JP7230817B2 - 超音波シール用アンビル及び超音波シール装置 - Google Patents

Description

本発明は、２以上のシート体が重ね合わされた積層体を帯状のシール位置（溶着位置）で接合する超音波シール技術に関する。特に、本発明は、液体や固形物などを収容する紙容器を構成するために筒状にした積層包材を、横断的に封止（超音波シール）するのに好適な技術に関する。

液体用紙容器は、果実飲料、お茶、コーヒー、乳飲料、スープ等の液体飲料、日本酒、焼酎等の酒類を収容する簡便な容器として広く用いられている。この液体用紙容器には、屋根型やレンガ型、あるいは円筒型などの形状の容器がある。
例えば、レンガ型形状の容器は、紙層の表裏面に熱可塑性樹脂層を有する包材に、容器用罫線を施し、包材の端部にエッジプロテクションテープを貼り、この包材を筒状に成形して当該包材端部同士を重ねて貼ることで、筒状形状の包材とする。そして、この筒状の包材の下端部を横断方向に接合して下端部をシール（封止）する。その後、筒状の包材の中に内容物を充填した状態で容器の口となる位置（上端部側）を横断方向に液中シールして仕切った後、筒状の包材を立体形状に成形することで容器形状とする。

上記筒状の包材に対する横断方向へのシールは、例えば特許文献１に記載のような超音波シール装置にて実施される。
超音波シール装置によるシールは、容器のシール位置を、対向するホーンの先端面とアンビルの先端面とで押圧しホーンを超音波振動させることで実施する。すなわち、シールは、超音波振動で、包材界面（重なり合うシート体同士の接触面位置）で発生する熱により包材表面に存在する熱可塑性樹脂を溶融させてシールする。特に、液体容器のシール状態は重要であり、上記のシールには、内容物の保護、運搬・落下時の衝撃に耐えうる強度が必要とされる。

また、シール性を向上させるために、特許文献２に記載のような方法もある。この方法は、アンビル先端面の押圧面における、シート体の重なり量が多い層厚部分（貼り合わせ部）と対向可能な位置に、凹形状の段差部を設ける。そして、段差部によって、溶着する位置における厚み差に対応して、シール性を向上させることも行われている。

特許第４０９３７７５号公報 特許第３９０４６７５号公報（図１２等）

紙製包材を筒状にする際には、端部同士を重ね、その重ね部分を貼り合わせる。この貼り合わせの際に、筒状包材の長手方向と直交する方向に超音波シールするようにして、筒状包材を超音波ホーンとアンビルで挟む。このとき、前述の貼り合せた重ね部分が厚く、帯状のシール位置に対し均一に圧力を与えられない。これに対し、上述のように、従来、貼り合わせで厚くなった層厚部分に当接するアンビルの表面を削って凹部を形成することで、超音波シール時に、より均一に包材に圧力を加えるようにしている。

しかし、アンビルに対し、包材が、シールされる方向（筒状包材の長手方向と直交する方向）に位置ずれが生じた場合、貼り合わせ部（層厚部分）の一部がアンビル段差に収まらず、均一に圧力を与えられなくなり、内容物の漏れにつながる。この位置ずれに対応させるために、特許文献２では、アンビルに形成する段差部の形状を、アーチ形状（円弧状形状）にしたり、台形形状にしたりしている。すなわち、特許文献２では、段差部の左右の面に、段差部の底に近づくほど連続して深くなる傾斜面を形成することが実施されている。このように、段差部の左右に傾斜面を設けることで、貼り合わせ部（層厚部分）のズレに対応することが試みられている。しかし、それだけでは、圧力の均一化対策として十分ではないという課題があった。

本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、よりシール方向に沿ったシール圧を均一化することが可能な超音波シール用アンビルを提供することを目的としている。

本発明者らが調査したところ、アンビルの段差部形状を台形形状などの傾斜面を有する形状としても、その段差部の傾斜面分が、貼り合わされて厚くなった部分を過剰に加圧する。このため、より均一な加圧を与え難くしていた。
そして、課題を解決するために、本発明の一態様は、ホーンの先端部の振動付与面と対向しシート体の溶着位置に沿って延びる帯状の押圧面を有し、上記押圧面は、積層したシート体のうち相対的に層厚が厚くなっている層厚部分に当接可能な位置に形成された凹形状であって左右両側に傾斜面を有する段差部と、上記段差部の上記左右両側の傾斜面にそれぞれ連続し上記段差部を挟んで上記溶着位置に沿って左右方向に延びる一対の延在面と、を有する超音波シール用アンビルであって、上記傾斜面に対し、上記押圧面の幅方向に延びる１条又は２条以上の溝部を形成したことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、アンビル先端面の段差部に対して、包材とアンビルが過剰に強く接触して圧力が高まる場合に、段差部内の傾斜面に配置された溝部に包材が食い込むことで、その圧力を低減させる。この結果、本発明の一態様によれば、超音波シール部により均一な圧力を与えることが可能となる。

本発明に基づく実施形態に係る超音波シール装置を説明するための模式的側面図である。 包材の層構造を説明する図である。 筒状包材を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＩ－Ｉ断面図である。 本発明に基づく第１実施形態に係るアンビル形状を説明するための斜視図である。 本発明に基づく第１実施形態に係るアンビル形状を説明するための平面図である。 本発明に基づく実施形態に係る段差部形状を説明するための側面図である。 溝部による圧力低減を例示する図である。 溝部の他の例を示す断面図である。 本発明に基づく第２実施形態に係るアンビルの先端部形状を説明するための模式図である。 ブロック体の列形状を説明する平面図である。 シール時の筒状包材の形状を示す模式図である。 ブロック体の変形例を示す平面図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
「第１実施形態」
まず、第１実施形態について説明する。
（超音波シール装置）
超音波シール装置１は、模式図である図１に示すように、超音波発振器９と、超音波振動子であるコンバータ２と、ホーン３と、アンビル４とを有する。符号５は、アンビル４を支持するジョーを示す。符号６は、ホーン３を保護するホーンカバーを示す。
コンバータ２は、超音波発振器９から電力が供給されて超音波振動を発生し、発生した振動がホーン３に達することでホーン３の先端部が超音波振動する。

本実施形態は、同時に上下２条のシールを行う場合の例である。すなわち、先行の紙容器の上端開口部と後続の紙容器となる部分の下端部とを同時にシールする場合の例である。このため、図１に示すように、各ホーン３の先端部は二股に分岐し、その２つの先端面で２条の振動付与面３ａが形成される。各振動付与面３ａは、帯状（若しくは短冊状）の形状をしており、２条の振動付与面３ａは互いに平行に延在する。なお、２条の振動付与面３ａは、図１では、紙面直交方向に延在している。２条の振動付与面３ａの間には溝３ｂが形成されている。

（包材について）
ここで、容器を形成する包材３０（シート体）は、例えば図２に示すように、紙からなる基材層３０ａの表面側に外装用樹脂層３０ｂが形成される。また、基材層３０ａの裏面側には、樹脂フィルム３０ｃ、バリア層３０ｄ、及び内装用樹脂層３０ｅがこの順に形成されている。外装用樹脂層３０ｂ、樹脂フィルム３０ｃ、内装用樹脂層３０ｅを構成する樹脂としては、ポリエチレン樹脂を例示できるが、これに限定されるものではない。ただし少なくとも内装用樹脂層３０ｅは、熱可塑性樹脂から構成される。バリア層３０ｄは、樹脂フィルム３０ｃに蒸着した蒸着膜やアルミ薄板などから構成されて、収容する内容物に応じたバリア性を容器に担保する。

このような包材３０を、内装用樹脂層３０ｅ側を内側に向けて、図３に示すように、端部同士を重ねた筒状包材３１に成形する。この筒状包材３１は、長尺状の筒形状となる。このとき、上記の筒状包材３１を形成する際に重ねた、包材３０の端部３１ａと端部３１ｂとが重なって相対的に厚くなっている貼合わせ部分を、層厚部分Ｒと記載する。その層厚部分Ｒは、図３（ａ）のように、長尺状の筒状包材３１の軸方向に沿って延びている。
その層厚部分Ｒには、図３（ｂ）に示すように、エッジプロテクションテープ３２が貼り付けられている。エッジプロテクションテープ３２は、筒状包材３１の内面側に貼り付けられている。

ここで、少なくともシールするときには、筒状包材３１は、図３（ｂ）のように、扁平に潰された形状となっていて、図１のように、図３（ｂ）における紙面上下方向から、ホーン３とアンビル４で押圧することで、シール位置では、シート体を構成する包材３０Ａ、３０Ｂが２層重なり合った積層体の状態となる。ただし、上記の層厚部分Ｒの一部分は、エッジプロテクションテープ３２を含めると、シート体が４層重なり合った状態となっている。

（アンビル）
図１のように、アンビル４の先端面４Ａは、ホーン３の先端面と対向するように配置されている。
アンビル４の先端面４Ａには、各振動付与面３ａに向けてそれぞれ突出する突出体の先端部からなる２条の押圧面１０が形成されている。各押圧面１０はそれぞれ、重ね合わされたシート体を挟んで、ホーン３の先端面に形成された振動付与面３ａと対向する。そして、押圧面１０と振動付与面３ａとで、２以上のシート体が重ね合わされてなる積層体を厚さ方向から予め設定した荷重で挟み込み可能となっている。

本実施形態では、図１に示すように、各押圧面１０の幅（積層体を介して振動付与面３ａと対向する幅）は、振動付与面３ａの幅よりも短く設定されている。
各押圧面１０は、斜視図である図４及び平面図である図５に示すように、シート体の溶着位置に沿って延びる帯状となっている。その押圧面１０は、押圧面１０の長手方向中央部に形成された凹形状の段差部１０Ａと、その段差部１０Ａの両側に連続する一対の延在面１０Ｂとを有する。一対の延在面１０Ｂは、段差部１０Ａを挟んで溶着位置に沿って左右方向に延びる平坦面となっている。本実施形態では、延在面１０Ｂのシール面形状が矩形形状の場合を例示している。例えば、左右の延在面１０Ｂのシール面形状がそれぞれ、上記シール中央側から離れるにつれて連続的若しくは段階的に幅が広くなる形状となっていてもよい。

また、本実施形態では、図４及び図５に示すように、帯状の押圧面１０の側方に樹脂誘導部１０Ｄを有する。樹脂誘導部１０Ｄは、押圧面１０で溶着する際に、溶融して側方に流れた樹脂を側方へ誘導、すなわち溶融樹脂の流れをコントロールすることで、剥がれ易い溶融樹脂塊の形成を抑止する働きを有する。
本実施形態の樹脂誘導部１０Ｄは、段差部１０Ａの側方位置に溶融樹脂を側方且つ外方（押圧面１０から離れる方向）に誘導する溝１０Ｄａを有する。その溝１０Ｄａで溶融樹脂の流れをコントロールする。

ここで、図４及び図５に示すように、樹脂誘導部１０Ｄの溝１０Ｄａの根本側（延在面１０Ｂ）に延在面１０Ｂに沿って延びる分岐元部分が存在する。この分岐元部分は、溶融して側方に流れた樹脂を溝１０Ｄａに誘導したり、樹脂を溜めたりする溝である。図４及び図５では、分岐元部分が段差部１０Ａに対応する位置だけに形成されているが、この分岐元部分を、左右方向に延ばして、例えば延在面１０Ｂに沿って延在面１０Ｂと同じ長さに形成しても良い。

（段差部１０Ａ）
段差部１０Ａは、図６に示すように、層厚部分Ｒでは積層数が多いことに鑑み、その重なり部分に当接可能な位置に形成され、その積層部分に応じた凹形状となっている。
本実施形態の段差部１０Ａは、側面視で台形形状の凹部となっていて、中央の底面１０Ａａと、その底面１０Ａａに連続する左右の傾斜面１０Ａｂとからなる。そして、段差部１０Ａの長さは、層厚部分Ｒの長さよりも長く、図６に示すように、層厚部分Ｒの左右両端が各傾斜面１０Ａｂに位置するように形成されている。

ここで、段差部１０Ａの形状は、側面視で、台形形状に限定されない。円弧状の形状であっても良いし、三角形形状などであっても良い。要は、左右に傾斜面１０Ａｂが形成された形状になっていればよい。円弧状の形状の場合には、左右の傾斜面１０Ａｂが曲面で形成される例であり、また、円弧状の形状や三角形形状の場合、最下部位置（底面１０Ａａに相当）が１点（点状）となる。
段差部１０Ａの傾斜面１０Ａｂには、押圧面１０の幅方向に延びる１条又は２条以上の溝部２０が形成されている。図４～図６では、傾斜面１０Ａｂに１条の溝部２０が形成されている場合を図示している。

ここで、図４などでは、溝部２０が同幅で直線状に延在する場合を例示している。溝部２０は、延在方向に沿って幅が変化しても良いし、湾曲したり、蛇行したりしながら延在しても良い。
各溝部２０の幅Ａは、例えば０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲とする。溝部２０の幅をこのような範囲にすることにより、本実施形態は、溝部２０が層厚部分Ｒに当接した場合には層厚部分Ｒに掛かる圧力を緩和することができる。また、溝部２０が層厚部分Ｒ以外のシール部分に当接した場合にも筒状包材３１の溶着に必要な圧力をシール部分に加えることができる。

傾斜面１０Ａｂに形成する溝部２０の深さＢは、例えば０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲とする。溝部２０の深さＢをこのような範囲にすることで、本実施形態は、溝部２０が層厚部分Ｒに当接した場合に、層厚部分Ｒに掛かる圧力を緩和する。また、溝部２０が層厚部分Ｒ以外のシール部分に当接した場合にも筒状包材３１の溶着に必要な圧力を筒状包材３１に加えることができる。
ここで、溝部２０を形成する傾斜面１０Ａｂの位置を考慮した場合には、溝部２０の深さＢは、例えば、段差部１０Ａの最下部位置（底面１０Ａａ）から溝部２０を形成する傾斜面１０Ａｂの位置Ｃまでの深さ方向の距離の２倍以下とする。又は、傾斜面１０Ａｂに形成する溝部２０の深さＢは、上記段差部１０Ａの最下部位置である底面１０Ａａから溝部２０を形成する傾斜面１０Ａｂ位置までの深さ方向の距離Ｅ、若しくはその近傍とすることが好ましい。その近傍とは、例えば±０．２ｍｍの余裕代の範囲を持たせることを言う。

また、傾斜面１０Ａｂに形成する溝部２０の形成位置Ｃは、例えば、溝部２０の幅方向中央位置が、上記シート体の層厚部分Ｒにおける上記溶着位置に沿った方向での端と対向可能な位置又は当該対向可能な位置よりも深さが深い傾斜面１０Ａｂ位置（図６中、符号ｙで示す範囲）とすることが好ましい。
また本実施形態では、延在面１０Ｂにおける傾斜面１０Ａｂ側（段差部１０Ａ側）の位置には、第２の溝部２１が形成されている。

第２の溝部２１の幅は、例えば０．５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下の範囲とする。第２の溝部２１の幅をこのような範囲にすることで、本実施形態は、第２の溝部２１が層厚部分Ｒに当接した場合には、層厚部分Ｒに掛かる圧力を緩和する。また第２の溝部２１が層厚部分Ｒ以外のシール部分に当接した場合にも、筒状包材３１の溶着に必要な圧力をシール部分に加えることができる。
また、第２の溝部２１の深さは、例えば、０．０５ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲とする。第２の溝部２１の深さをこのような範囲にすることにより、本実施形態は、第２の溝部２１が層厚部分Ｒに当接した場合には層厚部分Ｒに掛かる圧力を緩和することができる。また、溝部２０が層厚部分Ｒ以外のシール部分に当接した場合にも筒状包材３１の溶着に必要な圧力を筒状包材３１に加えることができる。

第２の溝部２１の傾斜面１０Ａｂ側の溝部２１の縁と、隣り合う段差部１０Ａの傾斜面１０Ａｂまでの距離は、例えば、０ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下の距離に設定する。
ここで、溝部２０及び第２の溝部２１の断面形状は、例えば、半円形状などの曲線形状になっている。また、溝部２０及び第２の溝部２１の断面形状は、曲線形状だけでなく、その断面形状が三角形形状でも四角形形状であっても良い。溝部２０及び第２の溝部２１の断面形状は、それぞれ個別に設計すればよい。図８に他の例を示す。

また、溝部２０及び第２の溝部２１の断面形状は、層厚部分Ｒを押圧する方向を軸とした形状が好ましい。また、角度が尖った部分は、包材３０を傷つける恐れがあるため、角部は面取り若しくはアールを付けるように形成しておくことが好ましい。
また、２条の押圧面１０の間には、図１及び図５のように、断裁刃７が進退するナイフスリット１５を構成する溝が配置されている。断裁刃７は、ホーン３側に向けて進退可能に設けられ、２条のシール位置の間を切断して先行と後続の紙容器を分離するために使用される。

（動作その他）
図１は、先に容器下端部が封止され、内部に液体が充填されたレンガ型液体用紙容器の口（上端部）をシールすると同時に次の容器の下端部をシールする前の状態を示している。
この図１の状態から、ホーン３の振動付与面３ａとアンビル４の先端面とで筒状包材３１を両側から所定の荷重で挟み込んで、筒状包材３１を潰してシート体を積層した積層体の状態とする。続いて、ホーン３の振動付与面３ａを超音波振動させることで、内装用樹脂層３０ｅを溶融して紙面直交方向に２条のシール位置をシールする。

このとき、段差部１０Ａは、層厚部分Ｒに対応する位置に形成されて層厚部分Ｒを押圧する。段差部１０Ａの形状は、層厚部分Ｒが段差部１０Ａに対して位置ずれすることなく当接した場合、層厚部分Ｒの厚みにできるだけ最適な圧力を加えることができるように形成されている。すなわち、段差部１０Ａの側面である傾斜面１０Ａｂは、テーパーを形成していることで、底面１０Ａａに近づくほど深さが深くなるように連続して深さが変化していることから、段差部１０Ａ内において層厚部分Ｒが多少位置ずれを生じていても封止される面への圧力変化を軽減するようになっている。

しかし、層厚部分Ｒの位置ズレを考慮して、段差部１０Ａに傾斜面１０Ａｂを設けた場合であっても、溝部２０がない場合には、シール方向の圧力分布は、図７の破線で示すような分布となっていて、傾斜面１０Ａｂで圧力分布のピークが形成されていることが分かる。
これに対し、実施形態のように傾斜面１０Ａｂに溝部２０を形成すると、その傾斜面１０Ａｂでの圧力のピークが大幅に小さくなって、シール方向における圧力がより均一化していることを確認している。なお、この図７の例では、溝部２０の底の深さを、底面１０Ａａの深さと等しくした場合の例である。

この溝部２０の効果は、層厚部分Ｒの位置が段差部１０Ａの中央からずれた場合に有効である。すなわち、層厚部分Ｒとの重なりが少なくなった傾斜面１０Ａｂ側では、その分、圧力が下がるが、層厚部分Ｒとの重なりが多くなった傾斜面１０Ａｂ側では、圧力が上昇しても、溝部２０によって圧力の軽減が行われて、シール方向の圧力を均一化する。
また、本実施形態では、層厚部分Ｒが、比較的大きくずれて傾斜面１０Ａｂを越えた場合には、延在面１０Ｂに形成した第２の溝部２１によって、段差部１０Ａがない部分に当接した層厚部分Ｒに掛かる圧力を緩和するようになっている。

図６は、段差部１０Ａの長さＬと、包材３０の端部３１ａ及び端部３１ｂの重なり部分Ｒとの関係を示した図である。
図６に示すように、段差部１０Ａの長さＬは、下記の式（１）、（２）によって表される。なお、式（１）中のＴ_１は、重なり部分Ｒの封止方向に沿う長さである。式（２）中のＴ_２は、底面１０Ａａの封止方向に沿う長さである。なお、式（１）、（２）において、ｘ_１は、段差部１０Ａａが重なり部Ｒを押圧した状態において、段差部１０Ａの封止方向に沿う端部の一方（図6中左側）と重なり部分Ｒとのずれの封止方向に沿う長さである。ｘ_２は、段差部１０Ａが重なり部分Ｒを押圧した状態において、段差部１０Ａの封止方向に沿う端部の他方（図6中右側）と重なり部分Ｒとのずれの封止方向に沿う長さである。

また、Ｄは、段差部１０Ａの封止方向に沿う端部の一方と、底面１０Ａａの端部のうちの近い側の端部までの図６に示した長さである。
Ｌ＝Ｔ_１＋ｘ_１＋ｘ_２・・・（１）
Ｌ＝２Ｄ＋Ｔ_２ ・・・（２）
式（１）、式（２）から、長さＴ_１とＴ_２の間には、式（３）の関係があることがわかる。
Ｔ_２＝Ｔ_１＋ｘ_１＋ｘ_２－２Ｄ・・・（３）
上記関係において、本実施形態は、例えばＤを０．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下とすることができる。また、例えばｘ_１およびｘ_２を０．０ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下として段差部１０Ａを形成することができる。

さらに、本願実施形態では、Ｔ_１、Ｔ_２とｙ_１、ｙ_２の関係を、（４）式のように表すこともできる。また、ｙ_１、ｙ_２とｘ_１、ｘ_２との関係は、式（５）の関係にすることが好ましい。
Ｔ_１＝Ｔ_２＋ｙ_１＋ｙ_２ ・・・（４）
ｙ_１≧ｘ_１およびｙ_２≧ｘ_２・・・（５）
ｙ_１、ｙ_２は、Ｔ_２の両側に均等な長さで設けることが、均一なシールを得る点から好ましい。

また、シールする際に、振動付与面３ａと押圧面１０との間に位置する熱可塑性樹脂が過剰の場合には、溶融した熱可塑性樹脂の一部がシール位置から側方に押し出される。
本実施形態では、この押し出された熱可塑性樹脂が、溝１０Ｄａによって押圧面１０から離れる方向へ誘導（案内）されることで、剥がれ易い樹脂塊の形成が抑制される。すなわち、断続的かつ不定形な樹脂塊が剥がれやすい樹脂塊となるが、本実施形態では、樹脂誘導部１０Ｄで、溶融した熱可塑性樹脂の流れをコントロールすることで、剥がれ易い不定形な樹脂塊の発生を抑止する。

「第２実施形態」
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の基本構成は、第１実施形態と同様である。すなわち、帯状の押圧面１０の構成については、第１実施形態で説明した構成のいずれかを採用する。
ただし、本実施形態は、図９に示すように、帯状の押圧面１０の側方に、複数のブロック体４０を設けた点で異なる。複数のブロック体４０の列は、押圧面１０の延在方向と同方向に沿って並び、且つ隣り合うブロック体４０が互いに非接触の状態となっている。
このブロック体４０は、溶融した熱可塑性樹脂の流れをコントロールする樹脂流動部を兼ねる。

複数のブロック体４０は、各押圧面１０の両側に存在していても良いが、本実施形態では、複数のブロック体４０の列を、２条の押圧面１０を間に挟んだ両側に配置する場合を例示している。
また、各ブロック体４０の頂面（先端の面）は、その高さＦが押圧面１０の高さＥ未満となっているか、押圧面１０の先端面と同じ高さとなるように設定されている。ここで、高さＥ、Ｆは、例えばアンビル４の先端面４Ａからの突出量を指す。高さＥ、Ｆは、アンビル４に設定した基準平面（不図示）からの突出量で表現しても良い。

図９では、ブロック体４０の突出方向（ホーン３とアンビル４による挟持方向）から見て、静止状態の振動付与面３ａとブロック体４０とが重ならない場合を例示している。静止状態の振動付与面３ａとブロック体４０とが重なる場合には、各ブロック体４０の高さは押圧面１０の高さ未満であることが好ましい。
各複数のブロック体４０は、図１０に示すように、押圧面１０の延在方向に沿って配列するように設定されている。

図１０では、ブロック体４０の押圧面１０からの離間距離Ｇが一様に等しい場合を例示しているが、これに限定されない。例えば、層厚部分Ｒでは、シールする際に発生する熱可塑性樹脂の溶融量が相対的に多くなる傾向にあるため、段差部１０Ａの側方では、ブロック体１１の押圧面１０からの離間距離Ｇを他の位置の離間距離Ｇに比べて広く設定しても良い。
この離間距離Ｇは、例えば０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定する。この範囲外では、溶融した樹脂の流れをコントロールすることが難しくなる恐れがある。
隣り合うブロック体４０間の間隙Ｈは、例えば０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下に設定する。
間隙Ｈが０．１ｍｍ未満では、シート体（包材）間に、空気が抜けるだけの隙間が形成されがたくなり、一方間隙Ｈが２．０ｍｍを超えると、溶融した樹脂が外方に移動するおそれがあるためである。

（動作その他）
第２実施形態は、第１実施形態で説明した押圧面１０の構成による作用効果に加えて、次のような作用効果も有する。
第１実施形態と同様に、ホーン３の振動付与面３ａとアンビル４の先端面４Ａとで筒状包材３１を両側から所定の圧で挟み込んで、筒状包材３１を積層体の状態とし、ホーン３の振動付与面３ａを超音波振動させる。これによって、層厚部分Ｒで２条のシール位置をシールし、内装用樹脂層３０ｅと外装用樹脂層３０ｂを溶融してシールする。またこのとき同時に、図３で示した包材３０Ａ、３０Ｂの内装用樹脂層３０ｅ同士を溶融して紙面直交方向をシールする。このとき、エッジプロテクションテープ３２も包材３０Ａ，３０Ｂの間に固定される。

このとき、ホーン３の振動付与面３ａとアンビル４の先端面４Ａとで筒状包材３１を両側から押圧すると、図１１に示すように、アンビル４側の包材３０Ｂ部分は、そのアンビル４の先端面４Ａに沿った形状に変形する。すなわち、振動付与面３ａと押圧面１０との間のシール位置では、重なり合った２枚の包材３０Ａ、３０Ｂは密着状態となるが、その側方にシール位置に沿った帯状の空隙部Ｓが形成される。この空隙部Ｓの断面形状は、ブロック体４０の押圧面１０からの離間距離やブロック体４０の高さで規定される。

本実施形態では、複数のブロック体４０間に間隙Ｈが存在することから、上記帯状の空隙部Ｓは密封空間状態とはならない。このため、ブロック体４０間の位置で、ブロック体４０の外方に抜ける間隙Ｈが２枚の包材３０間に形成されやすくなる。
このような状態で、ホーン３の振動付与面３ａを超音波振動させると、振動付与面３ａと押圧面１０の間に位置する熱可塑性樹脂が溶融することで、振動付与面３ａと押圧面１０の間に位置するシール位置で、積層した筒状包材３１がシール（封止）される。

このとき、振動付与面３ａと押圧面１０との間に位置する熱可塑性樹脂が過剰の場合には、溶融した熱可塑性樹脂の一部がシール位置から側方に所定の圧を持って押し出される。
この押し出された熱可塑性樹脂は、上記帯状の空隙部Ｓに流れ込むが、複数のブロック体４０の列によってそれ以上外側に移動することが抑制される。すなわち、押し出された熱可塑性樹脂の移動は複数のブロック体４０の列によって堰き止められる。

またこのとき、溶融した熱可塑性樹脂が所定の圧で空隙部Ｓに向けて流れ込むわけであるが、上記空隙部Ｓに存在した空気はブロック体４０間の間隙Ｈから外方に抜けることで圧抜きが行われる。このため、上記空隙部Ｓに移動した溶融状態の熱可塑性樹脂に対する空気の混入が抑制される。すなわち、溶融樹脂塊への空気の混入による溶融樹脂塊の崩れが防止される。

また、溶融樹脂塊の形状を上記空隙部Ｓに沿った形状にすることが出来る。すなわち、熱可塑性樹脂の形状不良を防止することが可能となる。
このように一列に並ぶ複数のブロック体４０によって、はみだした熱可塑性樹脂の流れをコントロールすることで、はみ出た熱可塑性樹脂による樹脂塊の厚さと幅を制御可能となる。したがって、過剰に熱可塑性樹脂が溶融された場合であっても、不定形な剥がれ易い溶融樹脂塊の形成を抑止することが出来る。
この結果、容器の内容物側に対し樹脂塊の混入を抑制することが可能となる。

ここで、上記実施形態では、ブロック体４０の形状を、立設方向から見て矩形形状の場合を例示しているがこの形状に限定されない。例えば、図１２のように、ブロック体４０の角部を斜めに面取りして、空隙部Ｓの空気がブロック体４０間の間隙Ｈから抜けやすくしても良い。このとき、ブロック体４０は、面取り部分４０ａを有する形状となる。
また、空隙部Ｓの底面位置とブロック体４０間の間隙Ｈとが同じ高さであるため、ブロック体４０間の間隙Ｈが大き過ぎる場合には、その間隙Ｈから空隙部Ｓに移動した、溶融した樹脂の一部が間隙Ｈの位置に入り込む可能性が大きくなる。このため、押圧面１０とブロック体４０の列との間の面（空隙部Ｓの底面）よりもブロック体４０間の間隙Ｈの高さを嵩上げしておいても良い。例えばブロック体４０の高さの１０％以上５０％以下の範囲の嵩上げ量とする。例えば、押圧面１０とブロック体４０の列との間に位置する先端面４Ａに半円弧状の１条の凹部を形成することで相対的に当該押圧面１０とブロック体４０の列との間を低くする。

次に、本発明に係る実施例について説明する。
（実施例１）
まず、実施例１について説明する。
図２に示す包材３０の構成からなるレンガ型液体用紙容器を、図１に示すような超音波シール装置で作製する場合で説明する。
包材３０は、ＰＥからなる外装用樹脂層３０ｂの厚みが１５μｍ、紙からなる基材層３０ａの厚みが２５０μｍ、ＰＥからなる樹脂フィルム３０ｃの厚みが１５μｍ、バリア層３０ｄの厚みが１２μｍ、ＰＥからなる内装用樹脂層３０ｅの厚みが５０μｍの包材を使用した。バリア層３０ｄは、ここでは蒸着膜層を形成しバリア性を持たせたＰＥＴを使用していた。バリア層３０ｄは、アルミや他のバリア材でも構わない。

アンビルとしては、図４及び図６に示すように、段差部１０Ａの形状が台形形状であり、段差部１０Ａの左右の傾斜面１０Ａｂに溝部２０を有する。溝部２０の幅Ａは０．５ｍｍとした。また、溝部２０の深さＢは０．２ｍｍ、段差部１０Ａ内における溝部２０の位置関係Ｃは０ｍｍから包材の重なる区間内の長さである図６中のｙｍｍである。なお、段差部１０Ａの深さＥは約０．３ｍｍであり、溝部２０の底面１０Ａａが、段差部１０Ａの深さＥと同じ位置となるように、設定した。

この場合、図７に示すように、アンビルの傾斜面１０Ａｂにより、アンビルと包材が強く接触し圧力が高まる部分が生じる。しかし、本発明に基づく溝部２０に包材が食い込むことで強く接触している部分の圧力を低減させることができることが分かった。
本発明に基づく超音波シールユニットで溶着（シール）を行った結果、包材表面を観察すると、溝部２０に包材が食い込んで、その結果盛り上がった形状を有することを確認できた。また、実際にアンビルの段差部１０Ａで包材の位置関係がずれた場合であっても、超音波シールする際における過剰加圧が低減され、適切に超音波シールがされていた。
また、樹脂誘導部１０Ｄを設けることで、溶融してはみ出した熱可塑性樹脂による剥がれ易い樹脂塊の形成を抑止できた。

（実施例２）
次に、実施例２について説明する。
使用するアンビルとして、図１０に示す第２実施形態のブロック体４０を備えたものを用いた。それ以外は、実施例１と変わらない。
実施例２のアンビルでシールを行っても、溶融してはみ出した熱可塑性樹脂による樹脂塊の厚さと幅を制御可能であり、不定形な剥がれ易い樹脂塊の形成を抑止することが出来た。

本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
また、本願が優先権を主張する、日本国特許出願２０１７－１９３５５３号（２０１７年１０月３日出願）の全内容は、参照により本開示の一部をなす。

１ 超音波シール装置
３ ホーン
３ａ 振動付与面
４ アンビル
４Ａ 先端面
９ 超音波発振器
１０ 押圧面
１０Ａ 段差部
１０Ａａ 底面
１０Ａｂ 傾斜面
１０Ｂ 延在面
１０Ｄ 樹脂誘導部
２０ 溝部
２１ 第２の溝部
３０ 包材
３１ 筒状包材
４０ ブロック体
Ｒ 層厚部分

Claims (6)

1. ホーンの先端部の振動付与面と対向しシート体の溶着位置に沿って延びる帯状の押圧面を有し、上記押圧面は、積層したシート体のうち相対的に層厚が厚くなっている層厚部分に当接可能な位置に形成された凹形状であって左右両側に傾斜面を有する段差部と、上記段差部の上記左右両側の傾斜面にそれぞれ連続し上記段差部を挟んで上記溶着位置に沿って左右方向に延びる一対の延在面と、を有する超音波シール用アンビルであって、
   上記傾斜面に対し、上記押圧面の幅方向に延びる１条又は２条以上の溝部を形成し、
   上記溝部は、当該溝部の幅方向中央位置が、上記シート体の層厚部分における上記溶着位置に沿った方向での端と対向可能な位置又は当該対向可能な位置よりも深さが深い傾斜面位置とする、
   ことを特徴とする超音波シール用アンビル。
2. 上記溝部の幅は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載した超音波シール用アンビル。
3. 上記溝部の深さは、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した超音波シール用アンビル。
4. 上記帯状の押圧面の側方に、溶融している樹脂を側方に誘導する樹脂誘導部を有することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載した超音波シール用アンビル。
5. 上記帯状の押圧面の側方に、上記押圧面の延在方向と同方向に沿って並び互いに非接触の複数のブロック体を有し、上記複数のブロック体の高さは、上記押圧面の高さ以下であることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載した超音波シール用アンビル。
6. 請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の超音波シール用アンビルを有する超音波シール装置。

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