JP4987983B2 - 液体または固体製品の個々の包装品を高速製造する方法および手段 - Google Patents

Description

本発明は、液体または固体製品について個々の包装品を高速で製造する方法、ならびにその方法を実施する手段に関する。

本発明による方法の目的は、製品の個々の小包装品を製作することであり、その製品は、小袋に詰め込むことができればいかなる形態でもよい（液体、準液体、練り物、粉、粒など）。そのような包装品は、化粧品、製薬、食品加工など、現在では極めて様々な分野で用いられている。

そのような包装品を製造するために、１枚または複数枚のフィルムの気密組立を実施する多くの方法が知られており、それにより、包装する１包装分量の製品が封じ込められる。たとえば、以下のステップを実施する方法が既知である。すなわち、下側のフィルムを巻き解くステップと、その巻き解いたフィルム上に、包装する必要のある製品の個々の包装分量を複数載置するステップと、第２のフィルムを第１のフィルム上に被せるステップと、次いで、個々の包装分量の周りで２枚のフィルムを封止するステップと、各包装分量を切り出すステップとである。

周知の方法には、１つまたは複数の前述のステップの実施形態により、実現される生産速度が制約されるという不都合がある。実施速度を制約する第１の要因は、個々の包装分量を下側のフィルム上に載置するステップである。すなわち、このステップは、極めて精密な寸法、体積、輪郭を要する製品の載置を行う手段を使用する必要があり、それは高々速度には適合しない。いずれにしても、そのような逐次的または断続的な分量配分は、本質的に、連続的分量配分ほど早くはならない。

別の場合には、制約要因が、封止実施形態によって形成される。したがって、２つの可能性を認めることができる。すなわち、封止技法が、良好な条件下で封止を行えるようにするために、一定間隔ごとにフィルムの巻き解きを停止させる（特に各包装分量の間で）か、または、使用する技法が連続的なフィルムの巻き解きを可能にするが、十分な封止を実施する時間を得るために比較的低速であるかのいずれかである。

また、通常「スティック」と呼ばれるチューブ形状の個々の小包装品、または１包装分量ずつの製造を可能にする方法も周知である。この方法は、現在では、主として食品加工業で（たとえば、砂糖、インスタントコーヒーなどの個々の小袋用に）実施されている。スティックを製造する方法では以下のステップを実施する。すなわち、
熱封止性プラスチックフィルムのリールが巻き解かれ、次いで、回転刃によって長手方向の細片に裁断され、各細片の幅がスティックの最終幅を決定し、
長さを切断した後にフィルムが成形装置に到達し、その装置で両縁部の生地と生地を合わされ、次いで長手方向封止部が形成され、
このようにして形成された各スティックが水平方向封止クランプによって下端に向かって引っ張られ、その水平方向封止クランプが横方向封止部を形成し、
スティックが充填され、上部の開口が横方向封止部によって閉じられる。

そのような方法を用いて達成できる速度は、前記方法の実際の特性によって制約される。実際に、そのような方法を実施する全ての機械は、所謂「垂直かつ断続的」充填作業を行う必要があるという制約を受ける。したがって、充填（または分量配分）作業と封止作業は連続的に、すなわち、巻き解きを中断せずに実行されることはないばかりでなく、さらに、そのような作業は、決して同時に行われることはない。さらに不都合なことには、このタイプの機械によって実施される運動形態は、複雑でかつ費用も掛かり、また、生産速度を制約する要因になる。

本発明は、達成可能な速度を著しく増加させるためには、新しい方法は、特に、包装する製品を封じ込める役割を果たす１枚または複数枚のフィルムを中断せずに高速で巻き解き、その巻き解きが連続的分量分配（中断なし）と組み合わされることを可能にしなければならないとの知見をもって開始された。

したがって、本発明は、液体または固体製品について個々の小包装品を製造する方法であって、
第１のフィルム、または下側フィルムを中断せずに巻き解くステップと、
下側フィルムに向かい合う第２のフィルム、または上側フィルムを同時に巻き解くステップと、
包装する必要のある製品を２枚のフィルムの間に連続的に配分するステップと、
超音波封止機構を用いて各小包装の外郭を同時に形成し封止するステップであって、超音波が、封止を要する領域から製品を排出するように、封止が実施されるステップと
を含む方法に関する。

したがって、本発明によって、両フィルムを巻き解くステップと、一方のフィルム上に製品を載置するステップと、両フィルムを、中断せず連続的に、かつ極めて高速度で気密式に組み立てるステップとを実施することが可能になる。特に、本発明によれば、超音波により封止する処置が、組み立て中に、封止を要する領域から製品を追い出すように行われるので、製品の個々の分量配分を事前に分けて形成する必要がなく、包装する製品の配分を中断することなしに実施することができる。この作業は、超音波を介して製品の損耗なしに実施される。というのは、製品が封止領域から包装領域へ完全に排出されるからである。

超音波に基づく封止技法の選択により、最大限の封止品質を維持しながら、極めて高速度で封止部を形成するという２重の目的を達成することができる。実際に、フィルムが清浄であるほど封止部が極めて効果的になるが、超音波の作用は、封止を要する領域から製品を完全に排出することができる。したがって、フィルムに関する領域には、封止する前に製品の痕跡が全く残らないようになる。最後に、他の封止技法に比較して、超音波による封止は、高伝達速度を使用してエネルギーを注入することができる。したがって、この技法は、高歩留まりで、局限することができ、かつ迅速で、フィルムを損傷することのない封止を提供する。

本発明による方法を実施することによって、フィルムの巻き解き速度は毎分約４０メートルに達し、それにより、同じ横幅のフィルムを使用したとき、周知の方法によるよりも８倍早い生産速度を達成することができる。したがって、同じ生産量に対して、製造費は、同程度低減する。

フィルムの巻き解き速度の増加による生産性の大幅な向上に加えて、本発明はまた、最終製品により良い品質をもたらす。すなわち、たとえば、周知の方法とは対照的に、最終的な包装が残留空気を微量だに含むことなく、製品を、液体であろうとなかろうと、包装することが可能である。これは、特に、小包装品内に空気が存在すると、製造所が保存剤または酸素トラップを薬品に組み入れざるを得なくなる製薬において大きな利点を有する。

最後に、本発明は、周知の方法より複雑でない作動運動形態を使用して実施することができ、それにより、製造機械の整備および洗浄に関してさらに多くの利点がもたらされ、また、迅速な形態変更が可能になる。

一実施形態では、小包装品を成形し封止するステップは、長手方向封止を連続的に形成するステップと、超音波封止機構を用いて２枚のフィルムの横方向封止を一定の間隔で形成するステップとを含む。一実施形態では、その方法によってフィルムの横幅全体で複数の個々の小包装品を得ることができるように、２枚のフィルムの長手方向封止が少なくとも３筋形成される。

一実施形態では、長手方向封止が超音波封止機構によって形成される。

一実施形態では、長手方向封止が熱封止機構によって形成される。

一実施形態では、長手方向封止を行うステップを、製品を配分するステップより前に実施し、それによって、製品を注入するべき１つまたは複数の管を画成する。

一実施形態では、製品の注入を、管ごとに少なくとも１個ずつの複数の供給ノズルを用いて実施する。

一実施形態では、製品の配分が、重力、加圧、または蠕動ポンプによって実施され、蠕動ポンプは、製品がポンプの本体に接触しない限り完全な無菌状態を保証することができ、吐出量の精密な制御ができる。

一実施形態では、下側フィルムおよび上側フィルムは、プラスチックフィルムまたは封止可能な包装材である。

本発明はまた、上記に定義された方法を実施する製造装置に関する。

本発明の実施形態の例が、非限定的に、添付図面に関連して説明される。

本発明の方法の諸ステップを実施する装置の全体図である。 本発明による方法によって実施することができる超音波封止シリンダの表面の一部分の図である。 図１の装置を使用して得られる中間製品の図である。 図３の封止方法とは異なる封止方法を用いて得られる中間製品の図である。

図１は、本発明による製造方法の様々なステップを示す。「下側フィルム」と呼ばれる第１のフィルム１０は、高速度、たとえば毎分４０メートルで連続的に中断されずに巻き解かれる。第２のフィルム２０、または「上側フィルム」は、第１のフィルム１０に向かい合い、同じ速度で巻き解かれる。次いで、第２のフィルム２０が第１のフィルム１０の上面に被せられ、その後、第１の超音波封止シリンダ３０が作動させられる。このシリンダ３０は、２つのフィルムの長手方向密封超音波封止部、すなわちフィルムの巻き解き方向にほぼ平行な方向に配置される封止部を専ら形成する。シリンダ３０はまた、複数の中間長手方向封止部３２、３４、３６、３８を形成することもできる。これら中間封止部は、包装する製品を充填する複数の空洞または管を画成する。製作される空洞の数は、「リール幅」と呼ばれるフィルム１０、２０の横幅に亘って、すなわちフィルムの巻き解き方向にほぼ垂直な方向に、最終的に得られる最終小包装品の数を決定する。

変形実施形態では、長手方向封止部は、このステップでは２枚のフィルムの表面には製品品質を要求されないので、たとえば熱封止などの他の技法を用いて形成することもできる。また、その方向に応じて、たとえば強い横方向封止部と組み合わせた弱い長手方向封止部など、様々な特性の封止部を選択することが可能である。そのような構成は、たとえば、後で使用するときに互いに接触させることを意図した２つの予備分離成分を入れる特殊な小包装品を得たい場合に有用である。それらの接触は、所謂「弱い」封止部を破り、小包装品自体には、所謂「強い」封止部によりその密封能力を完全に維持させることによって実現される。

各管へ同時に封入する必要のある液体または粘性製品の注入が、次いで、供給ノズル４０またはダイを用いて実施される。それらノズルは、貯槽からパイプ４０１、４０２、４０３を経由して、重力、不活性ガスを用いた加圧、または、さらには容積型ポンプ、特に蠕動ポンプのいずれかによって充填される。そのような場合、貯槽として使い捨ての可撓プラスチック小袋を使用し、それによって完全な無菌状態を保証することが可能になる。

製品の注入は連続的で中断されることはない。すなわち、生産が止まることは決してない。各ノズルが、それ自体の供給貯槽を装備すれば、それにより、密封状態で分離された管へ直接注入が行われるので、同じフィルムを使用して同時に様々な製品を包装することが可能になる。そうではなく、貯槽を全ての供給ノズルに共通に使用することも当然可能である。

一変形形態では、各ノズルが扁平な先端を備え、その横幅が対応する管の横幅に近く、それにより、製品が各管の横幅全体に効果的に広がる。

製品の充填は、管中に存在する空気を追い出し、それにより各管を十分に充填するために、強制充填によって達成される。注入が行われた後、製品は、フィルム１０、２０の内壁間で僅かに圧力超過状態になることが好ましく、それにより、最高限度の充填を保証することが可能になる。製品の注入後、充填レベル監視装置によって、各ノズルの充填度を調節することが可能になる。

一変形形態では、供給ノズルは、各対応する管がそれによってそれぞれ確実に密封されるＯリングなどの手段を備え得、それによって、液体または粘性製品を加圧下で注入することが可能になる。そのような場合、対応する管の内部に含まれる空気を逃がすために、各ノズルに空隙が設けられる。さらに、充填処理の効率を向上させるために、空気吸引システムも可能であり得る。

製品の注入に用いられる本システムは、周知の方法に対してより良好な無菌状態、ならびにより簡単な整備および洗浄を保証することを可能にする。実際、ノズルを用いて注入することによって、ポンプおよび電磁バルブなどの機械的要素を使用する必要が回避される。一変形形態では、包装する必要のある製品を入れ、または移送することになる貯槽、供給ノズル、およびその他の要素に関して使い捨ての要素を使用することによって、それらの問題に対してさらに良好な答えが与えられる。

圧縮装置５０が、監視装置の下流で作動し、それによって、２枚のフィルム間に入れられた製品の厚さおよび圧力を調節することができる。すなわち、この装置は、得られる個々の各小包装品の厚さおよび最終重量を精密に調節し、特に、これらのパラメータの完璧な再現性を達成する役割を果たす。例として、装置５０は、２枚のフィルム１０、２０を共に締めつける２つの圧力板５０１、５０２を備える。これら２枚の板によって形成される空隙および角度は調節可能であり、２枚のフィルム１０、２０間に入れられた製品の厚さおよび圧力パラメータに作用することができる。この装置５０はまた、各管内部の製品の横方向分布を平準化することができる。一変形形態では、装置５０は、２枚のフィルム１０および２０の両側に互いに対向して配置された、回転可能なシリンダトルクを用いて実現される。

第２の超音波封止シリンダ６０が、装置５０の下流に配置され、それによって、横方向封止部６０１、６０２、６０３、６０４が一定の間隔で形成される。超音波封止技法によって、封止を要する領域から製品を追い出すことができる。したがって、得られるアセンブリは完全に気密になる。この最後のステップが終了すると、製品の個々の小包装品は画定され密閉されているが、まだ互いに繋がっている。２つの横方向封止部の間隔が、管の横幅と共に、各小包装品の最終寸法を決定する。図２は、封止領域に対応するシリンダ６０の表面の一部分を示す。シリンダ表面上の封止用領域には、窪み６２１、６２２等が分布していることが示されている。これら窪みの網目密度および形状が、接触時間と共に、形成される封止部の最終品質を決定する。

図３および４はそれぞれ、異なる超音波封止実施形態によって達成された、本発明の方法による中間製品を示す。

図３は、すでに形成され封止された、切り出す前の様々な小包装品７０₁、７０₂等を示す。この例では、長手方向７４₁、７４₂等の封止部と、横方向７２₁、７２₂等の封止部とが、特有の封止シリンダを介して同時に形成されている。接触の横断時間を最適化するために、横方向封止部７２₁、７２₂等は、僅かにずらされ、したがって、封止シリンダによって順次形成される。

図４は、同様な図式を示すが、一方は横方向封止部を形成するため、他方は長手方向封止部を形成するための２つの異なる封止シリンダが使用される場合である。この例では、全ての封止部を形成するのに必要なエネルギーが２つのシリンダに分配されているので、小包装品を横方向に整列させることができる。

一変形実施形態では、封止を要する領域内のゲルを事前に分離させることができる案内装置（図示せず）を使用することができ、そのような装置は、シリンダ６０より前で作動する。そのような装置は、製品が著しく厚いとき特に有用になる。

小包装品は、次いで、成形ステップに進み、そのステップは、以下の作業の少なくとも１つを含む。すなわち、
各小包装品の所定の形状に従って切り出すこと、
各小包装品の所定の形状に従って予備切り出しを行うこと、
所定の数の小包装品を切り出すこと、
所定の数の小包装品の予備切り出しを行うこと
である。

本発明の変形実施形態では、超音波封止シリンダ３０、６０の表面は、図２に表されるような浮出し模様によって蔽うことができる。そのような模様は、シリンダの外面に一定の間隔で配置された複数の穴をあけることによって形成される。これにより、フィルムの封止中、この模様が、封止領域に浮出しとして転写され、それらに凸凹した外観を与える。そのような凸凹により、作られた封止部の密封能力および耐性を強化することができる。

別の変形実施形態では、第３の超音波封止シリンダが、第２のシリンダ６０の下流で使用される。この第３のシリンダ７０は、すでに閉じられた個々の小包装品に追加の封止部を生成することができる。たとえば、小包装品の内圧を、新しい長手方向および／または横方向封止部を用いてその小包装品の寸法（すなわちその体積）を減少させることにより、増加させることができる。また、特定の浮出し模様をそのデザインが表す封止部を生成することを選択し、その浮出し模様によって、封止領域（したがって平坦）と非封止領域（製品が入っているので厚い）との間の変化による浮出し模様を示す小包装品を得ることができるようにすることも可能である。

本発明による方法は、全てのタイプのフィルム、特にプラスチックフィルムおよびアルミニウム被覆フィルムに適用可能である。使用するフィルムは、透明でも、全体または部分的に印刷されていてもよい。一変形形態では、１つまたは複数の印刷モジュールを、本発明による方法を実施する機械に組み込むことができ、そのモジュールは、好ましくは、両フィルムが一纏めにされる前に作動させられる。

下側フィルムとして自己粘着性包装材を使用すると、本発明の興味深い応用が構成され、それにより、たとえば保管表示として使用することを意図した粘着性ラベルの形の個別の小包装品を製造することができる。

本発明による装置は、図１に示すように水平方向に作動し、もしくは垂直方向に、したがってフィルムが上側から下側へ、または斜めに巻き解かれるように作動するように設計することができる。この最後の姿勢では、特に、自然な上向きの空気流れにより、管の充填が容易になり得る。

本発明による方法および装置を用いて得られる製品は、極めて広い範囲を包含する。その横幅が、特に、５０ミリメートル〜１メートルであるフィルムを使用すると、１ミリリットル〜１リットルの包装分量の製品を得ることができる。各小包装品の最終的寸法は、１０ミリメートルから３００ミリメートルを超える範囲に及ぶ。

本発明は、紛形態に調整された液体および／または粘性製品のいずれでも、その分量配分品、または個々に分量配分したもののグループの製造を必要とする多くの領域に適用することができる。通常注目されるのは、たとえば、化粧製品、香料、衛生用製品または薬品のサンプル、ならびに、製品、特に食料品の新鮮度または保存状態の表示体などである。

Claims (10)

1. 液体もしくは固体製品、またはさらには粉形態の個々の包装分量を入れた包装品を製造する方法であって、
   第１のフィルム、または下側フィルムを中断せずに巻き解くステップと、
   前記下側フィルムに向かい合う第２のフィルム、または上側フィルムを同時に巻き解くステップと、
   製品の個々の包装分量を事前に分けて形成することなく、包装する必要のある前記製品を前記２枚のフィルムの間に連続的に配分するステップと、
   超音波封止機構を用いて、各小包装品が密閉されるように各小包装品の外郭の成形および封止を同時に行うステップであって、前記超音波が、封止を要する領域から包装領域へ前記製品を排出するように、前記封止が実施されるステップと
   を含む方法。
2. 前記包装品を成形し封止するステップが、超音波封止機構を用いて前記２枚のフィルムの横方向封止を一定の間隔で形成するステップと、長手方向封止を連続的に形成するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記方法によって前記フィルムの横幅全体で複数の個々の小包装品を得ることができるように、前記２枚のフィルムの前記長手方向封止が少なくとも３筋形成される、請求項２に記載の方法。
4. 前記長手方向封止が超音波封止機構を介して形成される、請求項２または３に記載の方法。
5. 前記長手方向封止が熱封止機構を介して形成される、請求項２または３に記載の方法。
6. 前記長手方向封止を行うステップを、前記製品を配分するステップより前に実施し、それによって、前記製品を注入するべき１つまたは複数の管を画成する、請求項３から５に記載の方法。
7. 前記製品の注入を、管ごとに少なくとも１個ずつの複数の供給ノズルを用いて実施する、請求項６に記載の方法。
8. 前記製品の前記配分が、重力または加圧のいずれかによって実施される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記下側フィルムおよび上側フィルムがプラスチックフィルムである、請求項１から８の一項に記載の方法。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の方法を実施する製造装置。

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