JP2001505826A - フォイルの熱シールのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 溶着された接合部に沿ってフォイルを熱シールするための装置であって、プラズマノズル（１０）および搬送器具（３８，６０）が、前記プラズマノズルおよびフォイル層（４２，４４）間に溶着接合部に沿った相対的な移動を引き起こすように構成してあることを特徴とする装置。

Description

【発明の詳細な説明】 フォイルの熱シールのための装置 本発明は、溶着部またはシール部に沿ってフォイルの熱シール（ジグ溶着）を 行うための方法および装置に関する。 フォイルバッグを閉じるために包装業界において用いられる、この種の一般的 な装置として、たとえば上方移動および下方移動可能なシール用顎部が具備して あるものが一般的である。その顎部は、シールすべきフォイルバッグが搬送され て次第に移動する搬送路上を横切るように延在してある。シールプロセスの各ス テップの間、シールすべきフォイルシートの重なり部上にシール用顎部が下降移 動し、シール用顎部内の長手方向に走る抵抗ワイヤまたはそれと同様な要素の助 けを借りて、フォイルは、その溶着接合部において加熱され、それらが相互に溶 着または熱シールされ、必要であれば、同時に分離される。 これらの装置の一つの不都合としては、移動可能なシール用顎部とフォイルバ ッグのための搬送器具との双方が、相互に調整されるべき一連のサイクルに合わ せて、徐々に移動しなければならないという事実に起因するものである。全ての ワークサイクルで、かなりの量の慣性質量を加速し、その後に速度を落とすこと を繰り返す必要がある。このことは、複雑な駆動機構と制御機構とを必要とする 。その装置の寸法、移動部分の全体質量、シール用顎部の最小持ち上げストロー ク、および搬送器具のステップサイズは、全て、包装サイズの増大と共に増大し 、 多大な設計努力が要求され、特に、より大型のサイズの品物を包装する際には顕 著であり、長いサイクル時間に起因し、低生産性レベルしか得られないという課 題がある。 一般的な装置におけるその他の不都合としては、フォイルに対して抵抗ワイヤ が直接に接触することであり、そのために、シール用顎部に対するフォイル材料 の汚染またはこびり付きにより動作エラーを容易に引き起こすことである。特に 、比較的長い溶着継ぎ目部の場合には、シール用顎部の全長にわたり十分な接触 温度および圧力を確保することが非常に困難であり、そのために、常に良好な品 質の溶着接合部を得ることが困難である。 したがって、本発明の目的は、特にプラスチック製フォイルなどのフォイルを 熱シールするための方法および装置であって、部材間で干渉するおそれが少なく 、設計が容易で、高生産性が可能な方法および装置を提供することにある。 この目的は、プラズマジェットの助けを借りて、上述した方法の熱シールを行 うことで達成することができる。この方法に適した装置は、プラズマノズルと搬 送器具とを有し、これらが、プラズマノズルおよびフォイル層間で溶着接合部に 沿った相対的な移動を引き起こすように構成してある。すなわち、本発明の装置 は、溶着接合部に沿って移動するプラズマジェットの助けを借りて、両フォイル 層が相互に熱シールされる方法を実行するように構成してある。 このようにシールのための方法が部材の接触無しに行われるため、すなわち、 フォイルシートとプラズマノズルとの間の直 接的な接触無しに行われるため、本発明の装置は、エラーが生じにくく、このシ ールのための方法は、フォイル層とプラズマノズルとの間に多少の距離変化が生 じても問題はなく、比較的に設計の余裕がある。このことは、比較的に長い溶着 接合部である場合でも、高品質の溶着接合部の達成を可能にしている。 プラズマジェットは非常に高温とすることができ、したがってフォイル材料に 対して作用させるためには非常に短い時間のみしか必要としないことから、プラ ズマノズルは溶着接合部に沿って高速度で移動することができ、その結果、高生 産性を実現することができる。プラズマノズル自体は、非常にコンパクトであり 、単純なデザインであり、しかも軽量であるため、溶着接合部に沿って容易に移 動させることが可能である。 本発明の好適な構成および態様は、本願の従属請求項により明らかとなる。 直線状の溶着接合部を生成することが必要である場合には、プラズマノズルは 、好ましくは静止させ、シールすべきフォイルを、搬送器具によりプラズマノズ ルに対して移動させば良く、その結果、搬送器具に対して平行に走る溶着接合部 を生成することができる。搬送器具は、それ故に、一定速度で駆動することがで き、実際的に移動部品の後退移動および前進移動の繰り返しを行う必要がなく、 複雑なサイクル制御を必要としない。シールすべきフォイル層は、たとえば静止 したプラズマノズルの両側に位置する搬送装置上に設置された圧力ローラなどで 相互に加圧することができる。 もし、一般的な装置の場合のように、溶着接合部が搬送器具に対して横切る方 向である場合には、プラズマノズルは、チェ ーンなどを用いて前後方向に移動可能としても良い。プラズマノズルは、連続す る動作サイクルの間、右から左、および左から右に交互に移動させても良い。チ ェーンは、プラズマノズルを、略Ｕ字形状の経路に沿って移動可能なように方向 付けすることもでき、その場合には、一枚のフォイルシートを一側部で折り畳み 、他の三側部でフォイル層の相互をシールすることを可能にする。本発明の装置 を用いることにより、たとえば織物ロールやカーペットなどの比較的大型の品物 でさえも、高信頼性および高効率でフォイルにより熱シールすることができる。 以下、図面を参照し、本発明の好ましい態様を詳細に説明する。 図１は本発明の第１態様に係るフォイル熱シール装置の概略断面図、 図２は本発明の第２態様に係る装置の概略断面図、 図３は図２に示す装置の異なる動作状態を示す図である。 本実施態様の装置の主要素はプラズマノズル１０であり、その構成および機能 は、図１を用いてより詳細に説明される。 図示する態様では、プラズマノズル１０は、独国特許公報ＤＥ１９５３２４１ ２Ａ１にて知られるデザインを持つ。 そのプラズマノズル１０は、プラスチックで構成されたポット状のハウジング １２を持ち、そのハウジングの側部には、接続部１４が装着してあり、作動ガス を供給することができるようになっている。ハウジング１２の開口部には、セラ ミックスで構成してあるノズルパイプ１６が同軸状に接合してある。ノ ズルパイプ１６にまで届く銅製ピン電極１８が、ハウジング１２の内部中心に配 置してある。ハウジング１２の外側では、ノズルの外周面が、電気導電性外殻２ ０により取り囲まれており、その外殻２０は、ノズルパイプ１６の自由端におい て、環状電極２２を形成している。環状電極２２は、ノズル開口２４を制限し、 その内径は、ノズルパイプ１６の内径よりもわずかに小さく、ノズルパイプから の流出をある程度に圧縮させている。 外殻２０は、環状電極２２と共に接地され、高周波発信器２６の助けを借りて 、環状電極２２とピン電極１８との間には、約２０ｋＨｚの周波数を持つ交流電 圧（その電圧は制御可能であり、プラズマノズルの動作中には、約５から３０ｋ Ｖに設定される）が印加される。 作動ガスのための接続部１４は、ハウジング１２に対して偏芯して配置され、 その結果、供給されるガスは、図１中の矢印２８で示すように、ノズルパイプ１ ６を通して渦巻き状に流れる。ノズルパイプでの流出における圧縮に基づき、安 定したガスの渦巻きが形成され、その渦中心は、ノズルパイプの軸に沿って延在 する。 電気導電性外殻２０は、ハウジング側に位置する端部で、ピン電極１８の先端 の高さまで実質的に延在する。電圧が増大すると、ピン電極１８の先端で最初に コロナ放電が形成される。青白い放電の束は、ノズルパイプ１６の壁に対して半 径方向に延び、キャリアが、ノズルパイプ１６のセラミック材料を通して外殻２ ０まで移送される。このコロナ放電は、必要なイオンを供給し、電圧の増大につ れて、これらのイオンにより、ピン電極１８から環状電極２２へのアーク放電が 引き起こされる。 作動ガスとして空気を用いる場合には、白−青色の電気アークが形成され、その アークは、ピン電極１８の先端から、ノズルパイプ１６の軸芯に沿って細長く限 定された経路を辿り、開口部２４の略中心に至る。そして、電気アークは、環状 電極２２に対して半径方向に導かれる部分的な枝部３２へと分離される。電気ア ーク３０が個別の部分的な枝部３２へと分離されるポイントでは、同時に、プラ ズマジェット３４の原形を形成する。作動ガスとして空気を用いる場合には、プ ラズマジェットは薄い金色となる。 図示する例では、ノズルパイプ１６は、約８ｍｍ（０．３１インチ）の内径を 持ち、ピン電極１８の先端とノズル開口２４との間の軸方向距離は約５５ｍｍ（ ２．１７インチ）である。ノズル開口２４の内径は、約５ｍｍ（０．２０インチ ）である。ピン電極１８とノズル開口２４との間の距離を増大させることにより 、プラズマジェットの集束を向上させることができ、したがって温度を増大させ ることができる。また、ノズル開口２４での収縮も、プラズマジェットの集束に 対して好ましい効果を持つと考えられる。 ノズルパイプ１６を通しての作動ガスの出力を増大させることで、プラズマジ ェットの原形が外側にシフトし、すなわち、ワークピースに向けて飛び出し、そ の炎は長くしかも狭くなる。同時に、図１に見ることができる電気アークの半径 方向枝部３２の外方向曲部が増大する。しかしながら、作動ガスの流れを減少、 または完全に停止させた場合には、軸方向電気アーク３０は、ノズルパイプのほ ぼ完全な内部領域内を満たす程度までに延在する。プラズマジェット３４は短く なり、その原形は、 もはやドット形状ではなくなり、むしろノズル開口２４の横断面に渡り分散する ものとなる。適切なガス処理量では、ノズルパイプ内の電気アーク３０が、渦巻 き状のガスの流れに引き続き生じることが顕著である。ガス処理量を次第に増大 させることで、電気アーク３０は、半径方向に益々圧縮され、ノズルパイプの軸 芯に対して固定される。したがって、電気アーク３０は、ガス渦巻きの中核によ り経路付けされるものと考えられる。この効果により、十分に高いガス処理量で 、非常に安定且つ高温のプラズマジェット３４を得ることができる。そのプラズ マジェットは、開口２４の中心直前において、ドット状のプラズマジェット原形 として始まる。 図１に示す態様では、その装置は、搬送器具３８の助けを借りてプラズマノズ ル１０を通過するフォイルバッグ３６を熱シールするための用途に用いられる。 搬送器具３８は、ここでは、搬送ベルトとして図示され、図１の紙面に対して垂 直な方向に連続して移動する。すでに各内容物４０で満たされた複数のフォイル バッグ３６は、それらの開口側が、搬送ベルトの縁から左側に突出するように、 図１中の搬送ベルト上に配置される。プラズマノズル１０は搬送器具３８の上方 に静止してあり、プラズマジェット３４が、搬送ベルトの縁の直ぐ隣りの垂直方 向下方に向けて解き放たれ、フォイルバッグの上側および下側フォイル層４２お よび４４の平坦な重なり部分に到達するようになっている。フォイルバッグ３６ の下方には、プラズマノズル１０の反対側に位置するように、接地されたコレク タ電極４６が配置してある。 プラズマノズル１０により生成され、きつく集束されたプラ ズマジェット３４は、高温であるため、フォイル層４２および４４の重なり部分 を通して切断し、同時に、その端部を熱シールする。搬送器具３８の搬送速度は 、プラズマジェット３４がフォイル層４２および４４を辛うじて切断する程度に 調整される。フォイルバッグ３６がプラズマノズル１０の下方を連続的に移動す るにつれて、バッグの開口が熱シールされ、図１において左側に突出するように 示されたフォイル層４２および４４の端部はプラズマジェット３４により分離さ れる。プラズマジェットに含まれる電荷は、コレクタ電極４６により集められ、 除電される。このコレクタ電極４６は、たとえば細いワイヤなどで構成すること ができ、きつく収束されたプラズマジェット３４の安定化に寄与する。 図２は本発明の他の態様に係る装置を示し、それを用いて、たとえば織物ロー ル４８などの大型サイズの品物をフォイル内に熱シールすることができる。 ローラ台５０が、熱シール工程の間に織物ロールを所定位置に保持する目的で 高さ調整可能に昇降フレーム５２の上端部に配置してあり、この台５０は搬送ロ ーラ５４を具備している。このローラを用いることにより、最終的に熱シールさ れた織物ロールを、図２の紙面に対して垂直な方向に移送することができる。図 ２に示す状態では、ローラ台５０は、静止フレーム５８の窓部５６内に位置し、 フレームの下部には、プラズマノズル１０のための搬送器具６０が連結してある 。 フレーム５８の上方では、ドーム状の圧力パッド６２が配置してあり、その高 さ位置が調整可能であり、他の昇降フレーム６４で吊り下げ保持してある。フォ イル巻き体６８から引き解 された一枚のフォイルシート６６は、張力制御機構となる補償システム７２を介 して、圧力パッド６２および昇降フレーム６４上を通り、装置の供給側（図２で は左側）へと案内される。織物ロール４８が供給される前では、フォイルシート ６６は、供給側において、自由に吊り下がっているカーテンを形成し、その下端 は、所定位置に保持され、必要であれば、排出機構（図示省略）を用いても良い 。フレーム５８と圧力パッド６２との間の空間に織物ロール４８が導入された場 合には、吊り下げられているフォイルシート６６は、折り曲げられてポケット７ ４を形成する。 フレーム５８は、スリット７６を具備してあり、そのスリットには、プラズマ ノズル１０が下方から挿入される。このスリット７６は、窓部５６を三側部で囲 んでおり、すなわち、図２では、左側、前側、および後側から囲んでいる。溝７ ８は、スリット７６に対応する位置で、圧力パッド６２の下側縁部の三側部に具 備され、その溝の底部には、その全長に沿ってコレクタ電極４６が延在してある 。 搬送器具６０は、外周チェーン８０により形成され、そのチェーンにはプラズ マノズル１０が連結してあり、チェーンが偏向ローラ８２により案内されること で、プラズマノズル１０がスリット７６に沿って移動可能になっている。 図２に示す状態から始まり、織物ロール４８が装置内に深く挿入され、ローラ 台５０上に置かれる。ポケット７４が織物ロール４８を完全に包み込み、二つの フォイル層が、スリット７６の領域において、直ちに相互に重なって配置される 。 昇降フレーム５２を用いて、ローラ台５０を、織物ロール４ ８の中心がフレーム５８の上面の高さ位置に略近似する位置となるまで下降移動 させる。このことは、フォイル層の膨らみを最小限にする。 図３に示すように、圧力パッド６２が、次にフレーム５８上に接触するように 下降する。このようにして、ポケット７４の二つのフォイル層は、フレーム５８ と圧力パッド６２との間で三側部から把持され、その把持部にはスリット７６と 溝７８とが位置し、相互に軽く押しつけられる。第４の側部では、ポケット７４ の二つのフォイル層は、フォイル層を折り返した部分であるひだ部８４を形成し 、その部分は、圧力パッド６２の内部に位置する。 プラズマノズル１０は、最初は、ひだ部８４と圧力パッド６２の内壁との間の 位置で、スリット７６の一端に位置する。次に、プラズマノズルは、搬送器具６ ０を用いて、スリット７６の他端まで移動させられ、その結果、ポケット７４の 二つのフォイル層は、プラズマジェットにより熱シールされる。織物ロール４８ は、３つの側部においては溶着接合により囲まれ、第４の側部においてはひだ部 により囲まれ、したがって、織物ロールはフォイル内部に完全に密封シールされ る。 圧力パッド６２は、次に再び上昇し、ローラ台５０が図２に示す元の位置に戻 り、熱シールされた織物ロール４８は、移送ローラ５４の助けを借りて装置外部 に排出される。 次の動作サイクル、次の織物ロール４８の熱シール工程までの間には、プラズ マノズル１０は、スリット７６に沿って再び元の位置まで戻るように移動する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォーンセル，ピーター ドイツ連邦共和国，スペンジ Ｄ―32139, キーフェルンウェッグ ８ (72)発明者 ブスケ，クリスチャン ドイツ連邦共和国，ステインハーゲン Ｄ ―33803，メッシュルスホフ 14

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．溶着された接合部に沿ってフォイルを熱シールするための方法であっ て、プラズマジェットの助けを借りて前記フォイルが熱シールされることを特徴 とする方法。 ２．請求項１に記載の方法を実現するための装置であって、プラズマノズ ル（１０）および搬送器具（３８，６０）が、前記プラズマノズルおよびフォイ ル層（４２，４４）間で溶着接合部に沿った相対的な移動を引き起こすように構 成してあることを特徴とする装置。 ３．請求項２に記載の装置であって、前記プラズマノズル（１０）が、作 動ガスの流れを許容する環状電極（２４）と、前記環状電極に対して同軸芯状に 配置されたピン電極（１８）とを具備し、ピン電極の先端が、環状電極（２４） に比較し、作動ガスの流れ方向沿って引っ込んでおり、しかも、前記ピン電極（ １８）が、作動ガスのための流路を形成する電気的絶縁性ノズルパイブ（１６） により所定距離で囲まれ、且つ、前記ノズルパイプ（１６）を通しての作動ガス の渦巻き状流れを引き起こすように、渦巻き装置が具備してあることを特徴とす る装置。 ４．請求項２または３に記載の装置であり、前記搬送器具（３８）が、連 続的に熱シールすべきフォイル層（４２，４４）を、静止した前記プラズマノズ ル（１０）を通過するよう に搬送することを特徴とする装置。 ５．請求項２または３に記載の装置であり、前記搬送器具（６０）が、柔 軟性のある搬送要素（チェーン８０）を具備し、その搬送要素に対して前記プラ ズマノズル（１０）が連結してあり、その搬送要素を用いて、前記プラズマノズ ルを、真っ直ぐな直線ではない通路に沿って、前記フォイル層に対して相対移動 可能にしてあることを特徴とする装置。 ６．請求項５に記載の装置であり、前記搬送要素が、偏向ローラ（８２） を介して案内されるチェーン（８０）または連続したループ体であることを特徴 とする装置。 ７．請求項６に記載の装置であり、前記搬送器具（６０）が、フレーム（ ５８）に装着してあり、前記フレームがスリット（７６）を具備し、当該スリッ トに対して前記プラズマノズル（１０）が挿入され、前記スリットが前記プラズ マノズル（１０）の移動軌跡に一致することを特徴とする装置。 ８．請求項７に記載の装置であって、前記搬送器具（６０）の反対側の位 置から前記フレーム（５８）に対して設置可能であり、前記スリット（７６）に 対応する溝（７８）を持つ圧力パッド（６２）を有することを特徴とする装置。 ９．請求項７または８に記載の装置であり、高さ位置の調節が可能であり 、前記フレーム（５８）の窓部（５６）の内 部に配置され、フォイル（６６）により熱シールされるべき品物（４８）が置か れる台（５０）を有することを特徴とする装置。 １０．請求項７から９のいずれかに記載の装置であり、前記スリット（７ ６）が略Ｕ字形状であり、密封シールされるべきフォイル（６６）が連続シート であり、そのシートが、前記Ｕ字形状の基本脚部に対して平行に、装置の一側部 においてカーテンを形成し、そのカーテンを形成しているシート部分から装置の 内部に、包装すべき品物（４８）が供給されることを特徴とする装置。 １１．先行する請求項２〜１０に記載の装置であって、接地されたコレク タ電極（４６）が、前記プラズマノズル（１０）の反対側、または移動軌跡の反 対側に配置してある装置。