JP2013133106A - ヒートシール装置およびヒートシール方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムのシール部におけるエッジ切れが防止され、安定したシール強度が得られるヒートシール装置、およびヒートシール方法を提供する。
【解決手段】フィルム５，５をシールバー１と受圧体２との間で挟持、押圧してシール部を形成するヒートシール装置１００は、シールバーの押圧面１ａに隣接して押圧力を分散する押圧補助部材４が両隣に配置されている。このような構成によれば、シール部と境界を接する非シール部も押圧されるので、境界近傍のシール圧が分散、平均化され、シール部が極度に薄肉化されることがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルムにシール部を形成するヒートシール装置およびヒートシール方法に関し、詳しくは、シール部のエッジ切れを有効に防止でき、安定したシール強度を得ることができるヒートシール装置およびヒートシール方法に関する。

プラスチックパウチのシール部の形成にはヒートシール装置が用いられる。ヒートシール装置は、重ね合わせたプラスチックフィルムを、加熱されたシールバーと受け台（受圧体）の間で挟持、押圧してヒートシールする。ヒートシール装置はフィルム同士のヒートシールに限らず、カップ型容器のフィルム蓋材による密封や、パウチへのスパウトの取り付けなど、プラスチック容器の分野で広範に使用される。
シールバーは所定のシール圧でフィルムを押圧するが、熱で軟化したシール部は薄肉状になって、押圧されない非シール部との境界に段差が生じ、この境界からフィルムが破断するいわゆる「エッジ切れ」が起こりやすくなる。このようなエッジ切れの改善を目的として、シールバーと受体の相接部位面のいずれか一方を凸曲面としたり（特許文献１）、ヒートシール金型加熱面の角部に沿う縁部をシール用受金に対して後退させた２段構造とする（特許文献２）手法が知られている。
また特許文献３には、開封後に注出口を下にして吊下げておいても、内容物が滲み出してくるのを防止することができる自己閉鎖性注出口を有する包装袋の製造方法および装置として、ヒートシール部と非ヒートシール部によって注出口を形成した包装袋を製造する際に、ヒートシールヘッドの加熱部の注出口通路の非ヒートシール部に対応する部位に非加熱性の押圧部材を設けたヒートシールヘッドを使用することが開示されている。

実開昭50-102758 特開2006-341437 特開2003-165550

特許文献１、２の技術はいずれも、非シール部との境界となるシールバーの角部近傍でシールバーの押圧面を受圧体側から遠ざけて、急激な段差が形成されるのを防止するものである。これらの技術で段差の程度を軽減することはできるが、シール圧が変動した場合、シールバーの角部近傍におけるシールバーの押圧面と受圧体の距離も変動して、シール強度が不安定になるおそれがある。
また特許文献３は、自己閉鎖性注出口を有する包装袋に最適な製造方法であって、そのまま各種のヒートシール装置に応用できるものではない。
本発明はこのような事情を鑑みて、エッジ切れが防止され、安定したシール強度が得られるヒートシール装置、およびヒートシール方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のヒートシール装置は、
フィルムをシールバーで押圧してシール部を形成するヒートシール装置であって、
シールバーの押圧面に隣接して押圧力を分散する押圧補助部材を備える
ことを特徴とする。
特に押圧補助部材が、シールバーの押圧面の両隣に配置されるのが好ましい。
また、本発明のヒートシール方法は、
フィルムをシールバーで押圧してシール部を形成するヒートシール方法であって、
シールバーの押圧面に隣接する押圧補助部材により、シールバーの押圧力を分散する
ことを特徴とする。

本発明によれば、シールバーの押圧力を押圧補助部材で分散するため、シール部が極度に薄肉化されることがなく、エッジ切れを有効に防止でき、安定したシール強度を得ることができる。

本発明のヒートシール装置をパウチの製袋工程に適用した実施形態であって、サイドシール工程の例を示す断面模式図である。 ヒートシールされたフィルムの境界近傍を示す断面説明図である。 本発明のヒートシール装置をパウチの製袋工程に適用した実施形態であって、ボトムシール工程の例を示す断面模式図である。 図１におけるシールバーの変形例を示す断面模式図である。 本発明のヒートシール装置を容器の密封工程に適用した実施形態であって、（ａ）は、カップ型容器の例を示す断面模式図、（ｂ）は、ボトル型容器の例を示す模式図である。 本発明のヒートシール装置で製造しうるスパウト付パウチの例を示す説明図である。 本発明のヒートシール装置をスパウトの取付工程に適用した実施形態であって、（ａ）は、図６のＡ−Ａ方向に対応する本形態の断面模式図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ方向に対応する断面模式図である。

以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のヒートシール装置をパウチの製袋工程に適用した実施形態であって、サイドシール工程の例を示す断面模式図である。図２は、ヒートシールされたフィルムの境界近傍を示す断面説明図である。
ヒートシール装置１００は、シールバー１と、シールバーを加熱する熱源２と、シールバー１と対向して押圧力を受け止める受圧体３と、シールバー１と受圧体３とを相対的に接近離間させて押圧力を発生させる駆動手段（図示なし）と、を備えている。
本発明のヒートシール装置１００ではさらに、シールバーの押圧面１ａに隣接して、受圧体３と対向するように、押圧補助部材４が押圧面１ａの両隣に取り付けられている。
この形態のシール対象物である、シール面を向かい合わせて重ねられた長尺のフィルム５，５は、図１の左右方向に搬送され、所定の位置にてシールバー１と受圧体３の間で挟持、押圧されてヒートシールされ、シール部５ａが形成される。サイドシール部（シール部５ａ）を形成するシールバー１は、フィルム５の幅方向を横断するように設けられ、シール工程の直後では、シール部５ａを挟んで搬送方向の前後両側に非シール部５ｂが存在する。シールの完了したフィルムは後工程にてシール部の中央で裁断され、個々のパウチとなる。
本発明のヒートシール方法においては、シール部５ａと境界を接する非シール部５ｂも押圧補助部材４により受圧体３との間で押圧されるので、境界近傍５ｃのシール圧が分散、平均化され、段差の形成を抑制できる。

図１のシールバー１自体は一般的な形状を示しており、頂部に押圧面１ａを有する突出部１ｂは、熱源への取付部１ｃからほぼ垂直に突出し、シールバー１全体として断面形状が略Ｔ字形状となっている。この形状には、熱源２から押圧面１ａへ効率よく伝熱して押圧面１ａの温度変動を低減する効果、シール圧を高める効果のほか、押圧面１ａ以外からの放射熱がフィルム５に伝搬するのを極力避ける狙いがある。シールバー１は一般に金属製で、アルミニウム、鉄、ステンレス、真鍮などが好適に用いられる。
熱源２は、電熱線、カートリッジヒーターなどの鋳込み、加熱オイルの循環など適宜の方法で加熱され、交換可能に取り付けられたシールバー１をシール温度に加熱する。もっとも、シールバー１自体にヒーターを埋め込むこともできる。
受圧体３は通常、基台上に加硫ゴム、シリコンゴムなどの弾性部材を取り付けて構成される。弾性部材を用いず金属などの剛性部材でもよく、シールバー側と同様に熱源を備えてもよい。
図示の例では、フィルム５とシールバー１、押圧補助部材４との間、およびフィルム５と受圧体３との間に、フィルム５がシールバー１や受圧体３に粘着するのを防止するためのガラス繊維補強フッ素樹脂フィルムなどからなる易剥離性シート６、６が配置されている。この易剥離性シート６は適宜のタイミングで繰り出され、接触面が更新される。

押圧補助部材の押圧面４ａは、シールバーの押圧面１ａとほぼ同一面上に位置している。
シール圧を均等にする観点からは、シールバーの押圧面１ａと押圧補助部材の押圧面４ａは、同一平面上にあるのが好ましいが、シール部５ａを形成する上で問題が生じない範囲で、押圧補助部材の押圧面４ａをシールバーの押圧面１ａより後退させたり、逆に突出させたりして、適宜の段差を形成してもよい。
製造するパウチがスタンディングパウチの場合、パウチの底面となるフィルムが、シール面を外側に２つ折りにされて、パウチの表裏となるフィルムの間に挟み込まれてヒートシールされる。表裏のフィルムが直接シールされる部分と、底面のフィルムが挟み込まれる部分とでは重なる枚数が異なり、この周辺でシール不良が発生しやすいため、シールバーの押圧面１ａに対する押圧補助部材の押圧面４ａの突出量ないし後退量を適宜調整するのが好ましい。

押圧補助部材４は、シールバー１によるフィルム５の加熱を阻害せず、且つ非シール部５ｂへの伝熱を抑制する点から断熱性材料からなることが好ましく、熱可塑性フッ素樹脂や、熱硬化性樹脂、セラミックなどを用いることができる。
また断熱の観点からは、シールバーの押圧面１ａと押圧補助部材４との間に、所定の間隔で隙間４ｂを形成しておくのが好ましい。この隙間４ｂが広すぎると、軟化したフィルム５がシール圧により隙間４ｂに押し込まれる恐れがある。もちろんシール性能に影響しない範囲であれば、隙間４ｂを広めにしておき、意図的に盛り上がりが形成されるようにしてもよい。

図示の形態では、押圧補助部材４は、シールバーの熱源への取付部１ｃの上に重ねて取り付けてある。
このようにすると、押圧補助部材４はシールバー１と一体的に駆動、押圧されるので、装置構成を簡単にできる。また、シールバーの押圧面１ａ以外からの放熱がフィルム５に伝搬するのを遮る効果が得られる。
シールバー１との接触面には、溝４ｃや凹凸を設けて空隙を形成し、接触面積を減らして断熱を確実にするのが好ましい。
また図示の例では、押圧補助部材４の外縁に段差部４ｄを設け、この部分を固定爪４ｅで押さえてシールバー１に固定している。また、シールバーの突出部１ｂの側面に溝部１ｄを設け、押圧補助部材の凸部４ｆをはめ込んで位置決めをしている。
このような固定方法によれば、シールバー１の側方から押圧補助部材４の交換ができるので、メンテナンスが容易になる。
押圧補助部材４の固定方法はこの例に限らず、押圧補助部材４をシールバー１に直接ボルト締めしたり、接着するなどの方法によることができ、また熱源や駆動手段から取付枠体を延設して、これに押圧補助部材４を固定してもよい。
押圧補助部材４は、シールバー１と同期して動作する別体の駆動手段に取り付けることも可能である。装置構成は複雑になるが、断熱がより確実になり、送風、冷却水の循環など積極的冷却も可能になる。

シールバーの押圧面１ａの形状は、製造するパウチのシール部５ａの形状に合わせて任意に設定される。
押圧補助部材４はシールバーの押圧面１ａに隣接して、シール部５ａと境界を接する非シール部５ｂに対応するように配置されるが、境界に沿った全域に配置する必要はなく、経験的にエッジ切れの起こりやすい場所が分かっていれば、その周辺だけに配置することもできる。
押圧補助部材の押圧面４ａの面積、形状は、シールバーの押圧面１ａの面積、所望のシール強度を安定して得るのに必要なシール圧、押圧力を発生させる駆動手段の能力、シールバー１上で押圧補助部材４を取り付けられる広さ、などを勘案して適宜に決めることができる。

図３は、本発明のヒートシール装置を製袋工程に適用した実施形態であって、ボトムシール工程の例を、フィルム５の幅方向に沿った断面模式図で示してある。なお、図１と同様である熱源２，易剥離性シート６などは図３では省略してある。
ボトムシール工程に適用されるヒートシール装置１０１では、フィルム５の端縁沿いにシール部５ａを形成するため、図３（ａ）に示すように、押圧補助部材４はシール部５ａの内縁側のみに配置すればよい。
ただ、フィルム５の端縁沿いにシール部５ａを形成する場合、シールバー１の押圧力を発生させる駆動軸に対してフィルム５の配置が非対称となるので、押圧補助部材４をシール部５ａの内縁側のみに配置すると、押圧力が片寄るおそれがある。
そこで、図３（ｂ）に示すように、押圧補助部材４をシールバーの押圧面１ａの両隣に配置することもできる。この場合、フィルム５の端縁の外側に配置された押圧補助部材４は、受圧体３と直接当接する。
外側に配置された押圧補助部材の押圧面４ａは、重ね合わされたフィルム５，５の厚み分だけシールバーの押圧面１ａよりも突出するようにして、シール圧の均等化を図るのがよい。
なお、フィルム５の幅方向に対して複数列のパウチを製造する場合、フィルム５の幅方向中間位置にボトムシール部（シール部５ａ）を形成することがあるが、そのような位置では、シールバーの押圧面１ａの両隣に押圧補助部材４を配置して、シール部５ａを挟んだ両側の非シール部５ｂを押圧することができる。

図４は、図１におけるシールバーの変形例を示す断面模式図である。以下、図１と同一の符号を使用して、相違点のみ説明する。
この変形例のシールバー１では、シールバーの突出部１ｂの断面形状が、熱源への取付部１ｃから頂部の押圧面１ａに向かって次第に狭くなる山形状に形成してある。
シールバーの突出部１ｂの側面の押圧面１ａに近い高さには、先の形態と同様に溝部１ｄが設けられ、押圧補助部材の凸部４ｆが嵌り込んで位置決めされる。押圧補助部材４は、シールバー突出部１ｂの傾斜する側面に当接するように固定されている。
このような形状にすると、従来のＴ字形状よりも熱源２から押圧面１ａへの伝熱効率を高めることができ、温度の変動をより小さくすることができる。
このような形状のシールバー１を従来のヒートシール装置に用いると非シール部５ｂへの熱の伝搬が避けられず、フィルム５にゆがみやしわが生じる恐れが高まるが、本発明においては押圧補助部材４が放射熱を遮るので、そのような問題は生じない。

次に、図５を用いて本発明のヒートシール装置を容器の密封工程に適用した実施形態を説明する。なお図の簡略化のため、押圧補助部材の固定構造など、先の実施形態と変わらない細部は省略してある。
図５（ａ）は、カップ型容器の例を示す断面模式図である。
シール対象物であるカップ型容器７は開口部７ａを囲むフランジ７ｂを有し、内容物７ｃの充填後、フィルム蓋材８（＝フィルム）をフランジ７ｂにヒートシールして密封する。
本形態のヒートシール装置（密封装置）２００では、フランジ７ｂの形状に合わせて、シールバーの押圧面１ａ、受圧体３は周状に構成され、外周側の押圧補助部材４もそれに合わせて周状に配置されている。受圧体３は、フランジ７ｂの裏側から押圧力を受け止める。
シール部は密封のため周状に連続して形成されるが、押圧補助部材４は周状に連続している必要はなく、断続的でもよい。
図示の例では、シールバー突出部１ｂの断面形状は、先の変形例のように山形としてある。
また、シールバー押圧面１ａの内周側に配置された押圧補助部材４は、開口部７ａに対応した形状に一体的に形成され、その外周縁から突出して押圧面４ａが形成してある。このような構成にすると、フィルム蓋材８への余計な伝熱を遮ることができる。

図５（ｂ）は、ボトル型容器の例を示す模式図であり、シールバー側のみ断面で示してある。
フィルム蓋材８は、シール対象物であるボトル型容器９の開口部９ａの天面にヒートシールされる。
図示のヒートシール装置（密封装置）２０１においては、シールバー１や押圧補助部材４に作用させる押圧力をシール対象物を介して受け止める部材として、ボトル型容器９の首部を把持しているグリッパ１０が受圧体に相当する。グリッパを用いず、ボトル型容器を台座上に載置したり、ホルダで保持して密封する場合、台座やホルダが受圧体に相当する。
本発明は上述の例に限らず、スパウト付パウチなど他の容器の密封装置にも適用可能である。

図６は、本発明のヒートシール装置により製造できるスパウト付パウチの一例を示す正面説明図である。図７は、本発明のヒートシール装置をスパウト付パウチのスパウト取付工程に適用した実施形態であって、図７（ａ）は、図６のＡ−Ａ方向に対応する本形態の断面模式図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ方向に対応する断面模式図である。
スパウト付パウチ１１のパウチ本体１２に取り付けられるスパウト１３は、パウチ本体１２にヒートシールされる取付基部１３ａと、取付基部１３ａからパウチ外方へ突出する注出筒１３ｂと、注出筒先端の開口部１３ｃから取付基部１３ａを貫通してパウチ内外を連通する通液路１３ｄを備える。取付基部１３ａと注出筒１３ｂの境界には、パウチ本体１２への挿入深さを規制する鍔状部が設けられ、注出筒１３ｂの周囲には、スパウトを搬送・整列する際などに用いられるネックリングや、キャップを取り付けるねじ（不図示）などが設けられる。
スパウト１３の取付工程では、パウチ本体のスパウト取付部位１２ｂのフィルム１２ａ、１２ａ間に、スパウトの取付基部１３ａを挿入し、両側からシールバー１，１で挟持、押圧してヒートシールする。
この例では、製袋済みパウチ本体１２のスパウト取付部位１２ｂを開いてスパウト１３を挿入しているが、先にフィルム１２ａ，１２ａ間にスパウト１３を取り付けてから製袋するなど、適宜の工程順序としてよい。

本形態のヒートシール装置（スパウト取付装置）３００では、不図示の熱源や、シールバー１および押圧補助部材４の構成自体は他の実施形態と同様であるが、上下一対となるシールバー１および押圧補助部材４が、互いに他方の受圧体を兼務する点で異なっている。
スパウト１３の取付においてはシール対象物として、立体形状を有し剛性の高いスパウト１３と柔軟なフィルム１２ａとの間でヒートシールするとともに、スパウト取付基部１３ａの両端よりも外側では平面的なフィルム１２ａ，１２ａ同士のヒートシールが同時に行われるため、その境界近傍１１ａにシール圧が集中してフィルム１２ａが局所的に薄肉化し、エッジ切れを起こしやすくなる。
従って、この境界近傍１１ａ、特にフィルム１２ａ同士をシールする部位に隣接して押圧補助部材４を配置するのが好ましい。
スパウト１３とフィルム１２ａとのシール部位にも押圧補助部材４を配置したい場合は、スパウト取付基部１３ａのパウチ内方側の端部沿いに非シール部を形成して、この部分を押圧補助部材４が押圧するようにしたり、スパウト１３の鍔状部に当接するように構成することができる。

本発明のヒートシール装置およびヒートシール方法は、パウチの製造、密封のようなフィルム同士のヒートシールに限らず、上述のとおり、プラスチック包装容器の様々なヒートシール工程に応用可能である。

１００、１０１ ヒートシール装置
１ シールバー
１ａ 押圧面
１ｂ 突出部
１ｃ 取付部
２ 熱源
３ 受圧体
４ 押圧補助部材
４ａ 押圧面
５ フィルム
５ａ シール部
５ｂ 非シール部

２００，２０１ ヒートシール装置（密封装置）
７ カップ型容器
８ フィルム蓋材
９ ボトル型容器

３００ ヒートシール装置（スパウト取付装置）
１１ スパウト付パウチ
１２ パウチ本体
１３ スパウト

Claims (8)

1. フィルムをシールバーで押圧してシール部を形成するヒートシール装置であって、
   シールバーの押圧面に隣接して押圧力を分散する押圧補助部材を備える
   ことを特徴とするヒートシール装置。
   
2. 押圧補助部材が、シールバーの押圧面の両隣に配置された
   ことを特徴とする請求項１に記載のヒートシール装置。
   
3. シールバーは、頂部に押圧面を有する突出部の形状が、
   熱源への取付部から押圧面に向かって次第に狭くなる
   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装置。
   
4. 押圧補助部材は、フィルムの非シール部を押圧するか、
   シールバーに対向する受圧体と当接する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヒートシール装置。
   
5. 押圧補助部材の押圧面が、シールバーの押圧面と同一面上に位置する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のヒートシール装置。
   
6. 押圧補助部材は、シールバーに固定されている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のヒートシール装置。
   
7. 該ヒートシール装置が、フィルム蓋材を容器の開口部にヒートシールする密封装置か、
   スパウト付パウチのスパウト取付装置である
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のヒートシール装置。
   
   
8. フィルムをシールバーで押圧してシール部を形成するヒートシール方法であって、
   シールバーの押圧面に隣接する押圧補助部材により、シールバーの押圧力を分散する
   ことを特徴とするヒートシール方法。
   
   

Images