JP2014012540A - 包装充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最終形状成形装置のホットエアー噴射ノズルに、包装積層材料のポリエチレンが堆積せず、ポリエチレン固形／軟化堆積物の異物が無く、良好な運転を長期に可能にし、容器の外観を汚すこともなく、シール面の接着性を維持することができる包装充填装置を提供する。
【解決手段】包装充填装置の最終形状成形装置２０が、カートンステーション２１と、コンベア２３と、駆動装置２２と、フラップを容器パネルにヒートシールする加熱装置２４とを備え、加熱装置２４が、ボトムパネルに折畳まれるフィン及びフラップをヒートシールする第１ホットエアー噴射ノズル２５と、サイドパネルに折畳まれるフィン及びフラップをヒートシールする第２ホットエアー噴射ノズル２６とを有し、ホットエアー噴射ノズル２５、２６のホットエアー噴射面が、実質的に均一な高温である。
【選択図】図６

Description

本発明は、ウェブ状包装材料をチューブ状に成形して液体食品を充填し、フィン及びフラップを折畳んで紙容器を製造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３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シールすると共に、枕状の包装体（一次形状容器）に予備成形する。
枕状の包装体を横シール帯域で容器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２及びフラップ３を、ボトムフラップ（図３に図示せず）、トップパネル４及びサイドパネル５に折畳んで、図３に示すフロントパネル６を有するレンガ状の容器１が成形される。

図４に示される包装充填装置例では、ウェブ状の包装積層材料１０は、リール状で包装充填装置に収容される。包装材料１０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１０は、搬送手段によって連続的に搬送される。包装材料１０は、ストリップ接合手段によって包装材料１０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１０は、殺菌ステーションに送られ、殺菌される。殺菌された包装材料１０が無菌室に送られる。包装材料１０は、成形ローラ１１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１０の両縁部が重ねられ、縦シール装置１２によってストリップと共に押し当てて縦シールされる。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１０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、横シール装置（図示せず）によって、図２に示すように、折目線に沿って枕状の包装体１３に予備成形され、横方向に横シールされる。横シールされた包装体１３は、横シール帯域１５でナイフなどで切断されて個々の枕状包装体１４に分離される。
枕状包装体１４は、最終形状成形装置で、図２に示すように、上側のフィン２及びフラップ３（容器の底側に相当）がボトムパネル７に折畳まれ、下側のフィン２及びフラップ３（容器の上側に相当）がサイドパネル５に折畳まれ、その後にヒートシールされて、図３に示すフロントパネル６を有するレンガ状の容器１が成形される最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器１（図１に示す）が得られる。（例えば、特許文献１参照）

図４に示す装置例では、例えば、図６に示す最終形状成形装置２０が用いることができる。
最終形状成形装置２０は、倒立した枕状包装体１４を挟持するカートンステーション２１と、等間隔に配置されたカートンステーション２１を無端に上下に並進させるコンベア２３と、コンベアを運動させる駆動装置２２と、フラップ３をパネルにヒートシールする加熱装置２４とを備える。
加熱装置２４は、上側のフィン２及びフラップ３（容器の底側に相当）をボトムパネル７に折畳み、ヒートシールするホットエアー噴射ノズル２５と、下側のフィン２及びフラップ３（容器の上側に相当）をサイドパネル５に折畳み、ヒートシールするホットエアー噴射ノズル２６とを有する。

最終形状成形装置２０では、上流カートンステーション２７が、倒立した枕状包装体１４を受け入れ、コンベア２３上のカートンステーション２１が搬送し、加熱装置２４のホットエアー噴射ノズル２５が、上側のフィン２及びフラップ３（容器の底側に相当）の裏面のポリエチレン及びボトムパネル７対応面のポリエチレンを加熱し、押当ててヒートシールし、加熱装置２４のホットエアー噴射ノズル２６が、下側のフィン２及びフラップ３（容器の上側に相当）の裏面のポリエチレンとサイドパネル５の対応面のポリエチレンを加熱し、押当ててヒートシールし、整形した後に、下流カートンステーション２８が、正立した最終容器１（図３）を搬出する。

特開２０１０ー４２８３１号公報

上述の最終形状成形装置の運転中に、ホットエアー噴射ノズルの一部分に、包装積層材料のポリエチレン（熱可塑性材料最外層）固形物若しくは軟化物が堆積し、また、ある程度の大きさになると容器表面に接着することがある。
ポリエチレン固形／軟化堆積物は、装置内で異物として存在し、良好な運転を阻害する恐れがあり、また、最終容器の表面に付着して外観を汚し、シール面に付着して接着性を劣化するおそれがある。
この発明は、最終形状成形装置のホットエアー噴射ノズルに、包装積層材料のポリエチレンが堆積せず、ポリエチレン固形／軟化堆積物の異物が無く、良好な運転を長期に可能にし、容器の外観を汚すこともなく、シール面の接着性を維持することができ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ウェブ状包装材料が成形ローラによって変形されてチューブ状に成形され、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、横シール装置によって、折目線に沿って枕状包装体に予備成形され、横方向に横シールされ、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折畳まれて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、
最終形状成形装置が、倒立した枕状包装体を挟持するカートンステーションと、等間隔に配置されたカートンステーションを並進させるコンベアと、コンベアを駆動させる駆動装置と、折畳みにより形成されたフラップを容器パネルにヒートシールする加熱装置とを備え、
加熱装置が、ボトムパネルに折畳まれる上側のフィン及びフラップをヒートシールする第１ホットエアー噴射ノズルと、サイドパネルに折畳まれる下側のフィン及びフラップをヒートシールする第２ホットエアー噴射ノズルとを有し、
少なくとも第１ホットエアー噴射ノズルのホットエアー噴射面が、実質的に均一な高温であることを特徴とする。

この発明の好ましい態様において、第１及び第２のホットエアー噴射ノズルのホットエアー噴射面が、実質的に均一な高温である。

この発明の好ましい態様において、ホットエアー噴射ノズルが、筒状噴射面を持ち、加熱する表面に対応面に多数個の噴出孔を有し、ホットエアー噴射ノズルが、両端口から高温のホットエアーが流入し噴射面の噴出孔から噴出する管からなる。

この発明の好ましい態様において、ホットエアー噴射ノズルが、噴射面を有する実質的に直線の第１管と、第１管の端と連通し両端口に接続する第２管とからなり、第１管と第２管との連通部分が流体力学的に滑らかである。

この発明の好ましい態様において、第１管と第２管との連通部分に噴出孔を設ける。

この発明の好ましい態様において、筒状噴射面に穿孔された噴出孔の分布密度に勾配を設ける。

この発明の好ましい態様において、ホットエアーの流入気圧に応じて、噴出孔の分布密度の勾配を設定する。

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る。
柔軟性、可撓性に富んだ材料であって、外力によって、破断や損傷することなく、変形し、容易に処理される。
このウェブ状包装材料は、成形ローラによって変形されてチューブ状に成形される。チューブが縦シールされ、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る。

この包装充填装置では、チューブ状包装材料が、下方に案内されて、横シール装置によって、折目線に沿って枕状包装体に予備成形され、横方向に横シールされ、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。
この発明において、上記最終形状成形装置に、この発明の特徴がある。

この発明の最終形状成形装置が、倒立した枕状包装体を挟持するカートンステーションと、等間隔に配置されたカートンステーションを並進させるコンベアと、コンベアを駆動させる駆動装置と、折畳みにより形成されたフラップを容器パネルにヒートシールする加熱装置とを備える。
加熱装置が、ボトムパネルに折畳まれる上側のフィン及びフラップをヒートシールする第１ホットエアー噴射ノズルと、サイドパネルに折畳まれる下側のフィン及びフラップをヒートシールする第２ホットエアー噴射ノズルとを有する。

最終形状成形装置では、上流からの倒立した枕状包装体を受け入れ、コンベア上のカートンステーションが搬送し、加熱装置の第１のホットエアー噴射ノズルが、容器の底側に相当する上側のフィン及びフラップの熱可塑性樹脂及び、ボトムパネル対応面の熱可塑性樹脂を加熱してヒートシールし、第２のホットエアー噴射ノズルが、容器の上側に相当する下側のフィン及びフラップの熱可塑性樹脂とサイドパネルの対応面の熱可塑性樹脂を加熱してヒートシールし、必要に応じて整形した後に、下流側に、正立した最終容器を搬出する。

この発明の特徴において、少なくとも第１ホットエアー噴射ノズルのホットエアー噴射面が、実質的に均一な高温である。
この発明の好ましい態様においては、第１及び第２のホットエアー噴射ノズルのホットエアー噴射面が、実質的に均一な高温である。
ホットエアー噴射面が高温であるので、フィン、フラップ及び容器パネルの最外面の熱可塑性樹脂が、噴射面に接触したとしても熱可塑性樹脂が噴射面に固形物として若しくは軟化物として付着することが無く、絶えず溶融流動物として付着し、噴射面に堆積することが無い。
熱可塑性樹脂（例えば、ポリエチレン）の固形／軟化堆積物の異物が無く、良好な運転を長期に可能にし、容器の外観を汚すこともなく、シール面の接着性を維持することができる。

この発明の好ましい態様において、ホットエアー噴射ノズルが、筒状噴射面を持ち、加熱する表面に対応面に多数個の噴出孔を有する。
筒の曲面から噴射されるので、フィン、フラップ及び容器パネルで形成される鋭角空間を均一に加熱することができ、噴出孔の多数から噴射されるホットエアーが十分に加熱することができる。

この発明の好ましい態様において、ホットエアー噴射ノズルが、両端口から高温のホットエアーが流入し噴射面の噴出孔から噴出する管からなる。
管の一端からホットエアーが流入し他端で滞留して温度低下する流れと異なり、温度低下や温度差の発生を防ぐことができ、全体的に管を均一に高温に維持することができる。

この発明の好ましい態様において、ホットエアー噴射ノズルが、噴射面を有する実質的に直線の第１管と、第１管の端と連通し両端口に接続する第２管とからなり、第１管と第２管との連通部分が流体力学的に滑らかである。
噴射面を有する第１管が実質的に直線であるので、ホットエアーをスムーズに流すことができ、また、フラップ及び容器パネルで形成される鋭角空間の間隙に、嵌めることができる。更に、第１管と第２管との連通部分が流体力学的に滑らかであるので、この連通部分でホットエアーの滞留が無く、温度低下や温度差の発生を防ぐことができる。

この発明の好ましい態様において、第１管と第２管との連通部分に噴出孔を設ける。
第１管と第２管との連通部分の噴出孔によって、この連通部分でホットエアーの滞留が無く、温度低下や温度差の発生を防ぐことができる。

この発明の好ましい態様において、筒状噴射面に穿孔された噴出孔の分布密度に勾配を設ける。
この勾配によって、強度に加熱する必要がある箇所を、対応噴射面の噴出孔の密度を高めることによって、適切に加熱することができる。

この発明の好ましい態様において、ホットエアーの流入気圧に応じて、噴出孔の分布密度の勾配を設定する。
この勾配によって、噴出孔から出るホットエアーの流量や流速を適正に制御することができる。
上述のように、最終形状成形装置のホットエアー噴射ノズルに、包装積層材料のポリエチレンが堆積せず、ポリエチレン固形／軟化堆積物の異物が無く、良好な運転を長期に可能にし、容器の外観を汚すこともなく、シール面の接着性を維持することができる。

最終形状成形装置の加熱装置のヒートシール例を示す正面図である。 連結した枕状包装体と切断された枕状包装体との斜視図である。 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包装充填装置の概略図である。 この発明の加熱装置の第１ホットエアー噴射ノズルの実施例を示す斜視図である。 この発明で使用することができる最終形状成形装置例を示す斜視図である。 この発明の加熱装置の第１ホットエアー噴射ノズルの実施例でヒートシールする態様を示す斜視図である。

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４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１０は、リール状で包装充填装置に収容される。包装材料１０は、紙基材、及び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、紙基材とポリエチレン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。

繰り出された包装材料１０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１０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１０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１０は、殺菌ステーションに送られ、殺菌ステーションにおいて殺菌される。包装材料１０は、数段の成形ローラ群１１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１２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１０内に充填される。
チューブ状包装材料は、図２に示すように、下方に案内されて、横シール装置（図４に図示せず）によって、枕状包装体１３に予備成形され、横方向に横シールされる。横シールされた包装材料は、横シール帯域１５でナイフなどで切断されて個々の枕状包装体１４に分離される。
枕状包装体１４は、図６に示す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１（図３に示す）が得られる。

枕状包装体１４は、最終形状成形装置２０で、図２に示す上側のフィン２及びフラップ３（容器の底側に相当）がボトムパネル７に折畳まれ、下側のフィン２及びフラップ３（容器の上側に相当）がサイドパネル５に折畳まれ、その後にヒートシールされて、図３に示すフロントパネル６を有するレンガ状の容器１が成形される最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器１（図１に示す）が得られる。

この実施態様の最終形状成形装置は、図６に示すように、倒立した枕状包装体（図示せず）を挟持するカートンステーション２１と、等間隔に配置されたカートンステーションを並進させるベルト状コンベア２３と、コンベア２３を駆動させる駆動装置２２と、折畳みにより形成されたフラップを容器パネルにヒートシールする加熱装置２４とを備える。
この実施態様の最終形状成形装置の加熱装置２４は、図１に示すように、ボトムパネル７に折畳まれる上側のフィン２及びフラップ３をヒートシールする第１ホットエアー噴射ノズル２５と、サイドパネル５に折畳まれる下側のフィン２及びフラップ３をヒートシールする第２ホットエアー噴射ノズル２６とを有する。

最終形状成形装置２０は、図６に示すように、上流２７からの倒立した枕状包装体（図示せず）を受け入れ、コンベア２３上のカートンステーション２１を包装体と共に搬送し、加熱装置２４の第１のホットエアー噴射ノズル２５が、容器の底側に相当する上側のフィン２及びフラップ３のポリエチレン及び、ボトムパネル７対応面のポリエチレンを加熱してヒートシールし、第２のホットエアー噴射ノズル２６が、容器の上側に相当する下側のフィン２及びフラップ３のポリエチレンとサイドパネル５の対応面のポリエチレンを加熱してヒートシールし、整形した後に、下流２８側に、正立した最終容器１（図示せず）を搬出する。

この実施態様において、図５に示すように、第１及び第２のホットエアー噴射ノズル２５、２６のホットエアー噴射面３０が、実質的に均一な高温である。
この態様においては、第１及び第２のホットエアー噴射ノズル２５、２６のホットエアー噴射面３０が、実質的に均一な高温である。
この態様において、ホットエアー噴射面３０が高温であり、フィン２、フラップ３及び容器パネル７、５の最外面のポリエチレンが、噴射面３０に接触したとしてもポリエチレンが噴射面３０に、固形／軟化物として付着することが無く、絶えず溶融して付着し、噴射面に堆積しない。
良好な運転を長期に可能にし、容器の外観を汚すこともなく、シール面の接着性を維持する。

この態様において、ホットエアー噴射ノズル２５、２６が、図５に示すように、筒状噴射面３０を持ち、加熱する表面に対応面に多数個の噴出孔３１を有する。
筒の曲面から噴射されるので、図７に示すように、フィン２、フラップ３及びボトムパネル７で形成される鋭角空間４０を均一に加熱し、ホットエアー噴射ノズル２５の噴出孔多数から噴射されるホットエアーが十分に加熱する。

この態様において、図５に示すように、ホットエアー噴射ノズル２５が、両端口３２、３２から高温のホットエアーが流入し噴射面の噴出孔から噴出する管からなる。
両端口３２、３２から高温ホットエアーが管の内部に流入し、管の中空を流れて、噴射面の噴出孔から噴出するまで、内部から管の温度低下や温度差の発生を防ぎ、全体的に管を均一に高温に維持する。

図５に示す態様において、ホットエアー噴射ノズル２５が、噴射面３０を有する実質的に直線の第１管３３と、第１管３３の端と連通し両端口に接続する第２管３４とからなり、第１管３３と第２管３４との連通部分３５が流体力学的に滑らかである。
噴射面を有する第１管が実質的に直線であるので、ホットエアーをスムーズに流すことができ、また、フラップ及び容器パネルで形成される鋭角空間の間隙に、嵌めることができる。更に、第１管と第２管との連通部分が流体力学的に滑らかであるので、この連通部分でホットエアーの滞留が無く、温度低下や温度差の発生を防ぐことができる。

図５に示す態様において、第１管３３と第２管３４との連通部分３５に噴出孔を設ける。
第１管３３と第２管３４との連通部分３５の噴出孔によって、この連通部分３５でホットエアーの滞留が無く、温度低下や温度差の発生を防ぐ。

好ましい変形態様において、筒状噴射面３０に穿孔された噴出孔３１の分布密度に勾配を設ける。
この勾配によって、強度に加熱する必要がある箇所を、対応噴射面の噴出孔の密度を高めることによって、適切に加熱する。

別の態様において、ホットエアーの流入気圧に応じて、噴出孔の分布密度の勾配を設定する。
この勾配によって、噴出孔から出るホットエアーの流量や流速を適正に制御する。
上記の実施態様が示すように、最終形状成形装置のホットエアー噴射ノズルに、包装積層材料のポリエチレンが堆積せず、ポリエチレン固形／軟化堆積物の異物が無く、良好な運転を長期に可能にし、容器の外観を汚すこともなく、シール面の接着性を維持する。

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。

２ フィン
３ フラップ
５ サイドパネル
７ ボトムパネル
１０ ウェブ状包装材料
２１ カートンステーション
２２ 駆動装置
２３ コンベア
２４ 加熱装置
２５ 第１ホットエアー噴射ノズル
２６ 第２ホットエアー噴射ノズル

Claims (7)

1. 紙基材及び両面に熱可塑性樹脂が積層されたウェブ状包装材料が成形ローラによって変形されてチューブ状に成形され、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、横シール装置によって、折目線に沿って枕状包装体に予備成形され、横方向に横シールされ、横シール帯域で切断されて個々の該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折畳まれて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、
   該最終形状成形装置が、倒立した該枕状包装体を挟持するカートンステーションと、等間隔に配置された該カートンステーションを並進させるコンベアと、該コンベアを駆動させる駆動装置と、折畳みにより形成されたフラップを容器パネルにヒートシールする加熱装置とを備え、
   該加熱装置が、ボトムパネルに折畳まれる上側のフィン及びフラップをヒートシールする第１ホットエアー噴射ノズルと、サイドパネルに折畳まれる下側のフィン及びフラップをヒートシールする第２ホットエアー噴射ノズルとを有し、
   少なくとも該第１ホットエアー噴射ノズルのホットエアー噴射面が、実質的に均一な高温である、
   ことを特徴とする包装充填装置。
2. 該第１及び第２のホットエアー噴射ノズルのホットエアー噴射面が、実質的に均一な高温である、請求項１記載の包装充填装置。
3. 該ホットエアー噴射ノズルが、筒状噴射面を持ち、加熱する表面に対応面に多数個の噴出孔を有し、ホットエアー噴射ノズルが、両端口から高温のホットエアーが流入し噴射面の噴出孔から噴出する管からなる、請求項１記載の包装充填装置。
4. 該ホットエアー噴射ノズルが、噴射面を有する実質的に直線の第１管と、第１管の端と連通し両端口に接続する第２管とからなり、第１管と第２管との連通部分が流体力学的に滑らかである、請求項１記載の包装充填装置。
5. 該第１管と該第２管との連通部分に噴出孔を設ける、請求項４記載の包装充填装置。
6. 該筒状噴射面に穿孔された該噴出孔の分布密度に勾配を設ける、請求項１記載の包装充填装置。
7. ホットエアーの流入気圧に応じて、該噴出孔の分布密度の勾配を設定する、請求項６記載の包装充填装置。