屈曲面となっている請求項１〜４のいずれかに記載の超音波溶着溶断装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の超音波溶着溶断装置を用いて、筒状に成形された包材の幅方向の溶着溶断と、該包材内部への内容物の充填を交互に繰り返すことにより、一端の全幅に強シール部を有し、他端の全幅に弱シール部を有する包装体を連続的に製造する包装体の製造方法であって、隣接して製造される包装体のうち、一方の包装体の全幅にわたる強シール部と、他方の包装体の全幅にわたる弱シール部とを同時に形成する包装体の製造方法。
7. 通水濾過性シートで形成された袋本体の内部に抽出材料が充填され、袋本体をカップに掛止させる掛止部材が袋本体の表面に貼着されているドリップバッグの製造方法であって、通水濾過性シートの長手方向に掛止部材が所定間隔で貼着され、その通水濾過性シートが筒状に成形されている包材の幅方向の溶着溶断と、該包材内部への抽出材料の充填を交互に繰り返す方法であり、請求項１〜５のいずれかに記載の超音波溶着溶断装置を、強シール部形成領域から弱シール部形成領域へ包材が挿入されるように設置して包材の幅方向の溶着溶断を行うことにより、袋本体の下端に強シール部を有し、上端に弱シール部を有するドリップバッグを連続的に製造し、隣接して製造されるドリップバッグのうち、一方のドリップバッグの全幅にわたる強シール部と、他方のドリップバッグの全幅にわたる弱シール部とを同時に形成するドリップバッグの製造方法。
8. 通水濾過性シートから形成された袋本体、
   袋本体の内部に充填された抽出材料、
   袋本体をカップに掛止させる掛止部材を備え、掛止部材が袋本体に貼着されているドリップバッグであって、
   袋本体の上端の全幅に通水濾過性シートの溶着により形成された弱シール部を有し、該上端の縁部が溶断部となっており、下端の全幅に通水濾過性シートの溶着により形成された強シール部を有し、該下端の縁部が溶断部となっており、弱シール部及び強シール部のシール幅が０．３５ｍｍ以下であるドリップバッグ。
9. 弱シール部のシール幅が強シール部のシール幅よりも狭い請求項８記載のドリップバッグ。
10. 弱シール部の引張強度が強シール部の引張強度の６０％以下である請求項８又は９に記載のドリップバッグ。

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