JP2006502920A - 密閉封止における問題箇所の単離処理 - Google Patents

密閉封止における問題箇所の単離処理 Download PDF

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Abstract

封止された包装体において漏れの確率を削減するために、封止顎部は、漏れの生じる問題箇所に対応する１つ以上の盛り上がった領域、即ち包装体の設計において背面の封止部分及び折り曲げ部分に近接する部分を有する。盛り上がった部分は、通常２層を封止する部分において、約４ミル乃至２０ミル（約０．１０ｍｍ乃至約０．５１ｍｍ）盛り上がっている。

Description

本発明は、熱封止可能な袋に製品を包装することに関し、より詳細には、隣接する部分において包装材料の層の数が異なる熱封止可能な袋の一部を密閉して封止することに関する。
チップス、プレッツェルなど多くのスナック食品は、極めて薄い包装フィルムから形成された袋に詰められる。これらの袋は、垂直方向形成充填封止包装機において製造され、文字通り、包装体を形成し、その包装体に製品を充填して、充填された包装体を封止する。
そのような包装機の一例が、図１において示される。包装フィルム１１０は、フィルムが巻回されたロール１１２から引き出されて、フィルムが撓まないように維持するテンショナー１１４を通過する。次にフィルムは、フォーマー１１６上を通過して、製品搬送シリンダ１１８の周囲に垂直に延びるチューブ状に形成される。垂直に延びるフィルムチューブが駆動ベルト１２０により下方に引かれると、チューブは、その長さに沿って垂直シーラー１２２により封止されて、背面封止部１２４を形成する。包装機は、１対の熱封止顎部１２６を使用してチューブに水平方向の封止部１２８を形成する。水平方向の封止部１２８は、熱封止顎部１２６の下方の袋１３０の上端封止部となり、熱封止顎部１２６の上方で充填され形成された袋１３２の下端封止部となる。水平方向の封止部１２８が形成された後で、封止された部分を切断して、封止部分より下方にある完成した袋１３０を封止部分より上方にある部分的に完成した袋１３２から分離する。更に、チューブ状のフィルムが下方に押し出されることにより、新たな袋の長さ分が引き出される。熱封止顎部が水平方向の封止部を形成する前に、充填される製品が製品搬送シリンダ１１８から投下されて、封止部１２８の上方のチューブ内に保持される。
図１ｃにおいて、従来技術による形成充填封止包装機の封止キャリッジが示される。図１ｂは、キャリッジに搭載された従来技術による封止アセンブリの断面図を示す。互いに対向するように水平方向に延びる封止面１０２，１０４は、互いに対向するブリッジアセンブリ１０６，１０８に装着される。各封止面１０２，１０４の後方には、熱プローブ１２８，１３０があり、作動中に封止面の外面を４５０°Ｆ（２３２°Ｃ）まで加熱できる。封止面１０２，１０４とブリッジアセンブリ１０６，１０８との間には、熱分離器１３６，１３８が配置される。熱分離器１３６，１３８は、封止面１０２，１０４とブリッジアセンブリ１０６，１０８との間に熱バリアを構成して、ブリッジアセンブリ１０６，１０８及び装着された他の構成要素への熱移動を最小限にする。熱電対即ちサーミスタ１３２，１３４は、熱分離器１３６，１３８と熱プローブ１２８，１３０との間に配置されて、封止面１０２，１０４の温度をモニタする。すでに述べたように、封止面１０２，１０４が互いに極めて近接して、その間に配置されたチューブ状のフィルムが平坦化されると、水平方向に封止が施される。これを行うために、ブリッジアセンブリ１０６，１０８が、固定ロッド１１０，１１２に沿って互いに接近する。
更に、互いに対向する１対のクラムプレート１１４，１１６が、ブリッジアセンブリ１０６，１０８に装着される。ブリッジアセンブリ１０６，１０８が接合すると、クラムプレート１１４，１１６はわずかに重なり、一時的にＳ字形の狭窄部分を平坦化されたフィルムチューブに形成する。このＳ字形の狭窄部分は、製品を水平方向の封止部分から出ないようにするための手段を構成し、狭窄部分より上方のフィルムチューブに製品が充填される。２つのストリッパバー１１８，１２０もまた、ブリッジアセンブリ１０６，１０８に装着される。ストリッパバー１１８，１２０は、通常、ばねを備えており、すでに述べたように分離機能を発揮する。
封止面１０２，１０４は、中央チャネル１４１，１４３を有して構成され、図１ｃに示されるように、ナイフ即ち切断器１２２を備える。このナイフ１２２は、封止面１０２のチャネル１４１内に埋め込まれて、ブリッジアセンブリ１０６，１０８に装着された２つのナイフブラケット１２４，１２６により所定の位置に保持される。水平方向の封止部が平坦化されたフィルムチューブに形成された後で、ナイフブラケット１２４，１２６はわずかに回転してナイフ１２２を封止面に向かって露出させる。それによって、水平封止部が切断されて、単一の袋が形成、充填、封止される工程が完了する。
上記した従来技術によるキャリッジは、封止面１０２，１０４を取り外して、別の封止面を搭載するように設計されており、それにより垂直方向に異なった幅を有する水平方向の封止部を構成できる。図１ｄに示す面アセンブリは工場において配置されるため、操作者が、面アセンブリから封止面１０２，１０４、クラムプレート１１４，１１６、及びストリッパバー１１８，１２０以外のものを取り外すことは奨励されない。
上記した特定の従来技術とは異なる構成があってもよい。例えば、クラムプレートやストリッパバーを必要とする装置があるが、必要としない装置もある。更に、多くの包装機において、封止面１０２，１０４は、顎部と一体になっており、顎部から分離して取り外すことができない。
封止機構には、袋の不適切な封止を修正するために、通常、変更される３つの主なパラメータ、即ち、温度、圧力及び滞留時間（封止顎部が閉じて封止を形成する時間）がある。使用される材料は、３７５°Ｆ乃至４２５°Ｆ（１９１°Ｃ乃至２１８°Ｃ）などの所定の温度範囲内で通常封止されるが、この温度範囲は、それに伴う圧力や滞留時間によって変化する。これらの３つの変数のうち、圧力は整備士によって工場で設定されるので、容易に変更できない。通常は、面全体に約３００ポンド（約１３６ｋｇ）の圧力が付与されるが、これは面全体に均一に分散される圧力である。従って、８インチ（約２０ｃｍ）幅の袋の場合、上端及び下端を封止する際に、包装体の約８平方インチ（約２０ｃｍ２）が接触され、或いは、２分の１インチ（約１．２６ｃｍ）幅の封止に対して、１平方インチ（約２．５４ｃｍ２）あたり３７．５ポンド（約１７ｋｇ）の圧力がかかる。
工場で設定される圧力と異なり、温度と滞留時間は、製品を包装する際に操作者が決定できる。操作者は、通常、包装体に使用される特定の材料に通じており、時間や温度のパラメータを必要に応じて変更して、制約のある状況において効果的な封止を行う。そのような制約とは、材料に対して所定の範囲を超えて温度が上昇することにより、材料が燃焼したり、融解したり、穴があいてしまったりすることである。他の制約とは、装置の効果的な処理量であり、これは滞留時間に左右される。例えば、所定の温度と圧力において形成された封止が、１０分の１秒後には離れてしまう場合は、封止機構の滞留時間を５分の１秒、或いは２分の１秒まで延長することにより、封止を著しく向上できるが、これでは、短い滞留時間において装置が処理できる製品の一部しか包装できない。生産計画に合わせるために他の装置を必要とするような滞留時間では、経済的な解決にはならない。
スナック食品を包装するために使用されるフィルムが、図２に示される。最外層２０２は、配向性ポリプロピレン（ＯＰＰ）からなり、最内層２０６は、金属被覆された配向性ポリプロピレンからなる。配向性ポリマー材は、特殊処理されることにより分子配列が所定の方向に整合され、材料をその方向に好適に裂くことができる。２つのＯＰＰ層の間には、ポリエチレンからなる層２０４が配され、同層はその外面に印字部分を含む。最内層である金属被覆層２０６は、積層されたラミネートからなってもよく、包装体の内側となる部分にシーラント層２０８を有する。このシーラント層は、エチレン、プロピレン及びブチレンからなるターポリマーからなる。袋は、金属被覆層の２つの部分をそれらのシーラント層と接合させることにより封止される。顎部を通して加熱され圧力が付与されると、近傍のシーラント層が融解して封止を行う。包装体に使用される他の材料は、ポリエステル、紙、ポリオレフィン押出し成形品、接着用ラミネート及び他の材料、又はこれらを層状に組み合わせたものである。
包装体における封止は、圧力が変化しても、密閉式又は防漏式であることが望ましい。これは特にスナック食品には重要であり、風味と鮮度が保たれる。包装体において、背面が封止されていたり、折り曲げられていたり、まちのある場合は、封止部分に余分な層が重なるが、この問題は、厚い包装材料を使用したり、包装体のデザインにより更に折り曲げ部分があったり、小型の包装体である場合には、より深刻である。図３は、袋３５０を有する従来技術による１対のクリンパー顎部３００を示し、袋は顎部３００の間で封止されようとしている。同図における背面の封止部分及びまち部分が拡大されて、封止が行われた後のこれらの部分の拡大図と共に示され、また、三角状の毛管部分から漏出が起こりやすい狭い部位が矢印で示される。これらの拡大図において、層の数が変化する部分の周辺は、漏れが起こりやすい部分である。製造ラインにおいて漏れを全面的に排除することは不可能であり、漏れをゼロに近づけることが常に目標となっている。
特許文献１は、封止が主たる目的ではないが、大きな折り曲げ部分や比較的厚い包装材料を有する包装体を封止する場合の問題を開示している。同文献において、封止顎部が改善されて、厚い層を有する袋に対応する領域に起伏部分を設けている。同文献における例示的な実施例が、図４に示される断面図である。同図において、面４００は、袋４５０に余分な層のある区分Ａ，Ｃ及びＥにおいて起伏部分が設けられており、より均一な圧力が封止部分の全長に渡って付与される。例示された実施例において、各封止面の所定の領域には、使用される包装材料の厚さに等しい起伏が形成される。起伏部分の縁部には、尖った角部は形成されないが、約４５度に傾斜しているため、装置内で材料を配置する際に幾分のずれが生じてもよい。
特許文献２は、異なる方法による封止を開示する。同文献のクリンパーの断面図が図５に示される。クリンパー５００は、封止する際に揺動するように構成されているが、それ以外には、上記のクリンパーと同様の機能を果たし、同様の問題を抱えている。封止すべき異なる数の層に対処すべく、特許文献２におけるクリンパーは、封止部分の片側に弾性材料からなる挿入部５１０を組み込んでいる。挿入部５１０は、ゴム引きされた材料からなる厚みのある部分を有し、金属芯５１５により強化されている。鋼鉄のみからなるクリンパーに比べて、弾性材料は、幾分「撓む」ため、層が多くなっても処理できる。
包装体のデザインにより困難さが増すことになっても、滞留時間を増やすことなく、製造ラインにおいて製造された包装体の漏れの発生数を減少させることが望ましいと、長い間見なされてきた。
米国特許出願公開第２００２／０１７０２７２号明細書 米国特許第６２３０７８１号明細書
本発明の目的は上記した問題を解決することができる封止機を提供することにある。
開示されたクリンパーにおいて、漏れが生じる領域には、封止面にわずかに盛り上がった部分を設けることにより余分な圧力が付与される。これらの盛り上がった部分は、問題箇所のいずれかの面に対して８分の１インチ乃至４分の１インチ（約０．３２ｃｍ乃至約０．６４ｃｍ）を対象にしている。盛り上がった領域はわずかであり、約２ミル乃至約４ミル（即ち、０．００２インチ乃至０．００４インチ）（約０．０５１ｍｍ乃至約０．１０ｍｍ）のフィルムの厚さに対して、約１ミル乃至約３０ミル（約０．０２５ｍｍ乃至約０．７６ｍｍ）であり、約４ミル乃至約２０ミル（即ち、０．００４インチ乃至０．０２０インチ）（約０．１０ｍｍ乃至約０．５１ｍｍ）がより望ましく、視覚的には判別できないが、必要な封止を形成するには十分である。本発明のクリンパーは、従来から扱い難かった箇所を封止するための容易且つ経済的な方法の利点を提供する。封止機の盛り上がり部分は、顎部や封止面と同じ材料、即ち鋼鉄からなってもよく、或いは、封止中に幾らか「撓み」を生じるような弾性材料から形成されてもよい。これらの部分は、封止面と一体的に形成されてもよく、或いは、挿入物として製造されてもよい。
本発明の特徴であると信ずる新規性は、添付の特許請求の範囲により画定される。しかしながら、本発明及び好ましい実施態様、更に、その目的並びに利点は、添付の図面と共に読まれる際に、以下の例示された実施例の詳細な説明を参照して良好に理解されるであろう。
本発明の幾つかの実施例について、図６乃至図８を参照して以下に説明する。
第１の実施例において、形成される袋は、図６に示すように、背面を重ねて封止される。本発明の顎部の実施例が、袋６５０の両側に配置された状態で断面図において示される。顎部６００は鋼鉄からなり、背面封止の周囲には、対象となる箇所が、封止面の他の部分に対して挿入部６１０として形成される。封止面の対象となる箇所の厚さは、面の他の部分よりも厚い４ミル（１０００分の４インチ）（約０．１０ｍｍ）である（これらの図面は尺度が一致していないことに留意されたい）。この厚さは、肉眼では認識しにくいが、十分に封止を構成することができる。封止部分の厚さにおいて１層だけ余分に重なっている場合には、背面封止部分に更に圧力を付与することはいかなる状況においても必要ではないが、包装材料が厚い場合には、特に有効であろう。
第２の実施例において、図７は、袋７５０と共に使用するように設計された１組のクリンパーを示す。この実施例において、形成される袋７５０は、フィン形の封止部分と袋の端に深い折り曲げ部分を有し、４層重なる区分Ａ，Ｃ，Ｅが３カ所あり、２層のみ重なる他の区分Ｂ，Ｄがある。下方のクリンパー７００は、区分ＡとＢとの間、区分ＣとＤとの間、及び区分ＤとＥとの間の接点に対応する盛り上がり部分を有する。クリンパー７００は、対象となる箇所において挿入部７１０を有し、各挿入部は弾性材料からなる表層７１５を備える。弾性材料は、ゴム、合成ゴム、又はこれらに類似する材料からなり、８分の１インチ乃至１６分の１インチ（約０．３２ｃｍ乃至０．１６ｃｍ）の厚さを有し、接着により他の挿入部分に固定される。
図７の袋は、封止すべき４層の領域が広いが、図８に示される別の実施例は、包装材料が極めて厚い場合に特に望ましい。この実施例において、クリンパー８００の表面は、少なくとも３つの高さ部分を有する。クリンパー８００の区分Ｃ，Ｅについて、これらは２層からなるため、この厚さの袋では「標準の」の高さであると見なすならば、３つの区分Ｂ，Ｄ，Ｆは盛り上がって、極めて問題となりそうな箇所、即ち、層の数が変化する領域において、より大きい封止力を構成する。４層を含む区分Ａ，Ｇは、「標準の」高さとは異なるため、２層のみを含む区分Ｃ，Ｅを越えて結合するものがない。別の言い方をすれば、クリンパー８００の区分８０５は上方のクリンパー８００から最も離れており、区分８２０は対向するクリンパーにわずかではあるがより近接しており、更に、区分８１０は対向するクリンパー８００に最も近接している。この実施例において、封止面全体は、他の部分と一体的に盛り上がって浮き出た部分を有する単一の部分として形成される。
図９は、図７の顎部において加圧のみで接着する紙を押し付けて形成されたトレースを示す。同図において、封止面の盛り上がった部分に対応する紙の符号９０２，９０４，９０６にて示す部分は、利用できる圧力のほとんどを受ける。近接する部分９１０，９１２，９１４，９１６は、従来技術による封止面を使用して受ける圧力よりも幾分少ない圧力を受けるが、これらの問題のない箇所において一定した封止を十分に行うことができる。本発明の封止顎部を使用した試験において、この構成により問題箇所の封止形成が改善したことが確認できている。改善された正確な量は、袋のデザイン、製造工程において使用される材料、及び本発明の封止面の特定の態様によって決定される。
従来技術において周知な形成充填封止装置を示す図。 形成充填封止装置の封止アセンブリを示す断面図。 形成充填封止装置の封止アセンブリを示す斜視図。 スナック食品用の一般的な包装体材料における層を示す図。 フィン状の封止部分及び交差する封止部分を有する袋の上部を示し、封止する際に問題となる箇所を示す。 包装体の材料の異なる数の層を封止する問題に取り組んだ特許文献１に記載された封止顎部を示す。 特許文献２におけるクリンパーを示す断面図。 本発明の一実施例による袋と共に使用するために設計された１対のクリンパーを示す断面図。 本発明の他の実施例において、別の袋と共に実施するために設計された１対のクリンパーを示す断面図。 他の１対のクリンパーを示す断面図。 図７のクリンパーに使用される加圧により接着する紙に形成された圧痕を占めす。

Claims (18)

  1. 封止部分の第１領域においてＸ層の包装材料を有し、第２領域においてＹ層の包装材料を有する包装体を熱封止するための１対の封止機であって、Ｘ及びＹは異なる数値を表し、同封止機は、
    第１封止面と、
    第２封止面と、
    取り付け位置において、第１封止面の第１の高さ部分及び第２封止面の第１の高さ部分は、係合した状態でほぼ嵌合することと、
    第１封止面の第２の高さ部分は、第１封止面の第１の高さ部分よりも盛り上がることにより、更に圧力が封止部分の第１領域と第２領域との間の接合部にかかることとからなる封止機。
  2. 第１封止面の第２の高さ部分は、第１封止面の第１の高さ部分から約１ミル乃至約３０ミル（約０．０２５ｍｍ乃至約０．７６ｍｍ）盛り上がっている請求項１に記載の封止機。
  3. 第１封止面の第２の高さ部分は、第１封止面の第１の高さ部分から約４ミル乃至約２０ミル（約０．１０ｍｍ乃至約０．５１ｍｍ）盛り上がっている請求項１に記載の封止機。
  4. 第２の高さ部分を含む領域は、第１封止面の第１の高さ部分を含む領域と一体的に形成される請求項１に記載の封止機。
  5. 第２の高さ部分を含む領域は、第１封止面の第１の高さ部分を含む領域に挿入物として形成される請求項１に記載の封止機。
  6. 第２の高さ部分を含む領域は、第１封止面の第１の高さ部分を含む領域と同じ材料から形成される請求項１に記載の封止機。
  7. 第２の高さ部分を含む領域は、弾性材料からなる請求項１に記載の封止機。
  8. 前記弾性材料は、ゴム、合成ゴム、又は同類の材料からなる請求項７に記載の封止機。
  9. 形成充填封止機への改良であって、同改良は、
    同形成充填封止機に取り付けられた第１封止面と、
    同第１封止面と対向するように取り付けられた第２封止面と、第１及び第２封止面は、封止部分の第１領域においてＸ層の包装材料を有し、第２領域においてＹ層の包装材料を有する包装体に使用するように設計されることと、Ｘ及びＹは異なる数値を表し、第１領域は第２領域に近接することと、
    第１封止面の第１の高さ部分及び第２封止面の第１の高さ部分は、係合した状態でほぼ嵌合することと、
    第１封止面の第２の高さ部分は、第１封止面の第１の高さ部分よりも盛り上がることにより、更に圧力が封止部分の第１領域と第２領域との間の接合部にかかることとからなる改良。
  10. 第１封止面の第２の高さ部分は、第１封止面の第１の高さ部分から約１ミル乃至約３０ミル（約０．０２５ｍｍ乃至約０．７６ｍｍ）盛り上がっている請求項９に記載の封止機。
  11. 第１封止面の第２の高さ部分は、第１封止面の第１の高さ部分から約４ミル乃至約２０ミル（約０．１０ｍｍ乃至約０．５１ｍｍ）盛り上がっている請求項９に記載の封止機。
  12. 第２の高さ部分を含む領域は、第１封止面の第１の高さ部分を含む領域と一体的に形成される請求項９に記載の封止機。
  13. 第２の高さ部分を含む領域は、第１封止面の第１の高さ部分を含む領域に挿入物として形成される請求項９に記載の封止機。
  14. 第２の高さ部分を含む領域は、第１封止面の第１の高さ部分を含む領域と同じ材料から形成される請求項９に記載の封止機。
  15. 第２の高さ部分を含む領域は、弾性材料からなる請求項９に記載の封止機。
  16. 前記弾性材料は、ゴム、合成ゴム、又は同類の材料からなる請求項１５に記載の封止機。
  17. 製品を収容した袋を形成する方法であって、同方法は、
    シート状の包装材料からなる第１及び第２縁部をシートの長さに沿って互いに封止する工程と、
    第１及び第２顎部を接合し、第１及び第２縁部に直交するように第１封止部を形成して、開口した袋を形成する工程と、
    製品を開口した袋に収容する工程と、
    第１及び第２顎部を接合し、第１封止部にほぼ平行に第２封止部を形成して、製品を収容し封止された袋を形成する工程と、
    第１及び第２顎部を接合する工程により、包装材料の層の数が変化する封止領域に、より大きな圧力を付与することとからなる方法。
  18. 第１及び第２顎部を加熱する工程を更に有する請求項１７に記載の方法。
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