JP3734847B2 - シール装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、シール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、牛乳、清涼飲料水等の液体食品が充填（じゅうてん）された、例えば、ブリック型の包装容器を製造する場合、包装機において可撓（かとう）性の積層体から成るウェブ状の包材を搬送しながら連続的にチューブ状にし、該チューブ状の包材内に液体食品を充填することによって包装容器を製造するようになっている。
【０００３】
そのために、包材製造機によって製造されたウェブ状の包材を、リールの状態で包装機にセットし、繰出機によって繰り出して包装機内を搬送し、縦方向にシールしてチューブ状にする。この場合、前記包材は、紙基材、該紙基材の両面に被覆されたフィルム、必要に応じて紙基材とフィルムとの間に配設されたアルミニウムホイル等から成る積層体構造を有する。
【０００４】
そして、チューブ状の包材が下方に搬送される間に液体食品を上方から供給して包材内に充填する。次に、該包材を両側から挟持し、所定の間隔ごとに横方向にシールし、枕（まくら）状、袋状等の原型容器を形成する。
続いて、横方向に延びるシール部分を切断し、各原型容器をあらかじめ形成された折り目に沿って所定の形状に成形し、一定量の液体食品を収容する複数の包装容器を完成させるようになっている。
【０００５】
ところで、前記包材を縦方向又は横方向にシールする場合、包材の表面のフィルムを互いに対向させ、インダクタ等のシール装置によって包材中のアルミニウムホイルを発熱させ、圧力を加えることによって、前記フィルムを熱融着させ、接合するようにしている。
図２は従来のシール装置の第１工程図、図３は従来のシール装置の第２工程図、図４は従来のシール装置の第３工程図である。
【０００６】
図において、１１はチューブ状の包材、５１、５２はシール部分において互いに対向させられるウェブ状の包材である。各包材５１、５２は、紙基材５４、該紙基材５４の内側の表面に被覆されたアルミニウムホイル５５、及び該アルミニウムホイル５５の更に内側の表面に被覆されたフィルム、例えば、ポリエチレン樹脂５６から成り、積層体構造を有する。なお、前記紙基材５４の外側の表面にも、通常、図示しないフィルム、例えば、ポリエチレン樹脂が被覆される。この場合、各包材５１、５２のポリエチレン樹脂５６同士が熱融着によって接合される。
【０００７】
前記包材１１をシールし、切断するためにシール装置が配設される。該シール装置は、互いに対向させて配設されたカッティングジョー及びヒートシールジョーを有し、前記カッティングジョーにカッティングレール６１が、前記ヒートシールジョーにシールブロック６２が配設される。そして、前記カッティングレール６１間に形成された間隙（かんげき）に図示しないカッタが配設される。
【０００８】
前記カッティングレール６１は、該カッティングレール６１に沿って延びるゴム製のドーリー６３を有し、一方、前記シールブロック６２は前記ドーリー６３と対向させて配設されたインダクタ６５を有する。該インダクタ６５はドーリー６３に沿って延び、前記カッティングジョーに向けて突出する凸部６６を有する。なお、前記インダクタ６５は冷却媒体流路６７を有し、該冷却媒体流路６７内に冷却媒体を通すことによってインダクタ６５の温度を調節することができる。
【０００９】
第１工程において、図２に示すように、包材１１をシールブロック６２とカッティングレール６１との間に置き、前記カッティングジョー及びヒートシールジョーを互いに前進させる。
次に、第２工程において、図３に示すように、前記カッティングジョー及びヒートシールジョーを更に前進させると、インダクタ６５とドーリー６３とによって包材１１のシール部分が強く押圧され、該シール部分が変形させられる。
【００１０】
そして、第３工程において、図示しない電源装置から高周波電圧が印加され、誘導加熱によって前記アルミニウムホイル５５を発熱させる。その結果、一対のアルミニウムホイル５５によって挟まれた一対のポリエチレン樹脂５６が加熱され、図４に示すように、シール部分Ｓにおいて包材１１が熱融着によって接合される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のシール装置においては、包材１１が接合される際に、互いに対向するポリエチレン樹脂５６が溶融させられ、溶融した該ポリエチレン樹脂５６がシール部分Ｓの範囲を超え、領域ＡＲ１、ＡＲ２に過度に流れ出してしまう。
【００１２】
その結果、シール部分Ｓにおいて熱融着に寄与するポリエチレン樹脂５６の量が少なくなり、適切な接合強度が得られず、液体食品の漏れが発生することがある。また、前記シール部分Ｓから流れ出たポリエチレン樹脂５６が固化して包装容器の内側に固着し、これが原因になって充填及びシールより後段の成形工程において、ヒビ割れを発生させることがある。
【００１３】
そこで、ポリエチレン樹脂５６が過度に流出するのを防止するために高周波電圧を小さくすると、ポリエチレン樹脂５６を十分に溶融させることができず、適切な接合強度を得ることができない。
本発明は、前記従来のシール装置の問題点を解決して、樹脂を十分に溶融させ、しかもその流出によって接合強度が小さくなるのを防止することができるシール装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のシール装置においては、シールブロックと、該シールブロックの表面に一部を臨ませて埋設され、ポリエチレン樹脂で被覆された積層体から成る包材を加熱してポリエチレン樹脂を溶融させ、重ねられた包材間にシール部分を形成するインダクタと、該インダクタと対向させて配設され、かつ、前記シールブロック及びインダクタとの間に前記包材を挟持するドーリーと、前記包材を加熱するために、前記インダクタに高周波電圧を印加する電圧印加手段とを有する。
【００１５】
そして、前記インダクタは、前記ドーリーに向けて突出させて長手方向に形成され、溶融させられたポリエチレン樹脂を押す凸部、及び該凸部の両側において凸部と平行に形成され、前記包材を膨出させることによって、前記凸部により押されたポリエチレン樹脂を滞留させ、該ポリエチレン樹脂が前記シール部分の範囲を超えて流出するのを防止する溝を備える。
【００１６】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、前記のようにシール装置においては、シールブロックと、該シールブロックの表面に一部を臨ませて埋設され、ポリエチレン樹脂で被覆された積層体から成る包材を加熱してポリエチレン樹脂を溶融させ、重ねられた包材間にシール部分を形成するインダクタと、該インダクタと対向させて配設され、かつ、前記シールブロック及びインダクタとの間に前記包材を挟持するドーリーと、前記包材を加熱するために、前記インダクタに高周波電圧を印加する電圧印加手段とを有する。
そして、前記インダクタは、前記ドーリーに向けて突出させて長手方向に形成され、溶融させられたポリエチレン樹脂を押す凸部、及び該凸部の両側において凸部と平行に形成され、前記包材を膨出させることによって、前記凸部により押されたポリエチレン樹脂を滞留させ、該ポリエチレン樹脂が前記シール部分の範囲を超えて流出するのを防止する溝を備える。
【００１７】
この場合、前記電圧印加手段からの高周波電圧がインダクタに印加されると、誘導加熱によって包材に被覆されたポリエチレン樹脂が加熱され、シール部分において熱融着によって接合される。
【００１８】
また、前記インダクタは、前記ドーリーに向けて突出させて長手方向に形成され、溶融させられたポリエチレン樹脂を押す凸部、及び該凸部の両側において凸部と平行に形成され、前記包材を膨出させることによって、前記凸部により押されたポリエチレン樹脂を滞留させ、ポリエチレン樹脂がシール部分の範囲を超えて流出するのを防止する溝を備えるので、包材の互いに対向するポリエチレン樹脂が溶融させられ、凸部によって押されても、前記溝内に紙基材及びアルミニウムホイルが膨出することによって両包材の対向面に形成された滞留部に、押されたポリエチレン樹脂が滞留される。その結果、ポリエチレン樹脂がシール部分の範囲を超えて流出するのを防止することができる。
そして、シール部分において熱融着に寄与するポリエチレン樹脂の量を確保することができるので、接合強度が小さくなるのを防止することができる。
【００１９】
また、前記電圧印加手段からの高周波電圧を高くして、接合温度を高くしたり、包材を挟持する力を大きくしたりしても、接合強度を維持することができるので、シール装置のサイクルの周期を短くし、高速処理を行うことができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
図６は本発明の第１の実施例における充填機の各工程を表す概略図である。
図において、１０は可撓性の積層体から成るウェブ状の包材である。該包材１０は図示しない包材製造機によって製造され、リール２１の状態で包装機にセットされ、繰出機１３によって繰り出されて包装機内を搬送される。前記包材１０は、例えば、内側から順にポリエチレン樹脂、アルミニウムホイル、紙基材及びポリエチレン樹脂を積層することによって形成される。
【００２１】
前記包材１０はガイド２４によって案内され、図示しないシール装置によって縦方向にシールされてチューブ状の包材１１になる。そして、チューブ状の包材１１が下方に搬送される間に、液体食品は充填管１６を介して上方から供給され、包材１１内に充填される。次に、該包材１１は両側から図示しないカッティングジョー及びヒートシールジョーに挟持され、所定の間隔ごとに横方向にシールされ、枕状の原型容器２３が形成される。
【００２２】
続いて、横方向に延びるシール部分が切断され、各原型容器２３はあらかじめ形成された折り目に沿って所定の形状に成形され、一定量の液体食品を収容する複数の包装容器が完成する。
次に、本発明のシール装置について説明する。
図７は本発明の第１の実施例におけるシール装置の説明図である。
【００２３】
この場合、シール装置の処理速度を高くするために、同じ構造を有するシール・切断ユニット１４、１５を上下に二組備え、各シール・切断ユニット１４、１５の工程を半サイクルずらして交互に動作させるようになっている。
図において、１１はチューブ状の包材であり、包材１０（図６）を縦方向にシールすることによって形成される。本実施例において、前記包材１１は上方に延びていて、内部に液体食品１２が収容される。
【００２４】
前記包材１１は連続的に下方に搬送され、所定の間隔ごとに二つのシール・切断ユニット１４、１５によって挟持され、横方向にシールされて帯状のシール部分Ｓが形成される。その後、該シール部分Ｓが切断され、一定量の液体食品１２を収容する原型容器２３が形成される。そのために、前記シール・切断ユニット１４、１５はいずれもカッティングジョー１４ａ、１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂを有する。
【００２５】
そして、前記カッティングジョー１４ａ、１５ａの先端にはカッティングバー１８が、ヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂの先端にはシールブロック（インダクタインシュレータ）１９が配設され、前記カッティングジョー１４ａ、１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂを前進させ、包材１１を両側から挟持して対向面を互いに接触させ、横方向にシールする。
【００２６】
また、前記カッティングジョー１４ａ、１５ａの中央には、横方向に延びる扁平（へんぺい）なカッタ２１が進退自在に配設され、該カッタ２１を前進させたたときに前記シール部分Ｓの中央を切断することができるようになっている。
そのために、前記カッタ２１の後端にシリンダ２２が配設され、該シリンダ２２に対して作動媒体を給排することによってカッタ２１を進退させることができる。
【００２７】
なお、２１ａ、２１ｂはそれぞれカッティングジョー１４ａ、１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂに対して揺動自在に支持され、前記包材１１を包囲して案内する一対の成形フラップであり、チューブ状の包材１１を矩形（くけい）に成形する。
ところで、前記シール・切断ユニット１４は図においてシール・切断開始位置にあり、該シール・切断開始位置において、前記カッティングジョー１４ａ及びヒートシールジョー１４ｂを前進させ、包材１１を両側から挟持して対向面を互いに接触させる。
【００２８】
そして、前記シール・切断ユニット１４は包材１１を挟持したまま下方に移動し、その間に前記シール部分Ｓが接合される。
一方、前記シール・切断ユニット１５は図においてシール・切断終了位置にあり、該シール・切断終了位置の直前において前記シール・切断ユニット１５の前記カッタ２１が前進し、前記シール部分Ｓの中央を切断し、前記包材１１から原型容器２３を分離する。
【００２９】
前記シール・切断ユニット１５のカッティングジョー１５ａ及びヒートシールジョー１５ｂは、前記シール部分Ｓの中央が切断されると後退させられ、旋回するように上昇し、前記シール・切断開始位置に移動するようになっている。そして、前記シール・切断ユニット１５がシール・切断開始位置に移動して前記カッティングジョー１５ａ及びヒートシールジョー１５ｂを前進させ始めた時には、前記シール・切断ユニット１４の前記カッタ２１が前進し、前記シール部分Ｓの中央を切断し、前記包材１１から原型容器２３を分離する。
【００３０】
なお、各シール・切断ユニット１４、１５には図示しないシリンダ機構が配設され、該シリンダ機構に作動媒体が供給されることによって、カッティングジョー１４ａ（又は１５ａ）及びヒートシールジョー１４ｂ（又は１５ｂ）を互いに引寄せ、シール時の押圧力を大きくするようにしている。
また、カッティングジョー１４ａ（又は１５ａ）とヒートシールジョー１４ｂ（又は１５ｂ）との間の押圧力は、図示しない係合解除手段によって短時間で解除される。その結果、シール・切断ユニット１４、１５はシール・切断終了位置に至る。
【００３１】
次に、シールブロック１９について説明する。
図１は本発明の第１の実施例におけるシール装置のシールブロックを示す図である。なお、図の（ａ）はシールブロック１９の正面図、（ｂ）はシールブロック１９の断面図である。
図に示すように、シールブロック１９には、一対のインダクタ（インダクタ本体）３１、３２がその一部をシールブロック１９の端面に臨ませて埋設され、かつ、図示しない接続部において互いに接続される。そして、前記インダクタ３１、３２間には、該インダクタ３１、３２に沿って延び、図示しないカッタが前進したときにカッタの先端を収容する溝３８が形成される。
【００３２】
また、各インダクタ３１、３２には、前記カッティングジョー１４ａ、１５ａ（図７）に向けて突出する凸部７１、７２が、それぞれインダクタ３１、３２の長手方向に形成され、前記凸部７１、７２より内側、すなわち、溝３８側には第１溝７３、７４が、凸部７１、７２より外側には第２溝７５、７６が、それぞれ凸部７１、７２と平行に形成される。
【００３３】
ところで、前記インダクタ３１、３２は電圧印加手段としての電源回路に接続され、該電源回路によって発生させられた高周波電圧が印加されるようになっている。
そこで、前記電源回路について説明する。
図８は本発明の第１の実施例における電源回路図である。
【００３４】
図において、８１は３相の交流電源であり、各相ごとに実効電圧が３５０〜４００〔Ｖ〕の交流電圧を発生させる。また、８２は高圧整流回路であり、前記交流電源８１によって発生させられた交流電圧を、５〔ｋＶ〕程度の直流電圧に変換する。なお、高圧整流回路８２から流れる電流は０．５〜０．６〔Ａ〕である。
【００３５】
そして、該高圧整流回路８２によって発生させられた直流電圧は発振回路８３、８４に印加され、該発振回路８３、８４によって高周波電圧が発生させられる。そのために、前記発振回路８３、８４はパルス発生回路９７に接続され、所定の周波数のパルスを受ける。
また、前記発振回路８３、８４はそれぞれ高周波電圧変換回路８５、８６に接続され、該高周波電圧変換回路８５、８６によって、周波数が１．５〜２〔ＭＨｚ〕で、電圧が４０〜６０〔Ｖ〕の高周波電圧が発生させられ、それぞれインダクタユニット９８、９９に印加される。この場合、インダクタユニット９８、９９は、それぞれシール・切断ユニット１４及びシール・切断ユニット１５に対応させて配設され、いずれも前記インダクタ３１、３２から成る。
【００３６】
次に、該インダクタ３１、３２について説明する。
図５は本発明の第１の実施例におけるインダクタの断面図である。なお、図において、この場合、インダクタ３１を図に示しているが、インダクタ３２も同じ構造を有する。
図に示すように、インダクタ３１は前記カッティングジョー１４ａ、１５ａ（図７）に向けて突出する凸部７１を有する。なお、この凸部７１の形状は図に示すような矩形のほか、蒲鉾（かまぼこ）型、台形、半円形、円弧を有する矩形等の形状にすることができる。
【００３７】
そして、前記凸部７１より内側には第１溝７３が、凸部７１より外側には第２溝７５が形成される。また、前記インダクタ３１は冷却媒体流路９０を有し、該冷却媒体流路９０内に冷却媒体を通すことによってインダクタ３１の温度を調節することができる。
前記インダクタ３１は、前記高周波電圧変換回路８５（図８）によって発生させられた高周波電圧が印加されると、インダクタ３１と図示しないアルミニウムホイルとの間に前記高周波電圧に対応して変化する電界が形成され、領域ＡＲ３を磁束が流れる。その結果、前記アルミニウムホイルにうず電流を発生させ、うず電流損によってアルミニウムホイルが発熱する。
【００３８】
したがって、前記領域ＡＲ３に対応する部分だけが熱融着に寄与し、領域ＡＲ３がシール部分Ｓになる。
ところで、前記第１溝７３及び第２溝７５が形成されているので、包材１１の互いに対向するポリエチレン樹脂５６が溶融させられ、凸部７１によって押されても、溶融したポリエチレン樹脂５６がシール部分Ｓの範囲を超えて過度に流れ出すことがないので、接合強度が小さくなるのを防止することができる。したがって、前記第１溝７３及び第２溝７５を前記領域ＡＲ３の両端に形成するのが好ましいが、領域ＡＲ４、ＡＲ５のいずれの部分にも形成することができる。なお、１９はシールブロックである。
【００３９】
次に、シール装置の動作について説明する。
図９は本発明の第１の実施例におけるシール装置の第１工程図、図１０は本発明の第１の実施例におけるシール装置の第２工程図、図１１は本発明の第１の実施例におけるシール装置の第３工程図である。
図において、１１はチューブ状の包材、５１、５２はシール部分Ｓにおいて互いに対向させられるウェブ状の包材である。各包材５１、５２は、紙基材５４、該紙基材５４の内側の表面に被覆されたアルミニウムホイル５５、及び該アルミニウムホイル５５の更に内側の表面に被覆されたフィルム、例えば、ポリエチレン樹脂５６から成り、積層体構造を有する。なお、前記紙基材５４の外側の表面にも、通常、図示しないフィルム、例えば、ポリエチレン樹脂が被覆される。この場合、各包材５１、５２のポリエチレン樹脂５６同士が熱融着によって接合される。
【００４０】
前記包材１１をシールし、切断するためにシール装置が配設される。該シール装置は、互いに対向させて配設されたカッティングジョー１４ａ、１５ａ（図７）及びヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂを有し、前記カッティングジョー１４ａ、１５ａにカッティングレール９１が、前記ヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂにシールブロック１９が配設される。
【００４１】
前記カッティングレール９１は、該カッティングレール９１に沿って延びるゴム製のドーリー９３を有し、一方、前記シールブロック１９は前記ドーリー９３と対向させて配設されたインダクタ３１を有する。
第１工程において、図９に示すように、包材１１をシールブロック１９とカッティングレール９１との間に置き、前記カッティングジョー１４ａ、１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂを互いに前進させる。
【００４２】
次に、第２工程において、図１０に示すように、前記カッティングジョー１４ａ、１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ、１５ｂを更に前進させると、インダクタ３１とドーリー９３とによって包材１１のシール部分Ｓが強く押圧され、該シール部分Ｓが変形させられる。
そして、第３工程において、高周波電圧変換回路８５（図８）からの高周波電圧がインダクタ３１に印加され、誘導加熱によって前記アルミニウムホイル５５を発熱させる。その結果、一対のアルミニウムホイル５５によって挟まれた一対のポリエチレン樹脂５６が加熱され、図１１に示すように、シール部分Ｓにおいて包材１１が熱融着によって接合される。
【００４３】
このとき、互いに対向するポリエチレン樹脂５６が溶融させられ、溶融させられた該ポリエチレン樹脂５６が凸部７１によって押され、シール部分Ｓの範囲を超えて流れ出ようとするが、第１溝７３及び第２溝７５内に紙基材５４及びアルミニウムホイル５５が膨出することによって両包材１１の対向面に滞留部が形成され、該滞留部にポリエチレン樹脂５６が滞留する。したがって、ポリエチレン樹脂５６の流れは阻止され、シール部分Ｓの範囲から流れ出ない。
【００４４】
その結果、シール部分Ｓにおいて熱融着に寄与するポリエチレン樹脂５６の量を確保することができるので、接合強度が小さくなるのを防止することができる。
また、前記高周波電圧変換回路８５からの高周波電圧を高くして接合温度を高くしたり、前記シリンダ２７に供給される作動媒体の圧力を高くして包材１１を挟持する力を大きくしたりしても、接合強度を維持することができる。したがって、シール装置のサイクルの周期を短くし、高速処理を行うことができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
図１２は本発明の第２の実施例におけるインダクタの断面図である。
図において、インダクタ１３１は凸部１７１を有し、該凸部１７１より内側には第１溝１７３、１８１が、凸部１７１より外側には第２溝１７５、１８２が形成される。なお、この凸部１７１の形状は図に示すような矩形のほか、蒲鉾型、台形、半円形、円弧を有する矩形等の形状にすることができる。
【００４６】
このように、溝の数を増加することによって、両包材１１（図１１）の対向面に形成される滞留部の数を多くすることができる。
なお、本発明は前記実施例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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるシール装置のシールブロックを示す図である。
【図２】従来のシール装置の第１工程図である。
【図３】従来のシール装置の第２工程図である。
【図４】従来のシール装置の第３工程図である。
【図５】本発明の第１の実施例におけるインダクタの断面図である。
【図６】本発明の第１の実施例における充填機の各工程を表す概略図である。
【図７】本発明の第１の実施例におけるシール装置の説明図である。
【図８】本発明の第１の実施例における電源回路図である。
【図９】本発明の第１の実施例におけるシール装置の第１工程図である。
【図１０】本発明の第１の実施例におけるシール装置の第２工程図である。
【図１１】本発明の第１の実施例におけるシール装置の第３工程図である。
【図１２】本発明の第２の実施例におけるインダクタの断面図である。
【符号の説明】
１０、１１、５１、５２ 包材
１９ シールブロック
３１、３２、１３１ インダクタ
７１、７２、１７１ 凸部
９３ ドーリー
７３、７４、１７３、１８１ 第１溝
７５、７６、１７５、１８２ 第２溝

Claims (1)

  1. （ａ）シールブロックと、
    （ｂ）該シールブロックの表面に一部を臨ませて埋設され、ポリエチレン樹脂で被覆された積層体から成る包材を加熱してポリエチレン樹脂を溶融させ、重ねられた包材間にシール部分を形成するインダクタと、
    （ｃ）該インダクタと対向させて配設され、かつ、前記シールブロック及びインダクタとの間に前記包材を挟持するドーリーと、
    （ｄ）前記包材を加熱するために、前記インダクタに高周波電圧を印加する電圧印加手段とを有するとともに、
    （ｅ）前記インダクタは、前記ドーリーに向けて突出させて長手方向に形成され、溶融させられたポリエチレン樹脂を押す凸部、及び該凸部の両側において凸部と平行に形成され、前記包材を膨出させることによって、前記凸部により押されたポリエチレン樹脂を滞留させ、該ポリエチレン樹脂が前記シール部分の範囲を超えて流出するのを防止する溝を備えることを特徴とするシール装置。
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