JP2000095217A - プラスチックの熱溶着温度の測定方法 - Google Patents
プラスチックの熱溶着温度の測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】プラスチック材料のヒートシール条件の設定
は、実際の設備を長時間生産休止させ、大量の資材を用
意し多くの人手を掛けて、加熱ブロックの設定温度を順
次変更してヒートシールされた試験片の引っ張り試験や
観察によって行われている。個々の資材毎の「溶着温
度」が容易に測定、確定できれば、ヒートシール条件の
設定が簡易化、廉価にできる。 【解決手段】微細温度センサーを溶着面に挟み込んで、
溶着面温度を直接高速計測して記録する。加熱流を溶融
熱量より僅かに大きめになるように加熱制御する。得ら
れた温度データを近似1,2次微分し加熱のバラツキを
極小化し、伝熱率の変化を符号化し「溶着温度」を確定
する。
は、実際の設備を長時間生産休止させ、大量の資材を用
意し多くの人手を掛けて、加熱ブロックの設定温度を順
次変更してヒートシールされた試験片の引っ張り試験や
観察によって行われている。個々の資材毎の「溶着温
度」が容易に測定、確定できれば、ヒートシール条件の
設定が簡易化、廉価にできる。 【解決手段】微細温度センサーを溶着面に挟み込んで、
溶着面温度を直接高速計測して記録する。加熱流を溶融
熱量より僅かに大きめになるように加熱制御する。得ら
れた温度データを近似1,2次微分し加熱のバラツキを
極小化し、伝熱率の変化を符号化し「溶着温度」を確定
する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、シート状プラス
チックを圧着加熱によって溶着封緘や製袋に際してよく
行われているヒートシール作業において、個々の資材毎
の加熱温度の設定に必要な「溶着温度」の容易な測定方
法を提供しようとするものである
チックを圧着加熱によって溶着封緘や製袋に際してよく
行われているヒートシール作業において、個々の資材毎
の加熱温度の設定に必要な「溶着温度」の容易な測定方
法を提供しようとするものである
【0002】
【従来の技術】シート状のプラスチックを使用して容器
の封緘をしたり、シート状の材料を重ね合わせて袋状に
したものが包装資材において、封緘や製袋の加熱圧着
は、単に機械的に結合するものから、気体類や微生物の
出入りを防御する目的にも及んでいる プラスチック資材自体の熱溶着特性の信頼性は非常に高
く、資材毎(含むロット毎)の「溶着温度」が容易かつ
正確に把握できれば、熱溶着の高信頼化が図れるが、簡
易な「溶着温度」測定方法は見当たらない 従来は、溶着の確実な状態を得るために、実際の設備を
長時間生産休止し、実際の材料を使い封緘、ヒートシー
ルテストを大量の材料と人手を使い、広範囲の運転条件
下で得られた溶着サンプルを、JISで規定された引っ
張り試験と観察による間接的な検査で決定している
の封緘をしたり、シート状の材料を重ね合わせて袋状に
したものが包装資材において、封緘や製袋の加熱圧着
は、単に機械的に結合するものから、気体類や微生物の
出入りを防御する目的にも及んでいる プラスチック資材自体の熱溶着特性の信頼性は非常に高
く、資材毎(含むロット毎)の「溶着温度」が容易かつ
正確に把握できれば、熱溶着の高信頼化が図れるが、簡
易な「溶着温度」測定方法は見当たらない 従来は、溶着の確実な状態を得るために、実際の設備を
長時間生産休止し、実際の材料を使い封緘、ヒートシー
ルテストを大量の材料と人手を使い、広範囲の運転条件
下で得られた溶着サンプルを、JISで規定された引っ
張り試験と観察による間接的な検査で決定している
【0003】
【発明が解決しようとする課題】加熱圧着面の温度を確
実に測定するには次のような課題がある (1)微細部分の温度測定方法 (2)微小温度変化の高速記録 (3)熱容量の小さいセンサーの使用 (4)溶融熱量より僅かに大きい加熱の制御 (5)測定上の外乱を極小化する採取データの処理方法
実に測定するには次のような課題がある (1)微細部分の温度測定方法 (2)微小温度変化の高速記録 (3)熱容量の小さいセンサーの使用 (4)溶融熱量より僅かに大きい加熱の制御 (5)測定上の外乱を極小化する採取データの処理方法
【0004】
【課題を解決する手段】本発明では次の手段によって
「溶着温度」を確定する (1)溶着面に微細センサーを挟み込み溶着面温度の変
化を自動的に高速記憶又は、記録する (2)加熱温度帯において、熱伝導特性の変化の極小な
均一な厚さのシート状の素材を被加熱プラスチック表面
に密着して、加熱流を制限する (3)時間的に順次、上昇する加熱を行う (4)得られた溶着面上昇温度値を一定時間毎に区切っ
て、各々の時間区画の一つ後のデータから基点のデータ
の差を求める 測定範囲全部について同様の計算を行い溶着面温度の時
間変化の近似微分を行い「溶着面温度上昇速度値」を得
る (5)「溶着面温度上昇値」を上記と同じ時間区画で、
更に差分計算を行い、近似2次微分を行い、溶着面温度
の変化をプラス値又は、マイナス値に置き換え、加熱速
度のバラツキの影響を極小化して、変曲点の検出感度を
数学的に高める (6)近似2次微分結果から、大きくプラス転じた温度
を「溶着温度」と仮定する (7)上記で求められた「溶着温度」を中心に±1〜5
℃の加熱温度範囲で圧着加熱を行い、上記で得られた
「溶着温度」の補正を行うとともに、溶着面の観察から
実用的な「溶着温度」の確定を行う
「溶着温度」を確定する (1)溶着面に微細センサーを挟み込み溶着面温度の変
化を自動的に高速記憶又は、記録する (2)加熱温度帯において、熱伝導特性の変化の極小な
均一な厚さのシート状の素材を被加熱プラスチック表面
に密着して、加熱流を制限する (3)時間的に順次、上昇する加熱を行う (4)得られた溶着面上昇温度値を一定時間毎に区切っ
て、各々の時間区画の一つ後のデータから基点のデータ
の差を求める 測定範囲全部について同様の計算を行い溶着面温度の時
間変化の近似微分を行い「溶着面温度上昇速度値」を得
る (5)「溶着面温度上昇値」を上記と同じ時間区画で、
更に差分計算を行い、近似2次微分を行い、溶着面温度
の変化をプラス値又は、マイナス値に置き換え、加熱速
度のバラツキの影響を極小化して、変曲点の検出感度を
数学的に高める (6)近似2次微分結果から、大きくプラス転じた温度
を「溶着温度」と仮定する (7)上記で求められた「溶着温度」を中心に±1〜5
℃の加熱温度範囲で圧着加熱を行い、上記で得られた
「溶着温度」の補正を行うとともに、溶着面の観察から
実用的な「溶着温度」の確定を行う
【0005】
【発明の実施の形態】図−1によって発明の実施の形態
を説明する(形態の理解をしやすくするために各々部位
の縮尺はまちまちにしてある) 被加熱プラスチックは、ヒートシーラント層(1)及び
(1’)と基材(2),(2’)の複合化されたものを
示した ヒートシーラント層(1)及び(1’)と基材(2)及
び(2’)の各々の厚さは、数十μmである 溶着面の温度センサー(4)は、ヒートシーラント層
(1)及び(1’)の溶着面に挟まれるように設置し、
温度は電圧信号に変換されて、記録計(6)に接続さ
れ、データ解析に供される 加熱ブロック(5),(5’)は、被加熱プラスチック
の熱溶着推定温度より高めのほぼ同一温度に調節され、
作動機構(図示せず)によって、被加熱プラスチックに
対して圧着と解放ができるようになっている 被加熱プラスチックの表面には、加熱量を制御する熱流
制御材(3),(3’)を密着配置させる 記録計(6)によって得られた、データを数学的に解析
をして、溶着の開始温度を確定する 詳細は、
を説明する(形態の理解をしやすくするために各々部位
の縮尺はまちまちにしてある) 被加熱プラスチックは、ヒートシーラント層(1)及び
(1’)と基材(2),(2’)の複合化されたものを
示した ヒートシーラント層(1)及び(1’)と基材(2)及
び(2’)の各々の厚さは、数十μmである 溶着面の温度センサー(4)は、ヒートシーラント層
(1)及び(1’)の溶着面に挟まれるように設置し、
温度は電圧信号に変換されて、記録計(6)に接続さ
れ、データ解析に供される 加熱ブロック(5),(5’)は、被加熱プラスチック
の熱溶着推定温度より高めのほぼ同一温度に調節され、
作動機構(図示せず)によって、被加熱プラスチックに
対して圧着と解放ができるようになっている 被加熱プラスチックの表面には、加熱量を制御する熱流
制御材(3),(3’)を密着配置させる 記録計(6)によって得られた、データを数学的に解析
をして、溶着の開始温度を確定する 詳細は、
【実施例】にて説明する
【0006】
【実施例】図−1で示した溶着面の温度センサー(4)
は、センサーの熱容量が大きいと溶融現象の検出が曖昧
になってしまうので、50μm以下の微細な熱電対、サ
ーミスター等を剥き出しで使用する必要がある 熱流制御材(3),(3’)は、試験加熱温度帯で熱変
性を起こさない、テフロン(登録商標)シートや紙等を
使用する 加熱流制御の量は、加熱ブロック(5),(5’)の設
定温度との兼ね合いで決定されるが、解析時間区画にお
いての加熱速度が0.5〜数℃になるように厚さや枚数
で調節する 温度記録計(6)は、解析時間区画が0.1〜1秒位に
設定できる応答速度の機器を選択する 図−2によって「溶着温度」の確定実施例を説明する 図−2(a)は、一定温度に調節された加熱ブロックで
加熱された加熱温度帯において溶融等の熱変性を起こさ
ない材料の圧着面温度の記録である 経時データ(7)の1次微分結果(8)、2次微分結果
(9)を示した 微分値は何れも0に漸近する現象を示す 図−2(b)はヒートシーラント層を持った複合材料の
加熱記録である 温度上昇の変化に軟化開始ゾーン(10)と溶融開始ゾ
ーン(11)が認められるが、微細な温度値を読み取る
ことは難しい 得られた経時データを0.1〜1秒の区画を設定して、
区画間の変化を計算して、近似1次微分結果(12)を
表示スケールを拡大して棒グラフ化にしたものを図−2
(c)にを示した 近似1次微分(12)を区間毎の更なる差分を計算し、
近似2次微分結果(13)を得る 近似2次微分(13)から変曲点(14)において伝熱
度が著しく増加したこと検知することができる 変曲点(14)を固体、粘体からの液体化点と推定し、
本発明では、この点を「溶着温度」とした 変曲点(14)を起点として、図−2(c)と図−2
(b)を結合して、「溶着温度」TMを決定する 測定データを近似2次微分することは、加熱温度傾斜の
バラツキの影響を極小化する目的である 本発明による「溶着温度」の精度を高速測定下で確定す
ることは、実際には困難が伴うので、補完の方法とし
て、得られた「溶着温度」の±5℃の範囲に正確に温度
調節された加熱ブロックで、加熱圧着することによっ
て、補正された実用的な「溶着温度」を確定することが
できる
は、センサーの熱容量が大きいと溶融現象の検出が曖昧
になってしまうので、50μm以下の微細な熱電対、サ
ーミスター等を剥き出しで使用する必要がある 熱流制御材(3),(3’)は、試験加熱温度帯で熱変
性を起こさない、テフロン(登録商標)シートや紙等を
使用する 加熱流制御の量は、加熱ブロック(5),(5’)の設
定温度との兼ね合いで決定されるが、解析時間区画にお
いての加熱速度が0.5〜数℃になるように厚さや枚数
で調節する 温度記録計(6)は、解析時間区画が0.1〜1秒位に
設定できる応答速度の機器を選択する 図−2によって「溶着温度」の確定実施例を説明する 図−2(a)は、一定温度に調節された加熱ブロックで
加熱された加熱温度帯において溶融等の熱変性を起こさ
ない材料の圧着面温度の記録である 経時データ(7)の1次微分結果(8)、2次微分結果
(9)を示した 微分値は何れも0に漸近する現象を示す 図−2(b)はヒートシーラント層を持った複合材料の
加熱記録である 温度上昇の変化に軟化開始ゾーン(10)と溶融開始ゾ
ーン(11)が認められるが、微細な温度値を読み取る
ことは難しい 得られた経時データを0.1〜1秒の区画を設定して、
区画間の変化を計算して、近似1次微分結果(12)を
表示スケールを拡大して棒グラフ化にしたものを図−2
(c)にを示した 近似1次微分(12)を区間毎の更なる差分を計算し、
近似2次微分結果(13)を得る 近似2次微分(13)から変曲点(14)において伝熱
度が著しく増加したこと検知することができる 変曲点(14)を固体、粘体からの液体化点と推定し、
本発明では、この点を「溶着温度」とした 変曲点(14)を起点として、図−2(c)と図−2
(b)を結合して、「溶着温度」TMを決定する 測定データを近似2次微分することは、加熱温度傾斜の
バラツキの影響を極小化する目的である 本発明による「溶着温度」の精度を高速測定下で確定す
ることは、実際には困難が伴うので、補完の方法とし
て、得られた「溶着温度」の±5℃の範囲に正確に温度
調節された加熱ブロックで、加熱圧着することによっ
て、補正された実用的な「溶着温度」を確定することが
できる
【0007】
【発明の効果】実際のプラスチック資材の「溶着温度」
が容易に測定できることによって次の効果を得ることが
できる (1)きめ細かいな資材毎(含むロット毎)の「溶着温
度」を容易に把握できる (2)「溶着温度」の不明な資材のシーラントの定性が
容易にできる (3)実際のプラスチック資材の加熱圧着条件が容易、
確実、廉価にできる (4)ヒートシール技法の普遍的な品質保証指標に活用
できる (5)“HACCP”の要求されるヒートシール工程の
“CCP”の機能を持たせることができる
が容易に測定できることによって次の効果を得ることが
できる (1)きめ細かいな資材毎(含むロット毎)の「溶着温
度」を容易に把握できる (2)「溶着温度」の不明な資材のシーラントの定性が
容易にできる (3)実際のプラスチック資材の加熱圧着条件が容易、
確実、廉価にできる (4)ヒートシール技法の普遍的な品質保証指標に活用
できる (5)“HACCP”の要求されるヒートシール工程の
“CCP”の機能を持たせることができる
【図1】発明の「溶着温度」の測定方法の概要
【図2】発明の「溶着温度」確定方法の概要
1,1’ ヒートシーラント層 2,2’ 基材 3,
3’ 熱流制御材 4 温度センサー 5 加熱ブロック 6 温度記録計
7 経時データ 8 1次微分結果 9 2次微分結果 10 軟化開始
点 11 溶融開始点 12 近似1次微分結果 13 近似2次微分結果 1
4 変曲点
3’ 熱流制御材 4 温度センサー 5 加熱ブロック 6 温度記録計
7 経時データ 8 1次微分結果 9 2次微分結果 10 軟化開始
点 11 溶融開始点 12 近似1次微分結果 13 近似2次微分結果 1
4 変曲点
Claims (1)
- 【請求項1】実際の溶着温度を次の方法で確定する (1)溶着面に微細センサーを挟み込み溶着面温度の変
化を自動的に高速記憶又は、記録する (2)加熱温度帯において、熱伝導特性の変化の極小な
均一な厚さのシート状の素材を被加熱プラスチック表面
に密着して、加熱流を制限する (3)時間的に順次、上昇する加熱を行う (4)得られた溶着面上昇温度値を一定時間毎に区切っ
て、各々の時間区画の一つ後のデータから基点のデータ
の差を求める測定範囲全部について同様の計算を行い溶
着面温度の時間変化の近似微分を行い「溶着面温度上昇
速度値」を得る (5)「溶着面温度上昇値」を上記と同じ時間区画で、
更に差分計算を行い、近似2次微分を行い、溶着面温度
の変化をプラス値又は、マイナス値に置き換え、加熱速
度のバラツキの影響を極小化して、変曲点の検出感度を
数学的に高める (6)近似2次微分結果から、大きくプラス転じた温度
を「溶着温度」と仮定する (7)上記で求められた「溶着温度」を中心に±1〜5
℃の加熱温度範囲で圧着加熱を行い、上記で得られた
「溶着温度」の補正を行うとともに、溶着面の観察から
実用的な「溶着温度」の確定を行う
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP30312998A JP3318866B2 (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | プラスチックの熱溶着温度の測定方法 |
US09/268,577 US6197136B1 (en) | 1998-09-21 | 1999-03-15 | Method of setting heat-sealing conditions |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP30312998A JP3318866B2 (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | プラスチックの熱溶着温度の測定方法 |
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---|---|
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JP3318866B2 JP3318866B2 (ja) | 2002-08-26 |
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ID=17917240
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP30312998A Expired - Fee Related JP3318866B2 (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | プラスチックの熱溶着温度の測定方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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EP1323513A1 (de) * | 2001-12-29 | 2003-07-02 | Hydro Aluminium Deutschland GmbH | Flachdraht-Thermoelement |
EP1225028A3 (de) * | 2001-01-22 | 2004-01-07 | VAW Aluminium AG | Verfahren zur Einstellung des Bearbeitungsablaufes bei der Herstellung von Siegelnähten |
WO2012003836A1 (en) * | 2010-07-08 | 2012-01-12 | Vestas Wind Systems A/S | Turbine blade temperature measurement system and method of manufacture of turbine blades |
CN110261432A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-09-20 | 西安交通大学 | 非嵌入式多层复合材料导热系数稳态测量方法 |
JP2020059511A (ja) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | 大森機械工業株式会社 | シーラーカバー及びシール装置 |
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-
1998
- 1998-09-21 JP JP30312998A patent/JP3318866B2/ja not_active Expired - Fee Related
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WO2012003836A1 (en) * | 2010-07-08 | 2012-01-12 | Vestas Wind Systems A/S | Turbine blade temperature measurement system and method of manufacture of turbine blades |
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JP2020059511A (ja) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | 大森機械工業株式会社 | シーラーカバー及びシール装置 |
JP7257024B2 (ja) | 2018-10-05 | 2023-04-13 | 大森機械工業株式会社 | シーラーカバー及びシール装置 |
CN110261432A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-09-20 | 西安交通大学 | 非嵌入式多层复合材料导热系数稳态测量方法 |
CN110261432B (zh) * | 2019-07-04 | 2020-07-10 | 西安交通大学 | 非嵌入式多层复合材料导热系数稳态测量方法 |
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