JPH0346302B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は紙カツプのトツプカール部の加工方法
およびその装置に関する。

ヨーグルト、乳飲料等の内容物を充填する内面
または外面にポリエチレン等の熱可塑性樹脂層を
有する紙等で形作られる紙カツプにおいては、内
容物充填後の蓋シールの密閉性を高めるために紙
カツプのトツプカール部は通常プレスして偏平な
フランジ構造となつている。このフランジは使用
される充填機の特性から、保形性、強度を目的に
フランジ内面の各紙層が樹脂で相互に接着してい
ることが要請される。

トツプカール部のプレス方法としては、従来第
１図ａに示すような紙カツプ１の胴部２のトツプ
に巻き込まれて形成されたトツプカール部３を、
加熱盤圧着、カール部プレメルト圧着、超音波加
熱圧着、高周波加熱圧着等の方法によりプレスし
て、第１図ｂで示すように、フランジ４に成形し
ている。ところで、これらの各プレス成形方法に
おいて、フランジ面の外観、樹脂の劣化ならびに
成形工程の簡略化等の点で超音波プレス（超音波
加熱圧着）方法に利点が多く、多用されている。

しかし、超音波プレス方法はフランジ面の内面
間の接着の均一性およびフランジ幅の均一性で問
題が多い。すなわち、 (1) 加圧圧力、超音波発振出力、超音波発振タイ
ム、超音波後の加圧保持時間（ホールドタイ
ム）等の条件をえることにより、１工程でフラ
ンジの形成は可能であるが、超音波の特性から
して加圧圧力に比例して発熱量が変化するた
め、第２図ａ，ｂに示すように、紙層が他の部
分に比べて倍となる胴貼合せ部Ａおよびこれか
ら180度反対の位置にあるＢのみ充分発熱（時
にはＡ部分は熱によつて黄変あるいは黒変す
る。）し、反対にＡに近接するフランジ部分で
は超音波発振するホールとの接触が良好でない
ことから発熱は小さい。この結果、仕上り製品
のフランジ内面の接着は部分的に不均一とな
り、フランジ化の目的を充分に達成できない。

(2) トツプカール部をプレスする場合、胴貼部は
他の部分に比べ３層に巻き込まれる巻込部の紙
層数が倍となるため、強力にプレスすると、第
２図ｂで示すように、胴貼部のフランジ幅ａは
他の部分の幅ｂよりも広くなる。一方、均一な
フランジ幅を得るため、通常フランジ幅規制ス
トツパーリングをトツプカールの外周に沿つて
設けてプレスするが、超音波プレスの場合は、
被加熱材以外の金属と接触してはいけないとい
う特性から同様なリングを設けることができ
ず、第３図に図示するようなフラツト形状の超
音波発振ホーン（型）５をカツプリテーナ６に
支持される紙カツプ１のトツプカール部３に当
接して使用せざるを得ない。このため、超音波
プレスでのフランジ化では仕上りフランジのフ
ランジ幅は不均一なものとなつてしまう。

したがつて、本発明の目的は紙カツプのトツプ
に形成するフランジを確実に形成するとともに、
フランジ幅の均一化、外径寸法の均一化を図り、
さらにフランジ面の樹脂層を損傷させることのな
いトツプカール部の加工方法およびその装置を提
供することにある。

以下、実施例により本発明を説明する。

第４図は本発明の一実施例による紙カツプのト
ツプカール部の加工装置の概要を示す平面説明
図、第５図〜第８図は同じくトツプカール部の加
工方法を示す各工程における加工装置の一部の断
面図である。

加工装置は間欠的に回転するターンテーブル７
を有している。このターンテーブル７には60度間
隔に紙カツプ１を収容するカツプテーナ６（第５
図参照）をそれぞれ有している。カツプリテーナ
６は紙カツプ１のトツプカール部３を支えるよう
にして紙カツプ１を支持するとともに、外周部に
巻き付けたリテーナ用リングヒーター８によつて
紙カツプ１のトツプカール部３を加熱するように
なつている。ターンテーブル７は第４図で示すよ
うに、Ａ〜Ｆに至る６つの作業ステーシヨンに順
次間欠的に紙カツプ１を移送する。Ａ作業ステー
シヨンは紙カツプ供給部、Ｂ，Ｃ作業ステーシヨ
ンは第１、第２加熱プレス部、Ｄ作業ステーシヨ
ンは超音波プレス部、Ｅ作業ステーシヨンは冷却
プレス部、Ｆ作業ステーシヨンは紙カツプ排出部
となつている。前記リテーナ用リングヒーター８
はＡ〜Ｄに至る作業ステーシヨンで通電してカツ
プリテーナ６内の紙カツプ１のトツプカール部３
を加熱するようになつている。紙カツプ１は紙の
表裏面の一面乃至両面にポリエチレン樹脂等の熱
可塑性樹脂膜を有した紙等によつて形成されてい
ることから、リテーナ用リングヒーター８による
加熱温度は前記樹脂膜を傷めないような低い温
度、たとえば100℃以下に設定されている。

一方、Ｂ〜Ｅに至る各作業ステーシヨンには第
６図〜第８図で示すように、加熱プレス機構９、
超音波加熱機構１０、冷却プレス機構１１なる型
構造の機構が配設されている。このため、カツプ
リテーナ６も一方の型（下型）となることから外
周部に上型と噛み合うフランジ端規制ガイド面１
２、噛合面１３を有している。

加熱プレス機構９はＢおよびＣの作業ステーシ
ヨンにそれぞれ配設され、紙カツプ１のカツプ口
の内周面をガイドする内周面ガイド１４およびト
ツプカール部３を押圧してフランジ化するフラン
ジ用押圧面１５を有する上型１６と、この上型１
６の外周部に嵌合配設されたフランジ幅規制スト
ツパーリング１７と、このフランジ幅規制ストツ
パーリング１７の外周部に取り付けた上型用リン
グヒーター１８と、からなつていて、下降してカ
ツプリテーナ６と噛み合うようになつている周面
記フランジ幅規制ストツパーリング１７は２段に
亘つて段階的に大きくなる内周面を有していて、
小径部はトツプカール部３の押し漬し時のフラン
ジ化の際にフランジ状部分１９の外径を規制する
フランジ端規制面２０となり、カツプリテーナ６
のフランジ端規制ガイド面１２と噛み合う。ま
た、下方の大径部はカツプリテーナ６の噛合面１
３と噛み合い、下型であるカツプリテーナ６に対
する上型である加熱プレス機構９の位置決めを行
なうようになつている。そして、前記フランジ用
押圧面１５の幅Ｃがフランジ状部分の幅を規定す
るようになつている。そして、上・下型の型締め
によつて紙カツプ１のトツプカール部３を押し漬
し、３層に折り畳まれるフランジ状部分１９を形
成する。また、この際、リテーナ・上型用リング
ヒーター８，１８によつてフランジ４の樹脂層を
加熱する。この加熱は次工程の超音波加熱による
発熱不均一を補うための予備加熱であり、ターン
テーブル７のインデツクスタイムに予備加熱を合
わせるために、Ｂ，Ｃなる２つの作業ステーシヨ
ンで２回に亘つて予備加熱を行い、必要にして充
分な予備加熱を行なつている。

前記超音波加熱機構１０は紙カツプ１のフラン
ジ状部分１９の平坦面を押圧するフランジ用押圧
面２１およびカツプ口の内周部に対面する内周面
ガイド２２を有する超音波発振ホーン５を有し、
下降して紙カツプ１に接触する。超音波発振ホー
ン５は発振出力および加圧圧力を必要最小限、た
とえば発振出力3000W、加圧圧力；シリンダー径
80mmφでエアー圧４Kg／cm²とし、さらに超音波発
振タイムは0.4秒とする。また、この工程では発
熱によるフランジ状部分１９の樹脂層の溶融のみ
を図ることから、超音波発振後のホールドタイム
は零としている。この結果、第７図で示すよう
に、このＤ作業ステーシヨンではフランジ状部分
１９の外周縁を規制するストツパーリング等を備
えていないにも拘らず、前工程である加熱プレス
時のフランジ幅規制ストツパーリング１７による
効果が維持でき、フランジ状部分１９の幅の差は
小さく抑えられる。

Ｅ作業ステーシヨンの冷却プレス機構１１は加
熱プレス機構９の内周面ガイド１４およびフラン
ジ用押圧面１５を有する上型１６と同様に、内周
面ガイド２３およびフランジ用押圧面２４を有す
る上型２５と、この外周に配設される加熱プレス
機構９のフランジ端規制面２０および噛合面を有
するフランジ幅規制ストツパーリング１７と同様
なフランジ端規制面２６および噛合面を有するフ
ランジ幅規制ストツパーリング２７と、からなつ
ている。また、上型２５およびフランジ幅規制ス
トツパーリング２７には冷却水や冷風等の冷媒が
通る冷却用孔２８が設けられている。そして、こ
の機構部では、冷却されることから、内部の樹脂
が硬化していないフランジ状部分１９は硬化して
フランジ４が形成される。この際、フランジ４の
外径はフランジ幅規制ストツパーリング２７によ
つて規制され、かつフランジ４の幅は上型２５の
フランジ用押圧面１５の幅Ｃによつて規定され
る。

Ｆ作業ステーシヨンでは、カツプリテーナ６内
に収容される紙カツプ１は特に図示はしないが一
般公知の搬出機で自動的にカツプリテーナ６から
排出される。たとえば、カツプリテーナ６の底に
設けた孔２９にプツシヤを突き入れて紙カツプ１
を浮き上がらせ、これをクランパーによつてフラ
ンジ４を利用してクランプしてカツプリテーナ６
から排出する。

つぎに、このような加工装置を用いて紙カツプ
のトツプカール部をフランジ状に加工する方法に
ついて説明する。

Ａ作業ステーシヨンでターンテーブル７の一つ
のカツプリテーナ６に収容された紙カツプ１は、
Ｂ，Ｃ作業ステーシヨンで内部が接着しないフラ
ンジ状部分１９に成形されかつ予備加熱されて均
一に加熱される。そして、Ｄ作業ステーシヨンで
超音波発振ホーン５によつてフランジ状部分１９
の内部の樹脂が均一に溶融される。さらに、この
状態でＥ作業ステーシヨンに移り、フランジ幅規
制ストツパーリング２７によつてフランジ外径を
規定されかつ、フランジ用押圧面２４でフランジ
幅を一定にされてフランジ４を形成され、Ｆ作業
ステーシヨンから排出されて一連のトツプカール
部の加工を終了する。

このような実施例によれば、フランジ幅規制ス
トツパーリングを有さない超音波プレスであつて
も、前工程の加熱プレス時のフランジ状部分の外
径設定効果によつて、フランジ状部分の幅の差は
最小限に抑えられ、かつ超音波プレスの後工程の
冷却プレスによつて、再度フランジ幅規制ストツ
パーリングを用いて冷却下で樹脂硬化によるフラ
ンジ化が行なわれる。この結果、フランジの外径
フランジの幅は紙カツプ１の胴貼合部および他の
部分で均一となる。

また、この実施例では超音波発振の出力、加圧
圧力が最小限であるにも拘らず、前工程の加熱プ
レスの予熱および超音波加熱の発振タイムの延長
により、フランジ状部分の内部の樹脂層は均一に
充分加熱溶融され、その後、冷却プレスによつて
硬化させるため、フランジの内部は全域に亘つて
確実に接着し、外観形状の優れたフランジが形成
される。なお、胴貼合せフランジ部分は超音波加
熱による発熱を最小限としているため、従来のよ
うな熱による黄変、黒変現象は生じない。

なお、本発明は前記実施例に限定されるもので
はなく、適宜変更できる。

以上のように、本発明によれば、 (1) 超音波プレスの欠点である胴貼部と他部分の
発熱不均一を予備加熱プレス工程の採用及び超
音波の発振タイムの延長によつて均一とするこ
とができた。

(2) 超音波プレスの欠点であるフランジ幅不均一
を予備加熱プレス及び冷却プレスのフランジ幅
規制ストツパーリングの採用により均一とし
た。

(3) 超音波発振タイムの延長にも拘らず、冷却工
程を設けることにより、プレス機の加工能力を
低下させず高速プレス機の完成が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは紙カツプのトツプカール部の加
工前後の状態を示す断面図、第２図ａ，ｂは従来
の紙カツプの断面図および平面図、第３図は従来
のトツプカール部の加工状態を示す断面図、第４
図は本発明の一実施例による紙カツプのトツプカ
ール部の加工装置の概要を示す平面説明図、第５
図〜第８図は同じくトツプカール部の加工方法を
示す断面図である。 １……紙カツプ、２……胴部、３……トツプカ
ール部、４……フランジ、５……超音波発振ホー
ン、６……カツプリテーナ、８，１８……リング
ヒーター、９……加熱プレス機構、１０……超音
波加熱機構、１１……冷却プレス機構、１６，２
５……上型、１７，２７……フランジ幅規制スト
ツパーリング、２０，２６……フランジ端規制
面、１９……フランジ状部分、２８……冷却用
孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも一面に熱可塑性樹脂層を有する紙
   等によつて形作られる紙カツプのトツプカール部
   を超音波プレスによつて偏平なフランジとする紙
   カツプのトツプカール部の加工方法において、前
   記超音波プレス前にフランジ幅規制リングを有す
   る加熱プレス型の締付けでトツプカール部をフラ
   ンジ状に形成するとともに、超音波プレス時には
   超音波発振ホーンの発振による前記フランジ状部
   分の加熱のみを行ない、さらに、超音波プレス後
   に前記フランジ状部分をフランジ幅規制リングを
   有する冷却プレス型の締付けで硬化させてフラン
   ジに形成することを特徴とする紙カツプのトツプ
   カール部の加工方法。 ２ 少なくとも一面に熱可塑性樹脂層を有する紙
   等によつて形作られる紙カツプのトツプカール部
   を超音波プレスによつて偏平なフランジとする紙
   カツプのトツプカール部の加工装置において、少
   なくともカツプのトツプカール部を支持しかつ間
   欠的にカツプを移動させる搬送機構と、カツプの
   トツプカール部を加熱状態でプレスしてフランジ
   状化するとともにフランジの外周縁を規制するフ
   ランジ規制リングを有する加熱プレス機構と、フ
   ランジ状化したトツプカール部を超音波振動によ
   つて加熱させてトツプカール部の熱可塑性樹脂層
   を溶融させる超音波加熱機構と、超音波振動によ
   つて加熱されたフランジ状化したトツプカール部
   を冷却状態でプレスして硬化したフランジとする
   とともにフランジの外周縁を規制するフランジ規
   制リングを有する冷却プレス機構と、を有する紙
   カツプのトツプカール部の加工装置。