JP2009518239A - 搬送・印刷可能な安定容器を製造するためのシュリンクプロセス及びシュリンクプロセスを実施するための装置 - Google Patents

Abstract

【目的】搬送・印刷可能な安定容器を製造するためのシュリンクプロセスを提供する。
【構成】容器の基部領域にフィルム端部の重なり部分を形成するように包装対象の物品をフィルムで覆い、重なり部分の自由端をシールするために熱伝導又は対流によって加熱し、シュリンクオーブン内で最終加熱を行うシュリンクプロセスであり、流入する熱風を容器の基部領域のみに局所的に制限してボトル底部の領域内に周囲シェルを最初に形成することを含み、それにより容器の形状を固定し、固定時に容器を連続搬送し、分散された噴出ガスとして容器の基部に供給された熱風を、局所的にフィルムのみに熱を伝達した後に排出しかつ循環させ、シュリンクプロセスを完了するために、横方向から高い吹付速度で連続搬送される容器に熱風を供給する。
【選択図】なし

Description

本発明は、搬送・印刷可能な安定容器、特に高さ／幅の比が１よりも大きいボトル用（ボトル包装用）容器を製造するためのシュリンクプロセス、詳しくは、基部表面にフィルム端部の重なり部分を形成するように包装対象の物品をフィルムで覆い、重なり部分の自由端をシールするために熱伝導又は対流によって加熱し、最終加熱を行うことを含むシュリンクプロセスに関する。このように製造された容器は、シュリンク工程によって固定される。

近年、搬送・印刷可能な安定容器を製造するためのシュリンクプロセスでは、販売単位のボトル用フィルムパッケージを多くの方法で製造している。また、フィルムは、例えばシュリンクフィルムで包装した飲料ボトルの広告媒体としても使用されている。通常、高温ガスをシュリンクフィルムを加熱するために使用する。高温ガス内では、加熱する物品の表面に対流によって熱エネルギーが移動する。

国際公開第ＷＯ０２／３６４３６ Ａ１号は、熱風を使用する予備収縮ゾーンと、フィルムで包装した物品に横方向に熱風を吹き付ける加熱ゾーンとを有するマルチゾーンシュリンクトンネルを開示している。国際公開第ＷＯ０２／３６４３６ Ａ１号では、物品を好ましくは最初にグループ化してフィルムで包装し、好ましくは堅い搬送トレーを使用する。熱風を広範囲に吹き付けることによって容器基部で重なり合ったフィルムの端部をシールし、予備シュリンク工程後にシュリンク工程を行う。完成した容器に印刷することができるように、容器は一定の寸法を有し、平坦な表面を有していなければならない。また、印刷可能な表面は、印刷時に印刷ローラーに対する十分な抵抗力を有していなければならない。そうでない場合には、印刷画像がぼやけてしまう。これらの要件を満たすことによって、搬送物品が同一の間隔かつ再現可能な相対位置を有する容器が得られる。

特に高い重心を有する物品、例えば高さ／幅の比が１を超える、好ましくは２を超えるボトルを包装する際に、フィルム端部の重なり領域において直立した物品の位置が搬送時に傾斜によりその他の物品に対してずれてしまう傾向がある。容器の生産工程及び搬送時に必然的に生じる振動及び衝撃によって、シュリンク工程が不安定性で不均一性になってしまう。そのため、物品が同一間隔で再現可能な相対位置を有する容器を製造するために堅いトレーを使用することが試みられている。しかし、これらは比較的低価格で大量生産される物品であるため、特に安定した容器を生産するためにトレーを別に供給することによる材料やエネルギーのコスト上昇は望ましくない。

例えば、冷蔵品又は二酸化炭素が添加された発泡飲料等の食品の場合には、製品全体を加熱することができない。従って、シュリンク温度を低下させるため、加工時間が長くなってしまう。しかし、温度を低下させると加熱シール時に問題が発生しり、容器に必要な強度が必ずしも得られない。

本発明者らの知見によれば、重なり合ったフィルム端部を低温でシールすることによって物品への加熱を抑制することはできるが、特に容器を連続的に搬送する場合に、包装フィルムが膨張し、熱風を横方向から吹き付ける際に滑り落ちてしまう。

本発明の目的は、トレーを使用することなく、高さ／幅の比が１、好ましくは２よりも大きな物品の安定容器を、物品の表面より内部を加熱することなく均一な包装密度と形状で製造することができるシュリンクプロセス及びシュリンクプロセスを実施するための装置を提供することにある。表面のみを加熱しなければならない物品の場合には、コア温度を低温に維持し、環境へのエネルギー放出を低減させなくてはならない。別の態様は、空間要件、柔軟な容器の大きさによるプロセス制御、フィルム材料の排気による環境汚染の低減である。

前記目的は、請求項１に記載のシュリンクプロセス及び請求項７に記載のシュリンクプロセスを実施するための装置によって達成される。また、本発明のその他の利点は、従属請求項及び以下の説明に示す。

新規なシュリンクプロセスにより、媒体と物質との間の熱伝達係数、加熱表面の種類及び大きさ、熱交換又は対流表面全体にわたる高温ガスの流速、環境によるガス交換が最適化され、効率的にエネルギーを伝達することができる。特定の手段によりコア温度を低温に維持し、非常に限られた範囲の高温によって包装フィルムを局所的に加熱シールすることができ、その際、各物品（包装商品）の表面を短時間で必要なシュリンク温度まで加熱することができる。また、容器の基部領域で重なり合う端部をシールするために使用する熱風を基部領域にのみ局所的に供給することにより、環境に放出されるエネルギーを低減させることができる。周囲シェルの「ｉｎ ｓｉｔｕ」形成により容器の形状を迅速に固定することができるため、シュリンクプロセスの開始時に物品の相対位置を固定することができる。このようにして基部領域において固定した容器は、熱風を横方向から吹き付ける際にも高圧に耐えることができるため、吹付プロセスを短い処理時間に制限することができる。

同時に、連続搬送、特に大きな底面積を有する容器による利点は、中央底領域内における熱の蓄積又は熱風による包装対象の物品の過度の加熱を避けることができることである。これまでは、容器の側面が四方からの熱風により加熱され、包装フィルムのシュリンクプロセスが不均一となる恐れがあった。基部領域に熱風を局所的に吹き付けると共に、網状構造上の容器を迅速に連続搬送することによってこの問題を解決することができる。分散された噴射ガスとして熱風を容器基部及び排気開口部によって制限されている対流ゾーンに供給する。容器基部上のフィルムとの強い相互作用によって流入する熱風の向きを変え、逆流方向を有するガス循環装置に熱風を戻す。このような高温ガス案内方法については逆流として以下に説明する。異なる速度で対流ゾーン及び容器基材を平行移動させることにより、容器の搬送時に、熱を蓄積したり容器の側面でフィルムを不規則に収縮させずに、対流ゾーンを容器と共に基部表面上をゆっくりと移動させることができる。逆流としての特別なガス案内部により、確定した対流ゾーンで熱を高温ガスから容器の基部領域に伝達させる。その結果、局所的なエネルギーの導入量を、高温ガスの流速を制御することによりフィルム材料の厚み又は密度に合わせて最適に調整し、正確に定義することができる熱交換又は対流表面に合わせて最適に調整することができる。上記の利点は、非常に簡単で経済的に本発明によって得ることができる。以下、本発明を実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。

図１の上部には、シュリンク工程を実施するための本発明に係る装置の前面図を示す。吸気及び排気装置５、７が設けられ、熱風源３の上方のコンベアベルト２には容器１が配置されている。逆流（図３の矢印方向を参照）によって供給した熱風は、容器の基部領域に固定用の周囲シェル３２を形成する。

図１の右側には、側面熱風供給部を有する装置内の容器１を示す。容器内の物品（ボトル）は、シュリンク包装装置４内を搬送ベルト６によって製品移動方向に搬送される。包装用フィルム８を有する容器１が熱風供給部５の正面に到達すると、空気圧によってフィルム包装が膨張し、滑り落ちてしまう恐れがある。この問題は、容器の基部領域に予め形成され、容器の形状及び物品の配置を固定する周囲シェル３２によって防止することができる。

図１の下部にはシュリンク包装装置の側面図を示し、左側には熱風源３の両側に位置する排気装置７ａ、７ｂを示す。熱風を排出するために排気の全て又は一部を循環流に供給するか、再利用することにより、連続搬送との相互作用によって熱の蓄積を防止することができる。

シュリンク包装装置の右側の図は、水平方向に作用する熱風ノズル５ａ、５ｂを示している。熱風ノズル５ａ、５ｂにより、包装フィルム８で覆われた容器の四方からシュリンクプロセスを行う。図２の斜視図は、図１と同様な２つの部分（周囲シェル及び仕上げシュリンクの実施形態）を示す。熱風は、コンベアベルト２の下から逆流として導入する。対流領域では、コンベアベルト２の網状構造がスライダー１０、１１によって部分的に覆われている。これにより、（移動対流ゾーンに）流入する熱風を、搬送する容器の基部領域１２又は一部のみに作用させることができる。

切り欠いたシュリンク包装装置４において、-側面に配置されたノズル５から高温ガスを高圧で噴出させる。ボトル形状の物品１３の周囲に設けられたフィルム８が横方向の高い圧力荷重に耐えられるように容器を基部領域において固定しているため、流速をさらに上昇させ、フィルム８全体にわたって一定に熱風を供給することができる。

冷風を吹き付けることによって冷却すると（図示せず）、プラスチックは可塑領域から弾性領域に変化する。その際、材料の最大応力が増加し、プラスチックが固化する。また、冷却時にフィルムが収縮し、フィルムの応力が増加し、容器を固定する保持力が必要な大きさに到達する。周囲温度が高過ぎる場合、大気の温度が固化に十分ではないため、冷却を行う必要がある。

逆流の原理について、図３に示す換気板の部分断面図を参照して説明する。

ノズル１４を介してノズルバンク３３から噴出する熱風が搬送ベルト６の対流ゾーン１５に供給させるように、網状又は格子状構造９の上に容器１を配置する。対流ゾーン１５では、高温ガスから対流によって容器の基部領域１２内に熱が伝達される。高温ガスは容器基部の表面によって向きを変え、吸引口１６、１７を介して矢印の方向に排気領域内へと流れる。

図４は、本発明に係る逆流の原理を採用した換気板２９であって、固定用の周囲シェル１２を形成する対流ゾーン１５を有する換気板２９による容器１の搬送を示す。換気板２９により、熱風５の流れが排気装置７ａ、７ｂに向かう。縦方向及び横方向スライダー２３、２６の局所制御は図示していない。これは、熱の蓄積を防止しながら、対流ゾーンと容器の基部領域１２を同時に移動させるために必要である。

図５の左側には、容器１の基部領域に熱風を吹き付けるための本発明に係る換気板２９の好ましい変形の部分断面を示す。換気板２９は、網状搬送ベルト１８を支持する滑動ウェブ３１を含む。容器１は、シュリンクフィルム２０で包装された複数の物品１９を含む。

容器１を換気板２９を介して矢印方向に搬送する場合、吸気装置２１及び排気装置２２は、レジスタ方式で配置された横方向スライダー及び縦方向スライダーによって制御する。「ゾーン活性化」（ｚｏｎｅ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）ともいうこの制御を図６及び図７に示し、以下に詳述する。

ゾーン活性化は、手動又は自動制御で行うことができる。図６に示す例では、容器１は、網状搬送ベルト１８によって矢印方向に熱風源３（垂直方向の矢印）の作用範囲内に搬送される。図６に示す例では、縦方向スライダー２３を手動で調整する。調整は、図７に示す偏心調整部２４によって行うことができる。横方向の調整では、ゾーン活性化部２５による制御によってスライダー調整を行い、横方向スライダー２６を使用して搬送ベルト１８上の容器１の位置に応じてスライダー調整により吸気口の空気を開始又は停止する。本実施形態によれば、ゾーン活性化を制御するために、横方向スライダー２６として多孔板並びに熱風供給用管２７及び吸気及び排気用分離ハウジング２８が必要である。

上記の例は、固定用の周囲シェル１２を形成する高温ガスを本発明に係る装置における逆流の原理によって供給する方法を示している。加熱領域には、開放循環装置から閉鎖循環装置へガスを移動させる特別なガス案内部を含む換気板が設けられている。例えば、流路又はベルの形状の凹部を加熱領域上に配置し、加熱面から僅かに離れて位置する中心に配置したノズル状の吸気装置を各ベル内に配置する。吸引口としての１又は複数の排気装置をベルの側面に配置し、流入する吸気口の空気を容器基部の方向に向けた後に吸引するように吸引口の直径及び数を選択する。

逆流について、概略図に基づいて図３及び図５に示す案内板の部分断面図を参照して説明する。凹部又はベルからから噴出する熱風が対流ゾーン１５に供給されるように、容器１を網状又は格子状構造９又は１０の上に配置する。対流ゾーン１５では、高温ガスから対流によって容器１の基部領域１２内に熱が伝達される。高温ガスは容器基部の表面によって向きを変え、吸引口１６、１７を介して排気領域に流れる。

この構成により、凹部（この場合はベル）は、完全又は部分的に（少なくとも端部）容器の基部で覆うことができる。侵入した空気の影響は逆流によって最小化される。固定用周囲シェルの実施形態は、より少ないエネルギー及び少ない吸気空気量を使用して実施することができる。対流ゾーンも移動するため、物体及び加熱表面が平行に相対運動していても適用することができる。

また、本発明に係る装置は、対流ゾーンの大部分で制御することができる。このため、ユーザーが経路に応じて設定することができる温度及び流量分布によって所望のエネルギーを対流ゾーンに供給する。必要なエネルギー量は、材料の厚み、材料の密度又は加熱するフィルムの熱容量に従って計算する。次に、フィルムを所望の方法で調整することができる。

シュリンク時のシークエンスの概略を図８に示す。図８の参照番号の意味は以下の通りである。
１．容器をフィルムで包装する
２．フィルム端部の重なり部分を有する基部領域を形成する
３．逆流による２００〜２１０℃の熱風を重なり部分に吹き付ける
４．フィルムが溶解するまで局所的に制限された滞留時間、２５〜３５ｍ／秒の流速で１〜２秒
５．容器の基部領域に周囲シェルを形成することにより容器を固定する
６．高圧の熱風を横方向から吹き付けることによってフィルムを完全に収縮させる
７．冷風を吹き付けてフィルムを固化させる

冷風を吹き付けることによって冷却すると（図示せず）、プラスチックが可塑領域から弾性領域に変化する。その際、材料の最大応力が増加し、プラスチックが固化する。また、冷却時にフィルムが収縮し、フィルムの応力が増加し、容器を固定する保持力が必要な大きさに達する。周囲温度が高過ぎる場合、大気の温度が固化に十分ではないため、冷却を行う必要がある。

搬送・印刷可能な安定容器を製造するためのシュリンク包装装置の基本構造（正面図及び側面図）である。 本発明に係るシュリンク包装装置の斜視図である。 換気板の断面図に基づく逆流及び周囲シェルの実施形態の基本的な図である。 容器の基部領域に高温ガスを吹き付けるための本発明に係る装置による容器の搬送を示す図である。 高温ガス吹付装置の斜視図である。 周囲シェル形成装置の全体図である。 周囲シェルを形成するための本発明に係る装置の構造を示す図である。 搬送・印刷可能な安定容器を製造するための本発明に係る方法のフローチャートである。

符号の説明

１ 容器
２ コンベアベルト
３ 熱風源
４ シュリンク包装装置
５ 熱風供給部
５ａ熱風ノズル
５ｂ熱風ノズル
６ 搬送ベルト
７ 排気装置
７ａ排気装置
７ｂ排気装置
８ フィルム
９ 網状構造
１０ スライダー
１１ スライダー
１２ 基部領域
１３ ボトル状物品
１４ ノズル
１５ 対流ゾーン
１６ 吸引口（図３） スライド板（図５）
１６ 吸引口（図３） スライド式ウェブ（図５）
１８ 網状搬送ベルト
１９ 製品（図５） 吸気の影響の様子（図６）
２０ シュリンクフィルム
２１ 吸気ノズル
２２ 排気ノズル
２３ 縦方向スライダー
２４ 偏心調整部
２５ ゾーン活性化部
２６ 横方向スライダー 多孔板
２７ 管
２８ 分離機ハウジング
２９ 換気板
３０ スライド板
３１ 滑動ウェブ
３２ 周囲シェル
３３ ノズルバンク

Claims (12)

1. 搬送・印刷可能な安定容器、特に高さ／幅の比が１よりも大きく、熱の影響を受けやすい物質を含むボトル用容器を製造するためのシュリンクプロセスであって、基部表面にフィルム端部の重なり部分を形成するように包装対象の物品をフィルムで覆い、前記重なり部分の自由端をシールするために熱伝導又は対流によって加熱し、シュリンク用オーブン内で最終加熱することを含み、製造される容器が前記シュリンクプロセスによって固定され、最初に熱風を前記容器の基部領域に局所的に供給することによりボトルの下部領域に周囲シェルを形成して前記容器の形状を固定し、前記固定時に前記容器を連続的に搬送すると共に、前記フィルムによる局所的な熱移動後に、分散された噴出ガスにより前記容器の基部領域に供給された熱風を排出して送り戻し、前記シュリンクプロセスを完了するために、前記シュリンク用オーブン内において横方向の吹付速度を増加させて連続搬送される前記容器に熱風を横方向から供給することを特徴とするシュリンクプロセス。
2. 前記フィルムをシールして容器基部を形成すると同時に前記フィルムを収縮させ、前記容器の基部領域を形成することを特徴とする請求項１に記載のシュリンクプロセス。
3. 前記シール時に前記容器をコンベア装置上において移動させ、前記熱伝導後に前記熱風を吸引・制御することにより、前記基部の重なり領域又は部分領域のみにおいて前記フィルムをシールすることを特徴とする請求項1又は２に記載のシュリンクプロセス。
4. 機械的制御、油圧制御又は電気的制御を行うことができる分散された噴出装置及び排気装置を作動させることによって前記熱風を局所的に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシュリンクプロセス。
5. 前記重なり領域において前記噴出装置からの前記熱風を加速し、前記フィルム端部に前記熱風を高速で案内するために十分な真空を前記排気装置内に生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシュリンクプロセス。
6. 前記吸気装置及び前記排気装置を横方向スライダー及び縦方向スライダーによって制御し、分散させた前記吸気装置及び前記排気装置を、前記重なり領域における前記フィルム端部に対する局所的な熱風の供給に応じて作動させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシュリンクプロセス。
7. 搬送・印刷可能な安定容器、特に高さ／幅の比が１よりも大きく、熱の影響を受けやすい物質を含むボトル用容器を製造するためのシュリンクプロセスを実施するための装置であって、包装対象の物品をフィルムで覆い、シュリンク用オーブン内で加熱・包装して容器を形成する包装装置を含み、前記容器を加熱時に搬送ベルト上において移動させ、前記搬送ベルト（６）が網状構造（９）を有し、前記搬送ベルトの下方の加熱領域に分散された吸気装置及び排気装置（２１、２２）が設けられ、収縮領域には高い吹付速度で側面から熱風を吹き付けるために熱風ノズル（５）が前記容器に向けて設けられ、前記吸気装置及び前記排気装置（２１、２２）は前記網状構造の下方に設けられ、前記吸気装置及び前記排気装置（２１、２２）は、前記容器の基部領域のみに前記熱風を供給するために調節可能に設けられた横方向スライダー及び縦方向スライダーを有することを特徴とする装置。
8. 吸気及び排気を閉鎖循環装置内の前記搬送ベルト（６）の下方に案内することを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 各吸気及び排気装置（２１、２２）がスライド板（１６）の凹部内に配置され、前記スライド板（１６）の分散された凹部として前記基部を加熱するために必要な前記吸気及び排気装置をレジスタ方式で配置された前記横方向及び縦方向スライダー（２３、２６）によって作動させることを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
10. 前記凹部がベル又は溝であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の装置。
11. 前記ガス流が逆流であり、前記基部領域への熱伝達後に前記高温ガスの流速が逆になることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記吸気及び排気装置（２１、２２）の流出方法又は流入方向が互いに平行であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の装置。

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