JP2009242000A - ヒートシール部冷却装置およびヒートシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、プラスチックフィルムのヒートシールにおけるフィルムのシール面のシール熱をいち早く取り除くことで生産性を向上させる装置の提供を課題とする。
【解決手段】複数枚重ね合わせたフィルムをヒートバーにより加熱溶着させる装置において、ヒートバーによる加熱溶着が完了してヒートバーがフィルムの加熱溶着箇所から離れた後、前記加熱溶着箇所に冷却面を接触させる冷却ブロックと、前記冷却ブロックを移動させる移動手段と、前記冷却ブロックの冷却面と接触させるために前記フィルムの加熱融着箇所を吸引する吸引手段と、前記冷却ブロックの内部に配設された冷却媒体流路に冷却媒体を通過させる冷却媒体通過手段と、を有することを特徴とするヒートシール部冷却装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層されたプラスチックフィルムをヒートバーによるヒートシールにて加熱溶着させた後にシール部分を冷却させる装置に関するものである。

一般にポリエチレンフィルム等のフィルム構成による袋状容器の製袋においては、昇降動作方式のヒートバーを備えたヒートシール手段を用いた製袋機が使用され、ロール状に巻かれた原反に所定の張力をかけて巻出しながらヒートバーへ供給し、ヒートシール手段によって供給方向に平行な縦シールと、供給方向に直交する横シールとを行って製袋している。

例えば、製袋用のフィルムとして最外層にポリエチレンフィルムを積層した積層フィルムや、全層にポリエチレンフィルムを使用した場合には、ヒートシール手段にてヒートシール後、直ちに所定の張力をかけながら供給方向に走行させる場合にヒートシール時のシール熱により、シール部のフィルムが伸びてしまうという問題があった。

そこで、シール部のフィルムが伸びてしまうことを防止するためには冷却ブロックに電熱線を取り付けて、昇降動作することにより、その場でヒートシールと冷却とを行うインパルスシール方式にて加熱溶着して対応するか、あるいは通常の昇降動作するヒートバー方式で加熱シールし、その場でフィルムが伸びない状態まで冷風を吹き付けて冷却後に所定の張力をかけながらフィルムを供給方向に走行させるようにしていた。

しかしながら、従来のヒートバー方式での冷却は、フィルムのシール面に冷風を吹き付けて冷却する方式であるため、冷却力が弱く、また冷却に時間がかかる、更には冷却風によりフィルムがバタつき、フィルムが伸びてしまう等の問題があった。また、インパルス方式の場合には、ヒートシールの安定性と生産速度の限界という問題があった。
このような、不具合に対する対応策として、冷却ブロックをヒートシール後のフィルム溶着面に接触させるという特許が出願されている。

特許文献１では、フィルムの上下に設けられたシールバー１対と、冷却板一対を備え、シールバーを上下より挟み込みシールした後、冷却板を上下より挟み込むことでヒートシール部のシール熱を奪う構造となっている。

特開２００１−２８６８３７号公報

本発明は、ポリエチレン等の加熱時に伸びやすい材料をヒートシールする場合において、インパルスシールよりも生産速度を大幅に上げることを可能とするもので、装置周辺雰囲気をクリーンに保ったまま、溶着時のフィルムの伸びを抑え、シール外観も改善することで、商品価値を高めることを目的としている。

上記の目的に対しては、冷却ブロックをヒートシール後のフィルム溶着面に接触させることが有効であるが、特許文献１に示された構造では、フィルム供給方向に直交する方向のシール幅が大きい場合、冷却ブロックの変形等によりフィルムに均一に接触させること
が難しく、均一な冷却効果を得ることが難しい。更に、冷却ブロックに温度制御機能を有していない為、連続運転時に冷却ブロックが蓄熱していき、冷却能力が次第に悪化することが容易に想像できる。

本発明は、ヒートシール面を全面均一に冷却することが可能で、且つシール回数を重ねても冷却能力が落ちることがない冷却ブロック接触式のヒートシール部冷却装置とそれを用いたヒートシール装置を提供する。

本発明の請求項１に係るヒートシール部冷却装置は、複数枚重ね合わせたフィルムをヒートバーにより加熱溶着させる装置において、ヒートバーによる加熱溶着が完了してヒートバーがフィルムの加熱溶着箇所から離れた後、前記加熱溶着箇所に冷却面を接触させる冷却ブロックと、前記冷却ブロックを移動させる移動手段と、前記冷却ブロックの冷却面と接触させるために前記フィルムの加熱融着箇所を吸引する吸引手段と、前記冷却ブロックの内部に配設された冷却媒体流路に冷却媒体を通過させる冷却媒体通過手段と、を有することを特徴とするヒートシール部冷却装置である。

本発明の請求項２に係るヒートシール装置は、複数枚重ね合わせたフィルムを搬送する搬送手段と、前記複数枚重ね合わせたフィルムの所定箇所を加熱融着させるヒートバーと、請求項１記載のヒートシール部冷却装置を有することを特徴とするヒートシール装置である。

本発明の請求項３に係るヒートシール装置は、請求項２のヒートシール装置において、前記フィルムの加熱溶着箇所の上流および下流の直近箇所にニップ手段を有し、ヒートバーによる加熱溶着前から冷却ブロックによる冷却完了までの間、前記フィルムの加熱溶着箇所に張力がかからないよう前記ニップ手段がフィルムを押さえることを特徴とするヒートシール装置である。

以上のように、請求項１に係るヒートシール部冷却装置では、複数枚重ね合わせたフィルムをヒートバーにより加熱溶着させる装置において、ヒートバーによる加熱溶着が完了してヒートバーがフィルムの加熱溶着箇所から離れた後、前記加熱溶着箇所に冷却面を接触させる冷却ブロックと、前記冷却ブロックを移動させる移動手段と、前記冷却ブロックの冷却面と接触させるために前記フィルムの加熱融着箇所を吸引する吸引手段と、前記冷却ブロックの内部に配設された冷却媒体流路に冷却媒体を通過させる冷却媒体通過手段と、を有する。

このため、インパルスシールでは難しかった生産性の向上を果たすことが可能となり、さらにフィルムを上下側から押し付けることがなくなった為、シール面全面均一な冷却が可能となり、更に冷風によるシール面冷却をする必要がない為、クリーンな環境を損なうことなく、他のヒートシールユニットの温度を不安定にすることもなく冷却を行うことが可能となる。

また、請求項２にかかる発明のヒートシール装置では、複数枚重ね合わせたフィルムを搬送する搬送手段と、前記複数枚重ね合わせたフィルムの所定箇所を加熱融着させるヒートバーと、請求項１記載のヒートシール部冷却装置を組み合わせることによって、上記の冷却効果をヒートシール工程で発揮する装置とすることが出来る。

また、請求項３にかかる発明のヒートシール装置では、ヒートバーにより加熱溶着する前にヒートシール部の上流下流の直近においてシール部のフィルムに張力がかからないよ
うにするニップ機構を有するため、シール時の基材の伸びを最小限に抑えることができ、フィルム溶着面の外観が改善することにより、商品価値を高めることを可能とする。

また、上記ニップ機構を有するために、今まで以上に高い温度をフィルムに与えてもフィルムが伸びることがない。つまり、生産条件幅を広くすることができ、生産性をあげることが可能となる。

更に、生産条件が広がることにより、今まで生産が出来なかったフィルムも扱うことができるようになり、より多くの製品を受注することが可能となる。

本発明のヒートシール部冷却装置の一例の概略図である。 本発明の冷却ユニットに設けられた吸着用穴もしくは溝の一例を示した図である。 本発明の冷却ブロックの冷却方法の一例である。 本発明の冷却ブロックのフィルム吸着方法の一例である。 本発明のヒートシール部冷却装置の一例の動作概略図である。 本発明の冷却ブロックの移動手段の例である。 旧来のフィルム溶着面の冷却方法である圧縮空気による冷却方式を示した図である。

以下、本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明のヒートシール部冷却装置の一例の概略図である。図２は本発明の冷却ユニットに設けられた吸着用穴もしくは溝の一例を示した図である。図３は本発明の冷却ブロックの冷却方法の一例である。図４は本発明の冷却ブロックのフィルム吸着方法の一例である。図５は本発明のヒートシール部冷却装置の一例の動作概略図である。図６は本発明の冷却ブロックの移動手段の例である。参考までに、図７は旧来のフィルム溶着面の冷却方法である圧縮空気による冷却方式を示した図である。

図１は、本発明のヒートシール部冷却装置の一例であって、冷却ブロック１とロータリーシリンダ７がカップリング６により連結されており、冷却ブロック１を回転軸１７を中心に回転させることが可能となる。冷却ブロックの移動に関しては、モータを使用しても同様の効果が得られる。

冷却ブロック１には、冷却水が通過することができる流路１５が設けられており、冷却ブロック１がフィルム溶着面と接する冷却面側に冷却水のIN側が来るように配置されている。流路は、冷却ブロック１の長手方向に２個と、冷却水出入り口の反対側に長手方向とは垂直に１個の穴が設けられ、流路となるよう止めネジ１６により穴がふさがれている。

冷却ブロック１の材質は、軽量で熱伝導の良いアルミニウム合金が最適であり、加工も容易である。もちろんステンレス等の金属でも冷却効果を得ることは可能である。

図２は、冷却ブロック１がフィルム１３に接触したときにフィルム１３を吸着する吸着穴３もしくは吸着溝４を示したものであり、ヒートシール面に沿ってヒートシール外側に複数の小径の穴が設けられており、さらにこの穴は、冷却ブロック１の長手方向に開けられた穴により連結され、冷却ブロック１の一端に通じており、その一端にて吸引用継手９に接続されている。

この他、（ｂ）に示したように冷却ブロック１の幅方向に溝を有する構造でももちろん構わない。

図３は、冷却ブロック１の冷却面に近い側の冷却用継手８に冷却水が入り、冷却面２より遠い側の冷却用継手８からシール熱を奪った冷却水が出てきて、冷却装置にて再度冷却され、冷却ブロック１に再び送り込まれる様子を示したものである。この冷却装置は冷却水を循環させる場合に用いられるが、必ず必要というわけではなく、冷却ブロックのＩＮ側から水を入れ、ＯＵＴ側より水を捨てる垂れ流しとすることでも冷却の効果は得られる。

図４は、冷却ブロック１に接続された吸引用継手９の双方がブロワーもしくは真空装置に接続されている様子を示したものである。ブロワーもしくは真空装置により吸引した場合、図２に示した吸着穴３もしくは吸着溝４により、図５に示した複数枚のフィルム１３を図４に示した冷却面２に吸着把持する。この時に複数枚のフィルム１３は加熱溶着後であるために表裏が溶着しているのでその上面を冷却面まで持ち上げることによって下側ヒートバー１１とフィルム１３の下面は接触することなく間に空隙（図示せず）が形成されて冷却ブロック１による冷却効果を妨害することなく素早い冷却が可能になる。

本発明のヒートシール部冷却装置で用いる、冷却ブロック１を用いたフィルム冷却方法の一例を図５を用いて説明する。複数枚のフィルム１３の上下側にそれぞれ上側ヒートバー１０、下側ヒートバー１１を備え、上側ヒートバー１０はシリンダーにより上下に稼動し、フィルム１３に加圧することが出来る。この時の溶着面を冷却できる位置に冷却ブロック１を配置し、ロータリーシリンダー７により回転し、フィルム１３に接触することができる。更に上下ヒートバー１０，１１、冷却ブロック１の上流下流の直近にニップ機構１２が設けられており、上流下流それぞれがシリンダーにより上下に稼動し、フィルム１３をニップすることができる。

まず、（ａ）の待機工程からニップ機構１２が下降し、フィルム１３に張力がかからないようにする（ｂ）。次に、上側ヒートバー１０が下降し、ヒートシールを行う（ｃ）。上ヒートバー１０が退避し（ｄ）、冷却ブロック１がフィルム接触位置へ回転移動する（ｅ）この状態にてブロワーにてフィルム１３を冷却ブロック１面に吸着することにより、フィルム１３の下面に空隙を作るとともに溶着面を全面均一に冷却する。吸着・冷却を終了した後、冷却ブロック１が退避し（ｆ）、ニップ機構１２が上昇（ｇ）することで、ヒートシールの溶着面の冷却を完了する。

図６には、冷却ブロック１の移動パターンを記した。冷却ブロック１が回転して接触位置へ移動する方式（ａ）、冷却ブロック１が斜め方向に移動し、接触位置へ移動する方式（ｂ）、冷却ブロック１が水平方向へ移動し、その後垂直方向に移動する方式（ｃ）などが考えられるが、どのような移動手段を使用しても構わない。

１・・・冷却ブロック
２・・・冷却面
３・・・吸着穴
４・・・吸着溝
５・・・回転中心
６・・・カップリング
７・・・ロータリーシリンダ
８・・・冷却水用継手
９・・・吸引用継手
１０・・・上側ヒートバー
１１・・・下側ヒートバー
１２・・・ニップ機構
１３・・・フィルム
１４・・・エアーノズル
１５・・・冷却水流路
１６・・・止めネジ
１７・・・回転軸

Claims (3)

1. 複数枚重ね合わせたフィルムをヒートバーにより加熱溶着させる装置に用いられるヒートシール部冷却装置において、
   ヒートバーによる加熱溶着が完了してヒートバーがフィルムの加熱溶着箇所から離れた後、前記加熱溶着箇所に冷却面を接触させる冷却ブロックと、前記冷却ブロックを移動させる移動手段と、前記冷却ブロックの冷却面と接触させるために前記フィルムの加熱融着箇所を吸引する吸引手段と、前記冷却ブロックの内部に配設された冷却媒体流路に冷却媒体を通過させる冷却媒体通過手段と、
   を有することを特徴とするヒートシール部冷却装置。
2. 複数枚重ね合わせたフィルムを搬送する搬送手段と、前記複数枚重ね合わせたフィルムの所定箇所を加熱融着させるヒートバーと、請求項１記載のヒートシール部冷却装置を有することを特徴とするヒートシール装置。
3. 請求項２のヒートシール装置において、前記フィルムの加熱溶着箇所の上流および下流の直近箇所にニップ手段を有し、ヒートバーによる加熱溶着前から冷却ブロックによる冷却完了までの間、前記フィルムの加熱溶着箇所に張力がかからないよう前記ニップ手段がフィルムを押さえることを特徴とするヒートシール装置。

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