JP4835092B2 - Container heat sealing method and apparatus - Google Patents
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この発明は容器のヒートシール方法およびその装置に関し、紙や合成樹脂のカップ状などの容器本体にフィルム状の蓋材をヒートシールする場合に、高速かつ安定的にヒートシールできるようにしたものである。 The present invention relates to a container heat-sealing method and apparatus, and is capable of heat-sealing at high speed and stably when a film-like lid material is heat-sealed on a container body such as a cup of paper or synthetic resin. is there.
紙や合成樹脂のカップ状などの容器本体にフィルム状の蓋材をヒートシールして密封される容器は、食品などの容器として広く用いられ、例えばゼリー、ベビーフード、スープや味噌などの粘調物、調理食品などの容器として用いられている。 Containers such as paper and synthetic resin cups that are sealed by heat-sealing film-like lids are widely used as food containers such as jelly, baby food, soup and miso. Used as a container for food and cooked foods.
このような容器では、容器本体と蓋材とを密封する方法としてシールヘッドを用いて加熱することでシールするヒートシールが一般的に行われている。 In such a container, heat sealing is generally performed in which the container main body and the lid member are sealed by heating using a seal head.
このようなヒートシールの方法として、特許文献1では、容器搬送手段の上方に配置される蓋押え搬送手段によって蓋を搬送して容器の上に被せ、引き続き容器と蓋とを密着した状態を維持しながら蓋の上方に非接触状態に配置した高周波シールヘッドで誘導加熱するようにしており、シールヘッドあるいは容器自体を上下動させることなく、高速でシールできるようにしている。 As such a heat sealing method, in Patent Document 1, the lid is transported by the lid holding and transporting means disposed above the container transporting means and is put on the container, and the state in which the container and the lid are kept in close contact with each other is maintained. However, induction heating is performed by a high-frequency seal head arranged in a non-contact state above the lid so that the seal head or the container itself can be sealed at high speed without moving up and down.
また、特許文献2では、ヒータカートリッジによる加熱と高周波誘電加熱あるいは超音波振動加熱とを併用して蓋材と容器を高速に接着するようにしている。 Further, in Patent Document 2, the lid material and the container are bonded at high speed by using heating by the heater cartridge and high-frequency dielectric heating or ultrasonic vibration heating in combination.
さらに、特許文献3では、図4に示すように、容器搬送用ベルトコンベアー1の上方に同期平行移動するように金属体2を耐熱弾性材3でサンドウイチした加熱用押さえベルト4を設け、その内側に高周波誘導加熱コイル5を配置して加熱用押えベルト4を高周波誘導加熱して容器6に被せた蓋材7を封緘するようにしている。
このようなヒートシール法で高速でシールしようとすると、シールヘッドを蓋に押し付けて周状に加熱する場合に、シールヘッドの熱授受部の体積(熱容量)が小さいと、シール時にシールヘッドの温度が下がりやすく、ある程度塊状の熱容量の大きなシールヘッドにしなければならない。 When trying to seal at high speed by such a heat sealing method, when the seal head is pressed against the lid and heated in a circumferential shape, if the volume (heat capacity) of the heat transfer part of the seal head is small, the temperature of the seal head during sealing It is necessary to make the seal head large in volume and heat capacity.
ところが、大きなシールヘッドを用いて高温でシールしようとすると、蓋の周囲だけでなく中央部も加熱されて温度が上がりやすく、溶着部が完全に固着しない段階で容器のヘッドスペースの気体が膨張し、蓋材にしわがよって密封できなくなるなどの問題がある。 However, when trying to seal at a high temperature using a large sealing head, not only the periphery of the lid but also the central part is heated, the temperature tends to rise, and the gas in the head space of the container expands at the stage where the welded part does not completely adhere. There is a problem that the lid member cannot be sealed due to wrinkles.
また、シールヘッドの温度を上げて高速(短時間)でシールしようとすると、蓋材がシールヘッドに溶着してしまい、密封できない場合があり、蓋材の材料に制限があるという問題がある。 Further, if the temperature of the seal head is raised and sealing is performed at a high speed (short time), the lid material is welded to the seal head, and sealing may not be possible, and there is a problem that the material of the lid material is limited.
さらに、高周波誘導加熱で蓋材を加熱する特許文献1の場合には、蓋材が金属製の場合しか加熱してシールすることができないという問題がある。 Furthermore, in the case of Patent Document 1 in which the lid material is heated by high-frequency induction heating, there is a problem that heating and sealing can be performed only when the lid material is made of metal.
さらに、特許文献1〜3のいずれの場合も、蓋材の全面が加熱されることから、容器のヘッドスペースの気体が膨張し、これによって密封性が損なわれるという問題がある。 Furthermore, in any case of Patent Documents 1 to 3, since the entire surface of the lid member is heated, there is a problem that the gas in the head space of the container expands, thereby impairing the sealing performance.
この発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、蓋材の材料によらず高速で安定してシールすることができる容器のヒートシール方法およびその装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a container heat-sealing method and apparatus capable of stably sealing at high speed regardless of the material of the lid. .
上記従来技術の有する課題を解決するためこの発明の請求項1記載の容器のヒートシール方法は、容器の開口部に設けられたフランジ部に蓋材を熱溶着してシールするに際し、前記容器のフランジ部の形状に形成されたシールヘッドを高周波誘導加熱し、この加熱されたシールヘッドを押圧したまま、当該シールドヘッド内に冷却媒体を供給して蓋材を溶着するようにした後、冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体の排出回収と空気への置換を行うようにしたことを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problems of the prior art, the container heat-sealing method according to claim 1 of the present invention is the method of heat-sealing and sealing a lid material to a flange portion provided in an opening of the container. The sealing head formed in the shape of the flange portion is induction-heated at high frequency, and while the heated sealing head is pressed , a cooling medium is supplied into the shield head to weld the lid, and then the cooling medium The present invention is characterized in that compressed air having a smaller heat capacity is supplied to discharge and collect the cooling medium and replace it with air .
この容器のヒートシール方法によれば、容器の開口部に設けられたフランジ部に蓋材を熱溶着してシールするに際し、前記容器のフランジ部の形状に形成されたシールヘッドを高周波誘導加熱し、この加熱されたシールヘッドを押圧したまま、当該シールドヘッド内に冷却媒体を供給して蓋材を溶着するようにした後、冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体の排出回収と空気への置換を行うようにしており、蓋材のシールに必要な形状のシールヘッドを用いることで、温度低下やヘッドスペースの気体の膨張の影響を抑えて高速で安定的にシールできるようにしている。
また、シールヘッドを加熱し押圧したまま、当該シールドヘッドを冷却するようにしており、シール温度を高めてもシールヘッドを冷却して押圧を終えることで、シールヘッドに蓋材がくっつくことを防止でき、一層高速かつ安定的にシールできるようになる。
さらに、シールヘッドの冷却を、当該シールヘッド内に冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体の排出回収と空気への置換を行うようにしており、シールヘッドの冷却を容易に行うことができるようになるとともに、冷却媒体に比べ、熱容量の小さい空気と置換することで、加熱時間を短縮することが可能となり、ヒートシールの高速化を図ることができるようになる。
According to this container heat-sealing method, when the lid member is thermally welded and sealed to the flange portion provided in the opening of the container, the seal head formed in the shape of the flange portion of the container is subjected to high-frequency induction heating. While the heated seal head is pressed , a cooling medium is supplied into the shield head to weld the lid, and then compressed air having a smaller heat capacity than the cooling medium is supplied to discharge the cooling medium. It is designed to recover and replace with air, and by using a seal head with the shape necessary for sealing the lid, it can be stably sealed at high speed while suppressing the effects of temperature drop and head space gas expansion. I am doing so.
In addition, the shield head is cooled while the seal head is heated and pressed. Even when the seal temperature is increased, the seal head is cooled and finished pressing, thereby preventing the cover material from sticking to the seal head. And can be sealed more quickly and stably.
Furthermore, cooling of the seal head is performed by supplying compressed air having a heat capacity smaller than that of the cooling medium into the seal head to discharge and collect the cooling medium and replace it with air. In addition to being able to be performed, it is possible to shorten the heating time by replacing with air having a smaller heat capacity than the cooling medium, and to increase the speed of heat sealing.
また、この発明の請求項2記載の容器のヒートシール装置は、容器の開口部に設けられたフランジ部に蓋材を熱溶着してシールするシールヘッドを備えた容器のヒートシール装置であって、シールヘッド本体に設けられ前記フランジ部の形状に形成した熱溶着部材と、前記シールヘッド本体に設けられ前記熱溶着部材を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルと、前記熱溶着部材に設けられ蓋材へ押圧したまま冷却し得る冷却媒体流路と、前記熱溶着部材に設けられ蓋材を冷却後に冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体流路内の冷却媒体を排出回収し空気と置換し得る冷却媒体排出手段と、を備えることを特徴とするものである。
The container heat seal apparatus according to claim 2 of the present invention is a container heat seal apparatus provided with a seal head that heat seals and seals a lid member on a flange portion provided in an opening of the container. A heat welding member provided in the shape of the flange portion provided in the seal head main body, a high frequency induction heating coil provided in the seal head main body for high frequency induction heating of the heat welding member, and a lid provided in the heat welding member A cooling medium flow path that can be cooled while being pressed against the material, and after cooling the lid material provided on the heat welding member, compressed air having a smaller heat capacity than the cooling medium is supplied to discharge and collect the cooling medium in the cooling medium flow path And a cooling medium discharging means that can replace the air .
この容器のヒートシール装置によれば、容器の開口部に設けられたフランジ部に蓋材を熱溶着してシールするシールヘッドを備えた容器のヒートシール装置であって、シールヘッド本体に設けられ前記フランジ部の形状に形成した熱溶着部材と、前記シールヘッド本体に設けられ前記熱溶着部材を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルと、前記熱溶着部材に設けられ蓋材へ押圧したまま冷却し得る冷却媒体流路と、前記熱溶着部材に設けられ蓋材を冷却後に冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体流路内の冷却媒体を排出回収し空気と置換し得る冷却媒体排出手段と、を備えており、フランジ形状の熱溶着部材を高周波誘導加熱コイルで加熱することで、短時間にシールに必要な温度まで熱溶着部材を加熱でき、蓋材のシールに必要な形状のシールヘッドで、温度低下やヘッドスペースの気体の膨張の影響を抑えて高速で安定的にシールできるようになる。
さらに、熱溶着部材に、蓋材へ押圧したまま冷却し得る冷却媒体流路を設けてあり、シールヘッドの冷却を容易に行うことで、シール温度を高めてもシールヘッドを冷却して押圧を終えることで、シールヘッドに蓋材がくっつくことを防止でき、一層高速かつ安定的にシールできるようになる。
また、熱溶着部材に設けられ蓋材を冷却後に冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体流路内の冷却媒体を排出回収し空気と置換し得る冷却媒体排出手段を備えており、次の蓋材のシールのための加熱を一層短時間にできるようにし、高速かつ安定的にシールできるようになるとともに、冷却媒体に比べ、熱容量の小さい空気と置換することで、加熱時間を短縮することが可能となり、ヒートシールの高速化を図ることができるようになる。
According to the heat seal apparatus for a container, the heat seal apparatus for a container includes a seal head that seals by sealing a lid material to a flange portion provided in an opening of the container, and is provided in the seal head main body. The heat welding member formed in the shape of the flange portion, a high frequency induction heating coil provided in the seal head body for high frequency induction heating of the heat welding member, and a cooling material provided on the heat welding member while being pressed against the lid member are cooled. Cooling medium flow path to be obtained, and cooling that is provided on the heat-welding member and that can cool and replace the cooling medium in the cooling medium flow path by supplying compressed air having a smaller heat capacity than the cooling medium after cooling the lid member It includes a medium discharging unit, and by heating the thermal welding member flange shaped high-frequency induction heating coil can heat the heat seal member to the temperature required sealing in a short period of time, lid member In sealing head shape required for sealing, it becomes possible to stably seal at high speed while suppressing the influence of the expansion of the gas temperature drop and headspace.
Furthermore, the heat-welding member is provided with a cooling medium flow path that can be cooled while being pressed against the lid, and by easily cooling the seal head, the seal head is cooled and pressed even when the seal temperature is increased. By finishing, it is possible to prevent the cover material from sticking to the seal head, and to seal more stably at a higher speed.
In addition, a cooling medium discharge means is provided that is provided on the heat welding member and supplies the compressed air having a heat capacity smaller than that of the cooling medium after cooling the lid member to discharge and collect the cooling medium in the cooling medium flow path and replace it with air. The heating time can be reduced by replacing the air with a smaller heat capacity as compared with the cooling medium while enabling the heating for the sealing of the next lid material to be performed in a shorter time, enabling high-speed and stable sealing. This makes it possible to shorten the heat sealing speed.
また、この発明の請求項3記載の容器のヒートシール装置は、請求項2記載の構成に加え、前記熱溶着部材の前記蓋材との押圧面に、非溶着部材を被覆してなることを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect , the container heat-sealing device includes a non-welding member coated on the pressing surface of the heat-welding member with the lid member. It is a feature.
この容器のヒートシール装置によれば、熱溶着部材の蓋材との押圧面に、非溶着部材を被覆してあり、シール温度を高めてもシールヘッドの被覆でシールヘッドに蓋材がくっつくことを防止でき、一層高速かつ安定的にシールできるようになる。 According to this container heat-sealing device, the non-welding member is coated on the pressing surface of the heat-welding member with the lid material, and the lid material sticks to the seal head even when the sealing temperature is increased. Can be prevented, and the sealing can be performed at higher speed and more stably.
また、この発明の請求項4記載の容器のヒートシール装置は、請求項2または3記載の構成に加え、前記シールヘッド本体に、前記熱溶着部材の加熱温度を保持し得る温度保持手段を設けたことを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the constitution of the second or third aspect , the container heat seal device is provided with a temperature holding means capable of holding the heating temperature of the heat welding member in the seal head body. It is characterized by that.
この容器のヒートシール装置によれば、シールヘッド本体に、熱溶着部材の加熱温度を保持し得る温度保持手段を設けるようにしており、加熱冷却を行う温度範囲の基準となる温度までを温度保持手段で保持することで、加熱冷却を繰り返しても一層短時間に高速かつ安定的にシールできるようになる。 According to this container heat-sealing device, the sealing head main body is provided with a temperature holding means capable of holding the heating temperature of the heat-welding member, and the temperature is maintained up to a temperature that becomes a reference temperature range for heating and cooling. By holding by means, even if heating and cooling are repeated, it becomes possible to perform high-speed and stable sealing in a shorter time.
この発明の請求項1記載の容器のヒートシール方法によれば、容器の開口部に設けられたフランジ部に蓋材を熱溶着してシールするに際し、前記容器のフランジ部の形状に形成されたシールヘッドを高周波誘導加熱し、この加熱されたシールヘッドを押圧したまま、当該シールドヘッド内に冷却媒体を供給して蓋材を溶着するようにした後、冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体の排出回収と空気への置換を行うようにしたので、蓋材のシールに必要な形状のシールヘッドを用いることで、温度低下やヘッドスペースの気体の膨張の影響を抑えることができ、これにより、高速で安定的にシールすることができる。
また、シールヘッドを加熱し押圧したまま、当該シールドヘッドを冷却するようにしたので、シール温度を高めてもシールヘッドを冷却して押圧を終えることができ、これにより、シールヘッドに蓋材がくっつくことを防止することができ、一層高速かつ安定的にシールすることができる。
さらに、シールヘッドの冷却を、当該シールヘッド内に冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体の排出回収と空気への置換を行うようにしたので、シールヘッドの冷却を容易に行うことができ、これにより、一層高速かつ安定的にシールすることができるとともに、冷却媒体に比べ、熱容量の小さい空気と置換することで、加熱時間を短縮することが可能となり、ヒートシールの高速化を図ることができる。
According to the container heat-sealing method of the first aspect of the present invention, when the lid member is thermally welded and sealed to the flange portion provided in the opening of the container, the container is formed in the shape of the flange portion of the container. The sealing head is heated by high frequency induction, and while the heated sealing head is pressed , a cooling medium is supplied into the shielding head to weld the lid, and then compressed air having a smaller heat capacity than the cooling medium is used. Supplying and recovering the cooling medium and replacing it with air, so using a seal head with the shape necessary for sealing the lid material, suppresses the effects of temperature drop and head space gas expansion. This makes it possible to stably seal at high speed.
In addition, since the shield head is cooled while the seal head is heated and pressed, the seal head can be cooled and finished even when the seal temperature is increased. The sticking can be prevented, and the sealing can be performed more quickly and stably.
Furthermore, the cooling of the seal head is facilitated by supplying compressed air having a smaller heat capacity than the cooling medium to discharge and collect the cooling medium and replacing it with air. This makes it possible to seal more quickly and stably, and by replacing the air with a smaller heat capacity compared to the cooling medium, it is possible to shorten the heating time, and the heat sealing speed is high. Can be achieved.
また、この発明の請求項2記載の容器のヒートシール装置によれば、容器の開口部に設けられたフランジ部に蓋材を熱溶着してシールするシールヘッドを備えた容器のヒートシール装置であって、シールヘッド本体に設けられ前記フランジ部の形状に形成した熱溶着部材と、前記シールヘッド本体に設けられ前記熱溶着部材を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルと、前記熱溶着部材に設けられ蓋材へ押圧したまま冷却し得る冷却媒体流路と、前記熱溶着部材に設けられ蓋材を冷却後に冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体流路内の冷却媒体を排出回収し空気と置換し得る冷却媒体排出手段と、を備えているので、フランジ形状の熱溶着部材を高周波誘導加熱コイルで加熱することで、蓋材のシールに必要な形状のシールヘッドを短時間にシールに必要な温度まで加熱することができ、これにより、温度低下やヘッドスペースの気体の膨張の影響を抑えて高速で安定的にシールすることができる。
さらに、熱溶着部材に、蓋材へ押圧したまま冷却し得る冷却媒体流路を設けたので、シールヘッドの冷却を容易に行うことができ、これにより、シール温度を高めてもシールヘッドを冷却して押圧を終えることで、シールヘッドに蓋材がくっつくことを防止することができ、一層高速かつ安定的にシールすることができる。
また、熱溶着部材に、蓋材を冷却後に冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体流路内の冷却媒体を排出回収し空気と置換し得る冷却媒体排出手段を設けたので、次の蓋材のシールのための加熱を一層短時間に行うことができ、高速かつ安定的にシールすることができるとともに、冷却媒体に比べ、熱容量の小さい空気と置換することで、加熱時間を短縮することが可能となり、ヒートシールの高速化を図ることができる。
According to the container heat-sealing device according to claim 2 of the present invention, the container heat-sealing device includes a seal head that heat-seals and seals the lid material on the flange portion provided in the opening of the container. A heat welding member provided in a seal head body and formed in the shape of the flange, a high frequency induction heating coil provided in the seal head body for high frequency induction heating the heat welding member, and provided in the heat welding member. A cooling medium flow path that can be cooled while being pressed against the lid member, and after cooling the lid member provided on the heat welding member, compressed air having a smaller heat capacity than the cooling medium is supplied to cool the cooling medium in the cooling medium flow path. a coolant discharge means which can replace the discharge collected air is provided with the, by heating the thermal welding member flange shaped high-frequency induction heating coil, the shape required to seal the lid Ruheddo can be heated to the temperature required in a short time to seal, thereby, it is possible to stably seal at high speed while suppressing the influence of the expansion of the gas temperature drop and headspace.
Furthermore, since the cooling medium flow path that can be cooled while being pressed against the lid member is provided on the heat-welded member, the seal head can be easily cooled, thereby cooling the seal head even when the seal temperature is increased. By finishing the pressing, it is possible to prevent the cover material from sticking to the seal head, and it is possible to seal more stably at a higher speed.
In addition, the cooling member discharging means that supplies compressed air having a heat capacity smaller than that of the cooling medium after cooling the cover material to discharge and collect the cooling medium in the cooling medium flow path and replaces it with air is provided on the heat welding member. The heating for the sealing of the next lid can be performed in a shorter time, can be sealed at high speed and stably, and is replaced with air having a smaller heat capacity than the cooling medium, so that the heating time It is possible to shorten the heat sealing speed.
また、この発明の請求項3記載の容器のヒートシール装置によれば、熱溶着部材の蓋材との押圧面に、非溶着部材を被覆したので、シール温度を高めてもシールヘッドの被覆でシールヘッドに蓋材がくっつくことを防止することができ、一層高速かつ安定的にシールすることができる。
According to the container heat-sealing device of the third aspect of the present invention, the non-welding member is coated on the pressing surface of the heat-welding member with the lid member, so that the sealing head can be covered even if the sealing temperature is increased. It is possible to prevent the cover material from sticking to the seal head, and it is possible to seal more stably at higher speed.
また、この発明の請求項4記載の容器のヒートシール装置によれば、シールヘッド本体に、熱溶着部材の加熱温度を保持し得る温度保持手段を設けたので、加熱冷却を行う温度範囲の基準となる温度までを温度保持手段で保持しておくことができ、加熱冷却を繰り返しても一層短時間に高速かつ安定的にシールすることができる。
According to the heat sealing apparatus for a container according to claim 4 of the present invention, since the temperature holding means capable of holding the heating temperature of the heat welding member is provided in the seal head main body, the reference of the temperature range for heating and cooling is provided. The temperature holding means can hold the temperature up to the above temperature, and even if heating and cooling are repeated, it can be stably sealed at a higher speed in a shorter time.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1および図2はこの発明の容器のヒートシール方法およびその装置の一実施の形態にかかり、図1は容器を分解して示す組立図、図2はヒートシール装置の一実施の形態にかかる縦断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 and 2 relate to an embodiment of a heat sealing method and apparatus for a container according to the present invention, FIG. 1 is an exploded view showing the container, and FIG. 2 relates to an embodiment of a heat sealing apparatus. It is a longitudinal cross-sectional view.
この容器のヒートシール装置(以下、単にヒートシール装置とする。)20では、例えば図1に示すように、容器10が容器本体11と、これに被せられる蓋材12とで構成される。この容器本体11は、カップ状に形成され、上端開口部の周囲に外側に水平に張り出したフランジ部11aが形成されている。一方、蓋材12は、その外周部にフランジ部11aに対応する水平に張り出すヒートシール部12aが形成され、この環状のヒートシール部12aの内側に、下方に突き出して容器内に位置する落し蓋部12bが一体に形成されている。なお、蓋材12としては、通常のヒートシール部12aを含む平板状で落し蓋部のない形状のものであっても良い。
In this container heat-sealing device (hereinafter simply referred to as a heat-sealing device) 20, for example, as shown in FIG. 1, the
このような容器10の容器本体11と蓋材12とをヒートシールするヒートシール装置20は、図2に示すように、シールヘッド21を備えている。
A
このシールヘッド21を構成するシールヘッド本体22には、蓋材12のヒートシール部12aの形状に対応した同一形状、例えば中空リング状とされ、熱溶着部材23の下面が露出するように取り付けてある。この熱溶着部材23の中空部23aは冷却媒体、例えば冷却水の流路とされ、冷却媒体配管24が接続されて冷却媒体が供給・排出される。
The seal head
このような熱溶着部材23は高周波誘導加熱によって加熱可能な材料で形成され、例えば金属製としてある。
Such a
また、シールヘッド21のシールヘッド本体22の熱溶着部材23の上部には、高周波加熱コイル25が配置され、例えば熱溶着部材23の上面と平行な水平面上で3回巻きとして構成され、端部の給電部材(フィーダ)26を介して高周波電源と接続されるようになっている。この高周波加熱コイル25も中空状とされ、内部に冷却媒体、例えば冷却水が冷却媒体配管27を介して供給・排出できるようにしてある。
In addition, a high
そして、これら熱溶着部材23および高周波加熱コイル25を取り囲むように強磁性体28がシールヘッド本体22内に装着されてシールヘッド21が構成されており、このシールヘッド21が図示しない昇降押圧機構を介して昇降および押圧できるようにしてある。
A
このヒートシール装置20では、シールヘッド21の下方に容器支持部材29が設けられ、容器10の容器本体11のフランジ部11aの下面を支持するようになっている。
In this
そして、容器支持部材29で支持され内容物が充填された容器本体11に蓋材12が被せられ、容器本体11のフランジ部11aと蓋材12のヒートシール部12aとが重ねられたのち、容器支持部材29とシールヘッド21とで押圧できるようにしてある。
Then, the
次に、このように構成したヒートシール装置20の動作とともに、容器のヒートシール方法について、説明する。
Next, the heat sealing method of a container is demonstrated with the operation | movement of the
通常、このようなヒートシール装置20は、容器10の充填ラインに設けられ、内容物を容器本体11に充填後、蓋材12を被せてヒートシールすることで密封する高速連続生産に用いられるが、ここでは、単体の容器のヒートシールを例に説明する。
Usually, such a
容器支持部材29でフランジ部11aが支持された容器本体11に内容物が充填された後、容器本体11に蓋材12が被せられて容器本体11のフランジ部11aと蓋材12のヒートシール部12aとが重ねられるとともに、蓋材12の落し蓋部12bが容器本体11のヘッドスペース内に突き出すように装着される。なお、蓋材として通常の平板状の落し蓋部のない形状のものの場合には、容器本体11のフランジ部11aと蓋材12のヒートシール部12aとを重ねるように被せる。
After the container
この蓋材12の装着と並行してシールヘッド21では、高周波加熱コイル25に給電部材26を介して高周波電源から高周波電流を流すことで、熱溶着部材23の表面を加熱する。この高周波加熱コイル25による加熱は、高周波誘導加熱によるもので、高周波電流によってできる高周波磁束が被加熱物である熱溶着部材23を貫通して非常に密度の高いうず電流を誘導し、これによって熱溶着部材23の表面が加熱されることになる。
In parallel with the mounting of the
このシールヘッド21の加熱温度は、ヒートシールによって溶着される容器10を構成する容器本体11および蓋材12を溶着して密封できる温度であれば良く、容器本体11および蓋材12の材料によって適宜決定して温度制御が行われる。なお、通常、ヒートシールに必要な温度、例えば200〜220℃とされる。
The heating temperature of the
こうしてヒートシールに必要な温度まで加熱されたシールヘッド21を、図示しない昇降押圧機構を介して、容器支持部材29で支持され蓋材12が被せられた容器本体11のフランジ部11aに蓋材12のヒートシール部12aを挟んで押し付ける。
The sealing
すると、シールヘッド21の加熱された熱溶着部材23はフランジ部11aおよびヒートシール部12aの形状に対応した形状である同一形状に形成してあるので、ヒートシールに必要な部分のみが加熱・押圧され、所定温度でヒートシールが行われる。
Then, since the heated
このシールヘッド21による加熱では、熱溶着部材23の形状および蓋材12の落し蓋部12bを備える形状によって蓋材12の中央部(落し蓋部12b)が直接加熱されることがなく、フランジ部11aおよびヒートシール部12aだけを直接加熱することで、高温でヒートシールしても容器本体11のヘッドスペース内の気体の膨張を極力抑えることができるとともに、蓋材12の伸びを押えて、これらの影響による密封不良を防止することができる。なお、蓋材12が平板状であっても中央部が直接加熱されることが防止される。
The heating by the
そして、シールヘッド21の熱溶着部材23を蓋材12のヒートシール部12aに押し付けた状態のまま熱溶着部材23の中空部23aに冷却媒体配管24を介して冷却媒体として冷却水を供給して強制的に冷却を行った後、シールヘッド21を昇降押圧機構を介して上昇させることで、1つの容器10のヒートシールが完了する。
Then, cooling water is supplied as a cooling medium to the hollow part 23 a of the
これにより、ヒートシールのための加熱温度を高くしても、シールヘッド21の熱溶着部材23を冷却して押圧を終えるため、シールヘッド21の熱溶着部材23の表面などに蓋材12(のヒートシール用フィルムなどの包材)がくっつくことを防止でき、高速かつ安定的なヒートシールを行うことができる。そのため、従来、熱溶着しにくいといわれている材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル樹脂やナイロンなどのポリアミド樹脂を蓋材として用いてもヒートシールすることが可能となり、適用できる材料の範囲を拡大することができる。
Thus, even when the heating temperature for heat sealing is increased, the
また、シールヘッド21の少なくとも熱溶着部材23の蓋材12のヒートシール部12aと接する表面に、蓋材12のヒートシール部12との熱溶着を防止する材料、例えばフッ素系樹脂やポリイミドなどを被覆した被覆層30を形成しておくことで、蓋材12がくっつくことを一層完全に防止することができる。
Further, a material that prevents thermal welding with the
一方、次の容器のヒートシールに備えるため、熱溶着部材23の中空部23aに供給していた冷却媒体を冷却媒体排出手段31を設けて排出することで、次の加熱を容易かつ短時間にできるようにしても良い。この冷却媒体排出手段31としては、冷却媒体配管24に、例えば切換弁32を設けて冷却媒体よりも熱容量の小さい流体、例えば圧縮した空気33を供給可能とし、冷却媒体を熱溶着部材23の中空部23aから排出回収すると同時に空気で置換するようにする。
On the other hand, in order to prepare for the heat sealing of the next container, the cooling medium supplied to the hollow portion 23a of the
これにより、熱溶着部材23の中空部23a内の冷却媒体としての冷却水に比べ、熱容量の小さい空気と置換することで、加熱時間を短縮することが可能となり、ヒートシールの高速化を図ることができる。
This makes it possible to shorten the heating time by replacing with air having a small heat capacity as compared with the cooling water as the cooling medium in the hollow portion 23a of the
さらに、シールヘッド21の冷却後、次のヒートシールまでの加熱を一層短時間にできるようにするため、シールヘッド本体22の熱溶着部材23に隣接して温度保持手段を構成する電気ヒータ34を設置しておき、蓋材12のくっつきを防止できる温度まで冷却した後、これ以上温度が低下しないように温度制御するようにし、加熱・冷却を行う温度範囲の基準となる温度(温度範囲の最低温度)までを保持するようにする。
Furthermore, an
これにより、シールヘッド21の熱溶着部材23を高周波加熱コイル25によって高周波誘導加熱を行う場合でも、すでにヒートシールに必要な最低温度まで温度保持手段を構成する電気ヒータ34などで温度が保持されるので、この温度範囲の最低温度を基準(加熱開始温度)として加熱すれば良く、一層短時間に熱溶着部材23をヒートシール温度まで加熱することができる。
As a result, even when the
このようなヒートシール装置20を用いて高速連続ヒートシールを行う場合には、例えば、図3に概略平面配置を示すようなロータリ式ヒートシール装置40(以下、単にヒートシール装置40とする。)として構成する。
In the case of performing high-speed continuous heat sealing using such a
このヒートシール装置40では、内容物が充填された容器本体11を搬送するロータリ式の容器本体搬送機構41の容器本体供給位置Aで受け取って蓋材供給位置Bに回転搬送し、この蓋材供給位置Bで、蓋材12の蓋材スタック位置Cからロータリ式の蓋材搬送機構42で搬送された蓋材12を容器本体11に被せた後、容器本体搬送機構41の加熱位置Dに回転搬送する。
In this
そして、この加熱位置Dで、高周波誘導加熱コイル25で誘導加熱したシールヘッド21を下降して蓋材12のヒートシール部12aを加熱押圧し、この押圧状態を保持したまま、冷却位置Eに回転搬送する。
Then, at the heating position D, the
そして、この冷却位置Eで冷却媒体配管24から冷却媒体である冷却水を熱溶着部材23の中空部23aに供給して冷却を開始し、容器排出位置Fでシールヘッド21を上昇させるとともに、ヒートシールが完了した容器10を排出する。
Then, cooling water as a cooling medium is supplied from the cooling
こうして容器本体供給位置Aから容器排出位置Fまで回転搬送する間で、1つの容器のヒートシールが完了するが、シールヘッド21を容器排出位置Fから加熱位置Dに戻す間に、冷却媒体の排出や次のヒートシールに必要な高周波誘導加熱を行うようにする。
Thus, the heat sealing of one container is completed during the rotational conveyance from the container main body supply position A to the container discharge position F. However, while the
このようなロータリ式の搬送機構と組み合わせたヒートシール装置40によれば、シールヘッドを押圧した状態を保持したまま冷却してヒートシールを終わることができ、高速で連続的にヒートシールすることが可能となり、例えば、従来のヒートシールの速度が毎分20〜30個であるのに比べ、このヒートシール装置40によれば、毎分600個程度の高速シールを行うことが可能となる。
According to the
なお、上記実施の形態では、容器としてカップ状の容器本体に落し蓋部を備えた蓋材を被せて構成する場合を例に説明したが、これに限らずトレイ状など他の形状の容器本体と平板状などの他の形状の蓋材であっても良い。 In the above-described embodiment, the case where the container is configured by covering the cup-shaped container body with a lid member provided with a lid portion as an example has been described. It may be a lid member having another shape such as a flat plate shape.
また、容器に充填する内容物としては、高速連続でのヒートシールが可能であることから、従来から金属缶やPETボトルなどに充填されている飲料などを充填して高速シールするようにしても良い。 In addition, as the contents to be filled in the container, heat sealing can be performed continuously at high speed, so that beverages filled in metal cans, PET bottles and the like are conventionally filled and sealed at high speed. good.
10 容器
11 容器本体
11a フランジ部
12 蓋材
12a ヒートシール部
12b 落し蓋部
20 容器のヒートシール装置
21 シールヘッド
22 シールヘッド本体
23 熱溶着部材
23a 中空部
24 冷却媒体配管
25 高周波加熱コイル
26 給電部材
27 冷却媒体配管
28 強磁性体
29 容器支持部材
30 被覆層
31 冷却媒体排出手段
32 切換弁
33 空気
34 電気ヒータ(温度保持手段)
40 ロータリ式ヒートシール装置
41 容器本体搬送機構
42 蓋材搬送機構
A 容器本体供給位置
B 蓋材供給位置
C 蓋材スタック位置
D 加熱位置
E 冷却位置
F 容器排出位置
DESCRIPTION OF
40 Rotary
Claims (4)
前記容器のフランジ部の形状に形成されたシールヘッドを高周波誘導加熱し、この加熱されたシールヘッドを押圧したまま、当該シールドヘッド内に冷却媒体を供給して蓋材を溶着するようにした後、冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体の排出回収と空気への置換を行うようにしたことを特徴とする容器のヒートシール方法。 When the lid material is thermally welded and sealed to the flange portion provided in the opening of the container,
After the high frequency induction heating is performed on the seal head formed in the shape of the flange portion of the container, the lid is welded by supplying a cooling medium into the shield head while pressing the heated seal head. A method for heat-sealing a container, wherein compressed air having a smaller heat capacity than that of a cooling medium is supplied to discharge and collect the cooling medium and replace it with air .
シールヘッド本体に設けられ前記フランジ部の形状に形成した熱溶着部材と、前記シールヘッド本体に設けられ前記熱溶着部材を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルと、
前記熱溶着部材に設けられ蓋材へ押圧したまま冷却し得る冷却媒体流路と、
前記熱溶着部材に設けられ蓋材を冷却後に冷却媒体よりも熱容量の小さい圧縮空気を供給して冷却媒体流路内の冷却媒体を排出回収し空気と置換し得る冷却媒体排出手段と、を備えることを特徴とする容器のヒートシール装置。 A container heat seal device including a seal head that heat seals and seals a lid member on a flange portion provided in an opening of the container,
A heat welding member formed in the shape of the flange portion provided in the seal head main body, a high frequency induction heating coil provided in the seal head main body for high frequency induction heating the heat welding member,
A cooling medium flow path that can be cooled while being pressed against the lid provided on the heat welding member;
A cooling medium discharging means provided on the heat welding member and capable of supplying compressed air having a heat capacity smaller than that of the cooling medium after cooling the lid member to discharge and collect the cooling medium in the cooling medium flow path and replace it with air. A container heat-sealing device.
The container heat seal device according to claim 2 or 3, wherein the seal head body is provided with a temperature holding means capable of holding a heating temperature of the heat welding member.
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