JP6004771B2 - 包装充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェブ状包装材料をチューブ状に成形して液体食品を充填し、紙容器を製造する包装充填装置に関する。

柔軟性に富んだ紙製包装材料は多年にわたって液体食品を包装するために用いられてきた。牛乳、果汁ジュース、野菜ジュース、豆乳、ワイン、清酒、焼酎、ミネラルウォーター、スープ及びその他飲料のための図１に示すような包装容器は、例えば、繊維質基材（例えば、紙など）／プラスチック積層体に折目線が付けられたウェブ状包装材料を、その長手方向の縦線シールによりチューブ状に成形し、チューブ状に成形された包装材料内に液体食品を充填し、チューブ状包装材料を横断方向に横シールすると共に、枕状の包装体（一次形状容器）に予備成形する。
枕状の包装体を横シール部分で容器１個分ごとに切断し、最終成形工程で、折目線に沿って山折り若しくは谷折に、フィン２及びフラップ３をトップパネル４及びサイドパネル５に折畳んで、図１に示すフロントパネル６を有するレンガ状の容器１が成形される。

図６に示される包装充填装置例では、ウェブ状の包装材料１０は、リール状で包装充填装置に収容される。包装材料１０は、少なくとも、紙基材、及び紙基材の両面にポリエチレンが積層された可撓性の積層体から成り、必要に応じて、紙基材とポリエチレンとの間にアルミニウム箔などの導電バリア層が形成され、包装容器の表面に相当する部分に模様や文字が印刷される。

包装材料１０は、搬送手段によって連続的に搬送される。包装材料１０は、ストリップ接合手段によって包装材料１０の一方の縁部に沿ってストリップが接合される。
包装材料１０は、殺菌ステーションに送られ、殺菌される。殺菌された包装材料１０が無菌室に送られる。包装材料１０は、成形ローラ１１によって徐々に変形されてチューブ状の形状に成形される。

チューブ状に成形された包装材料１０の両縁部が重ねられ、縦シール装置１２によってストリップと共に押し当てて縦シールされる。充填パイプを介して供給された液体食品がチューブ状包装材料１０内に充填される。
チューブ状包装材料は、下方に案内されて、横シール装置（図示せず）によって、図２に示すように、折目線に沿って枕状の包装体１３に予備成形され、横方向に横シールされる。横シールされた包装体１３は、横シール帯域１５でナイフなどで切断されて個々の枕状包装体１４に分離される。
枕状包装体１４は、最終形状成形装置（図示せず）で最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器１（図１に示す）が得られる。（例えば、特許文献１参照）

図６に示す装置例では、例えば、図５に示す横シール装置２０が用いることができる。
横シール装置２０は、シーリングジョー２１とプレッシャージョー２２とからなる対のジョーを１０組備える。
シーリングジョー２１ａ、２１ｂ〜２１ｊが第１ボリュームフラップ２３ａ、２３ｂ〜２３ｊ及びインダクター２４ａ、２４ｂ〜２４ｊを備え、プレッシャージョー２２ａ、２２ｂ〜２２ｊが第２ボリュームフラップ２５ａ、２５ｂ〜２５ｊ及びプレッシャーバー２６ａ、２６ｂ〜２６ｊを備える。

１０個のシーリングジョー２１ａ、２１ｂ〜２１ｊが、自在リンクで連結してチューブ状包装材料１０の一側面に沿って下降して下端で反転し、離れて上昇して反転して反復する。
１０個のプレッシャージョー２２ａ、２２ｂ〜２２ｊが、自在リンクで連結してチューブ状包装材料１０の他側面に沿って下降して下端で反転し、離れて上昇して反転して反復する。
第１ボリュームフラップ２３ａ、２３ｂ〜２３ｊと第２ボリュームフラップ２５ａ、２５ｂ〜２５ｊとが、恊働して、両外方からチューブ状包装材料１０を挟み押圧し枕状包装体１３に予備成形する。
インダクター２４ａ、２４ｂ〜２４ｊとプレッシャーバー２６ａ、２６ｂ〜２６ｊとが、恊働して、両外方からチューブ状包装材料１０を挟み、押圧しヒートシールして横シールする。

特開２０１０ー４２８３１号公報

横シール装置において、予備成形され、横シールされて、横シール帯域で切断されるので、製造された包装容器の品質、例えば、容器形状、容器外観、シールの良好性、切断面の衛生性などに大きく影響する。これらの品質を管理／監視する上で、ジョー、特に対になったジョーを特定することが必要である。上述の横シール装置では、多数組である１０組のジョー対が存在し、しかも、高速で運転される場合、ジョー対を特定することが難しい。
横シール装置が多数組のジョー対を備えていても、包装充填装置が高速で運転されていても、シールなどの品質に不良等が発生しても、ジョー対を容易にかつ明確に特定することができ、包装容器の品質を確実に管理することができる包装充填装置を提供することである。

この発明の包装充填装置は、紙基材及び両面に熱可塑性樹脂が積層されたウェブ状包装材料が成形ローラによって変形されてチューブ状に成形され、縦シールされ、充填パイプを介して液体食品がチューブ状包装材料内に充填され、チューブ状包装材料が、下方に案内されて、横シール装置によって、折目線に沿って枕状包装体に予備成形され、横方向に横シールされ、横シール帯域で切断されて個々の枕状包装体に分離され、枕状包装体が、最終形状成形装置で最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器が得られる包装充填装置であって、
横シール装置は、シーリングジョーとプレッシャージョーとからなる対のジョーを複数備え、シーリングジョーが第１ボリュームフラップ及びインダクターを備え、プレッシャージョーが第２ボリュームフラップ及びプレッシャーバーを備え、
複数のシーリングジョーが連結してチューブ状包装材料の一側面に沿って下降して反転し、離れて上昇して反転して反復し、
複数のプレッシャージョーが連結してチューブ状包装材料の他側面に沿って下降して反転し、離れて上昇して反転して反復し、
第１ボリュームフラップと第２ボリュームフラップとが、同期的に恊働して、両外方からチューブ状包装材料を挟み押圧し予備形状に予備成形し、
インダクターとプレッシャーバーとが、恊働して、両外方からチューブ状包装材料を挟み押圧しヒートシールして横シールし、
ジョーの対が少なくとも２対であり、
第１ボリュームフラップ又は第２ボリュームフラップは、チューブ状包装材料の外側面に当接する作用面に、ジョー対の識別記号を表す識別エンボスを備える、
ことを特徴とする。

この発明の好ましい態様において、ジョーの対が少なくとも６対である。

この発明の好ましい態様において、ジョーの対が少なくとも１０対である。

この発明の好ましい態様において、エンボスは多くとも３個のドット或いは多くとも２本の直線からなる異なるパターンで表示される。

この発明の好ましい態様において、エンボスを備えるボリュームフラップの作用面は、チューブ状包装材料側に全体的に膨らんだ形状を有する。

この発明の好ましい態様において、膨らんだ形状の作用面が、断面丘陵状の当て板を備え、板に設けられた貫通孔に嵌合された識別エンボスのチップを有する。

この発明の好ましい態様において、識別エンボスのチップが、当て板の貫通孔の裏面から嵌合され、表面から０．５〜１．１ｍｍ突出して固定される。

上記構成の本発明によれば、以下の作用機能を発揮し、有利な効果が得られる。
この包装充填装置で使用されるウェブ状包装材料は、紙基材及び両面に熱可塑性樹脂が積層された積層体である。
柔軟性、可撓性に富んだ材料であって、外力によって、破断や損傷することなく、変形し、容易に処理される。
このウェブ状包装材料は、成形ローラによって変形されてチューブ状に成形される。チューブが縦シールされ、充填パイプを介して液体食品がチューブ状包装材料内に充填される。

この包装充填装置では、チューブ状包装材料が、下方に案内されて、横シール装置によって、折目線に沿って枕状包装体に予備成形され、横方向に横シールされ、横シール帯域で切断されて個々の枕状包装体に分離され、枕状包装体が、最終形状成形装置で最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器が得られる。
この発明において、上記横シール装置に、この発明の特徴がある。

横シール装置は、シーリングジョーとプレッシャージョーとからなる対のジョーを複数備える。シーリングジョーが加熱機能を持ち、プレッシャージョーが加熱され軟化溶融した熱可塑性樹脂を包装材料と共に押圧してヒートシールを完結させる。
ジョー対を複数個備えるので、一のジョー対がヒートシール途中の間に、他のジョー対がヒートシールを準備させることができて高速に運転（包装充填）することができる。

シーリングジョーが第１ボリュームフラップ及びインダクターを備え、プレッシャージョーが第２ボリュームフラップ及びプレッシャーバーを備える。
シーリングジョーのインダクターが加熱機能を発揮し、プレッシャージョーのプレッシャーバーが押圧機能を発揮する。
第１ボリュームフラップと第２ボリュームフラップとが、後述のように、両外方からチューブ状包装材料を挟み押圧して、折目線に沿って枕状の包装体を成形する

この横シール装置では、複数のシーリングジョーが連結してチューブ状包装材料の一側面に沿って下降して下端で反転し、チューブ状包装材料側から離れて上昇して反転して反復する。
他方、複数のプレッシャージョーは、連結してチューブ状包装材料の他側面に沿って下降して下端で反転し、この横シール装置では、複数のシーリングジョーが連結してチューブ状包装材料の一側面に沿って下降して下端で反転し、チューブ状包装材料側から離れて上昇して反転して反復する。
シーリングジョーの反復とプレッシャージョーの反復は、後述のように同期する。この同期的な反復／繰返しによって、高速に運転（包装充填）することができる。

第１ボリュームフラップと第２ボリュームフラップとが、同期的に恊働して、両外方からチューブ状包装材料を挟み押圧し予備形状に予備成形し、インダクターとプレッシャーバーとが、同期的に恊働して、両外方からチューブ状包装材料を挟み押圧しヒートシールして横シールして、高速に運転（包装充填）することができる。

この横シール装置では、ジョーの対が少なくとも２対であり、好ましくは、少なくとも６対であり、より好ましくは、ジョーの対が少なくとも１０対である。
多数組のジョーを備えることによって、一定時間の押圧保持を維持しつつ、高速に運転（包装充填）することができる。

この横シール装置では、第１ボリュームフラップ又は第２ボリュームフラップは、チューブ状包装材料の外側面に当接する作用面に、ジョー対の識別記号を表す識別エンボスを備える。
第１ボリュームフラップ及び第２ボリュームフラップの作用面は、チューブ状包装材料の外側面に当接し、最終形状容器のフロントパネル、トップパネル、若しくはサイドパネルに相当する。
チューブ状包装材料の内部には、液体食品が既に充填されているので、当接され押圧されることによって、柔軟性、可撓性に富んだ材料面に、エンボスの凹凸が転写される。ジョー対の識別記号を表す識別エンボスであるので、多数組のジョー対の内からどのジョー対よって横シールや予備成形されたかを特定することができる。

好ましい態様において、識別エンボスは多くとも３個のドット或いは多くとも２本の直線からなる異なるパターンで表示される。
識別記号には、特に制限がなく、数字、記号、文字、模様などがある。好ましくは、多くとも３個のドット或いは多くとも２本の直線からなる異なるパターンで表示される。上記パターンの構成要素がドット若しくは直線だけであるので、高速で移動し、搬送され、激しく振動し揺れるチューブ状包装材料であっても、刻印された凹凸を容易に識別することができる。

好ましい態様において、エンボスを備えるボリュームフラップの作用面は、チューブ状包装材料側に全体的に膨らんだ形状を有する。
作用面の膨らみによって、確実に、識別エンボスの凹凸をパネルに転写することができる。

好ましい態様において、膨らんだ形状の作用面が、断面丘陵状の当て板を備え、この板に設けられた貫通孔に嵌合された識別エンボスのチップを有する。
識別エンボスのチップを当て板に交換するだけで、十分であり、ジョー対に識別エンボスを固定する必要がなく、低コストで識別を行うことができる。

好ましい態様において、識別エンボスのチップが、当て板の貫通孔の裏面から嵌合され、表面から０．５〜１．１ｍｍ突出して固定される。
上記の数値限定によって、下限未満では、十分に識別エンボスの凹凸をパネルに転写することができず、上限を超えると、識別エンボスの凹凸がパネルを傷つける恐れがる。

横シール装置が多数組のジョー対を備えていても、包装充填装置が高速で運転されていても、シールなどの品質に不良等が発生しても、ジョー対を容易にかつ明確に特定することができ、包装容器の品質を確実に管理することができる包装充填装置を提供することができる。

この発明で使用することができるレンガ状包装容器を示す斜視図である。 横シール装置における連結した枕状包装体と切断された枕状包装体との斜視図である。 この発明によるボリュームフラップの作用面における断面丘陵状の当て板と貫通孔に嵌合された識別エンボスのチップの断面図である。 この発明による横シール装置のプレッシャージョーの斜視図である。 この発明で使用することができる横シール装置の側面図である。 この発明で使用することができる包装充填装置の概略図である。 この発明の横シール装置における識別エンボスは多くとも３個のドットからなる異なるパターンを示す平面図である。 この発明の横シール装置における識別エンボスは多くとも２本の直線からなる異なるパターンを示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図６に示される包装充填装置例によって、この形態を説明する。この装置例では、ウェブ状の包装材料１は、リール状で包装充填装置に収容される。包装材料１０は、紙基材、及び紙基材の両面にポリエチレン樹脂が積層された可撓性の積層体から成り、紙基材とフィルムとの間にアルミニウム箔などの導電層が形成され、包装容器の表面に相当する部分にあらかじめ外装用の印刷が施される。

繰り出された包装材料１０は、搬送手段によって連続的に搬送され、包装充填に供される。
包装材料１０は、ストリップ接合手段（図示せず）に送られ、ストリップ接合手段によって包装材料１０の一方の縁部に沿ってストリップが接合される。
包装材料１０は、殺菌ステーションに送られ、殺菌ステーションにおいて殺菌される。包装材料１０は、数段の成形ローラ群１１によって徐々に変形されてチューブ状の形状に成形される。

チューブ状に成形された包装材料の両縁部が重ねられ、縦シール装置１２によってストリップと共に押し当てて縦シールされる。更に、充填パイプを介して供給された液体食品がチューブ状包装材料１０内に充填される。
チューブ状包装材料は、図２に示すように、下方に案内されて、横シール装置（図６に図示せず）によって、枕状包装体１３に予備成形され、横方向に横シールされる。横シールされた包装材料は、横シール帯域１５でナイフなどで切断されて個々の枕状包装体１４に分離される。
枕状包装体１４は、最終形状成形装置（図示せず）で最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器１（図１に示す）が得られる。

図５を参照して、横シール装置２０を説明する。
横シール装置２０は、シーリングジョー２１とプレッシャージョー２２とからなる対のジョーを１０組備える。
シーリングジョーが加熱機能を持ち、プレッシャージョーが加熱され軟化溶融した熱可塑性樹脂を包装材料と共に押圧してヒートシールを完結させる。
ジョー対を複数個備えるので、一のジョー対がヒートシール途中の間に、他のジョー対がヒートシールを準備させ、高速に運転（包装充填）する。

図５に示すように、シーリングジョー２１ａ、２１ｂ〜２１ｊが第１ボリュームフラップ２３ａ、２３ｂ〜２３ｊ及びインダクター２４ａ、２４ｂ〜２４ｊを備え、プレッシャージョー２２ａ、２２ｂ〜２２ｊが第２ボリュームフラップ２５ａ、２５ｂ〜２５ｊ及びプレッシャーバー２６ａ、２６ｂ〜２６ｊを備える。
シーリングジョーのインダクターが加熱し、プレッシャージョーのプレッシャーバーが押圧する。
第１ボリュームフラップと第２ボリュームフラップとが、両外方からチューブ状包装材料を挟み押圧して、折目線に沿って枕状の包装体を成形する

この横シール装置２０では、１０個のシーリングジョー２１ａ、２１ｂ〜２１ｊが、自在リンクで連結してチューブ状包装材料１０の一側面に沿って下降して下端で反転し、離れて上昇して反転して反復する。
１０個のプレッシャージョー２２ａ、２２ｂ〜２２ｊが、自在リンクで連結してチューブ状包装材料１０の他側面に沿って下降して下端で反転し、離れて上昇して反転して反復する。
第１ボリュームフラップ２３ａ、２３ｂ〜２３ｊと第２ボリュームフラップ２５ａ、２５ｂ〜２５ｊとが、恊働して、両外方からチューブ状包装材料１０を挟み押圧し枕状包装体１３に予備成形する。
インダクター２４ａ、２４ｂ〜２４ｊとプレッシャーバー２６ａ、２６ｂ〜２６ｊとが、恊働して、両外方からチューブ状包装材料１０を挟み、押圧しヒートシールして横シールする。
シーリングジョー２１の反復とプレッシャージョー２２の反復は、同期する。同期的な反復／繰返して、高速に運転（包装充填）する。

この横シール装置２０では、ジョーの対が１０対であり、１０組のジョーを備えることによって、一定時間の押圧保持を維持しつつ、高速に運転（包装充填）する。

横シール装置の実施例では、プレッシャージョー２２ａ、２２ｂ〜２２ｊの第２ボリュームフラップ２５ａ、２５ｂ〜２５ｊが、チューブ状包装材料の外側面に当接する作用面に、ジョー対の識別記号を表す識別エンボスを備える。
図４に示すように、プレッシャージョー２２は、第２ボリュームフラップ２５と、これと回転自在に連結したプレッシャーバー２６と、隣接するプレッシャージョーとつなぐ連結具２９とを備える。
第２ボリュームフラップ２５の作用面は、チューブ状包装材料１０の外側面に当接し、最終形状容器１のフロントパネル６に相当する。
チューブ状包装材料の内部には、液体食品が既に充填され、押圧されて、柔軟性可撓性に富んだ表面に、ジョー対の識別記号のエンボスの凹凸が転写される。多数組のジョー対の内からどのジョー対よって横シールや予備成形されたかを特定する。

図７に示す態様において、識別エンボスは多くとも３個のドットからなる異なるパターンで表示される。
上記パターンの構成要素がドットだけであるので、高速で移動し、搬送され、激しく振動し揺れるチューブ状包装材料であっても、刻印された凹凸を容易に識別することができる。
（ａ）〜（ｊ）の１０組のジョー対に対して、図７に示すパターン例である。なお、（ｊ）はドットが無い識別記号である。

図８に示す態様において、識別エンボスは多くとも２本の直線からなる異なるパターンで表示される。
上記パターンの構成要素が直線だけであるので、高速で移動し、搬送され、激しく振動し揺れるチューブ状包装材料であっても、刻印された凹凸を容易に識別することができる。
（ａ）〜（ｊ）の１０組のジョー対に対して、図７に示すパターン例である。なお、（ｊ）は直線が無い識別記号である。

図３に示す態様において、エンボス３０を備えるボリュームフラップ２５の作用面３１は、チューブ状包装材料側に全体的に膨らんだ形状を有する。
作用面の膨らみによって、確実に、識別エンボス３０の凹凸をパネルに転写することができる。

図３、図４に示す態様において、膨らんだ形状の作用面３１が、断面丘陵状の当て板３２を備え、この板に設けられた貫通孔３３に嵌合された識別エンボスのチップ３０を有する。
識別エンボスのチップを当て板に交換するだけで、十分であり、ジョー対に識別エンボスを固定する必要がなく、低コストで識別を行うことができる。

図３、図４に示す態様において、識別エンボスのチップ３０が、当て板の貫通孔３３の裏面から嵌合され、表面から１．０ｍｍ突出して固定される。
十分に識別エンボスの凹凸をパネルに転写し、識別エンボスの凹凸がパネルを傷つけることがない。

なお、本発明は前記実施の形態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。

この発明は、液体食品の包装充填の製造に適用することができる。

１０ ウェブ状包装材料
２０ 横シール装置
２１ シーリングジョー
２２ プレッシャージョー
２３ 第１ボリュームフラップ
２４ インダクター
２５ 第２ボリュームフラップ
２６ プレッシャーバー

Claims (7)

1. 紙基材及び両面に熱可塑性樹脂が積層されたウェブ状包装材料が成形ローラによって変形されてチューブ状に成形され、縦シールされ、充填パイプを介して液体食品が該チューブ状包装材料内に充填され、該チューブ状包装材料が、下方に案内されて、横シール装置によって、折目線に沿って枕状包装体に予備成形され、横方向に横シールされ、横シール帯域で切断されて個々の枕状包装体に分離され、該枕状包装体が、最終形状成形装置で最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器が得られる包装充填装置であって、
   該横シール装置は、シーリングジョーとプレッシャージョーとからなる対のジョーを複数備え、該シーリングジョーが第１ボリュームフラップ及びインダクターを備え、該プレッシャージョーが第２ボリュームフラップ及びプレッシャーバーを備え、
   複数の該シーリングジョーが連結して該チューブ状包装材料の一側面に沿って下降して反転し、離れて上昇して反転して反復し、
   複数の該プレッシャージョーが連結して該チューブ状包装材料の他側面に沿って下降して反転し、離れて上昇して反転して反復し、
   該第１ボリュームフラップと該第２ボリュームフラップとが、恊働して、両外方から該チューブ状包装材料を挟み押圧し予備形状に予備成形し、
   該インダクターと該プレッシャーバーとが、恊働して、両外方から該チューブ状包装材料を挟み押圧しヒートシールして横シールし、
   該ジョーの対が少なくとも２対であり、
   該第１ボリュームフラップ又は該第２ボリュームフラップは、該チューブ状包装材料の外側面に当接する作用面に、ジョー対の識別記号を表す識別エンボスを備える、
   ことを特徴とする包装充填装置。
2. 該ジョーの対が少なくとも６対である、請求項１記載の包装充填装置。
3. 該ジョーの対が少なくとも１０対である、請求項２記載の包装充填装置。
4. 該エンボスは多くとも３個のドット或いは多くとも２本の直線からなる異なるパターンで表示される、請求項３記載の包装充填装置。
5. 該エンボスを備える該ボリュームフラップの作用面は、該チューブ状包装材料側に全体的に膨らんだ形状を有する、請求項４記載の包装充填装置。
6. 膨らんだ形状の該作用面が、断面丘陵状の当て板を備え、該板に設けられた貫通孔に嵌合された識別エンボスのチップを有する、請求項５記載の包装充填装置。
7. 識別エンボスの該チップが、該当て板の貫通孔の裏面から嵌合され、表面から０．５〜１．１ｍｍ突出して固定される、請求項６記載の包装充填装置。