JP2013203412A - 包装充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端部成形ローラの外周面に、包装材料の小片や複合物が付着しない、成形ローラを備える包装充填装置を提供する。
【解決手段】包装充填装置は、上部サポートローラ６、下部サポートローラ７を備え、上部サポートローラ６が、ウェブ状包装材料１を、その両縁部で内側に湾曲する形状に変形するように、両縁部及び端面エッジと接触する両サイドの第１鼓状端部成形ローラ６ａを備え、下部サポートローラ７は、両縁部で内側に湾曲するウェブ状包装材料を、その両縁部で更に湾曲する形状に変形するように、両縁部及び端面エッジと接触する両サイドの第２鼓状端部成形ローラ７ａを備え、鼓状端部成形ローラ６ａ，７ａの外周面を構成する材料が、四フッ化エチレン樹脂又は超高分子量ポリエチレンからなり、実質的に成形ローラ本体を構成し、鼓状端部成形ローラ６ａ，７ａは、端面エッジが、各成形ローラの回転軸とズレた下方に移動する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ウェブ状包装材料をチューブ状に成形するために取り付けられる液体紙容器用ウェブ状包装材料の成形用ローラを有する包装充填装置に関する。

柔軟性に富んだ紙製包装材料は多年にわたって液体食品を包装するために用いられてきた。牛乳、果汁ジュース、野菜ジュース、豆乳、ワイン、清酒、焼酎、ミネラルウォーター、スープ及びその他飲料のための図５に示すような包装容器は、例えば、繊維質基材（例えば、紙など）／プラスチック積層体に折目線が付けられたウェブ状包装材料を、その長手方向の縦線シールによりチューブ状に成形し、チューブ状に成形された包装材料内に液体食品を充填し、チューブ状包装材料を横断方向に横線シールし、枕状の包装体（一次形状容器）に成形する。
枕状の包装体を横シール部分で容器１個分ごとに切断し、最終成形工程で、折目線に沿って山折り若しくは谷折に、フィン及びフラップを折畳んで、図５に示すレンガ状の容器５が成形される。

図１に示される包装充填装置例では、ウェブ状の包装材料１は、リール状で包装充填装置に収容される。包装材料１は、少なくとも、紙基材、及び紙基材の両面にポリエチレンが積層された可撓性の積層体から成り、必要に応じて、紙基材とポリエチレンとの間にアルミニウム箔などの導電バリア層が形成され、包装容器の表面に相当する部分に模様や文字が印刷される。

包装材料１は、搬送手段によって連続的に搬送される。包装材料１は、ストリップ接合手段によって包装材料１の一方の縁部に沿ってストリップが接合される。
包装材料１は、殺菌ステーション２に送られ、殺菌される。殺菌された包装材料１が無菌室に送られる。包装材料１は、数段の成形ローラ群によって徐々に変形されてチューブ状の形状に成形される。

チューブ状に成形された包装材料の両縁部が重ねられ、縦シール装置３によってストリップと共に押し当てて縦シールされる。更に、充填パイプを介して供給された液体食品がチューブ状包装材料１内に充填される。
チューブ状包装材料は、下方に案内されて、横方向に横シール装置（図示せず）によって横シールされる。横シールされた包装材料は、横シール帯域でナイフなどで切断されて個々の枕状包装体４に分離される。
枕状包装体４は、最終形状成形装置（図示せず）で最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器５（図５に示す）が得られる。

図１に示す装置例では、４段の成形ローラ群からなり、上から上部サポートローラ６、下部サポートローラ７、上部成形リング８及び下部成形リング９がある。（例えば、特許文献１参照）
上部サポートローラ６は、図１及び図４に示すように、平坦なウェブ状包装材料１を、その両縁部１ａ，１ａで、内側に湾曲する形状に変形するために、両縁部及び端面エッジと接触する両サイドの鼓状(hourglass-shaped)端部成形ローラ６ａ，６ａと、その他の部分を支持する鼓状(hourglass-shaped)サポート用成形ローラ６ｂ，６ｂとからなる。
下部サポートローラ７は、図１及び図４に示すように、両縁部で、内側に湾曲するウェブ状包装材料を、その両縁部で更に湾曲する形状に変形するために、両縁部及び端面エッジと接触する両サイドの鼓状(hourglass-shaped)端部成形ローラ７ａ，７ａと、その他の部分を支持する鼓状(hourglass-shaped)サポート用成形ローラ７ｂとからなる。

上部成形リング８では、図１及び図６に示すように、ウェブ状包装材料をほぼチューブ状に成形するように成形ローラ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇが配置され、内側の端面エッジは、成形ローラの表面に接触することがない。
図６の概略平面図に示す上部成形リングは、７つの異なる形状の成形ローラを略環状に配置して構成されている。
その略環状の外周側面によって１つの略円が形成されるように配置されている。この上部成形リングは、下部成形リングよりも上流に取り付けられ、その内部にウェブ状包装材料を貫通させることによって、ウェブ状包装材料をチューブ状に成形する。
下部成形リング９では、同時に縦シール装置３によって、両縁部の重なり部でシールされる。
通常、個々の成形リングは、その成形リングの本体が鼓状(hourglass-shaped)の形状を持ち、その本体が回転軸の周りを回転自在に配置され、本体と回転軸との間にブッシングが嵌合されている。

成形リングの外周面には、被搬送材料が接触するために、種々の材料が提案されている。例えば、紙粉等の異物が付着し難いゴム状弾性体（超高分子量ポリエチレンパウダーを含む）のロール、外周面に架橋樹脂（超高分子量ポリエチレン粉末含有）の表面層が形成されてなローラなどがある。（例えば、特許文献２及び３参照）

特開平０７−３２９２１６号公報 特開２００１−３４８７９３号公報 特開２００６−１７７４６８号公報

成形リングの外周面に、運転中、絶えず、包装材料が接触する。特に、包装材料の端部断面には、紙層及びプラスチック層が露出し、紙粉やプラスチック屑が付着することもある。これらの紙粉とプラスチックとの複合物が長期間の接触と、チューブへの成形による応力及び押圧とにより、鼓状(hourglass-shaped)端部成形ローラの外周面の一部に集中して、紙粉とプラスチックとの小片又は複合物が付着し堆積する恐れがある。
本発明の目的は、端部成形ローラの外周面に、包装材料の小片や複合物が付着たい積しない、液体紙容器用ウェブ状包装材料の成形ローラを備える包装充填装置を提供することである。

この発明の包装充填装置は、紙基材及び両面に熱可塑性樹脂が積層された積層体であって両縁部の端面エッジが露出したウェブ状包装材料が搬送手段によって連続的に搬送され、ストリップ接合手段によって包装材料の一方の縁部に沿ってストリップが接合され、殺菌ステーションで殺菌され、包装材料が、複数段の成形ローラ群によって徐々に変形されてチューブ状の形状に成形され、包装材料の両縁部が重ねられ、縦シール手段によってストリップと共に押し当てて縦シールされ、充填パイプを介して液体食品がチューブ状包装材料内に充填され、チューブ状包装材料が、下方に案内されて、横方向に横シール装置によって横シールされ、横シール帯域で切断されて個々の枕状包装体に分離され、枕状包装体が、最終形状成形装置で最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器が得られる包装充填装置であって、
複数段の成形ローラ群が、少なくとも、上から上部サポートローラ、下部サポートローラ、上部成形リング及び下部成形リングからなり、
上部サポートローラが、平坦なウェブ状包装材料を、その両縁部で、内側に湾曲する形状に変形するように、両縁部及び端面エッジと接触する両サイドの第１鼓状端部成形ローラと、その他の部分を支持する第１鼓状サポート用成形ローラとからなり、下部サポートローラは、両縁部で、内側に湾曲するウェブ状包装材料を、その両縁部で更に湾曲する形状に変形するように、両縁部及び端面エッジと接触する両サイドの第２鼓状端部成形ローラと、その他の部分を支持する第２鼓状サポート用成形ローラとからなり、
上部成形リングでは、ウェブ状包装材料をほぼチューブ状に成形するように成形ローラが配置され、
下部成形リングでは、同時に縦シール装置によって、両縁部の重なり部でシールされ、
個々の成形ローラは、その成形ローラの本体が鼓状若しくは部分的鼓状の形状を持ち、その本体が回転軸の周りを回転自在に配置され、本体と回転軸との間にブッシングが嵌合され、
第１鼓状端部成形ローラ及び第２鼓状端部成形ローラの外周面を構成する材料が、四フッ化エチレン樹脂(ＰＴＦＥ)又は超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）からなり、実質的に成形ローラ本体を構成し、
第１鼓状端部成形ローラ及び第２鼓状端部成形ローラは、ウェブ状包装材料の端面エッジが、各成形ローラの回転軸と垂直な方向からズレた下方方向に移動する、
ことを特徴とする。

この発明の好ましい態様において、成形ローラ本体が、ステンレス母材に、０．２〜０．３ｍｍ厚の四フッ化エチレン樹脂が接着剤層を介して積層されている。

この発明の好ましい態様において、成形ローラ本体が、ブッシングを介して回転軸に嵌合され、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）で一体成形されている。

上記構成の本発明によれば、以下の作用機能を発揮し、有利な効果が得られる。
この包装充填装置で使用されるウェブ状包装材料は、紙基材及び両面に熱可塑性樹脂が積層された積層体であって両縁部の端面エッジが露出する。
紙基材の断面には、その断面形成時に生じた紙微細粉やサイジング粉、それらを生じるヒビ、割れ目などが存在する。また、両面の熱可塑性樹脂は熱や機械力により小片、凹凸を生じることもある。
搬送手段は、ウェブ状包装材料を連続的に包装充填装置内で搬送する。
ストリップ接合手段が、包装材料の一方の縁部に沿ってストリップを接合し、殺菌ステーションで殺菌する。

本発明における特徴が存する複数段の成形ローラ群が、包装材料を徐々にチューブ状の形状に下方に垂直方向に成形する。
包装材料をチューブ状に成形することによって、被充填の液体製品を充填包装可能にする。
包装材料の両縁部を重ね、縦シール手段によってストリップと共に押し当てて縦シールする。縦シールされたチューブは、包装材料の両縁部から被充填の液体が漏れることがない。
充填パイプを介して液体食品をチューブ状包装材料内に流し込み充填する。
チューブ状包装材料を、下方に案内し、横方向に横シール装置が横シールする。横シールは液体食品の液面下でチューブ状包装材料を外から挟み強く押圧して包装材料内面の熱可塑性樹脂内層同士でシールされる。この横シールによって、充填された液体がチューブ状包装材料内から下に落下することがない。
次いで、横シール帯域で切断して個々の枕状包装体に分離し、枕状包装体を、最終形状成形装置が最終の形状に成形し、流動性食品を収容する包装容器を得る。

本発明における特徴が存する複数段の成形ローラ群が、少なくとも、上から上部サポートローラ、下部サポートローラ、上部成形リング及び下部成形リングからなる。
上部サポートローラは、両サイドの第１鼓状端部成形ローラと第１鼓状サポート用成形ローラとからなる。第１鼓状端部成形ローラは、両縁部及び端面エッジと接触し、平坦なウェブ状包装材料を、その両縁部で、内側に湾曲する形状に変形する。第１鼓状サポート用成形ローラは、その他の部分を支持する。

下部サポートローラは、第２鼓状端部成形ローラと第２鼓状サポート用成形ローラとからなる。
両サイドに配置された第２鼓状端部成形ローラは、両縁部及び端面エッジと接触する。
第２鼓状端部成形ローラは、両縁部で、内側に湾曲するウェブ状包装材料を、その両縁部で更に湾曲する形状に変形する。他方、第２鼓状サポート用成形ローラは、その他の部分を支持する。

第１、第２端部成形ローラは、端面エッジと接触するので、上述の紙微細粉やサイジング粉、それらのヒビ、割れ目など、熱可塑性樹脂の小片、凹凸と遭遇する恐れがある。
第１鼓状端部成形ローラ及び第２鼓状端部成形ローラは、ウェブ状包装材料の端面エッジが、各成形ローラの回転軸と垂直な方向からズレた下方方向に移動する。ウェブ状包装材料の搬送方向のズレによって、ウェブ状包装材料の端面エッジに応力がかかり、上述の紙微細粉の離脱、ヒビ、割れ目の拡大、熱可塑性樹脂の小片の落下の恐れが拡大する。

上部成形リングでは、複数個の成形ローラを配置し、その内周面でウェブ状包装材料をほぼチューブ状に成形する。
下部成形リングでは、複数個の成形ローラを配置し、その内周面でウェブ状包装材料を円形、チューブ状に成形する。同時に縦シール装置が、両縁部の重なり部でシールする。

この発明において、個々の成形ローラは、その成形ローラの本体が鼓状若しくは部分的鼓状の形状を持ち、その本体が回転軸の周りを回転自在に配置され、本体と回転軸との間にブッシングが嵌合されている。
この回転軸によって、個々の成形ローラが容易に回転される。また、ブッシングによって成形ローラと回転軸とが連動する。

この発明の特徴において、第１鼓状端部成形ローラ及び第２鼓状端部成形ローラの外周面を構成する材料が、四フッ化エチレン樹脂(ＰＴＦＥ)又は超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）からなり、実質的に成形ローラ本体を構成する。
ところで、鼓状端部成形ローラは、端面エッジが、成形ローラの回転軸とズレた下方方向に移動し、包装材料の搬送方向のズレによって、ウェブ状包装材料の端面エッジに応力がかかり、上述の紙微細粉の離脱、ヒビ、割れ目の拡大、熱可塑性樹脂の小片の落下の恐れが拡大する。

端部成形ローラの四フッ化エチレン樹脂及び超高分子量ポリエチレンは、自己潤滑性、低摩擦性及び非粘着性を有するので、端部成形ローラが、端面エッジと接触し、紙微細粉やサイジング粉、それらの割れ目など、熱可塑性樹脂の小片などと遭遇しても、端部成形ローラの外周面を汚染することがない。また、鼓状端部成形ローラが、包装材料の搬送方向がズレ、端面エッジに応力がかかっても、紙微細粉の離脱、ヒビ、割れ目の拡大、熱可塑性樹脂の小片の落下もない。
上述のように、端部成形ローラの外周面に、包装材料の小片や複合物が付着たい積しない、液体紙容器用ウェブ状包装材料の成形ローラを備える包装充填装置を提供することができる。

この発明で使用することができる包装充填装置の概略図である。 この発明による第１実施例の鼓状端部成形ローラを示す断面図である。 この発明による第２実施例の鼓状端部成形ローラを示す断面図である。 この発明で使用することができる上部サポートローラ及び下部サポートローラの斜視図である。 この発明で使用することができるレンガ状包装容器を示す斜視図である。。 この発明で使用することができる上部成形リングの部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示される包装充填装置例によって、この形態を説明する。この装置例では、ウェブ状の包装材料１は、リール状で包装充填装置に収容される。包装材料１は、紙基材、及び該紙基材の両面にポリエチレン樹脂が積層された可撓性の積層体から成り、紙基材とフィルムとの間にアルミニウム箔などの導電層が形成され、包装容器の表面に相当する部分にあらかじめ外装用の印刷が施される。

ウェブ状包装材料は、紙基材及び両面に熱可塑性樹脂が積層された積層体であって両縁部の端面エッジが露出する。紙基材の断面には、その断面形成時に生じた紙微細粉やサイジング粉、それらを生じるヒビ、割れ目などが存在する。また、両面の熱可塑性樹脂は熱や機械力により小片、凹凸を生じることもある。

繰り出された包装材料１は、搬送手段によって連続的に搬送され、包装充填に供される。
包装材料１は、ストリップ接合手段（図示せず）に送られ、ストリップ接合手段によって包装材料１の一方の縁部に沿ってストリップが接合される。
包装材料１は、殺菌ステーション２に送られ、殺菌ステーション２において殺菌される。包装材料１は、数段の成形ローラ群によって徐々に変形されてチューブ状の形状に成形される。

チューブ状に成形された包装材料の両縁部が重ねられ、縦シール装置３によってストリップと共に押し当てて縦シールされる。更に、充填パイプを介して供給された液体食品がチューブ状包装材料１内に充填される。
チューブ状包装材料は、下方に案内されて、横方向に横シール装置（図示せず）によって横シールされる。横シールされた包装材料は、横シール帯域でナイフなどで切断されて個々の枕状包装体４に分離される。
枕状包装体４は、最終形状成形装置（図示せず）で最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器５（図５に示す）が得られる。

実施例において、図１に示すように、４段の成形ローラ群が、上から上部サポートローラ６、下部サポートローラ７、上部成形リング８及び下部成形リング９からなる。
上部サポートローラ６は、図４に示すように、両サイドの第１鼓状端部成形ローラ６ａ，６ａと第１鼓状サポート用成形ローラ６ｂ，６ｂとからなる。第１鼓状端部成形ローラ６ａは、両縁部１ａ，１ｂ及び端面エッジと接触し、平坦なウェブ状包装材料１を、その両縁部１ａ，１ｂで、内側に湾曲する形状に変形する。第１鼓状サポート用成形ローラ６ｂ，６ｂは、その他の部分を支持する。

下部サポートローラは、図４に示すように、第２鼓状端部成形ローラ７ａ，７ａと第２鼓状サポート用成形ローラ７ｂとからなる。
両サイドに配置された第２鼓状端部成形ローラ７ａ，７ａは、両縁部１ａ，１ｂ及び端面エッジと接触する。
第２鼓状端部成形ローラ７ａ，７ａは、両縁部１ａ，１ｂで、内側に湾曲するウェブ状包装材料１を、その両縁部１ａ，１ｂで更に湾曲する形状に変形する。他方、第２鼓状サポート用成形ローラ７ｂは、その他の部分を支持する。

第１、第２端部成形ローラ６ａ，７ｂは、端面エッジと接触するので、紙粉やサイジング粉、それらのヒビなど、熱可塑性樹脂の小片、凹凸と遭遇する恐れがある。
また、第１鼓状端部成形ローラ６ａ及び第２鼓状端部成形ローラ７ａは、包装材料１の端面エッジが、成形ローラ７ａ，６ａの回転軸と垂直な方向からズレた下方方向に移動する。このズレによって、ウェブ状包装材料の端面エッジに応力がかかり、紙粉の離脱、割れ目の拡大、熱可塑性樹脂の小片の落下の恐れが拡大する。

上部成形リングで８は、図６に示すように、７個の成形ローラ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇを配置し、その内周面でウェブ状包装材料をほぼチューブ状に成形する。
下部成形リング９では、複数個の成形ローラを配置し、その内周面でウェブ状包装材料を円形、チューブ状に成形する。同時に縦シール装置が、両縁部の重なり部でシールする。

この実施例において、図２、図３、図４に示すように、個々の成形ローラは、その成形ローラの本体が鼓状若しくは部分的鼓状の形状を持ち、その本体が回転軸Ａの周りを回転自在に配置され、本体と回転軸との間にブッシングＢが嵌合されている。
この回転軸Ａによって、個々の成形ローラが容易に回転される。また、ブッシングＢによって成形ローラと回転軸とが連動する。

この実施例において、第１鼓状端部成形ローラ及び第２鼓状端部成形ローラの外周面を構成する材料が、四フッ化エチレン樹脂(ＰＴＦＥ)又は超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）からなり、実質的に成形ローラ本体を構成する。
端部成形ローラの四フッ化エチレン樹脂及び超高分子量ポリエチレンは、自己潤滑性、低摩擦性及び非粘着性を有するので、端部成形ローラが、端面エッジと接触し、紙微細粉やサイジング粉、それらの割れ目など、熱可塑性樹脂の小片などと遭遇しても、端部成形ローラの外周面を汚染することがない。また、鼓状端部成形ローラが、包装材料の搬送方向がズレ、端面エッジに応力がかかっても、紙微細粉の離脱、ヒビ、割れ目の拡大、熱可塑性樹脂の小片の落下もない。

この発明による第１の実施例において、図２に示すように、成形ローラ７ａ，６ａは、その本体が、ステンレス母材７ｄ，６ｄに、０．２〜０．３ｍｍ厚の四フッ化エチレン樹脂７ｃ，６ｃが接着剤層７ｅ，６ｅを介して積層されている。

この発明による第２の実施例において、図３に示すように、成形ローラ７ａ，６ａは、その本体７ｆ，６ｆが、ブッシングＢを介して回転軸Ａに嵌合され、超高分子量ポリエチレンで一体成形されている。
上述のように、包装充填装置は、端部成形ローラの外周面に、包装材料の小片や複合物が付着たい積しない。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

この発明は、液体食品の包装充填の製造に適用することができる。

１ ウェブ状包装材料
６ 上部サポートローラ
７ 下部サポートローラ
７ａ，６ａ 鼓状端部成形ローラ
７ｂ，６ｂ 鼓状サポート用成形ローラ
８ 上部成形リング
９ 下部成形リング
Ａ 回転軸
Ｂ ブッシング

Claims (3)

1. 紙基材及び両面に熱可塑性樹脂が積層された積層体であって両縁部の端面エッジが露出したウェブ状包装材料が搬送手段によって連続的に搬送され、ストリップ接合手段によって該包装材料の一方の縁部に沿ってストリップが接合され、殺菌ステーションで殺菌され、該包装材料が、複数段の成形ローラ群によって徐々に変形されてチューブ状の形状に成形され、該包装材料の両縁部が重ねられ、縦シール手段によって該ストリップと共に押し当てて縦シールされ、充填パイプを介して液体食品が該チューブ状包装材料内に充填され、該チューブ状包装材料が、下方に案内されて、横方向に横シール装置によって横シールされ、横シール帯域で切断されて個々の枕状包装体に分離され、該枕状包装体が、最終形状成形装置で最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器が得られる包装充填装置であって、
   複数段の該成形ローラ群が、少なくとも、上から上部サポートローラ、下部サポートローラ、上部成形リング及び下部成形リングからなり、
   該上部サポートローラが、平坦な該ウェブ状包装材料を、その両縁部で、内側に湾曲する形状に変形するように、両縁部及び端面エッジと接触する両サイドの第１鼓状端部成形ローラと、その他の部分を支持する第１鼓状サポート用成形ローラとからなり、該下部サポートローラは、両縁部で、内側に湾曲する該ウェブ状包装材料を、その両縁部で更に湾曲する形状に変形するように、両縁部及び端面エッジと接触する両サイドの第２鼓状端部成形ローラと、その他の部分を支持する第２鼓状サポート用成形ローラとからなり、
   該上部成形リングでは、該ウェブ状包装材料をほぼチューブ状に成形するように成形ローラが配置され、
   該下部成形リングでは、同時に該縦シール装置によって、該両縁部の重なり部でシールされ、
   個々の該成形ローラは、該成形ローラの本体が鼓状若しくは部分的鼓状の形状を持ち、該本体が回転軸の周りを回転自在に配置され、該本体と該回転軸との間にブッシングが嵌合され、
   該第１鼓状端部成形ローラ及び該第２鼓状端部成形ローラの外周面を構成する材料が、四フッ化エチレン樹脂(ＰＴＦＥ)又は超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）からなり、実質的に成形ローラ本体を構成し、
   該第１鼓状端部成形ローラ及び該第２鼓状端部成形ローラは、該ウェブ状包装材料の端面エッジが、各成形ローラの該回転軸と垂直な方向からズレた下方方向に移動する、
   ことを特徴とする包装充填装置。
2. 該成形ローラ本体が、ステンレス母材に、０．２〜０．３ｍｍ厚の四フッ化エチレン樹脂が接着剤層を介して積層されている、請求項１記載の包装充填装置。
3. 該成形ローラ本体が、該ブッシングを介して該回転軸に嵌合され、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）で一体成形されている、請求項１記載の包装充填装置。