JP2004502560A - 熱可塑性フィルムを切断及びシーリングする装置並びにその方法 - Google Patents

Abstract

熱可塑性材料から成るフィルムを切断及びシーリングする方法であって、前記熱可塑性材料を溶解するが燃焼させない程度の温度まで切刃器具を加熱するステップと、前記切刃器具とそれに対向する面との間において複数層の前記フィルムを送給するステップと、好ましくは支持された熱線である前記切刃器具とそれに対向する前記面とをこれらの間に前記複数層のフィルムを挟むように相対的に移動させるステップとを含む方法。その後、前記切刃器具が前記複数層のフィルムを切断し、前記対向面に接触し、前記複数層のフィルムを合わせてシーリングするまで、前記切刃器具と前記対向面とを、これらの間に前記複数層のフィルムを挟んだ状態のままで相対的に付勢する一方で、前記切刃器具、前記フィルム、及び前記対向面間におけるあらゆる相対的な横方向の移動を一時停止する。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広く、熱可塑性フィルムを切断しシーリングしてビニール袋などを製造する装置及びその方法に関し、特に、熱可塑性フィルムを切断してシーリングするのに熱エネルギーと機械的力とを組み合わせて用いる装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビニール袋の製造において、典型的には、熱可塑性フィルムから成る連続ウェブが袋製造装置に供給され、この装置は、フィルムをセグメントに切断し各セグメントの切端をシーリングすることによって袋を形成する。
【０００３】
図１を参照すると、既知の袋製造装置が、概略的に参照番号１０で示されている。図示されているこの装置は、二重レーンの袋製造装置である。つまり、熱可塑性フィルム２２から成る折り返しウェブが２つ平行して装置１０に送られ、装置１０がこれらの平行したウェブを切断しシーリングすることによって、２組の袋が形成される。
【０００４】
この袋製造装置１０は、連続的に回転するシールドラム１２と、カムトラックアセンブリ１４とを備える。熱可塑性フィルム２２から成る折り返しウェブが、これらのシールドラム１２とカムトラックアセンブリ１４との間を送られる。本発明と同じ譲受人に譲渡された、参照により全体が本明細書中に援用される、米国特許第５，９６４，６８８号に開示されているような、複数のクランプデバイス１６が、カムトラックアセンブリ１４上に、その周囲を移動するように取り付けられている。図２に最も良く示されているように、このクランプデバイス１６はそれぞれ、間隙２０だけ離間された１組の平行なばね付きシールバー１８を備える。
【０００５】
このクランプデバイス１６は、フィルム２２に断続的に接触して、シールドラム１２に対しフィルム２２をしっかりとクランプする。カム起動され電気的に加熱された熱線（ワイヤ）２４が、シールドラム１２の表面にある開口部２６を通って進み、フィルム２２を燃焼させて通過し、シールバー１８間の間隙２０内へ移動する。このようにして、フィルム２２はセグメントに切断され、この得られた切端は同時にシーリングされる。
【０００６】
図３に示されているように、典型的な熱線２４は、導電性材料を比較的細く延ばしたものから成り、この熱線２４の刃長３０の対向する側部に設けられた支持部２８間に伸張されている。今日まで、様々なサイズ及び形状の熱線が用いられてきた。例えば、ある処理では、直径が最大約０．０５０インチである円形の断面をした熱線が用いられてきた。また、別の処理では、長方形又は楔形の熱線が用いられてきた。このような従来の熱線は、通常、華氏１００度〜１４００度の温度まで加熱される。
【０００７】
上述したような従来の袋製造装置を用いたビニール袋の製造には、いくつかの問題点がある。例えば、熱線がフィルムを燃焼させて通過する際、大量の煙が発生する。この煙のうちのいくらかが、装置の構成部品上に凝結することによって、後にロウの残留物が残る。従って、ほぼ毎日のように、装置を停止させ構成部品を洗浄して、ロウの堆積物を除去しなくてはならない。従来の袋製造装置を用いた際に生じる別の問題点は、繰り返される切断及びシーリング動作の応力により、この比較的細く高温の熱線が頻繁に破損してしまうという点である。この破損した熱線を交換するためにさらに装置を停止させておく時間が必要とされ、結果として生産性がさらに低下することとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、当該技術において、熱可塑性フィルムを切断しシーリングしてビニール袋などを形成する改良された装置及び方法が必要とされている。
【０００９】
さらに、装置の構成部品上に堆積するロウの量を減少させるような、上記の装置及び方法が必要とされている。
【００１０】
さらにまた、フィルムを切断してシーリングするのに用いられる熱線が、切断及びシーリング動作を繰り返し行っても容易に破損しないような、上記の装置及び方法が必要とされている。
【００１１】
本発明は、従来の袋製造装置で用いられている熱線よりも低い温度に加熱される切刃器具を利用すると共に、フィルムを切断してシーリングするのに熱エネルギーと機械的力とを組み合わせて用いるような、熱可塑性フィルムを切断及びシーリングする装置並びにその方法を提供することによって、当該技術における前述したニーズに対処する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の最初の態様において、熱可塑性材料から成るフィルムを切断及びシーリングする方法は、前記熱可塑性材料を溶解するが燃焼させない程度の温度まで切刃器具を加熱するステップと、前記切刃器具とそれに対向する面との間において複数層の前記フィルムを送給するステップと、前記切刃器具とそれに対向する前記面とをこれらの間に前記複数層のフィルムを挟むように相対的に移動させるステップとを含む。その後、前記切刃器具が前記複数層のフィルムを切断し、前記対向面に接触し、前記複数層のフィルムを合わせてシーリングするまで、前記切刃器具と前記対向面とを、これらの間に前記複数層のフィルムを挟んだ状態のままで相対的に付勢する一方で、前記切刃器具、前記フィルム、及び前記対向面間におけるあらゆる相対的な横方向の移動を一時停止する。
【００１３】
別の態様において、フィルムを切断及びシーリングする方法は、対向する面同士の間に前記フィルムをクランプするステップと、前記フィルムを溶解するが燃焼させない程度の温度まで切刃器具を加熱するステップと、前記対向面のうちの一方の面を通過して他方の面へ向かうように前記切刃器具を移動させるステップであって、これにより、前記切刃器具が、前記フィルムを切断してその得られた切端をシーリングするのに十分な時間、前記フィルムを前記他方の面へ向けて押圧するようになるステップとを含む。
【００１４】
さらに別の態様において、熱可塑性材料から成るフィルムを切断及びシーリングする装置は、前記熱可塑性材料を溶解するが燃焼させない程度の温度まで加熱可能な切刃器具と、アンビルと、前記切刃器具と前記アンビルとの間において複数層の前記フィルムを送給する手段とを備える。さらに、この装置は、前記切刃器具と前記アンビルとを、これらの間に前記複数層のフィルムを挟むように、相対的に移動させる手段と、前記切刃器具が前記複数層のフィルムを通して溶解し、前記アンビルに接触し、前記複数層のフィルムを合わせてシーリングするまで、前記切刃器具を前記アンビルに向けて、これらの間に前記フィルムを挟んだ状態のままで押圧する一方で、前記切刃器具、前記フィルム、及び前記アンビル間におけるあらゆる相対的な横方向の移動を一時停止する手段とを備える。
【００１５】
さらなる態様において、熱可塑性材料から成るフィルムを切断及びシーリングする方法は、複数層の前記フィルムを、基体と、前記熱可塑性材料を溶解するが燃焼させない程度の温度まで加熱される切刃器具との間に挟むステップと、前記切刃器具が前記複数層のフィルムを通して溶解し、前記基体に接触し、前記複数層のフィルムを合わせてシーリングするまで、前記切刃器具を前記基体に向けて、これらの間に前記複数層のフィルムを挟んだ状態のままで押圧するステップとを含む。
【００１６】
これらの態様のそれぞれにおいて、切刃器具は熱線であるのが好ましい。また、この熱線は、実質的にその刃長全体に沿って支持されているのが好ましい。
【００１７】
本発明のこれらの及びその他の目的、特徴、並びに利点については、本発明の好適な実施形態が図示された図面及び記述された以下の説明を参照することによって、より良く理解されるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図面全体を通して、同じ参照番号は、同じ又は対応する部品に対して用いられている。
【００１９】
例示を目的として、本発明の切断及びシーリング装置並びに方法を、ポリエチレンフィルムの折り返しウェブから成るビニール袋の製造に関して説明する。（例としてポリエチレンフィルムを取り上げるが、これに限定されるわけではなく、所望する袋のパラメータに応じて、完全な低密度ポリエチレンであってもよいし、低密度ポリエチレンと低線密度ポリエチレンとの混合物であってもよい。）このような袋を形成する際、フィルムは、典型的には、一方の端部に沿って閉じているように、且つ他方の端部に沿って開いているように折り返される。この開放端に沿って、嵌合ジッパー要素（又はその他の適切な密閉機構）が取り付けられる。閉鎖（又は折返し）端は、さらに内側に折り返すことによって、ひだ（ｐｌｅａｔ）を形成することができる。従って、このウェブは、閉鎖端付近では四重の厚さとなり、開放端付近では二重の厚さ（＋ジッパー要素の厚さ）となる。このウェブを横方向に切断してシーリングすることによって、袋の側方端部が形成される。
【００２０】
また、本発明は、ポリプロピレンなどのような他の熱可塑性材料から成る袋の製造、及び、様々な厚さのフィルムから成る袋、又は異なる構造を有するウェブ（例えば、より少ない若しくはより多い層を有するウェブや、ジッパー要素、スライダー密閉機構、引きひもなどを備えるウェブ）から成る袋の製造に利用することができ、さらに、互いに積み重ねた複数のウェブから成る袋（例えば、背中合わせ式袋（ｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋ ｂａｇｓ））や、互いに重ね入れた複数のウェブから成る袋（例えば、入れ子式袋（ａ ｂａｇ−ｉｎ−ａ−ｂａｇ））の製造にも利用することができる。
【００２１】
本発明の切断及びシーリング装置並びに方法は、上述した既知の袋製造装置及び方法に対し改良点が見られる。この改良点としては、特に、離間した複数のシールバーを一体型のアンビルに替えた点、比較的細く高温の熱線をより大きな低温の切刃器具に替えた点、及び、この切刃器具を実質的にその長さ全体にわたって支持した点が挙げられる。
【００２２】
図４を参照すると、本発明の好適な実施形態に係る切断及びシーリング装置が、概略的に参照番号１００で示されている。図示されているこの装置は、二重レーンの切断及びシーリング装置である。つまり、ポリエチレンフィルムから成る折り返しウェブが２つ平行して装置に送られ、装置がこれらの平行したウェブを切断しシーリングすることによって、２組の袋が形成される。本発明の切断及びシーリング装置は、単一レーン又はその他の複数レーンの生産ラインで使用できるように、容易に適応させることができる。
【００２３】
好適な実施形態では、この切断及びシーリング装置１００は、通常、連続的に回転する円筒形のシールドラム１０２と、１組の対向するアンビルカムトラックから成るほぼ腎臓形をしたカムトラックアセンブリ１０４とを備える。これらのアンビルカムトラックは、シールドラム１０２の周囲のおよそ３分の１に対して、シールドラム１０２に平行に動く。複数のアンビルアセンブリ１０６が、間隔を空けて、カムトラックアセンブリ１０４の周囲に、アンビルカムトラック上を移動するように取り付けられている。これらのアンビルアセンブリ１０６は、一斉に駆動できるように、１つ以上のチェーン（図示せず）によって相互接続されている。
【００２４】
アンビルアセンブリ１０６は、およそ回転シールドラム１０２の周速で、カムトラックアセンブリ１０４の周囲を移動する。シールドラム１０２とアンビルアセンブリ１０６は、既知のモータ及び歯車列（図示せず）によって、一緒に駆動させるのが好ましい。また、シールドラム１０２を回転させ、アンビルアセンブリ１０６をカムトラックアセンブリ１０４周囲において移動させるのに、他のいくつかある既知の機構のうちのいずれを用いてもよい。或いは、このシールドラム１０２とアンビルアセンブリ１０６は、別個のデバイスによって駆動させてもよい。
【００２５】
図５を参照すると、ポリエチレンフィルム１０８から成る折り返し連続ウェブが、フィードローラ（図示せず）などのような既知の手段によって、切断及びシーリング装置１００のシールドラム１０２とカムトラックアセンブリ１０４との間を送られている。シールドラム１０２とアンビルアセンブリ１０６は、一緒にフィルム１０８をクランプして、切断及びシーリング装置１００を通過するようにフィルム１０８を進行させる。
【００２６】
シールドラム１０２は、間隔を空けて、シールドラム１０２の内部周囲に、往復運動するように取り付けられた、複数の切断アセンブリ１１４を備える。この切断アセンブリ１１４の間隔とアンビルアセンブリ１０６の間隔とは対応しているため、シールドラム１０２が回転し、アンビルアセンブリ１０６がカムトラックアセンブリ１０４周囲を移動すると、各切断アセンブリ１１４は、それぞれのアンビルアセンブリ１０６と一定間隔で整合する。切断アセンブリ１１４はそれぞれ、往復運動するように取り付けられた切刃器具、好ましくは、加熱される細長い熱線１１０を備える。この熱線１１０は、シールドラム１０２の表面にある各開口部１１２を断続的に通過し、フィルム１０８に接触して、対向するアンビルアセンブリ１０６に対しフィルム１０８を押圧する。フィルム１０８は、熱線１１０が複数層のフィルム１０８を通して溶解し、アンビルアセンブリ１０６に接触し、複数層のフィルム１０８を合わせてシーリングするまで、熱線１１０とアンビルアセンブリ１０６との間に挟まれた状態のままである。
【００２７】
熱線１１０はそれぞれ、張った状態に保たれ、いずれの端部も電気的に接続され、また好ましくは、実質的にその長さ全体が電気絶縁及び断熱材料によって支持される。この熱線１１０は、従来の熱線よりも断面積が大きく、且つ、フィルム１０８を溶解するが燃焼させない温度に維持されるのが好ましい。
【００２８】
好適な切断アセンブリ１１４の構造を、図５及び図６を参照しながら、以下に説明する。熱線１１０は、各端部が、ねじなどによってエンドクリップ・フィンガー１１６に繋がれている。この熱線１１０とエンドクリップ・フィンガー１１６は、導電性材料で構成されているのが好ましい。最も好ましくは、熱線１１０が、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）（登録商標）、モネル（Ｍｏｎｅｌ）（登録商標）、ハステロ（Ｈａｓｔｅｌｌｏ）（登録商標）Ｃなどのようなニッケル含有率の高い合金でできていて、エンドクリップ・フィンガー１１６が、冷間圧延鋼でできているのが良い。
【００２９】
適切な電源（図示せず）が、エンドクリップ・フィンガー１１６に繋がれた導電線（図示せず）を介して、熱線１１０に電流を供給する。或いは、この導線は、熱線１１０に直接的に接続されていてもよく、この場合、エンドクリップ・フィンガー１１６は、導電性でなくてよい。さらに、熱線１１０は、埋込み式のカートリッジヒータや放射線などのような、その他の手段によって加熱してもよい。
【００３０】
十分な電流（又はその他の形態のエネルギー）が熱線１１０に供給されることによって、熱線１１０は、ポリエチレンフィルム１０８が溶解するが燃焼しない高温まで加熱される。本発明の発明者らは、熱線１１０を華氏約８００度以下の温度に加熱すれば、ポリエチレンフィルム１０８の燃焼が回避されるため、装置１００の構成部品上にロウが堆積することは実質的にない、ということを見出した。好ましくは、熱線１１０は、華氏約６００度〜約８００度の温度に加熱されるのが良い。当然のことながら、効果的な温度範囲は、熱可塑性フィルムのタイプ、フィルムの厚さ、熱線がフィルムに接触している滞留時間、及び熱線によってフィルムにかかる圧力に応じて変動する、ということは通常の当業者には理解されるであろう。例えば、所定の厚さである特定のフィルムの場合、このフィルムを切断してシーリングするには、一般的には、熱線の温度が低いほど、フィルムとの接触時間を比較的長くする、且つ／又は、フィルムへの圧力を強くする必要がある。
【００３１】
好適な実施形態では、熱線１１０の太さは、幅およそ０．０５０インチ×高さおよそ０．２５０インチである。ポリエチレンフィルム１０８を切断してシーリングするのに用いられる熱線１１０の先端は、半径０．０２５インチに丸められている。熱線の先端は丸めた方が、切削力を十分に集中させることができるうえ、先端を尖らせた場合ほど周囲に熱を分散させないので、好ましい。熱線１１０の断面積を（既知のデバイスに比べて）大きくし、実質的にその長さ全体を支持することによって、本発明の熱線１１０は、従来の熱線よりもかなり耐久性が高くなっている。
【００３２】
異なる形状をした熱線、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、楔形、又はその他の形状の断面を有する熱線を用いてもよい、ということは当業者には認められるであろう。さらに、より大きな又はより小さな断面積を有する熱線を用いてもよく、この場合には、その熱線の断面積が、フィルムを切断してシーリングするのに十分な量の熱エネルギーを蓄積できる程度に大きく、且つ、適度なエネルギー入力量で熱線を効率的に加熱できる程度に小さいことを条件とする。
【００３３】
好適な実施形態では、熱線１１０は、電気絶縁及び断熱インサート１１８に形成された溝に設けられている。このインサート１１８は、コジサーム（Ｃｏｇｅｔｈｅｒｍ）（商標）５０５のマイカで構成されているのが好ましい。或いは、このインサート１１８は、例えば、セラミック、ガラス、又は他の形態のマイカのような、その他の絶縁材料で構成されていてもよい。このインサート１１８は、さらに、熱線ベース部材１２０に形成された溝に嵌め込まれている。このベース部材１２０は、シリコーン樹脂とラミネートされたガラス繊維織布である、グレードＧ７のガロライト（Ｇａｒｏｌｉｔｅ）（商標）で構成されているのが好ましい。或いは、このベース部材１２０は、テフロン（登録商標）、硬木、フェノール樹脂、又は、耐熱性プラスチックで構成されていてもよい。熱線１１０は、この二重レーン装置における双方のウェブ通路を横断するように延在させることができる。熱線１１０の刃長１２４と刃長１２４との間に、熱線１１０とインサート１１８との両方を覆うように中央キャップ１２２を取り付けることによって、熱線１１０とインサート１１８とが熱線ベース部材１２０に固定される。
【００３４】
この熱線ベース部材１２０は、ねじなどによって熱線上部構造１２６上に取り付けられている。この熱線上部構造１２６は、アルミニウム、又はそれに匹敵するような軽量で剛性の材料で構成されているのが好ましい。エンドクリップ・フィンガー１１６は、この熱線上部構造１２６の対向する両端部に取り付けられたばねであり、互いに接近したり離反したりするようにスライド可能である。従って、エンドクリップ・フィンガー１１６は、温度の変動によって生じる熱線１１０の伸縮に関係無く、熱線を張った状態に維持する。
【００３５】
熱線上部構造１２６は、その対向する両端部付近において、１組のフォロワーアーム１２８に取り付けられている。このフォロワーアーム１２８はそれぞれ、上方アーム１６４及び下方アーム１６６から成り、これらのアームは、段付きボルト（図示せず）により連結されていると共に、圧縮ばね１６８により比較的短い距離だけ離間するように付勢されている。好適な実施形態では、このばね１６８はそれぞれ、圧縮されている場合、約５４ポンド−力（ｌｂｆ）の力を及ぼす。従って、各切断アセンブリ１１４の２つのばね１６８では、合わせて約１０８ポンド−力（ｌｂｆ）の力を及ぼすことができる。
【００３６】
下方フォロワーアーム１６６はそれぞれ、各カムトラック１３２に沿って移動するように構成されたカムフォロワー１３０を備える。シールドラム１０２が回転すると、このカムフォロワー１３０がカムトラック１３２に沿って移動し、これにより、切断アセンブリ１１４が半径方向内側と外側に往復運動する。このカムトラック１３２は、熱線１１０がそれぞれ、シールドラム１０２の各回転のおよそ３分の１に対しては、シールドラム１０２の表面にある各開口部１１２を通過するように（このとき、カムトラックアセンブリ１０４のアンビルカムトラックは、シールドラム１０２に平行に動く）、且つ、シールドラム１０２の各回転の残りに対しては、シールドラム１０２の内部に引っ込むように設計されている。
【００３７】
図示されているような好適な実施形態では、切断アセンブリ１１４は、カム構造を用いて往復運動している。しかしながら、他の構造も可能であることは、当業者には認められるであろう。例えば、この切断アセンブリ１１４を往復運動させるのに、リニアアクチュエータ、空気圧又は油圧シリンダ、ソレノイドなどを用いてもよい。
【００３８】
上述した好適な実施形態では、加熱式切刃器具は熱線１１０であり、この熱線１１０は、実質的にその刃長１２４全体にわたり絶縁材料によって支持されていると共に、ニッケル含有率の高い合金でできているのが好ましい。しかしながら、この加熱式切刃器具は、加熱可能な材料であれば、いずれの材料から構成されていてもよく、必ずしも実質的にその長さ全体にわたって支持されていなくてもよい。さらに、この加熱式切刃器具は、連続的に加熱されても断続的に加熱されてもよい。従って、熱可塑性フィルムを切断及び／又はシーリングするのに用いられる、例えば、熱線、ホットナイフ、加熱バーなどのような加熱式切刃器具はいずれも、本発明の広い範囲内に含まれる。
【００３９】
好適なアンビルアセンブリ１０６の構造について、図５及び図６を参照しながら説明する。アンビルアセンブリ１０６はそれぞれ、１組のばね負荷式アンビル１３４（それぞれが熱線１１０の各刃長１２４に対応している）を備えており、これらのばね負荷式アンビル１３４は、フィルム１０８に接触して、シールドラム１０２に対しフィルム１０８をクランプする。これらのアンビル１３４はそれぞれ、帯状のテフロン（登録商標）テープ１３８が付着されたブロック状のシリコーンゴム１３６から構成されているのが好ましい。このテフロン（登録商標）テープ１３８は、フィルム１０８がシリコーンゴムブロック１３６に付着するのを防ぐ機能を果たしている。
【００４０】
２つのばね１６８のスプリング力を合わせることによって、切断アセンブリ１１４それぞれが、対向するアンビルアセンブリ１０６に対し、最大の力である約１０８ポンド−力（ｌｂｆ）を及ぼすのが好ましい。この特定の負荷に対し、本発明の発明者らは、硬度が７０ジュロメーターであるシリコーンゴムブロックが好ましい、ということを見出した。しかしながら、所定の負荷がかかったときにその選択した材料が容易に変形しなければ、より軟質な又はより硬質なゴムやその他の材料をこのブロックに用いてもよい、ということは当業者には理解されるであろう。
【００４１】
アンビル１３４はそれぞれ、好ましくはアルミニウムでできたプレート１４０に取り付けられている。このプレート１４０は、同じく好ましくはアルミニウムでできたアンビルベース部材１４２に支えられている。このプレート１４０は、アンビルベース部材１４２から容易に取り外し可能であるため、磨耗した又は損傷したアンビル１３４を簡単に交換することができる。２つのアンビルベース部材１４２は、アンビル上部構造１４４に取り付けられており、このアンビル上部構造１４４自体は、カムトラックアセンブリ１０４に対して、その周囲を移動するように取り付けられている。
【００４２】
このアンビル上部構造１４４には、いくつかの穴１４８が空いており、これらの穴１４８にはそれぞれ、スライドピン１５０が圧力嵌め又はボルト締めされている。このスライドピン１５０はそれぞれ、穴１４８から延出し、各アンビルベース部材１４２の対応する穴１４６内のさら穴が形成されたブッシング１５２を通って延びる。各スライドピン１５０の周囲に配置された圧縮ばね１５４は、アンビル上部構造１４４とアンビルベース部材１４２とを離間するように付勢している。図示されているような好適な実施形態では、各アンビルベース部材１４２を取り付けるのに、アンビルベース部材１４２の各角部付近にスライドピン１５０を１つとばね１５４を１つ用いるため、４つのスライドピン１５０と４つのばね１５４とが用いられている。アンビル上部構造１４４とアンビルベース部材１４２とが完全に外れてしまうのを防ぐために、動作制限器を設けてもよい。
【００４３】
さらに、（各アンビルベース部材１４２に対して１つ以上の）ツーリングボール・ステム１５６が、アンビル上部構造１４４に空けられた穴１５８に圧力嵌め又はボルト締めされている。このステム１５６はそれぞれ、端部がツーリングボール１６０となっており、このツーリングボール１６０は、各アンビルベース部材１４２の中央又は中央付近に位置するスリーブ１６２に受容されている。このツーリングボール１６０は、各アンビルベース部材１４２が周囲を旋回することができるような点（又は、ツーリングボールを２つ用いる場合には軸）をもたらす。従って、アンビルベース部材１４２は、それぞれのツーリングボール１６０周囲を個別に旋回することができるので、これらのアンビルベース部材１４２をそれぞれ必要に応じて傾けることによって、フィルム１０８をシールドラム１０２に対してしっかりとクランプすることができる。
【００４４】
アンビルアセンブリのばね１５４は、熱線１１０がフィルム１０８をアンビル１３４に対して押圧するときに及ぼす圧縮力に抵抗できる程度に強度があり、且つ、クランプ処理中に適切にアンビル１３４をシールドラム１０２と位置合わせできる程度に弾性があるのが好ましい。前述したように、好適な実施形態では、切断アセンブリ１１４はそれぞれ、対向するアンビルアセンブリ１０６に対し、最大の力である約１０８ポンド−力（ｌｂｆ）を及ぼすことが可能である。本発明の発明者らは、これらのアンビルアセンブリのばね１５４は、合計約１１２ポンド−力（ｌｂｆ）（１つあたり１４ポンド−力（ｌｂｆ））を及ぼすことができるのでこの目的を満たしている、ということを見出した。
【００４５】
次に、この切断及びシーリング装置１００の作用を説明する。
【００４６】
例えば、ポリエチレンフィルム１０８から成る折り返し連続ウェブが、装置１００の、回転しているシールドラム１０２とそれに対向して回転しているアンビルアセンブリ１０６との間に送られる。アンビル１３４のうちの１つが、フィルム１０８に接触して、シールドラム１０２に対しフィルム１０８をしっかりとクランプする。その間に、熱線１１０のうちの１つが、シールドラム１０２の表面にある各開口部１１２を通過し、フィルム１０８に接触することによって、フィルム１０８をこの熱線１１０とそれに対向するアンビル１３４との間に挟む。その後、熱線１１０は、フィルム１０８及びアンビル１３４と同期して横方向に移動するが、フィルム１０８は、切断されてその得られた切端がシーリングされるのに十分な時間、熱線１１０とアンビル１３４との間に挟まれた状態のままである。通常、この時間を滞留時間（ｄｗｅｌｌ ｔｉｍｅ）と呼ぶ。本発明の発明者らは、華氏約６００度〜約８００度の温度に加熱された熱線１１０を用いてフィルム１０８を切断及びシーリングするには、熱線１１０がフィルム１０８に約１０８ポンド−力（ｌｂｆ）を及ぼしている状態であれば、滞留時間はおよそ１秒間で十分である、ということを見出した。この滞留時間、接触圧、及び熱線の温度は、フィルムを効果的に切断してシーリングするが燃焼させないような数値であれば、他の数値の組み合わせとなるように操作してもよく、これらは全て、本発明の広い範囲内に含まれる。この点に関し、滞留時間は、シールドラム１０２とアンビルアセンブリ１０６の回転速度を調節することにより簡単に変更することができ、接触圧は、ばね１５４及び１６８をより少なく又はより多く用いることにより、或いは、圧縮強度のより低い又はより高いばねを用いることにより変更することができる、ということは通常の当業者には認められるであろう。
【００４７】
フィルム１０８が切断されてシーリングされた後、この熱線１１０は、シールドラム１０２にある開口部１１２を再度通過してフィルム１０８の別のセグメントを切断しシーリングするまで、残りのドラム回転の間、シールドラム１０２の内部に引っ込められる。熱線１１０は、シールドラム１０２の内部に引っ込められている間に、所望の高温まで再加熱されて、切断及びシーリング処理中に放散した熱が補われる。得られた袋は、例えば移送ドラム（図示せず）のような、装置の別の部品に移されるまで、吸引されてシールドラム１０２上に一時的に保持される。
【００４８】
上述したこの特定の実施形態に対する多数の変更物が可能であり、このような変更物は本発明の範囲内に含まれる、ということは通常の当業者には認められるであろう。例えば、このトラックアセンブリ及びシールドラムとしては、多数の構造が可能である。可能な構造の１つとしては、複数の熱線アセンブリと複数のアンビルアセンブリをそれぞれ搬送する、１組の互いに対向回転するタンク・トレッド型ベルトを有する構造が挙げられる。このような実施形態の利点は、これらのタンク・トレッド型ベルトの互いに対向する直線部分を所望の長さにすることによって、生産速度を低下させることなく、滞留時間をより長くすることができるという点である。
【００４９】
別の実施形態では、フィルムが送られる方向に移動しない熱線アセンブリとアンビルアセンブリとの間において、フィルムを断続的に進行させてもよい。次に、この熱線アセンブリとアンビルアセンブリとを閉じ合わせることによって、フィルムは、切断されてシーリングされるのに十分な時間、これらのアセンブリの間に挟まれる。
【００５０】
上述した実施形態は、本発明の実施形態の代表的なものであり、単に例示目的で示したにすぎない。これらは、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。構成部品、材料、構造、温度、時間などを示して説明してきたが、これらは限定するものではない。改造物及び変更物は本発明の範囲内で考えられ、この範囲は上記特許請求の範囲によってのみ制限されることが意図される。
【００５１】
産業上の利用可能性
本発明の装置及び方法は、ビニール袋の高速製造において熱可塑性フィルムを切断してシーリングするのに適している。フィルムがこの切断及びシーリング装置を通して送られると、フィルムを溶解するが燃焼させない程度の温度まで加熱された切刃器具がフィルムに接触して、対向するアンビルに対しフィルムを押圧する。このフィルムは、切断されてシーリングされるのに十分な時間、切刃器具とアンビルとの間に挟まれた状態のままである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来の袋製造装置の斜視図である。
【図２】
図１の袋製造装置で用いられる典型的な熱線アセンブリとそれに対向するクランプデバイスの断面図である。
【図３】
図２の断面線３−３に沿って取り出した断面図である。
【図４】
本発明の好適な実施形態に係る切断及びシーリング装置の斜視図である。
【図５】
図４の切断及びシーリング装置で用いられる切断アセンブリとそれに対向するアンビルアセンブリの断面図である。
【図６】
図５の断面線６−６に沿って取り出した断面図である。

Claims (26)

1. 熱可塑性材料から成るフィルムを切断及びシーリングする方法であって、
   前記熱可塑性材料を溶解するが燃焼させない程度の温度まで、切刃器具を加熱するステップと、
   前記切刃器具とそれに対向する面との間において、複数層の前記フィルムを送給するステップと、
   前記切刃器具とそれに対向する前記面とを、これらの間に前記複数層のフィルムを挟むように、相対的に移動させるステップと、
   その後、前記切刃器具が前記複数層のフィルムを切断し、前記対向面に接触し、前記複数層のフィルムを合わせてシーリングするまで、前記切刃器具と前記対向面とを、これらの間に前記複数層のフィルムを挟んだ状態のままで相対的に付勢する一方で、前記切刃器具、前記フィルム、及び前記対向面間におけるあらゆる相対的な横方向の移動を一時停止するステップと、
   を含む、前記方法。
2. 前記移動ステップが、前記対向面の接触領域に対し実質的に垂直な方向に、前記切刃器具を進行させるステップから成る、請求項１に記載の方法。
3. 前記一時停止ステップが、前記切刃器具、前記フィルム、及び前記対向面を、実質的に同じ横方向に同期して移動させることを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記切刃器具が熱線であり、前記移動ステップより前に、前記熱線を実質的にその刃長全体にわたって支持するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記加熱ステップが、前記切刃器具を、華氏８００度よりも低い温度に加熱することを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記加熱ステップが、前記切刃器具を、華氏約６００度〜約８００度の温度に加熱することを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記一時停止ステップが、前記切刃器具、前記フィルム、及び前記対向面間における相対的な横方向の移動を、およそ１秒間停止することを含む、請求項１に記載の方法。
8. フィルムを切断及びシーリングする方法であって、
   対向する面同士の間に前記フィルムをクランプするステップと、
   前記フィルムを溶解するが燃焼させない程度の温度まで、切刃器具を加熱するステップと、
   前記対向面のうちの一方の面を通過して他方の面へ向かうように前記切刃器具を移動させるステップであって、これにより、前記切刃器具が、前記フィルムを切断してその得られた切端をシーリングするのに十分な時間、前記フィルムを前記他方の面へ向けて押圧するようになるステップと、
   を含む、前記方法。
9. 前記加熱ステップが、前記切刃器具を、華氏およそ８００度よりも低い温度に加熱することを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記加熱ステップが、前記切刃器具を、華氏６００度〜約８００度の温度に加熱することを含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記切刃器具が熱線であり、前記熱線を実質的にその刃長全体にわたって支持するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
12. 前記通過ステップが、前記フィルムを、前記切刃器具と前記他方の面との間におよそ１秒間挟むことを含む、請求項８に記載の方法。
13. 前記通過ステップが、前記切刃器具を、前記一方の対向面にある開口部を通して進行させることを含む、請求項８に記載の方法。
14. 前記クランプステップが、回転ドラムと、およそ前記回転ドラムの周速で閉路の周囲を移動するアンビルとの間に、前記フィルムをクランプすることを含む、請求項８に記載の方法。
15. 熱可塑性材料から成るフィルムを切断及びシーリングする装置であって、
    前記熱可塑性材料を溶解するが燃焼させない程度の温度まで加熱可能な、切刃器具と、
    アンビルと、
    前記切刃器具と前記アンビルとの間において、複数層の前記フィルムを送給する手段と、
    前記切刃器具と前記アンビルとを、これらの間に前記複数層のフィルムを挟むように、相対的に移動させる手段と、
    前記切刃器具が前記複数層のフィルムを通して溶解し、前記アンビルに接触し、前記複数層のフィルムを合わせてシーリングするまで、前記切刃器具を前記アンビルに向けて、これらの間に前記フィルムを挟んだ状態のままで押圧する一方で、前記切刃器具、前記フィルム、及び前記アンビル間におけるあらゆる相対的な横方向の移動を一時停止する手段と、
    を備える、前記装置。
16. 前記切刃器具を、閉路に沿って横方向に移動させる手段と、
    前記アンビルを、前記切刃器具が移動する前記閉路の一部に対して少なくとも一部が実質的に平行である経路に沿って移動させる手段と、
    をさらに備える、請求項１５に記載の装置。
17. 前記フィルムが溶解されてシーリングされる間、前記切刃器具、前記フィルム、及び前記アンビルが全て、実質的に同じ横方向に同期して移動する、請求項１６に記載の装置。
18. 前記切刃器具が、実質的にその刃長全体にわたり絶縁部材によって支持されている熱線である、請求項１５に記載の装置。
19. 前記切刃器具が、およそ８００度よりも低い温度に加熱される、請求項１５に記載の装置。
20. 前記切刃器具が、華氏約６００度〜約８００度の温度に加熱される、請求項１５に記載の装置。
21. 前記切刃器具が熱線から成る、請求項１５に記載の装置。
22. 前記一時停止手段が、前記切刃器具、前記フィルム、及び前記アンビル間におけるあらゆる相対的な横方向の移動をおよそ１秒間停止する、請求項１５に記載の装置。
23. 熱可塑性材料から成るフィルムを切断及びシーリングする方法であって、
    複数層の前記フィルムを、基体と、前記熱可塑性材料を溶解するが燃焼させない程度の温度まで加熱される切刃器具との間に挟むステップと、
    前記切刃器具が前記複数層のフィルムを通して溶解し、前記基体に接触し、前記複数層のフィルムを合わせてシーリングするまで、前記切刃器具を前記基体に向けて、これらの間に前記複数層のフィルムを挟んだ状態のままで押圧するステップと、
    を含む、前記方法。
24. 前記複数層のフィルムを横方向に送給するステップをさらに含み、前記挟みステップ及び前記押圧ステップ中に、前記基体と前記切刃器具とを前記横方向に同期して移動させる、請求項２３に記載の方法。
25. 前記挟みステップより前に、前記切刃器具を十分な温度まで加熱するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
26. 前記切刃器具が熱線であり、前記挟みステップ及び前記押圧ステップより前に、前記熱線を実質的にその刃長全体にわたって支持するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。