JP2001225813A

JP2001225813A - 包材のヒートシール装置

Info

Publication number: JP2001225813A
Application number: JP2000035120A
Authority: JP
Inventors: Akira Sakamoto; 朗阪本
Original assignee: Tokyo Automatic Machinery Works Ltd
Current assignee: Tokyo Automatic Machinery Works Ltd
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2001-08-21
Anticipated expiration: 2020-02-14
Also published as: JP3805592B2

Abstract

(57)【要約】【課題】包材のヒートシールに関して、そのシール面
に気泡が残留するのを防止してシール仕上がりを良好に
する。【解決手段】包材の繰り出しに同期してシールベルト
１２を走行させ、その内周面にヒータブロックを摺接さ
せて包材の継ぎ目部分Ｓを圧着しながらシール熱を加え
る。ヒータブロックの加熱面は、そのシール区間にて包
材の走行方向に末広となる形状を有しているので、包材
がシールされる過程で、その熱溶着するシール領域Ｍは
次第に最大幅Ｗまで拡幅されていく。このようなシール
過程で、継ぎ目部分Ｓの間に存するエアはシール領域Ｍ
の両側に追い出されるので、シール完了後、そのシール
面に気泡が残留することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば包材から包
装袋を製造しながら連続的に製品を包装する製袋充填機
において、その包材の縦シールを仕上がりよく行うため
のヒートシール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のヒートシール装置は例えば、連
続式の縦形製袋充填機における包材の繰り出しに伴い、
その充填チューブの周囲に筒状に成形された包材の両側
縁部を互いに重ね合わせた状態で、これら継ぎ目部分を
互いに加熱溶着するシールベルトを有している。シール
ベルトの内周面にはヒータブロックが摺接しており、ヒ
ータブロックはシールベルトの外周面を包材に対して押
し付けるとともに、その外周面を通じて包材にシール熱
を加える。このとき、シール面の仕上がりを良好にする
ためには包材を熱溶着させる際、シールベルトからの継
ぎ目部分への加圧、つまり、シール圧を高くして継ぎ目
部分の間からエアを完全に押し出す必要がある。しかし
ながら、このシール圧をあまりに高く設定するとシール
ベルトの走行抵抗が過大となり、ベルトを駆動するプー
リに対してベルトがスリップする等の問題を生じるた
め、シール圧の設定には機構的な限界がある。一方、シ
ール圧が不足すると、包材の熱溶着時に継ぎ目部分の密
着が不完全となり、その間にエアが閉じこめられた状態
でヒートシールされる。この場合、そのシール領域にエ
アが気泡として残留し、シール面の仕上がりを悪化させ
てしまう。

【０００３】このため、例えば特開平９−１０４４０５
号公報に開示されたヒートシール装置は、充填チューブ
に沿って包材の繰り出し方向に走行する一対のスチール
バンドと、このスチールバンドの下方にて回転する一対
のプレスローラとを備えており、スチールバンドは包材
の通過に伴い、その継ぎ目部分を挟み込んで余熱を与
え、そして、プレスローラは予熱された継ぎ目部分を強
く圧着しながら本格的にヒートシールする。この場合、
スチールバンドは包材に対して過大なシール圧を必要と
せず、一方、プレスローラはローラ軸により駆動される
ため、上述したスリップの問題も生じないものと考えら
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、公知の
ヒートシール装置にあっては、ローラ自体を加熱しなが
ら回転させているために複雑な機構を必要とする。ま
た、スチールバンドとプレスローラとにより二段階に分
けて包材の加熱を行っているため、スチールバンドのシ
ール圧とその加熱量を包材の熱溶着特性に合わせて精密
に制御していなければ、スチールバンドの余熱だけで不
所望に包材が溶着することがあり、この場合、プレスロ
ーラにより二重にヒートシールされてシール面の仕上が
りが不良となったり、そのシール面幅が不規則に変動す
るおそれがある。

【０００５】そこで、本発明は上述の事情に鑑み、包材
に対するシール圧を極端に高く設定することなく継ぎ目
部分での密着性を高め、良好な仕上がりのヒートシール
を容易に実現可能とすることを課題としてなされたもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の包材のヒートシ
ール装置（請求項１）は、包材を筒状に成形して得られ
る継ぎ目部分が所定の案内経路を案内される過程で、所
定のシール区間に亘って継ぎ目部分をその圧着方向に圧
着しながらシール熱を加えるとともに、このシール熱に
より包材が熱溶着する領域を、シール区間の上流端から
下流に向けて次第に拡幅させることで上記の課題を解決
している。

【０００７】すなわち、本発明のヒートシール装置によ
れば、互いにシールされる継ぎ目部分はシール区間を通
過する過程で、その熱溶着する領域が次第に幅方向に拡
げられていく。このようなシール過程で、継ぎ目部分の
間に存するエアは順次その幅方向に排出されていくの
で、継ぎ目部分がシール区間を通過したとき、その熱溶
着領域にエアが気泡として残留することはない。

【０００８】本発明の具体的な構成は、案内経路に沿っ
て設けられ、継ぎ目部分の移動に同期して走行する無端
状のシールベルトと、その内周面に摺接するヒータブロ
ックとを含むことで実現される（請求項２）。ヒータブ
ロックは、上述のシール区間に亘ってシールベルトの内
周面に摺接する加熱面を有しており、この加熱面により
シールベルトを介して継ぎ目部分を圧着しながらシール
熱を加える。このとき、ヒータブロックの加熱面はその
領域がシール区間の上流端から下流に向けて次第に拡幅
する形状を有しているため、上述のように継ぎ目部分が
シール区間を通過する過程で、その熱溶着する領域を次
第に拡幅させることができる。

【０００９】本発明のヒートシール装置はラップシール
（封筒張り）およびフィンシール（合掌張り）の何れの
形態にも好適するが、特に、一対のシールベルトが案内
経路を挟んで両側に配置されていれば（請求項３）、こ
れらシールベルトが包材の継ぎ目部分を介して相互に密
着することにより、両側から充分なシール圧およびシー
ル熱を加えながら、エアを確実に排除して良好なフィン
シールの仕上がりを得ることができる。

【００１０】なお、上述したヒータブロックの加熱面
は、その領域が幅方向でみて中央の位置から両側に拡幅
されている態様が特に好ましい（請求項４）。この場
合、包材の継ぎ目部分は、加熱面の拡幅の形態に従って
その中央の位置から溶着し、包材の繰り出しに伴い、次
第に熱溶着する領域が幅方向に拡がっていく。このよう
なシール過程で、継ぎ目部分の間に存するエアはその両
側へ追い出される。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、連続式の縦形
ピロータイプ包装機が示されており、本発明のヒートシ
ール装置は例えば、この種の製袋充填機において包材の
縦シールユニットとして実施することができる。図１に
示される包装機は垂直な充填チューブ２を備えており、
その上端には中継ホッパ４が一体にして形成されてい
る。なお、中継ホッパ４の上方には図示しない製品供給
機が接続されており、その上部に計量器が配置されてい
る。包装するべき製品は計量器にて一袋分が計量された
後、製品供給機から中継ホッパ４を介して充填チューブ
２内に投入される。

【００１２】充填チューブ２の上端部はフォーマ６によ
り囲まれており、このフォーマ６は図示しないロールか
ら導かれる包装フィルムＦをその外面に沿って案内し、
充填チューブ２の周りを囲むような円筒状に成形する。
ここで、包装フィルムＦには熱溶着可能な素材（シーラ
ント）が用いられている。充填チューブ２の外周に円筒
状に成形された包装フィルムＦは充填チューブ２に沿っ
て更に下方に繰り出され、この繰り出しに伴い、包装フ
ィルムＦの両側縁部は図示しないガイドの助けを借りて
所望の形態で重ね合わされ、そこに縦シールされるべき
継ぎ目部分Ｓを形成する。

【００１３】充填チューブ２の両側には無端状のサクシ
ョンベルト８がそれぞれ配置されている。これらサクシ
ョンベルト８は充填チューブ２に近接した位置で包装フ
ィルムＦを吸着し、充填チューブ２との間に一定の隙間
を存して位置決めされている。この状態にて、一対のサ
クションベルト８が一方向に走行されると、これらサク
ションベルト８は充填チューブ２に沿って包装フィルム
Ｆを一定の速度で下方に繰り出す。

【００１４】上述した包装フィルムＦの継ぎ目部分Ｓは
その繰り出しに伴い、重ね合わせの状態を維持したまま
充填チューブ２の近傍を縦方向、つまり、その長手方向
に案内される。充填チューブ２の近傍には、継ぎ目部分
Ｓを案内する案内経路に沿って縦シールユニット１０が
配置されており、この縦シールユニット１０は案内経路
を挟んでその両側に配置された一対のシールベルト１２
を有している。シールベルト１２は包材Ｆの継ぎ目部分
Ｓを所定のシール幅にて面シールし、包材Ｆの縦シール
を行う。

【００１５】充填チューブ２の下方には、横シールユニ
ット１３が配置されている。この横シールユニット１３
は縦シールされた包材Ｆの繰り出しに連動してボックス
モーション式に動作し、その包材Ｆの筒を一袋分の間隔
毎に横シールする。この後、横シールユニット１３はそ
の横シール域の中央から包材Ｆの筒を切断し、個々の包
装袋を製造する。

【００１６】図２を参照すると、上述した縦シールユニ
ット１０が具体的に示されている。シールベルト１２は
継ぎ目部分Ｓの案内経路に沿って縦方向に延び、案内経
路を挟んで両側に配置されている。個々のシールベルト
１２は上下一対のプーリ１４，１６間に掛け回されてお
り、何れも下方のプーリ１６が駆動側となっている。ま
た、従動側のプーリ１４は所定のテンショナ機構１８を
介してフレーム２０に連結されており、そのコイルスプ
リング２２はピン２４を支点としてプーリ軸２６を上方
へ付勢し、シールベルト１２に適度な張力を与えてい
る。

【００１７】上述したフレーム２０は上下のプーリ１
４，１６間を縦方向に延び、その下端部にてプーリ１６
を回転自在に支持している。互いに対をなす両側のフレ
ーム２０は、その間を２本のガイドロッド２８を介して
連結されている。これらガイドロッド２８は上下に間隔
を存してプーリ１４，１６間に配置され、シールベルト
１２の側方を互いに平行且つ水平に延びている。また、
ガイドロッド２８は何れもフレーム２０を貫通してお
り、それぞれ両端はエンドプレート３０に固着して取り
付けられている。フレーム２０はスライドブッシュ３２
を通じてガイドロッド２８を挿通しており、一方、両側
のエンドプレート３０は図示しない包装機の機体フレー
ムに固定されている。また、エンドプレート３０にはそ
れぞれエアシリンダ３４が水平姿勢で取り付けられてお
り、これらエアシリンダ３４のピストンロッドは互いに
対向して配置されている。これらピストンロッドはそれ
ぞれフレーム２０に固着して取り付けられており、それ
故、エアシリンダ３４はそのピストンロッドを伸縮させ
ることにより、両側のフレーム２０を互いに接離させて
縦シールユニット１０を開閉することができる。

【００１８】シールベルト１２の内周側にはヒータブロ
ック３６が配置されており、ヒータブロック３６はそれ
ぞれ、所定のブラケットを介してフレーム２０に固定さ
れている。ヒータブロック３６はシールベルト１２の内
周面を部分的に支持してその外周面を案内経路に対して
張り出させ、また、ヒータブロック３６はシールベルト
１２の走行に伴い、その内周面に摺接する。

【００１９】上述のようにエアシリンダ３４の駆動によ
りフレーム２０が互いに近接されると、両側のシールベ
ルト１４は案内経路上にて、それぞれヒータブロック３
６により張り出された部分を互いに密着させ、その外周
面を互いに押し付け合う。この状態で、これらシールベ
ルト１２の間に包装フィルムＦの継ぎ目部分Ｓが導かれ
ると、その継ぎ目部分Ｓは重ね合わせの方向に圧着され
る。

【００２０】シールベルト１２の走行は、モータ３８の
動力を駆動側のプーリ１６に伝達することで行われる。
具体的には、モータ３８はそのモータ軸３９にギヤプー
リ４０を有している。一方のプーリ１６のプーリ軸４２
にはギヤプーリ４４が取り付けられており、これらギヤ
プーリ４０，４４間にタイミングベルト４６が掛け回さ
れている。プーリ軸４２は更にギヤ４８を有し、このギ
ヤ４８に対してアイドラギヤ５０が噛み合わされてい
る。アイドラギヤ５０には同軸にしてギヤプーリ５２が
連結されている。また、他方のプーリ１６のプーリ軸５
４にはギヤプーリ５６が取り付けられおり、これらギヤ
プーリ５２，５６間にタイミングベルト５８が掛け回さ
れている。なお、両側のプーリ１６に対してそれぞれモ
ータ３８を設置して、各プーリ１６を別個に駆動するも
のとしてもよい。この場合、ギヤプーリ４４およびタイ
ミングベルト４６を用いた動力伝達機構が両側のプーリ
１６について使用される。

【００２１】図３および図４参照すると、ヒータブロッ
ク３６が拡大して示されている。図４の横断面からも明
らかなように、ヒータブロック３６はその長手方向に沿
って発熱突条６２を一体的に有しており、この発熱突条
６２にてシールベルト１２の内周面に摺接する。発熱突
条６２はヒータブロック３６とともに加熱されて発熱
し、シールベルト１２の外周面を通じて包材Ｆの継ぎ目
部分Ｓにシール熱を加えることができる。それ故、図中
に２重のハッチングを施した発熱突条６２の外面は、ヒ
ータブロック３６の加熱面Ｈとして規定されている。な
お、発熱突条６２の両端部６４，６６は何れもシールベ
ルト１２の背面を案内するべく緩やかに面取されてお
り、これら面取の内側に上述した加熱面Ｈが確保され
る。

【００２２】発熱突条６２は下方に向けて末広となる形
状を有し、その幅ｗの増加に従って加熱面Ｈの領域を次
第に拡幅させている。シールベルト１２は加熱面Ｈの長
さＬに応じたシール区間に亘って継ぎ目領域Ｓを挟み込
み、このシール区間内にて加熱面Ｈから継ぎ目部分Ｓに
シール熱を加える。従って加熱面Ｈは、その領域がシー
ル区間の上流端から下流に向けて次第に拡幅し、その下
流端にて最大幅に達する。また、加熱面Ｈはシールベル
ト１２の幅方向でみて、その中央の位置から両側へ拡幅
したものとなっている。なお、シール区間の必要な長さ
Ｌは、シーラントの熱溶着特性に基づき、包材Ｆを完全
にシールするために必要なシールベルト１２からの入熱
量と包材Ｆの繰り出し速度との関係から決定されてい
る。

【００２３】図５は発熱突条６２を変形した場合の例を
示しており、発熱突条６２はその横断面が円弧形状であ
ってもよい。また、発熱突条６２の両側縁は、図３に示
されているような直線ではなく、円弧、２次曲線、楕円
等のように曲率を有していてもよい。図６は更に、発熱
突条６２の一側縁をヒータブロック３６の一側端に寄せ
てこれらを合致させた例を示しており、この場合、加熱
面Ｈはシールベルト１２の一方の側縁からその他方へ拡
幅したものとなる。

【００２４】

【実施例】図１の連続式縦形ピロータイプ包装機におい
て、縦シールユニット１０により包材をフィンシールの
形態にて縦シールする。包材には二軸延伸ポリプロピレ
ン(OPP)／アルミ蒸着−二軸延伸ポリエステル(VM-PET)
／ポリエチレン(PE)／エチレン−酢酸ビニル共重合体(E
VA)を使用する。包材の厚さは約９０μｍで、シーラン
ト層はエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)であり、ま
た、シーラントの融点は９５〜１００℃である。

【００２５】サクションベルト８による包材の繰り出し
速度を３９０ｍｍ／ｓに設定し、スチールベルト１２を
包材の繰り出し速度に同期して走行させる。なお、繰り
出し速度に対するスチールベルト１２の速度差は、その
−０．５〜＋１．５％の範囲内（３８８．５〜３９５．
８５ｍｍ／ｓ）で許容する。この許容範囲内では通常、
同速度での走行を指示した場合と同レベルのシール仕上
がりを期待することができる。

【００２６】図７は、本実施例による包材のヒートシー
ル過程を模式的に表している。包材の繰り出しに伴い、
その継ぎ目部分Ｓは案内経路を案内される過程でシール
ベルト１２の間に挟み込まれ、そして、上述したヒータ
ブロック３６の発熱突条６２からシールベルト１２を通
じてシール熱を加えられる。このとき、図中に２重のハ
ッチングを施して示されるように、継ぎ目部分Ｓにて包
材が熱溶着する領域、つまり、シール領域Ｍは次第に幅
方向に拡がり、シール区間を通過する過程で最大幅Ｗに
達する。このようなシール過程で、継ぎ目部分Ｓの間に
存するエアは図中の矢印で示すようにシール領域Ｍの両
側に排出される。

【００２７】図８は、本実施例に対する比較例の結果を
表している。この比較例では包材の縦シールに従来のヒ
ートシール装置を用いており、この場合、継ぎ目部分Ｓ
への加熱は、その全区間に亘って同一の幅Ｗ₀の領域内
で行われている。比較例の場合、継ぎ目部分Ｓが熱溶着
する過程で、その間に存するエアを充分に排出すること
ができず、ヒートシール完了後、継ぎ目部分Ｓの間に閉
じ込められたエアはシール領域Ｍ内に気泡Ａとして残留
している。このため、シール領域Ｍでの継ぎ目部分Ｓの
密着が不完全となり、そのシール面には気泡Ａの外形が
皺状に現れている。

【００２８】実施例と比較例との対比から明らかなよう
に、本発明のヒートシール装置を使用した場合、シール
領域Ｍに気泡を生じることなく継ぎ目部分Ｓの縦シール
を行うことができ、良好なシール面の仕上がりを得るこ
とができる。また、本実施例によるシール結果について
発明者が行った試験によれば、包材のシール強度は約３
９Ｎ／１５ｍｍ（＝４ｋｇｆ／１５ｍｍ）で、要求シー
ル強度１９．６Ｎ／１５ｍｍ（＝２ｋｇｆ／１５ｍｍ）
以上を充分に満足するものであり、また、継ぎ目部分Ｓ
でのリークテストの結果も合格であった。

【００２９】図９は、上述したヒータブロック３６の変
形例を示している。この場合、発熱突条６２はその下半
分の中央に溝６８を有し、この溝６８を隔ててその両側
に分割されている。溝６８はその上端から下端に向けて
次第に拡幅しており、それ故、加熱面Ｈの領域はシール
区間の後半部分にて二股に分岐し、これら加熱面Ｈの分
岐部分は互いに離間すべく下流に向けて延びている。こ
のような加熱面Ｈの形状は、シール領域Ｍの幅方向でみ
て中央の部分での過熱を抑制し、そのシール仕上がりが
不均一となるのを防止する。ただし、この変形例の場合
であっても、包材のシール領域Ｍがシール区間の上流端
から下流に向けて次第に拡幅されることはいうまでもな
い。

【００３０】本発明は上述した一実施例に制約されるこ
となく変形して実施可能であり、そのシールするべき包
材の素材やシーラント、包材の繰り出し速度等の条件
は、所望の包装形態に応じて適宜に選択することができ
る。また、本発明の実施形態としてフィンシールに適し
た縦シールユニット１０を挙げているが、特にそのシー
ル形態を限定するものではなく、本発明はラップシール
のためのヒートシール装置として実施可能であることは
いうまでもない。

【００３１】また、本発明の適用例としては縦形ピロー
タイプ包装機に限られず、例えば横ピロータイプ包装機
への適用が可能であるし、その他、連続的に包材をヒー
トシールする機構を必要とする場合、例えば手動シール
装置にも本発明を適用することができる。その他、本発
明の変形は例えば、案内経路に沿ってその両側に複数対
の加熱ローラからなるシールローラ列を配置し、これら
ローラの幅を上流側から下流に向けて次第に拡幅させる
ことでも実現可能である。この場合、包材の継ぎ目部分
はローラ列を通過する過程でそのシール領域が次第に拡
幅されるので、上述した実施例の場合と同様の効果が達
成される。

【００３２】また、本発明では包材の加熱とその熱溶着
とを分けて行うことも可能である。例えば、案内経路の
上流側にて包材の継ぎ目部分を加熱しておき、その下流
側にて末広となる押圧面からシール圧を加えることで包
材を熱溶着させるようにしてもよい。なお、本発明の技
術手段は、包材のシール領域からエアを排除するという
課題に鑑みれば、これをコールドシールにも応用するこ
とができる。具体的には、コールドシールでは、包材を
重ね合わせた状態で、その重ね合わせの部分を所定のシ
ール区間に亘って圧着しながら連続的に接着している
が、このシール過程で包材が接着する領域を次第に拡幅
させることにより、ヒートシールの場合と同様にそのシ
ール領域からエアを確実に排出することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の包材のヒ
ートシール装置（請求項１）によれば、極端にシール圧
を高くすることなく包材のシール領域からエアを確実に
排除して、良好な仕上がりのシール面を容易に得ること
ができる。また本発明は、シールベルトに摺接するヒー
タブロックの加熱面の形状を包材の走行方向に末広とす
るだけの簡単な構造により目的を達成しているため（請
求項２）、特に複雑な機構を付加する必要がない。ま
た、シール圧を極端に高くする必要がないので、シール
ベルトのスリップの問題も生じない。

【００３４】本発明では、案内経路を挟んで両側にシー
ルベルトを配置する場合（請求項３）、包材をフィンシ
ールする形態の製袋充填機に好適する。また、加熱面の
領域を中央の位置から両側に拡幅させる態様は（請求項
４）、シール領域の幅方向に関して均一なシール仕上が
りを得る上で最も好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】縦形ピロータイプ包装機の構成を概略的に示し
た斜視図である。

【図２】縦シールユニットを具体的に示した正面図であ
る。

【図３】図２中、III−III線に沿ってヒータブロックの
外形を具体的に示した図である。

【図４】図３中、IV−IV線に沿うヒータブロックの断面
図である。

【図５】図４の変形例を示した図である。

【図６】図３の変形例を示した図である。

【図７】実施例による包材の縦シール過程を模式的に示
した斜視図である。

【図８】比較例として従来技術による縦シールの仕上が
りを示した斜視図である。

【図９】図３のヒータブロックに溝６８を形成した変形
例を示した図である。

【符号の説明】

１０縦シールユニット１２シールベルト３６ヒータブロックＦ包材Ｓ継ぎ目部分Ｈ加熱面Ｍシール（熱溶着）領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長尺な熱溶着性の包材を筒状に成形し、
その両側縁部を互いに重ね合わせて継ぎ目部分を形成し
ながら連続的に繰り出す過程にて、前記継ぎ目部分をそ
の長手方向に案内する案内経路と、前記案内経路を前記継ぎ目部分が案内される過程で、所
定のシール区間に亘って前記継ぎ目部分をその重ね合わ
せ方向に圧着しながらシール熱を加えるとともに、この
シール熱により包材が熱溶着する領域を前記シール区間
の上流端から下流に向けて次第に拡幅させるヒートシー
ル手段とを具備したことを特徴とする包材のヒートシー
ル装置。
【請求項２】前記ヒートシール手段は、前記案内経路に沿って設けられ、前記継ぎ目部分の移動
に同期して走行する無端状のシールベルトと、前記シール区間に亘って前記シールベルトの内周面に摺
接する加熱面を有し、この加熱面にて前記シールベルト
を介して前記継ぎ目部分を圧着しながらシール熱を加
え、且つ、その加熱面の領域が前記シール区間の上流端
から下流に向けて次第に拡幅するヒータブロックとを含
むことを特徴とする請求項１に記載の包材のヒートシー
ル装置。
【請求項３】前記ヒートシール手段は前記案内経路を
挟んで両側に配置され、前記継ぎ目部分を介して相互に
密着する一対の前記シールベルトを含むことを特徴とす
る請求項２に記載の包材のヒートシール装置。
【請求項４】前記ヒータブロックの加熱面は、その領
域が幅方向でみて中央の位置から両側へ拡幅されている
ことを特徴とする請求項２または３の何れかに記載の包
材のヒートシール装置。