JP2008150063A - シュリンクフィルムの加熱収縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物品の一部または全部を覆っているシュリンクフィルムを均一に熱収縮させることができ、物品やシュリンクフィルムの表面に水滴が付着しないシュリンクフィルムの加熱収縮装置を提供する。
【解決手段】筒状ラベルが被嵌されたボトルを搬送する搬送コンベアＣを囲うように設置される加熱処理室１０と、この加熱処理室１０内を通過するボトルに被嵌された筒状ラベルを加熱する加熱手段とを備えている。加熱処理室１０は、予備加熱ゾーンに設置された外部トンネル１１Ａ及び内部トンネル１２Ａと、本加熱ゾーンに設置された外部トンネル１１Ｂ及び内部トンネル１２Ｂとを備えており、加熱手段は、内部トンネル１２Ａ内を通過するボトルに被嵌された筒状ラベルを予備的に加熱して軟化させる予備加熱手段２１と、内部トンネル１２Ｂ内を通過するボトルに被嵌された筒状ラベルを過熱水蒸気によって加熱収縮させる本加熱手段２２とを備えている。
【選択図】 図４

Description

この発明は、例えば、ＰＥＴボトル等の容器に被嵌されたシュリンクフィルムからなる筒状ラベルやカップ入り食品を包み込んでいるシュリンクフィルムからなる包材等を加熱収縮させるシュリンクフィルムの加熱収縮装置に関する。

清涼飲料等の液体飲料が充填されるＰＥＴボトル等の容器には、通常、商品名や内容物の表示等が印刷された、シュリンクフィルムからなる筒状ラベルが装着されており、こういった筒状ラベルは、容器を所定の搬送路に沿って搬送する搬送コンベアと、搬送コンベアによって搬送される容器に未収縮の筒状ラベルを被嵌するラベル被嵌装置と、容器に被嵌された筒状ラベルを加熱収縮させる加熱収縮装置とを備えたラベル装着システムによって連続的に容器に装着されるのが一般的である。

こういったラベル装着システムに搭載される加熱収縮装置は、筒状ラベルが被嵌された容器を搬送する搬送コンベアを囲うように設置される加熱処理室と、この加熱処理室内を通過する容器に被嵌された筒状ラベルを熱風や飽和水蒸気によって加熱する加熱手段とを備えており、容器が加熱処理室を通過する間に筒状ラベルを加熱収縮させるようになっている。

特開２００３−５４５２０号公報 特開平０９−２７２５１４号公報

ところで、熱風によって筒状ラベルを加熱する場合は、ヒータによって１００〜２００℃程度に加熱した空気を容器に被嵌された筒状ラベルに局部的に吹き付けることになるので、筒状ラベル全体を均一に熱収縮させることができず、筒状ラベルに印刷されているデザインや文字が歪み、綺麗に仕上げることができないといった問題がある。

一方、飽和水蒸気によって筒状ラベルを加熱すると、筒状ラベル全体を均一に熱収縮させることができるので、筒状ラベルに印刷されているデザインや文字が歪みにくく、綺麗に仕上げることができるが、筒状ラベルや容器の表面に水滴が付着し、箱詰めされたときに段ボール箱等が濡れてしまうという問題がある。

また、カップ麺等のカップ入り食品は、通常、シュリンクフィルムで全体を包み込む、所謂、オーバーシュリンク包装が施されるが、こういったカップ入り食品は湿気を嫌うので、カップ入り食品を包み込んでいるシュリンクフィルムを熱収縮させる際に、シュリンクフィルムに印刷されているデザインや文字が歪みにくい、飽和水蒸気による加熱を行うことができない。また、容器自体が紙製の場合や紙ラベルが貼着された容器の口部にシュリンクフィルムによって形成されたキャップシールを装着するような場合にも、水滴が付着する飽和水蒸気による加熱を行うことができない。

そこで、この発明の課題は、物品の一部または全部を覆っているシュリンクフィルムを均一に熱収縮させることができ、しかも、物品やシュリンクフィルムの表面に水滴が付着しないシュリンクフィルムの加熱収縮装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、物品の一部または全部を覆っているシュリンクフィルムを加熱収縮させるシュリンクフィルムの加熱収縮装置であって、前記物品の搬送路を囲う加熱処理室と、前記加熱処理室内を加熱する加熱手段とを備え、前記加熱手段は、前記加熱処理室内に過熱水蒸気（１００℃で蒸発した飽和水蒸気をさらに高温度に加熱した水蒸気）を供給するようになっていることを特徴とするシュリンクフィルムの加熱収縮装置を提供するものである。

以上のように、請求項１にかかる発明のシュリンクフィルムの加熱収縮装置では、物品の一部または全部を覆っているシュリンクフィルムを、加熱処理室内に供給された過熱水蒸気によって加熱収縮させるようになっているので、飽和水蒸気による加熱を行う場合と同様に、シュリンクフィルムに印刷されているデザインや文字が歪みにくく、綺麗に仕上げることができると共に、飽和蒸気は容易に凝縮して、潜熱（蒸発のエンタルピー）を放出してしまうが、過熱蒸気はそのエンタルピーの一部が減少するだけで、飽和温度に低下するまでは、まったく凝縮することはないので、飽和水蒸気による加熱を行う場合とは異なり、シュリンクフィルムや物品の表面に水滴が付着することがなく、湿気を嫌うカップ入り食品、紙容器、紙ラベルが貼着されている容器等にも適用することができる。

また、過熱水蒸気は、
１）供給温度が１００℃である飽和水蒸気とは異なり、供給温度を１００℃以上で自由 に設定することができる
２）加熱空気に比べて熱容量が大きいので、同一温度の加熱空気によって加熱する場合 に比べて、被加熱物を急速に加熱することができる
３）加熱空気の場合は対流によって熱伝達されるだけであるが、過熱水蒸気の場合は対 流、放射及び凝縮によって複合的に熱伝達され、しかも、対流による熱伝達も、加熱 空気の１０倍以上であるので、加熱空気に比べて、加熱効率が格段に優れている
という特性を有しているので、加熱処理室内に供給する過熱水蒸気の供給温度を、各種シュリンクフィルムをそれぞれの限界収縮率まで熱収縮させるための熱収縮温度（図８に示すシュリンクフィルム〔延伸ポリスチレンフィルム（ＯＰＳ）、高収縮ポリエチレンテレフタレートフィルム（高収縮ＰＥＴ）、一般ポリエチレンテレフタレートフィルム（一般ＰＥＴ）〕の熱収縮特性のグラフ参照）である１００℃付近を大きく上回る温度、例えば、１５０〜２００℃程度に設定しておくと、加熱処理室内に進入した物品を覆っているシュリンクフィルムが瞬時に限界収縮率まで熱収縮を起こすことになり、同一温度の熱風によって加熱する場合や飽和水蒸気によって加熱する場合に比べて、加熱処理室内の通過時間を極端に短縮することができる。従って、加熱処理室の長さを短くすることができ、加熱収縮装置の省スペース化を図ることが可能になる。また、飽和水蒸気によって加熱する場合に比べて蒸気供給量を少なくすることができる。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１〜図３は、ＰＥＴボトル（以下、ボトルという。）を搬送コンベアＣによって搬送しながら、シュリンクフィルムによって形成された筒状ラベルをボトルの胴部に装着するラベル装着ラインに設置される、筒状ラベルの加熱収縮装置１を示しており、前工程においてボトルの胴部に被嵌された未収縮の筒状ラベルを、この加熱収縮装置１によって加熱収縮させることでボトルの胴部に密着させるようになっている。

この加熱収縮装置１は、図１〜図３に示すように、搬送コンベアＣを囲うように設置される加熱処理室１０と、この加熱処理室１０内を通過するボトルに被嵌された筒状ラベルを加熱する加熱手段とを備えており、ボトルが加熱処理室１０内を通過する間に、ボトルに被嵌された筒状ラベルが熱収縮するようになっている。

前記加熱処理室１０は、図４〜図６に示すように、ボトルＢに被嵌された筒状ラベルＬを軟化させるために予備的に加熱する予備加熱ゾーンＺＡと、筒状ラベルＬを熱収縮させてボトルＢに密着させるために加熱する本加熱ゾーンＺＢと、予備加熱ゾーンＺＡと本加熱ゾーンＺＢとを連結する連結ゾーンＺＣとを備えており、予備加熱ゾーンＺＡ、本加熱ゾーンＺＢ及び連結ゾーンＺＣには、外部トンネル１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及び内部トンネル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが設置されている。

また、前記内部トンネル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃには、それぞれの天面に排気穴１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが形成されており、この内部トンネル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを覆う外部トンネル１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、長手方向の全長にわたって、天面が開放されている。

前記加熱手段は、予備加熱ゾーンＺＡに設置された内部トンネル１２Ａ内を通過するボトルＢに被嵌された筒状ラベルＬを加熱する予備加熱手段２１と、本加熱ゾーンＺＢに設置された内部トンネル１２Ｂ内を通過するボトルＢに被嵌された筒状ラベルＬを加熱する本加熱手段２２とを備えている。

前記予備加熱手段２１は、図４及び図５に示すように、内部トンネル１２Ａ内において、搬送コンベアＣを挟んで対向設置された複数の遠赤外線ヒータによって構成されており、内部トンネル１２Ａ内を通過するボトルＢに被嵌された筒状ラベルＬを６０〜７０℃程度に加熱することによって軟化させるようになっている。

こういった筒状ラベルＬはシート状に折り畳まれた状態で供給され、これを開いてボトルＢに被嵌しているので、ボトルＢに被嵌された筒状ラベルＬは、折り癖によって元の扁平状体に戻ろうとしているが、予備加熱手段２１が筒状ラベルＬを予備加熱することによって折り癖がなくなり、略円筒状に整形される。

前記本加熱手段２２は、図４、図６及び図７に示すように、飽和水蒸気を発生させるボイラーを備えた飽和水蒸気発生ユニット（図示せず）と、この飽和水蒸気発生ユニットから送出される飽和水蒸気を常圧で加熱することによって１５０〜１８０℃の過熱水蒸気（常圧過熱水蒸気）を生成する電磁誘導加熱方式の過熱水蒸気生成ユニット２３と、この過熱水蒸気生成ユニット２３から送出される過熱水蒸気を内部トンネル１２Ｂ内に導く蒸気供給管２４と、この蒸気供給管２４に接続され、内部トンネル１２Ｂ内に設置された過熱水蒸気供給ヘッド２５とを備えている。

前記過熱水蒸気供給ヘッド２５は、搬送コンベアＣを挟んで対向設置された一対の円筒状の側部供給ヘッド２６と、ボトルＢが載置されている搬送コンベアＣのプレートＰの下方に設置された角筒状の下部供給ヘッド２７とから構成されており、側部供給ヘッド２６及び下部供給ヘッド２７は、内部トンネル１２Ｂの入口付近から出口付近まで延びている。

一対の側部供給ヘッド２６は、内部トンネル１２Ｂの入口側から出口側に向かって徐々に高くなるように、傾斜した状態で設置されており、それぞれの周面に、相互に向き合うように、多数の蒸気供給孔２６ａが形成されている。

下部供給ヘッド２７の上面には、下部供給ヘッド２７よりも幅狭に形成された搬送コンベアＣのプレートＰの幅方向の両外側に多数の蒸気供給孔２７ａが形成されており、搬送コンベアＣのプレートＰにも、多数の小孔Ｈが形成されている。

従って、内部トンネル１２Ｂ内は、搬送コンベアＣの両側部に配置された側部供給ヘッド２６の蒸気供給孔２６ａから立ち上る過熱水蒸気や搬送コンベアＣの下側に設置された下部供給ヘッド２７の蒸気供給孔２７ａから立ち上る過熱水蒸気によって、１５０〜１８０℃に保持されることになる。

また、図１及び図３に示すように、外部トンネル１１Ｂの上方には、本加熱ゾーンＺＢを覆うように、排気ダクト３２が接続された排気フード３１が設置されており、内部トンネル１２Ｂ内に供給された過熱水蒸気が、内部トンネル１２Ｂ内に必要以上に滞留しないように、内部トンネル１２Ｂの排気穴１３Ｂ、外部トンネル１１Ｂの天面開口部、排気フード３１及び排気ダクト３２を通って適宜外部に排出されるようになっている。

以上のように構成された加熱収縮装置１では、加熱処理室１０内に進入したボトルＢに被嵌された筒状ラベルＬは、まず、予備加熱ゾーンＺＡに設置された内部トンネル１２Ａ内を通過する際、予備加熱手段（遠赤外線ヒータ）２１によって加熱されることで軟化し、略円筒状に整形され、続いて、本加熱ゾーンＺＢに設置された内部トンネル１２Ｂ内を通過する際、過熱水蒸気によって加熱されることで熱収縮し、ボトルＢの胴部に密着するようになっている。

以上のように、この加熱収縮装置１では、本加熱ゾーンＺＢに設置された内部トンネル１２Ｂ内において、ボトルＢに被嵌された筒状ラベルＬを過熱水蒸気によって加熱収縮させるようになっているので、飽和水蒸気による加熱を行う場合と同様に、筒状ラベルＬに印刷されているデザインや文字が歪みにくく、綺麗に仕上げることができる。

また、飽和水蒸気は容易に凝縮して、潜熱（蒸発のエンタルピー）を放出してしまうが、過熱水蒸気はそのエンタルピーの一部が減少するだけで、飽和温度に低下するまでは、まったく凝縮することがないので、飽和水蒸気による加熱を行う場合とは異なり、筒状ラベルＬやボトルＢの表面に水滴が付着することがない。

また、内部トンネル１２Ｂに供給される過熱水蒸気は、飽和水蒸気とは異なり、その温度が１５０〜１８０℃で各種シュリンクフィルムをそれぞれの限界収縮率まで熱収縮させるための熱収縮温度である１００℃付近を大きく上回っており、しかも、加熱空気に比べて熱容量が大きいので、同一温度の加熱空気によって加熱する場合に比べて、筒状ラベルＬを急速に加熱することができると共に、対流のみによって熱伝達される加熱空気とは異なり、対流、放射及び凝縮によって複合的に熱伝達され、対流による熱伝達も加熱空気の１０倍以上であるので、加熱空気に比べて、加熱効率が格段に優れている。このため、内部トンネル１２Ｂ内に進入したボトルＢに被嵌されている筒状ラベルＬは、瞬時に限界収縮率まで熱収縮を起こすことになる。

従って、同一温度の熱風によって加熱する場合や飽和水蒸気によって加熱する場合に比べて、本加熱ゾーンＺＢ（内部トンネル１２Ｂ）の通過時間を極端に短縮することができ、これによって、本加熱ゾーンＺＢ（内部トンネル１２Ｂ）の長さを短くすることができるので、装置全体の省スペース化を図ることができる。

なお、上述した実施形態では、シュリンクフィルムによって形成された筒状ラベルをＰＥＴボトルに装着する場合の加熱収縮装置について説明したが、本発明の加熱収縮装置は、シュリンクフィルムによって形成された筒状ラベルをカップ状容器の胴部に装着する場合やシュリンクフィルムによって形成されたキャップシールを容器の口部に装着する場合等、物品の一部または全部を覆っているシュリンクフィルムを加熱収縮させる場合に適用することができることは言うまでもない。

ただし、本発明の加熱収縮装置では、本加熱ゾーンにおいて、過熱水蒸気による本加熱を行うと、シュリンクフィルムが瞬時に熱収縮するので、胴部がテーパ状に形成されたカップ状容器に筒状ラベルを装着するような場合、熱収縮する際に筒状ラベルがカップ状容器の小径部側にずり上がってしまい、カップ状容器の所定位置に筒状ラベルを確実に装着することができないおそれがある。従って、そのような場合は、予備加熱ゾーンに設置される内部トンネル内において、カップ状容器に被嵌された筒状ラベルにおけるカップ状容器の大径部に対応する部分を集中して予備加熱することによって局部的に熱収縮させて、過熱水蒸気による本加熱を行う前に筒状ラベルを容器の胴部に仮止め（位置決め）しておくことが望ましい。

また、カップ麺等のカップ入り食品は湿気を嫌うため、こういったカップ入り食品にオーバーシュリンク包装を施す場合、容器自体が紙製の場合、紙ラベルが貼着された容器の口部にシュリンクフィルムによって形成されたキャップシールを装着するような場合、従来は、水滴が付着する飽和水蒸気によって加熱することができず、綺麗に仕上げることが難しい熱風加熱を採用せざるを得なかったが、上述したように、過熱水蒸気によってシュリンクフィルムを加熱収縮させるようにした本発明の加熱収縮装置では、水滴が付着することがないので、本発明の加熱収縮装置を使用することにより、湿気を嫌うカップ入り食品等にオーバーシュリンク包装を綺麗に施すことが可能となる。

また、上述した実施形態では、１５０〜１８０℃の過熱水蒸気によって本加熱を行うようになっているが、これに限定されるものではなく、過熱水蒸気の温度は、本加熱ゾーンの通過速度（本加熱ゾーンの通過時間）に応じて、１２０〜３００℃の範囲内で適宜設定すればよい。

また、上述した実施形態では、予備加熱手段２１として遠赤外線ヒータを使用しているが、これに限定されるものではなく、熱風ヒータ、近赤外線ヒータ、ハロゲンランプ等を使用することも可能である。

また、上述した実施形態では、電磁誘導加熱方式の過熱水蒸気生成ユニット２３を使用しているが、電磁誘導加熱方式に限定されるものではなく、各種加熱方式を採用することができる。

また、上述した実施形態では、常圧過熱水蒸気によって本加熱するようにしているが、これに限定されるものではなく、高圧過熱水蒸気を使用することも可能である。

また、上述した実施形態では、過熱水蒸気による本加熱を行う前に予備加熱を行っているが、これに限定されるものではなく、特に、必要がなければ、予備加熱を省略することも可能であり、その場合は、外部トンネル１１Ａ、内部トンネル１２Ａ及び予備加熱手段２１を有する予備加熱ゾーンＺＡを設ける必要はない。

この発明にかかるシュリンクフィルムの加熱収縮装置の一実施形態である筒状ラベルの加熱収縮装置を示す斜視図である。 同上の加熱収縮装置を示す平面図である。 同上の加熱収縮装置を示す側面図である。 図２のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図２のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 図２のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。 同上の加熱収縮装置における本加熱ゾーンの内部トンネル内を示す平面図である。 シュリンクフィルムの熱収縮特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 加熱収縮装置
１０ 加熱処理室
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 外部トンネル
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 内部トンネル
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 排気穴
２１ 予備加熱手段
２２ 本加熱手段
２３ 過熱水蒸気生成ユニット
２４ 蒸気供給管
２５ 過熱水蒸気供給ヘッド
２６ 側部供給ヘッド
２６ａ 蒸気供給孔
２７ 下部供給ヘッド
２７ａ 蒸気供給孔
３１ 排気フード
３２ 排気ダクト
Ｂ ＰＥＴボトル（物品）
Ｃ 搬送コンベア（搬送路）
Ｈ 小孔
Ｌ 筒状ラベル（シュリンクフィルム）
Ｐ プレート
ＺＡ 予備加熱ゾーン
ＺＢ 本加熱ゾーン
ＺＣ 連結ゾーン

Claims (1)

1. 物品の一部または全部を覆っているシュリンクフィルムを加熱収縮させるシュリンクフィルムの加熱収縮装置であって、
   前記物品の搬送路を囲う加熱処理室と、
   前記加熱処理室内を加熱する加熱手段とを備え、
   前記加熱手段は、前記加熱処理室内に過熱水蒸気を供給するようになっていることを特徴とするシュリンクフィルムの加熱収縮装置。

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