JP5658431B2 - Heat sealing method for packaging bags - Google Patents

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Description

本発明は、包装袋の口封温度を制御することができる、包装袋のヒートシール方法に関する。   The present invention relates to a heat sealing method for a packaging bag, which can control the sealing temperature of the packaging bag.

従来、香辛料や小麦粉等の粉粒体、またはパスタソース等の液状物を一般消費者向けに販売するような場合、包装袋である小袋にそれらの内容物を3g〜2kg程度の一定量充填して包装し、家庭用小袋として流通させるようにしている。このような家庭用小袋の充填、包装工程は機械化され、充填包装装置として提供されている。   Conventionally, when liquids such as spices and wheat flour, or liquids such as pasta sauce are sold to general consumers, a certain amount of the content of 3 g to 2 kg is packed into a small bag as a packaging bag. Packaged and distributed as household sachets. Such a filling and packaging process for home sachets is mechanized and provided as a filling and packaging apparatus.

家庭用小袋の包装袋として、合成樹脂製の包装袋が多く用いられている。合成樹脂製の袋は、密閉性が高く外部からの湿分の侵入を防止でき、また材質によっては遮光性を持たせることができるといったメリットがある。   Synthetic resin packaging bags are often used as packaging bags for household sachets. Synthetic resin bags have a merit that they are highly sealed and can prevent moisture from entering from the outside, and can have light shielding properties depending on the material.

特許文献1には、一対のシール用金型の間で容器形成用素材フィルムを挟持し加熱加圧してシール部を形成するに際し、形成直後のシール部から光検出装置を介して光情報を得、この光情報の演算処理結果に基づき、前記シール用金型の温度、押圧力等を制御操作部を介し所定値に制御する発明が開示されている。   In Patent Document 1, when a container forming material film is sandwiched between a pair of sealing molds and heated and pressed to form a seal portion, optical information is obtained from the seal portion immediately after formation via a light detection device. An invention is disclosed in which the temperature, pressing force and the like of the sealing mold are controlled to a predetermined value via a control operation unit based on the calculation processing result of the optical information.

特開平09−030514号公報Japanese Patent Laid-Open No. 09-030514

ところで、特許文献1では、形成(加熱)直後のシール部から光情報を得ること、その光情報に基づいてシール用金型の温度、押圧力等を所定値に制御することについては開示されているものの、容器形成用素材はフィルムと記載されているのみであって、フィルムの材質に関して、またフィルムが様々な材質なものに変更された場合の最適ヒートシール条件に関しては何ら開示されていない。   By the way, Patent Document 1 discloses that optical information is obtained from a seal portion immediately after formation (heating), and that the temperature, pressing force, and the like of a sealing mold are controlled to predetermined values based on the optical information. However, the container forming material is only described as a film, and nothing is disclosed regarding the material of the film and the optimum heat sealing condition when the film is changed to various materials.

従来のヒートシール方法では、フィルムの材質の差異や用いる包装装置の差異等により、ヒートシール条件がその都度異なり、ひいてはヒートシールの不良率もまちまちであった。同機種の包装装置を2基以上用いている場合、それら複数のヒートシールバーを同じ設定温度としても、得られるシール強度は包装装置毎に異なるものであった。包装装置の使用頻度や使用年数、あるいはメンテナンス状態の差異、また、包装装置のシール動作回転数、ヒートシールバーの温度ムラ、ヒートシールバーの形状や材質、季節変化による包装装置周辺の雰囲気温度変動等、さらにはそれらが複雑に絡み合い、同機種であっても個体の異なる複数の包装装置において、同じシール強度が実現できることの方が寧ろ稀であった。結局は包装装置のオペレーターが経験や勘といったもので、ヒートシールバーの設定温度の調整を行っているのが実状であった。   In the conventional heat sealing method, the heat sealing conditions are different each time due to the difference in the material of the film, the difference in the packaging apparatus to be used, and the like, and the defective rate of the heat sealing varies accordingly. When two or more packaging devices of the same model are used, even if the plurality of heat seal bars are set to the same set temperature, the obtained seal strength differs depending on the packaging device. Differences in the usage frequency, age, or maintenance status of the packaging equipment, as well as the number of revolutions of the sealing operation of the packaging equipment, uneven temperature of the heat seal bar, shape and material of the heat seal bar, and changes in the ambient temperature around the packaging equipment due to seasonal changes Furthermore, it is rare that they are intertwined in a complicated manner, and even in the same model, the same seal strength can be realized in a plurality of packaging devices of different individuals. Eventually, the operator of the packaging equipment was adjusting the set temperature of the heat seal bar based on experience and intuition.

ヒートシールの最適設定温度がよく分からず、その調整が上手く行かなかった場合、そこそこの条件でヒートシールを施して正常品と差がないように見えても、実はそれらが加熱不足気味であった場合には、最終的に多量のシール不良品を発生させてしまうというトラブルも生じていた。   If the optimal temperature setting of the heat seal was not well understood and the adjustment was not successful, even though it seemed that there was no difference from the normal product after applying the heat seal under moderate conditions, they were actually underheated In some cases, there was a problem that a large amount of defective seals were finally generated.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、フィルムの材質の差異や用いる包装装置の差異によらず、どんな材質のフィルムやどんな包装装置を用いても、加熱不足による擬似接着や過加熱によるエッジ切れや薄肉化が発生せず、また、オペレーターの経験や勘といったものに頼ることなく良好なヒートシールを行うことができる包装袋のヒートシール方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points. Regardless of the difference in film material or the packaging device used, any material film or any packaging device can be used for pseudo-adhesion or overheating due to insufficient heating. It is an object of the present invention to provide a method for heat-sealing a packaging bag that does not cause edge breakage or thinning due to the above-mentioned, and can perform good heat-sealing without relying on operator experience or intuition.

本発明は、合成樹脂製の包装袋の開口部を一対のヒートシールバーの間で挟持してシール部を形成するヒートシール方法であって、ヒートシール直後の前記シール部の温度と、該シール部のシール強度との関係を予め測定して該関係を表す曲線である温度−強度曲線を作成する工程と、前記温度−強度曲線の傾きが変化する折れ曲がり点のうち、低温側から2つ目の折れ曲がり点を第2の折れ曲がり点とし、低温側から3つ目の折れ曲がり点を第3の折れ曲がり点としたとき、前記温度−強度曲線の前記第2の折れ曲がり点と前記第3の折れ曲がり点との間の区間の温度帯を、最適ヒートシール温度帯として求める工程と、ヒートシール時の前記ヒートシールバーの設定温度と、ヒートシール直後の前記シール部の温度との関係を予め測定して該関係を表す曲線である設定温度曲線を作成する工程と、前記設定温度曲線に基づいて、前記最適ヒートシール温度帯に対応する前記ヒートシールバーの設定温度帯である最適設定温度帯を求める工程と、前記ヒートシールバーの設定温度を前記最適設定温度帯内に設定し、該ヒートシールバーによって前記包装袋の開口部を挟持して前記シール部を形成する工程と、ヒートシール直後の前記シール部の温度を、該シール部の一端から他端にわたって計測して、包装袋表面温度を取得する工程と、前記包装袋表面温度が、前記最適ヒートシール温度帯の下限値よりも大きくない場合には該包装袋は不良品であると判定する工程と、前記包装袋表面温度が、前記最適ヒートシール温度帯の上限値よりも小さくない場合には該包装袋は不良品であると判定する工程と、を有し、前記合成樹脂製の包装袋は、前記第2の折れ曲がり点及び前記第3の折れ曲がり点を有する材質の袋である、ことを特徴とする。 The present invention is a heat sealing method for forming a seal portion by sandwiching an opening of a synthetic resin packaging bag between a pair of heat seal bars, the temperature of the seal portion immediately after heat sealing, and the seal A temperature-strength curve which is a curve representing the relationship by measuring a relationship with the seal strength of the portion in advance, and a second from the low temperature side among the bending points where the slope of the temperature-strength curve changes. When the second bending point is the second bending point and the third bending point from the low temperature side is the third bending point, the second bending point and the third bending point of the temperature-intensity curve The relationship between the temperature zone in the interval between the step of obtaining the optimum heat seal temperature zone, the set temperature of the heat seal bar during heat sealing, and the temperature of the seal portion immediately after heat sealing is measured in advance. A step of creating a set temperature curve which is a curve representing the relationship, and a step of obtaining an optimum set temperature zone which is a set temperature zone of the heat seal bar corresponding to the optimum heat seal temperature zone based on the set temperature curve And a step of setting the set temperature of the heat seal bar within the optimum set temperature range, and sandwiching the opening of the packaging bag by the heat seal bar to form the seal portion, and the seal immediately after the heat seal Measuring the temperature of the part from one end to the other end of the seal part to obtain the packaging bag surface temperature, and when the packaging bag surface temperature is not larger than the lower limit value of the optimum heat seal temperature zone Determining that the packaging bag is defective, and if the packaging bag surface temperature is not smaller than the upper limit of the optimum heat seal temperature zone, the packaging bag is defective. Possess and determining and that the said synthetic resin of the packaging bag is the material of the bag with the second bending point, and the third bending point, characterized in that.

本発明によれば、フィルムの材質の差異や用いる包装装置の差異によらず、どんな材質のフィルムや包装装置を用いても、加熱不足による擬似接着や過加熱によるエッジ切れや薄肉化が発生せず良好なヒートシールを行うことができる。   According to the present invention, no matter what kind of film or packaging device is used, regardless of the film material or the packaging device used, pseudo-adhesion due to insufficient heating or edge cutting or thinning due to overheating can occur. Good heat sealing can be performed.

すなわち、本発明では、良好なヒートシールを行うことができる。   That is, in the present invention, good heat sealing can be performed.

本発明の包装袋のヒートシール方法は、合成樹脂製の包装袋が、PET/・・・/LDPE系以外にも、PET/・・・/レトルトCPP系、OPP/・・・/CPP系、ONY/・・・/LDPE系といった多層構成やLDPE系の単層構成に限らず、ありとあらゆるフィルムに適用可能である。   The heat sealing method of the packaging bag according to the present invention is such that the synthetic resin packaging bag is PET /.../ retort CPP type, OPP /.../ CPP type, in addition to PET /.../ LDPE type. The present invention is not limited to a multilayer structure such as ONY /... / LDPE system or an LDPE system single layer structure, and can be applied to any film.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明が適用された充填包装装置の概略を示す平面図である。   FIG. 1 is a plan view showing an outline of a filling and packaging apparatus to which the present invention is applied.

図1に示すように、この充填包装装置1は、包装袋を供給する給袋部2と、包装袋に対して内容物の充填、包装を行う本体部3と、内容物が充填され、包装された包装体を排出する排出部4とから構成される。   As shown in FIG. 1, the filling and packaging apparatus 1 includes a bag supply unit 2 that supplies a packaging bag, a main body unit 3 that fills and packs the contents into the packaging bag, and is filled with the contents. And a discharge unit 4 for discharging the packaged product.

給袋部2は、コンベヤ2aを有し、このコンベヤ2aに載せられた包装袋5を本体部3に供給するように搬送する。   The bag supply unit 2 includes a conveyor 2 a and conveys the packaging bag 5 placed on the conveyor 2 a so as to be supplied to the main body unit 3.

本体部3は時計回りに回転するロータリー8を有し、ロータリー8の外周には爪15および16の組み合わせが10組設けられており、ロータリー8の回転に伴い、爪15および16によって挟持した包装袋5を各工程へと運ぶ。   The main body 3 has a rotary 8 that rotates clockwise. Ten combinations of claws 15 and 16 are provided on the outer periphery of the rotary 8, and the packaging sandwiched between the claws 15 and 16 as the rotary 8 rotates. The bag 5 is carried to each process.

本体部3では、給袋部2から供給された包装袋5を取り上げ、ロータリー8の位置8aにおいて爪15および16によって包装袋5の両脇を挟持する。   In the main body 3, the packaging bag 5 supplied from the bag supply unit 2 is taken up, and both sides of the packaging bag 5 are sandwiched between the claws 15 and 16 at the position 8 a of the rotary 8.

ロータリー8が時計回りに回転し、爪15および16によって挟持された包装袋5が位置8bに達したならば、充填部7によって包装袋5に内容物の充填が行われる。   When the rotary 8 rotates clockwise and the packaging bag 5 sandwiched between the claws 15 and 16 reaches the position 8b, the filling portion 7 fills the packaging bag 5 with the contents.

なお、ここでは、内容物充填前の袋を包装袋と呼び、内容物の充填包装途中の袋を充填包装袋と呼び、内容物の充填包装完了後の袋を包装体と呼ぶこととする。   Here, a bag before filling the contents is called a packaging bag, a bag in the middle of filling and packaging the contents is called a filling packaging bag, and a bag after filling and packaging the contents is called a package.

さらに工程が進み、位置8cでは、口封部であるヒートシール装置17で充填包装袋50の上部を熱でヒートシールして、内容物の包装を完了する。ヒートシール装置17は、ヒートシールバー17aおよび17bを有し、後述のヒータ20aおよび20bによって加熱されたヒートシールバー17aおよび17bで充填包装袋50の上部を挟むことによってヒートシールを行う。   Further, the process proceeds, and at the position 8c, the upper part of the filling and packaging bag 50 is heat-sealed with heat by the heat seal device 17 which is a sealing part, and the packaging of the contents is completed. The heat sealing device 17 has heat sealing bars 17a and 17b, and performs heat sealing by sandwiching the upper portion of the filling and packaging bag 50 with heat sealing bars 17a and 17b heated by heaters 20a and 20b described later.

温度センサ18および19は充填包装袋50のヒートシール箇所の温度を検出するものであり、詳しくは後述する。   The temperature sensors 18 and 19 detect the temperature of the heat-sealed portion of the filling and packaging bag 50, and will be described in detail later.

内容物が充填包装された包装体500は、位置8dで排出部4のコンベヤ4aに載せられて排出される。このとき、本体部3での充填、包装工程中に何らかの異常が検出された包装体500は、フリッパ装置4bによってはじかれる。   The package 500 in which the contents are filled and packaged is placed on the conveyor 4a of the discharge unit 4 and discharged at a position 8d. At this time, the package 500 in which any abnormality is detected during the filling and packaging process in the main body 3 is repelled by the flipper device 4b.

次に、図1に示したヒートシール装置17の構造について、図面を参照して詳しく説明する。図2は、図1に示した充填包装装置1のヒートシール装置17を示す概略斜視図である。図3は、図2に示したヒートシール装置17を側方から見た断面図である。   Next, the structure of the heat seal device 17 shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic perspective view showing the heat sealing device 17 of the filling and packaging apparatus 1 shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the heat sealing device 17 shown in FIG. 2 as viewed from the side.

上述したように、充填包装袋50は、爪15、16によって両脇を挟持された状態で内容物が充填され、その後、充填口50aが熱圧着されヒートシールされることによって充填包装袋50は密封される。   As described above, the filling and packaging bag 50 is filled with the contents with the claws 15 and 16 sandwiched on both sides, and then the filling port 50a is thermocompression bonded and heat-sealed, whereby the filling and packaging bag 50 is Sealed.

ヒートシール装置17のヒートシールバー17aおよび17bのそれぞれはヒータ20aおよび20bを有し、このヒータ20aおよび20bによって加熱されたヒートシールバー17aおよび17bによって充填包装袋50の充填口50aを加熱してヒートシールする。合成樹脂製の包装袋5は、たとえばPET/・・・/LDPE系の多層構造である。包装袋5の材質は、PET/PE/・・・/LLDPE、ONY/・・・/LLDPE、OPP/・・・/CPP、PET//ONY//レトルトCPPの多層フィルム全般や、LDPE等の単層といったどんなものでもよい。   Each of the heat seal bars 17a and 17b of the heat seal device 17 has heaters 20a and 20b, and the filling port 50a of the filling packaging bag 50 is heated by the heat seal bars 17a and 17b heated by the heaters 20a and 20b. Heat seal. The packaging bag 5 made of synthetic resin has, for example, a PET /... / LDPE multilayer structure. The packaging bag 5 is made of PET / PE /.../ LLDPE, ONY /.../ LLDPE, OPP /.../ CPP, PET // ONY // retort CPP multilayer films, LDPE, etc. It can be anything like a single layer.

ヒートシール装置17でヒートシールを行う際のヒートシールバー17aおよび17bの温度が低すぎたり、高すぎたり、ヒートシール圧力が高かったり、低かったり、ヒートシール時間が長かったり、短かったり、包材温度が高かったり低かったり等々すると、適正にヒートシールすることができず、不良品となってしまう。本実施の形態では、このような不良品の検出、および温度を最適にするための制御を行う。   The temperature of the heat seal bars 17a and 17b when the heat seal is performed by the heat seal device 17 is too low, too high, the heat seal pressure is high or low, the heat seal time is long or short, the packaging material If the temperature is high or low, etc., heat sealing cannot be performed properly, resulting in a defective product. In the present embodiment, such defective product detection and control for optimizing the temperature are performed.

図4は、図1に示した充填包装装置1の温度センサ18を示す概略斜視図である。   FIG. 4 is a schematic perspective view showing the temperature sensor 18 of the filling and packaging apparatus 1 shown in FIG.

本実施の形態では、図1に示したように、温度センサ18および19を設けているが、温度センサ18または温度センサ19の一方のみを設けてもかまわない。温度センサ18および19は赤外線を検出し、非接触で対象物の温度を計測するものである。   In the present embodiment, the temperature sensors 18 and 19 are provided as shown in FIG. 1, but only one of the temperature sensor 18 or the temperature sensor 19 may be provided. The temperature sensors 18 and 19 detect infrared rays and measure the temperature of the object in a non-contact manner.

温度センサ18は赤外線放射温度計であり、被測定物からの赤外線を点で検出する赤外線センサを有し、ロータリー8の回転によって包装体500が移動するのに伴い、包装体500のヒートシール箇所(シール部)500aにおける、たとえば向かって左端から右端にかけての温度を順に検出し、ヒートシール箇所500aの横方向の温度波形を取得する。この構成によればヒートシール箇所500aの横方向の温度ムラを検出でき、部分的なヒートシール不良も検出することができる。   The temperature sensor 18 is an infrared radiation thermometer, and has an infrared sensor that detects infrared rays from the object to be measured with a point. As the package 500 is moved by the rotation of the rotary 8, the heat seal location of the package 500 is detected. For example, the temperature from the left end toward the right end in the (sealing portion) 500a is sequentially detected, and the temperature waveform in the lateral direction of the heat seal portion 500a is acquired. According to this configuration, temperature unevenness in the lateral direction of the heat seal portion 500a can be detected, and a partial heat seal failure can also be detected.

温度センサ19は赤外線カメラであり、被測定物からの赤外線を面で撮影するものである。この温度センサ19によれば、ロータリー8が停止しているときに、包装体500のヒートシール箇所500aの全面を撮影し、ヒートシール箇所500aの温度分布を取得する。この構成によれば、やはりヒートシール箇所500aの横方向の温度ムラを検出でき、部分的なヒートシール不良も検出することができる。   The temperature sensor 19 is an infrared camera that captures infrared rays from the object to be measured on a surface. According to the temperature sensor 19, when the rotary 8 is stopped, the entire surface of the heat seal portion 500a of the package 500 is photographed, and the temperature distribution of the heat seal portion 500a is acquired. According to this configuration, the temperature unevenness in the lateral direction of the heat seal portion 500a can also be detected, and a partial heat seal failure can also be detected.

ヒートシール装置17によってヒートシールされた包装体500のヒートシール箇所500aは、ヒートシールに必要な所定温度まで加熱されていることが望ましい。そこで、ヒートシール箇所500aの温度を検出することによってヒートシールが正しくなされたか否かを検出することができる。すなわち、検出温度が所定の温度範囲(たとえば90℃以上130℃以下)であればヒートシールが正しくされたものと判断し、また、検出温度が所定の温度範囲になければヒートシールが正しくなされなかったものと判断する。充填包装装置1は制御部100を有し、この判断は後述の制御部100によって行われる。   It is desirable that the heat-sealed portion 500a of the package 500 heat-sealed by the heat-sealing device 17 is heated to a predetermined temperature necessary for heat-sealing. Therefore, it is possible to detect whether or not the heat sealing has been performed correctly by detecting the temperature of the heat sealing portion 500a. That is, if the detected temperature is within a predetermined temperature range (for example, 90 ° C. or higher and 130 ° C. or lower), it is determined that the heat seal is correct. If the detected temperature is not within the predetermined temperature range, the heat seal is not correct. Judge that The filling and packaging apparatus 1 includes a control unit 100, and this determination is performed by the control unit 100 described later.

上述のようにして内容物が包装されヒートシールされた包装体500は、排出部4のコンベヤ4aに載せられて排出される。   The package 500 in which the contents are packaged and heat-sealed as described above is placed on the conveyor 4a of the discharge unit 4 and discharged.

このとき、温度センサ18および19による検出結果に基づいた制御部100の判断の結果、ヒートシールが正しくなされたものと判断された場合には、その包装体500はコンベヤ4aに載って通過していく。   At this time, if it is determined that the heat seal has been correctly performed as a result of the determination by the control unit 100 based on the detection results by the temperature sensors 18 and 19, the package 500 passes over the conveyor 4a. Go.

これに対して、温度センサ18および19による検出結果に基づいた制御部100の判断の結果、ヒートシールが正しくなされなかったものと判断された場合には、図1に示したフリッパ装置4bが駆動され、その包装体500はこのフリッパ装置4bによってはじかれる。   On the other hand, if it is determined that the heat seal is not correctly performed as a result of the determination by the control unit 100 based on the detection results by the temperature sensors 18 and 19, the flipper device 4b shown in FIG. 1 is driven. The package 500 is repelled by the flipper device 4b.

ところで、本実施の形態の制御部100では、温度センサ18および19による検出結果に基づいて、ヒータ20aおよび20bの温度制御も行う。制御部100による制御に関する構成のブロック図を図5に示す。   By the way, in the control part 100 of this Embodiment, based on the detection result by the temperature sensors 18 and 19, temperature control of the heaters 20a and 20b is also performed. A block diagram of a configuration related to control by the control unit 100 is shown in FIG.

制御部100は、温度センサ18および19の検出結果を入力し、ヒートシールバー17aおよび17bの開閉制御を行い、ヒータ20aおよび20bの温度制御を行い、フリッパ装置4bの駆動制御を行う。   The control unit 100 inputs detection results of the temperature sensors 18 and 19, performs opening / closing control of the heat seal bars 17a and 17b, performs temperature control of the heaters 20a and 20b, and performs drive control of the flipper device 4b.

図6は、制御部100によるヒータ20aおよび20bの温度制御処理を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing the temperature control processing of the heaters 20a and 20b by the control unit 100.

ヒートシールバー17aおよび17bには図示しない温度センサが設けられており、制御部100はこの温度センサで検出した温度が設定温度Tsとなるようにヒータ20aおよび20bによる加熱を行う(A−1:No、A−2)。この設定温度Tsは、包装袋5の材質に応じて予め定めて、制御部100の図示しない不揮発性メモリに記憶しておけばよい。合成樹脂製の包装袋5の材質がPET/・・・/LDPE系の多層構造であれば、設定温度Tsをたとえば120℃程度に設定する。この設定温度Tsは、後述の最適設定温度帯の範囲内のものである。   The heat seal bars 17a and 17b are provided with temperature sensors (not shown), and the control unit 100 performs heating by the heaters 20a and 20b so that the temperature detected by the temperature sensors becomes the set temperature Ts (A-1: No, A-2). This set temperature Ts may be determined in advance according to the material of the packaging bag 5 and stored in a nonvolatile memory (not shown) of the control unit 100. If the material of the synthetic resin packaging bag 5 is a PET /... / LDPE multi-layer structure, the set temperature Ts is set to about 120 ° C., for example. This set temperature Ts is within the range of the optimum set temperature range described later.

ヒートシールバー17aおよび17bの温度が設定温度Tsになったならば(A−1:Yes)、ヒートシールバー17aおよび17bにより充填包装袋50のヒートシールを行う(A−3)。   If the temperature of the heat seal bars 17a and 17b reaches the set temperature Ts (A-1: Yes), the filling and packaging bag 50 is heat sealed by the heat seal bars 17a and 17b (A-3).

続いて、温度センサ18および19によって、包装体500のヒートシール箇所500aの温度Tmを検出する(A−4)。この温度Tmは、包装体500の横幅における部分的なヒートシール不良を防ぐため、包装体500の横幅の各箇所での数値を採用するのがよい。   Subsequently, the temperature sensors 18 and 19 detect the temperature Tm of the heat seal portion 500a of the package 500 (A-4). As this temperature Tm, in order to prevent a partial heat seal failure in the width of the package 500, it is preferable to adopt a numerical value at each position of the width of the package 500.

本実施の形態では、ヒートシールが良好に行われる温度範囲(すなわち最適設定温度帯)を予め設定し、制御部100の図示しない不揮発性メモリに記憶しておく。この温度範囲は、包装袋5の材質に応じて定めればよい。この温度範囲について図7、図8および図9を参照しながら以下に説明する。   In the present embodiment, a temperature range in which heat sealing is favorably performed (that is, an optimum set temperature range) is set in advance and stored in a non-illustrated nonvolatile memory of the control unit 100. This temperature range may be determined according to the material of the packaging bag 5. This temperature range will be described below with reference to FIGS. 7, 8 and 9. FIG.

ヒートシール包材のシール強度は、JIS(JIS Z 0238)により、15〜20mm幅の試験片を引っ張り試験することが定められている。   The seal strength of the heat-sealing packaging material is determined by JIS (JIS Z 0238) to perform a tensile test on a test piece having a width of 15 to 20 mm.

図7は、従来の方法を説明するものであって、ヒートシールバーの設定温度毎にヒートシール強度を測定したヒートシールカーブを示す図である。なお、ここで使用した包材の構成は、PET12μm/PE20μm/LDPE40μmであり、フィルムのLDPE側の面を互いに接触するように2枚重ねてヒートシールを施す。   FIG. 7 illustrates a conventional method, and is a diagram illustrating a heat seal curve in which the heat seal strength is measured for each set temperature of the heat seal bar. The packaging material used here is PET 12 μm / PE 20 μm / LDPE 40 μm, and heat sealing is performed by stacking two sheets so that the LDPE side surfaces of the film are in contact with each other.

図7中で、例えば「PA4(40rpm)」とあるのは、パッキングマシン4号機にて毎分40回でヒートシール包装を実施した場合のことであり、また、「ヒートシールテスター0.3MPa」とあるのは、テスター産業株式会社製のヒートシールテスター(TP−701−B)を用いて、圧力0.3MPaのもとでフィルム2枚を重ねてヒートシールを施した場合のことである。   In FIG. 7, for example, “PA4 (40 rpm)” refers to the case where the heat seal packaging is performed 40 times per minute in the packing machine No. 4, and the “heat seal tester 0.3 MPa”. This is the case where heat sealing tester (TP-701-B) manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd. is used and heat sealing is performed by stacking two films under a pressure of 0.3 MPa.

図7によれば、ヒートシールバーの設定温度毎にヒートシール強度が定まることが分かるので、従来は、この曲線を利用してヒートシールバーの設定温度を定めていた。この方法は、一般によく使用される包材のシール強度確認方法である。ただし、これは、1つの包材に対してであっても、機械の種類や、回転数等の運転条件、あるいはシール面の圧力ムラやヒートシールバー表面へのテフロン(登録商標)テープの貼り付け(ヒートシールバーへの包材付着防止が目的)等の諸条件により、多数のヒートシールカーブが存在してしまうことを示している。また、このヒートシールカーブは包材温度や外気、装置の暖まり等の外乱によっても変動するため、機械の運転条件の最適化には利用できなかった。   According to FIG. 7, it can be seen that the heat seal strength is determined for each set temperature of the heat seal bar. Conventionally, the set temperature of the heat seal bar is determined using this curve. This method is a method for confirming the sealing strength of packaging materials that are generally used. However, even if this is for a single packaging material, operating conditions such as machine type, rotation speed, etc., pressure unevenness on the seal surface, and application of Teflon (registered trademark) tape to the heat seal bar surface It shows that a number of heat seal curves exist depending on various conditions such as attachment (for the purpose of preventing attachment of the packaging material to the heat seal bar). In addition, this heat seal curve fluctuates due to disturbances such as packaging material temperature, outside air, and warming of the apparatus, so it cannot be used for optimizing machine operating conditions.

そこで、本実施の形態では、以下に示す方法によって、運転条件の最適化を行う。まず、最適ヒートシール温度帯を求める。   Therefore, in the present embodiment, the operating conditions are optimized by the following method. First, the optimum heat seal temperature zone is obtained.

図8は、ヒートシール直後の包装体500のヒートシール箇所500aの温度と、その温度でヒートシールされた箇所を剥がそうとしたときに剥がれずに耐え得る引張り応力(ヒートシール強度)との関係を示すグラフである。すなわち、この曲線が温度−強度曲線である。ヒートシール強度は図7と同様にJIS(JIS Z 0238)により測定したものである。   FIG. 8 shows the relationship between the temperature of the heat-sealed portion 500a of the package 500 immediately after heat-sealing and the tensile stress (heat-sealing strength) that can be endured without being peeled off when the heat-sealed portion is peeled off at that temperature. It is a graph which shows. That is, this curve is a temperature-intensity curve. The heat seal strength was measured according to JIS (JIS Z 0238) as in FIG.

図8に示すグラフは、包装袋5の材質は図7の場合と同じにして、温度などが異なる環境で行った4つの実験のデータを表したもので、ヒートシール箇所500aの温度が90℃〜130℃あれば十分な引張り応力が得られていることが分かる(最適ヒートシール温度帯(ここではヒートシールによるものであるため最適ヒートシール温度帯と呼ぶ))。一方90℃以下であると疑似接着と呼ばれる状態で剥がれ易くなっており(疑似接着危険領域)、130℃以上であると、温度が高すぎて部分的にちぎれてしまったり(エッジ切れ)、ヒートシール部分が薄くなってしまったり(薄肉化)する問題が生じる(エッジ切れ薄肉化危険領域)。   The graph shown in FIG. 8 shows the data of four experiments conducted in an environment where the material of the packaging bag 5 is the same as in FIG. 7 and the temperature is different, and the temperature of the heat seal portion 500a is 90 ° C. It can be seen that sufficient tensile stress is obtained at ˜130 ° C. (optimal heat seal temperature zone (referred to herein as the optimum heat seal temperature zone because of heat seal)). On the other hand, if it is 90 ° C or lower, it is easy to peel off in a state called pseudo-adhesion (pseudo-adhesive danger region), and if it is 130 ° C or higher, the temperature is too high and it may be partially broken (edge breakage). The problem that the seal part becomes thin (thinning) occurs (edge cutting edge thinning danger area).

図8を参照すると、この曲線は、その傾きが変わる折れ曲がり点を3つ有する特性を有し、包装袋5のヒートシール箇所500aの温度が低いほうから見て、曲線が立ち上がる箇所の折れ曲がり点(第1の折れ曲がり点)を過ぎた次の折れ曲がり点(第2の折れ曲がり点)までが疑似接着危険領域であり、その後の折れ曲がり点(第3の折れ曲がり点)までが最適ヒートシール温度帯であり、その後がエッジ切れ薄肉化危険領域である。   Referring to FIG. 8, this curve has the characteristic of having three bending points where the inclination changes, and the bending point (where the curve rises when the temperature of the heat seal portion 500a of the packaging bag 5 is low) Up to the next bend point (second bend point) past the first bend point) is the pseudo-adhesion risk region, and the subsequent bend point (third bend point) is the optimum heat seal temperature zone, After that is the edge cut thinning danger area.

そこで、本実施の形態では、ヒートシールが良好に行われる温度範囲である最適ヒートシール温度帯として90℃〜130℃(図8参照)を制御部100の図示しない不揮発性メモリに記憶しておく。   Therefore, in the present embodiment, 90 ° C. to 130 ° C. (see FIG. 8) is stored in a non-volatile memory (not shown) of the control unit 100 as the optimum heat sealing temperature range that is a temperature range in which heat sealing is performed satisfactorily. .

図9は、ヒートシールバー17aおよび17bの設定温度と、その際のヒートシール直後の包装体500のヒートシール箇所500aの温度との関係を示すグラフである。すなわち、この曲線が設定温度曲線である。   FIG. 9 is a graph showing the relationship between the set temperature of the heat seal bars 17a and 17b and the temperature of the heat seal portion 500a of the package 500 immediately after the heat seal. That is, this curve is a set temperature curve.

この設定温度曲線は、包装体500をヒートシールした直後のヒートシール箇所500aの温度を、図8を参照して求めた最適ヒートシール温度帯にするためには、ヒートシールバー17aおよび17bの設定温度をどのようにすればよいかを求めるためのものである。この図9に、最適ヒートシール温度帯をあてはめることにより、最適設定温度帯を求めることができる。   In order to set the temperature of the heat seal portion 500a immediately after heat-sealing the package 500 to the optimum heat seal temperature zone obtained with reference to FIG. 8, the set temperature curve is set for the heat seal bars 17a and 17b. This is to find out how to set the temperature. By applying the optimum heat seal temperature zone to FIG. 9, the optimum set temperature zone can be obtained.

図9によれば、ヒートシールバーの設定温度xとヒートシール直後の包材温度yは、一次関数で表すことができ、y=0.8551x−11.676となっていることが分かる。それを書き換えるとx=1.1695y+13.655となり、例えばヒートシール直後の包材温度を100℃にしたいときは、yに100を代入して、x=130、つまりヒートシールバーを130℃に設定すれば良いということになる。   According to FIG. 9, it can be seen that the set temperature x of the heat seal bar and the packaging material temperature y immediately after the heat seal can be expressed by a linear function, and y = 0.85551x-11.676. When it is rewritten, it becomes x = 1.695y + 13.655. For example, if you want to set the packaging material temperature immediately after heat sealing to 100 ° C., substitute 100 for y and set x = 130, that is, the heat sealing bar to 130 ° C. That's all you need to do.

Figure 0005658431
この例では、最適ヒートシール温度帯(y)が90℃〜130℃であるとすると、最適設定温度帯(x)はおよそ120℃〜170℃となる。
Figure 0005658431
In this example, if the optimum heat seal temperature zone (y) is 90 ° C to 130 ° C, the optimum set temperature zone (x) is approximately 120 ° C to 170 ° C.

図6の説明に戻り、ステップ(A−5)では、検出温度Tmが最適ヒートシール温度帯の下限値Ti(ここでは90℃)より高いかを判定する。   Returning to the description of FIG. 6, in step (A-5), it is determined whether or not the detected temperature Tm is higher than the lower limit Ti (90 ° C. in this case) of the optimum heat seal temperature zone.

検出温度Tmが最適ヒートシール温度帯の下限値Ti(ここでは90℃)より高くなければ(A−5:No)、不良品であると判定し(A−6)、その包装体500をフリッパ装置4bによってはじく(A−7)。その後、ヒートシールバー17aおよび17bの温度を高めるように、前述の数1における係数(ここでは、1.1695)を(Ti−Tm)に乗じ、これを設定温度Tsに足し、新たな設定温度Tsとし(A−8)、まだ運転中であれば(A−14:Yes)、ステップ(A−1)に戻り、ステップ(A−8)で更新した設定温度Tsを用いて処理を継続する。   If the detected temperature Tm is not higher than the lower limit Ti (90 ° C. in this case) of the optimum heat seal temperature zone (A-5: No), it is determined as a defective product (A-6), and the package 500 is flipped. It is repelled by the device 4b (A-7). Thereafter, to increase the temperature of the heat seal bars 17a and 17b, the coefficient (here, 1.1695) in Equation 1 is multiplied by (Ti−Tm), and this is added to the set temperature Ts to obtain a new set temperature. If it is still operating (A-14: Yes), the process returns to step (A-1) and the process is continued using the set temperature Ts updated in step (A-8). .

ステップ(A−5)において、検出温度Tmが最適ヒートシール温度帯の下限値Tiより高ければ(A−5:Yes)、次にステップ(A−9)では、検出温度Tmが最適ヒートシール温度帯の上限値Th(ここでは130℃)より低いかを判定する。   In step (A-5), if the detected temperature Tm is higher than the lower limit Ti of the optimum heat seal temperature zone (A-5: Yes), then in step (A-9), the detected temperature Tm is the optimum heat seal temperature. It is determined whether the band is lower than the upper limit value Th (here 130 ° C.).

検出温度Tmが最適ヒートシール温度帯の上限値Th(ここでは130℃)より低くなければ(A−9:No)、不良品であると判定し(A−10)、その包装体500をフリッパ装置4bによってはじく(A−11)。その後、ヒートシールバー17aおよび17bの温度を低めるように、前述と同じ係数(ここでは、1.1695)を(Tm−Th)に乗じ、これを設定温度Tsから引き、新たな設定温度Tsとし(A−12)、まだ運転中であれば(A−14:Yes)、ステップ(A−1)に戻り、ステップ(A−12)で更新した設定温度Tsを用いて処理を継続する。   If the detected temperature Tm is not lower than the upper limit value Th (130 ° C. in this case) of the optimum heat seal temperature zone (A-9: No), it is determined as a defective product (A-10), and the package 500 is flipped. It is repelled by the device 4b (A-11). Thereafter, to reduce the temperature of the heat seal bars 17a and 17b, the same coefficient as described above (here, 1.1695) is multiplied by (Tm-Th) and subtracted from the set temperature Ts to obtain a new set temperature Ts. (A-12) If it is still in operation (A-14: Yes), the process returns to step (A-1), and the process is continued using the set temperature Ts updated in step (A-12).

ステップ(A−9)において、検出温度Tmが最適ヒートシール温度帯の下限値Thより低ければ(A−9:Yes)、良品であると判定し(A−13)、その包装体500をコンベヤ4aによって搬送し、まだ運転中であれば(A−14:Yes)、ステップ(A−1)に戻る。   In step (A-9), if the detected temperature Tm is lower than the lower limit value Th of the optimum heat seal temperature zone (A-9: Yes), it is determined that the product is non-defective (A-13), and the package 500 is conveyed to the conveyor. If transported by 4a and still operating (A-14: Yes), the process returns to step (A-1).

ステップ(A−14)において、処理完了したならば(A−14:No)終了である。   In step (A-14), if the process is completed (A-14: No), the process ends.

なお、本発明は、包装袋5としてさまざまな形態の袋に対して適用することができ、4方シール袋(全周にヒートシールを行うもの)、3方シール袋(3辺にヒートシールを行うもの)、3方背貼りシール袋(トップ+ボトム+背中の合掌貼りの3方でヒートシールを行うもの)、チューブロール袋(インフレーションチューブのトップとボトムでヒートシールを行うもの)、ガゼット袋などにも適用することができる。   In addition, this invention can be applied with respect to the bag of various forms as the packaging bag 5, a four-side seal bag (thing which heat-seals all the circumference | surroundings), a three-side seal bag (a heat seal is applied to three sides) What to do) Three-sided back-sealed seal bag (top-bottom + back-to-back three-sided heat-sealed one), tube roll bag (one to heat-seal at the top and bottom of the inflation tube), gusset bag It can also be applied.

本発明の一実施の形態による充填包装装置の概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of the filling packaging apparatus by one embodiment of this invention. 図1に示した充填包装装置1のヒートシール装置17を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the heat seal apparatus 17 of the filling packaging apparatus 1 shown in FIG. 図2に示したヒートシール装置17を側方から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the heat seal apparatus 17 shown in FIG. 2 from the side. 図1に示した充填包装装置1の温度センサ18を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the temperature sensor 18 of the filling packaging apparatus 1 shown in FIG. 制御部100による制御に関する構成のブロック図をである。3 is a block diagram of a configuration related to control by a control unit 100. FIG. 制御部100によるヒートシールバー17aおよび17bの温度制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the temperature control process of the heat seal bars 17a and 17b by the control part 100. FIG. ヒートシールバーの設定温度毎にヒートシール強度を測定した、従来のヒートシールカーブを示す図である。It is a figure which shows the conventional heat seal curve which measured the heat seal intensity | strength for every preset temperature of a heat seal bar. ヒートシール直後の包装体500のヒートシール箇所500aの温度と、ヒートシールされた箇所を剥がそうとしたときに剥がれずに耐え得る引張り応力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature of the heat seal location 500a of the package 500 just after heat sealing, and the tensile stress which can be endured without peeling when trying to peel the heat sealed location. ヒートシールバー17aおよび17bの設定温度と、その際のヒートシール直後の包装体500のヒートシール箇所500aの温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the preset temperature of heat seal bar 17a and 17b, and the temperature of the heat seal location 500a of the package 500 immediately after the heat seal in that case.

符号の説明Explanation of symbols

1 充填包装装置
2 給袋部
2a コンベヤ
3 本体部
4 排出部
4a コンベヤ
4b フリッパ装置
5 包装袋
7 充填部
8 ロータリー
15、16 爪
17 ヒートシール装置
17a、17b ヒートシールバー
18、19 温度センサ
20a、20b ヒータ
50 充填包装袋
100 制御部
500 包装体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Filling and packaging apparatus 2 Bag supply part 2a Conveyor 3 Main body part 4 Discharge part 4a Conveyor 4b Flipper apparatus 5 Packaging bag 7 Filling part 8 Rotary 15, 16 Claw 17 Heat seal apparatus 17a, 17b Heat seal bar 18, 19 Temperature sensor 20a, 20b Heater 50 Filling packaging bag 100 Control unit 500 Packaging

Claims (1)

合成樹脂製の包装袋の開口部を一対のヒートシールバーの間で挟持してシール部を形成するヒートシール方法であって、
ヒートシール直後の前記シール部の温度と、該シール部のシール強度との関係を予め測定して該関係を表す曲線である温度−強度曲線を作成する工程と、
前記温度−強度曲線の傾きが変化する折れ曲がり点のうち、低温側から2つ目の折れ曲がり点を第2の折れ曲がり点とし、低温側から3つ目の折れ曲がり点を第3の折れ曲がり点としたとき、前記温度−強度曲線の前記第2の折れ曲がり点と前記第3の折れ曲がり点との間の区間の温度帯を、最適ヒートシール温度帯として求める工程と、
ヒートシール時の前記ヒートシールバーの設定温度と、ヒートシール直後の前記シール部の温度との関係を予め測定して該関係を表す曲線である設定温度曲線を作成する工程と、
前記設定温度曲線に基づいて、前記最適ヒートシール温度帯に対応する前記ヒートシールバーの設定温度帯である最適設定温度帯を求める工程と、
前記ヒートシールバーの設定温度を前記最適設定温度帯内に設定し、該ヒートシールバーによって前記包装袋の開口部を挟持して前記シール部を形成する工程と、
ヒートシール直後の前記シール部の温度を、該シール部の一端から他端にわたって計測して、包装袋表面温度を取得する工程と、
前記包装袋表面温度が、前記最適ヒートシール温度帯の下限値よりも大きくない場合には該包装袋は不良品であると判定する工程と、
前記包装袋表面温度が、前記最適ヒートシール温度帯の上限値よりも小さくない場合には該包装袋は不良品であると判定する工程と、
を有し、
前記合成樹脂製の包装袋は、前記第2の折れ曲がり点及び前記第3の折れ曲がり点を有する材質の袋である、
ことを特徴とするヒートシール方法。
A heat sealing method for forming a seal portion by sandwiching an opening of a synthetic resin packaging bag between a pair of heat seal bars,
A step of measuring a relationship between the temperature of the seal portion immediately after heat sealing and the seal strength of the seal portion in advance and creating a temperature-strength curve that is a curve representing the relationship;
Of the bending points where the slope of the temperature-intensity curve changes, the second bending point from the low temperature side is the second bending point, and the third bending point from the low temperature side is the third bending point. Obtaining a temperature zone of a section between the second bending point and the third bending point of the temperature-intensity curve as an optimum heat seal temperature zone;
A step of measuring a relationship between a set temperature of the heat seal bar at the time of heat sealing and a temperature of the seal portion immediately after the heat seal to create a set temperature curve which is a curve representing the relationship;
Based on the set temperature curve, obtaining an optimum set temperature zone that is a set temperature zone of the heat seal bar corresponding to the optimum heat seal temperature zone;
Setting the set temperature of the heat seal bar within the optimum set temperature zone, and sandwiching the opening of the packaging bag by the heat seal bar to form the seal portion;
Measuring the temperature of the seal part immediately after heat sealing from one end to the other end of the seal part to obtain the packaging bag surface temperature;
A step of determining that the packaging bag is defective when the packaging bag surface temperature is not greater than a lower limit value of the optimum heat seal temperature zone;
A step of determining that the packaging bag is a defective product when the packaging bag surface temperature is not smaller than the upper limit value of the optimum heat seal temperature zone;
I have a,
The synthetic resin packaging bag is a bag made of a material having the second bending point and the third bending point.
The heat sealing method characterized by the above-mentioned.
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