縦シールテープシール機構、縦シール機構及び液体紙容器成形装置
【課題】 必要なヒートシール強度を確保できるようにした縦シールテープシール機構、縦シール機構及び液体紙容器成形装置を得る。
【解決手段】 継ぎ目を縦シールテープ６で被覆してなる液体紙容器を成形する装置において、帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａと縦シールテープ６とをヒートシールするための縦シールテープシール機構１８に、帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを加熱するヒーターヘッド４を２個以上、包装材１の流れ方向に対して直列に配置し、帯状の包装材１から形成されたチューブ状包装材１１の長手方向の一方の縁部１ａと他方の縁部１ｂ、及び、該一方の縁部１ａにヒートシールされてこの縁部１ａより延出している縦シールテープ６と他方の縁部１ｂとをヒートシールするための縦シール機構２６に、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂ内面を加熱するヒーターヘッド１２を２個以上直列に配置した。
【解決手段】 継ぎ目を縦シールテープ６で被覆してなる液体紙容器を成形する装置において、帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａと縦シールテープ６とをヒートシールするための縦シールテープシール機構１８に、帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを加熱するヒーターヘッド４を２個以上、包装材１の流れ方向に対して直列に配置し、帯状の包装材１から形成されたチューブ状包装材１１の長手方向の一方の縁部１ａと他方の縁部１ｂ、及び、該一方の縁部１ａにヒートシールされてこの縁部１ａより延出している縦シールテープ６と他方の縁部１ｂとをヒートシールするための縦シール機構２６に、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂ内面を加熱するヒーターヘッド１２を２個以上直列に配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板紙からなるベース層の表裏両面に熱融着性合成樹脂を設けた包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで融着被覆して縦シールする液体紙容器の成形に用いられる、縦シールテープシール機構、縦シール機構及び液体紙容器成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アセプティックタイプと呼ばれる液体紙容器を製造する液体紙容器用成形装置においては、帯状の液体紙容器用包装材料（本発明においては、単に包装材という。）を巻き取りロールより繰り出し、その長手方向両縁部を重ね合わせてシール（縦シール）することにより包材チューブを連続的に成形し、該包材チューブ内に液体食品等を充填し、密封することによって液体紙容器を製造するようになっている。
【０００３】
図８により、従来の液体紙容器成形装置による液体紙容器の成形、充填、密封を行う各工程を説明する。
【０００４】
図示のように、帯状の包装材１は巻き取りロール２に巻き取られた状態で液体紙容器成形装置にセットされ、巻き取りロール２から繰り出されて、ガイドローラー３でガイドされつつ搬送され、その長手方向の一方の縁部１ａが液体紙容器成形装置に備えられている縦シールテープシール機構のヒーターヘッド４により加熱された後、この縁部１ａに縦シールテープ繰出し装置５から繰出された縦シールテープ６のほぼ半幅が重ね合わせられ、１対の圧着ローラー７に挟圧されることによりヒートシールされる。
【０００５】
このようにして長手方向の一方の縁部１ａに縦シールテープ６が融着された包装材１は、次いで、殺菌液槽８を経て、無菌チャンバー９内に入り、成形用フォーミングローラー１０で湾曲させられて、その長手方向の一方の縁部１ａと他方の縁部１ｂとが重ね合わせられてチューブ状に形成されてチューブ状包装材１１となる。そして、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂの内面（重ね合わせにより一方の縁部１ａと接する面）が液体紙容器成形装置に備えられている縦シール機構のヒーターヘッド１２により加熱された後、チューブ状包装材１１の外側に配置されたカウンターローラー（図示せず）と内側に配置されたプレッシャーローラー（図示せず）とでこの重ね合わせ部分が挟圧されて、チューブ状包装材１１の一方の縁部１ａ外面（重ね合わせにより他方の縁部１ｂと接する面）と他方の縁部１ｂ内面との間、及び、そのほぼ半幅が一方の縁部１ａより延出している縦シールテープ６と他方の縁部１ｂ内面との間でヒートシール（縦シール）が行われ、包材チューブ１３が成形される。縦シールにより成形された包材チューブ１３は、充填パイプ１４にて飲料等の液体が充填され、次いで、横シール工程１５にて上下方向に一定間隔で横シールされて密封され、横シールの中間で切断されて、枕状の個々の包装体１６に分離され、最終工程でこの包装体１６がブリック状に成形されて液体紙容器１７として完成する（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２９２０２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した従来の液体紙容器成形装置では、包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを加熱するヒーターヘッド４及びチューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂの内面（重ね合わせにより縁部１ａと接する面）を加熱するヒーターヘッド１２は、それぞれ１個づつ配置され、従って、ヒーターヘッド４による帯状の包装材１の一方の縁部１ａの加熱も、ヒーターヘッド１２によるチューブ状包装材１１の他方の縁部１ｂの加熱も、それぞれ１段階（以下、単段階ともいう。）で行われていた。
【０００７】
一方、近年、液体紙容器内容物の風味保護のため、酸素等のバリア性に優れ、内容物に異味を与えたり、風味を吸着したりし難い、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートからなる熱融着性合成樹脂層を包装材の裏面最外層（チューブ状包装材１１の内側最外層、ひいては、液体紙容器１７を製造した場合の内側最外層）として用いることも検討されているが、一般に、風味保護性に優れる樹脂は、高い融点又はガラス転移点を有している。
【０００８】
しかし、上記のような単段階加熱方式では、融点又はガラス転移点の高い樹脂からなる熱融着性合成樹脂層を十分に溶融又は軟化させることができず、包装材の裏面最外層として、このような熱融着性合成樹脂層を用いると、必要なヒートシール強度が得られない場合があり、これは特に、縦シール時において問題となっていた。縦シール部を挟圧するためのカウンターローラーとプレッシャーローラーのうち、装置本体を構成する架台に固定されているカウンターローラーに対して、プレッシャーローラーは、上部のみ固定された充填パイプに板バネを介して取りつけられているので、もともと、強力な圧を加え難い構造となっているからである。
【０００９】
このため、チューブ状包装材１１の長手方向の一方の縁部１ａ外面と他方の縁部１ｂ内面との間、及び／又は、縦シールテープ６と他方の縁部１ｂ内面との間でシール不良が発生し、出来上りの液体紙容器において、内容物の漏れや滲みを起こしたり、外部からの細菌混入により内容物を腐敗させてしまうおそれがあった。
【００１０】
また、上記単段階加熱方式において、熱融着性合成樹脂層を十分に溶融又は軟化させて必要なヒートシール強度を得るため、ヒーターヘッド４及び／又はヒーターヘッド１２による加熱温度を高く設定すると、包装材が焦げたり、包装材内部の水分が急激に高温で加熱されて蒸発することにより、溶融又は軟化した包装材表面の熱融着性合成樹脂層に火脹れ（ブリスター）やピンホールを発生させたり、更には、包装材１を構成しているアルミ箔等にクラックを生じさせたりして、包装材を損傷する。このため、出来上りの液体紙容器において、酸素バリア性や遮光性の低下を招く他、やはり、内容物の漏れや滲み、外部からの細菌混入による内容物の腐敗を起こすおそれがあった。
【００１１】
従って、上記単段階加熱方式では、ヒーターヘッド４及び／又はヒーターヘッド１２による加熱温度を、包装材１同士の間及び／又は包装材１と縦シールテープ６との間で必要なヒートシール強度を確保しつつ、包装材１に損傷を与えないよう、慎重に設定し、制御する必要があるため、かかる液体紙容器成形装置を操作するオペレーターに大きな負担がかかっていた。
【００１２】
本発明の目的は、低い温度で熱融着性合成樹脂層を十分に溶融又は軟化させ、包装材同士の間及び／又は包装材と縦シールテープとの間で必要なヒートシール強度を確保できるようにした縦シールテープシール機構、縦シール機構及び液体紙容器成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成する本発明の構成を説明すると次の通りである。
【００１４】
請求項１に記載の発明は、板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部と縦シールテープとをヒートシールするための縦シールテープシール機構であって、前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱するヒーターヘッドが２個以上、包装材の流れ方向に対して直列に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該一方の縁部を加熱するようになっていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該一方の縁部を加熱するようになっていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材から形成されたチューブ状包装材の長手方向の一方の縁部と他方の縁部、及び、該一方の縁部にヒートシールされてこの縁部より延出している縦シールテープと他方の縁部とをヒートシールするための縦シール機構であって、前記チューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱するヒーターヘッドが２個以上、チューブ状包装材の流れ方向に対して直列に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該他方の縁部内面を加熱するようになっていることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該他方の縁部内面を加熱するようになっていることを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、液体紙容器成形装置において、請求項１に記載の縦シールテープシール機構及び／又は請求項４に記載の縦シール機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明は、板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部と縦シールテープとをヒートシールするための縦シールテープシール機構であって、前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱するヒーターヘッドが２個以上、包装材の流れ方向に対して直列に配置されているので、帯状の包装材の一方の縁部を多段階で加熱できることから、従来の１段階で加熱した場合と比べ、より低い温度で均一に加熱でき、しかも急激な加熱を回避できるので、包装材に損傷を与えることなく、包装材の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、包装材と縦シールテープとを必要な強度で安定的にヒートシールすることができ、前記包装材が高い融点又はガラス転移点を有する熱融着性合成樹脂を裏面最外層に用いたものであっても、包装材に損傷を与えることなく、包装材の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、包装材と縦シールテープとを必要な強度で安定的にヒートシールすることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該一方の縁部を加熱するようになっているので、包装材の急激な加熱が確実に回避され、包装材に損傷を与えることがなく、包装材の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該一方の縁部を加熱するようになっているので、包装材の急激な加熱が確実に回避され、包装材に損傷を与えることがなく、包装材の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材から形成されたチューブ状包装材の長手方向の一方の縁部と他方の縁部、及び、該一方の縁部にヒートシールされてこの縁部より延出している縦シールテープと他方の縁部とをヒートシールするための縦シール機構であって、前記チューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱するヒーターヘッドが２個以上、チューブ状包装材の流れ方向に対して直列に配置されているので、チューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を多段階で加熱できることから、従来の１段階で加熱した場合と比べ、より低い温度で均一に加熱でき、しかも急激な加熱を回避できるので、チューブ状包装材に損傷を与えることなく、チューブ状包装材の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、チューブ状包装材の一方の縁部と他方の縁部、及び、該一方の縁部にヒートシールされてこの縁部より延出している縦シールテープと他方の縁部とを必要な強度で安定的にヒートシールすることができ、前記チューブ状包装材を形成する帯状の包装材が高い融点又はガラス転移点を有する熱融着性合成樹脂を裏面最外層（チューブ状包装材形成時の内側最外層）に用いたものであっても、チューブ状包装材の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、チューブ状包装材の一方の縁部と他方の縁部、及び、該一方の縁部にヒートシールされてこの縁部より延出している縦シールテープと他方の縁部とを必要な強度で安定的にヒートシールすることができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該他方の縁部内面を加熱するようになっているので、チューブ状包装材の急激な加熱が確実に回避され、チューブ状包装材に損傷を与えることがなく、チューブ状包装材の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該他方の縁部内面を加熱するようになっているので、チューブ状包装材の急激な加熱が確実に回避され、チューブ状包装材に損傷を与えることがなく、チューブ状包装材の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、液体紙容器成形装置において、請求項１に記載の縦シールテープシール機構及び／又は請求項４に記載の縦シール機構を備えたので、包装材の裏面最外層として、様々な熱融着性合成樹脂を使い、該包装材を損傷すること無く、且つ、必要な強度で安定的にシールすることができるので、酸素バリア性や遮光性の低下、内容物の漏れや滲み、外部からの細菌混入による内容物の腐敗を起こすおそれのない液体紙容器を成形することができ、そのためのオペレーターの負担も少なく、更に、製品歩留り、操業効率の向上も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る縦シールテープシール機構、縦シール機構及び液体紙容器成形装置を実施するための最良の形態における一例を図１乃至図７を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る縦シールテープシール機構及び縦シール機構を備えた液体紙容器成形装置における液体紙容器の成形、充填、密封を行う各工程の概略図、図２は、図１に示す各工程の概略図における縦シールテープシール機構の詳細を示す斜視図、図３は図２に示す縦シールテープシール機構に設けたヒーターヘッド操作部を示す説明図、図４（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示す縦シールテープシール機構に設けたヒーターヘッドにおける熱風吹き出し口の説明図、図５は、図１に示す各工程の概略図における縦シール機構の詳細を示す斜視図、図６は図５に示す縦シール機構に設けたヒーターヘッドの斜視図、図７は図５に示す縦シール機構に設けたヒーターヘッド操作部を示す説明図である。なお、これらの図において前述した図８と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００３０】
図示のように、板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材１は、巻き取りロール２に巻き取られた状態で液体紙容器成形装置にセットされ、巻き取りロール２から繰り出されて、ガイドローラー３でガイドされつつ搬送され、その過程で、長手方向の一方の縁部１ａが、液体紙容器成形装置に備えられた縦シールテープシール機構１８に設けられたヒーターヘッド４で加熱され、この一方の縁部１ａに縦シールテープ繰出し装置５から繰出された縦シールテープ６のほぼ半幅が重ね合わせられ、１対の圧着ローラー７に挟圧されることによりヒートシールされる。
【００３１】
前記縦シールテープシール機構１８には、包装材１の流れ方向に対して直列に配置された２個以上のヒーターヘッド４が設けられており、巻き取りロール２から繰り出された包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを、２個以上のヒーターヘッド４で多段階に加熱するようになっている。本例では２個のヒーターヘッド４ａ，４ｂが設けられており、２段階に加熱するようになっている。
【００３２】
前記ヒーターヘッド４ａ，４ｂは熱風を熱源としており、所定の温度に加熱された熱風を、耐熱性素材で形成された配管１９からヒーターヘッド４ａ，４ｂに供給し、帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａに向かい合うヒーターヘッド４ａ，４ｂの加熱面２０に設けられた吹き出し口２１から吹き出すことにより、帯状の包装材１の一方の縁部１ａを加熱するようになっている。前記ヒーターヘッド４ａ，４ｂの加熱面２０に設けられた吹き出し口２１は、図４（Ａ）に示すように多数の孔２２であっても、また、図４（Ｂ）に示すようにスリット２３であってもよく、特に限定されない。
【００３３】
前記２個以上のヒーターヘッド４による帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａの加熱は、同じ温度の熱風で多段階に行ってもよいが、前記２個以上のヒーターヘッド４のうち、最初に帯状の包装材１の一方の縁部１ａを加熱することとなる初段ヒーターヘッド４ａは、該一方の縁部１ａを、他のヒーターヘッド４ｂよりも低い温度で加熱するか、或いは小さい熱量で加熱するのが好ましい。
【００３４】
個々のヒーターヘッド４について、包装材を加熱する温度、包装材に与える熱量等を調節しようとする場合、これら個々のヒーターヘッド４は、個別に加熱温度及び動作が制御され、その熱源も別系統とされることが好ましい。加熱温度や動作等は、従来から知られているシーケンサー等よりプラグラミングし、制御することができる。また、熱源が熱風である場合、熱量の調節は、ヒーターヘッド４の加熱面２０に設けられた吹き出し口２１の面積を調節することにより容易に行うことができる。
【００３５】
前記ヒーターヘッド４ａ，４ｂは、縦シールテープシール機構１８に設けたヒーターヘッド操作部２４により、図３中、矢印の示す方向に進退可能となっており、液体紙容器成形装置の運転中は、図３に示す動作位置に移動するようになっている。前記ヒーターヘッド操作部２４では、操作手段としてエアシリンダー２５を用いている。
【００３６】
上記の縦シールテープシール機構１８で長手方向の一方の縁部１ａに縦シールテープ６が融着された包装材１は、次いで、殺菌液槽８を経て、無菌チャンバー９内に入り、成形用フォーミングローラー１０で湾曲させられて、その長手方向の一方の縁部１ａと他方の縁部１ｂとが重ね合わせられてチューブ状に成形されてチューブ状包装材１１となる。
【００３７】
そして、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂの内面が液体紙容器成形装置に備えられている縦シール機構２６のヒーターヘッド１２により加熱された後、チューブ状包装材１１の外側に配置されたカウンターローラー（図示せず）と内側に配置されたプレッシャーローラー（図示せず）とでこの重ね合わせ部分が挟圧されて、チューブ状包装材１１の一方の縁部１ａ外面と他方の縁部１ｂ内面との間、及び、そのほぼ半幅が一方の縁部１ａより延出している縦シールテープ６と他方の縁部１ｂ内面との間でヒートシール（縦シール）が行われ、包材チューブ１３が成形される。
【００３８】
前記縦シール機構２６には、チューブ状包装材１１の流れ方向に対して直列に配置された２個以上のヒーターヘッド１２が設けられており、前記チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂ内面を２個以上のヒーターヘッド１２で多段階に加熱するようになっている。本例では、前記縦シールテープシール機構１８と同様に、２個のヒーターヘッド１２ａ、１２ｂが設けられており、２段階で加熱するようになっている。
【００３９】
本例のヒーターヘッド１２ａ、１２ｂも熱風を熱源としており、所定の温度に加熱された熱風を耐熱性素材で形成された配管２７からヒーターヘッド１２ａ，１２ｂに供給し、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂに向かい合うヒーターヘッド１２ａ，１２ｂの加熱面２８に設けられた吹き出し口２９から吹出すことにより、チューブ状包装材１１の他方の縁部１ｂを加熱するようになっている。前記ヒーターヘッド１２ａ，１２ｂの加熱面２８に設けられた吹き出し口２９は、図６に示すような多数の孔２２であっても、また、図４（Ｂ）に示すようなスリット２３と同様の形状であってもよく、特に限定されない。
【００４０】
前記２個以上のヒーターヘッド１２によるチューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂの加熱は、同じ温度の熱風で多段階に行ってもよいが、前記２個以上のヒーターヘッド１２のうち、最初にチューブ状包装材１１の他方の縁部１ｂを加熱することとなる初段ヒーターヘッド１２ａは、該他方の縁部１ｂを、他のヒーターヘッド１２ｂよりも低い温度で加熱するか、或いは小さい熱量で加熱するのが好ましい。
【００４１】
個々のヒーターヘッド１２について、包装材を加熱する温度、包装材に与える熱量等を調節しようとする場合、これら個々のヒーターヘッド１２は、個別に加熱温度及び動作が制御され、その熱源も別系統とされることが好ましい。加熱温度や動作等は、従来から知られているシーケンサー等よりプラグラミングし、制御することができる。また、熱源が熱風である場合、熱量の調節は、ヒーターヘッド１２の加熱面２８に設けられた吹き出し口２９の面積を調節することや、熱風を供給する配管２７の径を変えることにより、容易に行うことができる。
【００４２】
前記ヒーターヘッド１２ａ，１２ｂは、縦シール機構２６に設けたヒーターヘッド操作部３０により、図７中、矢印の示す方向に移動可能となっており、液体紙容器成形装置の運転中は、図７に示す動作位置に移動するようになっている。前記ヒーターヘッド操作部３０では、操作手段としてエアシリンダー３１を用いている。
【００４３】
このようにして成形された包材チューブ１３は、充填パイプ１４にて飲料等の液体が充填され、次いで、横シール工程１５にて上下方向に一定間隔で横シールされて密封され、横シールの中間で切断されて、枕状の個々の包装体１６に分離され、最終工程でこの包装体１６がブリック状に成形されて液体紙容器１７として完成する。
【００４４】
以上のように、本発明に係る液体紙容器成形装置の縦シールテープシール機構１８では、帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを加熱する２個のヒーターヘッド４ａ，４ｂが、包装材１の流れ方向に対して直列に配置されているので、帯状の包装材１の一方の縁部１ａを多段階で加熱できることから、従来の１段階で加熱した場合と比べ、より低い温度で均一に加熱でき、しかも急激な加熱を回避できるので、包装材１に損傷を与えることなく、包装材１の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、包装材１と縦シールテープ６とを必要な強度で安定的にヒートシールすることができ、前記包装材１が高い融点又はガラス転移点を有する熱融着性合成樹脂を裏面最外層に用いたものであっても、包装材１に損傷を与えることなく、包装材１の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、包装材１と縦シールテープ６とを必要な強度で安定的にヒートシールすることができる。
【００４５】
そして、前記２個のヒーターヘッド４ａ，４ｂのうち、最初に帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを加熱することとなる初段ヒーターヘッド４ａが、他のヒーターヘッド４ｂよりも低い温度で該一方の縁部１ａを加熱するようになっていると、包装材１の急激な加熱が確実に回避され、包装材１に損傷を与えることがなく、包装材１の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００４６】
また、前記２個のヒーターヘッド４ａ、４ｂのうち、初段ヒーターヘッド４ａが、他のヒーターヘッド４ｂよりも小さい熱量で前記帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを加熱するようになっていると、前記初段ヒーターヘッド４ａが、他のヒーターヘッド４ｂよりも低い温度で該一方の縁部１ａを加熱するようになっている場合と同様に、包装材１の急激な加熱が確実に回避され、包装材１に損傷を与えることがなく、包装材１の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００４７】
また、本例では、前記ヒーターヘッド４ａ，４ｂは、所定の温度に加熱された熱風を吹き出すようになっているので、加熱効率が良く、また、熱風の吹き出し量を制御するといった簡単な操作により、包装材１の長手方向の一方の縁部１ａに与える熱量を容易に調節することができる。
【００４８】
また、本発明に係る液体紙容器成形装置の縦シール機構２６では、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂ内面を加熱する２個のヒーターヘッド１２ａ，１２ｂが、チューブ状包装材１１の流れ方向に対して直列に配置されているので、チューブ状包装材１１の他方の縁部１ｂ内面を多段階で加熱できることから、従来の１段階で加熱した場合と比べ、より低い温度で均一に加熱でき、しかも急激な加熱を回避できるので、チューブ状包装材１１に損傷を与えることなく、チューブ状包装材１１の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、チューブ状包装材１１の一方の縁部１ａと他方の縁部１ｂ、及び、該一方の縁部１ａにヒートシールされてこの縁部１ａより延出している縦シールテープ６と他方の縁部１ｂとを必要な強度で安定的にヒートシールすることができ、前記チューブ状包装材１１を形成する帯状の包装材１が高い融点又はガラス転移点を有する熱融着性合成樹脂を裏面最外層（チューブ状包装材形成時の内側最外層）に用いたものであっても、チューブ状包装材１１の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、チューブ状包装材１１の一方の縁部１ａと他方の縁部１ｂ、及び、該一方の縁部１ａにヒートシールされてこの縁部１ａより延出している縦シールテープ６と他方の縁部１ｂとを必要な強度で安定的にヒートシールすることができる。
【００４９】
そして、前記２個のヒーターヘッド１２ａ、１２ｂのうち、最初にチューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂ内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッド１２ａが、他のヒーターヘッド１２ｂよりも低い温度で該他方の縁部１ｂ加熱するようになっていると、チューブ状包装材１１の急激な加熱が確実に回避され、チューブ状包装材１１に損傷を与えることがなく、チューブ状包装材１１の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００５０】
また、前記２個のヒーターヘッド１２ａ、１２ｂのうち、初段ヒーターヘッド１２ａが、他のヒーターヘッド１２ｂよりも小さい熱量で前記帯状の包装材１の長手方向の他方の縁部１ｂを加熱するようになっていると、前記初段ヒーターヘッド１２ａが、他のヒーターヘッド１２ｂよりも低い温度で該他方の縁部１ｂを加熱するようになっている場合と同様に、チューブ状包装材１１の急激な加熱が確実に回避され、チューブ状包装材１１に損傷を与えることがなく、チューブ状包装材１１の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００５１】
また、本例では、前記ヒーターヘッド１２ａ，１２ｂは、所定の温度に加熱された熱風を吹き出すようになっているので、加熱効率が良く、また、熱風の吹き出し量を制御するといった簡単な操作により、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂに与える熱量を容易に調節することができる。
【００５２】
また、本発明に係る液体紙容器成形装置は、前記のように構成された縦シールテープシール機構１８及び縦シール機構２６を備えたので、包装材の裏面最外層として、様々な熱融着性合成樹脂を使い、該包装材を損傷すること無く、且つ、必要な強度で安定的にシールすることができるので、酸素バリア性や遮光性の低下、内容物の漏れや滲み、外部からの細菌混入による内容物の腐敗を起こすおそれのない液体紙容器を成形することができ、そのためのオペレーターの負担も少なく、更に、製品歩留り、操業効率の向上も図ることができる。
【００５３】
なお、本例では、縦シールテープシール機構１８のヒーターヘッド４、及び、縦シール機構２６のヒーターヘッド１２は、それぞれ２個となっているが、これらのうち一方又は両方が３個以上でもよいことは勿論である。また、本例では、ヒーターヘッド４、ヒーターヘッド１２は熱風を熱源として加熱を行うようになっているが、超音波や電磁誘導加熱等、他の公知の加熱機構を利用したものを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る縦シールテープシール機構及び縦シール機構を備えた液体紙容器成形装置における液体紙容器の成形、充填、密封を行う各工程の概略図である。
【図２】図１に示す各工程の概略図における縦シールテープシール機構の詳細を示す斜視図である
【図３】図２に示す縦シールテープシール機構に設けたヒーターヘッド操作部を示す説明図である。
【図４】図２に示す縦シールテープシール機構に設けたヒーターヘッドにおける熱風吹き出し口の説明図である。
【図５】図１に示す各工程の概略図における縦シール機構の詳細を示す斜視図である。
【図６】図５に示す縦シール機構に設けたヒーターヘッドの側面図である。
【図７】図５に示す縦シール機構に設けたヒーターヘッド操作部を示す説明図である。
【図８】従来の縦シールテープシール機構及び縦シール機構を備えた液体紙容器成形装置における液体紙容器の成形、充填、密封を行う各工程の概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 包装材
１ａ 一方の縁部
１ｂ 他方の縁部
２ 巻き取りロール
３ ガイドローラー
４、４ａ、４ｂ ヒーターヘッド
５ 縦シールテープ繰り出し装置
６ 縦シールテープ
７ 圧着ローラー
８ 殺菌液層
９ 無菌チャンバー
１０ 成形用フォーミングローラー
１１ チューブ状包装材
１２、１２ａ、１２ｂ ヒーターヘッド
１３ 包材チューブ
１４ 充填パイプ
１５ 横シール工程
１６ 包装体
１７ 液体紙容器
１８ 縦シールテープシール機構
１９ 配管
２０ 加熱面
２１ 吹き出し口
２２ 孔
２３ スリット
２４ ヒーターヘッド操作部
２５ エアシリンダー
２６ 縦シール機構
２７ 配管
２８ 加熱面
２９ 吹き出し口
３０ ヒーターヘッド操作部
３１ エアシリンダー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板紙からなるベース層の表裏両面に熱融着性合成樹脂を設けた包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで融着被覆して縦シールする液体紙容器の成形に用いられる、縦シールテープシール機構、縦シール機構及び液体紙容器成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アセプティックタイプと呼ばれる液体紙容器を製造する液体紙容器用成形装置においては、帯状の液体紙容器用包装材料（本発明においては、単に包装材という。）を巻き取りロールより繰り出し、その長手方向両縁部を重ね合わせてシール（縦シール）することにより包材チューブを連続的に成形し、該包材チューブ内に液体食品等を充填し、密封することによって液体紙容器を製造するようになっている。
【０００３】
図８により、従来の液体紙容器成形装置による液体紙容器の成形、充填、密封を行う各工程を説明する。
【０００４】
図示のように、帯状の包装材１は巻き取りロール２に巻き取られた状態で液体紙容器成形装置にセットされ、巻き取りロール２から繰り出されて、ガイドローラー３でガイドされつつ搬送され、その長手方向の一方の縁部１ａが液体紙容器成形装置に備えられている縦シールテープシール機構のヒーターヘッド４により加熱された後、この縁部１ａに縦シールテープ繰出し装置５から繰出された縦シールテープ６のほぼ半幅が重ね合わせられ、１対の圧着ローラー７に挟圧されることによりヒートシールされる。
【０００５】
このようにして長手方向の一方の縁部１ａに縦シールテープ６が融着された包装材１は、次いで、殺菌液槽８を経て、無菌チャンバー９内に入り、成形用フォーミングローラー１０で湾曲させられて、その長手方向の一方の縁部１ａと他方の縁部１ｂとが重ね合わせられてチューブ状に形成されてチューブ状包装材１１となる。そして、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂの内面（重ね合わせにより一方の縁部１ａと接する面）が液体紙容器成形装置に備えられている縦シール機構のヒーターヘッド１２により加熱された後、チューブ状包装材１１の外側に配置されたカウンターローラー（図示せず）と内側に配置されたプレッシャーローラー（図示せず）とでこの重ね合わせ部分が挟圧されて、チューブ状包装材１１の一方の縁部１ａ外面（重ね合わせにより他方の縁部１ｂと接する面）と他方の縁部１ｂ内面との間、及び、そのほぼ半幅が一方の縁部１ａより延出している縦シールテープ６と他方の縁部１ｂ内面との間でヒートシール（縦シール）が行われ、包材チューブ１３が成形される。縦シールにより成形された包材チューブ１３は、充填パイプ１４にて飲料等の液体が充填され、次いで、横シール工程１５にて上下方向に一定間隔で横シールされて密封され、横シールの中間で切断されて、枕状の個々の包装体１６に分離され、最終工程でこの包装体１６がブリック状に成形されて液体紙容器１７として完成する（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２９２０２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した従来の液体紙容器成形装置では、包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを加熱するヒーターヘッド４及びチューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂの内面（重ね合わせにより縁部１ａと接する面）を加熱するヒーターヘッド１２は、それぞれ１個づつ配置され、従って、ヒーターヘッド４による帯状の包装材１の一方の縁部１ａの加熱も、ヒーターヘッド１２によるチューブ状包装材１１の他方の縁部１ｂの加熱も、それぞれ１段階（以下、単段階ともいう。）で行われていた。
【０００７】
一方、近年、液体紙容器内容物の風味保護のため、酸素等のバリア性に優れ、内容物に異味を与えたり、風味を吸着したりし難い、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートからなる熱融着性合成樹脂層を包装材の裏面最外層（チューブ状包装材１１の内側最外層、ひいては、液体紙容器１７を製造した場合の内側最外層）として用いることも検討されているが、一般に、風味保護性に優れる樹脂は、高い融点又はガラス転移点を有している。
【０００８】
しかし、上記のような単段階加熱方式では、融点又はガラス転移点の高い樹脂からなる熱融着性合成樹脂層を十分に溶融又は軟化させることができず、包装材の裏面最外層として、このような熱融着性合成樹脂層を用いると、必要なヒートシール強度が得られない場合があり、これは特に、縦シール時において問題となっていた。縦シール部を挟圧するためのカウンターローラーとプレッシャーローラーのうち、装置本体を構成する架台に固定されているカウンターローラーに対して、プレッシャーローラーは、上部のみ固定された充填パイプに板バネを介して取りつけられているので、もともと、強力な圧を加え難い構造となっているからである。
【０００９】
このため、チューブ状包装材１１の長手方向の一方の縁部１ａ外面と他方の縁部１ｂ内面との間、及び／又は、縦シールテープ６と他方の縁部１ｂ内面との間でシール不良が発生し、出来上りの液体紙容器において、内容物の漏れや滲みを起こしたり、外部からの細菌混入により内容物を腐敗させてしまうおそれがあった。
【００１０】
また、上記単段階加熱方式において、熱融着性合成樹脂層を十分に溶融又は軟化させて必要なヒートシール強度を得るため、ヒーターヘッド４及び／又はヒーターヘッド１２による加熱温度を高く設定すると、包装材が焦げたり、包装材内部の水分が急激に高温で加熱されて蒸発することにより、溶融又は軟化した包装材表面の熱融着性合成樹脂層に火脹れ（ブリスター）やピンホールを発生させたり、更には、包装材１を構成しているアルミ箔等にクラックを生じさせたりして、包装材を損傷する。このため、出来上りの液体紙容器において、酸素バリア性や遮光性の低下を招く他、やはり、内容物の漏れや滲み、外部からの細菌混入による内容物の腐敗を起こすおそれがあった。
【００１１】
従って、上記単段階加熱方式では、ヒーターヘッド４及び／又はヒーターヘッド１２による加熱温度を、包装材１同士の間及び／又は包装材１と縦シールテープ６との間で必要なヒートシール強度を確保しつつ、包装材１に損傷を与えないよう、慎重に設定し、制御する必要があるため、かかる液体紙容器成形装置を操作するオペレーターに大きな負担がかかっていた。
【００１２】
本発明の目的は、低い温度で熱融着性合成樹脂層を十分に溶融又は軟化させ、包装材同士の間及び／又は包装材と縦シールテープとの間で必要なヒートシール強度を確保できるようにした縦シールテープシール機構、縦シール機構及び液体紙容器成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成する本発明の構成を説明すると次の通りである。
【００１４】
請求項１に記載の発明は、板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部と縦シールテープとをヒートシールするための縦シールテープシール機構であって、前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱するヒーターヘッドが２個以上、包装材の流れ方向に対して直列に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該一方の縁部を加熱するようになっていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該一方の縁部を加熱するようになっていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材から形成されたチューブ状包装材の長手方向の一方の縁部と他方の縁部、及び、該一方の縁部にヒートシールされてこの縁部より延出している縦シールテープと他方の縁部とをヒートシールするための縦シール機構であって、前記チューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱するヒーターヘッドが２個以上、チューブ状包装材の流れ方向に対して直列に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該他方の縁部内面を加熱するようになっていることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該他方の縁部内面を加熱するようになっていることを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、液体紙容器成形装置において、請求項１に記載の縦シールテープシール機構及び／又は請求項４に記載の縦シール機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明は、板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部と縦シールテープとをヒートシールするための縦シールテープシール機構であって、前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱するヒーターヘッドが２個以上、包装材の流れ方向に対して直列に配置されているので、帯状の包装材の一方の縁部を多段階で加熱できることから、従来の１段階で加熱した場合と比べ、より低い温度で均一に加熱でき、しかも急激な加熱を回避できるので、包装材に損傷を与えることなく、包装材の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、包装材と縦シールテープとを必要な強度で安定的にヒートシールすることができ、前記包装材が高い融点又はガラス転移点を有する熱融着性合成樹脂を裏面最外層に用いたものであっても、包装材に損傷を与えることなく、包装材の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、包装材と縦シールテープとを必要な強度で安定的にヒートシールすることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該一方の縁部を加熱するようになっているので、包装材の急激な加熱が確実に回避され、包装材に損傷を与えることがなく、包装材の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該一方の縁部を加熱するようになっているので、包装材の急激な加熱が確実に回避され、包装材に損傷を与えることがなく、包装材の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材から形成されたチューブ状包装材の長手方向の一方の縁部と他方の縁部、及び、該一方の縁部にヒートシールされてこの縁部より延出している縦シールテープと他方の縁部とをヒートシールするための縦シール機構であって、前記チューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱するヒーターヘッドが２個以上、チューブ状包装材の流れ方向に対して直列に配置されているので、チューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を多段階で加熱できることから、従来の１段階で加熱した場合と比べ、より低い温度で均一に加熱でき、しかも急激な加熱を回避できるので、チューブ状包装材に損傷を与えることなく、チューブ状包装材の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、チューブ状包装材の一方の縁部と他方の縁部、及び、該一方の縁部にヒートシールされてこの縁部より延出している縦シールテープと他方の縁部とを必要な強度で安定的にヒートシールすることができ、前記チューブ状包装材を形成する帯状の包装材が高い融点又はガラス転移点を有する熱融着性合成樹脂を裏面最外層（チューブ状包装材形成時の内側最外層）に用いたものであっても、チューブ状包装材の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、チューブ状包装材の一方の縁部と他方の縁部、及び、該一方の縁部にヒートシールされてこの縁部より延出している縦シールテープと他方の縁部とを必要な強度で安定的にヒートシールすることができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該他方の縁部内面を加熱するようになっているので、チューブ状包装材の急激な加熱が確実に回避され、チューブ状包装材に損傷を与えることがなく、チューブ状包装材の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の、前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドが、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該他方の縁部内面を加熱するようになっているので、チューブ状包装材の急激な加熱が確実に回避され、チューブ状包装材に損傷を与えることがなく、チューブ状包装材の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、液体紙容器成形装置において、請求項１に記載の縦シールテープシール機構及び／又は請求項４に記載の縦シール機構を備えたので、包装材の裏面最外層として、様々な熱融着性合成樹脂を使い、該包装材を損傷すること無く、且つ、必要な強度で安定的にシールすることができるので、酸素バリア性や遮光性の低下、内容物の漏れや滲み、外部からの細菌混入による内容物の腐敗を起こすおそれのない液体紙容器を成形することができ、そのためのオペレーターの負担も少なく、更に、製品歩留り、操業効率の向上も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る縦シールテープシール機構、縦シール機構及び液体紙容器成形装置を実施するための最良の形態における一例を図１乃至図７を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る縦シールテープシール機構及び縦シール機構を備えた液体紙容器成形装置における液体紙容器の成形、充填、密封を行う各工程の概略図、図２は、図１に示す各工程の概略図における縦シールテープシール機構の詳細を示す斜視図、図３は図２に示す縦シールテープシール機構に設けたヒーターヘッド操作部を示す説明図、図４（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示す縦シールテープシール機構に設けたヒーターヘッドにおける熱風吹き出し口の説明図、図５は、図１に示す各工程の概略図における縦シール機構の詳細を示す斜視図、図６は図５に示す縦シール機構に設けたヒーターヘッドの斜視図、図７は図５に示す縦シール機構に設けたヒーターヘッド操作部を示す説明図である。なお、これらの図において前述した図８と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００３０】
図示のように、板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材１は、巻き取りロール２に巻き取られた状態で液体紙容器成形装置にセットされ、巻き取りロール２から繰り出されて、ガイドローラー３でガイドされつつ搬送され、その過程で、長手方向の一方の縁部１ａが、液体紙容器成形装置に備えられた縦シールテープシール機構１８に設けられたヒーターヘッド４で加熱され、この一方の縁部１ａに縦シールテープ繰出し装置５から繰出された縦シールテープ６のほぼ半幅が重ね合わせられ、１対の圧着ローラー７に挟圧されることによりヒートシールされる。
【００３１】
前記縦シールテープシール機構１８には、包装材１の流れ方向に対して直列に配置された２個以上のヒーターヘッド４が設けられており、巻き取りロール２から繰り出された包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを、２個以上のヒーターヘッド４で多段階に加熱するようになっている。本例では２個のヒーターヘッド４ａ，４ｂが設けられており、２段階に加熱するようになっている。
【００３２】
前記ヒーターヘッド４ａ，４ｂは熱風を熱源としており、所定の温度に加熱された熱風を、耐熱性素材で形成された配管１９からヒーターヘッド４ａ，４ｂに供給し、帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａに向かい合うヒーターヘッド４ａ，４ｂの加熱面２０に設けられた吹き出し口２１から吹き出すことにより、帯状の包装材１の一方の縁部１ａを加熱するようになっている。前記ヒーターヘッド４ａ，４ｂの加熱面２０に設けられた吹き出し口２１は、図４（Ａ）に示すように多数の孔２２であっても、また、図４（Ｂ）に示すようにスリット２３であってもよく、特に限定されない。
【００３３】
前記２個以上のヒーターヘッド４による帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａの加熱は、同じ温度の熱風で多段階に行ってもよいが、前記２個以上のヒーターヘッド４のうち、最初に帯状の包装材１の一方の縁部１ａを加熱することとなる初段ヒーターヘッド４ａは、該一方の縁部１ａを、他のヒーターヘッド４ｂよりも低い温度で加熱するか、或いは小さい熱量で加熱するのが好ましい。
【００３４】
個々のヒーターヘッド４について、包装材を加熱する温度、包装材に与える熱量等を調節しようとする場合、これら個々のヒーターヘッド４は、個別に加熱温度及び動作が制御され、その熱源も別系統とされることが好ましい。加熱温度や動作等は、従来から知られているシーケンサー等よりプラグラミングし、制御することができる。また、熱源が熱風である場合、熱量の調節は、ヒーターヘッド４の加熱面２０に設けられた吹き出し口２１の面積を調節することにより容易に行うことができる。
【００３５】
前記ヒーターヘッド４ａ，４ｂは、縦シールテープシール機構１８に設けたヒーターヘッド操作部２４により、図３中、矢印の示す方向に進退可能となっており、液体紙容器成形装置の運転中は、図３に示す動作位置に移動するようになっている。前記ヒーターヘッド操作部２４では、操作手段としてエアシリンダー２５を用いている。
【００３６】
上記の縦シールテープシール機構１８で長手方向の一方の縁部１ａに縦シールテープ６が融着された包装材１は、次いで、殺菌液槽８を経て、無菌チャンバー９内に入り、成形用フォーミングローラー１０で湾曲させられて、その長手方向の一方の縁部１ａと他方の縁部１ｂとが重ね合わせられてチューブ状に成形されてチューブ状包装材１１となる。
【００３７】
そして、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂの内面が液体紙容器成形装置に備えられている縦シール機構２６のヒーターヘッド１２により加熱された後、チューブ状包装材１１の外側に配置されたカウンターローラー（図示せず）と内側に配置されたプレッシャーローラー（図示せず）とでこの重ね合わせ部分が挟圧されて、チューブ状包装材１１の一方の縁部１ａ外面と他方の縁部１ｂ内面との間、及び、そのほぼ半幅が一方の縁部１ａより延出している縦シールテープ６と他方の縁部１ｂ内面との間でヒートシール（縦シール）が行われ、包材チューブ１３が成形される。
【００３８】
前記縦シール機構２６には、チューブ状包装材１１の流れ方向に対して直列に配置された２個以上のヒーターヘッド１２が設けられており、前記チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂ内面を２個以上のヒーターヘッド１２で多段階に加熱するようになっている。本例では、前記縦シールテープシール機構１８と同様に、２個のヒーターヘッド１２ａ、１２ｂが設けられており、２段階で加熱するようになっている。
【００３９】
本例のヒーターヘッド１２ａ、１２ｂも熱風を熱源としており、所定の温度に加熱された熱風を耐熱性素材で形成された配管２７からヒーターヘッド１２ａ，１２ｂに供給し、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂに向かい合うヒーターヘッド１２ａ，１２ｂの加熱面２８に設けられた吹き出し口２９から吹出すことにより、チューブ状包装材１１の他方の縁部１ｂを加熱するようになっている。前記ヒーターヘッド１２ａ，１２ｂの加熱面２８に設けられた吹き出し口２９は、図６に示すような多数の孔２２であっても、また、図４（Ｂ）に示すようなスリット２３と同様の形状であってもよく、特に限定されない。
【００４０】
前記２個以上のヒーターヘッド１２によるチューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂの加熱は、同じ温度の熱風で多段階に行ってもよいが、前記２個以上のヒーターヘッド１２のうち、最初にチューブ状包装材１１の他方の縁部１ｂを加熱することとなる初段ヒーターヘッド１２ａは、該他方の縁部１ｂを、他のヒーターヘッド１２ｂよりも低い温度で加熱するか、或いは小さい熱量で加熱するのが好ましい。
【００４１】
個々のヒーターヘッド１２について、包装材を加熱する温度、包装材に与える熱量等を調節しようとする場合、これら個々のヒーターヘッド１２は、個別に加熱温度及び動作が制御され、その熱源も別系統とされることが好ましい。加熱温度や動作等は、従来から知られているシーケンサー等よりプラグラミングし、制御することができる。また、熱源が熱風である場合、熱量の調節は、ヒーターヘッド１２の加熱面２８に設けられた吹き出し口２９の面積を調節することや、熱風を供給する配管２７の径を変えることにより、容易に行うことができる。
【００４２】
前記ヒーターヘッド１２ａ，１２ｂは、縦シール機構２６に設けたヒーターヘッド操作部３０により、図７中、矢印の示す方向に移動可能となっており、液体紙容器成形装置の運転中は、図７に示す動作位置に移動するようになっている。前記ヒーターヘッド操作部３０では、操作手段としてエアシリンダー３１を用いている。
【００４３】
このようにして成形された包材チューブ１３は、充填パイプ１４にて飲料等の液体が充填され、次いで、横シール工程１５にて上下方向に一定間隔で横シールされて密封され、横シールの中間で切断されて、枕状の個々の包装体１６に分離され、最終工程でこの包装体１６がブリック状に成形されて液体紙容器１７として完成する。
【００４４】
以上のように、本発明に係る液体紙容器成形装置の縦シールテープシール機構１８では、帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを加熱する２個のヒーターヘッド４ａ，４ｂが、包装材１の流れ方向に対して直列に配置されているので、帯状の包装材１の一方の縁部１ａを多段階で加熱できることから、従来の１段階で加熱した場合と比べ、より低い温度で均一に加熱でき、しかも急激な加熱を回避できるので、包装材１に損傷を与えることなく、包装材１の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、包装材１と縦シールテープ６とを必要な強度で安定的にヒートシールすることができ、前記包装材１が高い融点又はガラス転移点を有する熱融着性合成樹脂を裏面最外層に用いたものであっても、包装材１に損傷を与えることなく、包装材１の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、包装材１と縦シールテープ６とを必要な強度で安定的にヒートシールすることができる。
【００４５】
そして、前記２個のヒーターヘッド４ａ，４ｂのうち、最初に帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを加熱することとなる初段ヒーターヘッド４ａが、他のヒーターヘッド４ｂよりも低い温度で該一方の縁部１ａを加熱するようになっていると、包装材１の急激な加熱が確実に回避され、包装材１に損傷を与えることがなく、包装材１の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００４６】
また、前記２個のヒーターヘッド４ａ、４ｂのうち、初段ヒーターヘッド４ａが、他のヒーターヘッド４ｂよりも小さい熱量で前記帯状の包装材１の長手方向の一方の縁部１ａを加熱するようになっていると、前記初段ヒーターヘッド４ａが、他のヒーターヘッド４ｂよりも低い温度で該一方の縁部１ａを加熱するようになっている場合と同様に、包装材１の急激な加熱が確実に回避され、包装材１に損傷を与えることがなく、包装材１の裏面最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００４７】
また、本例では、前記ヒーターヘッド４ａ，４ｂは、所定の温度に加熱された熱風を吹き出すようになっているので、加熱効率が良く、また、熱風の吹き出し量を制御するといった簡単な操作により、包装材１の長手方向の一方の縁部１ａに与える熱量を容易に調節することができる。
【００４８】
また、本発明に係る液体紙容器成形装置の縦シール機構２６では、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂ内面を加熱する２個のヒーターヘッド１２ａ，１２ｂが、チューブ状包装材１１の流れ方向に対して直列に配置されているので、チューブ状包装材１１の他方の縁部１ｂ内面を多段階で加熱できることから、従来の１段階で加熱した場合と比べ、より低い温度で均一に加熱でき、しかも急激な加熱を回避できるので、チューブ状包装材１１に損傷を与えることなく、チューブ状包装材１１の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、チューブ状包装材１１の一方の縁部１ａと他方の縁部１ｂ、及び、該一方の縁部１ａにヒートシールされてこの縁部１ａより延出している縦シールテープ６と他方の縁部１ｂとを必要な強度で安定的にヒートシールすることができ、前記チューブ状包装材１１を形成する帯状の包装材１が高い融点又はガラス転移点を有する熱融着性合成樹脂を裏面最外層（チューブ状包装材形成時の内側最外層）に用いたものであっても、チューブ状包装材１１の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させ、チューブ状包装材１１の一方の縁部１ａと他方の縁部１ｂ、及び、該一方の縁部１ａにヒートシールされてこの縁部１ａより延出している縦シールテープ６と他方の縁部１ｂとを必要な強度で安定的にヒートシールすることができる。
【００４９】
そして、前記２個のヒーターヘッド１２ａ、１２ｂのうち、最初にチューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂ内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッド１２ａが、他のヒーターヘッド１２ｂよりも低い温度で該他方の縁部１ｂ加熱するようになっていると、チューブ状包装材１１の急激な加熱が確実に回避され、チューブ状包装材１１に損傷を与えることがなく、チューブ状包装材１１の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００５０】
また、前記２個のヒーターヘッド１２ａ、１２ｂのうち、初段ヒーターヘッド１２ａが、他のヒーターヘッド１２ｂよりも小さい熱量で前記帯状の包装材１の長手方向の他方の縁部１ｂを加熱するようになっていると、前記初段ヒーターヘッド１２ａが、他のヒーターヘッド１２ｂよりも低い温度で該他方の縁部１ｂを加熱するようになっている場合と同様に、チューブ状包装材１１の急激な加熱が確実に回避され、チューブ状包装材１１に損傷を与えることがなく、チューブ状包装材１１の内側最外層の熱融着性合成樹脂を十分に溶融又は軟化させることができる。
【００５１】
また、本例では、前記ヒーターヘッド１２ａ，１２ｂは、所定の温度に加熱された熱風を吹き出すようになっているので、加熱効率が良く、また、熱風の吹き出し量を制御するといった簡単な操作により、チューブ状包装材１１の長手方向の他方の縁部１ｂに与える熱量を容易に調節することができる。
【００５２】
また、本発明に係る液体紙容器成形装置は、前記のように構成された縦シールテープシール機構１８及び縦シール機構２６を備えたので、包装材の裏面最外層として、様々な熱融着性合成樹脂を使い、該包装材を損傷すること無く、且つ、必要な強度で安定的にシールすることができるので、酸素バリア性や遮光性の低下、内容物の漏れや滲み、外部からの細菌混入による内容物の腐敗を起こすおそれのない液体紙容器を成形することができ、そのためのオペレーターの負担も少なく、更に、製品歩留り、操業効率の向上も図ることができる。
【００５３】
なお、本例では、縦シールテープシール機構１８のヒーターヘッド４、及び、縦シール機構２６のヒーターヘッド１２は、それぞれ２個となっているが、これらのうち一方又は両方が３個以上でもよいことは勿論である。また、本例では、ヒーターヘッド４、ヒーターヘッド１２は熱風を熱源として加熱を行うようになっているが、超音波や電磁誘導加熱等、他の公知の加熱機構を利用したものを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る縦シールテープシール機構及び縦シール機構を備えた液体紙容器成形装置における液体紙容器の成形、充填、密封を行う各工程の概略図である。
【図２】図１に示す各工程の概略図における縦シールテープシール機構の詳細を示す斜視図である
【図３】図２に示す縦シールテープシール機構に設けたヒーターヘッド操作部を示す説明図である。
【図４】図２に示す縦シールテープシール機構に設けたヒーターヘッドにおける熱風吹き出し口の説明図である。
【図５】図１に示す各工程の概略図における縦シール機構の詳細を示す斜視図である。
【図６】図５に示す縦シール機構に設けたヒーターヘッドの側面図である。
【図７】図５に示す縦シール機構に設けたヒーターヘッド操作部を示す説明図である。
【図８】従来の縦シールテープシール機構及び縦シール機構を備えた液体紙容器成形装置における液体紙容器の成形、充填、密封を行う各工程の概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 包装材
１ａ 一方の縁部
１ｂ 他方の縁部
２ 巻き取りロール
３ ガイドローラー
４、４ａ、４ｂ ヒーターヘッド
５ 縦シールテープ繰り出し装置
６ 縦シールテープ
７ 圧着ローラー
８ 殺菌液層
９ 無菌チャンバー
１０ 成形用フォーミングローラー
１１ チューブ状包装材
１２、１２ａ、１２ｂ ヒーターヘッド
１３ 包材チューブ
１４ 充填パイプ
１５ 横シール工程
１６ 包装体
１７ 液体紙容器
１８ 縦シールテープシール機構
１９ 配管
２０ 加熱面
２１ 吹き出し口
２２ 孔
２３ スリット
２４ ヒーターヘッド操作部
２５ エアシリンダー
２６ 縦シール機構
２７ 配管
２８ 加熱面
２９ 吹き出し口
３０ ヒーターヘッド操作部
３１ エアシリンダー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部と縦シールテープとをヒートシールするための縦シールテープシール機構であって、
前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱するヒーターヘッドが２個以上、包装材の流れ方向に対して直列に配置されていることを特徴とする縦シールテープシール機構。
【請求項２】
前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該一方の縁部を加熱するようになっていることを特徴とする請求項１記載の縦シールテープシール機構。
【請求項３】
前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該一方の縁部を加熱するようになっていることを特徴とする請求項１記載の縦シールテープシール機構。
【請求項４】
板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材から形成されたチューブ状包装材の長手方向の一方の縁部と他方の縁部、及び、該一方の縁部にヒートシールされてこの縁部より延出している縦シールテープと他方の縁部とをヒートシールするための縦シール機構であって、
前記チューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱するヒーターヘッドが２個以上、チューブ状包装材の流れ方向に対して直列に配置されていることを特徴とする縦シール機構。
【請求項５】
前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該他方の縁部内面を加熱するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の縦シール機構。
【請求項６】
前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該他方の縁部内面を加熱するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の縦シール機構。
【請求項７】
請求項１に記載の縦シールテープシール機構及び／又は請求項４に記載の縦シール機構を備えたことを特徴とする液体紙容器成形装置。
【請求項１】
板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部と縦シールテープとをヒートシールするための縦シールテープシール機構であって、
前記帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱するヒーターヘッドが２個以上、包装材の流れ方向に対して直列に配置されていることを特徴とする縦シールテープシール機構。
【請求項２】
前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該一方の縁部を加熱するようになっていることを特徴とする請求項１記載の縦シールテープシール機構。
【請求項３】
前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初に帯状の包装材の長手方向の一方の縁部を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該一方の縁部を加熱するようになっていることを特徴とする請求項１記載の縦シールテープシール機構。
【請求項４】
板紙をベース層とし、熱融着性合成樹脂を前記ベース層の表裏両面の最外層とする帯状の包装材から形成される、紙容器の内面に露出する縦方向の継ぎ目を縦シールテープで被覆してなる液体紙容器を成形する装置において使用される、前記帯状の包装材から形成されたチューブ状包装材の長手方向の一方の縁部と他方の縁部、及び、該一方の縁部にヒートシールされてこの縁部より延出している縦シールテープと他方の縁部とをヒートシールするための縦シール機構であって、
前記チューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱するヒーターヘッドが２個以上、チューブ状包装材の流れ方向に対して直列に配置されていることを特徴とする縦シール機構。
【請求項５】
前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも低い温度で該他方の縁部内面を加熱するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の縦シール機構。
【請求項６】
前記２個以上のヒーターヘッドのうち、最初にチューブ状包装材の長手方向の他方の縁部内面を加熱することとなる初段ヒーターヘッドは、他のヒーターヘッドよりも小さい熱量で該他方の縁部内面を加熱するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の縦シール機構。
【請求項７】
請求項１に記載の縦シールテープシール機構及び／又は請求項４に記載の縦シール機構を備えたことを特徴とする液体紙容器成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２６９３５３（Ｐ２００７−２６９３５３Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９６５７６（Ｐ２００６−９６５７６）
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（５０２３９４５２０）日本紙パック株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（５０２３９４５２０）日本紙パック株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
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