JP2006027671A - ヒートシール方法および製袋充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ポリ溜まり等のヒートシール不良の発生が抑制される上、安定したヒートシールが可能なヒートシール方法およびこれを用いた製袋充填方法を提供する。
【解決手段】 回転軸２１を中心として回転可能な回転体２２と、その外周面２３から突設された少なくとも１つのヒートシール部材２４とを有するヒートシールロール２５を２本、回転軸２１が互いに平行となるように配置し、ヒートシールロール２５をフィルム３の送り方向に沿って移動可能に配設し、２本のヒートシールロール２５を互いに反対方向に回転させ、ヒートシール部材２４の外周面２６間でフィルム３を挟持して横方向にヒートシールする方法であって、フィルム３がヒートシール部材２４の外周面２６間に挟持される期間の初期及び終期には、該期間の中間期に比べて、前記ヒートシールロール２５の回転速度を遅く、且つフィルム３の送り方向に沿った移動速度を速くする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、フィルムをヒートシールして袋状に形成するとともに、袋内へ内容物を充填する際に好適に使用されるヒートシール方法およびそれを用いた製袋充填方法に関する。

インスタント食品などには、醤油やソースなどの調味料が、フィルムから形成された袋内に密封充填されて添付されていることがある。このように内容物が充填された袋の製造には、通常、フィルムを袋状に形成しながら、袋内に内容物を充填する製袋充填装置が使用されている。

製袋充填装置としては、図４，図５（ａ）および図５（ｂ）にその要部を概略的に示すように、幅方向に２つ折りされたフィルム１の側縁部２同士をフィルム１の送り方向に沿う縦方向にヒートシールして（以下、縦ヒートシールという場合もある。）、筒状フィルム３とする縦ヒートシール装置１０と、得られた筒状フィルム３をフィルム１の送り方向に交差する方向である横方向にヒートシールする（以下、横ヒートシールという場合もある。）横ヒートシール装置２０と、両ヒートシール装置１０，２０の間に吐出口３２が位置するように筒状フィルム３内に挿入されたノズル３１とを備えた製袋充填装置３０がある。

縦ヒートシール装置１０は、回転軸１１を中心にして回転可能な回転体（ロール本体）１２と、このロール本体１２の外周面１３上に突設され且つロール本体１２の周方向に沿って形成された凸状のヒートシール部材１４とを具備した２本のヒートシールロール１５を備えて構成されている。ロール本体１２の長さ方向の端部には、フランジ状の位置規制部材１７がロール本体１２の外周面１３から突設されている。位置規制部材１７の外周面１８同士が接することにより、ヒートシールロール１５同士の間隔が規制される。
ヒートシールロール１５の内部にはヒータなど（図示略）の加熱手段が設けられており、両ヒートシールロール１５の間に送り移動されるフィルム１は、ヒートシール部材１４の外周面１６間で挟持される間に加熱されることにより、フィルム１の側縁部２が縦方向にヒートシールされ、縦ヒートシール部４が形成される。

また、横ヒートシール装置２０は、回転軸２１を中心にして回転可能な回転体（ロール本体）２２と、このロール本体２２の外周面２３上に突設され且つ回転軸２１の方向に沿って延在した凸状のヒートシール部材２４とを具備した２本のヒートシールロール２５を備えて構成されている。ロール本体２２の長さ方向の端部には、フランジ状の位置規制部材２７がロール本体２２の外周面２３から突設されている。位置規制部材２７の外周面２８同士が接することにより、ヒートシールロール２５同士の間隔が規制される。
ヒートシールロール２５の内部にはヒータなど（図示略）の加熱手段が設けられており、両ヒートシールロール２５の間に送り移動される筒状フィルム３は、ヒートシール部材２４の外周面２６間で挟持される間に加熱されることにより、筒状フィルム３が横方向にヒートシールされ、袋５の両端縁となる横ヒートシール部６が形成される。ヒートシール部材２４は、ロール本体２２の周方向に沿って複数（ここでは４本）等間隔に形成されており、筒状フィルム３は、その長さ方向に一定の間隔を開けて横ヒートシールされるようになっている。

このように、縦ヒートシール装置１０により筒状にヒートシールされた筒状フィルム３内に、ノズル３１から内容物を充填し、横ヒートシール装置２０により横ヒートシール部６を形成することにより、筒状フィルム３の内部に内容物が収納される収納空間７が画成され、各収納空間７に内容物が充填された袋５が多数連続した連続体を得ることができる。この連続体の横ヒートシール部６を両断することによって、一袋ずつに分離され、又は所定の複数個が連結された包装品が得られる。

この種の製袋充填に用いられる横ヒートシール装置として、特許文献１には、横ヒートシール部の幅方向の中央部分に与えられる熱量が、袋内に内容物が収納される収納空間に近接する両側縁部に与えられる熱量よりも少なくなるように、ヒートシール部材の内部を中空にしたヒートシール装置が記載されている。
また、特許文献２には、ヒートシールロールがフィルムの送り方向に沿って移動可能であり、ヒートシール部材がフィルムに当接するときにヒートシールロールをフィルムの送り方向に沿って移動させることにより、フィルムの送り速度よりも遅い周速度でヒートシール部材を回転できるようにしたヒートシール装置が記載されている。
特開２０００−２４７３１０号公報 特開２００３−２３７７３７号公報

ところで、袋を横ヒートシールしたときに、溶融した樹脂が横ヒートシール装置のヒートシール部材によりしごかれて上方（フィルムの送り方向の後方）に押し出され、フィルム間に、いわゆる「ポリ溜まり」を生じることがある。図６（ａ）は、正常な横ヒートシール部６の一例を示す部分拡大断面図であり、図６（ｂ）は、横ヒートシール部６にポリ溜まり８が発生した状態の一例を示す部分拡大断面図である。
このようなポリ溜まり８が発生すると、外観が悪くなるのみならず、横ヒートシール部６がポリ溜まり８とフィルム１，１との間に生じた裂け目９から裂けやすくなり、袋の落下強度や耐衝撃性が悪くなる。
また、フィルム間に充填された内容物が横ヒートシール部における夾雑物となり、ヒートシールの最中に水分が蒸発して体積膨張することにより、気泡が発生し、充分なヒートシール強度が得られないことがある。

本願発明者らの提案による特許文献１に記載のヒートシール装置の場合、フィルムの送り速度を高めた場合であっても、横ヒートシールロールの回転速度を必ずしも上げる必要がないので、充分なヒートシール時間を確保でき、確実にヒートシールすることができるという利点がある。しかし、この発明は、高速のフィルム送りに対して、ヒートシール強度を確保することを目的としたものであり、ポリ溜まり等の抑制に対して、特に考慮されたものではなかった。

このようなポリ溜まりなどのヒートシール不良を抑制し、良好な横ヒートシールを得るためには、横ヒートシール部が加熱し過ぎにならないようにするため、横ヒートシール部の幅方向の両側（フィルムの送り方向の前後）の端縁を、その間の中央部よりも強くシールするような熱の分布を与えることが望ましい。

このようなヒートシールを実現できるヒートシール装置として、特許文献２に記載の装置が挙げられる。特許文献２に記載のヒートシール装置の場合、ヒートシールロールの周方向に沿ってヒートシール部材の熱伝導性に不均一な分布を与えることにより、
幅方向の両端縁のヒートシール温度が部分的に高くなるようにしている。この場合、ヒートシール時の温度に高低の差をつけられるものの、ヒートシール幅方向の単位長さあたりのヒートシール時間は一定である。したがって、幅方向の両端縁のヒートシール温度が最適な温度に設定されていると、中央付近では温度が不充分となる可能性がある。逆に、中央付近の温度を適切に調整すると、幅方向の両端縁のヒートシール温度が高くなりすぎて、かえってポリ溜まりが発生しやすくなる。すなわち、ヒートシール部材中で熱伝導性が良好な部分の幅が狭くなっており、ヒートシール部材の外周面の熱の分布が不均一になるようにしているため、ヒートシール部材の温度の制御が難しいという問題がある。そして、夾雑物が存在したときにも、幅方向の両端縁のヒートシール温度が高いと、蒸発した水分による熱間剥離が起こりやすいという問題もある。また、近年、生産性を向上させるため、フィルムの送り速度を従来よりも速くする傾向にあるが、送り速度が速いとそれだけヒートシール部材がフィルムに接触する時間が短くなり、フィルムに熱が充分に伝わらないと、かえってヒートシール不良が増大するおそれがある。
さらに、ヒートシール部材の構造が複雑になることにより、装置のコストが増大したり、ヒートシール部材の耐久性に問題が生じるおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ポリ溜まり等のヒートシール不良の発生が抑制される上、安定したヒートシールが可能なヒートシール方法およびこれを用いた製袋充填方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、回転軸を中心として回転可能な回転体と、その外周面から突設された少なくとも１つのヒートシール部材とを有するヒートシールロールを２本、前記回転軸が互いに平行となるように配置し、前記ヒートシールロールをフィルムの送り方向に沿って移動可能に配設し、前記２本のヒートシールロールを互いに反対方向に回転させ、前記ヒートシール部材の外周面間でフィルムを挟持し、前記フィルムがヒートシール部材の外周面間に挟持される期間に前記ヒートシール部材によって前記フィルムを加熱して前記フィルムをその送り方向に交差する横方向にヒートシールする方法であって、前記フィルムがヒートシール部材の外周面間に挟持される期間の初期及び終期には、該期間の中間期に比べて、前記ヒートシールロールの回転速度を遅くし、且つ前記フィルムの送り方向に沿う前記ヒートシールロールの移動速度を速くすることを特徴とするヒートシール方法を提供する。
このヒートシール方法においては、フィルムの送り速度を一定にすることができる。
また、前記フィルムがヒートシール部材の外周面間に挟持される期間中、前記ヒートシールロールの前記ヒートシール部材外周面における周速度と、前記フィルムの送り方向に沿う前記ヒートシールロールの移動速度との和が、前記フィルムの送り速度に等しくなるようにすることが好ましい。

さらに本発明は、幅方向に二つ折りされた１枚のフィルムまたは重ね合わされた２枚のフィルムの側縁部をフィルムの送り方向に沿ってヒートシールして筒状フィルムとし、前記筒状フィルムに内容物を充填しながら前記筒状フィルムをその送り方向に交差する横方向にヒートシールして袋内に内容物が充填された包装体を製造する製袋充填方法であって、前記筒状フィルムをその送り方向に交差する横方向にヒートシールする工程は、上記本発明のヒートシール方法によってなされることを特徴とする製袋充填方法を提供する。

本発明によれば、ヒートシール部材の温度分布を均一に保ったまま、幅方向の両端縁のヒートシール強度が部分的に強くなるようにヒートシールすることができるので、ポリ溜まりや気泡発生などのヒートシール不良を抑制し、ヒートシールが良好で、落下強度や耐衝撃性に優れた包装品を得ることができる。ヒートシール部材の温度ムラが小さく又はほとんど無い状態にすることができるので、ヒートシール部材の温度の制御も容易であり、安定したヒートシールが可能になる。
また、夾雑物が存在した場合であっても、幅方向の両端縁のヒートシールに最適な温度で充分な時間をかけられるので、充分なヒートシール強度が得られる。
フィルムの送り速度を高めた場合であっても、横ヒートシールロールの回転速度を上げる必要がないので、充分なヒートシール時間が確保され、生産性を向上することができる。ヒートシール部材の構造が複雑にならないので、ヒートシール部材の耐久性に問題が生じるおそれもない。
フィルムの送り速度を一定に保つことにより、フィルムに皺が発生することがなく、安定したフィルム送りが可能になり、ヒートシール部の外観が美麗な包装品を得ることができる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１〜図３において、図４〜図６で用いた符号と同一の符号は、図４〜図６に示す構成と同一または同様のものであることを示し重複する説明を省略することがある。
なお、本発明の製袋充填方法に用いられる製袋充填装置において、充填ノズルや縦ヒートシール装置としては、例えば、図４，図５に図示した装置またはこれと同様な装置を用いることができるが、特に限定されるものではない。図４，図５に示す縦ヒートシール装置では、フィルムに対して対向配置された一対のヒートシールロールの間隔を開閉する制御を行うことなく縦ヒートシールが可能であるという利点を有するが、この他の縦ヒートシール装置としては、例えばフィルムの両側に対向するように、平板状あるいは棒状などのバー等からなる２個のヒートシール金型が配置され、これらのヒートシール金型がフィルム送りに応じて間欠的に開閉するように制御され、上記ヒートシール金型２個のうちの少なくとも一方を加熱した状態で両ヒートシール金型の間にフィルムを挟み込み、フィルムの縦ヒートシールを行うような装置を例示することができる。
本発明の製袋充填方法は、横ヒートシールを行うヒートシール方法に特徴を有し、以下、このヒートシール方法の形態例について詳しく説明する。

図１，図２において、符号２０は、横ヒートシール装置を示す。この横ヒートシール装置２０には、回転軸２１を中心にして回転可能な回転体（ロール本体）２２と、このロール本体２２の外周面２３上に突設されヒートシール部材２４とを具備した２本のヒートシールロール２５を備え、ヒートシールロール２５は、図示略の駆動手段により、フィルム１の送り方向（図１，２，４，５の下方）に沿って移動可能に設けられたものである。

ロール本体２２は、回転軸２１の中心軸線と同心の外周面２３を有する円柱状である。ヒートシールロール２５は、ロール本体２２の回転軸２１を中心として互いに逆方向（図中矢印方向）に回転可能であり、それぞれの回転軸２１は互いに平行になるように配置されている。ロール本体２２の外周面２３上には、回転軸２１の長さ方向に沿って延設された４本の凸条であるヒートシール部材２４が形成されている。

なお、この例においては、ヒートシールロール２５として、円柱状のロール本体２２上に凸条であるヒートシール部材２４が４本互いに等間隔に形成されたものを例示しているが、回転体２２は回転軸２１を中心として回転可能なものであれば円柱状のものに限定されない。また、ヒートシール部材２４は１本以上であれば何本であってもよく、任意に設定可能である。
さらに、ヒートシール部材２４は、回転体２２の長さ方向、すなわち回転軸２１方向に平行に形成されたものに限定されず、例えば回転体２２の長さ方向に一定の角度をもって斜めに形成され、横ヒートシールをフィルムの送り方向（縦ヒートシールの方向）に対して９０°以外の斜めに行えるものでもよい。また、ヒートシール部材２４は、波状などの形状に形成され、横ヒートシール部６の形状を波状などの意匠性を有した形状にできるものであってもよい。また、ヒートシールロール２５は、ロール本体２２の中心に棒状の回転軸２１が嵌め込まれたものに限定されるものではなく、回転軸２１は、ロール本体２２の単なる回転中心の軸線であってもよい。

そして、この横ヒートシール装置２０は、一対のヒートシールロール２５，２５を図示略の駆動手段により互いに逆方向に、かつ等しい回転速度で回転させるとともに、これらヒートシールロール２５，２５の間に筒状フィルム３を図中上方から下方に向けて送ることによって、一方のヒートシールロール２５のヒートシール部材２４の外周面２６と、他方のヒートシールロール２５のヒートシール部材２４の外周面２６との間に筒状フィルム３を両側から挟持し、これを筒状フィルム３を加圧しながら加熱して、横ヒートシールするものである。

従って、このヒートシール装置２０における両ヒートシールロール２５，２５は、ヒートシール部材２４，２４同士が互いに対向するように配置されている。そして、両ヒートシールロール２５は、ヒートシール部材２４同士が互いに対向した場合、ヒートシール部材２４の外周面２６同士が、筒状フィルム３の厚み程度のクリアランスを有するように近接して配置されている。
各ヒートシールロール２５のロール本体２２の長さ方向両端部には、フランジ状の位置規制部材２７が外周面２３から突設されている。位置規制部材２７の外周面２８は、ヒートシール部材２４の外周面２６よりも外径が大きい円周面となっており、位置規制部材２７の外周面２８同士が接することにより、両ヒートシールロール２５の間隔が規制されるようになっている。

各ヒートシールロール２５は、筒状フィルム３の送り方向に沿って往復移動（図中上下方向）が可能である。すなわち、詳しくは後述するが、この横ヒートシール装置２０は、各ヒートシールロール２５がそれぞれ回転軸２１を中心として回転すると同時に、筒状フィルム３の送り方向に沿った図中上下方向に往復移動でき、筒状フィルム３にヒートシール部材２４の外周面２６が当接する時間を調整できるようになっている。

なお、ヒートシールロール２５は、少なくとも、ヒートシール部材２４の外周面２６が筒状フィルム３に向かい合って横ヒートシールを行う期間内には、ヒートシール部材２４の外周面２６が筒状フィルム３に当接した状態を維持できるように、筒状フィルム３の送り方向に沿って送り方向の下流側（図中の下方）に移動可能であればよい。
横ヒートシールの終了後、次の横ヒートシールを開始するまでの期間（図２（ｂ）の状態から図１（ａ）の状態を経て図１（ｂ）の状態に至る期間）には、ヒートシールロール２５の位置を横ヒートシール前の位置に戻すため、横ヒートシール中にフィルムの送り方向に下降した分の距離Ｌだけ、逆方向に上昇させる。
ヒートシールロール２５が上昇するときには、ヒートシール部材２４の外周面２６が筒状フィルム３に接しないように離し、筒状フィルム３の不必要な加熱を防止する。このとき、ヒートシール部材２４は、外周面２６が筒状フィルム３に向かい合う位置からずれた位置にあるので、下降時と同じ軌跡を逆方向にたどるように復帰させてもヒートシール部材２４の外周面２６が筒状フィルム３に接することはない。しかし、下降時と同じ軌跡に沿って移動しなくてもよく、復路が別の経路、例えばヒートシールロール２５の軌跡が円弧を描くように一旦フィルムから遠ざかり再び近づくような経路であってもよい。
しかしながら、ヒートシールロール２５が筒状フィルム３の送り方向に沿って上下に往復するものであれば、ヒートシールロール２５を単に往復させるだけの簡単な動作で、本発明のヒートシール方法を実施することができる。

次に、図４，図５に示すように、筒状フィルム３の送り方向に沿う方向に往復移動可能なヒートシール装置２０を使用して、筒状フィルム３を横ヒートシールする方法について説明する。
図１（ａ）に示すように、図示略の駆動手段により、２本のヒートシールロール２５を互いに反対方向である図示の矢印方向に回転させるとともに、横ヒートシールする筒状フィルム３を図中上方から下方に向けて、２本のヒートシールロール２５間に向けて送る。
ここで、筒状フィルム３の送り速度はＡ（ｍ／ｓ）の一定速度とする。また、回転軸２１の中心からヒートシール部材２４の外周面２６までの距離、すなわちヒートシール部材２４の外周面２６における回動半径はｒ（ｍ）とする。
各ヒートシール部材２４の周方向の長さに対応する中心角をθ（ｒａｄ）とすると、ヒートシール部材２４の外周面２６の周方向に沿う長さはｒθ（ｍ）である。
図３に示すように、横ヒートシール部６が形成される部分６Ａの幅（フィルムの送り方向に沿う長さ）をＷとおく。ヒートシール部材２４の外周面２６が筒状フィルム３との間で滑ることなく当接する場合、Ｗ＝ｒθの関係が成り立つ。
なお、説明を分かりやすくするため、図１，図２において、筒状フィルム３のうち横ヒートシール部６が形成される部分６Ａをハッチングにより図示する。

こうして図１（ａ）のように各ヒートシールロール２５を回転させつつ筒状フィルム３を下方に送っていくと、筒状フィルム３の両側から両ヒートシールロール２５のヒートシール部材２４の外周面２６が当接し始める図１（ｂ）に示す状態となる。この際のヒートシールロール２５の中心位置の相対高さをＰ₁とする。図１（ｂ）に示すように、ヒートシール部材２４の外周面２６が筒状フィルム３に当接し始めた時点Ｘでは、ヒートシール部材２４は、図３に示すように横ヒートシールされる部分６Ａの下側の端縁付近に当接する。
図１（ｂ）に示す状態の時点で、図示略の駆動手段によりヒートシールロール２５を筒状フィルム３の送り方向に沿って駆動し、両ヒートシールロール２５の下降を開始する。

こうして、図２（ａ）に示すように、筒状フィルム３がヒートシール部材２４の外周面２６間に挟持される間、両ヒートシールロール２５を回転軸２１周りに回転させながら筒状フィルム３の送り方向に沿って下降させる。図２（ａ）の時点Ｙでは、ヒートシール部材２４は、横ヒートシールされる部分６Ａのうち幅方向の中間位置の付近に当接する。
さらに各ヒートシールロール２５を回転させつつ筒状フィルム３を下方に送っていくと、図２（ｂ）に示すように、ヒートシール部材２４の外周面２６が筒状フィルム３から離れ、一回の横ヒートシールが完了する。ヒートシール部材２４が筒状フィルム３から離れる直前Ｚには、ヒートシール部材２４の当接位置は、横ヒートシールされる部分６Ａの上側の端縁付近である。

両ヒートシールロール２５のヒートシール部材２４の外周面２６がともに筒状フィルム３から離れた直後の図２（ｂ）の時点で、各ヒートシールロール２５を回転させ続けながら、ヒートシールロール２５の移動の向きを上方へと反転させる。図２（ｂ）の時点のヒートシールロール２５の中心位置の相対高さをＰ₂とする。一回の横ヒートシールの期間中にヒートシールロール２５が下降したＰ₁〜Ｐ₂間の距離は、図２（ｂ）中、符号Ｌで示される長さである。
なお、図２（ａ），（ｂ）中、横ヒートシールが開始された時点（図１（ｂ）の状態）におけるヒートシールロール２５の位置を二点鎖線で示す。

横ヒートシール装置２０が筒状フィルム３の横ヒートシールを繰り返すとき、ヒートシールロール２５の移動する範囲を狭くして、装置の占有スペースを抑制するためには、横ヒートシール装置２０の状態が毎回同じような状態で実施されることが好ましい。そこで、一回の横ヒートシールが完了したあとには、図１（ａ）に示す状態に復帰するように、ヒートシールロール２５を距離Ｌだけ上昇させ、次の横ヒートシールが開始する前に、前回の横ヒートシールの開始時点での位置Ｐ_１に戻す。
しかしながら、ヒートシールロール２５の移動範囲が確保されるのであれば、横ヒールシールが完了するたびに毎回ヒートシールロール２５を上昇して位置を戻す必要はなく、例えば複数回の横ヒートシールが完了した後に一度でヒートシールロール２５を上昇させて最初の位置に戻すこともできる。

ヒートシールロール２５が上方に移動する間、各ヒートシールロール２５は回転し続けていなくてもよいが、ヒートシールロール２５が上方へ移動している際にヒートシール部材２４の外周面２６が筒状フィルム３に接触しないことが必要である。また、ヒートシールロール２５が図１（ｂ）に示す位置にまで戻った際に、少なくとも次のヒートシール部材２４が筒状フィルム３の次の箇所を横ヒートシールできるようなタイミングに合わせることが必要である。ヒートシールロール２５が上昇してから次の横ヒートシールが開始するまでの間に、ヒートシールロール２５の移動速度および回転速度を次の横ヒートシールの開始に適した速度に調整する。

以上のように、ヒートシール部材２４の外周面２６で筒状フィルム３を挟み、これを横ヒートシールする工程においては、ヒートシール部材がフィルムに当接して横ヒートシールを行っている場合に、ヒートシールロール２５を筒状フィルム３の送り方向である下方に移動させ、一方、ヒートシール部材２４が筒状フィルム３から離れた場合に、ヒートシールロール２５を筒状フィルム３の送り方向と反対の上方に移動させることを繰り返す。

ここで、ヒートシール部材２４の外周面２６間に挟持される期間のそれぞれの時点において、各ヒートシールロール２５の回転の角速度をα（ｒａｄ／ｓ）、ヒートシール部材２４の外周面２６における周速度をＶ₁（ｍ／ｓ）、ヒートシールロール２５の下降速度をＶ_２（ｍ／ｓ）とする。角速度αと周速度Ｖ₁については、上述のようにヒートシール部材２４の外周面２６における回動半径をｒ（ｍ）としたとき、Ｖ₁＝α・ｒ（ｍ／ｓ）との関係が成り立つ。ヒートシールロール２５に対する筒状フィルム３の相対速度は、筒状フィルム３の送り速度Ａとヒートシールロール２５の下降速度をＶ_２との差（Ａ−Ｖ_２）で表される。つまり、ヒートシールロール２５を下降させることにより、ヒートシールロール２５を基準とした筒状フィルム３の見掛けの送り速度（Ａ−Ｖ_２）は、実際の送り速度Ａよりも遅くなる。

筒状フィルム３がヒートシール部材２４の外周面２６間に挟持される期間中、両ヒートシールロール２５のヒートシール部材外周面２６における周速度Ｖ₁と、ヒートシールロール２５の送り方向に沿う移動速度Ｖ_２との和が、筒状フィルム３の送り速度Ａに等しい関係（Ａ＝Ｖ₁＋Ｖ_２）を維持すれば、ヒートシール部材２４の外周面２６と筒状フィルム３との速度差が０となる。このとき、ヒートシール部材２４が筒状フィルム３に対して滑ったり、筒状フィルム３に皺が生じたりすることなく、良好な横ヒートシールを実現することができる。

従来の技術で示したように、ヒートシールロールがフィルムの送り方向に沿って移動しない場合（つまりＶ_２＝０の場合）には、ヒートシール部材２４の周速度Ｖ₁（なお、Ｖ₁＝α・ｒ）と筒状フィルム３の送り速度Ａとが等しくなる必要があるため、ヒートシールロール２５の回転速度（角速度）αは、フィルムの送り速度Ａが決まれば自動的に決まり、Ａ／ｒ（ｒａｄ／ｓ）となる。
これに対して、ヒートシールロール２５が下降する際には、α・ｒ＝Ｖ₁＝Ａ−Ｖ_２であればよいため、下降速度Ｖ_２を変更することにより、回転速度α（ｒａｄ／ｓ）は、理論上任意の値に設定可能である。

例えば、回転速度αを、従来のヒートシール装置における回転速度の１／２であるＡ／２ｒに設定した場合、周速度Ｖ₁＝Ａ／２、下降速度Ｖ_２＝Ａ／２となる。この場合、横ヒートシール部の幅Ｗ（ただしＷ＝ｒθ）を従来の半分の速度でヒートシールすることになるため、ヒートシール時間は２倍になる。周速度Ｖ₁と下降速度Ｖ_２とが等しいから、回転速度α＝Ａ／２ｒの一定速度で横ヒートシールされる部分６Ａ全体をヒートシールしたとすると、ヒートシールロール２５の下降距離Ｌは横ヒートシール幅ｒθに等しく、Ｌ＝ｒθとなる。
また、例えば、回転速度αをＡ／３ｒに設定した場合、周速度Ｖ₁＝Ａ／３、下降速度Ｖ_２＝（２／３）Ａとなる。この場合、回転速度αは、従来のヒートシール装置における回転速度の１／３となるため、ヒートシール時間は３倍になる。下降速度Ｖ_２は周速度Ｖ₁の２倍となるから、回転速度α＝Ａ／３ｒの一定速度で横ヒートシールされる部分６Ａ全体をヒートシールしたとすると、ヒートシールロール２５の下降距離Ｌは横ヒートシール幅ｒθの２倍に等しくなり、Ｌ＝２ｒθとなる。

ヒートシールロールがフィルムの送り方向に沿って移動しない従来のヒートシール方法では、回転速度αはＡ／ｒの一定値に決められる。これに対して、ヒートシール時にヒートシールロール２５を筒状フィルム３の流れ方向に沿って下降させることによって、筒状フィルム３の送り速度Ａにかかわらず、すなわち、筒状フィルム３の送り速度Ａを減速せずに、一定値に維持したまま、ヒートシール部材２４によるヒートシール時の各ヒートシールロール２５の回転速度を、ヒートシールに十分な速度まで任意に減速させることができる。ヒートシール時間を所望に調整することができる。
つまり、本形態例のヒートシール方法の場合、回転速度αを従来の回転速度であるＡ／ｒよりも遅くすること（つまりα＜Ａ／ｒ）が可能であるので、筒状フィルム３にヒートシール部材２４が当接する時間を従来よりも長くすることができ、横ヒートシールを念入りに行うことができる。逆にいえば、フィルムの送り速度が速い場合であっても、充分なヒートシール時間を確保できるので、シール強度などの品質を維持したまま、生産性を上げることができる。

ここで、本形態例のヒートシール方法においては、例えば図３（ｂ）に示すように、フィルム３がの初期Ｘ及び終期Ｚには、該期間の中間期Ｙに比べて、ヒートシールロール２５の回転速度を遅くし、且つヒートシールロール２５の送り方向に沿う移動速度（下降速度）を速くする。
これにより、筒状フィルム３の送り速度Ａを一定に保ったまま、横ヒートシール部６のうち、袋５の収納空間７に近接する箇所（図３（ａ）の符号ＸおよびＺで示した位置の付近）のヒートシール時間が相対的に長くなり、横ヒートシール部６の幅方向の中間部分（図３（ａ）の符号Ｙで示した位置の付近）のヒートシール時間が相対的に短くなる。つまり、横ヒートシール部のうち幅方向の両端縁のヒートシール強度を強くし、幅方向の中央部のヒートシール強度を弱くすることができる。幅方向の中央部をヒートシールする時間が短縮されることにより、横ヒートシール部６における樹脂が加熱され過ぎることがなくなり、「ポリ溜まり」の発生を抑制することができる。また、
温度分布が均一なヒートシール部材を用いて、相対的に長い時間でヒートシールすることができるので、ヒートシール部内に残存した夾雑物の水分の蒸発やそれに起因する体積膨張、気泡発生が抑制され、熱間剥離も起こりにくく、良好なヒートシールを得ることができる。

上述のように、ヒートシールロール２５の回転速度α（ｒａｄ／ｓ）は、理論上任意の値に設定可能であるが、以下の理由により、回転速度αは、１回の横ヒートシールが行われる期間中、０≦α≦Ａ／ｒの範囲内であることが望ましい。
ヒートシールロール２５の回転方向が逆にならないためには、回転速度αが０≦αであればよいから、下降速度Ｖ_２は送り速度Ａ以下とする（つまりＶ_２≦Ａ）。
横ヒートシールの最中にヒートシールロール２５の移動方向が上向きとならないためには、下降速度Ｖ_２が０≦Ｖ_２であればよいから、回転速度αは、α≦Ａ／ｒとする。
つまり、ヒートシールロール２５の回転速度α（ｒａｄ／ｓ）は、０≦α≦Ａ／ｒの範囲内であれば、ヒートシールロール２５の回転方向が筒状フィルムの送り方向と逆にならず、かつ、ヒートシールロール２５の移動方向も筒状フィルムの送り方向と逆にならずに済む。

横ヒートシールの期間中、横ヒートシール装置におけるヒートシールロールの回転速度αおよび下降速度Ｖ_２は、例えば比率同期制御により、両者の関係を上述のように保って変更することができる。
回転速度αおよび下降速度Ｖ_２の具体的な変更パターンは、フィルムの送り速度Ａや横ヒートシール部の幅方向におけるヒートシール時間の分布から、適切な条件を算出して設定することができる。

以上説明したように、本形態例のヒートシール方法によれば、ヒートシール部材の外周面の熱伝導性の位置的な分布（特許文献２の場合）ではなく、ヒートシール部材の回転速度の時間的な分布により、横ヒートシール部に対して、幅方向の両端縁のヒートシール強度が部分的に強くなるような熱の分布が与えられる。このため、ポリ溜まりなどのヒートシール不良を抑制し、ヒートシールが良好で、落下強度や耐衝撃性に優れた包装品を得ることができるのはもちろん、ヒートシール部材の温度ムラが小さく又はほとんど無い状態にすることができるので、ヒートシール部材の温度の制御も容易であり、安定したヒートシールが可能になる。
フィルムの送り速度を高めた場合であっても、横ヒートシールロールの回転速度を上げる必要がないので、充分なヒートシール時間が確保され、生産性を向上することができる。ヒートシール部材の構造が複雑にならないので、ヒートシール部材の耐久性に問題が生じるおそれもない。

フィルムの送り速度を一定に保つことにより、フィルムに皺が発生することがなく、安定したフィルム送りが可能になり、ヒートシール部の外観が美麗な包装品を得ることができる。
フィルムがヒートシール部材の外周面間に挟持される期間中、ヒートシールロールの周速度Ｖ₁と、ヒートシールロールの移動速度Ｖ_２との和が、フィルムの送り速度Ａに等しい関係を維持することにより、ヒートシール部材の外周面と筒状フィルムとの相対的な速度差が０となり、ヒートシール部材が筒状フィルムに対して滑ったり、フィルムに皺が生じたりすることなく、一層良好な横ヒートシールを実現することができる。

上記のヒートシール方法を横ヒートシール工程に適用した製袋充填方法によれば、上述のようにして横ヒートシール部の加熱しすぎを防止できたことにより、上記のポリ溜まり抑制の効果の他、筒状フィルムに内容物を充填しながら該筒状フィルムを横方向にヒートシールする際に、フィルム間に夾雑物として介在する内容物中の水分の蒸発による気泡発生を抑制する効果が得られる。この結果、落下強度や耐衝撃性に優れた包装品を高い生産性によって製造することができる。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、図４及び図５には、１枚のフィルム１を幅方向に二つ折りしてこの折り返し部を除く袋５の三方がヒートシールされた三方シール包装袋を製造する製袋充填装置を示した。これに対して、袋５の四方がヒートシールされた四方シール包装袋を製造する場合には、２枚のフィルムを重ね合わせてこれらのフィルムの側縁部同士を該フィルムの両側で縦方向にヒートシールし、得られた筒状フィルム３に内容物の充填と横ヒートシールとを施すことによって実施できる。つまり四方シールの場合は、縦ヒートシール装置として、周方向に沿って等間隔に２本の円環状のヒートシール部材が形成されたヒートシールロールを２個（１対）用いるか、または、本願発明者らが提案したように（特開２００３−２３７７３８号公報を参照。）、円環状のヒートシール部材が１本形成されたヒートシールロールを４個（２対）用い、一方のヒートシール部材によりフィルムの一側を縦ヒートシールし、他方のヒートシール部材によりフィルムの他側を縦ヒートシールすることにより、実施することができる。
また、縦ヒートシールの方法及び装置は縦ヒートシールロールによるものの他、近接離間する一対のヒートシールバーを用いて間欠的に縦ヒートシールを行うこともできる。

本発明は、例えば液体や粉粒体等の内容物が袋に密封充填された包装品の製造に利用することができる。

横ヒートシール装置により、筒状フィルムを横ヒートシールする工程を説明する概略説明図であり、（ａ）は横ヒートシールを開始する前の状態を示す説明図、（ｂ）は横ヒートシールを開始した時点を示す説明図である。 横ヒートシール装置により、筒状フィルムを横ヒートシールする工程を説明する概略説明図であり、（ａ）は横ヒートシールの途中の状態を示す説明図、（ｂ）は横ヒートシールが完了した時点を示す説明図である。 筒状フィルムが横ヒートシールされるときにヒートシール部材の当接位置とヒートシールロールの回転及び下降の速度との関係を説明する図面であり、（ａ）は、横ヒートシール部にヒートシール部材が当接する位置を示すフィルムの正面図、（ｂ）は、ヒートシールロールの回転周速度及び下降速度を模式的に示すグラフである。 充填包装装置の一例を示す概略斜視図である。 （ａ）は、図４の充填包装装置の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＳ−Ｓ線に沿う断面図である。 （ａ）正常な横ヒートシール部の一例を示す部分拡大断面図である。（ｂ）「ポリ溜まり」が発生した横ヒートシール部の一例を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１…フィルム、２…フィルムの側縁部、３…筒状フィルム、５…袋、１１，２１…回転軸、１２，２２…回転体（ロール本体）、１３，２３…回転体の外周面、１４，２４…ヒートシール部材、１５，２５…ヒートシールロール、１６，２６…ヒートシール部材の外周面。

Claims (4)

1. 回転軸を中心として回転可能な回転体と、その外周面から突設された少なくとも１つのヒートシール部材とを有するヒートシールロールを２本、前記回転軸が互いに平行となるように配置し、前記ヒートシールロールをフィルムの送り方向に沿って移動可能に配設し、前記２本のヒートシールロールを互いに反対方向に回転させ、前記ヒートシール部材の外周面間でフィルムを挟持し、前記フィルムがヒートシール部材の外周面間に挟持される期間に前記ヒートシール部材によって前記フィルムを加熱して前記フィルムをその送り方向に交差する横方向にヒートシールする方法であって、
   前記フィルムがヒートシール部材の外周面間に挟持される期間の初期及び終期には、該期間の中間期に比べて、前記ヒートシールロールの回転速度を遅くし、且つ前記フィルムの送り方向に沿う前記ヒートシールロールの移動速度を速くすることを特徴とするヒートシール方法。
2. 前記フィルムの送り速度が一定であることを特徴とする請求項１に記載のヒートシール方法。
3. 前記フィルムがヒートシール部材の外周面間に挟持される期間中、前記ヒートシールロールの前記ヒートシール部材外周面における周速度と、前記フィルムの送り方向に沿う前記ヒートシールロールの移動速度との和が、前記フィルムの送り速度に等しいことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートシール方法。
4. 幅方向に二つ折りされた１枚のフィルムまたは重ね合わされた２枚のフィルムの側縁部をフィルムの送り方向に沿ってヒートシールして筒状フィルムとし、前記筒状フィルムに内容物を充填しながら前記筒状フィルムをその送り方向に交差する横方向にヒートシールして袋内に内容物が充填された包装体を製造する製袋充填方法であって、
   前記筒状フィルムをその送り方向に交差する横方向にヒートシールする工程は、請求項１ないし３のいずれかに記載のヒートシール方法によってなされることを特徴とする製袋充填方法。

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