JP2012062109A - 筒状ラベル付き容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜で座屈強度が比較的弱いラベルであっても確実に装着可能な筒状ラベル付き容器の製造方法を提供する。
【解決手段】マンドレル１２の側面部１４に形成された空気孔１４ａから空気を吸引しつつ、厚さが６〜２０μｍの範囲のラベル基材７を前記マンドレル１２の側面部１４に巻き付け、前記ラベル基材の端部同士を重ね合わせて接合して筒状ラベル６を成形し、該筒状ラベルの座屈強度が０．０２Ｎ〜０．３Ｎの範囲に設定されており、前記マンドレルにて成形された前記筒状ラベルの位置を保持した状態で、前記マンドレルの上方又は下方に配置された容器１を、前記マンドレル１２と共に移動させ、前記マンドレル１２の位置に前記容器を置き換えることで、前記筒状ラベル６の内部に前記容器１を挿入させた後、前記筒状ラベル６を熱収縮させることで、前記容器１に前記筒状ラベル６を装着させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、胴部に熱収縮性ラベルを装着した筒状ラベル付き容器の製造方法に関するものであり、特に、薄膜で座屈強度が比較的弱いラベルであっても確実に装着可能な筒状ラベル付き容器の製造方法に関するものである。

従来、ポリエチレンテレフタレート樹脂製の容器等において、商品デザインや成分表示等を印刷したラベルを装着したものが使用されている。このような容器にラベルを装着する方法として、特許文献１には、プラスチックフィルムのブランクをマンドレルの周囲に巻き付けるとともにそのプラスチックフィルムの端部同士の重合部を接合してプラスチックスリーブを形成し、そのマンドレル上のプラスチックスリーブをマンドレルに沿って押し上げてプラスチックスリーブをガラスビンに被せた後、プラスチックスリーブを熱収縮し、ガラスビンに密着させることが記載されている。

特公昭５８−３３８１３号公報

しかしながら、特許文献１のプラスチックスリーブの製造方法では、マンドレルに巻き付けて筒状に成形されたスリーブの下端部をストッパリングにより押し上げてガラスビンに被せているため、薄膜状のフィルムによって形成されたスリーブを使用した場合にはそのスリーブの剛性が低くなるので、マンドレルからスリーブを外す際にスリーブにシワが発生したり、スリーブをビンの所定位置に被せることができなかったりする虞がある。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、薄膜で座屈強度が比較的弱いラベルであっても確実に装着可能な筒状ラベル付き容器の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、熱収縮性のラベル基材の両側の端部同士を重ね合わせて接合して筒状ラベルを形成し、該筒状ラベルを容器に装着する筒状ラベル付き容器の製造方法において、マンドレルの側面部に形成された空気孔から空気を吸引しつつ、厚さが６〜２０μｍの範囲の前記ラベル基材を前記マンドレルの側面部に巻き付けるとともに前記ラベル基材の端部同士を重ね合わせて接合することにより、座屈強度が０．０２Ｎ〜０．３Ｎの範囲の筒状ラベルを成形し、ついで前記筒状ラベルの位置を保持した状態で、前記マンドレルの上方又は下方に配置された前記容器を、前記マンドレルと共に上方又は下方に移動させて前記マンドレルの位置に前記容器を置き換えることで、前記筒状ラベルの内部に前記容器を挿入させた後、前記筒状ラベルを熱収縮させて前記容器に前記筒状ラベルを装着させることが特徴である。

請求項２の発明は、請求項１の発明の構成に加えて、前記マンドレルの上面部に前記容器を載置した状態で、前記マンドレルの側面部に前記ラベル基材を巻き付けて前記筒状ラベルを成形し、前記マンドレルの下方に設けられたストッパ部材に前記筒状ラベルの下端部を当接させ保持した状態で、前記容器を載置した前記マンドレルを下降させて、前記容器を前記筒状ラベルの内部に挿入した後、前記筒状ラベルを熱収縮させて前記容器に前記筒状ラベルを装着させることが特徴である。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明の構成に加えて、前記マンドレルに前記ラベル基材を巻き付けて前記筒状ラベルを成形した後、前記容器を前記マンドレルと共に移動させる際の前記マンドレルの移動速度が、１〜４０ｍｍ／ｍｓｅｃであることが特徴である。

請求項１の発明によれば、マンドレルにて筒状ラベルを成形した後、容器に筒状ラベルを被せる際に、筒状ラベルの位置を保持した（筒状ラベルを静止させた）状態で、マンドレルの位置に容器を置き換えるように移動させて、筒状ラベルに容器を挿入するような形で、容器に筒状ラベルを被せるため、筒状ラベルに余分な力が加えられず、形状を安定させることができるので、筒状ラベルのラベル基材の厚さが６〜２０μｍの範囲で、筒状に成形された状態での筒状ラベルの座屈強度が０．０２Ｎ〜０．３Ｎの範囲であっても、筒状ラベルにシワが発生したり、変形したりすることを防止できる。

その結果、筒状ラベルのラベル基材の厚さを薄くでき、また、筒状ラベルの座屈強度を必要以上に強くしなくても良いため、筒状ラベルの材料コストを安価にすることができる。

請求項２の発明によれば、マンドレルの上面部に容器を載置した状態で、筒状ラベルを成形し、マンドレルの下方に設けられたストッパ部材に筒状ラベルの下端部を当接させ保持した状態で、容器を載置したマンドレルを下降させて、容器を筒状ラベルの内部に挿入させていることにより、筒状ラベルの位置を保持するストッパ部材をマンドレルの下方にのみ設ければよいため、製造設備を簡素化することができる。

請求項３の発明によれば、マンドレルにて筒状ラベルを成形した後、容器をマンドレルと共に移動させる際のマンドレルの移動速度が、１〜４０ｍｍ／ｍｓｅｃであることにより、比較的高速で筒状ラベル付き容器を製造できると共に、そのような生産速度においても、筒状ラベルの座屈の発生を十分に抑制することができる。

本発明において円筒状ラベルを成形し、かつ容器に嵌合させる過程を示す工程図である。 ラベル基材をロールから引き出してマンドレルに巻き付けることにより円筒状ラベルを成形する装置を説明するための概略図である。

本発明は、飲料等を充填・密封したボトル型容器の胴部に、熱収縮性の筒状ラベルを装着した筒状ラベル付き容器を製造する方法に関するものである。図１に本発明によって製造される筒状ラベル付き容器の例を模式的に示してある。本発明において使用される容器１は、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエチレン樹脂等による合成樹脂製の容器や、アルミニウム合金や表面処理鋼板等による金属製の容器が使用できる。本実施例では、ポリエチレンテレフタレート樹脂製の容器１で、円板状の底部２と、底部２の周縁部から上方に延在する円筒状の胴部３と、胴部３の上端から徐々に縮径された肩部４と、肩部４の上端に接続される口頸部５とを有するボトル型の容器が好適に使用できる。

本発明において使用される筒状ラベル６は、熱収縮性のラベル基材７の端部同士を重ね合わせて接合して筒状に成形したものであり、ラベル基材７として、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、スチレンーブタジエン共重合体などのスチレン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂などの熱可塑性樹脂からなる単層又は複層の熱収縮性フィルムが適宜使用できる。

本発明の筒状ラベル６は、ラベル基材７の厚さが、６〜２０μｍの範囲で、ラベル基材７の端部同士を接合して筒状ラベル６に成形した状態での座屈強度が０．０２Ｎ〜０．３Ｎに設定されている。

本発明における座屈強度は、筒状ラベル６の軸方向に力を加えた際の折れ曲がり難さのことである。本発明の座屈強度の測定方法では、軸方向長さが１２０ｍｍで、内径６６ｍｍの円筒状に成形した筒状ラベル６を、高さが６０ｍｍで外径６５．８ｍｍの円柱状の治具に被せた状態で、筒状ラベル６の上に、筒状ラベル６の上端を完全に覆うように、厚さ０．３ｍｍで、１辺が６７ｍｍの正方形状で、重さが１．６ｇのアクリル樹脂製の薄板を載せ、その薄板の中央に荷重を掛けた際の筒状ラベル６の一部が折れ曲がる時の荷重を測定しており、測定された荷重に薄板の重さを加えた値を本発明における座屈強度としている。

図２に前述した筒状フィルム付き容器を製造するための装置の一部を示してあり、本発明に係る製造装置では、ラベル基材７を供給するラベル基材供給装置８と、ラベル基材７を筒状に成形する筒状ラベル成形装置９と、筒状ラベル６を熱収縮させて容器に装着させる筒状ラベル装着装置（図示せず）とを有している。

ラベル基材供給装置８は、ロール巻きされた帯状のラベル基材７を保持するスタンド８ａを有し、ここから引き出されたラベル基材７をガイドローラ８ｂ，８ｃを介してカッター１０に送るように構成されている。そのカッター１０は、切断するべきラベル基材７の長さに等しい間隔で配置した切断刃１０ａを外周面に有するカッターローラ１０ｂと、そのカッターローラ１０ｂとの間にラベル基材７を挟み込んで回転する受けローラ１０ｃとを備えており、その受けローラ１０ｃの外周面には、切断刃１０ａの刃先が入り込む複数の凹部１０ｄが一定間隔に設けられている。さらに、ラベル基材供給装置８は、所定の長さに切断されたラベル基材７を受けローラ１０ｃから受け取って筒状ラベル成形装置９に受け渡す回転ドラム１１を備えている。この回転ドラム１１は、外周面を上記の受けローラ１０ｃに接触させて回転する円筒体であって、受けローラ１０ｃより大きい外径を有し、受けローラ１０ｃと共に回転することにより、所定の長さに切断されて受けローラ１０ｃの外周面に保持されているラベル基材７を受けローラ１０ｃから受け取り、それらのラベル基材７を所定の間隔をあけて外周面に保持するように構成されている。なお、受けローラ１０ｃおよび回転ドラム１１によるラベル基材７の保持および離脱は、真空吸着およびその解除によって行うように構成されている。

ラベル基材供給装置８の下流側に配置されている筒状ラベル成形装置９の構成について説明すると、筒状ラベル成形装置９は、上記の回転ドラム１１の回転軸線と平行な軸線を中心に回転する回転台（図示せず）を有しており、その回転台の周縁部に、ラベル基材７を巻き付けて円筒状に成形するための複数のマンドレル１２が設けられている。各マンドレル１２は、容器胴部３の外径と同一か、それより僅かに大きい外径を有する円柱状に形成されており、図１に示すように容器１を載置可能な上面部１３と、ラベル基材７を保持可能な大きさ（ラベル基材７の容器高さ方向の幅よりも長い軸方向長さ）を備え、且つ、複数の空気孔１４ａが形成された側面部１４とを有している。各マンドレル１２は、搬送方向に沿って移動可能であるとともに、上下動可能であり、さらに、マンドレル１２の軸を中心として、マンドレル１２の周方向に回転（自転）可能に構成されている。尚、本実施例では、マンドレル１２の上昇及び下降速度は、１〜４０ｍｍ／ｍｓｅｃの範囲に設定されており、生産速度と製品品質を考慮すると、２〜３０ｍｍ／ｍｓｅｃの範囲に設定されていることが好ましい。

マンドレル１２の内部には、各空気孔に連通する空気通路（図示せず）が形成され、空気通路はマンドレル１２の外部に設けられた空気制御装置（図示せず）に接続されている。空気制御装置は、マンドレル１２の空気孔１４ａに対して、空気の吸引及び噴出を任意に切り替えることができるように構成されている。その切り替えは、マンドレル１４の位置を検出してバルブを電気的に制御することにより行ってもよく、あるいは筒状ラベル成形装置９における回転台の回転角度で切り替わるいわゆるメカニカルバルブ機構によって行っても良い。

マンドレル１２の周囲には、環状のストッパ部材１５が設けられており、マンドレル１２の外径よりもストッパ部材１５の内径の方が僅かに大きく設定されており、ストッパ部材１５の内部をマンドレル１２が挿通可能なように構成されている。また、上下動可能なマンドレル１２が上死点に位置した状態では、ストッパ部材１５はマンドレル１２の下方に位置し、マンドレル１２が下死点に位置した状態では、ストッパ部材１５の上面１５ａがマンドレル１２の上面部１３とほぼ同じ高さに位置するように構成されている。

各マンドレル１２の上方には、マンドレル１２と同期して搬送方向に移動可能で、且つ、上下動可能に構成され、さらにマンドレル１２の上面部１３に載置された容器１のキャップ１６の上部を保持可能な保持部材１７がそれぞれ設けられている。すなわち、保持部材１７は前述した回転台と一体となって回転し、かつ所定の基準位置からの回転角度に応じて上下に移動するように構成されており、さらに、保持部材１７の軸を中心として、マンドレル１２と連動して、保持部材１７の周方向に回転（自転）可能に構成されている。

各マンドレル１２の側面部１４に隣接する位置には、マンドレル１２と同期して搬送方向に沿って移動可能な接合装置１８がそれぞれ設けられている。接合装置１８は、マンドレル１２に向かって前後動可能で、マンドレル１２の軸方向に延びているヒートシールバー１９を備えており、電熱により加熱されたヒートシールバー１９を、重ね合わされたラベル基材７の端部に押し付けることにより、ラベル基材７の端部を接合し、筒状ラベル６を成形することができる。なお、ラベル基材７の端部の接合方法としては、ヒートシールに限らず、インパルスシール、超音波シール、高周波シール等のシール方法により接合するようにしても良い。

筒状ラベル装着装置（図示せず）では、容器に被せられた筒状ラベル６を加熱収縮させることで、容器１に筒状ラベル６を装着させている。筒状ラベル装着装置は、周知の熱収縮用加熱装置であれば良く、トンネル状の加熱部の内部で容器１に被せられた筒状ラベル６に、熱風あるいは蒸気を吹き付けることで、熱収縮性の筒状ラベル６を加熱収縮させ、容器１に筒状ラベル６を密着させて装着させるように構成されている。

上記のような製造装置を用いた本発明の筒状ラベル付き容器の製造方法では、内容物が充填され、キャップ１６により密封された容器１が、マンドレル１２の上面部１３に載置されるとともに、キャップ１６の上部を保持部材１７により保持された状態で搬送される。この時、上下動可能なマンドレル１２は上死点の位置に配置されている。一方、ラベル基材７が、ラベル基材供給装置８によって、容器１の周長より僅かに長い長さに切断され、ラベル装着装置に隣接する回転ドラム１１に１枚ずつ吸着保持される。この回転ドラム１１に保持されたラベル基材７を、空気制御装置により空気孔から空気を吸引している状態のマンドレル１２に当接させることで、回転ドラム１１の回転に伴い、マンドレル１２が自転し、マンドレル１２の側面部１４にラベル基材７が巻き付けられ、マンドレル１２にラベル基材７が吸着保持される。マンドレル１２に巻き付けられたラベル基材７の他端は、ラベル基材７の一端に重ね合わせられ、接合装置１８のヒートシールバー１９をラベル基材７の重ね合わせ部に向かって前進させて押し付けることで、重ね合わせ部を溶着接合し、筒状ラベル６が成形される。

筒状ラベル６が成形された後、空気制御装置の設定を、空気を噴出するように切り替え、マンドレル１２の空気孔１４ａから空気を噴出し、マンドレル１２に吸着保持されていた筒状ラベル６を解放するとともに、マンドレル１２と筒状ラベル６との間に隙間が生じるようにする。尚、筒状ラベル６の座屈強度が比較的強い場合は、空気孔から空気を噴出せずに、空気の吸引を停止するだけでも良い。次いで、マンドレル１２を上死点の位置から下降させて、筒状ラベル６の下端がマンドレル１２の下方に設けられた環状のストッパ部材１５に当接し、高さ方向の位置を維持されるのに対し、マンドレル１２及びその上面部１３に載置された容器１は、ストッパ部材１５の内部を通過して、マンドレル１２の上面部１３とストッパ部材１５の上面１５ａとが同じ高さになる位置まで下降させられる。これにより、マンドレル１２の上面部１３に載置された容器１の胴部３が筒状ラベル６の内部に挿入され、容器胴部３に筒状ラベル６が被せられた状態となる。そして、容器胴部３に筒状ラベル６を被せた状態で、筒状ラベル装着装置に搬送し、筒状ラベル６を加熱し、熱収縮させることにより、容器１に筒状ラベル６を装着させ、筒状ラベル付き容器を製造している。

なお、本実施例では、マンドレル１２の上方に容器１を配置し、マンドレル１２と容器１とを下降させることで、マンドレル１２の位置に容器１を置き換えるようにしているが、本発明はそのような構成に限らず、マンドレル１２の下方に容器１を配置し、マンドレル１２と容器１とを上昇させることで、マンドレル１２の位置に容器１を置き換えるようにしても良い。この場合、マンドレル１２の下面部に容器１を吊り下げるようにするか、或いは、マンドレル１２の下方にマンドレル１２と同期して上下動する台座を設けて、その台座に容器１を載置するようにした状態で、マンドレル１２にて筒状ラベル６を成形し、成形された筒状ラベル６の上端部と下端部とをストッパ部材１５で保持しながら、マンドレル１２と容器１とを上昇させることでマンドレル１２の位置に容器１を置き換えることができる。

このような筒状ラベル付き容器の製造方法によれば、マンドレル１２によって筒状ラベル６を成形した後、容器１に筒状ラベル６を被せる際に、筒状ラベル６の位置を保持した（筒状ラベル６を静止させた）状態で、マンドレル１２の位置に容器１を置き換えるように移動させて、筒状ラベル６に容器１を挿入するような形で、容器１に筒状ラベル６を被せるため、筒状ラベル６に余分な力が加えられず、形状を安定させることができるので、筒状ラベル６のラベル基材７の厚さが６〜２０μｍの範囲で、筒状に成形された状態での筒状ラベル６の座屈強度が０．０２Ｎ〜０．３Ｎの範囲であっても、筒状ラベル６にシワが発生したり、変形したりすることを防止できる。

その結果、筒状ラベル６のラベル基材７の厚さを薄くでき、また、筒状ラベル６の座屈強度を必要以上に強くしなくても良いため、筒状ラベル６の材料コストを安価にすることができる。

すなわち、本発明とは逆に、容器１を静止した状態で、筒状ラベル６を移動させて筒状ラベル６を容器１に被せる場合、生産速度（筒状ラベル６の移動速度）を高速にすると、厚さが６〜２０μｍの範囲の薄膜のラベル基材７から形成された筒状ラベル６では、筒状ラベル６の移動に伴う空気の流れにより、筒状ラベル６が不規則な挙動を示し、その結果、容器１と筒状ラベル６とが接触して、筒状ラベル６が変形する虞がある。

また、筒状ラベル６の座屈強度に関して、座屈強度が０．０２Ｎより弱いと、強度が弱すぎて筒状ラベル６の容器１への装着時にラベルにシワが生じる虞があり、一方、０．３Ｎより大きくなると、ラベル基材７の厚さが厚くなるため、材料コストが増加する虞がある。

また、本発明では、筒状ラベル６自体を移動させないため、補強リブ等により容器外面に凹凸部を多く備えた合成樹脂製容器に対して使用しても、筒状ラベル６と容器外面とが殆ど干渉しないため、筒状ラベル６を容器１にスムーズに被せることができる。

また、マンドレル１２の上面部１３に容器１を載置した状態で、筒状ラベル６を成形し、マンドレル１２の下方に設けられたストッパ部材１５に筒状ラベル６の下端部を当接させて保持した状態で、容器１を載置したマンドレル１２を下降させて、容器１を筒状ラベル６の内部に挿入させていることにより、筒状ラベル６の位置を保持するストッパ部材１５をマンドレル１２の下方にのみ設ければよいため、製造設備を簡素化することができる。

さらに、マンドレル１２にて筒状ラベル６を成形した後、容器１をマンドレル１２と共に移動させる際のマンドレル１２の移動速度が、１〜４０ｍｍ／ｍｓｅｃであることにより、比較的高速で筒状ラベル付き容器を製造できるとともに、そのような生産速度においても、筒状ラベル６の座屈の発生を十分に抑制することができる。

すわなち、マンドレル１２の下降速度が、１ｍｍ／ｍｓｅｃよりも遅いと、筒状ラベル付き容器の生産速度が遅くなり、生産性が低下するという問題があり、一方、マンドレル１２の下降速度が、４０ｍｍ／ｍｓｅｃよりも速いと、マンドレル１２の下降時に、マンドレル１２に巻き付けられた筒状ラベル６が安定した挙動を示さず、マンドレル１２に載置された容器１と干渉して筒状ラベル６が座屈する虞がある。

１…容器、 ６…筒状ラベル、 ７…ラベル基材、 １２…マンドレル、 １３…（マンドレルの）上面部、 １４…（マンドレルの）側面部、 １４ａ…（マンドレルの）空気孔、 １５…ストッパ部材。

Claims (3)

1. 熱収縮性のラベル基材の両側の端部同士を重ね合わせて接合して筒状ラベルを形成し、該筒状ラベルを容器に装着する筒状ラベル付き容器の製造方法において、
   マンドレルの側面部に形成された空気孔から空気を吸引しつつ、厚さが６〜２０μｍの範囲の前記ラベル基材を前記マンドレルの側面部に巻き付けるとともに、前記ラベル基材の端部同士を重ね合わせて接合することにより、座屈強度が０．０２Ｎ〜０．３Ｎの範囲の筒状ラベルを成形し、ついで
   前記筒状ラベルの位置を保持した状態で、前記マンドレルの上方又は下方に配置された前記容器を、前記マンドレルと共に上方又は下方に移動させて前記マンドレルの位置に前記容器を置き換えることで、前記筒状ラベルの内部に前記容器を挿入させた後、
   前記筒状ラベルを熱収縮させて前記容器に前記筒状ラベルを装着させる
   ことを特徴とする筒状ラベル付き容器の製造方法。
2. 前記マンドレルの上面部に前記容器を載置した状態で、前記マンドレルの側面部に前記ラベル基材を巻き付けて前記筒状ラベルを成形し、前記マンドレルの下方に設けられたストッパ部材に前記筒状ラベルの下端部を当接させ保持した状態で、前記容器を載置した前記マンドレルを下降させて、前記容器を前記筒状ラベルの内部に挿入した後、前記筒状ラベルを熱収縮させて前記容器に前記筒状ラベルを装着させることを特徴とする請求項１に記載の筒状ラベル付き容器の製造方法。
3. 前記マンドレルに前記ラベル基材を巻き付けて前記筒状ラベルを成形した後、前記容器を前記マンドレルと共に移動させる際の前記マンドレルの移動速度が、１〜４０ｍｍ／ｍｓｅｃであることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒状ラベル付き容器の製造方法。

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