JP2000053110A - ヒートシール装置 - Google Patents

ヒートシール装置

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JP2000053110A
JP2000053110A JP22554798A JP22554798A JP2000053110A JP 2000053110 A JP2000053110 A JP 2000053110A JP 22554798 A JP22554798 A JP 22554798A JP 22554798 A JP22554798 A JP 22554798A JP 2000053110 A JP2000053110 A JP 2000053110A
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Japan
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heat sealing
sealing device
frequency coil
groove
working surface
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Satoshi Kume
聡 久米
Yuji Katayama
裕司 片山
Michio Ueda
道雄 植田
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Shikoku Kakoki Co Ltd
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Shikoku Kakoki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チューブ内面のごく僅かな凹凸に入った液体
や汚れを溶融樹脂と共にシール帯域外へ流出させて完全
なシール性を達成すると共に、容器内側に流出した溶融
樹脂によるヒビ割れの発生がない圧縮強度に優れたヒー
トシールを達成することができるヒートシール装置を提
供すること。 【解決手段】 合成樹脂層を含む積層体からなる包材１
をチューブ状とし、該チューブ状の包材を、平坦な作用
面に突条１１を有する高周波コイル２を備えたシールジ
ョー３とその対抗ジョー５とを用いて、液面下で横断状
にヒートシールするシール装置において、高周波コイル
２の作用面に、シール帯域の容器内面側外側に隣接して
合成樹脂溜まりを形成し得る溝１６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、長期保存が可能な
紙容器入り液体飲料等を製造するための充填包装機にお
けるヒートシール装置、詳しくは液体飲料等の内容物が
充填されたチューブ状包装材料を、液面下で横断状にヒ
ートシールするシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ジュース等の液体が充填密封され
た直方体状等の包装容器を製造する場合、特公昭５５−
３２１５号公報に見られるように、紙、アルミ箔、合成
樹脂を積層体とした包材を用い、該包材を搬送しながら
連続的にチューブ状として、図１に示すように、該チュ
ーブ状の包材１を、高周波コイル２を有するシールジョ
ー３と硬質ゴムからなるシーリングゴム４を有する対向
ジョー５とからなる加圧手段を用いて、液面下で横断状
にヒートシールし、ヒートシールされた２つのシール帯
域間を切断刃６によりカッティングするシール装置を用
いることはよく知られている。
【０００３】また、特開昭５８−１３４７４４号公報、
特開平５−２６９８５４号公報、特開平７−１６４５２
３号公報、特開平８−２１８８０５号公報には、上記ヒ
ートシール装置において、シールジョーの高周波コイル
の作用面に突条を設け、該突条により溶融した樹脂をシ
ール帯域内に押し出す積層材料のヒートシール装置が開
示されている。
【０００４】また、特許第２５７１９７７号公報には、
上記ヒートシール装置において、チューブ状包装材料の
シール部の容器内面側となる方に溶融樹脂を流出させた
場合、容器内側の縁部に、波打った溶融樹脂ビードがで
き、容器に外力がかかった場合、ビードの波の頂部から
亀裂が入り、容器が破れるという問題を回避するため
に、Ｕ字状高周波コイルの真直部の外側（容器内側）に
２つの磁性体を配置し、容器内側となる部分を加熱しな
いようにすることが開示されている。
【０００５】また、特開平８−２３０８３４号公報に
は、上記ヒートシール装置において、その長手方向に凸
部が設けられ、該凸部の両側に凸部と平行に形成された
溝を有する高周波コイルを用いることにより、包材の樹
脂が溶融され凸部により押されても、溶融樹脂をシール
帯域外へ流出させることなく、上記溝内に滞留させるこ
とが記載され、また、上記溝が形成されていない従来の
ヒートシール装置においては、シール帯域から流出した
溶融樹脂が固化して包装容器の内面側に固着し、これが
原因になってシール工程以後の成形工程においてヒビ割
れが発生することも記載されている。
【０００６】また、特開平８−２４４７２８号公報に
は、上記ヒートシール装置において、シール帯域形成部
が外側（容器内面側）にいくにしたがって漸次遠ざかる
方向に傾斜するように形成された高周波コイルを用い、
液面下でのチューブの加圧時にシール帯域から容器内側
に向かって液体及び溶融樹脂をスムーズに排除してヒー
トシールすることが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】液体飲料等の内容物が
充填されたチューブ状包装材料を液体が存在する状態で
横断状にヒートシールするシール装置において、ヒート
シールを良好に行うためには、チューブの加熱・加圧に
よるシール時に、チューブのシール帯域から液体をでき
る限り排除することが必要である。しかし、液体と接触
しているチューブ内面は必ずしも完全に平坦ではなく、
微細にみると、ごく僅かな凹凸を有している。そして、
前記特開昭５８−１３４７４４号公報、特開平５−２６
９８５４号公報、特開平７−１６４５２３号公報、特開
平８−２１８８０５号公報や特開平８−２３０８３４号
公報に記載のヒートシール装置においては、溶融した樹
脂をシール帯域外へ流出させることなくシール帯域内で
滞留させるシール方式を採用していることから、チュー
ブ内面のごく僅かな凹凸に入った液体や汚れをシール帯
域外へ流出させることができず、シール性において充分
といいうるものではなかった。
【０００８】一方、本発明者らは、シール時にこの凹凸
に入った液体や汚れを排除するために、シール帯域内の
液体を溶融樹脂とともにシール帯域外へ流出させればよ
いことを見出し、上記特開平８−２４４７２８号公報に
記載の発明を完成するに至ったが、このヒートシール装
置を用いる方法では、凹凸に入った液体や汚れを完全に
排除し、優れたシール性が得られるものの、容器内側に
流出した溶融樹脂が均一にはみ出さないことがあり、図
２に示すように、容器内側の縁部に波打った溶融樹脂ビ
ード７を形成し、シール工程以後の成形機等による二次
工程において、容器に圧力がかかった場合にビード７の
波の頂部８から亀裂が発生し、ごく稀に液漏れが生じる
ことがわかった。
【０００９】本発明の課題は、上記従来のヒートシール
装置における問題を解決しうるヒートシール装置、すな
わち充分な樹脂の流動があり、容器の圧縮強度を損なわ
ないようなヒートシール装置、詳しくはチューブ内面の
ごく僅かな凹凸に入った液体や汚れを溶融樹脂と共にシ
ール帯域外へ流出させて完全なシール性を達成すると共
に、容器内側に流出した溶融樹脂によるヒビ割れの発生
がない圧縮強度に優れたヒートシールを達成することが
できるヒートシール装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、先に、液
体飲料等の内容物が充填されたチューブ状包装材料を液
面下で横断状にヒートシールするシール装置を備えた高
速充填機を開発した（特開平１０−８６９１５号公報参
照）。この高速充填機におけるヒートシール装置は、上
記のヒートシール装置におけるように、ヒートシール部
とカッティング部とがともにシールジョーに備えられた
ものではなく、図３に示すように、シール部９の次工程
にカッティング部１０が設けられている。このことから
して、図４に示すように、上記高速充填機におけるヒー
トシール装置として、高周波コイル２を有するシールジ
ョー３とシーリングゴム４を有する対向ジョー５とから
なり、カッティング機構のないものを使用していたが、
このヒートシール装置１１では、シール帯域をも含めて
全面的に押圧することから溶融樹脂の流れが不十分で完
全なシールが達成できず、チューブ内面のごく僅かな凹
凸に入った液体を溶融樹脂と共にシール帯域外へ完全に
流出させようとすると、容器内側方向しか流出させると
ころがなく、容器内側に向かって流出させると容器内側
の縁部に波打った溶融樹脂ビードが形成され、容器に外
力がかかった場合にヒビ割れが発生する恐れがあり、い
ずれにしても従来のヒートシール装置では完全なシール
が得られないことがわかった。
【００１１】かかる問題を解決するため、まず本発明者
らは、カッティング側に上記凹凸に入った液体を溶融樹
脂と共に流出させるべく、図５に記載するような突条１
１を有する高周波コイル２のカッティング側外側に溝１
２を、容器内面側外側に磁性体１３を有するヒートシー
ル装置を用いてヒートシールを行ったところ、溶融樹脂
の流動性は改善されたものの、溶融樹脂がカッティング
側に向かって流出することから、カッティング部位から
のジュース等の液体の排除が充分でなくなり、この液溜
まりがカッター刃や装置を汚し、カビ等の衛生面での新
たな問題を発生させることがわかった。
【００１２】そこで、本発明者らは、従来のヒートシー
ル装置の考え方とは異なる発想、すなわち容器内側に積
極的に溶融樹脂を流出させるという考え方に到達し、高
周波コイルの容器内面側外側に隣接して溝を設け、該溝
に溶融樹脂を流出させると、溶融樹脂の流動性は改善さ
れる上に、以外にも、溶融樹脂ビードが形成されても凹
凸がない場合、容器にかかった外力に対してヒビ割れ等
が発生することなく、完全なヒートシールが達成しうる
ことを見出し、また、かかる知見を従来のカッティング
機構を備えたヒートシール装置に適用したところ、同様
に完全なヒートシールが達成しうることを確認し、本発
明を完成するに至った。
【００１３】すなわち本発明は、合成樹脂層を含む積層
体からなる包材をチューブ状とし、該チューブ状の包材
を、加熱機構を有する開閉自在な一対の加圧部材を用い
て、液面下で横断状にヒートシールするシール装置にお
いて、加圧部材の少なくとも一方に、シール帯域の容器
内面側外側に隣接して合成樹脂溜まりを形成し得る溝が
設けられていることを特徴とするヒートシール装置や、
積層体がさらにアルミ箔層を有し、加熱機構を有する開
閉自在な一対の加圧部材が、平坦な作用面を有する高周
波コイルを備えたシールジョーとその対向ジョーとから
なることを特徴とする上記ヒートシール装置に関する。
【００１４】また本発明は、溝が平坦な作用面を有する
高周波コイルの容器内面側外側に隣接して又は平坦な作
用面を有する高周波コイルの容器内面側の一部とその外
側にかけて設けられていることを特徴とする前記ヒート
シール装置や、該溝が平坦な作用面を有する高周波コイ
ルの両外側に設けられていることを特徴とする上記ヒー
トシール装置や、溝が平坦な作用面を有する高周波コイ
ルの容器内面側に加えて、カッティング側外側に隣接し
て設けられていることを特徴とする上記ヒートシール装
置や、溝が断面円弧状をし、その深さ寸法がその幅の１
／２よりも小さい溝であることを特徴とする上記ヒート
シール装置に関する。
【００１５】さらに本発明は、平坦な作用面を有する高
周波コイルがその長さ方向の全部又は一部に突条を有す
ることを特徴とする前記ヒートシール装置や、加圧部材
がカッティング機構を備えたことを特徴とする上記ヒー
トシール装置に関する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明における合成樹脂層を含む
積層体からなる包材としては、その最内面に加熱手段に
よってヒートシールすることができるポリエチレン等の
合成樹脂層と、容器の剛性を維持するための紙シート
と、容器内へ空気、微生物等を透過させないアルミ箔層
又は合成樹脂フィルム層などからなる積層体を例示する
ことができる。そして、高周波を利用した加熱機構を採
用する場合は、アルミ箔層を含む積層体が用いられ、イ
ンパルスや超音波を利用した加熱機構を採用する場合
は、アルミ箔層は必ずしも必要ではなく、酸素不透過性
の合成樹脂フィルム層を含む積層体を用いることができ
る。
【００１７】本発明においてシール帯域とは、加熱機構
を有する開閉自在な一対の加圧部材を用いて、包材の最
内面の合成樹脂層に熱と圧力が負荷され、ヒートシール
されている部分をいい、該シール帯域の長手方向と直交
する方向の端部は、その一方の端部がジュース等の充填
物の側、すなわち容器内面側となり、他方の端部が容器
を１個ずつ切り離すためのカッティング側となる。ま
た、本発明においては、かかるシール帯域に対応する加
圧部材の作用面をも便宜上シール帯域ということにす
る。
【００１８】本発明における加圧部材の加熱機構として
は、前記のように高周波、インパルス、超音波等による
加熱機構を例示することができるが、高周波によるヒー
トシールにおいては、超音波等によるヒートシールに比
べて、加熱領域と非加熱領域との境界が不均一であるた
め、シール帯域の境界も不均一になる傾向があるが、本
発明におけるように、シール帯域の外側に溝を設けるこ
とで、シールエッジが直線的で凹凸のない樹脂溜まり部
が形成され、シール帯域の境界が均一になる。したがっ
て、本発明において、加圧部材の加熱機構として高周波
を用いると、本発明の効果を特に享受することができ、
有利である。
【００１９】本発明において、包材をチューブ状とし、
該チューブ状の包材を、加熱機構を有する開閉自在な一
対の加圧部材を用いて、液面下で横断状にヒートシール
するシール装置としては、その加圧部材の作用面に設け
られた溝を除いては、前記従来公知のヒートシール装置
を用いることができる。このヒートシール装置における
一対の加圧部材は、インパルスにおける加熱部又は高周
波や超音波における加熱源を備えた加圧部材（以下「シ
ールジョー」という）と、これらを備えていない加圧部
材（以下「対向ジョー」という）とからふつう形成され
るが、一対の加圧部材の両方に、例えば一方にインパル
スによる加熱部を、他方に超音波による加熱源を備えた
加圧部材を用いることもできる。
【００２０】そして、本発明のヒートシール装置は、少
なくとも加圧部材の一方の作用面に、シール帯域の容器
内面側外側に隣接して合成樹脂溜まりを形成し得るよう
な溝が設けられていることを特徴とするものであるが、
かかる溝は一対の加圧部材の両方の作用面に設けてもよ
いし、シールジョー又は対向ジョーのどちらか一方の作
用面に設けておいてもよい。そして、どちらか一方に設
ける場合は、ふつうシールジョーの作用面に配設され
る。
【００２１】本発明において、包材として合成樹脂層と
アルミ箔層とを有する積層体を用い、加熱機構を有する
開閉自在な一対の加圧部材として、平坦な作用面を有す
る高周波コイルを有するシールジョーとシーリングゴム
を有する対向ジョーが備えられた加圧部材を用いる場
合、該平坦な作用面を有する高周波コイルの容器内面側
外側に隣接して又は平坦な作用面を有する高周波コイル
の容器内面側の一部とその外側にかけて上記溝、好まし
くは断面円弧状でその深さ寸法がその幅の１／２よりも
小さい、例えば１／３程度の溝を設けることが望まし
い。
【００２２】かかる溝を設けることにより、シール帯域
内の包材の最内面の合成樹脂層が、加熱機構を備えた加
圧部材の作用により、溶融され、該合成樹脂層表面に付
着していたジュース等の充填物や汚れなどの夾雑物と共
に容器内面側に向かって押し流され、シール帯域から流
出した該樹脂は溝に流入し、容器内面側外側に隣接して
合成樹脂溜まりが形成される。その結果、シール帯域に
は夾雑物のない優れたシール性を有する薄い合成樹脂層
が形成されることになる。
【００２３】また、シール帯域から流出した樹脂により
溝が埋め尽くされ、シールエッジが直線的で凹凸がない
均一な幅の合成樹脂溜まりが形成されるように、あらか
じめ上記溝の幅や深さをを設定しておくことが好まし
く、均一な幅のこの合成樹脂溜まり部から亀裂が生じる
ことはない。そして、この合成樹脂溜まり部は上記のよ
うに夾雑物を含むため密封性にはそれほど寄与しない
が、シール強度を高めるものといえる。
【００２４】そして、シールジョーにＵ字状等の高周波
コイルを設けて、切断予定部を介してチューブ状包材の
２箇所を同時にヒートシールする場合には、平坦な作用
面を有する高周波コイルの両外側に、すなわち両容器内
面側外側に、例えば２本の溝を設けることが好ましい。
【００２５】また、本発明においては、平坦な作用面を
有する高周波コイルの容器内面側に加えて、カッティン
グ側外側に隣接して溝を設けることもできる。このカッ
ティング側外側に隣接して設けられている溝は、加熱領
域と隣接して設けられていることから、シール面から押
し出された溶融樹脂がこの溝にも流入するようになって
いる。かかる溝を設けることにより、シール帯域内の包
材の最内面の合成樹脂層が溶融されると、シール帯域内
の溶融樹脂の一部がカッティング側に向かって押し流さ
れ、該溝に流入し、カッティング側外側に隣接して合成
樹脂溜まりが形成されることにより、シール帯域には夾
雑物のない一層薄い層の合成樹脂層が形成されることに
なる。そして、このカッティング側外側に隣接して形成
された合成樹脂溜まり部は、容器内面側外側のそれと異
なり、シールエッジが直線的で凹凸がない均一な幅の合
成樹脂溜まり部とすることは要求されない。
【００２６】さらに、上記平坦な作用面を有する高周波
コイルの長さ方向の一部に突条を設けることが、あらか
じめ包材に設けられているクリース（折り目）部に起因
するトンネル発生によるシール不良を確実に防止する点
等から好ましいが、高周波コイルの長さ方向の全部にわ
たって突条を設けても差し支えない。また、突条を設け
る位置は、シール帯域内であれば容器内面側寄りあるい
はカッティング側寄り等適宜選択することができる。そ
してまた、本発明のヒートシール装置は、従来のヒート
シール装置と同様に、加圧部材にカッティング機構を備
えたものであってもよい。
【００２７】以下、本発明にかかるヒートシール装置を
図６〜１１を参照して説明するが、本発明は、これら図
面に記載されたものに限定されるものではない。
【００２８】図６〜１１に示される本発明のヒートシー
ル装置は、包材１として合成樹脂層とアルミ箔層とを有
する積層体を用い、加熱機構を有する開閉自在な一対の
加圧部材として、平坦な作用面を有し、内部に冷却水通
路１４を有する高周波コイル２を備えたシールジョー３
とシーリングゴム４を有する対向ジョー５が備えられ、
該シールジョー３にシール帯域の容器内面側外側に隣接
して合成樹脂溜まり１５を形成し得るような溝１６が設
けられている。
【００２９】そして、図６に示されるヒートシール装置
は、溝１６が平坦な作用面を有する高周波コイル２の容
器内面側の一部とその外側にかけて設けられており、図
７に示されるヒートシール装置は、溝１６が平坦な作用
面を有する高周波コイル２の容器内面側外側に隣接して
設けられている。また、図８には、平坦な作用面を有す
る高周波コイル２の容器内面側の溝１６に加えて、カッ
ティング側外側に隣接して溝１２が設けられているヒー
トシール装置が示されている。図９〜１１には、図６〜
８に示されるヒートシール装置の高周波コイル２の平坦
な作用面に突条１１を有するヒートシール装置が示され
ている。そしてまた、図１２には、容器内面側に設けら
れた２本の溝１６が平坦な作用面を有する高周波コイル
２の両外側に設けられているヒートシール装置が示され
ている。
【００３０】
【発明の効果】本発明によると、カッティング部の液溜
まりを少なくすることができ、より衛生的なパックが生
産できる。しかも、夾雑物と共にシール帯域外へ流出し
た溶融樹脂が均一な幅の樹脂溜まりを形成し、その部分
からヒビ割れを生じることがなく、また、シール帯域内
の狭雑物が排除されることから、優れたヒートシールを
達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のヒートシール装置の概略縦断面図であ
る。
【図２】従来のヒートシール装置を用いたヒートシール
部の概略斜視図である。
【図３】シール部とカッティング部とが分離した従来の
高速充填機の作動を説明した図である。
【図４】従来の他のヒートシール装置の概略縦断面図で
ある。
【図５】従来の他のヒートシール装置の概略縦断面図で
ある。
【図６】本発明のヒートシール装置の概略縦断面図であ
る。
【図７】本発明の他のヒートシール装置の概略縦断面図
である。
【図８】本発明の他のヒートシール装置の概略縦断面図
である。
【図９】本発明の突条を有するヒートシール装置の概略
縦断面図である。
【図１０】本発明の突条を有する他のヒートシール装置
の概略縦断面図である。
【図１１】本発明の突条を有する他のヒートシール装置
の概略縦断面図である。
【図１２】本発明のヒートシール装置におけるヒートシ
ールジョーの概略斜視図である。
【符号の説明】
１ 包材 ２ 高周波コイ
ル ３ シールジョー ４ シーリング
ゴム ５ 対向ジョー ６ 切断刃 ７ 溶融樹脂ビード ８ ビードの頂
部 ９ シール部 １０ カッティン
グ部 １１ 突条 １２ カッティン
グ側の溝 １３ 磁性体 １４ 冷却水通路 １５ 合成樹脂溜まり １６ 容器内面側
の溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 道雄 徳島県板野郡北島町太郎八須字西の川10番 地の１ 四国化工機株式会社内 Ｆターム(参考） 3E094 AA12 BA02 CA04 CA05 CA06 CA22 CA24 CA25 EA03 HA03 HA08

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 合成樹脂層を含む積層体からなる包材を
    チューブ状とし、該チューブ状の包材を、加熱機構を有
    する開閉自在な一対の加圧部材を用いて、液面下で横断
    状にヒートシールするシール装置において、加圧部材の
    少なくとも一方の作用面に、シール帯域の容器内面側外
    側に隣接して合成樹脂溜まりを形成し得る溝が設けられ
    ていることを特徴とするヒートシール装置。
  2. 【請求項２】 積層体がさらにアルミ箔層を有し、加熱
    機構を有する開閉自在な一対の加圧部材が、平坦な作用
    面を有する高周波コイルを備えたシールジョーとその対
    向ジョーとからなることを特徴とする請求項１記載のヒ
    ートシール装置。
  3. 【請求項３】 溝が、平坦な作用面を有する高周波コイ
    ルの容器内面側外側に隣接して又は平坦な作用面を有す
    る高周波コイルの容器内面側の一部とその外側にかけて
    設けられていることを特徴とする請求項２記載のヒート
    シール装置。
  4. 【請求項４】 溝が、平坦な作用面を有する高周波コイ
    ルの両外側に設けられていることを特徴とする請求項３
    記載のヒートシール装置。
  5. 【請求項５】 溝が、平坦な作用面を有する高周波コイ
    ルのカッティング側外側に隣接して設けられていること
    を特徴とする請求項３又は４記載のヒートシール装置。
  6. 【請求項６】 溝が、断面円弧状をし、その深さ寸法が
    その幅の１／２よりも小さい溝であることを特徴とする
    請求項３〜５のいずれか記載のヒートシール装置。
  7. 【請求項７】 平坦な作用面を有する高周波コイルが、
    その長さ方向の全部又は一部に突条を有することを特徴
    とする請求項２又は請求項６記載のヒートシール装置。
  8. 【請求項８】 加圧部材が、カッティング機構を備えた
    ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか記載のヒート
    シール装置。
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