JP2016124588A - シュリンク装置とシュリンク方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器底部へ安定したシュリンク材の収縮、密着を行うこと。【解決手段】容器４７の上方から被せた袋状のシュリンク材４６の裾部を熱によって収縮させて容器４７の底部外周に巻き付けるシュリンク装置１であって、該シュリンク装置１は、空気を供給するポンプ４２と、空気を加熱するヒータ２４と、ヒータ２４及び空気の流通路２２を有する本体４と、底部を下にして容器４７を載せる載置台３６とを備え、流通路２２はヒータ２４に沿って配設され、流通路２２からの空気の吹出し口３３が上方に向けては円周上に複数配設され、載置台３６は、吹出し口３３よりも上方に間隔を空けて配設され、載置台３６がシュリンク材４６の底部への巻き付け部よりも内側に配設されている。【選択図】図３

Description

本発明は、袋状の包装材の開口部を容器の底部に局部的に巻き付けて包装するシュリンク装置とシュリンク方法に関する。

容器等の外包装やラベルに用いられているシュリンク材（フィルム）は、用途・中身等により様々な形態で用いられている。そのシュリンク作業の中で、シュリンク材を容器に密着させる作業を行うシュリンクトンネル等へ容器を搬送する前に、先に、容器の底部に加熱を施し、シュリンク材を底部に密着させる予備シュリンクをする方法がある。
特許文献１には、例えば、熱風ブロワーを用いて、シュリンク材を容器の底部に巻き込んで、仮包装（予備シュリンク）された容器が、コンベアに戻され、その後シュリンクトンネル等に移送されシュリンク包装体（本シュリンク）が完成する記載がある。
シュリンクフィルムなどのシュリンク材は、容器の底部にフィルムを巻き込んで密着させることが望ましいのであるが、従来ではシュリンク材を容器の底部に収縮させるために、上述した熱風ブロア、ライスター（ライスター・テクノロジーズ社の商品名）などの熱風発生装置によって、シュリンク材で覆った容器の底部を無理やり、熱風発生装置に近づけて、底部にシュリンク材を収縮させるのが一般的な方法であった。

このような作業では、コンベアから抜き取ったシュリンク材を、容器の底部に密着させるのに、人手に頼ってシュリンク材を収縮させることが少なくない。人手によって容器底部にシュリンク材を収縮させるには、容器を横にした状態で手に持って熱風発生装置からの熱風に裾部を近づけて、容器の軸を中心に裾部を１回転させて、シュリンク材を収縮させる。よって、人手を熱風に近づける作業によって手が熱くなり、連続的な作業ができず、また、容器には内容物が充填されているので重さも負担になる。さらに、連続して熱風が吹出しているためエネルギー効率が悪く、省エネ・環境の観点からも好ましくない。
こうした欠点により、底部への収縮が本来必要であったものが、底部への収縮を省略して、容器の胴部のみシュリンクするスリーブ状のもので代用しているものが、一般の商品に多々見られる。

特開２００６−２０６０７３号公報

このような、スリーブ状のラベルとして多く使用されているシュリンク材が容器から脱落する不具合や、容器底部がむき出しとなって、搬送・陳列等を経て容器底部に埃・ゴミが付着し若しくは傷となって、商品価値が損なわれるという問題があった。
また、従来の熱風の吹出しでは、容器の底部の収縮させる部位に均等に熱風を当てることは、熟練の技術を要し、シュリンク材の底部収縮に片収縮や不必要な胴部までの収縮、ばらつきが発生し、不良品が出やすく、コストや手間がかかっているのが実情であった。

さらに、シュリンク材の全体の製品仕上がりについては、シュリンク材を風船のように膨らませ、シュリンク時のシュリンク材の収縮時に、予め形成しておいた空気抜きの孔から空気を抜くと、シュリンクが美麗に仕上がるというのがシュリンク材を使用して包装化する業界の常識となっている。
しかしながら、人手で仕上げる場合は、シュリンク材の袋を持って行うので、シュリンク材に十分に空気が入らないこともある。また、人手に熱風が吹きかかることもある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされ、容器底部における安定したシュリンク材の収縮を行い、省エネによる生産コストの軽減が可能でかつ包装状態が美麗なシュリンク装置及びシュリンク方法を提供することを目的とする。

本発明のシュリンク装置は、上記目的を達成するために、容器の上方から被せた袋状若しくは筒状のシュリンク材の裾部を熱によって収縮させて容器の底部外周に巻き付けるシュリンク装置であって、空気を供給するポンプと、空気を加熱するヒータと、前記ヒータ及び空気の流通路を有する本体と、底部を下にして容器を載せる載置台とを備え、前記流通路は前記ヒータに沿って配設され、前記流通路からの空気の吹出し口が上方に向けて環状若しくは円周上に複数配設され、前記載置台は、前記吹出し口よりも上方に間隔を空けて配設され、該載置台が前記シュリンク材の底部への巻き付け部よりも内側に配設されている。
上記シュリンク装置は、前記ポンプの送風を制御し、前記吹出し口から空気を間欠的に吹出すことができる。
上記シュリンク装置の前記本体は、前記ポンプから空気が供給される吸入口を備えた基台と、基台の上に配設され前記供給口と連通する流通路及びヒータが配設されるヒータ部と、該ヒータ部の上に配設され前記流通路と連通する吹出し口を有する吹出し部とを備えることが望ましい。
また、本発明は、前記シュリンク装置を用いた容器のシュリンク方法であって、容器に前記袋状若しくは筒状のシュリンク材を被せるとともに前記シュリンク材の裾部を容器の底部から下方に突出させる工程と、前記シュリンク装置の載置部に容器を直立させたまま容器の底部を載せる工程と、前記容器の底部に向けて加熱空気を吹出し、前記シュリンク材の裾部を前記容器の底部に巻き付ける工程と、前記載置部から容器を取り出す工程とを含むシュリンク方法によって達成される。

本発明によれば、必要な時だけ、最小限の時間での熱風の吹出し、また容器底部のセンター周囲に均一な熱風の吹出しが行われ、シュリンク材を収縮させることができる。
容器の底部に均一にタイトな収縮が行われるため、また、シュリンク材の内部に大量の空気を送り込むことができ、その後容器全体をシュリンクトンネルに通過させると、シュリンク材が容器に均一に密着し美麗な仕上がりとなる。
美麗に仕上がるとともに、必要なときにのみ熱風の吹き出し、環境にも優しく、環境上にも良く、省力化を図れる。
容器の底部のみシュリンク材を密着させる予備シュリンク、シュリンクトンネルでの本シュリンクの両者の自動化による生産方式も可能になる。

本発明に係わるシュリンク装置を正面方向から見た断面図である。 図１のシュリンク装置の側面図である。 図１のシュリンク装置のヒータ部を備えた本体周辺の拡大断面図である。 図１のヒータ部の平面図である。 Ａは、本発明のシュリンク装置に用いられるシュリンク材と容器の正面図、Ｂは容器にシュリンク材が被せられた状態の正面図である。 シュリンク装置によって底部がシュリンク材によって密接された状態の容器の正面図である。 本発明の第２の実施形態のヒータ部の平面図である。 本発明の第２の実施形態のヒータ部の断面図である。

以下、本発明の実施形態におけるシュリンク装置とシュリンク方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、シュリンク装置を正面方向から見た断面図、図２はシュリンク装置の側面図、図３はシュリンク装置のヒータ部と吹出し部の拡大断面図、図４はヒータ部の平面図である。
図１及び図２を参照にして、本発明に係るシュリンク装置１は、主として台座２、シリンダ部３、本体４、送風部５、制御部６を備えている。

台座２は、作業室内の床面に安定して固定され、台座２の上面には、シリンダ部３が配設されている。シリンダ部３は、シリンダ８と昇降ロッド９を備え、昇降ロッド９はシリンダ８に設けられた油圧、電動などの手段によって上下方向に昇降するように構成され、本体４の高さを変更できる。
なお、コスト削減のため、シリンダ部３は、二点鎖線に示すボルト１０によって昇降ロッド９の高さ位置を固定してもよい。

昇降ロッド９の上部には、本体４が取付けられ、本体４は、基台１２、基台１２の上に配置されるヒータ部１３、ヒータ部１３の上に配置される吹出し部１４及び吹出し部１４に支持される容器支持部１５を備えている。
基台１２は、横断面が円又は矩形のステンレスなどの耐熱性素材の厚板で形成され、下面は昇降ロッド９の上端部に載せるよう連結される。基台１２の一側面には、本体４への空気取入れ口となる吸入口１６が形成されている。吸入口１６は、上記一側面から中央側に向かう中央通路を介して円環状の底通路１８に接続されている。底通路１８の上端は、基台１２をそのまま上方へ貫通し、後述する下環状溝２１に連通する円環状の開口が形成されている。

図３及び図４を参照にして、基台１２の上面にはヒータ部１３が連結されている。ヒータ部１３は、アルミニウムによる鋳造によって形成され、全体が中空円柱体であり、底面及び天面にはそれぞれ環状溝２０，２１が形成されている。下環状溝２１は、底通路１８に対応させた形状で同一平面上に上下に位置させて形成され、上環状溝２０とともにヒータ部１３の周方向に等間隔に多数形成されている。上下環状溝２０，２１の間には、流通路２２が形成されている。各流通路２２は、横断面が同一径の円形であって、その中心軸が上下方向に向けられ、上下環状溝２０，２１と共に、ヒータ部１３を上下に貫通する。

ヒータ部１３の周方向に配設された流通路２２の半径方向外側には、流通路２２を取り囲むようにヒータコイル（シーズヒータ）２４が螺旋状に巻装されている。ヒータコイル２４は、ヒータ部１３の形成時において、アルミニウムの中に埋め込まれる鋳込みヒータである。ヒータコイル２４の上下両端部は、ヒータ部１３の同一円周位置において、上下に間隔を空けて、ヒータ部１３の半径方向外側へ水平に突出し、その先端部に端子２５，２６が設けられている。ヒータ部１３は、ヒータ電圧２２０Ｖ、ヒータ電力２．６ｋＷ、絶縁抵抗は使用時２ＭΩ以上、最大温度３５０℃、常用温度３００℃である。
ヒータ部１３の中央部には貫通孔２７が形成されている。

ヒータ部１３の上部には、ステンレス製の吹出し部１４が設けられている。吹出し部１４は環状板部２９と環状の中央突出部３０とによって形成されている。環状板部２９の底面には円段状の連通路３２が形成され、中央突出部３０には、中央に貫通孔３４が形成され、その周囲の中央突出部３０に吹出し孔３３が形成されている。吹出し孔３３は、横断面が円形であって、その中心軸を上下方向に向け、中央突出部３０の環状壁にそって周方向に複数形成（本実施形態では８本）され、かつ等角度間隔で形成されている。吹出し部１４の中央の貫通孔３４は、上側の大径孔と下側の小径孔とによって形成されている。

吹出し部１４には、容器支持部１５が配設される。容器支持部１５は下側の軸部３５と上側の載置台３６とによって構成され、軸部３５は中心軸を上下方向に向けられ、下端側が貫通孔３４に嵌入され、吹出し部１４に支持される。軸部３５の上端部には円板形状の載置台３６が固定されている。載置台３６の上面は、水平方向に向けられ、シュリンク材４６によって包装される容器４７の底部が載置される。載置台３６は、吹出し孔３３よりも上方に間隔を空けて配設される。また、載置台３６の大きさは、容器４７の外周部及びシュリンク材４６の裾部４６ａに、効率よく熱が行き渡るように、容器４７の底部よりも僅かに小さく、裾部４６ａに干渉しない程度の大きさが好ましい。また、容器支持部１５は、容器４７の直径の大きさに合わせて交換可能であり、数種類の大きさのものが容易されている。

図５のＡは、シュリンク材４６と容器４７を示す。本実施形態ではシュリンク材４６は熱収縮性の袋状包装材であり、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）など）、ポリオレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリスチレン系樹脂（スチレン-ブタジエン共重合体など）、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂からなるフィルム、これら複数の樹脂の混合物からなるフィルム、複数の同種又は異種のフィルムを積層した積層フィルムなどによって形成されている。
そして、シュリンク材４６は、容器４７よりも径（幅）が大きく、高さも大きく形成される。図５のＢに示すようにシュリンク材４６を容器４７に被せたときは、シュリンク材の下端側の開口端部、すなわち裾部４６ａが容器４７よりも若干長く、底部から裾部４６ａが下方に垂れ下がる位置となる。この裾部４６ａが容器４７の底部に巻きつくようにして収縮・密着する。上述した載置台の大きさは、裾部４６ａが容器４７の底部に巻き付く部分よりも内側で、容器４７の底部を支持できる大きさで形成される。シュリンク材４６には、シュリンク材４６が容器４７の首部に対応する部分にミシン目の切取線４８が周方向に形成される。また、シュリンク材４６の上部には直径が１ｍｍ程度の空気抜き孔４９が形成されている。

図２及び図３を参照にして、送風部５は、基台１２に形成された吸入口１６と接続される配管４１（図２）と、配管４１に接続されるポンプ４２とが設けられ、本体４内に空気を送風することができる。配管４１には、流量調整弁若しくは遮断弁４３が配設されている。
制御部６は、制御装置３８、電源３９、熱センサー４０及び光電センサー５０が備えられている。制御装置３８は、ヒータの電源３９、熱センサー４０、送風部５のポンプ４２、光電センサー５０と電気的に接続されている。
熱センサー４０は、ヒータコイル２４若しくはヒータ部１３が所定温度以上になると、制御装置３８を介して、電源３９をＯＦＦし、所定温度以下になると電源をＯＮにする。熱センサー４０は熱電対やサーモスタットなどが使用できる。
光電センサー５０は、シュリンク材４６の有無を検出し、制御装置３８にその結果を出力する。また、制御装置３８は、ポンプ４２の電源をＯＮ／ＯＦＦすることができる。ポンプ４２は、内部圧力が大きくなると停止するタイプのものを使用することが好ましい。

次に、本実施形態のシュリンク装置の作業手順の一例について説明する。
先ず、シュリンク装置１をＯＮし、ヒータコイルを加熱し、所定温度を超えたらポンプ４２を可動させ、遮断弁４３を開放する。ポンプ４２から圧送される空気は、配管４１、吸入口１６、底通路１８、流通路２２を通る。ヒータ部１３における流通路２２では、ヒータコイル２４によって流通路２２が加熱され、流通路２２を通る空気は加熱される。ヒータコイル２４の温度は、熱センサー４０によって１８０℃〜３００℃の範囲に調整される。流通路２２を通って加熱された空気は、連通路３２をとおり吹出し孔３３から直上方へ吹出される。

ヒータコイル２４の温度が所定範囲内に達すると、シュリンク作業が行われる。初めに、作業者は容器４７にシュリンク材４６を被せ、容器４７を直立させた状態で底部を載置台３６に載せる。この容器４７が載置台３６に載置された状態で、シュリンク材４６が容器に対して相対的に最下方に落とされた位置となる必要がある。よって、シュリンク材４６が完全に容器４７に被されていない中途半端の状態では、シュリンク材４６を下方にずらせて、その裾部４６ａを容器底部よりも下方に位置させる必要がある。この行為は、容器４７を載置台３６に載せる前にしてもよいし、載せる後にしてもよい。

載置台３６上の容器４７は、吹出し孔３３からの加熱空気により、熱収縮性のシュリンク材４６の裾部４６ａが加熱され、内側に熱収縮される。この熱収縮によって、裾部４６ａが容器４７の底部に巻き付くようにして密着される。吹出し孔３３は環状に配設されているので、シュリンク材４６の裾部４６ａに均等に熱が行き渡り、底部への密着を均一に行うことができる。
また、載置台３６に載せた容器４７の底部は、環状に並設された吹出し孔３３から直接シュリンク材４６の裾部４６ａの近傍のみ熱風が当てられるので、裾部４６ａは効率よく巻き込み、密着作業ができる。
シュリンク材４６の裾部４６ａの密着が完了したら、載置台３６から容器４７を取り出す。連続的に作業を行う場合は、次の容器４７にシュリンク材４６を被せて同様の動作を順次行う。

次工程では、容器４７は、図示しないシュリンクトンネルに搬送し、シュリンク材４６を容器４７の胴部やキャップ部に収縮させて密着させる。
上述したように、シュリンク材の全体の製品仕上がりについては、シュリンク材を全体に風船のように膨らませてからエアーを抜くと美麗に仕上がる。こうするには、シュリンクトンネルの前行程に、本実施形態のように、シュリンク装置１によって、容器４７の底部にシュリンク材４６の裾部４６ａを密着させる前、あるいはほぼ同時に本発明のシュリンク装置１の吹出し孔３３からシュリンク材と容器４７の間に空気を送り込む。

そして、シュリンク材４６の裾部４６ａを容器底部に密着させたまま、容器４７をシュリンクトンネルに送り込む。シュリンクトンネルでは、熱風によってシュリンク材４６を収縮させる。この際、シュリンク材４６には空気抜きの孔が必要となる。本実施形態では、ミシン目４８と空気抜き孔４９を形成しているので、シュリンク材４６の収縮時にミシン目４８と空気抜き孔４９から空気を抜くことができる。こうした流れで、容器４７を包装化することによって、一段と美麗な製品に仕上げることができる。

一方、エネルギーの省力化の観点からは、シュリンク作業の一作業毎に加熱空気を間欠的に送ることが好ましい。
シュリンク材４６の底部への巻き込み・密着はほぼ１秒で終了するので、作業者は巻き込み、密着が終了した状態で容器４７を載置台３６から抜き取る。この際、光電センサー５０は、シュリンク材４６の裾部４６ａの有無を判断する。すなわち、容器４７が載置台３６に置かれると、光電センサー５０は裾部４６ａの存在を検出する。すると、光電センサー５０は、制御装置３８に信号を出力し、制御装置３８は遮断弁３８を開状態にする。ポンプ４２は、常時、ＯＮ状態とする。これによって、熱風が吹出し孔３３から吹出され、シュリンク材４６の裾部４６ａが容器底部に密着すると、光電センサー５０は裾部４６ａを検知しないことを制御装置３８に信号を出力し、制御装置３８は遮断弁４３を閉状態にする。すると、吹出し孔３３からの空気が遮断される。ポンプ４２は、遮断弁４３が閉じられたことにより内部圧力が上がると停止する。こうして、シュリンク作業を１分間に約１６サイクル程度行うことができる。そして、容器４７を載置台３６に置くと、光電センサー５０は、裾部４６ａの存在を検出し、遮断弁４３を開き、同様の動作が繰り返される。
このような作業によって、ポンプ４２が間欠的に作動するので、その分だけ電力の省力化となる。勿論、連続的に吹出し孔３３から熱風を連続的に吹出して作業をすることも可能である。

このように、シュリンク装置１は、アルミの中にヒータコイルを埋め込んだアルミ鋳込みヒータを用い、ヒータコイルに沿って吹出し孔に必要な時に、必要な時間だけ空気を通過させ、瞬間的に熱風となった空気を容器底部に噴出させる。ヒータコイルは常に設定温度に保持され（１８０度〜３００度）その中を常温の空気が通過することによって、空気を瞬時に、シュリンク材を部分的に収縮させる熱風に交換し、裾部４６ａに噴出させることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図７はヒータ部の平面図、図８はヒータ部の断面図である。
本実施形態のヒータ部５１は、上記第１の実施形態のヒータ部１３と同様に、アルミニウムによる鋳造によって形成され、全体が中空円柱体であり、ヒータ部５１の周方向に配設された流通路２２の形状が上記第１の実施形態と異なり、周方向に細長いスリット孔５２が形成されている。スリット孔５２は、中空のヒータ部５１の最内側の内周面に配置され、周方向に配置されている。

スリット孔５２の半径方向外側には、スリット孔５２を取り囲むようにヒータコイル（シーズヒータ）２４が螺旋状に巻装されている。ヒータコイル２４は、ヒータ部５１の形成時において、アルミニウムの中に埋め込まれる鋳込みヒータである。ヒータコイル２４の上下両端部は、ヒータ部５１の同一円周位置の上下において、該ヒータ部５１の半径方向外側へ水平に突出し、その先端部に端子２５，２６が設けられている。
ヒータ部５１は、ヒータ電圧２２０Ｖ、ヒータ電力１．５ｋＷ、絶縁抵抗は使用時２ＭΩ以上、最大温度３５０℃、常用温度３００℃である。ヒータ電力が、上記第１の実施形態の２．６ｋＷに比べて、１．５ｋＷと少ない。
ヒータ部５１の中央部には貫通孔２７が形成されている。

ヒータ部５１の下部には図３に示される基台１２が設けられ、上部には、吹出し部１４が設けられるが、それぞれ、スリット孔５２に適合するよう、流通路が形成される。
なお、説明を省略した部分は上記第１の実施形態と同じ構成である。
本実施形態のシュリンク装置についても上記実施形態と同様の手順で実施し、同様の効果を奏する。
ただし、本実施形態では、上記実施形態に比べて、スリット形状にし、小さなヒータ電力１．５ｋＷで高圧空気を吹出すことができる。また、スリット状に形成されているので、狭い範囲に局所的熱を集中できる。

以上、本発明を実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の変形あるいは変更が可能である。
例えば、上記第１の実施形態では、空気の吹出し口については、円形断面の複数の吹出し孔を形成し、第２の実施形態では、スリット状の吹出し口を間隔を空けて形成したが、吹出し口の形状については、熱風が環状に吹出せばよく、例えば、円環状の孔のように他の形状であってもよい。

１ シュリンク装置
４ 本体
１２ 基台
１３，５１ ヒータ部
１４ 吹出し部
１５ 容器支持部
１６ 吸入口
２２，５２ 流通路
２４ ヒータコイル
３６ 載置台
３８ 制御装置
３９ 電源
４２ ポンプ
４３ 遮断弁
４６ シュリンク材
４６ａ 裾部
４７ 容器
４８ 孔

Claims (4)

1. 容器の上方から被せた袋状若しくは筒状のシュリンク材の裾部を熱によって収縮させて容器の底部外周に巻き付けるシュリンク装置であって、
   空気を供給するポンプと、空気を加熱するヒータと、前記ヒータ及び空気の流通路を有する本体と、底部を下にして容器を載せる載置台とを備え、
   前記流通路は前記ヒータに沿って配設され、前記流通路からの空気の吹出し口が上方に向けて環状若しくは円周上に複数配設され、
   前記載置台は、前記吹出し口よりも上方に間隔を空けて配設され、該載置台が前記シュリンク材の底部への巻き付け部よりも内側に配設されているシュリンク装置。
2. 前記シュリンク材の裾部の有無を検知するセンサーと、内部圧力が上昇すると停止若しくは電力を落とすタイプのポンプと、該ポンプの送風を遮断する遮断弁とを有し、
   前記シュリンク材の裾部を検出したときのみに、遮断弁を開状態にするようにした請求項１に記載のシュリンク装置。
3. 前記本体は、前記ポンプから空気が供給される吸入口を備えた基台と、基台の上に配設され前記供給口と連通する流通路及びヒータが配設されるヒータ部と、該ヒータ部の上に配設され前記流通路と連通する吹出し口を有する吹出し部とを備えた請求項１又は２に記載のシュリンク装置。
4. 請求項１〜３のいずれかのシュリンク装置を用いた容器のシュリンク方法であって、
   容器に前記袋状若しくは筒状のシュリンク材を被せるとともに前記シュリンク材の裾部を容器の底部から下方に突出させる工程と、
   前記シュリンク装置の載置部に容器を直立させたまま容器の底部を載せる工程と、
   前記容器の底部に向けて加熱空気を吹出し、前記シュリンク材の裾部を前記容器の底部に巻き付けて密着させる予備加熱工程と、
   前記載置部から容器を取り出す工程と、
   予備加熱工程を終えた容器をシュリンクトンネルに供給する工程とを含むシュリンク方法。