JP2019048428A

JP2019048428A - ヒートシーラー

Info

Publication number: JP2019048428A
Application number: JP2017174467A
Authority: JP
Inventors: 橋本　靜生; Shizuo Hashimoto; 靜生橋本
Original assignee: Fuji Impulse Co Ltd
Current assignee: Fuji Impulse Co Ltd
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2037-09-12
Also published as: JP6856934B2

Abstract

【課題】フッ素樹脂のような融点の高い素材でもシールが可能なヒートシーラーを提供する。【解決手段】被シール物のシール部を挟持する圧着部１０及び受け部２０と、受け部２０の表面側にシール部に沿って配置されるヒーター２１と、ヒーター２１の幅方向両側に配置される第１断熱体２２と、ヒーター２１の裏面側に配置される第２断熱体２３と、第２断熱体２３のヒーター２１とは反対側の面に配置される弾性体２４と、圧着部１０の表面側に配置される第３断熱体１１と、を備え、ヒーター２１の表面は、第１断熱体２２の表面よりも圧着部側に突出していることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、ヒートシーラーの圧着部と受け部の構成に関するものである。

かかるヒートシーラーとして、下記の特許文献１に開示されるシール装置（インパルス式ヒートシーラー）があげられる。ヒートシーラーは、包材（被シール物）のシール部を圧着・加熱することでシール部を溶融することでシールする。

かかるヒートシーラーの圧着部と受け部の構成を図４に示す。図４は、シール部の直交する方向の縦断面図である。図４において、上部に圧着部１００が配置され、下部に受け部２００が配置される。

圧着部１００は、アルミニウムにより形成される押圧体１０１と、その下部に取り付けられるシリコンゴムにより形成される弾性体１０２とを備えている。また、受け部２００は、アルミニウムにより形成される受け体２０１と、受け体２０１の上面に配置される厚みの薄いシリコンゴムにより形成される弾性体２０２と、弾性体２０２をカバーするフッ素樹脂テープ２０３と、その上に配置されるヒーター２０４と、ヒーター２０４をカバーするフッ素樹脂テープ２０５とを備えている。なお、フッ素樹脂テープとしてＰＴＦＥを用いている。

被シール物であるフィルムＦを図４に示すように、受け部２００を構成するフッ素樹脂テープ２０５の上面に載置して、圧着部１００を上方から圧着してヒーター２０４を加熱する。これにより、フィルムＦのシール部が溶融されて、シールが完成する。

特開２０１６−２０３９８３号公報

上記のヒートシーラーにおける課題は以下の通りである。上記のヒートシーラーにおける被シール物の素材は、例えば、ポリエチレン等の樹脂フィルムであり、ヒーターの加熱温度の設定も２５０℃以下となっている。

一方、医療分野においては、液体窒素を封入するための袋としてフッ素樹脂フィルム（例えば、ＰＴＦＥ）が用いられ、かかるフィルムのシールが要望されている。その他に、原子力関係においては廃材を入れるための袋として、半導体関係では紫外線を避けるために、フッ素樹脂フィルムの袋が用いられる。このように、近年においては、フッ素樹脂製フィルムのシールが要望されている。

ここで、フッ素樹脂はポリエチレン等に比べて高融点を有しており、ＰＴＦＥ（融点３２７℃）、ＰＦＡ（３１０℃）、ＦＥＰ（２６０℃）、などがあり、ＰＴＦＥに比し、ＰＦＡ、ＦＥＰは融点が低いためにシールしやすい。そのため現状ではＦＥＰなどの比較的融点の低いフッ素樹脂がシールする場合に使用されている。しかし、現在流通しているフッ素樹脂の７０〜８０％は、ＰＴＦＥが占めており、そのため他のフッ素樹脂に比べて非常に安価である。従って、フッ素樹脂の中でも最もシールしにくいＰＴＦＥをシールできれば、安価なフッ素樹脂を使用できるようになる。
一方、ＰＴＦＥの融点は３２７℃であり、そのために、ヒーターによる加熱温度として４００℃近くに上げる必要がある。しかし、前述のようにヒーターを保護するための素材として同じフッ素樹脂テープ（ＰＴＦＥ）を使用しており、被シール物とくっつく可能性がある。また、圧着部の表面にシリコンゴム製の弾性体を使用しているが、シリコンゴムの常用温度は２５０℃以下であり、４００℃の温度には耐えることができない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、フッ素樹脂のうちでも特にＰＴＦＥのような融点の高い素材でもシールが可能なヒートシーラーを提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係るヒートシーラーは、
被シール物のシール部を挟持する圧着部及び受け部と、受け部の表面側にシール部に沿って配置されるヒーターと、ヒーターの幅方向両側に配置される第１断熱体と、ヒーターの裏面側に配置される第２断熱体と、第２断熱体のヒーターとは反対側の面に配置される弾性体と、圧着部の表面側に配置される第３断熱体と、を備え、
ヒーターの表面は、第１断熱体の表面よりも圧着部側に突出していることを特徴とするものである。

かかる構成によるヒートシーラーの作用・効果を説明する。被シール物のシール部をシールするときは、圧着部と受け部でシール部を挟持して、ヒーターを加熱することでシール部を溶融してシールを行う。ヒーターは、第１〜第３断熱体で囲まれている状態であり、これら断熱体は、耐熱性が４００℃以上の素材を選択することができる。従って、フッ素樹脂のような素材をヒーターで加熱しても問題ない。また、ヒーターは第１断熱体の表面より突出しており、圧着するときに確実にヒーターがシール部に接触する。さらに、ヒーターは裏面側に第２断熱体、弾性体の順で配置されており、仮に、ヒーターを４００℃に加熱しても、弾性体がこの温度にまで上がることはなく、例えば、耐熱温度が２５０℃程度のシリコンゴムを利用することができる。弾性体により、シール部に圧着力を作用させることができる。以上の通り、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）のような融点の高い素材でもシールが可能なヒートシーラーを提供することができる。

本発明に係る第２断熱体は、第１断熱体よりも柔らかい素材を使用していることが好ましい。

かかる素材を用いることで圧着力が作用したときに被シール物の表面の状態に合わせて第２断熱体が変形するため、シール部の全体にわたって均一に加熱を行うことができる。

本発明に係る第２断熱体は、厚みの薄い板状の素材を層状に重ねた積層体構造を有することが好ましい。

厚みの薄い素材を用いることで第１断熱体よりも変形しやすい第２断熱体を構成することができる。

本発明において、前記第３断熱体の内部に第２ヒーターを埋め込んであることが好ましい。

かかる第２ヒーターを設けて、例えば、シール後に補助的に加熱することで、シール部にシワが形成されることを抑制でき、品質の良いシール部を形成することができる。

インパルス式ヒートシーラーの構成例を示す側面図圧着部と受け部の構成を示す断面図（圧着前）圧着部と受け部の構成を示す断面図（圧着後）従来技術に係る圧着部と受け部の構成を示す断面図

本発明に係るヒートシーラーの好適な実施形態を図面を用いて説明する。ヒートシーラーの一例として、インパルス式ヒートシーラーを用いて説明する。図１は、ヒートシーラーの側断面図である。本発明に係るヒートシーラーは、融点の高いフッ素樹脂シート（特にＰＴＦＥ）のシールが可能である。

＜ヒートシーラーの全体構成＞
ヒートシーラーの本体１は、一体的に結合された上部枠体２と下部枠体３とから構成される。上部枠体２には、ヒーターを駆動するためのトランス、制御ボックス、圧着レバー４が設けられている。圧着レバー４は、左右一対のアームが軸５に対して回転自在となるように取付けられている。また、圧着レバー４には圧着力を作用するためのコイルスプリング６が設けられ、調整部７により圧着力の調整を行うことができる。下部枠体３には、被シール物を載置するためのプレート８が設けられている。

圧着レバー４の先端側には圧着部１０が設けられ、圧着部１０に向かい合うように受け部２０が設けられている。この受け部２０と圧着レバー４の圧着部１０とで被シール物（包材）を挟持する。また、圧着部１０と受け部２０は、エアシリンダや、その他のアクチュエーターによって、加圧される形態でも良い。

＜主要部の構成＞
次に、主要部である圧着部１０と受け部２０の構成について図２の縦断面図により説明する。図２に示すように、受け部２０の上部表面にはヒーター２１が配置される。ヒーター２１は、シール部に沿って、すなわち、シール面の垂直方向に沿った長尺状に形成される。幅は約５mmである。ヒーター２１の左右両側に第１断熱体２２が配置される。第１断熱体２２の素材は特に限定されるものではないが、例えば、ガラス繊維シートの積層体（商品名：ミオレックス）や高強度セメント系断熱板（商品名：ヘミサル）が使用可能である。これらの素材は、耐熱性が４００℃〜５００℃であり、フッ素樹脂シートのシールを行う場合にも十分な耐熱性を有する。

ヒーター２１の裏面側には、第２断熱体２３が設けられており、この第２断熱体２３は、断熱シート２３ａが複数枚積層された積層体として構成されている。第２断熱体２３は、第１断熱体２２よりも柔らかい素材が用いられる。例えば、マイカ（雲母）が好ましい。マイカは、耐熱温度が６００℃を超えるものがあり、フッ素樹脂シートのシールを行う場合にも十分な耐熱性を有する。

また、第２断熱体２３は第１断熱体２２よりも柔らかいので、圧着部１０により圧着時にシール部の全域にわたって均一な圧着力を作用させることができる。特に、積層体にすることで、その機能をより発揮させることができる。

第２断熱体２３の裏面側には弾性体２４が設けられている。弾性体２４は、例えば、シリコンゴムにより形成される。シリコンゴムの耐熱温度は高いものでも２５０℃程度であるが、ヒーター２１を４００℃まで加熱したとしても、その間に第２断熱体２３が介在しており、４００℃の温度がそのまま伝わることはなく、劣化させることはない。ヒーター２１の下部に弾性体２４を配置することで、圧着時に弾性体２４が圧縮されて、弾性力をシール部に作用させることができる。

ヒーター２１の表面は、第１断熱体２２の表面よりも少し突出しており、被シール物のシール部に確実にヒーター２１が接触することができる。これにより、ヒーター２１の熱を確実にシール部に伝達することができる。また、受け部２０には、水路９が設けられており、シール部の冷却を行うことができる。

圧着部１０の表面には、第３断熱体１１が配置されている。第３断熱体１１は、第１断熱体２１と同じ素材のものを用いることができる。また、第３断熱体１１の内部に第２ヒーター１２が設けられている。この第２ヒーター１２は補助的に用いられるものであり、幅は１０ｍｍ程度である。ヒーター２１により加熱（約４００℃）した後に、第２ヒーター１２で２００℃程度に加熱することで、シール部にシワが形成されることを抑制することができる。なお、この第２ヒーター１２はなくてもよい。

＜シール動作＞
つぎに、シールを行うときの動作について説明する。図２に示すように、被シール物Ｆを受け部２０と圧着部１０の間に位置させる。図１に示すプレート８を利用すると作業を行いやすい。シール部がちょうどヒーター２１の上に位置するようにセットする。次に、圧着レバー４を下げてきて、受け部２０と圧着部１０でシール部を挟持する。この時の状態を図３に示す。

ヒーター２１の表面が第１断熱体２２の表面と面一になるまで押し下げられる。これにより、シール部に所定の圧着力が作用する。同時に、第３断熱体１１と第２断熱体２３の間に、被シール物が挟まれ、圧力が掛かり、被シール物を強固に固定する。これによって、シワを形成することが抑制される。

つぎに、ヒーター２１に加熱をすることでシール部における被シール物が溶融してシールが行われる。フッ素樹脂の場合は、融点が３３０℃と高いがヒーター２１を４００℃まで加熱することで十分にシールすることができる。また、ヒーター２１の周囲の断熱体の耐熱温度も４００℃以上であり、十分に耐えることができる。

更に、ヒーター２１による加熱ののち、第２ヒーター１１により２００℃に加熱することで、シール部にシワが形成されることを更に抑制し品質の良いシール部を形成することができる。

＜別実施形態＞
本実施形態ではインパルス式ヒートシーラーを例に挙げて説明したが、その他のタイプのヒートシーラーであっても本発明は応用できるものである。

１ヒートシーラー本体
１０圧着部
１１第３断熱体
１２第２ヒーター
２０圧着部
２１ヒーター
２２第１断熱体
２３第２断熱体
２３ａ断熱シート
２４弾性体

Claims

被シール物のシール部を挟持する圧着部及び受け部と、
受け部の表面側にシール部に沿って配置されるヒーターと、
ヒーターの幅方向両側に配置される第１断熱体と、
ヒーターの裏面側に配置される第２断熱体と、
第２断熱体のヒーターとは反対側の面に配置される弾性体と、
圧着部の表面側に配置される第３断熱体と、を備え、
ヒーターの表面は、第１断熱体の表面よりも圧着部側に突出していることを特徴とするヒートシーラー。
第２断熱体は、第１断熱体よりも柔らかい素材を使用していることを特徴とする請求項１に記載のヒートシーラー。
第２断熱体は、厚みの薄い板状の素材を層状に重ねた積層体構造を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートシーラー。
前記第３断熱体の内部に第２ヒーターを埋め込んであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートシーラー。