JP2005343541A - 包装体製造装置、包装体製造方法及び包装体 - Google Patents
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Abstract
【課題】シールした端部の密封性を高め、かつ、強度の高められ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。
【解決手段】内容物Cが充填された筒状フィルム１５ａに対して、筒状フィルムの長手向に所定間隔毎の内容物の不在部１５ｂを扁平に形成するしごき装置４０と；不在部を、扁平な面を横断する方向に集束する集束装置７０と；テープ１２０をＵ字型に保持し、筒状フィルムの長手方向と異なる方向から集束した不在部にテープを重ねるテープ供給装置９０と；テープが重ねられた集束した不在部を横断方向に、テープと共に、第１のシール１２１をする第１のシール装置５１、６５と；テープのＵ字型の開いた部分を閉じるように第２のシール１２２をする第２のシール装置５６、６６とを備える包装体製造装置１。
【選択図】 図１
【解決手段】内容物Cが充填された筒状フィルム１５ａに対して、筒状フィルムの長手向に所定間隔毎の内容物の不在部１５ｂを扁平に形成するしごき装置４０と；不在部を、扁平な面を横断する方向に集束する集束装置７０と；テープ１２０をＵ字型に保持し、筒状フィルムの長手方向と異なる方向から集束した不在部にテープを重ねるテープ供給装置９０と；テープが重ねられた集束した不在部を横断方向に、テープと共に、第１のシール１２１をする第１のシール装置５１、６５と；テープのＵ字型の開いた部分を閉じるように第２のシール１２２をする第２のシール装置５６、６６とを備える包装体製造装置１。
【選択図】 図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、特にシールされた部分の耐圧強度が補強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、シールされた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）シールされる部分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）シールされる部分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。
（１）シールされる部分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）シールされる部分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。
しかし、従来の筒状フィルム端部をシールする手段により製造された包装体では、レトルトやボイルなどの加熱処理による内圧の上昇に対する溶着部分の耐圧強度が不足し、溶着部分が破れて密封不足となり、外気の流入による内容物の腐敗や、内容物の水分の浸出による包装体のシールされた部分の周辺の汚れの恐れがあった。また、レトルト工程中に包装体が破れると、汚れを除くのに時間が掛かるために生産効率を大きく下げることにもなっていた。更に、集束部に補強テープを添えて装着し、集束部と補強テープを共に溶着するだけでは、集束部の中心に連通孔が残り、包装体の密封が劣る可能性があり、連通孔をなくすために溶着を強く行うと、溶着部の耐圧強度が低下する恐れがあった。
そこで本発明は、シールされた端部、すなわち集束部での密封性を高め、かつ、強度の高められ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および図３に示すように、内容物Cが充填された筒状フィルム１５ａに対して、筒状フィルム１５ａの長手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を、扁平な面を横断する方向に集束する集束装置７０と；テープ１２０をＵ字型に保持し、筒状フィルム１５ａの長手方向と異なる方向から集束した不在部１５ｂにテープ１２０を重ねるテープ供給装置９０と；テープ１２０が重ねられた集束した不在部１５ｂを横断方向に、テープ１２０と共に、第１のシール１２１をする第１のシール装置５１、６５と；テープ１２０のＵ字型の開いた部分を閉じるように第２のシール１２２をする第２のシール装置５６、６６とを備える。
このように構成すると、端部がテープと共にシールされ、シールされた端部がテープにより袋状に囲まれた包装体を製造する包装体製造装置となる。包装体の端部がテープにより袋状に囲まれることにより、内容物の圧力を受けても、テープで端部の変形が抑止されるので、密封性が高く、かつ、端部が損傷を受けにくい包装体となる。
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および図３に示すように、請求項１に記載の包装体製造装置１において 第１のシール装置５１、６５と第２のシール装置５６、６６とが、超音波振動エネルギーにより被溶着物１５ｂ、１２０を溶融して該被溶着物１５ｂ、１２０を圧着する一つの超音波溶着装置１００であり；超音波溶着装置１００が被溶着物１５ｂ、１２０を圧着するＴ字型の面を有するホーン５０を備える。
このように構成すると、超音波溶着によりシールを施すので、シールされる部分の局所的加熱によりシールを行うことができ、内容物への熱の影響を抑えられる。また、ホーンをＴ字型に形成することにより、第１のシールと第２のシールとを同時に施すことができる。
また、請求項３に記載の発明に係る包装体製造装置は、例えば、図１および図３に示すように、請求項２に記載の包装体製造装置１における超音波溶着装置１００において、第１のシール１２１をするアンビルの被溶着物１５ｂ、１２０を圧着する面６５ａと、第２のシール１２２をするアンビルの被溶着物１５ｂ、１２０を圧着する面６６ａとを別体で構成する。なお、別体で構成するとは、別体のアンビルが組み合わされて一体となる場合を含む。
このように構成すると、アンビルの被溶着物を圧着する面を押圧方向で僅かにずらし、圧着する力を変えて、第１のシールと第２のシールを施すことができる。
また、請求項４に記載の発明に係る包装体製造装置は、例えば図２に示すように、請求項２または請求項３に記載の包装体製造装置１における超音波溶着装置１００において、第１のシール１２１をするアンビル６５ａの圧着する面に、前記溶融された被溶着物を溜めるくぼみ６３を有する。
このように構成すると、窪みのない部分で、被溶着物が圧着によりシールされ、圧着するときに溶融した被溶着物（以下、溶融物ともいう。）が窪みに流れて溜まり、そこで、被溶着物と一体になる。そのために、被溶着物のシールされた部分は、被溶着物と溶融物が一体となることにより厚く形成された部分で補強され、強度が維持される。
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および図３に示すように、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の包装体製造装置１において、帯状フィルムＦを供給する原反供給装置２０と；帯状フィルムＦの側縁部を重ね合わせてシールし筒状フィルムＦ１を成形する縦シール装置１３と；筒状フィルムＦ１に内容物Ｃを充填する充填装置３０と；第１のシール１２１をした部分で、筒状フィルムを切断する切断装置８０とを更に備える。
このように構成すると、筒状フィルムを供給し、筒状フィルムを成形し、内容物を充填し、内容物の不在部を形成し、不在部で集束し、テープを供給してシールし、シールされた部分で切断する、包装体を一貫製造する包装体製造装置となる。
前記目的を達成するため、請求項６に記載の発明に係る包装体製造方法は、例えば図１に示すように、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の包装体製造装置１に、内容物が充填された筒状フィルム、あるいは、帯状フィルムＦと充填する内容物Ｃを供給し、包装体を製造する。
このように構成すると、端部がテープと共にシールされ、テープによりシールされる端部が袋状に囲まれた包装体を製造する包装体製造方法となる。包装体の端部がテープにより袋状に囲まれることにより、内容物の圧力を受けても、テープで端部の変形が抑止されるので、密封性が高く、かつ、端部が損傷を受けにくい包装体となる。
また、前記目的を達成するため、請求項７に記載の発明に係る包装体製造方法は、例えば図５に示すように、帯状フィルムの側縁部を重ね合わせてシールし筒状フィルムを成形する縦シール工程（Ｓｔ１、Ｓｔ２）と；筒状フィルムに内容物を充填する充填工程（Ｓｔ３）と；内容物が充填された筒状フィルムに対して、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（Ｓｔ４）と；不在部を、扁平な面を横断する方向に集束する集束工程（Ｓｔ５）と；集束した不在部を囲むようにテープを重ねるテープ供給工程（Ｓｔ６）と；テープが重ねられた不在部を横断方向に、テープと共に、シールをする第１のシール工程（Ｓｔ７）と；不在部を囲むテープが閉じた円環となるようにシールをする第２のシール工程（Ｓｔ８）と；第１のシール工程でシールされた部分で、筒状フィルムを切断する切断工程（Ｓｔ９）とを備える。
このように構成すると、端部がテープと共にシールされ、テープによりシールされる端部が袋状に囲まれた包装体を製造する包装体製造方法となる。包装体の端部がテープにより袋状に囲まれることにより、内容物の圧力を受けても、テープで端部の変形が抑止されるので、密封性が高く、かつ、端部が損傷を受けにくい包装体となる。更に、筒状フィルムを成形し、内容物を充填し、内容物の不在部を形成し、不在部で集束し、テープを供給してシールし、シールされた部分で切断する、包装体を一貫製造する包装体製造方法となる。
更に、前記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は、例えば図６に示すように、内容物Ｃが充填され、端部１１６がシール１１１されると共に集束された筒状フィルム１１５と；筒状フィルム１１５に充填されシール１１１により封入された内容物Ｃと；筒状フィルム１１５の集束された部分を包み、筒状フィルム１１５の端部１１６のシール１１１と共に筒状フィルム１１５に溶着され、シール１１１と異なる方向に第２のシール１１２がなされて袋状に形成されたテープ１１３とを備える。
このように構成すると、両端のシールされた部分が袋状のテープで囲われることにより、内容物の圧力を受けてもテープでシールされた部分の変形が抑えられるので、密封性が高く、かつ、損傷を受けにくい包装体となる。
本発明によれば、端部がテープと共にシールされ、シールされる端部がテープにより袋状に囲まれた包装体を製造することにより、内容物の圧力を受けてもテープでシールされた端部の変形が抑えられるので、シールされた端部の密封性を高め、かつ、強度を高めた包装体を製造する包装体製造装置および包装体製造方法となる。また、両端のシールされた部分が袋状のテープで囲われるので、密封性が高く、かつ、損傷を受けにくい包装体となる。
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、集束装置７０の構成を説明する部分斜視図であり、図１（ｃ）は、超音波溶着装置１００およびテープ供給装置９０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、縦シール装置１３により、押圧されながら溶着され、縦シールされる。縦シール装置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、縦シールは、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、縦シール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、縦シール装置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、縦シール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。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、超音波溶着装置１００が設置される。また、超音波溶着装置１００の上下に２組の集束板７１ａ、７２ａ、７１ｂ、７２ｂを有する集束装置７０が超音波溶着装置１００と共に設置される。さらに、筒状フィルム１５ａとともにシールされ、シールされる部分を補強するテープ１２０をシールされる部分に供給するテープ供給装置９０が、筒状フィルム１５ａの中心軸から見て超音波溶着装置１００および集束装置７０と直交する方向に設置される。
図１（ｂ）の部分斜視図に示すように、集束装置７０は、組となった集束板７１、７２（７１ａ、ｂをまとめて７１と、７２ａ、ｂをまとめて７２という。）がそれぞれ扁平なフィルムの幅方向にフィルムを挟む。対向した集束板７１ａ（ｂ）、７２ａ（ｂ）は、互いに近接し、次いで離れる往復動をする。この往復動はしごき装置４０の往復動とは直交した方向で行われる。すなわち、図１（ａ）では、集束装置７０も紙面上を往復するように描かれているが、実際には紙面に垂直な方向の往復運動をする。集束板７１、７２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７１、７２が近接したときには、左右の集束板７１、７２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７１、７２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。
超音波溶着装置１００は、ホーン５０とアンビル６０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５０およびアンビル６０は、集束板７１、７２の往復動と同じ方向に往復動をする。すなわち、図１（ａ）の紙面に垂直な方向の往復運動をする。集束装置７０の集束板７１、７２が近接した時に、ホーン５０とアンビル６０も近接する。ホーン５０とアンビル６０とは、不在部１５ｂを狭圧するとともにフィルムを溶着して、集束板７１、７２で集束された不在部１５ｂをシールする。
図１（ｃ）の部分斜視図および図３の部分斜視図を参照して、テープ供給装置９０及び超音波溶着装置１００について説明する。テープ供給装置９０は、シールされる部分の補強用テープ１２０を供給する装置で、巻き取られたテープ（不図示）と、テープを送り出す一対のロ−ラ９３と、テープを所定の長さに切断するカッター（不図示）と、切断されたテープ１２０をＵ字型に保持して不在部１５ｂに重ねる支持具９１とを有する。切断されたテープ１２０を保持する支持具９１の面９４は、筒状フィルム１５ａが走行する方向を向いており、Ｕ字型に形成され、Ｕ字型の面９４にはテープ１２０を吸い付けるため空気を吸引する吸引口９２が形成されている。吸引口９２は、不図示の吸引ポンプに接続され、空気を吸引する。支持具９１は、ローラ９３よりテープ１２０が送られると、吸引口９２より空気を吸引し、その吸引力によりテープ１２０をＵ字型の面９４に吸い付け、テープ１２０をＵ字型にすると共に保持する。支持具９１は、テープ１２０を保持してＵ字型の面９４の方向に張り出し、テープ１２０を不在部１５ｂに重ねる。
テープ１２０の寸法等は、包装体の設計仕様に合わせて適宜決めることができるが、テープ１２０の幅は１０〜１００ｍｍ、厚さは１０〜３００μｍとするのが好適である。テープ１２０は必要に応じて複数枚重ねられてもよい。また、テープ１２０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１２０は、単層あるいは多層からなる構成としてよい。テープ１２０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。
ホーン５０とアンビル６０とは、水平方向に長い圧着面を有するホーン５１とアンビル６５、および、鉛直方向に長い圧着面を有するホーン５６とアンビル６６とにより構成される。ホーン５１とホーン５６とはＴ字型を横に倒した形の圧着面５１ａ、５６ａを形成するように、ホーン５６の上下方向の中間位置に、ホーン５１が水平方向から接続する。同様に、アンビル６６の上下方向の中間位置に、アンビル６５が水平方向から接続する。ホーン５１とホーン５６とは、あるいは、アンビル６５とアンビル６６とは、別々に製造されたホーンあるいはアンビルを並べてもよいし、並べた上で互いに一体化してもよいし、あるいは、一体として製造されてもよい。ホーン５１とアンビル６５で圧着する部分と、ホーン５６とアンビル６６とで圧着する部分との厚さが異なる場合には、ホーン５１とホーン５６およびアンビル６５とアンビル６６とを別体とし、圧着するときのホーン５１、５６とアンビル６５、６６との間隔を異なるようにできる構造とすることが好ましい。なお、ホーン５１とホーン５６とが、超音波振動を発するコンバーターを共有して一体で構成される場合には、アンビル６５とアンビル６６とを別体として、圧着面６５ａと圧着面６６ａとをずらすことが好ましい。
また、図２（ａ）の斜視図および（ｂ）の側面図に示すように、アンビル６５の圧着面６５ａは、その中央部を横断する中央横断部６１と、中央横断部６１の両側に形成され中央横断部６１より逃げた両端部６２と、中央横断部６１と両端部６２との間に形成された溝である窪み６３とを有し、側面（ｙ方向）から見ると、あるいは断面が、漢字の「山」の字を横にしたような形にすることが好ましい。ここで、中央横断部６１より逃げた両端部６２とは、ホーンとアンビルとが圧着のために近接（被溶着物を介して接触）したときに、中央横断部６１が被溶着物を圧着するのに対し、両端部６２では、被溶着物を介して接触するほどには近接せず、両端部６２は、ホーンの圧着面５１ａから少し離れて、圧着面から引いた位置になることを意味する。アンビル６５の圧着面６５ａが中央横断部６１と両端部６２と窪み６３とを有することにより、後述するように、包装体１１０の端部のシールが補強され、耐圧強度が高くなる。
ホーン５１とアンビル６５とは、集束された不在部１５ｂを横断してシールする。一方、ホーン５６とアンビル６６とは、Ｕ字型のテープ１２０のＵ字型の開いた部分を閉じるようにテープ１２０をシールする。ホーン５６とアンビル６６は、集束された不在部１５ｂより僅かに外側でテープ１２０をシールする。なお、超音波溶着装置１００の代わりに、抵抗加熱溶着装置、高周波誘電加熱溶着装置、レーザー加熱溶着装置、その他種々の溶着装置を用いることができる。いずれの溶着装置においても、テープ１２０と共に集束された不在部１５ｂを横断するシールとＵ字型のテープ１２０の開いた部分を閉じるようなシールとを施すように構成される。
集束装置７０、テープ供給装置９０および超音波溶着装置１００より、不在部１５ｂを形成した所定の間隔分、すなわち、１つの包装体分の長さだけ下流側に、切断装置８０が設けられている。切断装置８０はカッター８１を備える。カッター８１は板状であり、切断されるフィルム（不在部１５ｂ）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、集束装置７０および超音波溶着装置１００と同様に、往復動をする。カッター８１の往復動も、超音波溶着装置１００および集束装置７０と同様に、図１（ａ）の紙面に垂直な方向の往復動をする。したがって、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。
また、集束装置７０、テープ供給装置９０および超音波溶着装置１００並びに切断装置８０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不在部１５ｂを集束し、テープ１２０を供給してシールすると共に切断し、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、集束装置７０、テープ供給装置９０および超音波溶着装置１００並びに切断装置８０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１１０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、縦シール装置１３によって重ね合わせ部が溶着される。このようにして、縦シール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、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３の部分斜視図をも参照して、包装体の集束、シールおよび切断について説明する。図３（ａ）に示すように、扁平にされた不在部１５ｂを扁平な面を横断する方向に集束装置７０にて集束する。図３（ｂ）に示すように、集束されることにより不在部１５ｂは細くまとめられる。
一方、図４の部分斜視図に示すように、テープ供給装置９０では、テープ１２０がロ−ラ９３により狭圧されながら支持具９１側に送られ（図４（ａ）参照）、所定の長さに切断される（図４（ｂ）参照）。所定の長さとは、支持具のＵ字型の面９４に沿った長さより長く、支持具のＵ字型の面９４よりはみ出すようなテープ１２０の長さである。テープ１２０がＵ字型の面９４よりはみ出している長さは、はみ出している部分が垂れ下がることがないが、はみ出している部分で第２のシールを行える長さとする。テープの材質、厚さなどによっても異なるが、１ｍｍ以上、１５ｍｍ以下とするのが適当であり、好ましくは３ｍｍ以上、また好ましくは１０ｍｍ以下とする。切断されたテープ１２０は、支持具９１の吸引口９２により吸引されＵ字型に形成されると共に、保持される（図４（ｃ）参照）。なお、テープ１２０の幅に比べ、支持具９１の幅は狭く、支持具９１はテープ１２０の幅の中央ではなく、下寄りの位置を吸引支持する。あるいは、上寄りの位置を吸引保持してもよい。
そこで、図３（ｃ）に示すように、Ｕ字型にされたテープ１２０が集束された不在部１５ｂに重ねられる。ここで、重ねられるとは、集束された不在部１５ｂが、テープ１２０のＵ字型の底の部分になるように、テープ１２０を不在部１５ｂに近づける、あるいは接触させることをいう。すなわち、保持具９１が不在部１５ｂの方向にせり出てくる。
そこで、ホーン５０とアンビル６０により、テープ１２０と不在部１５ｂを挟み、溶着する。図３（ｄ）に示すように、ホーン５１と５６およびアンビル６５と６６とが一体で成形されているので、第１のシール１２１と第２のシール１２２が同時に施される。このシールにより、テープ１２０と不在部１５ｂとは一体にシールされる。また、筒状フィルム１５ａの長手方向での内容物、および、空気や水分の流通が封止される。よって、密封性の包装体１１０となる。また、テープ１２０は、第１のシールで横断方向にシールされ、第２のシールで円環状にされることにより、内容物Ｃの充填された筒状フィルム１５ａ方向に開口した２つの袋１２３、１２４となる。
ここで、支持具９１がテープ１２０の幅の中央ではなく、下寄りの位置でテープ１２０を保持しており、ホーン５１とアンビル６５とがテープ１２０の幅の中央をシールするので、支持具９１とホーン５１あるいはアンビル６５とは干渉しない。すなわち、ホーン５１およびアンビル６５と支持具９１とは機械的干渉がないように上下方向にずらして設置されている。ホーン５０とアンビル６０とでテープ１２０を挟むと、支持具９１は吸引口９２からの吸引を停止し、不在部１５ｂの周囲から後退する。なお、ホーン６１とアンビル６５とによる第１のシール１２１と、ホーン５６とアンビル６６とによる第２のシールとは、同時でなくてもよく、第１のシール１２１が先に行われても、第２のシール１２２が先に行われてもよい。
なお、ホーン５１とアンビル６５が圧着するのは、集束された不在部１５ｂをテープ１２０が囲んだものである。一方、ホーン５６とアンビル６６が圧着するのは、テープ１２０だけである。よって、ホーン５１とアンビル６５で圧着するものの方が厚くなる。そこで、アンビル６６の圧着面６６ａを、アンビル６５の圧着面６５ａよりも、ホーン５６側に張り出させる。アンビル６６の圧着面６６ａが張り出すことにより、より薄い被溶着物（テープ１２０）を圧着し、また、より厚い被溶着物（集束された不在部１５ｂとテープ１２０）への押圧が大き過ぎて、耐圧強度が小さくなることがないように、圧着することができる。なお、圧着面の位置の調整はホーン５１の圧着面５１ａとホーン５６の圧着面５６ａで行ってもよい。
ここで、図２（ｃ）の側面図に示すように、アンビル６５の圧着面６５ａに中央部６１と両端部６２と窪み６３とが形成されている場合、中央部６１でテープ１２０と不在部１５ｂとを圧着し、その際に溶けた溶融物Ｓが窪み６３に溜まり、その溶融物Ｓが圧着シールされた部分の両側に付着する。そのため、圧着シールされた部分は、両側の溶融物Ｓが付着し、厚くなった部分で補強され、耐圧強度が高くなる。また、圧着シールされた部分は、溶融物Ｓが流れ出た分だけ薄く形成されており、後段の切断装置８０において切断し易くなる。
図３（ｅ）に示すように、超音波溶着措置１００にて第１のシールと第２のシールとが施された後、切断装置８０により第１のシールをされた部分１２１で切断される。切断されることにより、１本の包装体１１０となり、包装体製造装置１から搬出され、例えばボイルやレトルトなどの必要な処理を経て、製品として出荷される。また、テープ１２０は、２つの袋１２３、１２４の底で切断されることになるので、それぞれが包装体１１０の端部１１６を囲む袋となる（図６参照）。
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、包装体１１０の端部のシールされた部分が、テープ１２０の袋に囲まれることになる。シールされた部分が袋で囲まれることにより、例えばボイルして内容物Ｃが膨張し、かつ、フィルムが収縮するときのように、内容物Ｃにより包装体１１０に内圧が作用した場合において、シールされた部分の変形はテープ１２０の袋により抑止される。したがって、シールされた部分のフィルムに作用する応力は低減され、シールされた部分が損傷を受けにくい包装体となる。すなわち、耐圧強度が高められることになる。更に、テープを筒状フィルムと一体にシールする従来の包装体では、調理のため特にボイル加熱される包装体においては、テープが捲くれ、外観を損ねることが多かったのに対し、テープを袋状とすることで捲くれることを防止することができる。
続いて、図５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１１０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シールすることにより、縦シール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）。形成した不在部を、扁平な面に沿った方向に集束する（ステップＳｔ５）。集束して細くなった不在部にテープを重ねる（ステップＳｔ６）。テープはＵ字型で、その底に不在部が入っているように重ねられる。
不在部の中央部で、テープと共に不在部を横断方向にシール（第１のシール）する（ステップＳｔ７）。このシールにより、テープと不在部とは一体になり、また、筒状フィルムの長手方向での内容物、および、空気や水分の流通が封止される。よって、密封性の包装体となる。
Ｕ字型としたテープの開いた部分をシール（第２のシール）する（ステップＳｔ８）。すなわち、フィルムの走行方向のシールにより、テープは不在部を囲む円環状となる。横断シールと併せて、テープは内容物が充填された筒状フィルム方向に開口した、底がつながった２つの袋状となる。なお、第１のシールと第２のシールとは、どちらが先にシールされてもよく、あるいは、前述のように同時にシールされてもよい。
次に、第１のシールがされた部分で切断され、１本の包装体となる（ステップＳｔ９）。第１のシールがされた部分で切断されるので、テープは端部のシールされた部分を囲む２つの袋となる。
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（Ｓｔ１０）。すなわち、テープの重ね合わせ（ステップＳｔ６）も、第１のシール（ステップＳｔ７）も、第２のシール（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、テープが包装体の端部のシールされた部分を囲む袋となることで、シールされた部分の内圧による変形を抑え、シールされた部分を補強する効果を有することとなる。
続いて、図６を参照して本発明の第３の実施の形態である包装体１１０について説明する。図６（ａ）は包装体１１０の正面図、図６（ｂ）は包装体１１０のフィルム１１５が縦シールされた方向から見た図（上面図）、図６（ｃ）は包装体１１０を長手方向から見た図（側面図）である。内容物Ｃを包んでいる筒状フィルム１１５は、帯状フィルムの側縁部が重ね合わせられ、縦シールされて成形されている。縦シール部１１４に沿って、重ね合わせられた余剰分１１７が筒状フィルム１１５に重なっている。フィルム１１５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、フィルム１１５は単層であっても多層であってもよい。
フィルム１１５の長手方向端部１１６は集束され、シールされると共に、テープ１１３で囲まれている。テープ１１３は、フィルム１１５の集束された端部１１６を挟んで囲み、その周囲１１１、１１２をシールして袋状としている。すなわち、集束して細くなった端部を包装体の横方向（長手方向と直交する方向）からテープ１１３で挟み、包装体１１０の長手方向の末端１１１をシールし、また、挟んで重ねた側部１１２をシールする。長手方向の末端１１１では、フィルム１１５と共にシールされ、包装体１１０の端部を密封している。テープ１１３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１１３は単層であっても多層であってもよい。また、テープ１１３の材質はフィルム１１５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。
テープ１１３は袋となることにより、内容物Ｃの膨張あるいはフィルム１１５の収縮により、内圧が作用した場合に、フィルム１１５の端部１１６が変形することを抑制する。すなわち、耐圧強度を高めた包装体１１０となる。また、テープが捲くれて外観を損ねることのない包装体となる。なお、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１１５及びテープ１１３の色は同じでもよく異なっていてもよい。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１１５が橙色でテープ１１３が赤色、フィルム１１５が金色でテープ１１３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１１５やテープ１１３を使用して、よりカラフルな包装体としてもよい。このようにカラフルな色彩を採用することにより、包装体の識別が容易になることに加え、消費者の購買意欲を助長することにもなる。
以下に、本発明に係る包装体を製造し、その耐圧強度を確認した結果を説明する。包装体用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１８ｍｍ、幅１６ｍｍ、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としてシールを行った。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。
上記の包装体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。また、ボイル加熱によるテープの捲くれについても外観目視観察を行った。
図７に結果を示すように、本発明に係る包装体においては、ピンホールは全く観察されなかった。一方、第２のシールを施さずに第１のシールだけのテープで補強した包装体（比較例）では、１２％の包装体にピンホールの形成が確認された。以上の観察より、本発明に係る包装体は、耐圧強度に優れていることが確認された。更に、ボイル加熱後にも、比較例では４８．５％の包装体に観察されたテープの捲くれが、本発明に係る包装体においては、観察されなかった。
Ｃ 内容物
Ｆ 帯状フィルム
Ｆ１ 筒状フィルム
Ｓ 溶融物
１ 包装体製造装置
１１ フォーミングプレート
１２ 案内筒
１３ 縦シール装置
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 ホーン
５１ 第１のシール用ホーン
５６ 第２のシール用ホーン
５１ａ、５６ａ ホーンの圧着面
６０ アンビル
６１ 中央横断部
６２ 両端部
６３ 窪み
６５ 第１のシール用アンビル
６６ 第２のシール用アンビル
６５ａ、６６ａ アンビルの圧着面
７０ 集束装置
７１、７２（ａ、ｂ） 集束板
８０ 切断装置
８１ カッター
９０ テープ供給装置
９１ 支持具
９２ 吸入口
９３ ローラ
９４ （支持具の）Ｕ字型の面
１００ 超音波溶着装置
１１０ 包装体
１１１、１１２ （テープの）シールされた部分
１１３ テープ
１１４ 縦シール部
１１５ フィルム
１１６ （フィルムの）端部
１１７ フィルムの重ね合わせられた余剰分
１２０ テープ
１２１ 第１のシール部
１２２ 第２のシール部
１２３、１２４ テープで形成された袋
Ｆ 帯状フィルム
Ｆ１ 筒状フィルム
Ｓ 溶融物
１ 包装体製造装置
１１ フォーミングプレート
１２ 案内筒
１３ 縦シール装置
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 ホーン
５１ 第１のシール用ホーン
５６ 第２のシール用ホーン
５１ａ、５６ａ ホーンの圧着面
６０ アンビル
６１ 中央横断部
６２ 両端部
６３ 窪み
６５ 第１のシール用アンビル
６６ 第２のシール用アンビル
６５ａ、６６ａ アンビルの圧着面
７０ 集束装置
７１、７２（ａ、ｂ） 集束板
８０ 切断装置
８１ カッター
９０ テープ供給装置
９１ 支持具
９２ 吸入口
９３ ローラ
９４ （支持具の）Ｕ字型の面
１００ 超音波溶着装置
１１０ 包装体
１１１、１１２ （テープの）シールされた部分
１１３ テープ
１１４ 縦シール部
１１５ フィルム
１１６ （フィルムの）端部
１１７ フィルムの重ね合わせられた余剰分
１２０ テープ
１２１ 第１のシール部
１２２ 第２のシール部
１２３、１２４ テープで形成された袋
Claims (8)
- 内容物が充填された筒状フィルムに対して、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；
前記不在部を、扁平な面を横断する方向に集束する集束装置と；
テープをＵ字型に保持し、前記筒状フィルムの長手方向と異なる方向から前記集束した不在部に前記テープを重ねるテープ供給装置と；
前記テープが重ねられた前記集束した不在部を横断方向に、前記テープと共に、第１のシールをする第１のシール装置と；
前記テープのＵ字型の開いた部分を閉じるように第２のシールをする第２のシール装置とを備える；
包装体製造装置。 - 前記第１のシール装置と前記第２のシール装置とが、超音波振動エネルギーにより被溶着物を溶融して該被溶着物を圧着する一つの超音波溶着装置であり；
前記超音波溶着装置が前記被溶着物を圧着するＴ字型の面を有するホーンを備える；
請求項１に記載の包装体製造装置。 - 前記超音波溶着装置において、前記第１のシールをするアンビルの被溶着物を圧着する面と、前記第２のシールをするアンビルの被溶着物を圧着する面とを別体で構成する；
請求項２に記載の包装体製造装置。 - 前記超音波溶着装置において、前記第１のシールをするアンビルの圧着する面に、前記溶融された被溶着物を溜めるくぼみを有する；
請求項２または請求項３に記載の包装体製造装置。 - 帯状フィルムを供給する原反供給装置と；
帯状フィルムの側縁部を重ね合わせてシールし筒状フィルムを成形する縦シール装置と；
前記筒状フィルムに内容物を充填する充填装置と；
前記第１のシールをした部分で、前記筒状フィルムを切断する切断装置とを更に備える；
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の包装体製造装置。 - 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の包装体製造装置に、前記内容物が充填された筒状フィルム、あるいは、前記帯状フィルムと前記充填する内容物を供給し、包装体を製造する；
包装体製造方法。 - 帯状フィルムの側縁部を重ね合わせてシールし筒状フィルムを成形する縦シール工程と；
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；
前記不在部を、扁平な面を横断する方向に集束する集束工程と；
前記集束した不在部を囲むようにテープを重ねるテープ供給工程と；
前記テープが重ねられた前記不在部を横断方向に、前記テープと共に、シールをする第１のシール工程と；
前記不在部を囲む前記テープが閉じた円環となるようにシールをする第２のシール工程と；
前記第１のシール工程でシールされた部分で、前記筒状フィルムを切断する切断工程とを備える；
包装体製造方法。 - 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集束された部分を包み、前記筒状フィルムの端部のシールと共に前記筒状フィルムに溶着され、前記シールと異なる方向に第２のシールがなされて袋状に形成されたテープとを備える；
包装体。
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- 2004-06-04 JP JP2004167677A patent/JP4500111B2/ja active Active
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