JP2004352335A

JP2004352335A - 包装体のシール装置

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Publication number: JP2004352335A
Application number: JP2003154606A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Kotani; 泰昭小谷
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】相対するプラスチックシートの被シール層を確実に圧着する包装体のシール装置において、装置構成の簡素小型を図るとともに、生産性を向上すること。
【解決手段】包装体１０のシール装置２０において、線シール部３１Ａと面シール部３１Ｂを備えるシールバー３１を用い、シールバー３１の線シール部３１Ａによりプラスチックシート１１、１２の被シール層１１Ａ、１２Ａを加熱状態で加圧するとともに、シールバー３１の線シール部３１Ａが加圧した部分を含むプラスチックシート１１、１２の被シール層１１Ａ、１２Ａを該シールバー３１の面シール部３１Ｂにより加圧し、該被シール層１１Ａ、１２Ａを融解状態で圧着する線及び面シール装置３０を有してなるもの。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単層プラスチックシート、積層プラスチックシート等のプラスチックシートからなり、詰替え用等に用いられるスタンディングパウチ、ピロー包装、ブリスター包装、チューブ等の包装体のシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックシートからなる包装体は、相対するプラスチックシートの被シール層（シーラント層）を互いに重ね合せ、外側からヒートシールバー等のシールバー（金型）で挟圧し、該被シール層を融解状態で圧着することにてシールしている。
【０００３】
従来の包装体のシール装置として、特許文献１に記載の如く、プラスチックシートの被シール層をシール巾より狭いシールバーで加圧し、該被シール層を加熱状態で加圧する線シール装置と、線シール装置に後続し、プラスチックシートの線シール装置が加圧した部分を含む被シール層をシール巾でシールするのに必要な巾のシールバーで加圧し、該被シール層を融解状態で圧着する面シール装置とを有してなるものがある。
【０００４】
特許文献１の包装体のシール装置によれば、線シール装置の狭巾のシールバーにより、プラスチックシートの被シール層の全域を高い圧力で安定的に挟圧してプラスチックの絡み付きを十分に生成できるし、被シール層に噛んでいた液体等の介在物を高圧力で搾り出して排除でき、被シール層を確実に圧着してシールできる。また、面シール装置の広巾のシールバーにより、プラスチックシートの線シール装置が加圧した部分を含む被シール層のより広い部分を圧着し、広いシール巾を形成し、包装体の落下衝撃強度を向上できるし、利用者に与える外観上の安心感を向上できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３０１７１７（１頁、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の包装体のシール装置では、線シール装置と面シール装置が互いに離隔した別装置になっており、装置構成が複雑大型になる。また、加工物を線シール装置から面シール装置に移送する必要もあり、生産性が悪い。
【０００７】
本発明の課題は、相対するプラスチックシートの被シール層を確実に圧着する包装体のシール装置において、装置構成の簡素小型を図るとともに、生産性を向上することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、相対するプラスチックシートの被シール層を互いに重ね合せ、外側からシールバーで加圧し、該被シール層を融解状態で一定のシール巾にて圧着することにてシールする包装体のシール装置であって、プラスチックシートのシール巾より狭い線シール部を備えるとともに、プラスチックシートのシール巾に対応する巾の面シール部を線シール部の側傍に、該線シール部より後退させて備えるシールバーを用い、シールバーの線シール部によりプラスチックシートの被シール層を加熱状態で加圧するとともに、シールバーの線シール部が加圧した部分を含むプラスチックシートの被シール層を該シールバーの面シール部により加圧し、該被シール層を融解状態で圧着する線及び面シール装置を有してなるようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）（図１、図５〜図７）
図１のシール装置２０は、スタンディングパウチ等の包装体１０をシールするものである。包装体１０は、相対するプラスチックシート１１、１２と底部プラスチックシート（不図示）を両側部と底部で予めシール済とした上部開口の袋状態で供給され、内容物を上部開口から充填された後、シール装置２０において上部開口の被シール層１１Ａ、１２Ａを互いに重ね合わせ、この被シール層１１Ａ、１２Ａを一定のシール巾にて圧着されてシールされる。
【００１０】
シール装置２０は、線及び面シール装置３０と冷却シール装置４０を有する。
【００１１】
線及び面シール装置３０は、プラスチックシート１１、１２の被シール層１１Ａ、１２Ａを両外側から挟む一対のシールバー３１、３２を有し、一方のシールバー３１にだけ狭巾の線シール部３１Ａ及び広巾の面シール部３１Ｂを備え、他方のシールバー３２には広巾のシール部３２Ｂ（３２Ａは具備しない）を備える。シールバー３１の線シール部３１Ａはプラスチックシート１１、１２のシール巾より狭い狭巾加圧面（巾Ｐ）（Ｐはシール巾の９０％以下であり、シール巾が２．５ｍｍ超では好ましくはＰ＝０．１〜２ｍｍ、更に好ましくは０．７〜１．２ｍｍであり、シール巾が２．５ｍｍ以下では好ましくはＰ＝０．１〜１．５ｍｍ、更に好ましくは０．７〜１．２ｍｍ）を構成し、面シール部３１Ｂはプラスチックシート１１、１２のシール巾に対応する広巾加圧面を、線シール部３１Ａの両側にて線シール部３１Ａより後退させて構成する（線シール部３１Ａは面シール部３１Ｂに対し突出状をなす）。シールバー３２のシール部３２Ｂはシールバー３１の線シール部３１Ａ、面シール部３１Ｂに対向し、プラスチックシート１１、１２のシール巾に対応する広巾加圧面を構成する。尚、本実施形態の線及び面シール装置３０は、シールバー３１、３２をヒーター内蔵のヒートシールバーとし、シールバー３１、３２自体によりプラスチックシート１１、１２を加熱可能とする。
【００１２】
即ち、線及び面シール装置３０において、シールバー３１の線シール部３１Ａは、シールバー３２のシール部３２Ｂとの間でプラスチックシート１１、１２の被シール層１１Ａ、１２Ａを挟む加圧ストロークの全域で、被シール層１１Ａ、１２Ａを加熱状態で加圧する。シールバー３１の面シール部３１Ｂは、上述の加圧ストロークの後半側で、上述の線シール部３１Ａが加圧済の部分を含む被シール層１１Ａ、１２Ａを加圧し、被シール層１１Ａ、１２Ａを融解状態で圧着する。
【００１３】
シールバー３１、３２は一般的に使用されている材質ならば何でも良いが、例えば金属の場合ではステンレス鋼が挙げられる。また、手動のシール装置２０では一方のシールバー（例えばシールバー３１）にのみにヒーターが内蔵され、他方のシールバー（例えばシールバー３２）は受け側としてヒーターが内蔵されずに片側加熱の形式をとる場合がある。
【００１４】
この手動のシール装置２０では、内容物を充填された包装体１０を人手にて包装体上部の開口を左右に引っ張ることによリ該開口を閉じ、加熱されていない受け側のシールバー３２に押し付けて、スイッチを入れることによリヒーターが内蔵されたシールバー３１を作動させる。即ち、作業者の火傷防止のために受け側のシールバー３２にはヒーターを内蔵しない。また、この受け側のシールバー３２は加熱されたシールバー３１からの熱を断熱する目的で、或いはシールバー３１とシールバー３２との平行度等の機械的な加工・組立て精度を補うために、受け側のシールバー３２の表面材質にゴム（例えばシリコンゴム、ウレタンゴム等）等の弾性体（ゴムの他にはテフロン（登録商標）材等）を用いる場合が多い。このような手動のシール装置２０であっても本発明は有効である。
【００１５】
冷却シール装置４０は、プラスチックシート１１、１２の被シール層１１Ａ、１２Ａを両外側から挟む一対の冷却シールバー４１、４２を有し、冷却シールバー４１、４２に冷却水循環路等を内蔵し、冷却シールバー４１、４２自体によりプラスチックシート１１、１２を冷却可能にする。即ち、冷却シール装置４０は、線及び面シール装置３０に後続し、プラスチックシート１１、１２の線及び面シール装置３０が圧着した部分を含む被シール層１１Ａ、１２Ａを、冷却シールバー４１、４２の広巾加圧面で挟圧し、被シール層１１Ａ、１２Ａを圧着状態で冷却固化する。
【００１６】
シール装置２０にあっては、プラスチックシート１１、１２の被シール層１１Ａ、１２Ａに対する、線及び面シール装置３０のシールバー３１の線シール部３１Ａの挟圧位置、シールバー３１の面シール部３１Ｂの挟圧位置、シールバー３２のシール部３２Ｂの挟圧位置、冷却シール装置４０の冷却シールバー４１、４２の挟圧位置を、互いに重なるように配置している。これにより、線及び面シール装置３０のシールバー３１の面シール部３１Ｂの広巾加圧面、シールバー３２のシール部３２Ｂの広巾加圧面は、プラスチックシート１１、１２のシールバー３１の線シール部３１Ａの狭巾加圧面がシールバー３２のシール部３２Ｂとともに加圧した部分を含む被シール層１１Ａ、１２Ａを挟圧し、冷却シール装置４０の冷却シールバー４１、４２の広巾加圧面はプラスチックシート１１、１２のシールバー３１の面シール部３１Ｂ、シールバー３２のシール部３２Ｂが圧着した部分を含む被シール層１１Ａ、１２Ａを挟圧するものになる。
【００１７】
しかるに、シール装置２０によるシールの確実を図るためには、プラスチックシート１１、１２の被シール層１１Ａ、１２Ａのシール面温度を、そのプラスチックの融解ピーク温度（融点）以上で、被シール層１１Ａ、１２Ａの間に液体等の介在物が噛んでいる状態（液噛み状態）でも被シール層１１Ａ、１２Ａを融着できる温度とする必要があり、好ましくはそのプラスチックの補外融解終了温度以上とする。即ち、線及び面シール装置３０のシールバー３１における線シール部３１Ａによる加圧最終段階でのシール面温度、面シール部３１Ｂによる圧着最終段階でのシール面温度、特に冷却シール装置４０の冷却シールバー４１、４２による圧着直前のシール面温度が補外融解終了温度以上になっていることが重要である。補外融解終了温度以下では、被シール層１１Ａ、１２Ａを構成するプラスチックの低分子量側は融解しているが、高分子量側は融解せずに不安定なシールとなる可能性がある。
【００１８】
尚、プラスチックの補外融解終了温度は、ＪＩＳＫ７１２１（プラスチックの転移温度測定方法）により測定できる。ここで、被シール層１１Ａ、１２Ａの転移温度を測定し、その際の補外融解終了温度を融解ピーク温度、補外融解開始温度とともに示せば図５（Ａ）の通りである。補外融解終了温度は、図５（Ａ）に例示するような、ピーク曲線の融解ピーク温度以上においてほぼ直線である部分を近似した直線の外挿部分と、ベースラインとの交点の温度である。被シール層１１Ａ、１２Ａのシール面温度は、例えば図５（Ｂ）に示す如く、被シール層１１Ａ、１２Ａのシート面に例えば０．１ｍｍ直径の熱電対５０を取付け、被シール層１１Ａ、１２Ａを前述の如くに加熱圧着し、この過程で生じた微小電圧を温度に変換することにて求めることができる。
【００１９】
従って、シール装置２０によるシール動作は以下の如くなされる。
（１）線及び面シール装置３０の加圧ストロークにおいて、プラスチックシート１１、１２の被シール層１１Ａ、１２Ａをシールバー３１の狭巾（例えば１ｍｍ）の線シール部３１Ａとシールバー３２のシール部３２Ｂで挟圧し、被シール層１１Ａ、１２Ａを加熱状態で加圧する。これにより、被シール層１１Ａ、１２Ａの間に付着している液体等の介在物Ｋをシール面より排除し、水分を蒸発させるとともに、被シール層１１Ａ、１２Ａを融解させ、加圧部の周辺を予熱する。
【００２０】
線及び面シール装置３０の加圧ストロークの後半で、プラスチックシート１１、１２の被シール層１１Ａ、１２Ａをシールバー３１の面シール部３１Ｂとシールバー３２のシール部３２Ｂで挟圧し、被シール層１１Ａ、１２Ａの必要なシール巾（例えば８ｍｍ）の全体を融解圧着する。
【００２１】
（２）冷却シール装置４０において、プラスチックシート１１、１２の上述（１）の線及び面シール装置３０により圧着した部分を含む被シール層１１Ａ、１２Ａを冷却シールバー４１、４２で挟圧し、被シール層１１Ａ、１２Ａを圧着状態で冷却固化する。
【００２２】
表１は、シール装置２０を用いた本発明例と、シール装置２０の線及び面シール装置３０におけるシールバー３１の線シール部３１Ａを撤去し、シールバー３１、３２をともに面シール部だけからなるものにした比較例について得た、包装体１０のシールテスト結果である。本発明で、比較例とも、包装体１０のプラスチックシート１１、１２は１５μｍ厚みの延伸ナイロン（ＯＮＹ）を外層とし、外層に接着した１５０μｍ厚みの直鎖低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）を被シール層１１Ａ、１２Ａとするものを用いた。また、線及び面シール装置３０のシール時間を１．２秒にし、線及び面シール装置３０（シールバー３１、３２）の設定温度を１４５℃、１５５℃、１６５℃、１７５℃のそれぞれに変化させるとともに、被シール層１１Ａと被シール層１２Ａの間に液体が付着した直後にシールされた袋Ａ、液体が付着してから３０分経過後にシールされた袋Ｂ、液体がゲル化した状態でシールされた袋Ｃのそれぞれについて、ＪＩＳＺ０２３８（密封軟包装袋の試験方法）に基づき、落下試験、引張強度試験、耐圧縮強度試験のそれぞれを実施した。
【００２３】
ここでシール形状は図６に示すような形状であり、線シール部３１Ａの面積は約１４１ｍｍ^２、面シール部３１Ｂの面積は約９３８ｍｍ^２（線シール部３１Ａの面積を含む）である。尚、シール形状は図６に示す形状に限られず、直線状や図６以外の曲線形状でも良い。尚、図６において、斜線部は包装体１０の内容物充填前に予めシールされている部分である。また、シールバー３１、３２はそれぞれエアシリンダ（内径４０ｍｍ）にエア圧力０．５ＭＰａ印加して駆動させた（印加するエア圧力は、エアシリンダが充分に作動する圧力である０．２ＭＰａ以上であれば表１と同じ結果が得られる）。
【００２４】
また、シールバー３１、３２の材質はステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）を使用し、面シール部３１Ｂに対しての線シール部３１Ａの突出寸法は０．１ｍｍとした。尚、この突出寸法は、本発明例では少なくとも０．０５ｍｍから０．１ｍｍの範囲に定めれば表１と同じ結果が得られることが確認されている。
【００２５】
落下試験は、内容液体を封入した包装体１０を、落下高さ１００ｃｍより水平方向と鉛直方向に各５回ずつ落下し、内容液体の漏れ、袋の破れの有無を検査した。
ここで、液体は一般の家庭で使用されている衣料用柔軟剤を使用した。
【００２６】
引張強度試験は、図６に示す如く、包装体１０から１５ｍｍ巾で３ヶ所切出した、被シール層１１Ａ、１２Ａのシール部を挟むプラスチックシート１１、１２を４０Ｎの引張荷重で引張り、被シール層１１Ａと被シール層１２Ａの剥離の有無を検査した。尚、表１での×印は切出した３ヶ所の試験片のうち１ヶ所でも剥離があった場合を示している。
【００２７】
耐圧縮強度試験は、図７に示す如く、内容液体を封入した包装体１０を挟んだ加圧盤６０、６０に、常温で３分間１０００Ｎの圧縮荷重を付加し、内容液体の漏れ、袋の破れの有無を検査した。各試験とも、合格品を○印、不合格品を×印で示した。結果として、本発明の有効性が実証された。
【００２８】
本発明の有効性は、表１で使用した衣料用柔軟剤に限られることはなく、水、衣料用洗剤、食器用洗剤、住居用洗剤、シャンプー、リンス、練り歯磨き等にも有効である。
【００２９】
【表１】

【００３０】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
▲１▼線及び面シール装置３０は、線シール部３１Ａと面シール部３１Ｂの両方を備えたシールバー３１を用いる。従って、単一の線及び面シール装置３０により、線シール部３１Ａによる加工と、面シール部３１Ｂによる加工を行なうことができ、装置構成を簡素小型にできる。また、加工物を移送することなく、線シール部３１Ａによる加工と、面シール部３１Ｂによる加工を行なうことができ、生産性が良い。
【００３１】
▲２▼シールバー３１の狭巾の線シール部３１Ａによる加工では、プラスチックシート１１、１２の被シール層１１Ａ、１２Ａの全域を高い圧力で安定的に挟圧してプラスチックの絡み付きを十分に生成できるし、被シール層１１Ａ、１２Ａに噛んでいた液体等の介在物を高圧力で絞り出して排除でき、被シール層１１Ａ、１２Ａを確実に圧着してシールできる。
【００３２】
▲３▼シールバー３１の広巾の面シール部３１Ｂによる加工では、プラスチックシート１１、１２の線シール部３１Ａが加圧した部分を含む被シール層１１Ａ、１２Ａのより広い部分を圧着し、広いシール巾を形成し、包装体１０の落下衝撃強度を向上できるし、利用者に与える外観上の安心感を向上できる。
【００３３】
▲４▼冷却シール装置４０の冷却シールバー４１、４２が、線及び面シール装置３０の面シール部３１Ｂによる上述▲３▼の圧着部分を含む被シール層１１Ａ、１２Ａを融解状態で圧着し、固化温度まで冷却することにより、シールの確実化を図ることができる。
【００３４】
▲５▼線及び面シール装置３０が、一対のシールバー３１、３２のうちの一方のシールバー３１にだけ狭巾の線シール部３１Ａを備えるようにした。従って、一対のシールバー３１、３２のうちの他方のシールバー３２は全体を広巾のシール部３２Ｂにでき、両シールバー３１、３２の相互位置合わせを簡易化できる。
【００３５】
（第２実施形態）（図２）
第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、線及び面シール装置３０が、シールバー３１とシールバー３２の双方に相対する狭巾の線シール部３１Ａ、３２Ａを設けたことにある。シールバー３１は線シール部３１Ａの両側に面シール部３１Ｂを備え、シールバー３２は線シール部３２Ａの両側に面シール部３２Ｂを備える。
【００３６】
本実施形態の場合は、シールバー３１とシールバー３２の双方に相対する狭巾の線シール部３１Ａ、３２Ａを設けているため、シールバー３１、３２の材質は金属のような硬い物の方が好ましい。
【００３７】
（第３実施形態）（図３）
第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、線及び面シール装置３０が、シールバー３１に備える線シール部３１Ａの横断面形状（被シール層１１Ａ、１２Ａの長手方向に直交する断面の形状）を丸味状（Ｒ状）にし、丸味の先端部により被シール層１１Ａ、１２Ａを加圧するようにしたことにある。
【００３８】
線及び面シール装置３０のシールバー３１に備える線シール部３１Ａを丸味状にしたから、線シール部３１Ａがプラスチックシート１１、１２の被シール層１１Ａ、１２Ａを挟圧する面積をより狭巾化でき、線シール部３１Ａが被シール層１１Ａ、１２Ａに加える圧力をより高圧化できる。
【００３９】
本実施形態の場合は、シールバー３２の材質は金属のような硬い物でも、ゴム等やテフロン（登録商標）等のような弾性体でも良い。但し、シールバー３１は線シール部３１Ａを設けているため、金属のような硬い物の方が好ましい。
【００４０】
（第４実施形態）（図４）
第４実施形態が第３実施形態と異なる点は、線及び面シール装置３０が、シールバー３１とシールバー３２の双方に相対する狭巾の線シール部３１Ａ、３２Ａを設けたことにある。シールバー３１は線シール部３１Ａの両側に面シール部３１Ｂを備え、シールバー３２は線シール部３２Ａの両側に面シール部３２Ｂを備える。本実施形態において、線シール部３１Ａ、３２Ａの横断面形状はともに、第３実施形態におけると同様の丸味状（Ｒ状）をなす。
【００４１】
本実施形態の場合は、シールバー３１とシールバー３２の双方に相対する狭巾の線シール部３１Ａ、３２Ａを設けているため、シールバー３１、３２の材質は金属のような硬い物の方が好ましい。
【００４２】
（第５実施形態）（図８）
第５実施形態が第１実施形態と異なる点は、線及び面シール装置３０のシールバー３１が、面シール部３１Ｂを線シール部３１Ａのいずれか一方の片側に備えたことにある。
【００４３】
本実施形態でも、線シール部３１Ａを備えたシールバー３１の材質は、金属のような硬い物の方が良く、線シール部３１Ａを備えないシールバー３２の材質は、金属のような硬い物でも、ゴム等やテフロン（登録商標）等のような弾性体でも良い。
【００４４】
尚、本発明のシール装置は、３枚以上のプラスチックシートの被シール層を互いに重ね合せてシールするものにも適用できる。
【００４５】
また、本発明のシール装置は、ヒートシールによるものに限らず、超音波シール、高周波シール、プラスチックシートをホットエアで加熱した後にシールバーで圧着するホットエアシール等によるものにも適用できる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、相対するプラスチックシートの被シール層を確実に圧着する包装体のシール装置において、装置構成の簡素小型を図るとともに、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１実施形態のシール装置を示す模式図である。
【図２】図２は第２実施形態のシール装置を示す模式図である。
【図３】図３は第３実施形態のシール装置を示す模式図である。
【図４】図４は第４実施形態のシール装置を示す模式図である。
【図５】図５はプラスチックシートの融解温度特性を示す線図である。
【図６】図６は引張強度試験方法を示す模式図である。
【図７】図７は耐圧縮強度試験方法を示す模式図である。
【図８】図８は第５実施形態のシール装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１０包装体
１１、１２プラスチックシート
１１Ａ、１２Ａ被シール層
２０シール装置
３０線及び面シール装置
３１、３２シールバー
３１Ａ、３２Ａ線シール部
３１Ｂ、３２Ｂ面シール部
４０冷却シール装置
４１、４２冷却シールバー

Claims

相対するプラスチックシートの被シール層を互いに重ね合せ、外側からシールバーで加圧し、該被シール層を融解状態で一定のシール巾にて圧着することにてシールする包装体のシール装置であって、
プラスチックシートのシール巾より狭い線シール部を備えるとともに、プラスチックシートのシール巾に対応する巾の面シール部を線シール部の側傍に、該線シール部より後退させて備えるシールバーを用い、シールバーの線シール部によりプラスチックシートの被シール層を加熱状態で加圧するとともに、シールバーの線シール部が加圧した部分を含むプラスチックシートの被シール層を該シールバーの面シール部により加圧し、該被シール層を融解状態で圧着する線及び面シール装置を有してなる包装体のシール装置。
前記線及び面シール装置のシールバーが面シール部を線シール部の両側に備えた請求項１に記載の包装体のシール装置。
前記線及び面シール装置に後続し、プラスチックシートの線及び面シール装置が圧着した部分を含む被シール層を冷却シールバーで加圧し、該被シール層を圧着状態で冷却固化する冷却シール装置を有してなる請求項１又は２に記載の包装体のシール装置。
前記線及び面シール装置がプラスチックシートの被シール層を外側から挟む一対のシールバーのうちの一方のシールバーにだけ線シール部を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の包装体のシール装置。
前記線及び面シール装置のシールバーに備える線シール部の横断形状を丸味状にした請求項１〜４のいずれかに記載の包装体のシール装置。