JP2005231639A - 包装体製造装置、包装体製造方法及び包装体 - Google Patents

包装体製造装置、包装体製造方法及び包装体 Download PDF

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Abstract

【課題】ピンホールの発生を抑制した包装体を製造する包装体製造装置、包装体製造方法及び包装体を提供する。
【解決手段】帯状フィルムFの側縁部を重ね合わせて接合し筒状フィルムF1を成形する縦接合装置13と、内容物Cが充填された筒状フィルムに対して、重ね合わせた個所が片面に収まるように、筒状フィルムの長手方向に所定間隔毎の内容物の不在部を扁平に形成するしごき装置40と、不在部の重ね合わせた箇所を覆うテープ51を、長手方向に交差する方向で重ねるテープ重合装置50と、テープを筒状フィルムに溶着しつつ、前記不在部を横断する一次シールを行う横接合装置61とを備える包装体製造装置、該製造装置に内容物を供給し筒状フィルムに充填する包装体の製造方法、及び該製造方法により製造された包装体を提供する。
【選択図】図1(1)

Description

本発明は、包装体製造装置、包装体製造方法及び包装体に関するものであり、特にピンホールの発生が抑制された包装体についての包装体製造装置、包装体製造方法及び包装体に関するものである。
ソーセージやスティックチーズ等の内容物が充填された筒状フィルムを密封し個々の包装体を得る場合の密封手段として、筒状フィルムの端部を金属製のワイヤクリップで結さつする方法が知られている。ところが、金属製のワイヤクリップで結さつする方法では製品検査における金属探知においてワイヤクリップを探知してしまうなどの不便があるので、筒状フィルム端部を集束しシールする方法が行われるようになってきた。かかるシール方法においては、シール部分あるいはその近傍でピンホールが生じ易くなるという機械的強度の低下が見られ、そのため次のような対策が提案されている(特許文献1参照)。
(1)シール部の筒状フィルムの厚さを補うテープを、集束された後の筒状フィルム端部に配設した上で筒状フィルムと共にシールする。
(2)シール部の筒状フィルムの厚さを補うテープを、未だ集束されていない筒状フィルム端部の内容物の不在部に配設し、筒状フィルム端部とテープを共に集束した上でシールする。
特許第2516885号公報
しかし、従来の筒状フィルム端部をシールする手段は、筒状フィルム端部の集束が安定せず集束したフィルムの厚さが不揃いになり、集束された筒状フィルムの部位によっては受ける溶着エネルギーの強さに差異が生じ、製品としての包装体における筒状フィルムのシール部の機械的強度にばらつきを生じ、その結果、包装後にボイル、レトルトなどの加熱処理を行うと、包装体にピンホールが生じ、水蒸気密封あるいはガス密封できないことがあった。特に、筒状フィルムを成形したときにできるフィルムを重ね合わせた部分又はその近傍にピンホールが発生することが多かった。
そこで本発明は、端部のシールした箇所及びその近傍でのピンホールの発生を抑制した包装体を製造する包装体製造装置、包装体製造方法及び包装体を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明に係る包装体製造装置は、例えば図1に示すように、帯状フィルムFの側縁部を重ね合わせて接合し筒状フィルムF1を成形する縦接合装置13と;内容物Cが充填された筒状フィルムF1に対して、重ね合わせた個所Fpが片面に収まるように、筒状フィルムF1の長手方向に所定間隔毎の内容物Cの不在部15bを扁平に形成するしごき装置40と;不在部15bに筒状フィルムF1の長手方向に交差する方向でテープを重ねるテープ重合装置50と;テープ51を筒状フィルムF1に溶着しつつ、不在部15bを横断する一次シールを行う横接合装置61とを備える。
このように構成すると、テープの筒状フィルムへの溶着と筒状フィルムの一次シールとが同時に行われ、テープと共に一次シールが行われた筒状フィルムの部分が補強されるので、ピンホールの発生を抑制した包装体を製造する包装体製造装置となる。なお、「溶着」とは単にフィルム同士又はフィルムとテープとを溶かして着けることをいい、「シール」とは内容物を密封する目的でフィルム及び/又はテープを溶着することをいうものとする。通常は溶着してもシールされるとは限らないが、シールは溶着を伴う。
また、請求項2に記載の発明に係る包装体製造装置は、例えば図1に示すように、請求項1に記載の包装体製造装置において、テープ51を重ねた側からエネルギーを加えて、一次シールを行う。
このように構成すると、テープを重ねた側からエネルギーを加えるので、一次シールされる部分の筒状フィルムがテープによって保護され、ピンホールの発生を抑制した包装体を製造する包装体製造装置となる。
また、請求項3に記載の発明に係る包装体製造装置は、請求項1又は請求項2に記載の包装体製造装置において、テープ51が、重ね合わせた箇所Fpを覆う。
このように構成すると、テープが重ね合わせた箇所を覆うので、ピンホールが発生し易いテープが重ね合わせた箇所を補強することができる。
また、請求項4に記載の発明に係る包装体製造装置は、請求項2又は請求項3に記載の包装体製造装置において、加えるエネルギーが超音波振動によるものである。なお、この超音波振動によるシールを超音波シールという。
このように構成すると、超音波シールをするので、一次シールはフィルム材質によらず短時間で完了し、包装体の製造時間を短縮することができる。また、筒状フィルムやテープの厚さの変更に容易に対応することができる。
また、請求項5に記載の発明に係る包装体製造装置は、例えば図1に示すように、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の包装体製造装置において、横接合装置61は、長手方向に間隔を持つ二つの位置X1、X2で不在部15bを横断する線状の一次シール若しくは二つの位置X1、X2の間にわたり不在部15bを横断する帯状の一次シールを行うように構成され;一次シールが行われた不在部15bの二つの位置X1、X2の間を、一次シールの横断方向に集束する集束装置71を備える。
このように構成すると、端部が集束されるので、扁平にして一次シールを施した部分に応力が集中することがなくなり、ピンホールの発生を抑制した包装体を製造する包装体製造装置となる。
また、請求項6に記載の発明に係る包装体製造装置は、例えば図1に示すように、請求項5に記載の包装体製造装置において、帯状フィルムFを縦接合装置13に供給する原反供給装置20と;筒状フィルムF1に内容物Cを充填する充填装置30と;筒状フィルムF1を長手方向に走行させる送り装置14と;集束された不在部15bの二つの位置X1、X2の間で、二つの位置X1、X2とは異なる二つの位置Y1、Y2で若しくは該二つの位置Y1、Y2の間にわたり不在部15bを溶着する集束接合装置70と;溶着した二つの位置Y1、Y2の間で筒状フィルムF1を切断する切断装置81とを備える。
このように構成すると、原料である帯状フィルムから製品であるピンホールの発生を抑制した包装体の製造までを1台の包装体製造装置で行うことができる。
また、請求項7に記載の発明に係る包装体製造方法は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の包装体製造装置で包装体を製造する方法であって;包装体製造装置に内容物Cを供給し筒状フィルムF1に内容物Cを充填する工程を備える。
このように構成すると、内容物を充填した筒状フィルムにおいて、テープの筒状フィルムへの溶着と筒状フィルムの一次シールとが同時に行われ、テープと共に一次シールが行われた筒状フィルムの部分が補強されるので、ピンホールの発生を抑制した包装体を製造する包装体製造方法となる。
前記の目的を達成するため、請求項8に記載の発明に係る包装体製造方法は、例えば図3及び適宜図4に示すように、帯状フィルムFの側縁部を重ね合わせて接合し筒状フィルムF1を成形する縦接合工程ST1、ST2と;筒状フィルムF1に内容物Cを充填する充填工程ST3と;内容物Cが充填された筒状フィルムF1に対して、重ね合わせた箇所Fpが片面に収まるように、筒状フィルムF1の長手方向に所定間隔毎の内容物Cの不在部15bを扁平に形成するしごき工程ST4と;不在部15bに筒状フィルムF1の長手方向に交差する方向でテープ51を重ねるテープ重合工程ST5と;テープ51を筒状フィルムに溶着しつつ、不在部15bを横断する一次シールを行う横接合工程ST6とを備える。
このように構成すると、テープの筒状フィルムへの溶着と筒状フィルムの一次シールとが同時に行われ、テープの溶着と一次シールが行われた筒状フィルムの部分が補強されるので、ピンホールの発生を抑制した包装体を製造する包装体製造方法を提供できる。
また、請求項9に記載の発明に係る包装体製造方法は、請求項8に記載の包装体製造方法において、横接合工程ST6は、テープ51を重ねた側から超音波エネルギーを加えて一次シールを行う。
このように構成すると、テープを重ねた側から超音波エネルギーを加えるので、一次シールされる部分の筒状フィルムがテープによって保護され、ピンホールの発生が抑制され、かつ、一次シールが短時間で完了する包装体製造方法となる。
また、請求項10に記載の発明に係る包装体製造方法は、請求項8又は請求項9に記載の包装体製造方法において、テープ重合工程ST5は、重ね合わせた箇所Fpを覆うようにテープ51を重ねる。
このように構成すると、テープが重ね合わせた箇所を覆うので、ピンホールが発生し易いテープが重ね合わせた箇所を補強する包装体製造方法となる。
また、前記の目的を達成するため、請求項11に記載の発明に係る包装体は、例えば図4に示すように、内容物Cが充填され、端部がシールされると共に集束された筒状フィルムF1と;筒状フィルムF1に充填されシールにより封入された内容物Cと;筒状フィルムF1の端部に筒状フィルムF1に沿わせて配設され、端部のシールと共に筒状フィルムF1に溶着され、筒状フィルムの端部と共に集束されたテープ51とを備える。
このように構成すると、筒状フィルムのシール部がテープで保護されているのでピンホールの発生が抑制された包装体となる。
本発明に係る包装体製造装置若しくは包装体製造方法により製造された包装体及び本発明に係る包装体は、テープの筒状フィルムへの溶着と筒状フィルムの一次シールとが同時に行われ、テープと共に一次シールが行われた筒状フィルムの部分が補強されるので、ピンホールの発生が抑制される。そのため、包装体の水蒸気密封またはガス密封をすることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
図1の構成図を参照して、本発明の第1の実施の形態である包装体製造装置1について説明する。図1(a)は、包装体製造装置1の全体構成を示す構成図である。図1(b)は、横接合装置61とテープ重合装置51の構成を説明する部分斜視図であり、図1(c)は、図1(b)と同じ横接合装置61とテープ重合装置51の構成を鉛直方向から示した部分断面図であり、図1(d)は、集束装置71、二次シール装置76及び切断装置80の構成を説明する部分斜視図である。図1(a)の紙面上の上下は実際の鉛直方向の上下に対応し、後述の筒状フィルムF1は図中、上から下に流れるように走行する。すなわち、上が充填包装作業における筒状フィルムF1の走行方向の上流側、下が走行方向の下流側となる。ロール状に巻かれた帯状のフィルムは、原反21として回転自在に支持されている。原反21から引き出された帯状フィルムFは、ガイドローラ22A、22Bに案内されて走行し、フォーミングプレート11に導かれる。この原反21とガイドローラ22A、22Bにより原反供給装置20が構成されている。帯状フィルムの材質は、加熱溶着させるため塩化ビニリデン系樹脂とするのが好ましく、他のオレフィン系樹脂でもよい。また、帯状フィルムは単層としても多層としてもよい。
フォーミングプレート11は、上下に開口する円筒形状を有している。また、周方向の一箇所で縦方向に延びる円周方向の隙間をもっている。フォーミングプレート11の上端縁は湾曲傾斜しており、帯状フィルムFは、その内面に沿うように案内されることにより側縁部で重ね合わせ部を持つ連続筒状フィルムF1に形成される。フォーミングプレート11の下流側である下方には、案内筒12が垂下され、筒状フィルムF1はその筒状の形を保ったまま下流に走行案内される。
案内筒12に案内された筒状フィルムF1の重ね合わせ部は、縦接合装置13により、押圧されながら溶着され、縦接合される。縦接合装置13による溶着手段は超音波溶着が好適であるが、これ以外にも抵抗加熱溶着、高周波誘電加熱溶着、レーザー加熱溶着、溶融樹脂滴吹付溶着、その他種々の溶着手段を用いることができる。また、縦接合は、いわゆる合掌貼りシールであってもよいし、封筒貼りシールであってもよい。
包装体製造装置1の上部には、縦接合された筒状フィルムF1に内容物Cを充填するポンプ31とノズル32とを備える充填装置30が設けられている。ノズル32は、フォーミングプレート11の上方に設置されたポンプ31に接続され、先端が案内筒12内へ導入されている。ノズル32の先端は、縦接合装置13より下流側で開口している。なお、ポンプ31は、フォーミングプレート11の上方ではなく、内容物を適宜補充し易い他の位置に設置し、配管によりノズル32と連接されていてもよい。特に、練状食品のように比較的重量のある内容物を充填する場合には、地上に設置された容器に貯留された練状食品を、ポンプによりノズル32の位置に圧送して供給するのがよい。
案内筒12及びノズル32の下流側に、送り装置である送りローラ14が設けられている。送りローラ14では、縦接合された筒状フィルムF1内に内容物Cが充填された筒状体15aを、一対の円柱状の送りローラ14が内容物Cを押圧した状態でフィルムを下方へ連続して狭圧搬送する。
送りローラ14の下流側には、しごき装置40が設けられている。しごき装置40のしごきローラ41は、図1において紙面に垂直方向に延びる筒状外面を有し、その直角方向の長さは少なくとも折り幅よりも長いものであり、腕体42により支持されている。なお、「折り幅」とは筒状体15aを扁平にしたときの幅、言い換えれば筒状体15aの円周長の半分の長さをいう。腕体42はその一端42aを中心に揺動可能で、中間部でピン等を介して横部材43が接続されている。また、しごきローラ41は、筒状体15aが扁平にされる際に帯状フィルム側縁部の重ね合わせられた部分Fpが扁平になった筒状体の不在部15bの片面に収まるような向きに配置される(図1(b)参照)。特に、片面の中央部に位置するように配置するとよい。このとき、帯状フィルム側縁部の重ね合わせられた部分Fpは一対のしごきローラ41のいずれか一方の筒状長手方向の中央部分に配置されるのが好ましい。一対の横部材43が近接方向に移動すると、一対のしごきローラ41により筒状体15aは狭圧される。横部材43が離間方向へ後退すると、しごきローラ41は筒状体15aを狭圧することはなくなる。このように、走行する筒状体15aに走行方向で所定の距離だけ内容物Cの不在部15bを形成する。しごき装置40は、筒状フィルム15aに内容物Cの不在部15bを扁平に形成できればよく、ローラに限られず、例えば、平らな部材で筒状フィルム15aを両側から押しつぶし、内容物を上下に振り分けるようなものであってもよい。このような押しつぶしも、ここで言う「しごき」の概念に含まれるものとする。
しごき装置40の下流側には、一次シールを行う横接合装置61が設けられており、また、横接合装置61に隣接してテープ51を不在部15bに重ねるテープ重合装置50が設けられている(図1(b)参照)。テープ重合装置50は、図1(c)の部分平面図に示すように、不在部15bの帯状フィルム側縁部の重ね合わせられた部分Fp(すなわち縦接合した側)に筒状体15aの進行方向に交差する方向でテープを供給する。そのため不在部15bの扁平にされた面に沿ったほぼ水平方向にロール状に巻かれたテープ51を所定長さだけ不在部15bに送り出すテープ送りローラ55と、送り出されたテープ51を所定長さで切断するカッター58と、送りローラ55とカッター58との間に配設されテープの巻き癖を矯正する押圧具56、57とを備える。このようにテープ重合装置50が水平方向に配置されるので、包装体製造装置1の全高が、テープ重合装置50のために高くなることはない。
テープ送りローラ55は一対の円柱状のローラであり、それぞれの側面でテープ51を挟んで円周方向に回転することによりテープ51を不在部15bに送る。テープ51を所定長さだけ送るとテープ送りローラ55の回転が止まる。このとき送り出されたテープ51は一対のテープ送りローラ55に狭持され片持ち状態になっている。テープ送りローラ55では、連続的に走行する筒状フィルムF1に対し、不在部15b毎に所定長さのテープ51を供給し、重ねる。
押圧具56、57は、中央が凸に湾曲した水平断面のテープ接触面を有する当て金56とほぼ長方形状のテープ接触面を有する受け金57とを備える。当て金56は、不図示の駆動装置により受け金57を押圧し、離れる往復動をする。受け金57は、当て金56により押圧されると、当て金56の湾曲に沿うように変形する。テープ送りローラ55により送られてきたテープ51は当て金56と受け金57によりテープ51がロール状に巻かれているのとは反対側の曲率をもって押圧され、巻き癖が矯正される。すなわち、テープ送りローラ55により送り出されたテープ55が、テープ送りローラ55の回転が止まり、不在部15bへの送り出しが停止したときに、当て金56がテープ51を受け金57との間で押圧する。なお、当て金56と受け金57のテープ接触面はそれぞれ長方形状と中央が凸に湾曲した水平断面でなくてもよく、また受け金57が往復動をしてテープを押圧してもよい。
カッター58はテープ51の幅方向に刃幅を持つ一対のカッター58a、58bを有し、それぞれの刃の間を通ってテープ51が不在部15bに送られる。テープ送りローラ55により所定長さのテープ51が不在部15bに送られると、一対のカッター58a、58bは近接してテープ51を切断する。テープ51が切断されるとカッター58a、58bは互いに離れ、カッター58a、58bの刃の間に再びテープ51が送られてくるのを待機する。テープ51は、一次シールが行われる前にカッター58により切断されるが、一次シールが行われた後に切断されてもよい。
なお、テープ重合装置50はロール状に巻かれたテープを適宜切断して供給するものに限らず、あらかじめ所定の長さに切断されたテープを供給するように構成されていてもよい。いずれの場合であってもテープ51の長さは少なくともフィルムの側縁部が重ね合わせられた幅以上の長さを有し、より好ましくは折り幅の長さ以上として、テープ51で帯状フィルム側縁部の重ね合わせられた部分Fpを覆う。なお、帯状フィルム側縁部の重ね合わせられた部分Fpが、不在部15bの片面に収まっているので、特に片面の中央部に収まっているので、片側にテープ51を重ねることで、帯状フィルム側縁部の重ね合わせられた部分Fpを覆うことができ、また、帯状フィルム側縁部の重ね合わせられた部分Fp及びその近傍で、後述する溶着を均質に行うことができる。テープ51及び筒状フィルムF1の材質等は、包装体の設計仕様に合わせて寸法を適宜決めることができるが、テープ51の幅は5〜100mm、厚さは10〜300μmとするのが好適である。テープ51は必要に応じて複数枚重ねられてもよい。また、テープ51の材質は塩化ビニリデン系樹脂とするのが好ましいが、オレフィン系樹脂であってもよい。また、テープ51は、単層あるいは多層からなる構成としてよい。テープ51の材質はフィルムの材質と同じであることが好ましいが、溶着可能な異なる材質であってもよい。
横接合装置61は、図1(b)の詳細斜視図に示されるように、不在部15bの面の両側で互いに対向する超音波ホーン62とアンビル63を有する。また、不在部15bに対してテープ51が重ね合わせられた側に超音波ホーン62が設けられている。アンビル63の、超音波ホーン62に対向する対向面63aは平坦である。一方、超音波ホーン62は、不在部15bの幅方向に延びる二つの平行な突起部62aを有している。さらにこの二つの突起部62aには送られてきたテープ51を吸い寄せて保持するための吸引孔62bが設けられている。吸引孔62bは小孔であり不在部15bの幅方向に複数配列されており、不図示の吸引装置に連接され空気を吸引することによりテープ51を吸い寄せて保持する。テープ送りローラ55に狭持されて片持ち状態にあるテープ51は、吸引孔62bに吸い寄せられて保持され、カッター58により切断されても、落下することがない。
このように構成された超音波ホーン62とアンビル63とは互いに近接し、超音波ホーンの二つの突起部62aがアンビル63の対向面63aとの間でテープ51及び不在部15bを狭圧すると共に、超音波ホーン62が超音波エネルギーを放出することにより、テープ51を筒状フィルムF1に溶着すると共に、不在部15bに二つの線状の一次シールを施す。このように、超音波ホーン62でテープ51を保持するので、テープ51から外れて一次シールが行われることがない。超音波ホーン62とアンビル63との対向面の形状は、上記に限られず、例えば、超音波ホーン62の対向面62aもアンビル63の対向面63aと同様に平坦な形状として、ほぼ不在部15bの長さと同等な幅の帯状の一次シールを施してもよい。なお、溶着手段としては超音波溶着が好適であるが、これ以外にも抵抗加熱溶着、高周波誘電加熱溶着、レーザー加熱溶着、溶融樹脂滴吹付溶着、その他種々の溶着手段を用いてもよい。
横接合装置61の下流側には集束接合装置70が設けられている。集束接合装置70は集束装置71と二次シール装置76とからなる。集束装置71は二次シール装置76の上下を挟むように配置されている。図1(a)では、横接合装置61と集束接合装置70とが同じ向きに記載されているが、実際は集束接合装置70は横接合装置61と直交する向き(図1(a)の紙面に垂直方向)に配置される。
図1(d)の詳細斜視図に示すように、集束装置71は、平行な集束板72、73を二次シール装置76の上下に有しており、扁平なフィルムの幅方向にフィルムを挟んで対向した集束板72、73は、互いに近接し、次いで離れる往復動をする。前述の通りに、この往復動は横接合装置61の往復動とは直交した方向で行われる。集束板72、73には、フィルム側の対向縁にV字状の集束溝が形成されている。対向する集束板72、73が近接したときには、左右の集束板72、73が重なり、それぞれのV字溝の溝底同士で、一つの小さな空間を形成する。V字溝の溝底にU字状の切り欠きを形成すれば、集束板72、73が近接したときに、U字の底同士で円形の空間が形成されるので、好適である。
二次シール装置76は、超音波ホーン77とアンビル78が、フィルムを挟んで、対向して配置されている。超音波ホーン77は、集束板72、73の対向面と平行に延び、横接合装置61のアンビル62の二つの突起部62aの間隔の内側に入る、平行な二つの突起部77aを有している。超音波ホーン77とアンビル78とは、二つの突起部77aがアンビル78の対向面78aとの間で不在部15b及びテープ51を狭圧するとともにフィルムを溶着して、集束板72、73で集束された不在部に二つの線状の二次シールを、二つの一次シールの間に、施すように、互いに近接し、次いで離れる往復動をする。もっとも、不在部15bは既に一次シールにより扁平に形成され集束されているので、二次シールの線の長さはごく短い。なお、二次シールとして説明したが、シール効果のない単なる溶着でもよい。また、線状に限らず湾曲した超音波ホーン77とアンビル78により溶着してもよく、あるいは、超音波溶着以外の抵抗加熱溶着、高周波誘電加熱溶着、レーザー加熱溶着、溶融樹脂滴吹付溶着、その他種々の溶着手段でもよい。また、集束された不在部15bを丁度囲い込むような二つの凹状部材又は一つの凹状部材と凹部を蓋する蓋部材で、集束された不在部15bの二つの位置Y1、Y2間全体を溶着するようにしてもよい。
二次シール装置76中のアンビル78の高さの中間位置には、切断装置としてのカッター81が設けられている。カッター81は板状であり、切断されるフィルム(不在部15b及びテープ51)が存在する側に鋭利な刃部が設けられている。カッター81も、二次シール装置76及び集束装置71と同様に、往復動をする。そこで、二次シール装置76、集束装置71及びカッター81は、共通の駆動装置(不図示)により駆動する構成とするのが、構成が単純化されて好ましい。ただし、集束板72、73が互いに近接し、超音波ホーン77とアンビル78とが不在部15b及びテープ51を狭圧した後に、カッター81がフィルムを切断する位置に動くような構成とする。
また、テープ重合装置50と横接合装置61、二次シール装置76、集束装置71及び切断装置80とは、筒状体15aが下方に送られるのと同じ速さで下方に移動しつつテープ51を重ねて不在部15bを挟み込み一次シール及び二次シールを施し、切断した後、不在部15bを開放して上の位置に戻る、いわゆる「拝み運動(ボックスモーション)」をするのが好ましい。そこで、テープ重合装置50と横接合装置61、二次シール装置66、集束装置71及び切断装置80とが、共通の上下に移動する架台(不図示)上に設置されると、構成が簡単になる。
続いて、図1に示す本発明の第1の実施の形態である包装体製造装置1を用いた包装体の製造について説明する。帯状フィルムFは原反21から所定の速度で引き出され、ガイドローラ22A、22Bにより所定の張力をかけられて、走行案内され、フォーミングプレート11に到達する。
フォーミングプレート11に到達した帯状フィルムFは、側縁部で重ね合わせ部を持つ筒状に形成され、縦接合装置13によって重ね合わせ部Fpが溶着される。このようにして、縦接合された筒状フィルムF1が形成される。この筒状フィルムF1内には、ポンプ31からノズル32を経て内容物Cが充填される。内容物Cが充填された筒状体15aは、送りローラ14によって下流側へ搬送される。一対の送りローラ14は、筒状体15aを局部的に押しつぶすように狭圧して搬送するが、押しつぶされた筒状体15aは、送りローラ14の位置を通過した後は内容物Cによる内圧により元の筒形に復帰する。
筒状体15aは、一対のしごきローラ41により間けつ的に所定の長さにわたり狭圧され、フィルム側縁部の重ね合わせ部Fpが片面に収まるように扁平にされて、内容物Cのない不在部15bが所定の間隔をもって形成される。
ここで、図2をも参照して、包装体のシールと集束について説明する。図2(a)は、筒状フィルム15aの不在部15bにテープ51を重ねて、一次シールS1を施す位置関係を説明する部分正面図であり、図2(b)は、一次シールS1後に集束して二次シールS2を施す位置関係を説明する部分正面図であり、図2(c)は、集束後に切断した包装体を説明する部分正面図である。図2(a)に示すように、筒状体15aが下流側に送られ、不在部15bがテープ重合装置50にまで達すると、フィルム側縁部の重ね合わせ部Fpを有する側の不在部15bに、テープ51が、筒状体15aの長手方向に交差する方向で供給される。このとき、フィルム側縁部の重ね合わせ部Fpはテープ51によって覆われている。なお、フィルム側縁部の重ね合わせ部Fpは不在部15bの全面にわたってテープ51で覆われているのが好ましいが、フィルム側縁部の重ね合わせ部Fpが覆われていればよい。
横接合装置61はテープ重合装置50に隣接して設けられており、不在部15bに対して供給されたテープ51は、超音波ホーン62の二つの突起部62aに設けられた吸引孔62bに吸い寄せられることにより超音波ホーン62上に保持される。テープ51は超音波ホーン62に保持された後に、所定の長さに切断される。テープ51を保持する超音波ホーン62と、アンビル63との間に不在部15bが挟まれ、超音波ホーン62から超音波エネルギーが放出され、テープ51が不在部15bに溶着されると共に、不在部15bに対して二つの線状の一次シールS1が施される(図2(a)参照)。テープ51がフィルム側縁部の重ね合わせ部Fpを覆っているので、弱部となり易いフィルム側縁部の重ね合わせ部Fpとその近傍において、一次シールと共にテープ51が溶着され、当該部分を補強することができる。
続いて、図2(b)を参照して、集束と二次シールについて説明する。一次シールS1が施された不在部15bは、下流に送られ、集束接合装置70の位置に達する。集束接合装置70において、まず、不在部15bは、対向する集束板71、72により集束溝の溝底に、細く集束される。次に、集束された不在部15bを、二次シール装置76の超音波ホーン77の二つの突起部77aとアンビル78の対向面78aで挟み込み、二つの位置Y1、Y2で二次シールS2が施される。
図2(c)に示すように、二次シールS2が施された直後に、切断装置80のカッター81によって、フィルムは二つの二次シールの間で切断される。このように、シールの間で切断されることにより、1個ずつの包装体となる。この包装体は、包装体製造装置1から取り出され、次の工程に供給される。
前述の通り、集束接合装置70及び切断装置80は、不在部15bが鉛直下方に送られる速さと同じ速さで下方に移動しながら、集束し、二次シールを施し、切断を行う。その後、これらの装置の対向する部品同士は互いに離れ、上方に移動し、次の不在部15bに備える。また、テープ重合装置50及び横接合装置61もこれらに同調して移動する。このように、テープ重合装置50及び横接合装置61並びに集束接合装置70及び切断装置80が、筒状フィルムF1が送られる速さと同じ速さで移動しながら、作動する。よって、フィルムの送りを停止することなく、連続的に包装体の製造を行うことができるので、包装体の作業速度を速めることができる。ただし、テープ重合装置50、横接合装置61、集束接合装置70及び切断装置80が上下に移動する構造ではなく、筒状フィルムF1を間歇的に送り、送りが停止している間に、テープ51を重ね、一次シールを施し、また、不在部15bを集束し、二次シールを施し、切断する構成としてもよい。このように構成すると、包装体製造装置1の構成が簡単になり、大きさ、重量を軽減することができる。
以上のように、本発明の第1の実施の形態である包装体製造装置1によれば、テープの筒状フィルムへの溶着と筒状フィルムの一次シールとが同時に行われ、テープと共に一次シールが行われた筒状フィルムの部分が補強される。したがって、後の工程でレトルトやボイル等の熱処理が行われてフィルムが熱収縮しても、包装体にピンホールが発生することが抑制される。
続いて、図3のフロー図を参照して、本発明の第2の実施の形態である包装体の製造方法について説明する。ここでは、本発明の第1の実施の形態である包装体製造装置1(図1参照)に限られず、いかなる製造装置により包装体を製造してもよい。まず、帯状フィルムをフォーミングプレート等により側縁部を重ね合わせて筒状に形成して筒状フィルムを形成する(ステップST1)。筒状フィルムの側縁部の重ね合わせ部を縦接合することにより、縦接合された筒状体を成形する(ステップST2)。そして、筒状体の中に、筒状体中に挿入したノズルから内容物を充填する(ステップST3)。
内容物を充填した筒状体を、筒状フィルム側縁部の重ね合わせ部が片面に収まるようにしごくことにより、所定の間隔をもって、所定の長さを有する内容物のない不在部を扁平に形成する(ステップST4)。筒状フィルム側縁部の重ね合わせ部がある側の不在部にテープを重ねる(ステップST5)。テープを重ねた側から超音波溶着することにより、不在部に対して、筒状体の長手方向に所定の間隔をあけて線状に二つの一次シールを施す(ステップST6)。なお、一次シールは筒状体の長手方向に所定の間隔にわたって帯状に行ってもよい。また、超音波溶着以外の抵抗加熱溶着、高周波誘電加熱溶着、レーザー加熱溶着、溶融樹脂滴吹付溶着、その他種々の溶着手段を用いてもよい。
一次シールを施した不在部を集束する(ステップST7)。集束した箇所を、線状に一次シールした二つの位置の間で、この二つの位置とは別の二つの位置で二次シールを施す(ステップST8)。二つの二次シールの間を切断し、1個の包装体が製造される(ステップST9)。
上記の作業(ステップST1〜ST9)の間、フィルムは連続的に送り続ける。すなわち、テープ重合(ステップST5)も、一次シール(ステップST6)も、不在部集束(ステップST7)も、二次シール(ステップST8)も、フィルムを送りながら作業する。
上述の本発明の第2の実施の形態である包装体の製造方法によれば、テープの筒状フィルムへの溶着と筒状フィルムの一次シールとが同時に行われ、テープと共に一次シールが行われた筒状フィルムの部分が補強されるので、ピンホールの発生が抑制された包装体を製造することができる。
続いて、図4を参照して本発明の第3の実施の形態である包装体について説明する。図4(a−1)は包装体の正面図、図4(a−2)は包装体の側面図、図4(a−3)は包装体製造過程におけるテープ51の形状と筒状フィルムF1の端部を示す図である。なお、筒状フィルムF1及びテープ51は、二つのシールS1の間で切断されるので当該部分が包装体の端部となる。内容物Cを包んでいる筒状フィルムF1は、帯状フィルムの側縁部が重ね合わせられ、縦接合されて成形されている。帯状フィルムF1の材質は塩化ビニリデン系樹脂であるが、これ以外のオレフィン系樹脂であってもよく、帯状フィルムF1は単層であっても多層であってもよい。また、筒状フィルムF1の端部はシールされると共に集束されている。内容物Cは代表的にはソーセージやスティックチーズ等であるが、これ以外の食品でもよいし、食品以外の例えばコーキング材などの建築資材や化粧品等であってもよい。筒状フィルムF1の端部にはテープ51が配設されていて、このテープ51は、筒状フィルムF1の端部のシールと共に筒状フィルムF1に溶着された上で、集束されている。テープ51の材質は塩化ビニリデン系樹脂であるが、これ以外のオレフィン系樹脂であってもよく、テープ51は単層であっても多層であってもよい。また、テープ51の材質はフィルムの材質と同じであることが好ましいが、溶着可能な異なる材質であってもよい。
上記のように構成された包装体は、端部にテープ51が配設され一次シールと共に溶着されているので、一次シール部が補強されている。その結果筒状フィルムF1へのピンホールの発生が抑制されている。また、テープ51は一部が筒状フィルムF1に溶着されているため、テープ51の端をつまんで折り返すことにより筒状フィルムF1に切れ目を生じさせ、これをきっかけとして筒状フィルムF1を剥離して内容物Cを容易に取り出すことができる。すなわち、筒状フィルムF1を剥離し易くなり、消費者が内容物Cを取り出すときの包装の開封を助ける役割も兼ね備える。テープ51は両端に配設されているため一度包装の開封に失敗しても反対側のテープを用いてもう一度包装の開封を試みることができる。
続いて、図4(b−1)〜(b−3)及び図4(c−1)〜(c−3)を参照して本発明の第3の実施の形態である包装体の第1の変形例及び第2の変形例について説明する。図4(b−1)は包装体の第1の変形例の正面図、図4(b−2)は包装体の第1の変形例の側面図、図4(b−3)は第1の変形例の包装体製造過程におけるテープ51の形状と筒状フィルムF1の端部を示す図である。図4(c−1)は包装体の第2の変形例の正面図、図4(c−2)は包装体の第2の変形例の側面図、図4(c−3)は第2の変形例の包装体製造過程におけるテープ51の形状と筒状フィルムF1の端部を示す図である。包装体の第1の変形例及び包装体の第2の変形例は、図4(b−3)や図4(c−3)に示すように、テープ52、53の幅に変化をもたせている。幅に変化をもたせたテープ52、53を使用すれば包装体の端部を集束したときにテープ52、53がよりつまみ易くなるだけでなく、図4(b−2)に示すように、円柱状の包装体の中心軸方向から見たとき、星型や図4(c−2)に示すように果実状の形態を呈することとなり、消費者の購買意欲を惹起することができる。
筒状フィルムF1及びテープ51、52、53の色は同じでもよく異なっていてもよい。例えば、筒状フィルムF1を金色にして両端のテープ51、52、53を赤色にする、筒状フィルムF1を金色にして一端のテープ51、52、53を赤色に他端のテープ51、52、53を白色にする等さまざま組合せを採用することができる。色彩に変化をもたせることにより包装体の識別が容易になる。例えば、フィルムF1が橙色でテープ51、52、53が赤色、フィルムF1が金色でテープ51、52、53が赤色である包装体などである。また、夏には青色等の寒色系を基調に清涼感を出し、冬には赤色や橙色等の暖色系を基調に温かみを出してもよい。加えて、グラデーション、スペクトル、玉虫色、幾何学模様などの模様により装飾したフィルムF1やテープ51、52、53を使用して、よりカラフルな包装体としてもよい。
以下に、筒状フィルムを成形したときにフィルムを重ね合わせた位置、テープを重ねた位置及び超音波シールのホーンの位置を種々変えて包装体を製造し、そのシール部を観察した結果を示す。
包装体Aでは、図5(a)に示すように、フィルムを重ね合わせた箇所Fp側にテープ51を重ね、テープ51側にホーン62を、フィルムを挟んだ対向面にアンビル63を配置した状態で一次シールを行い包装体を製造した。
包装体Bでは、図5(b)に示すように、フィルムを重ね合わせた箇所Fp側と反対の面にテープ51を重ね、テープ51側にホーン62を、フィルムを挟んだ対向面にアンビル63を配置した状態で一次シールを行い包装体を製造した。
包装体Cでは、図5(c)に示すように、フィルムを重ね合わせた箇所Fp側と反対の面にテープ51を重ね、テープ51側にアンビル63を、フィルムを挟んだ対向面にホーン62を配置した状態で一次シールを行い包装体を製造した。
包装体Dでは、図5(d)に示すように、フィルムを重ね合わせた箇所Fp側にテープ51を重ね、テープ51側にアンビル63を、フィルムを挟んだ対向面にホーン62を配置した状態で一次シールを行い包装体を製造した。
ここで、包装体筒状フィルムの素材は、塩化ビニリデン系樹脂の厚さ40μmのフィルムを使用し、テープの素材は筒状フィルムと同じ塩化ビニリデン系樹脂とし、テープの形状は長さ35mm、幅20mm、厚さ80μmのものを使用した。包装体は、直径20mm、長さ150mmとし、魚肉ソーセージ用エマルジョンを内容物として充填して製造した。
この筒状フィルムとテープに対し超音波溶着により一次シールを施す条件としては、振動周波数15〜50kHz、振動子の振幅5〜35μm、公称出力300〜600Wとするのが好適であり、より好ましくは、振動周波数40kHz、振動子の振幅5〜15μm、公称出力300Wである。そこで、振動周波数40kHz、振動子の振幅15μm、公称出力300Wとして一次シールを行った。また、一次シール後に、不在部を集束して二次シールを施した。なお、振動子の振幅が35μmを超えるとフィルムやテープに溶融によるピンホールを生ずることがあり、また、5μm未満では溶着不足となることがある。ただし、公称出力と振動周波数は、労働安全衛生上の規制範囲内であれば、任意の値とすることができる。
図6は、これらの包装体の端部を長手方向に切断し、一次シール部の断面の拡大写真の輪郭線を捉えた包装体端部の長手方向断面の溶着状態を説明する模式断面図である。包装体Aの模式的断面図を図6(a)に、包装体Bの模式的断面図を図6(b)に、包装体Cの模式的断面図を図6(c)に、包装体Dの模式的断面図を図6(d)に示す。図6(a)に示すように、包装体Aにおいては、一次シールを行うことにより溶出したテープ51又は本体フィルム91が、本体フィルム91の内部に向かって球状に成長し、固着していた。すなわち、本体フィルム91の一次シールが施された箇所は十分な厚さを有し、また、本体フィルム91は一次シール部で球状に成長した部分を間に有することにより、鋭角に折れた部分を有していない。そのために、弱部あるいは応力集中部が存在せず、レトルト・ボイル等の加熱工程により本体フィルム91に熱応力が生じても本体フィルム91にピンホールが生じることが抑制されると考えられる。なお、図6(a)〜(d)において、「本体フィルム」とは筒状体を形成しているフィルムであって内容物を包み込んでいる部分を指し、「外耳」とは筒状フィルムを重ね合わせた部分であって本体フィルム91の外側に存在する部分を指す。
図6(b)に示すように、包装体Bにおいては、一次シールを行うことにより溶出したテープ51及び本体フィルム91が、本体フィルム91の外側であって本体フィルム91と外耳92との間に向かって成長し、固着していた。また、一次シール部における2枚の本体フィルム91間のなす角が、包装体Aと比較して鋭角になっていた。
図6(c)に示すように、包装体Cにおいては、一次シールを行うことにより溶出したテープ及び本体フィルムが、本体フィルム91の外側であって本体フィルム91とテープ51との間に向かって成長し、固着していた。また、一次シール部における2枚の本体フィルム91間のなす角が、包装体Aと比較して鋭角になっていた。
図6(d)に示すように、包装体Dにおいては、一次シールを行うことにより溶出したテープ51及び本体フィルム91が、本体フィルム91の外側であってテープ51と外耳92との間に向かって成長し、固着していた。また、一次シール部における2枚の本体フィルム91間のなす角が、包装体Aと比較して鋭角になっていた。
上記の包装体A〜Dにおけるピンホール形成抑制の確認を、次のように行った。青色色素である食用色素青色一号の0.4%水溶液を85℃に上昇させ、この水溶液中に包装体を投入し、1時間のボイル加熱を行った。ボイル加熱が終了した後、包装体を冷却し、その後、包装体外部に色素が残らないように十分に洗浄し、更に乾燥させた。この包装体の包装を開封し、内容物に青色色素の付着が確認できるか目視することによって、包装体のピンホールの有無を確認した。その結果、少ないサンプル数による観察結果ではあるが、包装体Aにおいてはピンホールは全く観察されなかった。また、包装体B、C、Dにおいては、ピンホールの形成が一部観察された。しかし、テープを重ねずに一次シールした場合よりは、ピンホールの形成が抑制されていた。
以上の観察より、本発明に係る包装体の製造においては、筒状フィルムを成形するときにフィルムを重ね合わせた側にテープを重ね、テープを重ねた側に超音波シールのホーンを位置させるのが、最も好ましいと考えられる。
本発明の第1の実施の形態である包装体製造装置の全体構成を説明する構成図である。 本発明の第1の実施の形態である包装体製造装置の部分を説明する構成図である。(b)と(c)は横接合装置とテープ重合装置の斜視図と断面図であり、(d)は集束装置、二次シール装置及び切断装置の斜視図である。 包装体に形成されるシールの様子を(a)〜(c)の順に説明する部分正面図である。 本発明の第2の実施の形態である包装体の製造方法を示すフロー図である。 本発明の第3の実施の形態である包装体とその変形例を説明する図である。 本発明の包装体の、一次シールを行うときの重ね合わせ部・テープ位置及びホーンとアンビルの方向を説明する部分斜視図である。 本発明の包装体端部の長手方向断面の溶着状態を説明する模式断面図である。
符号の説明
C 内容物
F 帯状フィルム
F1 筒状フィルム
1 包装体製造装置
11 フォーミングプレート
12 案内筒
13 縦接合装置
14 送りローラ
15a 包装体
15b 不在部
20 原反供給装置
21 原反
22A、22B ガイドローラ
30 充填装置
31 ポンプ
32 ノズル
40 しごき装置
41 しごきローラ
42 腕体
43 横部材
50 テープ重合装置
51、52、53 テープ
55 送りローラ
56 当て金
57 受け金
58 カッター
61 横接合装置
62 超音波ホーン
63 アンビル
70 集束接合装置
71 集束装置
72、73 集束板
76 二次シール装置
77 超音波ホーン
78 アンビル
80 切断装置
81 カッター
91 本体フィルム
92 外耳

Claims (11)

  1. 帯状フィルムの側縁部を重ね合わせて接合し筒状フィルムを成形する縦接合装置と;
    内容物が充填された前記筒状フィルムに対して、前記重ね合わせた個所が片面に収まるように、前記筒状フィルムの長手方向に所定間隔毎の内容物の不在部を扁平に形成するしごき装置と;
    前記不在部に前記長手方向に交差する方向でテープを重ねるテープ重合装置と;
    前記テープを前記筒状フィルムに溶着しつつ、前記不在部を横断する一次シールを行う横接合装置とを備える;
    包装体製造装置。
  2. 前記テープを重ねた側からエネルギーを加えて、前記一次シールを行う;
    請求項1に記載の包装体製造装置。
  3. 前記テープが、前記重ね合わせた箇所を覆う;
    請求項1又は請求項2に記載の包装体製造装置。
  4. 前記エネルギーが、超音波振動によるものである;
    請求項2又は請求項3に記載の包装体製造装置。
  5. 前記横接合装置は、前記長手方向に間隔を持つ二つの位置で前記不在部を横断する線状の一次シール若しくは該二つの位置の間にわたり前記不在部を横断する帯状の一次シールを行うように構成され;
    前記一次シールが行われた前記不在部の前記二つの位置の間を、前記一次シールの横断方向に集束する集束装置を備える;
    請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の包装体製造装置。
  6. 前記帯状フィルムを縦接合装置に供給する原反供給装置と;
    前記筒状フィルムに内容物を充填する充填装置と;
    前記筒状フィルムを長手方向に走行させる送り装置と;
    前記集束された不在部の前記二つの位置の間で、前記二つの位置とは異なる二つの位置で若しくは該二つの位置の間にわたり前記不在部を溶着する集束接合装置と;
    前記溶着した二つの位置の間で、前記筒状フィルムを切断する切断装置とを備える;
    請求項5に記載の包装体製造装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の包装体製造装置で包装体を製造する方法であって;
    前記包装体製造装置に内容物を供給し、前記筒状フィルムに前記内容物を充填する工程を備える;
    包装体製造方法。
  8. 帯状フィルムの側縁部を重ね合わせて接合し筒状フィルムを成形する縦接合工程と;
    前記筒状フィルムに内容物を充填する充填工程と;
    内容物が充填された前記筒状フィルムに対して、前記重ね合わせた箇所が片面に収まるように、前記筒状フィルムの長手方向に所定間隔毎の内容物の不在部を扁平に形成するしごき工程と;
    前記不在部に前記長手方向に交差する方向でテープを重ねるテープ重合工程と;
    前記テープを前記筒状フィルムに溶着しつつ、前記不在部を横断する一次シールを行う横接合工程とを備える;
    包装体製造方法。
  9. 前記横接合工程は、前記テープを重ねた側から超音波エネルギーを加えて一次シールを行う;
    請求項8に記載の包装体製造方法。
  10. 前記テープ重合工程は、前記重ね合わせた箇所を覆うように前記テープを重ねる;
    請求項8又は請求項9に記載の包装体製造方法。
  11. 内容物が充填され、端部がシールされると共に集束された筒状フィルムと;
    前記筒状フィルムに充填され前記シールにより封入された内容物と;
    前記筒状フィルムの端部に前記筒状フィルムに沿わせて配設され、前記端部のシールと共に前記筒状フィルムに溶着され、前記筒状フィルムの端部と共に集束されたテープとを備える;
    包装体。
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