合成樹脂シートのシール加工方法、袋の製造方法、シール加工装置、及び袋製造設備
【課題】内部に空洞を形成するための立体構造を有した合成樹脂シートシール加工方法、袋の製造方法、シール加工装置及び袋の製造設備を提供する。
【解決手段】内部に空洞を形成するための立体構造を有してなる合成樹脂シートを重ね合わせ、その重ね合わせた合成樹脂シートの接合すべき部位Ｓ１に超音波を作用させて前記合成樹脂シートの素材の一部を発熱させ溶融させるとともに、その接合すべき部位Ｓ１に前記空洞が潰れる方向の機械的な圧縮力を加えることによって前記合成樹脂シートの接合すべき部位Ｓ１を接合させる。
【解決手段】内部に空洞を形成するための立体構造を有してなる合成樹脂シートを重ね合わせ、その重ね合わせた合成樹脂シートの接合すべき部位Ｓ１に超音波を作用させて前記合成樹脂シートの素材の一部を発熱させ溶融させるとともに、その接合すべき部位Ｓ１に前記空洞が潰れる方向の機械的な圧縮力を加えることによって前記合成樹脂シートの接合すべき部位Ｓ１を接合させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂シート製の袋を製造する場合等に好適に用いられるシール加工方法、袋の製造方法、シール加工装置及び袋の製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ポリエチレン製の気泡シートの製袋には、シールバーを用いたヒートシール方式や、インパルスシール方式が多用されている（例えば、特許文献１を参照）。すなわち、加熱したままのシールバーで気泡シートを加圧溶断するヒートシール方式、及びニクロム線にて気泡シートを押さえつけ通電することにより気泡シートを加熱溶断するインパルスシール方式が知られている。これらは、どちらの方法も気泡シートを加熱して融着溶断している。
【０００３】
しかし、これらの製袋方法によりポリプロピレン製の気泡シートを加工すると、加熱不足によるシール不良や口開き、加熱しすぎによる糸引き等の問題が多発し、良品を得ることが難しかった。これは、ポリプロピレンの温度と溶融張力の変化が大きく、強固に融着させながら糸を引かないように加工することができる温度範囲が狭く、気泡シートの厚みの変化に対応して温度を微妙にコントロールすることが非常に難しかったことによるものである。
【０００４】
特に、気泡シートは周知のように中空の気泡を持つが、その気泡部は外部からの圧力に対しダンパーとして働き、圧力を減殺する。そのために、ヒートシール方式やインパルスシール方式で融着・溶断をしようとして加圧すると、気泡シートの気泡部には十分な圧力が加わらず、破線状にシール面が口開きを起こしてしまう。特に、気泡シートのフィルム厚が大きく、気泡部の強度が大きくなるとこの現象が起きやすい。すなわち、ヒートシール方式やインパルスシール方式は、外部から熱を加える方法であるため、シール面を十分に融着・溶断させるために、強い圧力を加える必要があった。
【０００５】
その後、発明者の調査によれば、ポリエチレンのように温度変化とともにゆるやかに溶融張力の変化する樹脂は少なく、例えば脂肪族ポリエステルやポリ乳酸をはじめとする多くの樹脂はポリプロピレンのように急激に溶融張力が変化する樹脂であることがわかった。
【０００６】
ところで近時、強度や耐熱性あるいは環境面の配慮等から、ポリエチレン以外の合成樹脂シートを用いた袋に対する要望が高まってきている。そのため、本発明者らは、ポリエチレンだけでなく、前述したポリプロピレン等の合成樹脂シートを用いた袋を歩留まりよく製造するための研究を行った。その結果、気泡シートの接合すべき部位に超音波を作用させることにより前述した不具合を解消または軽減させることができることが判明した。すなわち、気泡シートに分子振動を発生させる過程において、気泡部分が底付きを起こしていれば自己発熱により融着するので、それほど強く加圧することなく良好な接合強度を確保することができることがわかった。
【０００７】
また、そのような超音波を用いる場合に、超音波の作用によって融着のみ行う場合にあっては、シール面の中間を刃物で切って個別の袋としなければならない。ところが、シール位置の下流でシール面を切断することも考えられるが、ピンチロール等の自動送り手段を介して送ると、気泡シートは伸縮が激しく、所定の位置、すなわちシール面の中間を正確に切断することができないという問題も生じていた。
【０００８】
このような究明結果は、気泡シートだけでなく、内部に空洞を有する合成樹脂シート全般に当てはまる、という事実も明らかになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１９０７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような課題及び究明結果に基づいてなされたもので、少なくとも、内部に空洞を形成するための立体構造を有した合成樹脂シートを良好に接合することが難しい、という課題を解消するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以上のような課題を解決するために、次のような構成を採用したものである。すなわち、本発明に係る合成樹脂シートのシール加工方法は、内部に空洞を形成するための立体構造を有してなる合成樹脂シートを重ね合わせ、その重ね合わせた合成樹脂シートの接合すべき部位に超音波を作用させて前記合成樹脂シートの素材の一部を発熱させ溶融させるとともに、その接合すべき部位に前記空洞が潰れる方向の機械的な圧縮力を加えることによって前記合成樹脂シートの接合すべき部位を接合させることを特徴とする。
【００１２】
このようなものであれば、超音波によって合成樹脂シートに分子振動が発生するため、自己発熱によって接合すべき部位が溶融状態となる。そのため、小さな押圧力によって合成樹脂シートの内部の空洞を圧潰することができ、その圧潰作用と前述した自己発熱とによって接合すべき部位が融着する。そのため、合成樹脂シートの接合すべき部位が口開き等の問題を起こすことなく接合され、合成樹脂シートが内部に空洞を形成するための立体構造を有していたとしても良好に接合することができる。
【００１３】
また、重ね合わせた合成樹脂シートの接合すべき部位の近傍をクランプ部材によりクランプし、そのクランプ状態で前記接合すべき部位に超音波と圧縮力とを作用させて接合すれば、超音波や圧縮力により合成樹脂シートに上下方向の力が加わっても、接合すべき部位の近傍がしっかりと保持されるので、所望の接合すべき部位で適切に接合することができる。
【００１４】
接合すべき部位の所定位置を正確に切断して合成樹脂シート同士を分断または分断可能な状態にするには、前記接合を行った後、前記クランプ状態を解除する前に、接合された部位を刃物を用いて切り離すようにすればよい。
【００１５】
前記合成樹脂シートの好適な一例としては、多数の気泡形成用突起を有してなるキャップフィルムと、このキャップフィルムの突起開放側に添着したバックフィルムと、前記キャップフィルムの突起先端側に添着したライナーフィルムとからなる３層構造の気泡シートを挙げることができるが、必ずしもこのようなものに限られない。例えば、前記ライナーフィルムを有しない２層構造の気泡シート等であってもよい。
【００１６】
また、前記合成樹脂シートの材料としては、ポリオレフィンを主材料にして構成されたもの、好ましくは、ポリプロピレンがよい。
【００１７】
また、重ね合わせた合成樹脂シートを一定方向に間欠的に送るとともに、その合成樹脂シートが停止するごとに、上述したシール加工方法を用いて前記合成樹脂シートに予め設定した所定の境界部分を接合させ、これら接合された境界部分間に袋をそれぞれ形成すれば、一定の開口を有した袋を製造することができる。
【００１８】
このようなシール加工方法を実施するための好適なシール加工装置としては、前記合成樹脂シートを重ね合わせた状態でクランプするクランプ機構と、このクランプ機構によりクランプされた合成樹脂シートの接合すべき部位を接合させる熱溶着機構とを具備してなり、前記熱溶着機構が前記接合すべき部位に超音波を作用させるホーンと、このホーンと協働して前記接合すべき部位に気泡が潰れる方向の圧縮力を作用させるアンビルとを備えたものを挙げることができる。
【００１９】
内部に空洞を形成した立体構造を有して成る合成樹脂シートに超音波を適切に作用させ接合すべき部位を接合するためには、アンビルが、合成樹脂シートの幅方向に長尺な挟圧面を有してなり、前記挟圧面が、合成樹脂シートを押圧するための複数の圧接凸部とこれら圧接凸部間に介在させた溝とを交互に配列してなるものであることが好ましい。
【００２０】
このような圧接凸部の形状としては、前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの長手方向に配列させることにより縦目模様を形成してなるもの、前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの長手方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの短寸方向に配列させることにより横目模様を形成してなるもの、前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に対して傾斜して延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの長手方向に配列させることにより斜目模様を形成してなるもの、前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に延びる溝及び長手方向に延びる溝を介して、それら圧接凸部をアンビルの長手方向及び短寸方向にそれぞれ配列させることにより枡目模様を形成してなるもの等を挙げることができる。
【００２１】
圧接凸部が縦目模様、横目模様、斜目模様を形成してなるものである場合には、前記圧接凸部の短辺の長さ寸法が、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍであり、かつ、前記溝の深さ寸法が０．４ｍｍ以上であることが好ましく、圧接凸部が桝目模様を形成してなるものである場合には、前記圧接凸部の一辺の長さ寸法が、０．７ｍｍ〜２．５ｍｍであるとともに、その一辺に隣接する他辺の長さ寸法が、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであり、かつ、前記溝の深さ寸法が０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
さらに、前記熱溶着機構による合成樹脂シートの接合が終了した後、前記クランプ機構によるクランプ状態が解除される前に、前記接合された部位を刃物を用いて切り離す切断機構をさらに備えていれば、位置ずれを起こすことなく所定の位置で合成樹脂シート同士を切り離すことができる。
【００２３】
合成樹脂シートとしてそれ自体柔軟で分子を振動させて発熱作用を惹起させることが難しい素材、例えばポリエチレン製のもの等を用いる場合の好適な態様としては、前記アンビルが、超音波による分子の振動を接合すべき合成樹脂シートに集中させるための自己発熱促進部材を備えたものを挙げることができる。例えば、ポリエチレン製の合成樹脂シートを接合する際に好適に用いられる自己発熱促進部材としては、シリコンゴム等を挙げることができる。
【００２４】
また、このようなシール加工装置を用いた好適な袋製造設備としては、重ね合わせた合成樹脂シートを一定方向に間欠的に送るシート供給装置と、その合成樹脂シートが停止するごとに前記合成樹脂シートに予め設定した所定の境界部分を接合させる前述したシール加工装置とを具備するものを挙げることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、内部に空洞を形成するための立体構造を有した合成樹脂シートを良好に接合することが難しいという課題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態にかかる袋製造設備の全体斜視図。
【図２】同実施形態にかかるシール加工装置を模式的に示す側面図。
【図３】同側面図。
【図４】同側面図。
【図５】本実施形態にかかるアンビルの第一態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図６】同側面図。
【図７】本実施形態にかかるアンビルの第二態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図８】同側面図。
【図９】本実施形態にかかるアンビルの第三態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図１０】同側面図。
【図１１】本実施形態にかかるアンビルの第四態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図１２】同側面図。
【図１３】本実施形態にかかるアンビルの第五態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図１４】同正面図。
【図１５】本実施形態にかかるアンビルの第六態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図１６】同側面図。
【図１７】同正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
この実施形態は、図１ないし図４に示すように、本発明を合成樹脂シート製の袋Ａを製造するための袋製造設備１に適用した場合のものである。
【００２９】
この袋製造設備１は、図１に示すように、原反Ｓ０から繰り出され三角板２１により二つ折り状態に重ね合わされた合成樹脂シート、例えば気泡シートＳをニップロール２２により一定方向に間欠的に送るシート供給装置２と、その気泡シートＳが停止するごとに前記気泡シートＳに予め設定した所定の接合すべき部位Ｓ１を接合させるシール加工装置３と、切り離された製品、すなわち袋Ａを搬送するベルトコンベア等の搬送装置４とを具備してなる。
【００３０】
シール加工装置３は、請求項１ないし６記載のシール加工方法を実施するためのもので、図１ないし図４に示すように、前記気泡シートＳを重ね合わせた状態でクランプするクランプ機構５と、このクランプ機構５によりクランプされた気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１を所定の接合位置Ｊにおいて接合させる熱溶着機構６とを具備してなり、前記熱溶着機構６が前記接合すべき部位Ｓ１に超音波を作用させるホーン６１と、このホーン６１と協働して前記接合すべき部位Ｓ１に気泡が潰れる方向の圧縮力を作用させるアンビル６２と、前記熱溶着機構６による気泡シートＳの接合が終了した後前記クランプ機構５によるクランプ状態が解除される前に、接合されたシール部Ｓ２を刃物７１を用いて切り離す切断機構７とを備えている。
【００３１】
前記クランプ機構５は、図１ないし図４に示すように、重ね合わせた気泡シートＳが停止した際にその気泡シートＳを上下から挟持する上クランプバー５１及び下クランプバー５２と、ベース８に設置され前記下クランプバー５２を昇降駆動するエアシリンダ５４とを具備してなる。なお、５３は、後述するアンビルホルダー６５に保持され前記上クランプバー５１を支持するものである。このクランプ機構５は、前記接合位置Ｊの上流近傍と下流近傍とにそれぞれ一組ずつ設けられている。
【００３２】
前記熱溶着機構６は、図１ないし図４に示すように、前記接合位置Ｊの真下に設けられたホーン６１と、このホーン６１の上方に昇降可能に配されたアンビル６２と、このアンビル６２を昇降動作させるためのアンビル昇降機構６４とを具備してなる。
【００３３】
前記ホーン６１は、図２ないし図４に示すように、前記接合位置Ｊに沿って延びるバー状をなしており、上方に向けて超音波を発射し得るものである。このホーン６１が発する超音波の周波数及び強度は、前記気泡シートＳの素材の分子を振動させ発熱させ得る値に設定されている。
【００３４】
前記アンビル６２は、図２ないし図４に示すように、前記ホーン６１と協働して前記気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１に気泡を圧潰する方向の圧縮力を作用させるもので、前記ホーン６１とほぼ同一長さのバー状のものであり、その表面にはローレット加工等によって図示しない微細な凹凸が形成されている。この実施形態のアンビル６２は、その中央位置に、前記切断機構７の後述する刃物７１を収納するための下方に開口した溝６３を備えている。
【００３５】
前記アンビル昇降機構６４は、図２ないし図４に示すように、前記アンビル６２を保持するアンビルホルダー６５と、このアンビルホルダー６５を昇降させるためのアンビル昇降用シリンダ６６とを具備してなる。アンビル昇降用シリンダ６６は、前記アンビルホルダー６５の上方に配置された固定フレーム９に設置されている。また６７は、前記アンビルホルダー６５の姿勢を保持するための案内ロッドである。
【００３６】
前記切断機構７は、図１ないし図４に示すように、刃先部分を下方に突出させてアンビル６２の溝６３内に収容された切断用の刃物７１と、この刃物７１を昇降させるべく前記アンビル６２内に設けられた図示しない刃物昇降機構とを具備してなる。
【００３７】
次に、このような袋製造設備１を用いて袋Ａを製造する手順を説明する。
【００３８】
本実施形態においては、合成樹脂シートとして、例えば、多数の気泡形成用突起を有してなるキャップフィルムＣと、このキャップフィルムＣの突起開放側に添着したバックフィルムＢと、前記キャップフィルムＣの突起先端側に添着したライナーフィルムＬとからなる３層構造を有する気泡シートＳを用いている。この気泡シートＳは、従来品と同様であり、材料としては、常用のポリエチレンをはじめ、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ナイロンそのほか多種類のプラスチックが使用できるが、本実施形態においては、ポリプロピレンを用いている。
【００３９】
まず、原反Ｓ０から繰り出された気泡シートＳは、図１に示すように、三角板２１により二つ折りに重ね合わせられ、ニップロール２２により接合位置Ｊに向けて間欠的に一定量が送り出される。すなわち、重ね合わせられた気泡シートＳの先端側は、製品である袋Ａの開口幅寸法に相当する距離だけ前記接合位置Ｊを超えて供給され、接合すべき部位Ｓ１が接合位置Ｊに達した時点でニップロール２２が停止する。
【００４０】
この停止中に、図２に示すように、上クランプバー５１とアンビルホルダー６５が同時に降下し、超音波溶着が行われる。すなわち、前記接合すべき部位Ｓ１の上流側と下流側において気泡シートＳがクランプされ、ホーン６１とアンビル６２との協働により気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１が図２に示すように溶着され、シール部Ｓ２が形成される。
【００４１】
次に、超音波溶着完了後、図３に示すように、上下のクランプバー５１、５２にて気泡シートＳがずれないように保持した状態で、上クランプバー５１及びアンビルホルダー６５、並びに下クランプバー５２が同時に上昇する。そして、ホーン６１とアンビル６２との間にギャップが設けられた状態で、刃物７１が降下し、前記シール部Ｓ２の中央を切断する。このようにして境界部分となるシール部Ｓ２を順次切り離される気泡シートＳが、製品である袋Ａとなる。
【００４２】
シール部Ｓ２の中央を切断後、図４に示すように、下クランプバー５２が降下し、切り離された袋Ａは搬送装置４たるベルトコンベアによって搬送される。
【００４３】
以上に述べたように、本実施形態に係る気泡シートＳのシール加工方法は、内部に空洞を有してなる３層構造の気泡シートＳを２つ折りにして重ね合わせ、その接合すべき部位Ｓ１に超音波を作用させて前記気泡シートＳの素材の一部を発熱させ溶融させるとともに、その接合すべき部位Ｓ１に前記空洞が潰れる方向の機械的な圧縮力を加えることによって前記気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１を接合させるので、このような気泡シートＳであっても良好に接合することが可能となる。すなわち、超音波によって気泡シートＳに分子振動が発生し、自己発熱によって接合すべき部位Ｓ１が溶融状態となる。そのため、小さな押圧力によって気泡シートＳの内部の空洞、換言すれば、キャップフィルムＣとバックフィルムＢとによって形成される空間またはキャップフィルムＣとライナーフィルムＬとによって形成される空間を圧潰することができ、その圧潰作用と前述した自己発熱とによって接合すべき部位Ｓ１のキャップフィルムＣ、バックフィルムＢ、ライナーフィルムＬが融着する。そのため、気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１が口開き等の問題を起こすことなく接合され、気泡シートＳが内部に空洞を形成するための立体構造を有していたとしても良好に接合することができる。
【００４４】
特に、溶着の際に超音波を用いているので、気泡シートＳの厚み、またはキャップフィルムＣ、バックフィルムＢ、ライナーフィルムＬの厚みの変化による加熱量の変化をいちいち調整する必要がなく、気泡を押さえつける力も格段に弱くて済む。そのため、シール加工装置３の運転が容易な上に、ショットスピードも比較的短くすることができ、運転サイクルを早くすることができる。また、気泡シートＳに外部から熱を加えるわけではないので、シール加工装置３において雰囲気温度の変化の影響をほとんど受けることがない。そのため、一度設定した運転条件は、夏でも冬でも再現性がある。さらに、アンビル６２の表面にローレット加工等により微細な凹凸が形成されているので、超音波による振動をより効率的に伝達することができ、接着すべき部位Ｓ１を良好に接合することができる。
【００４５】
なお、本実施形態におけるシール加工装置３は、アンビル６２の表面の凹凸形状を変えることにより、気泡シートＳまたはその気泡シートＳを構成するキャップフィルムＣ、バックフィルムＢ、ライナーフィルムＬが比較的厚みを有するものであっても、比較的薄いものであっても、接着すべき部位Ｓ１を良好に接合することができるようにしている。すなわち、アンビル６２が、気泡シートＳの幅方向に長尺な挟圧面を有してなり、前記挟圧面が、気泡シートＳを押圧するための複数の圧接凸部とこれら圧接凸部間に介在させた溝とを交互に配列してなるものである。なお、以下図５乃至図１７に示すアンビル６２は、熱溶着機構６を構成する一要素として用いられるものであり、前記シール加工装置３において表面側を下側にして設置されるものである。また、刃物７１を省略して示している。
【００４６】
なお、ローレット加工等を施した後のアンビル６２の表面の凹凸形状やその寸法は図示するものに限られず、一般的なものであってもよいが、前述したような内部に空洞を形成するための立体構造を有してなる場合においては、表面に形成される凸の形状やその寸法はより小さい方が、また、凹形状すなわち溝の深さはシートまたはフィルムの厚みに対応してある程度大きい方が好ましい。
【００４７】
まず、比較的厚みを有するシートまたはフィルムを接合するための好適なアンビル６２の形状を以下に詳述する。
【００４８】
例えば、アンビル６２の第一態様としては、図５及び図６に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の短寸方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビル６２の長手方向に配列させることにより縦目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記圧接凸部はほぼ長方形をなし、その圧接凸部の短辺の長さ寸法ａ１が５ｍｍ以下、溝の開口幅寸法ｂ１が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法ｃ１が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。
【００４９】
また、アンビル６２の第二態様としては、図７及び図８に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の短寸方向に対して傾斜して点在する溝を介してそれら圧接凸部をアンビル６２の長手方向に互いに直交させて配列させることにより、交差した斜目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記圧接凸部はほぼ長方形をなし、その圧接凸部の短辺の長さ寸法ａ２が１ｍｍ以下、溝の開口幅寸法ｂ２が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法ｃ２が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。また、溝の傾斜角ｄ２は３０度〜６０度が好ましく、溝の形状は三角錐または多角錐としている。
【００５０】
また、アンビル６２の第三態様としては、図９及び図１０に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の短寸方向に対して傾斜して延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビル６２の長手方向に配列させることにより斜目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記圧接凸部はほぼ平行四辺形をなし、その圧接凸部の短辺の長さ寸法ａ３が２ｍｍ以下、溝の開口幅寸法ｂ３が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法ｃ３が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。また、溝の傾斜角ｄ３は３０度〜６０度が好ましい。
【００５１】
次に、比較的薄いシートまたはフィルムを接合するための好適なアンビル６２の形状を以下に詳述する。
【００５２】
また、アンビル６２の第四態様としては、図１１及び図１２に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の短寸方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビル６２の長手方向に配列させることにより縦目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記圧接凸部はほぼ台形をなし、その圧接凸部の短辺の長さ寸法ａ４が０．５ｍｍ以下、溝の開口幅寸法ｂ４が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法ｃ４が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。また、溝の傾斜角ｄ４は３０度〜６０度が好ましい。
【００５３】
アンビル６２の第五態様としては、図１３及び図１４に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の長手方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビル６２の短寸方向に配列させることにより横目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記前記圧接凸部はほぼ台形をなし、その圧接凸部の短辺の長さ寸法ａ５が０．５ｍｍ以下、溝の開口幅寸法ｂ５が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法ｃ５が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。また、溝の傾斜角ｄ５は３０度〜６０度が好ましい。
【００５４】
アンビル６２の第六態様としては、図１５ないし図１７に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の短寸方向に延びる溝及び長手方向に延びる溝を介して、それら圧接凸部をアンビル６２の長手方向及び短寸方向にそれぞれ配列させることにより枡目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記圧接凸部はほぼ長方形をなし、その圧接凸部の一辺の長さ寸法ａ６１が３ｍｍ以下、その一辺に隣接する他辺の長さ寸法ａ６２が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。
【００５５】
また、キャップフィルムＣ、バックフィルムＢ、ライナーフィルムＬはそれぞれ同材質である合成樹脂によって形成されているので、非常に高い強度を得ることができるとともに、シール部Ｓ２にあたる気泡シートＳの樹脂は完全に溶融するため、出来上がった袋Ａに高い機密性が得られるという効果も得られる。
【００５６】
また、重ね合わせた気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１の近傍をクランプバー５１、５２によりクランプし、そのクランプ状態で前記接合すべき部位Ｓ１に超音波と圧縮力とを作用させて接合しているため、接合すべき部位Ｓ１の上流側近傍及び下流側近傍が上下方向からしっかりと保持され、所望の接合すべき部位Ｓ１で適切に接合することができる。
【００５７】
さらに、前記接合を行った後、前記クランプ状態を解除する前に、接合された部位を刃物７１を用いて切り離しているので、接合すべき部位Ｓ１の所定位置を正確に切断して気泡シート同士を分断または分断することができる。すなわち、位置ずれを起こすことなく所定の位置で気泡シートＳ同士を切り離すことができる。
【００５８】
また、合成樹脂シートとして、３層構造の気泡シートＳであるので、バックフィルムＢ及びライナーフィルムＬのいずれの面を袋Ａの収納空間側にするかを選択することができ、その選択を袋Ａに入れる内容物の性質等により行うことが可能となる。また、バックフィルムＢ及びライナーフィルムＬの材料を適宜選択することができるため、再生材料を使用する場合であっても、必要な面に新しい層を位置させることができる。
【００５９】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限られない。
【００６０】
合成樹脂シートの主材料としては、上述したような主減量としてポリオレフィンのうちヒンジ特性の良好なポリプロピレンに替えて、ポリエチレンやエチレン−酢酸ビニル共重合体、ナイロンそのほか多種類のプラスチックが使用できる。
【００６１】
また、内部空洞を有するものであれば、気泡シートＳに限られず、気泡シートに比べて剛性を有する気泡ボードやプラスチック段ボール等種々のものを用いることができる。すなわち、プラスチックの溶融押し出しにより形成された２枚のシートとそれらを連結して平行に走る多数のリブとからなる成型品である「プラスチック段ボール」や、プラスチックシートに所定ピッチで垂直方向の部分を与え、長手方向に順次折り重ねることによって作られるハニカム構造を有する成型品である「プラスチック折り畳みハニカムボード」であってもよく、また、例えばポリプロピレン等の樹脂をダイスから溶融した状態で押し出したシートに、多数のキャップ状の突起を真空成形し、このキャップシートの底面と頂面にそれぞれ平坦なバックシート及びライナーシートを融着させて中空構造の板としてなる成型品である「気泡ボード」であってもよい。
【００６２】
さらに、気泡シートまたは気泡ボードにおいて、キャップフィルムまたはキャップシート、バックフィルムまたはバックシート、及びライナーフィルムまたはライナーシートからなる３層構造を有するもののみならず、キャップフィルムまたはキャップシート、及びバックフィルムまたはバックシートからなる２層構造のものであってもよい。
【００６３】
さらに、合成樹脂シートを重ねる際には、１枚のシートを二つ折りする以外にも、２枚またはそれ以上の枚数のシートを重ねるものであってもよい。また、シートを半折りする方法としては、上述した三角板には限られず、１つまたは複数の回転円盤を用いるものや、三角板との組合せによるものであってもよい。
【００６４】
また、切断機構は、シール部を全体に渡って切断して完全に切り離すものに限られず、シール部の一部を切断し完全には切り離されていない状態にするものであってもよい。
【００６５】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００６６】
Ｓ…気泡シート
Ｓ１…接合すべき部位
Ｃ…キャップフィルム
Ｂ…バックフィルム
Ｌ…ライナーフィルム
１…袋製造設備
２…シート供給装置
３…シール加工装置
５…クランプ機構
６…熱溶着機構
６１…ホーン
６２…アンビル
７…切断機構
７１…刃物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂シート製の袋を製造する場合等に好適に用いられるシール加工方法、袋の製造方法、シール加工装置及び袋の製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ポリエチレン製の気泡シートの製袋には、シールバーを用いたヒートシール方式や、インパルスシール方式が多用されている（例えば、特許文献１を参照）。すなわち、加熱したままのシールバーで気泡シートを加圧溶断するヒートシール方式、及びニクロム線にて気泡シートを押さえつけ通電することにより気泡シートを加熱溶断するインパルスシール方式が知られている。これらは、どちらの方法も気泡シートを加熱して融着溶断している。
【０００３】
しかし、これらの製袋方法によりポリプロピレン製の気泡シートを加工すると、加熱不足によるシール不良や口開き、加熱しすぎによる糸引き等の問題が多発し、良品を得ることが難しかった。これは、ポリプロピレンの温度と溶融張力の変化が大きく、強固に融着させながら糸を引かないように加工することができる温度範囲が狭く、気泡シートの厚みの変化に対応して温度を微妙にコントロールすることが非常に難しかったことによるものである。
【０００４】
特に、気泡シートは周知のように中空の気泡を持つが、その気泡部は外部からの圧力に対しダンパーとして働き、圧力を減殺する。そのために、ヒートシール方式やインパルスシール方式で融着・溶断をしようとして加圧すると、気泡シートの気泡部には十分な圧力が加わらず、破線状にシール面が口開きを起こしてしまう。特に、気泡シートのフィルム厚が大きく、気泡部の強度が大きくなるとこの現象が起きやすい。すなわち、ヒートシール方式やインパルスシール方式は、外部から熱を加える方法であるため、シール面を十分に融着・溶断させるために、強い圧力を加える必要があった。
【０００５】
その後、発明者の調査によれば、ポリエチレンのように温度変化とともにゆるやかに溶融張力の変化する樹脂は少なく、例えば脂肪族ポリエステルやポリ乳酸をはじめとする多くの樹脂はポリプロピレンのように急激に溶融張力が変化する樹脂であることがわかった。
【０００６】
ところで近時、強度や耐熱性あるいは環境面の配慮等から、ポリエチレン以外の合成樹脂シートを用いた袋に対する要望が高まってきている。そのため、本発明者らは、ポリエチレンだけでなく、前述したポリプロピレン等の合成樹脂シートを用いた袋を歩留まりよく製造するための研究を行った。その結果、気泡シートの接合すべき部位に超音波を作用させることにより前述した不具合を解消または軽減させることができることが判明した。すなわち、気泡シートに分子振動を発生させる過程において、気泡部分が底付きを起こしていれば自己発熱により融着するので、それほど強く加圧することなく良好な接合強度を確保することができることがわかった。
【０００７】
また、そのような超音波を用いる場合に、超音波の作用によって融着のみ行う場合にあっては、シール面の中間を刃物で切って個別の袋としなければならない。ところが、シール位置の下流でシール面を切断することも考えられるが、ピンチロール等の自動送り手段を介して送ると、気泡シートは伸縮が激しく、所定の位置、すなわちシール面の中間を正確に切断することができないという問題も生じていた。
【０００８】
このような究明結果は、気泡シートだけでなく、内部に空洞を有する合成樹脂シート全般に当てはまる、という事実も明らかになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１９０７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような課題及び究明結果に基づいてなされたもので、少なくとも、内部に空洞を形成するための立体構造を有した合成樹脂シートを良好に接合することが難しい、という課題を解消するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以上のような課題を解決するために、次のような構成を採用したものである。すなわち、本発明に係る合成樹脂シートのシール加工方法は、内部に空洞を形成するための立体構造を有してなる合成樹脂シートを重ね合わせ、その重ね合わせた合成樹脂シートの接合すべき部位に超音波を作用させて前記合成樹脂シートの素材の一部を発熱させ溶融させるとともに、その接合すべき部位に前記空洞が潰れる方向の機械的な圧縮力を加えることによって前記合成樹脂シートの接合すべき部位を接合させることを特徴とする。
【００１２】
このようなものであれば、超音波によって合成樹脂シートに分子振動が発生するため、自己発熱によって接合すべき部位が溶融状態となる。そのため、小さな押圧力によって合成樹脂シートの内部の空洞を圧潰することができ、その圧潰作用と前述した自己発熱とによって接合すべき部位が融着する。そのため、合成樹脂シートの接合すべき部位が口開き等の問題を起こすことなく接合され、合成樹脂シートが内部に空洞を形成するための立体構造を有していたとしても良好に接合することができる。
【００１３】
また、重ね合わせた合成樹脂シートの接合すべき部位の近傍をクランプ部材によりクランプし、そのクランプ状態で前記接合すべき部位に超音波と圧縮力とを作用させて接合すれば、超音波や圧縮力により合成樹脂シートに上下方向の力が加わっても、接合すべき部位の近傍がしっかりと保持されるので、所望の接合すべき部位で適切に接合することができる。
【００１４】
接合すべき部位の所定位置を正確に切断して合成樹脂シート同士を分断または分断可能な状態にするには、前記接合を行った後、前記クランプ状態を解除する前に、接合された部位を刃物を用いて切り離すようにすればよい。
【００１５】
前記合成樹脂シートの好適な一例としては、多数の気泡形成用突起を有してなるキャップフィルムと、このキャップフィルムの突起開放側に添着したバックフィルムと、前記キャップフィルムの突起先端側に添着したライナーフィルムとからなる３層構造の気泡シートを挙げることができるが、必ずしもこのようなものに限られない。例えば、前記ライナーフィルムを有しない２層構造の気泡シート等であってもよい。
【００１６】
また、前記合成樹脂シートの材料としては、ポリオレフィンを主材料にして構成されたもの、好ましくは、ポリプロピレンがよい。
【００１７】
また、重ね合わせた合成樹脂シートを一定方向に間欠的に送るとともに、その合成樹脂シートが停止するごとに、上述したシール加工方法を用いて前記合成樹脂シートに予め設定した所定の境界部分を接合させ、これら接合された境界部分間に袋をそれぞれ形成すれば、一定の開口を有した袋を製造することができる。
【００１８】
このようなシール加工方法を実施するための好適なシール加工装置としては、前記合成樹脂シートを重ね合わせた状態でクランプするクランプ機構と、このクランプ機構によりクランプされた合成樹脂シートの接合すべき部位を接合させる熱溶着機構とを具備してなり、前記熱溶着機構が前記接合すべき部位に超音波を作用させるホーンと、このホーンと協働して前記接合すべき部位に気泡が潰れる方向の圧縮力を作用させるアンビルとを備えたものを挙げることができる。
【００１９】
内部に空洞を形成した立体構造を有して成る合成樹脂シートに超音波を適切に作用させ接合すべき部位を接合するためには、アンビルが、合成樹脂シートの幅方向に長尺な挟圧面を有してなり、前記挟圧面が、合成樹脂シートを押圧するための複数の圧接凸部とこれら圧接凸部間に介在させた溝とを交互に配列してなるものであることが好ましい。
【００２０】
このような圧接凸部の形状としては、前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの長手方向に配列させることにより縦目模様を形成してなるもの、前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの長手方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの短寸方向に配列させることにより横目模様を形成してなるもの、前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に対して傾斜して延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの長手方向に配列させることにより斜目模様を形成してなるもの、前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に延びる溝及び長手方向に延びる溝を介して、それら圧接凸部をアンビルの長手方向及び短寸方向にそれぞれ配列させることにより枡目模様を形成してなるもの等を挙げることができる。
【００２１】
圧接凸部が縦目模様、横目模様、斜目模様を形成してなるものである場合には、前記圧接凸部の短辺の長さ寸法が、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍであり、かつ、前記溝の深さ寸法が０．４ｍｍ以上であることが好ましく、圧接凸部が桝目模様を形成してなるものである場合には、前記圧接凸部の一辺の長さ寸法が、０．７ｍｍ〜２．５ｍｍであるとともに、その一辺に隣接する他辺の長さ寸法が、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであり、かつ、前記溝の深さ寸法が０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
さらに、前記熱溶着機構による合成樹脂シートの接合が終了した後、前記クランプ機構によるクランプ状態が解除される前に、前記接合された部位を刃物を用いて切り離す切断機構をさらに備えていれば、位置ずれを起こすことなく所定の位置で合成樹脂シート同士を切り離すことができる。
【００２３】
合成樹脂シートとしてそれ自体柔軟で分子を振動させて発熱作用を惹起させることが難しい素材、例えばポリエチレン製のもの等を用いる場合の好適な態様としては、前記アンビルが、超音波による分子の振動を接合すべき合成樹脂シートに集中させるための自己発熱促進部材を備えたものを挙げることができる。例えば、ポリエチレン製の合成樹脂シートを接合する際に好適に用いられる自己発熱促進部材としては、シリコンゴム等を挙げることができる。
【００２４】
また、このようなシール加工装置を用いた好適な袋製造設備としては、重ね合わせた合成樹脂シートを一定方向に間欠的に送るシート供給装置と、その合成樹脂シートが停止するごとに前記合成樹脂シートに予め設定した所定の境界部分を接合させる前述したシール加工装置とを具備するものを挙げることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、内部に空洞を形成するための立体構造を有した合成樹脂シートを良好に接合することが難しいという課題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態にかかる袋製造設備の全体斜視図。
【図２】同実施形態にかかるシール加工装置を模式的に示す側面図。
【図３】同側面図。
【図４】同側面図。
【図５】本実施形態にかかるアンビルの第一態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図６】同側面図。
【図７】本実施形態にかかるアンビルの第二態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図８】同側面図。
【図９】本実施形態にかかるアンビルの第三態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図１０】同側面図。
【図１１】本実施形態にかかるアンビルの第四態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図１２】同側面図。
【図１３】本実施形態にかかるアンビルの第五態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図１４】同正面図。
【図１５】本実施形態にかかるアンビルの第六態様を拡大して模式的に示す平面図。
【図１６】同側面図。
【図１７】同正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
この実施形態は、図１ないし図４に示すように、本発明を合成樹脂シート製の袋Ａを製造するための袋製造設備１に適用した場合のものである。
【００２９】
この袋製造設備１は、図１に示すように、原反Ｓ０から繰り出され三角板２１により二つ折り状態に重ね合わされた合成樹脂シート、例えば気泡シートＳをニップロール２２により一定方向に間欠的に送るシート供給装置２と、その気泡シートＳが停止するごとに前記気泡シートＳに予め設定した所定の接合すべき部位Ｓ１を接合させるシール加工装置３と、切り離された製品、すなわち袋Ａを搬送するベルトコンベア等の搬送装置４とを具備してなる。
【００３０】
シール加工装置３は、請求項１ないし６記載のシール加工方法を実施するためのもので、図１ないし図４に示すように、前記気泡シートＳを重ね合わせた状態でクランプするクランプ機構５と、このクランプ機構５によりクランプされた気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１を所定の接合位置Ｊにおいて接合させる熱溶着機構６とを具備してなり、前記熱溶着機構６が前記接合すべき部位Ｓ１に超音波を作用させるホーン６１と、このホーン６１と協働して前記接合すべき部位Ｓ１に気泡が潰れる方向の圧縮力を作用させるアンビル６２と、前記熱溶着機構６による気泡シートＳの接合が終了した後前記クランプ機構５によるクランプ状態が解除される前に、接合されたシール部Ｓ２を刃物７１を用いて切り離す切断機構７とを備えている。
【００３１】
前記クランプ機構５は、図１ないし図４に示すように、重ね合わせた気泡シートＳが停止した際にその気泡シートＳを上下から挟持する上クランプバー５１及び下クランプバー５２と、ベース８に設置され前記下クランプバー５２を昇降駆動するエアシリンダ５４とを具備してなる。なお、５３は、後述するアンビルホルダー６５に保持され前記上クランプバー５１を支持するものである。このクランプ機構５は、前記接合位置Ｊの上流近傍と下流近傍とにそれぞれ一組ずつ設けられている。
【００３２】
前記熱溶着機構６は、図１ないし図４に示すように、前記接合位置Ｊの真下に設けられたホーン６１と、このホーン６１の上方に昇降可能に配されたアンビル６２と、このアンビル６２を昇降動作させるためのアンビル昇降機構６４とを具備してなる。
【００３３】
前記ホーン６１は、図２ないし図４に示すように、前記接合位置Ｊに沿って延びるバー状をなしており、上方に向けて超音波を発射し得るものである。このホーン６１が発する超音波の周波数及び強度は、前記気泡シートＳの素材の分子を振動させ発熱させ得る値に設定されている。
【００３４】
前記アンビル６２は、図２ないし図４に示すように、前記ホーン６１と協働して前記気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１に気泡を圧潰する方向の圧縮力を作用させるもので、前記ホーン６１とほぼ同一長さのバー状のものであり、その表面にはローレット加工等によって図示しない微細な凹凸が形成されている。この実施形態のアンビル６２は、その中央位置に、前記切断機構７の後述する刃物７１を収納するための下方に開口した溝６３を備えている。
【００３５】
前記アンビル昇降機構６４は、図２ないし図４に示すように、前記アンビル６２を保持するアンビルホルダー６５と、このアンビルホルダー６５を昇降させるためのアンビル昇降用シリンダ６６とを具備してなる。アンビル昇降用シリンダ６６は、前記アンビルホルダー６５の上方に配置された固定フレーム９に設置されている。また６７は、前記アンビルホルダー６５の姿勢を保持するための案内ロッドである。
【００３６】
前記切断機構７は、図１ないし図４に示すように、刃先部分を下方に突出させてアンビル６２の溝６３内に収容された切断用の刃物７１と、この刃物７１を昇降させるべく前記アンビル６２内に設けられた図示しない刃物昇降機構とを具備してなる。
【００３７】
次に、このような袋製造設備１を用いて袋Ａを製造する手順を説明する。
【００３８】
本実施形態においては、合成樹脂シートとして、例えば、多数の気泡形成用突起を有してなるキャップフィルムＣと、このキャップフィルムＣの突起開放側に添着したバックフィルムＢと、前記キャップフィルムＣの突起先端側に添着したライナーフィルムＬとからなる３層構造を有する気泡シートＳを用いている。この気泡シートＳは、従来品と同様であり、材料としては、常用のポリエチレンをはじめ、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ナイロンそのほか多種類のプラスチックが使用できるが、本実施形態においては、ポリプロピレンを用いている。
【００３９】
まず、原反Ｓ０から繰り出された気泡シートＳは、図１に示すように、三角板２１により二つ折りに重ね合わせられ、ニップロール２２により接合位置Ｊに向けて間欠的に一定量が送り出される。すなわち、重ね合わせられた気泡シートＳの先端側は、製品である袋Ａの開口幅寸法に相当する距離だけ前記接合位置Ｊを超えて供給され、接合すべき部位Ｓ１が接合位置Ｊに達した時点でニップロール２２が停止する。
【００４０】
この停止中に、図２に示すように、上クランプバー５１とアンビルホルダー６５が同時に降下し、超音波溶着が行われる。すなわち、前記接合すべき部位Ｓ１の上流側と下流側において気泡シートＳがクランプされ、ホーン６１とアンビル６２との協働により気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１が図２に示すように溶着され、シール部Ｓ２が形成される。
【００４１】
次に、超音波溶着完了後、図３に示すように、上下のクランプバー５１、５２にて気泡シートＳがずれないように保持した状態で、上クランプバー５１及びアンビルホルダー６５、並びに下クランプバー５２が同時に上昇する。そして、ホーン６１とアンビル６２との間にギャップが設けられた状態で、刃物７１が降下し、前記シール部Ｓ２の中央を切断する。このようにして境界部分となるシール部Ｓ２を順次切り離される気泡シートＳが、製品である袋Ａとなる。
【００４２】
シール部Ｓ２の中央を切断後、図４に示すように、下クランプバー５２が降下し、切り離された袋Ａは搬送装置４たるベルトコンベアによって搬送される。
【００４３】
以上に述べたように、本実施形態に係る気泡シートＳのシール加工方法は、内部に空洞を有してなる３層構造の気泡シートＳを２つ折りにして重ね合わせ、その接合すべき部位Ｓ１に超音波を作用させて前記気泡シートＳの素材の一部を発熱させ溶融させるとともに、その接合すべき部位Ｓ１に前記空洞が潰れる方向の機械的な圧縮力を加えることによって前記気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１を接合させるので、このような気泡シートＳであっても良好に接合することが可能となる。すなわち、超音波によって気泡シートＳに分子振動が発生し、自己発熱によって接合すべき部位Ｓ１が溶融状態となる。そのため、小さな押圧力によって気泡シートＳの内部の空洞、換言すれば、キャップフィルムＣとバックフィルムＢとによって形成される空間またはキャップフィルムＣとライナーフィルムＬとによって形成される空間を圧潰することができ、その圧潰作用と前述した自己発熱とによって接合すべき部位Ｓ１のキャップフィルムＣ、バックフィルムＢ、ライナーフィルムＬが融着する。そのため、気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１が口開き等の問題を起こすことなく接合され、気泡シートＳが内部に空洞を形成するための立体構造を有していたとしても良好に接合することができる。
【００４４】
特に、溶着の際に超音波を用いているので、気泡シートＳの厚み、またはキャップフィルムＣ、バックフィルムＢ、ライナーフィルムＬの厚みの変化による加熱量の変化をいちいち調整する必要がなく、気泡を押さえつける力も格段に弱くて済む。そのため、シール加工装置３の運転が容易な上に、ショットスピードも比較的短くすることができ、運転サイクルを早くすることができる。また、気泡シートＳに外部から熱を加えるわけではないので、シール加工装置３において雰囲気温度の変化の影響をほとんど受けることがない。そのため、一度設定した運転条件は、夏でも冬でも再現性がある。さらに、アンビル６２の表面にローレット加工等により微細な凹凸が形成されているので、超音波による振動をより効率的に伝達することができ、接着すべき部位Ｓ１を良好に接合することができる。
【００４５】
なお、本実施形態におけるシール加工装置３は、アンビル６２の表面の凹凸形状を変えることにより、気泡シートＳまたはその気泡シートＳを構成するキャップフィルムＣ、バックフィルムＢ、ライナーフィルムＬが比較的厚みを有するものであっても、比較的薄いものであっても、接着すべき部位Ｓ１を良好に接合することができるようにしている。すなわち、アンビル６２が、気泡シートＳの幅方向に長尺な挟圧面を有してなり、前記挟圧面が、気泡シートＳを押圧するための複数の圧接凸部とこれら圧接凸部間に介在させた溝とを交互に配列してなるものである。なお、以下図５乃至図１７に示すアンビル６２は、熱溶着機構６を構成する一要素として用いられるものであり、前記シール加工装置３において表面側を下側にして設置されるものである。また、刃物７１を省略して示している。
【００４６】
なお、ローレット加工等を施した後のアンビル６２の表面の凹凸形状やその寸法は図示するものに限られず、一般的なものであってもよいが、前述したような内部に空洞を形成するための立体構造を有してなる場合においては、表面に形成される凸の形状やその寸法はより小さい方が、また、凹形状すなわち溝の深さはシートまたはフィルムの厚みに対応してある程度大きい方が好ましい。
【００４７】
まず、比較的厚みを有するシートまたはフィルムを接合するための好適なアンビル６２の形状を以下に詳述する。
【００４８】
例えば、アンビル６２の第一態様としては、図５及び図６に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の短寸方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビル６２の長手方向に配列させることにより縦目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記圧接凸部はほぼ長方形をなし、その圧接凸部の短辺の長さ寸法ａ１が５ｍｍ以下、溝の開口幅寸法ｂ１が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法ｃ１が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。
【００４９】
また、アンビル６２の第二態様としては、図７及び図８に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の短寸方向に対して傾斜して点在する溝を介してそれら圧接凸部をアンビル６２の長手方向に互いに直交させて配列させることにより、交差した斜目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記圧接凸部はほぼ長方形をなし、その圧接凸部の短辺の長さ寸法ａ２が１ｍｍ以下、溝の開口幅寸法ｂ２が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法ｃ２が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。また、溝の傾斜角ｄ２は３０度〜６０度が好ましく、溝の形状は三角錐または多角錐としている。
【００５０】
また、アンビル６２の第三態様としては、図９及び図１０に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の短寸方向に対して傾斜して延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビル６２の長手方向に配列させることにより斜目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記圧接凸部はほぼ平行四辺形をなし、その圧接凸部の短辺の長さ寸法ａ３が２ｍｍ以下、溝の開口幅寸法ｂ３が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法ｃ３が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。また、溝の傾斜角ｄ３は３０度〜６０度が好ましい。
【００５１】
次に、比較的薄いシートまたはフィルムを接合するための好適なアンビル６２の形状を以下に詳述する。
【００５２】
また、アンビル６２の第四態様としては、図１１及び図１２に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の短寸方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビル６２の長手方向に配列させることにより縦目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記圧接凸部はほぼ台形をなし、その圧接凸部の短辺の長さ寸法ａ４が０．５ｍｍ以下、溝の開口幅寸法ｂ４が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法ｃ４が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。また、溝の傾斜角ｄ４は３０度〜６０度が好ましい。
【００５３】
アンビル６２の第五態様としては、図１３及び図１４に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の長手方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビル６２の短寸方向に配列させることにより横目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記前記圧接凸部はほぼ台形をなし、その圧接凸部の短辺の長さ寸法ａ５が０．５ｍｍ以下、溝の開口幅寸法ｂ５が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法ｃ５が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。また、溝の傾斜角ｄ５は３０度〜６０度が好ましい。
【００５４】
アンビル６２の第六態様としては、図１５ないし図１７に示すように、圧接凸部がほぼ四辺形をなし、アンビル６２の短寸方向に延びる溝及び長手方向に延びる溝を介して、それら圧接凸部をアンビル６２の長手方向及び短寸方向にそれぞれ配列させることにより枡目模様を形成してなるものが挙げられる。詳述すれば、前記圧接凸部はほぼ長方形をなし、その圧接凸部の一辺の長さ寸法ａ６１が３ｍｍ以下、その一辺に隣接する他辺の長さ寸法ａ６２が１ｍｍ以下、溝の深さ寸法が０．４ｍｍ以上となるように設定されている。
【００５５】
また、キャップフィルムＣ、バックフィルムＢ、ライナーフィルムＬはそれぞれ同材質である合成樹脂によって形成されているので、非常に高い強度を得ることができるとともに、シール部Ｓ２にあたる気泡シートＳの樹脂は完全に溶融するため、出来上がった袋Ａに高い機密性が得られるという効果も得られる。
【００５６】
また、重ね合わせた気泡シートＳの接合すべき部位Ｓ１の近傍をクランプバー５１、５２によりクランプし、そのクランプ状態で前記接合すべき部位Ｓ１に超音波と圧縮力とを作用させて接合しているため、接合すべき部位Ｓ１の上流側近傍及び下流側近傍が上下方向からしっかりと保持され、所望の接合すべき部位Ｓ１で適切に接合することができる。
【００５７】
さらに、前記接合を行った後、前記クランプ状態を解除する前に、接合された部位を刃物７１を用いて切り離しているので、接合すべき部位Ｓ１の所定位置を正確に切断して気泡シート同士を分断または分断することができる。すなわち、位置ずれを起こすことなく所定の位置で気泡シートＳ同士を切り離すことができる。
【００５８】
また、合成樹脂シートとして、３層構造の気泡シートＳであるので、バックフィルムＢ及びライナーフィルムＬのいずれの面を袋Ａの収納空間側にするかを選択することができ、その選択を袋Ａに入れる内容物の性質等により行うことが可能となる。また、バックフィルムＢ及びライナーフィルムＬの材料を適宜選択することができるため、再生材料を使用する場合であっても、必要な面に新しい層を位置させることができる。
【００５９】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限られない。
【００６０】
合成樹脂シートの主材料としては、上述したような主減量としてポリオレフィンのうちヒンジ特性の良好なポリプロピレンに替えて、ポリエチレンやエチレン−酢酸ビニル共重合体、ナイロンそのほか多種類のプラスチックが使用できる。
【００６１】
また、内部空洞を有するものであれば、気泡シートＳに限られず、気泡シートに比べて剛性を有する気泡ボードやプラスチック段ボール等種々のものを用いることができる。すなわち、プラスチックの溶融押し出しにより形成された２枚のシートとそれらを連結して平行に走る多数のリブとからなる成型品である「プラスチック段ボール」や、プラスチックシートに所定ピッチで垂直方向の部分を与え、長手方向に順次折り重ねることによって作られるハニカム構造を有する成型品である「プラスチック折り畳みハニカムボード」であってもよく、また、例えばポリプロピレン等の樹脂をダイスから溶融した状態で押し出したシートに、多数のキャップ状の突起を真空成形し、このキャップシートの底面と頂面にそれぞれ平坦なバックシート及びライナーシートを融着させて中空構造の板としてなる成型品である「気泡ボード」であってもよい。
【００６２】
さらに、気泡シートまたは気泡ボードにおいて、キャップフィルムまたはキャップシート、バックフィルムまたはバックシート、及びライナーフィルムまたはライナーシートからなる３層構造を有するもののみならず、キャップフィルムまたはキャップシート、及びバックフィルムまたはバックシートからなる２層構造のものであってもよい。
【００６３】
さらに、合成樹脂シートを重ねる際には、１枚のシートを二つ折りする以外にも、２枚またはそれ以上の枚数のシートを重ねるものであってもよい。また、シートを半折りする方法としては、上述した三角板には限られず、１つまたは複数の回転円盤を用いるものや、三角板との組合せによるものであってもよい。
【００６４】
また、切断機構は、シール部を全体に渡って切断して完全に切り離すものに限られず、シール部の一部を切断し完全には切り離されていない状態にするものであってもよい。
【００６５】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００６６】
Ｓ…気泡シート
Ｓ１…接合すべき部位
Ｃ…キャップフィルム
Ｂ…バックフィルム
Ｌ…ライナーフィルム
１…袋製造設備
２…シート供給装置
３…シール加工装置
５…クランプ機構
６…熱溶着機構
６１…ホーン
６２…アンビル
７…切断機構
７１…刃物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空洞を形成するための立体構造を有してなる合成樹脂シートを重ね合わせ、その重ね合わせた合成樹脂シートの接合すべき部位に超音波を作用させて前記合成樹脂シートの素材の一部を発熱させ溶融させるとともに、その接合すべき部位に前記空洞が潰れる方向の機械的な圧縮力を加えることによって前記合成樹脂シートの接合すべき部位を接合させることを特徴とする合成樹脂シートのシール加工方法。
【請求項２】
重ね合わせた合成樹脂シートの接合すべき部位の近傍をクランプ部材によりクランプし、そのクランプ状態で前記接合すべき部位に超音波と圧縮力とを作用させて接合する請求項１記載の合成樹脂シートのシール加工方法。
【請求項３】
前記接合を行った後、前記クランプ状態を解除する前に、接合された部位を刃物を用いて切り離す請求項２記載の合成樹脂シートの加工方法。
【請求項４】
前記合成樹脂シートが、多数の気泡形成用突起を有してなるキャップフィルムと、このキャップフィルムの突起開放側に添着したバックフィルムと、前記キャップフィルムの突起先端側に添着したライナーフィルムとからなる３層構造の気泡シートである請求項１、２または３記載の合成樹脂シートのシール加工方法。
【請求項５】
前記合成樹脂シートが、ポリオレフィンを主材料にして構成されたものである請求項１、２、３または４記載の合成樹脂シートのシール加工方法。
【請求項６】
前記ポリオレフィンが、ポリプロピレンである請求項５記載の合成樹脂シートの加工方法。
【請求項７】
重ね合わせた合成樹脂シートを一定方向に間欠的に送るとともに、その合成樹脂シートが停止するごとに、前記請求項１、２、３、４、５または６記載のシール加工方法を用いて前記合成樹脂シートに予め設定した所定の境界部分を接合させ、これら接合された境界部分間に袋をそれぞれ形成することを特徴とする袋の製造方法。
【請求項８】
前記請求項１、２、３、４、５または６記載のシール加工方法を実施するためのシール加工装置であって、
前記合成樹脂シートを重ね合わせた状態でクランプするクランプ機構と、このクランプ機構によりクランプされた合成樹脂シートの接合すべき部位を接合させる熱溶着機構とを具備してなり、前記熱溶着機構が前記接合すべき部位に超音波を作用させるホーンと、このホーンと協働して前記接合すべき部位に気泡が潰れる方向の圧縮力を作用させるアンビルとを備えたものであることを特徴とするシール加工装置。
【請求項９】
前記アンビルが、合成樹脂シートの幅方向に長尺な挟圧面を有してなり、前記挟圧面が、合成樹脂シートを押圧するための複数の圧接凸部とこれら圧接凸部間に介在させた溝とを交互に配列してなるものである請求項８記載のシール加工装置。
【請求項１０】
前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの長手方向に配列させることにより縦目模様を形成してなる請求項９記載のシール加工装置。
【請求項１１】
前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの長手方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの短寸方向に配列させることにより横目模様を形成してなる請求項９記載のシール加工装置。
【請求項１２】
前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に対して傾斜して延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの長手方向に配列させることにより斜目模様を形成してなる請求項９記載のシール加工装置。
【請求項１３】
前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に延びる溝及び長手方向に延びる溝を介して、それら圧接凸部をアンビルの長手方向及び短寸方向にそれぞれ配列させることにより枡目模様を形成してなる請求項９記載のシール加工装置。
【請求項１４】
前記圧接凸部の短辺の長さ寸法が、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍであり、かつ、前記溝の深さ寸法が０．４ｍｍ以上である請求項１０、１１、１２記載のシール加工装置。
【請求項１５】
前記圧接凸部の一辺の長さ寸法が、０．７ｍｍ〜２．５ｍｍであるとともに、その一辺に隣接する他辺の長さ寸法が、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであり、かつ、前記溝の深さ寸法が０．４ｍｍ以上である請求項１３記載のシール加工装置。
【請求項１６】
前記熱溶着機構による合成樹脂シートの接合が終了した後、前記クランプ機構によるクランプ状態が解除される前に、前記接合された部位を刃物を用いて切り離す切断機構をさらに備えている請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５記載のシール加工装置。
【請求項１７】
前記アンビルが、超音波による分子の振動を接合すべき合成樹脂シートに集中させるための自己発熱促進部材を備えたものである請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６記載のシール加工装置。
【請求項１８】
重ね合わせた合成樹脂シートを一定方向に間欠的に送るシート供給装置と、その合成樹脂シートが停止するごとに前記合成樹脂シートに予め設定した所定の境界部分を接合させる請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７記載のシール加工装置とを具備してなることを特徴とする袋製造設備。
【請求項１】
内部に空洞を形成するための立体構造を有してなる合成樹脂シートを重ね合わせ、その重ね合わせた合成樹脂シートの接合すべき部位に超音波を作用させて前記合成樹脂シートの素材の一部を発熱させ溶融させるとともに、その接合すべき部位に前記空洞が潰れる方向の機械的な圧縮力を加えることによって前記合成樹脂シートの接合すべき部位を接合させることを特徴とする合成樹脂シートのシール加工方法。
【請求項２】
重ね合わせた合成樹脂シートの接合すべき部位の近傍をクランプ部材によりクランプし、そのクランプ状態で前記接合すべき部位に超音波と圧縮力とを作用させて接合する請求項１記載の合成樹脂シートのシール加工方法。
【請求項３】
前記接合を行った後、前記クランプ状態を解除する前に、接合された部位を刃物を用いて切り離す請求項２記載の合成樹脂シートの加工方法。
【請求項４】
前記合成樹脂シートが、多数の気泡形成用突起を有してなるキャップフィルムと、このキャップフィルムの突起開放側に添着したバックフィルムと、前記キャップフィルムの突起先端側に添着したライナーフィルムとからなる３層構造の気泡シートである請求項１、２または３記載の合成樹脂シートのシール加工方法。
【請求項５】
前記合成樹脂シートが、ポリオレフィンを主材料にして構成されたものである請求項１、２、３または４記載の合成樹脂シートのシール加工方法。
【請求項６】
前記ポリオレフィンが、ポリプロピレンである請求項５記載の合成樹脂シートの加工方法。
【請求項７】
重ね合わせた合成樹脂シートを一定方向に間欠的に送るとともに、その合成樹脂シートが停止するごとに、前記請求項１、２、３、４、５または６記載のシール加工方法を用いて前記合成樹脂シートに予め設定した所定の境界部分を接合させ、これら接合された境界部分間に袋をそれぞれ形成することを特徴とする袋の製造方法。
【請求項８】
前記請求項１、２、３、４、５または６記載のシール加工方法を実施するためのシール加工装置であって、
前記合成樹脂シートを重ね合わせた状態でクランプするクランプ機構と、このクランプ機構によりクランプされた合成樹脂シートの接合すべき部位を接合させる熱溶着機構とを具備してなり、前記熱溶着機構が前記接合すべき部位に超音波を作用させるホーンと、このホーンと協働して前記接合すべき部位に気泡が潰れる方向の圧縮力を作用させるアンビルとを備えたものであることを特徴とするシール加工装置。
【請求項９】
前記アンビルが、合成樹脂シートの幅方向に長尺な挟圧面を有してなり、前記挟圧面が、合成樹脂シートを押圧するための複数の圧接凸部とこれら圧接凸部間に介在させた溝とを交互に配列してなるものである請求項８記載のシール加工装置。
【請求項１０】
前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの長手方向に配列させることにより縦目模様を形成してなる請求項９記載のシール加工装置。
【請求項１１】
前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの長手方向に延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの短寸方向に配列させることにより横目模様を形成してなる請求項９記載のシール加工装置。
【請求項１２】
前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に対して傾斜して延びる溝を介してそれら圧接凸部をアンビルの長手方向に配列させることにより斜目模様を形成してなる請求項９記載のシール加工装置。
【請求項１３】
前記圧接凸部がほぼ四辺形をなし、前記アンビルの短寸方向に延びる溝及び長手方向に延びる溝を介して、それら圧接凸部をアンビルの長手方向及び短寸方向にそれぞれ配列させることにより枡目模様を形成してなる請求項９記載のシール加工装置。
【請求項１４】
前記圧接凸部の短辺の長さ寸法が、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍであり、かつ、前記溝の深さ寸法が０．４ｍｍ以上である請求項１０、１１、１２記載のシール加工装置。
【請求項１５】
前記圧接凸部の一辺の長さ寸法が、０．７ｍｍ〜２．５ｍｍであるとともに、その一辺に隣接する他辺の長さ寸法が、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであり、かつ、前記溝の深さ寸法が０．４ｍｍ以上である請求項１３記載のシール加工装置。
【請求項１６】
前記熱溶着機構による合成樹脂シートの接合が終了した後、前記クランプ機構によるクランプ状態が解除される前に、前記接合された部位を刃物を用いて切り離す切断機構をさらに備えている請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５記載のシール加工装置。
【請求項１７】
前記アンビルが、超音波による分子の振動を接合すべき合成樹脂シートに集中させるための自己発熱促進部材を備えたものである請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６記載のシール加工装置。
【請求項１８】
重ね合わせた合成樹脂シートを一定方向に間欠的に送るシート供給装置と、その合成樹脂シートが停止するごとに前記合成樹脂シートに予め設定した所定の境界部分を接合させる請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７記載のシール加工装置とを具備してなることを特徴とする袋製造設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１０１９６６（Ｐ２０１１−１０１９６６Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５７１５９（Ｐ２００９−２５７１５９）
【出願日】平成２１年１１月１０日（２００９．１１．１０）
【出願人】（０００１９９９７９）川上産業株式会社 (203)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１０日（２００９．１１．１０）
【出願人】（０００１９９９７９）川上産業株式会社 (203)
【Ｆターム（参考）】
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