JP2019001515A - フィルム包装体製造方法及びフィルム包装体 - Google Patents

Abstract

【課題】ピンホールの発生をゼロにするという究極の製造方法に近づけること。【解決手段】縦シール工程と；充填工程と；内容物が充填された前記筒状フィルムに対して、所定間隔毎の内容物の不在部を扁平に形成するしごき工程と；扁平な面を横断する方向に集束する集束工程と；集束した不在部を囲むようにテープを重ねるテープ供給工程と；テープが重ねられた不在部を横断方向にシールする横シール工程と；横シール工程でシールされた部分で、筒状フィルムを切断する切断工程と；行うフィルム包装体製造方法であって、横シール工程が被溶着物を溶融して圧着させる溶着であって、溶着面に凹凸模様を有するアンビルを用いること、及び／又は、溶着の厚さを制御する手段を用いることを特徴とするフィルム包装体製造方法である。【選択図】なし

Description

本発明は、フィルム包装体製造方法及びフィルム包装体に関し、端部を補強用テープ（以下、単に「テープ」とも言う。）で補強して溶着した包装体に関するものであり、特に端部の溶着部分の耐圧強度が強化された包装体の製造方法及び包装体に関する。

ソーセージやスティックチーズ等の内容物が充填された筒状フィルムを密封し個々の包装体を得る場合の密封手段として、筒状フィルムの端部を金属製のワイヤクリップで結紮する方法が知られているが、金属製のワイヤクリップに代わり、筒状フィルム端部を集束し、補強用テープで補強して溶着する方法（特許文献１〜７）や合成樹脂線材による結紮とフィルム端部の溶着を組合せる方法（特許文献８）などが用いられるようになってきた。

特開昭６３−２７２６３７ 特開２００５−２３１６３９ 特開２００５−３４３４９６ 特開２００５−３４３５４１ 特開２００６−６９６４７ 特開２００６−６９６４８ 特開２００９−５１５２３ 特開２００６−１１１２６９

筒状フィルム端部をシールする手段により製造された包装体は、レトルトやボイルなどの加熱処理をした場合、内容物が体積膨張して、内圧が増すため、シールされた部分の耐圧強度が十分でないと、溶着部分が破れてピンホールが生じることがある。特許文献１では、フィルム端部の集束部に補強用テープを添えて溶着する工夫が開示されている。特許文献２〜７ではさらに、フィルムの集束した端部を２枚のテープで挟んでシールし、さらにテープ同士をシールすることにより、端部が２枚のテープにより囲まれた包装体とすることにより、加熱処理による体積膨張で内容物の圧力を受けても、テープで端部の変形が抑制され、密封性が高く、かつ、耐圧強度を高くする工夫が開示されている。
これらの工夫により、金属性ワイヤクリップを使用せず、魚肉ソーセージ等を安定に大量生産できるようになっている。
本発明者らは、これらの技術をさらに改良し、ピンホールの発生をゼロにするという究極の製造方法に近づけることを課題とした。

本発明者らは、上記課題を解決するため、製造工程を見直す中で、フィルムのシール工程に注目し、わずかな違いが大きな差をもたらすことを見出し、本願発明を完成させた。
本願発明は、下記（１）〜（６）のフィルム包装体製造方法、及び（７）〜（９）のフィルム包装体を要旨とする。

（１） 帯状フィルムの側縁部を重ね合わせてシールし筒状フィルムを成形する縦シール工程と；
前記筒状フィルムに内容物を充填する充填工程と；
内容物が充填された前記筒状フィルムに対して、前記筒状フィルムの長手方向に所定間隔毎の内容物の不在部を扁平に形成するしごき工程と；
前記不在部を、扁平な面を横断する方向に集束する集束工程と；
前記集束した不在部を囲むようにテープを重ねるテープ供給工程と；
前記テープと共に、前記テープが重ねられた前記不在部を横断方向にシールする横シール工程と；
前記横シール工程でシールされた部分で、前記筒状フィルムを切断する切断工程と；
を行うフィルム包装体製造方法であって、
前記横シール工程が被溶着物を溶融して圧着させる溶着であって、溶着面に凹凸の連続模様を形成したアンビルを用いること、及び／又は、横シールの溶着の厚さを制御する手段を用いることを特徴とするフィルム包装体製造方法。
（２）さらに、前記テープを、横シールと交差する方向にシールをするテープシール工程を行う（１）のフィルム包装体製造方法。
（３） 前記横シール工程と前記テープシール工程とが、超音波溶着工程である（１）又は（２）のフィルム包装体製造方法。
（４）溶着面の凹凸の連続模様が、縦、横又は斜めの直線又は曲線からなる繰り返し模様、又はその組み合わせである（１）ないし（３）のフィルム包装体製造方法。
（５）溶着の厚さを制御する手段が厚みの沈み込み量を制御する方法である（１）ないし（４）のフィルム包装製造方法。
（６）フィルム及びシールが塩化ビニリデン系フィルムである（１）ないし（５）いずれかのフィルム包装体製造方法。
（７）帯状フィルムの側縁部を重ね合わせてシールされた筒状フィルムに内容物が充填されており、筒状フィルムの端部が集束され、集束されたフィルムとそれを挟むテープが横断方向に溶着により横シールされており、その横シール溶着面に凹凸模様を有することを特徴とするフィルム包装体。
（８）フィルム及びシールが塩化ビニリデン系フィルムである（７）のフィルム包装体。
（９）内容物が食品である（７）又は（８）のフィルム包装体。

本発明の方法を用いることにより、フィルム包装体の耐圧性を高めることができ、ピンホールの発生を抑制することができる。

本発明の包装体製造方法を説明するフロー図である。 包装体端部の製造過程を説明する部分斜視図である。（ａ）は不在部が集束されるところ、（ｂ）は集束された不在部、（ｃ）はテープが重ねられたところ、（ｄ）は横シールとテープシールが同時になされたところ、（ｅ）は切断されたところを示す。 本発明の包装体を説明する三面図である。 本発明の溶着工程におけるアンビルとホーンの１態様を示す図である。 本発明の方法で溶着した包装体の溶着状態を示す写真である。 本発明の実施例で使用した超音波溶着装置のアンビルとホーンの溶着面を示す写真である。左から、横シールのアンビル（溶着面が平らなもの）、横シールのアンビルにテープシールのアンビルを結合させたもの（横シールの溶着面が格子模様、テープシールの部分も格子模様となっている）、及びホーンである。 実施例で用いた溶着面が格子模様の横シールのアンビルの部分拡大写真である。（溝の深さは約178μｍ） 本発明の溶着面の凹凸模様の１例を示す、溶着面が三角形の繰り返し模様の横シールのアンビルの部分拡大写真である。 実施例の耐圧性試験の結果を示す図である（加熱前）。 実施例の耐圧性試験の結果を示す図である（加熱後）。

本発明は、魚肉ソーセージやチーズ蒲鉾など、合成樹脂製ケーシングに練肉を詰めて密封し、レトルト処理などの加熱処理をすることにより製造するケーシング詰め製品の製造に用いることができるフィルム包装体の製造方法に関する。レトルト処理などの加熱工程においてケーシング内に大きな圧力が発生するため、ケーシングの端部を閉じる技術が重要になる。
本発明は、フィルム端部を集束して、補強用テープを添えて溶着するという従来技術をさらに改良する方法である。
本発明に用いる合成樹脂フィルムは、熱可塑性樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、ＶＤＣ／ＶＣ（塩化ビニリデン／塩化ビニル共重合体）、ＶＤＣ／ＭＡ（塩化ビニリデン／メチルアクリレート共重合体）、ＨＩＰＳ（耐衝撃性ポリスチレン）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＥＶＯＨ（エチレン・ビニルアルコール共重合体）等が挙げられる。好ましくは塩化ビニリデン系樹脂である。

本願発明に用いる包装体製造方法は、例えば、特許文献１〜７に記載されるような装置、方法であるが、それらに限定されるものではない。図１のフロー図を参照して、本発明の包装体の製造方法について説明する。まず、帯状フィルムをフォーミングプレート等により側縁部を重ね合わせて筒状に形成して筒状フィルムを形成する。続いて、筒状フィルムの側縁部の重ね合わせ部を縦シールすることにより、縦シールされた筒状体を成形する。そして、筒状体の中に、筒状体中に挿入したノズルから内容物を充填する。内容物を充填した筒状体をしごくことにより、所定の間隔をもって、所定の長さを有する内容物のない不在部を扁平に形成する工程を行い、形成した不在部を、扁平な面に沿った方向に集束する。集束して細くなった不在部にテープを重ねる。テープはＵ字型で、その底に不在部が入っているように重ねる、あるいは、２枚のテープで不在部を挟むように重ねる。

不在部の中央部で、テープと共に不在部を横断方向に横シールする。このシールにより、テープと不在部とは一体になり、また、筒状フィルムの長手方向での内容物、および、空気や水分の流通が封止され、密封性の包装体となる。
さらに、Ｕ字型としたテープ、あるいは２枚のテープの開いた部分をテープシールする。すなわち、フィルムの走行方向のテープシールにより、テープは不在部を囲む円環状となる。横シールと併せて、テープは内容物が充填された筒状フィルム方向に開口した、底がつながった２つの袋状となる。なお、横シールとテープシールとは、どちらが先にシールされてもよく、あるいは、同時にシールされてもよい。次に、横シールがされた部分で切断され、１本の包装体となる。

シールは好ましくは、超音波溶着により行われるが、抵抗加熱溶着装置、高周波誘電加熱溶着装置、レーザー加熱溶着装置、その他種々の溶着装置を用いることもできる。超音波溶着によりシールを施す条件としては、振動周波数１５〜５０ｋＨｚ、振動子の振幅５〜３５μｍ、公称出力３００〜６００Ｗとするのが好適であり、より好ましくは、振動周波数４０ｋＨｚ、振動子の振幅５〜１５μｍ、公称出力３００〜５００Ｗである。

上記の工程のうち、集束工程、テープ供給工程、及び横シール工程について、図２を用いて説明する。図２（ａ）に示すように、扁平にされた不在部１５ｂを扁平な面を横断する方向に集束装置７０にて集束する。図２（ｂ）に示すように、集束されることにより不在部１５ｂは細くまとめられる。続いて、図２（ｃ）に示すように、補強用テープ１２０が集束された不在部１５ｂが挟まれる。そこを、ホーンとアンビルにより、テープ１２０と不在部１５ｂを挟み、溶着し、図２（ｄ）のように横シール部１２１とテープシール部１２２が形成される。図２（ｅ）に示すように、横シールとテープシールとが施された後、切断装置８０により横シールをされた部分１２１で切断される。

上記方法で製造された包装体は、図３に示すように、縦シールされた筒状フィルムに内容物が充填され、端部が集束され、集束されたフィルムと補強用テープが溶着され、閉じられた形態となる。
内容物は代表的にはソーセージやスティックチーズ等の練肉加工食品のような食品であるが、食品以外の資材や化粧品等であってもよい。

横シールとテープシールを行うための、ホーンとアンビルについて、図４に示す。図４は1枚のテープをＵ字状に用いた場合の、ホーンとアンビルの形態の１態様である。ホーン５０とアンビル６０とは、横シールのための、水平方向に長い圧着面を有するホーン５１とアンビル６５、および、テープシールのための、鉛直方向に長い圧着面を有するホーン５６とアンビル６６とにより構成される。ホーン５１とホーン５６とはＴ字型を横に倒した形の圧着面５１ａ、５６ａを形成するように、ホーン５６の上下方向の中間位置に、ホーン５１が水平方向から接続する。同様に、アンビル６６の上下方向の中間位置に、アンビル６５が水平方向から接続する。ホーン５１とホーン５６とは、あるいは、アンビル６５とアンビル６６とは、別々に製造されたホーンあるいはアンビルを並べてもよいし、並べた上で互いに一体化してもよいし、あるいは、一体として製造されてもよい。ホーン５１とアンビル６５で圧着する部分と、ホーン５６とアンビル６６とで圧着する部分との厚さが異なる場合には、ホーン５１とホーン５６およびアンビル６５とアンビル６６とを別体とし、圧着するときのホーン５１、５６とアンビル６５、６６との間隔を異なるようにできる構造とすることもできる。

上記は、Ｔ字形の圧着面を有するホーンとアンビルを用いる態様についての説明であるが、ホーン、アンビルの圧着面の形状はＴ字形に限られない。さらに、横シールの溶着面を２本以上の複数の線のシールとすることもできる。圧着と同時にカットするタイプの装置では、横シールを上下２本に分け、その間をカットするように構成される。また、１枚の補強用テープの代わりに２枚の補強用テープで端部を挟み込むこともできる。その場合、Ｔ字状の代わりにＨ字状のホーンとアンビルを用いることもできる。この場合もＨ字の横棒の横シールを２本線にすることもできる。

本発明は、上記のような公知の包装体製造方法において、溶着に用いるアンビルとして、溶着面に凹凸の連続模様を形成したものを用いるものである。凹凸の連続模様とは、溶着の分野で格子模様、網目、文目などと表現される格子状の模様や網目状の模様に類するものを意味する。縦、横又は斜めの直線又は曲線の組み合わせでできる連続模様である。具体的には、縦、横、又は斜めのストライプ模様、格子模様（格子は正方形でも長方形でも良い）、ななめの網目模様（格子が菱形である格子模様）、三角形の繰り返し模様などが例示される。曲線であっても良いが、アンビルの金属加工の点からは直線で構成するほうがより正確に加工することができる。アンビルの平らな金属面に模様が彫り込まれたものである。通常、溝の断面が三角形になるように彫り込まれる。ストライプ模様の場合、アンビルの凹凸模様を構成する溝（凹部）の幅は0.1〜0.7mm、好ましくは0.1〜0.5mmとするのが適している。溝の深さは0.1〜0.7mm、好ましくは0.1〜0.5mmとするのが適している。溝と溝の間隔（凸状部）の幅は、0.1〜2.0mm、好ましくは0.2〜0.5mmとするのが適している。格子模様、網目模様などの場合は、交差する線の少なくとも一方の線が、上記のストライプ模様の場合と同様の凹凸幅で構成されていれば、他方の線の凹状部、凸状部の間隔は任意に選択することができる。少なくともストライプ模様と同程度の密度で均一に凹凸模様が構成されることにより、均一な溶着を行うことができる。

溶着技術分野において凹凸模様をつけることは広く行われているが、本発明の対象となるフィルムを集束させた部分に対する溶着はこれまで、平らなアンビルを用いたものが用いられてきた。なぜなら、平らなフィルム同士を溶着させるのと異なり、集束されたフィルムは、フィルムがランダムに襞状に折りたたまれ、ギャザーを寄せたようになっている。それをテープで挟み、フィルムとテープを溶融して圧着させるのであるから、均一に熱と圧力をしっかりかけ、溶着させることが好ましいと考えられていたからである。アンビルのわずかな凹凸模様により差が生じるとは考えられていなかった。現在市販されている魚肉ソーセージの溶着部分をみても、テープ同士を溶着するテープシールは凹凸模様が形成されているにもかかわらず、横シールは平らな溶着となっている。
ところが、本発明は、実施例で示すように、横シールにわずかな凹凸模様を有するアンビルを用いることにより、耐圧性が大きく向上することを見出した。これは、集束されて厚みが不均一な状態のフィルム集束部が、溶着する際に溶着面の凹凸でうまく平均化されために、平らな溶着面で圧着するよりもかえって均一に溶着させることができるものと考えられる。

また、本発明のもう一つの特徴は、溶着の厚みを厳密に制御することにある。従来は、大量生産であるから、適した厚みになるよう溶着時間を特定し固定されていた。しかしながら、実施例に見るように、同じ溶着時間で溶着しても、集束状態が一つずつ異なるため、溶着の厚みは一定ではなくバラツキがあった。この溶着を時間で固定することをやめ、一定の厚みになるまで溶着するように厚みを制御する方法を採用することにより、バラツキを小さくすることができ、耐圧性も増強できることを見出した。これは、厚みのバラツキがある状態で溶着時間を固定すると厚みが大きい部分で十分にフィルムが溶融せず、空隙が残る可能性があるのに対し、厚みを一定の範囲まで確実に溶融することにより、空隙が残ることがなくなるためだと考えられる。
厚みを制御する方法としては、精電舎電子工業株式会社製の超音波ウェルダーに例示されるような、溶着時の厚みの沈み込み量を制御する機能を有する装置を用いることによって可能になる。
溶着の厚みは、製品の大きさやフィルムの厚さによって、適宜調節する。製品の大きさやフィルムの厚さによって異なるが、規格を一定の厚さに決め、実際の厚さのバラツキの幅を、２５μｍ以内、２０μｍ以内、好ましくは１５μｍ以内、１０μｍ以内、さらに好ましくは５μｍ以内になるよう制御するのが好ましい。

溶着面に凹凸模様を有するアンビルを用いること、及び溶着の厚さを制御する手段を用いることはそれぞれ単独で用いても効果があるが、併用することにより一層、安定した耐圧性のある包装体を製造することができる。

上述の方法で製造した本発明のフィルム包装体は、帯状フィルムの側縁部を重ね合わせてシールされた筒状フィルムに内容物が充填されており、筒状フィルムの端部が集束され、集束されたフィルムとそれを挟むテープが横断方向に溶着により横シールされており、その横シール溶着面が凹凸の連続模様を描いていることを特徴とするフィルム包装体である。図５に横シールとテープシールの溶着の具体的な写真を示した。横シールがアンビルの型の形状をうつした凹凸模様を有しており、耐圧性が高まった包装体である。
内容物は代表的にはソーセージやスティックチーズ等の練肉加工品であるが、これ以外の食品でもよいし、食品以外の成分であっても耐圧性が必要とされる内容物に適用することができる。
以下に本発明の実施例を記載するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。

特許文献１〜７に記載の包装装置と同じタイプの装置を用いて、本願発明の溶着面の凹凸模様付け、及び、厚さ調節の効果を確認した。
筒状フィルムには厚さ40μｍの塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体ィルフム、補強用テープには、同じ素材の長さ22ｍｍ、幅20ｍｍ、厚さ80μｍのテープを用いた。テープで筒状フィルムの集束した端部を挟み、２辺を超音波溶着した。
具体的には、被包装物は入れずに、筒状フィルムの端部の集束、端部と補強用テープの超音波による溶着を行った。補強用テープは1枚のテープで集束部分を横から挟むように供給し、超音波による溶着は図６及び図７に示すアンビルとホーンを用いて行った（横シールのアンビルの溶着面は1面の縦３ｍｍ、横１４ｍｍ）。超音波溶着によりシールを施す条件は、振動周波数４０ｋＨｚ、振動子の振幅１０μｍ、公称出力４００Ｗとした。

比較例は、従来品の製造方法と同様、溶着面が平らなアンビルとホーンを用い、溶着時間は0.2秒に固定して溶着した。実施例１は、横アンビルの溶着面を格子模様（0.5mmの幅の格子状で、格子の線部分が凹状になったもの）とし、溶着時間は0.2秒に固定した。実施例２は、実施例１と同じアンビルを用い、溶着時間は固定せず、厚みが160μｍになるまで溶着した。厚みの調節には精電舎電子工業株式会社製の沈み込み量を計測する機能を備えた超音波ウェルダーを用いた。
これらの３種類のサンプルについて、加熱前と加熱後（食品を充填した場合にレトルト加熱を行うため、118.7℃、16分間の加熱を行った）の耐圧性を測定した。
耐圧性の測定は、片側が結束された筒状フィルムに漏れが無い状態で圧縮空気を注入する方法により行い、穴があき、空気漏れが発生したときの圧力を耐圧性の指標とした。

結果を図９（加熱前）及び図１０（加熱後）に示す。これらは、各サンプル、10本ずつ測定し、それらが破裂した圧力を示したものである。図９に示すように比較例は、0.18〜0.22MPaの圧ですべて破裂したが、実施例１では、0.20〜0.28MPa、実施例２では、0.22〜0.27MPaで破裂というように、耐圧性が向上した。特に比較例では、溶着部分から破裂が発生していたのに対し、実施例では、フィルム自身、あるいは他の溶着部分から破裂が生じており、本発明により、端部の溶着の耐圧性が大きく改善したことを示していた。
図１０はレトルト処理と同様の処理後の耐圧性を示す。加熱処理により、フィルムが収縮するので、全体的に耐圧性が上昇するが、比較例では0.22〜0.28MPaと耐圧性のばらつきが大きいのに対し、実施例ではいずれも0.26MPa以上の耐圧性を示した。

溶着時間を固定する方法と溶着部分の厚みを調整する方法とで、溶着の状態にどの程度の違いがあるかを確認するために、実施例１と実施例２の溶着部分の厚みを測定した。
結果を表１に示す。溶着を溶着時間で制御した実施例１では溶着部分の厚みに33μｍの振れ幅があったのに対し、溶着の厚みを直接測定して制御した実施例２では、振れ幅が5μｍとなり、非常に小さくすることができた。
溶着部分の厚みを制御することにより、図９、１０に示されるように耐圧性のばらつきを小さくすることができることが確認された。

ソーセージやスティックチーズ等の内容物が充填されたケーシング詰め食品などの製造に用いることができる包装体製造方法を提供する。フィルム包装体の耐圧性を高めることができる方法である。

１５ａ 包装体
１５ｂ 不在部
５０ ホーン
５１ 横シール用ホーン
５６ テープシール用ホーン
５１ａ、５６ａ ホーンの圧着面
６０ アンビル
６５ 横シール用アンビル
６６ テープシール用アンビル
６５ａ、６６ａ アンビルの圧着面
７０ 集束装置
７１、７２（ａ、ｂ） 集束板
９０ テープ供給装置
９１ 支持具
９２ 吸入口
９３ ローラ
９４ （支持具の）Ｕ字型の面
１００ 超音波溶着装置
１１０ 包装体
１１１、１１２ シールされた部分
１１３ テープ
１１４ 縦シール部
１１５ フィルム
１１６ （フィルムの）端部
１１７ フィルムの重ね合わせられた余剰分
１２０ テープ
１２１ 横シール部
１２２ テープシール部
１２３、１２４ テープで形成された袋

Claims (9)

1. 帯状フィルムの側縁部を重ね合わせてシールし筒状フィルムを成形する縦シール工程と；
   前記筒状フィルムに内容物を充填する充填工程と；
   内容物が充填された前記筒状フィルムに対して、前記筒状フィルムの長手方向に所定間隔毎の内容物の不在部を扁平に形成するしごき工程と；
   前記不在部を、扁平な面を横断する方向に集束する集束工程と；
   前記集束した不在部を囲むようにテープを重ねるテープ供給工程と；
   前記テープと共に、前記テープが重ねられた前記不在部を横断方向にシールする横シール工程と；
   前記横シール工程でシールされた部分で、前記筒状フィルムを切断する切断工程と；
   を行うフィルム包装体製造方法であって、
   前記横シール工程が被溶着物を溶融して圧着させる溶着であって、溶着面に凹凸の連続模様を形成したアンビルを用いること、及び／又は、横シールの溶着の厚さを制御する手段を用いることを特徴とするフィルム包装体製造方法。
2. さらに、前記テープを、横シールと交差する方向にシールをするテープシール工程を行う請求項１のフィルム包装体製造方法。
3. 前記横シール工程と前記テープシール工程とが、超音波溶着工程である請求項１又は２のフィルム包装体製造方法。
4. 溶着面の凹凸の連続模様が、縦、横又は斜めの直線又は曲線からなる繰り返し模様、又はその組み合わせである請求項１ないし３のフィルム包装体製造方法。
5. 溶着の厚さを制御する手段が厚みの沈み込み量を制御する方法である請求項１ないし４のフィルム包装製造方法。
6. フィルム及びシールが塩化ビニリデン系フィルムである請求項１ないし５いずれかのフィルム包装体製造方法。
7. 帯状フィルムの側縁部を重ね合わせてシールされた筒状フィルムに内容物が充填されており、筒状フィルムの端部が集束され、集束されたフィルムとそれを挟むテープが横断方向に溶着により横シールされており、その横シール溶着面に凹凸模様を有することを特徴とするフィルム包装体。
8. フィルム及びシールが塩化ビニリデン系フィルムである請求項７のフィルム包装体。
9. 内容物が食品である請求項７又は８のフィルム包装体。