JP6511679B2 - パウチ、パウチの製造方法及びパウチの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、パウチの縁部のシール部を折り曲げるパウチ、パウチの製造方法及びパウチの製造装置に関する。

従来から、姿勢良く立たせたり、剛性を高めたり、掴んだ際の手触りを良くしたりするために、パウチのシール部を折り曲げたパウチが知られている。
このシール部を折り曲げる方法として、本出願人はすでに特許文献１に記載のような連続的な折り曲げ加工方法及び折り曲げ加工装置を提案している。
前記折り曲げ加工方法及び折り曲げ加工装置は、パウチを一方向に搬送する搬送機構と、搬送しながらパウチを折り曲げる金型を備えた折り曲げ機構と、折り曲げ部の形状を維持した状態で加熱する加熱機構と、によって構成されている。前記金型には、パウチのシール部を連続的に折り曲げる螺旋状の隙間が設けられ、前記隙間に侵入したシール部を、搬送方向に進むにつれて徐々に折り曲げて、出口側でパウチの収納部側へ折り返すようになっている。

前記折り曲げ機構には、前記金型を加熱するヒータを有し、シール部全体を加熱して軟化させながら折り曲げて、さらに、加熱機構において、折り曲げ形状を維持した状態で、折り曲げ部とその近傍をさらに加熱して応力を緩和し、スプリングバックによる形状戻りを低減し、所定の折り曲げ形状を維持する構成となっている。

しかしながら、この従来の方法では、前記加熱機構において、折り曲げ部とその近傍を広範囲で加熱していたため、軟化した折り曲げ部近傍が加熱金型の隙間の面との摩擦によって、パウチ表面にシワを発生する場合があった。
シワの発生を防止するために、加熱機構の加熱温度を下げると折り曲げ部のスプリングバックが大きくなってしまい、応力緩和させるためには加熱時間を長くする必要がある。また、高温で加熱すると、フィルムの組織が結晶化して白化するおそれや、パウチの折り曲げ形状を安定させるための冷却時間も長くなり生産効率が低下する。

特開２０１２−３０９１１号公報

本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、上位のパウチの折り曲げ端部が下位のパウチの折り返した折り曲げ部の隙間に入ることを防止し得るパウチ、パウチの製造方法及びパウチの製造装置を提供することにある。

本発明のパウチは、シール部が収納部の一方のフィルム面側に折り曲げられた折り曲げ部を有するパウチにおいて、前記折り曲げ部の収納部側の端縁近傍であって、前記一方のフィルム面上に、前記折り曲げ部の全長に渡って外側に張り出すビード部が形成されていることを特徴とする。
本発明のパウチの製造方法は、パウチのシール部を収納部の一方のフィルム面側に折り曲げた折り曲げ部を有するパウチの製造方法であって、
搬送されるパウチのシール部を、収納部の一方のフィルム面側に折り曲げ、
前記一方のフィルム面と他方のフィルム面との周長差によって、シール部が折り曲げられたパウチの前記一方のフィルム面側に生じる弛みをパウチの中央側へ寄せて湾曲部を形成し、
前記湾曲部を加熱冷却して、前記折り曲げ部の収納部側の端縁近傍であって、前記一方のフィルム面上に、前記折り曲げ部の全長にわたって伸びる外側へ張り出すビード部を形成することを特徴とする。
また、本発明のパウチの製造装置は、パウチのシール部を収納部の一方のフィルム面側に折り曲げた折り曲げ部を有するパウチの製造装置であって、
パウチを搬送する搬送機構と、該搬送機構によって搬送されるパウチのシール部を、収納部の一方のフィルム面側に折り曲げる折り曲げ機構と、
前記一方のフィルム面と他方のフィルム面との周長差によって、前記折り曲げ機構によってシール部が折り曲げられたパウチの前記一方のフィルム面側に生じる弛みをパウチの中央側へ寄せて湾曲部を形成する湾曲形成機構と、
前記湾曲形成機構によって形成された湾曲部を加熱冷却して、前記折り曲げ部の収納部側の端縁近傍であって、前記一方のフィルム面上に、前記折り曲げ部の全長にわたって伸びる外側へ張り出すビード部を形成するビード部形成機構と、を備えることを特徴とする。

本発明のパウチによれば、パウチが重なった場合に、上位のパウチの折り曲げ端部が下位のパウチの折り返した折り曲げ部の隙間に入ることを防止することができる。

（Ａ）は本発明の前提となる参考例に係るパウチの正面図、（Ｂ）はパウチの断面図、（Ｃ）はパウチの折り曲げ部分の拡大断面図、（Ｄ）は折り曲げ加工前のパウチの正面図である。 本発明の参考例のパウチの折り曲げ方法の概略工程を示す説明図である。 （Ａ）は本発明の参考例のパウチの折り曲げ加工方法の加工工程を示す図、（Ｂ）はプレヒート工程の概略断面図である。 （Ａ）は折り曲げ加工の金型概略斜視図、（Ｂ）は折り曲げ加工の金型を開いた状態を示す図、（Ｃ）はパウチが折り曲げられている状態を示す概略図である。 （Ａ）は本発明の参考例の加熱機構の断面図、（Ｂ）は出口側の断面図、（Ｃ）は出口側の参考図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係るパウチのビードを形成するための金型の出口側の構造を示す断面図、（Ｂ）はビード部を形成したパウチの部分断面図、（Ｃ）はビードが無い場合の不具合を示す図、（Ｄ）はビードの作用を示す説明図である。

以下に本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
本発明の前提となる参考例に係るパウチ１は、図１（Ａ）に示すように、シール部がヒートシールされる前後一対の前面フィルム２Ａと後面フィルム２Ｂを有し、このシール部４，４の間に収納部６が構成されている。ここでは、収納部６のシール部４，４が折り曲げられる側のフィルム面を後面、シール部４，４が見えなくなる側のフィルム面を前面としている。また、前面フィルム２Ａと後面フィルム２Ｂの下端部には二つ折り状態で熱溶着される底面フィルム３が設けられ、前面フィルム２Ａ，後面フィルム２Ｂと底面フィルム３が底部シール部３ａにてヒートシールされている。前面フィルム２Ａ、後面フィルム２Ｂの上端は開放され、内容物が充填された後にヒートシールされる。
なお、上述した前面フィルム２Ａ，後面フィルム２Ｂ及び底面フィルム３は、一般的には、ポリプロピレンやポリエチレン等のオレフィン樹脂の軟質樹脂層と、ポリエステル，ナイロン等の硬質樹脂層が積層された積層フィルムが使用され、軟質樹脂層がヒートシールされている。
そして、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、左右のシール部４，４が、収納部６の一方のフィルム面である後面フィルム２Ｂ側に折り曲げられている。

このシール部４，４は直線的に伸びる折り曲げ予定線７ａを境にして折り曲げられており、折り曲げ予定線７ａは、図１（Ｄ）に示すように、シール部４，４の内側縁４ｉから所定寸法だけ僅かに収納部６側に位置している。フィルムの厚みにもよるが、折り曲げ予定線７ａは、シール内側縁４ｉから２．５ｍｍ程度収納部側へ離れた位置が好ましい。

折り曲げ部７は、図１（Ｃ）に示すように、折り曲げ予定線７ａで折り曲げられたシール部４が、収納部６を構成する後面フィルム２Ｂのフィルム面に面接触する形状となっている。そして、折り曲げ部７の外側縁に折り曲げ端部７ｂが形成される。
図示例では、左右のシール部４，４が、いずれも後面フィルム２Ｂ側に折り曲げられているが、前面側と後面側にそれぞれ別々に折り曲げてもよい。

次に、本発明の参考例に係るパウチの折り曲げ加工方法について説明する。
本発明の折り曲げ加工方法は、外力を加えてシール部４を折り曲げる折り曲げ工程と、折り曲げ形状を維持した状態で折り曲げ端部７ｂを局部的に加熱して応力を緩和させ、折り曲げ部７の形状を保持させる加熱工程とを備えた加工方法である。

折り曲げ工程は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、シール部４を折り曲げ予定線７ａに沿って直線的に、収納部６に接触するまで折り曲げて折り曲げ部７を形成する。この折り曲げ部７は、折り曲げ加工金型を出るとスプリングバックによって、鋭角に折り曲げた形状となる。

次工程の加熱工程は、図２（Ｃ）に示すように、折り曲げ部７が鋭角に折り曲げられた状態から、ガイド部４１０によって折り曲げ形状を維持しながら、加熱用アウター金型４２０を折り曲げ端部７ｂに当接させて加熱する。ガイド部４１０は、折り曲げ部７外面を案内する第１ガイド４１１と、収納部６の前面フィルム２Ａの側縁部を案内する第２ガイド４１２によって折り曲げ形状が維持される。
そして、パウチ１が搬送され、図２（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、折り曲げ部７を鋭角に折り曲げた形状から、収納部６まで折り曲げた形状まで、折り曲げ端部７ｂを加熱しながら折り曲げ角度を漸次減少させ、折り曲げ部７を形成する。

また、折り曲げ端部７ｂの内側を加熱用インナー金型４４０で支持して加熱することで、応力緩和が効率的に進行する。そして、加熱用インナー金型４４０は一定区間パウチを加熱すると、後述する出口ガイド４１３（図５（Ｃ）参照）に置き換えられ、出口ガイド４１３の角度を漸次減少させることで、最終的に折り曲げ部７を収納部６まで折り曲げる。
なお、加熱用インナー金型４４０に変えて、加熱を行わないインナー金型を用いて、折り曲げ部７の折り曲げ形状を内側から維持するだけでもよい。

次に、本発明の参考例に係るパウチの折り曲げ加工装置の全体構成について説明する。
折り曲げ加工装置は、パウチ１を搬送する搬送機構２０と、パウチ１を予熱するプレヒート機構１０と、パウチ１のシール部４を折り曲げる折り曲げ機構３０と、折り曲げ機構３０によって形成した折り曲げ端部７ｂを局部的に加熱する加熱機構４０と、加熱機構４０の下流側に適宜配置される冷却機構５０と、を備えている。

プレヒート機構１０は、図３（Ｂ）に示すように、シール部４が通過する隙間１１を有するプレヒート型１２と、プレヒート型１２を加熱するヒータ１３とを有し、シール部４とその近傍を所定温度まで加熱する。加熱温度は、パウチ内面材の融点近傍であり、後段の折り曲げ機構３０でシワを発生させない程度に軟化させる。
搬送機構２０は、搬送方向に所定間隔を隔てて、パウチ１の表裏面のそれぞれに配置される一対の搬送ローラ２１ａ，２１ｂからなる搬送手段２１（図５参照）が、プレヒート
機構１０から冷却機構５０まで複数配置されており、パウチ１を搬送手段２１の搬送ローラ２１ａ，２１ｂで挟んで搬送駆動する。なお、図示していないが、搬送手段２１と干渉しないように、パウチを案内する搬送ガイドを設けることができる。また、搬送手段２１は、シール部４を折り曲げた折り曲げ部７を避けて、パウチの収納部６の中央領域を挟んで搬送する。
搬送機構２０としては、搬送方向に所定の駆動力を得られれば、特に上述したローラ搬送方式である必要はなく、ベルト駆動やエア搬送機構等、種々の搬送方式を採用することができる。

折り曲げ機構３０は、搬送するパウチ１のシール部４に対して、それぞれ平行に配置される金型３１０を備えている。
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、金型３１０は、シール部４の折り曲げ方向の外側に設けた外型３１２と、シール部４の折り曲げ方向の内側に設けた内型３１３と、を備え、これら外型３１２と内型３１３との間に隙間３１１が形成される。
搬送されるパウチ１は、図４（Ｃ）に示すように、シール部４が、外型３１２と内型３１３との間の隙間３１１を通過する過程で、搬送方向Ｘと平行な折り曲げ線予定線７ａにて内側に折り曲げられる。そして、シール部４は、内型３１３の終端を通り過ぎた位置で、外型３１２により収納部まで折り曲げられる。

加熱機構４０は、図５に示すように、折り曲げ機構３０によって形成した折り曲げ部７の形状を維持するガイド部４１０と、折り曲げ端部７ｂに当接して加熱する加熱用アウター金型４２０と、加熱用アウター金型４２０を加熱する加熱手段としてのヒータ４３０と、を備えている。

ガイド部４１０は、パウチ１の収納部６の後面フィルム２Ｂ側に折り曲げ部７の外面側を案内する第１ガイド４１１と、パウチ１の収納部６の前面フィルム２Ａの側縁部を案内する第２ガイド４１２と、を備えている。第１ガイド４１１、第２ガイド４１２および後述する出口ガイド４１３は耐熱樹脂によって構成されるが、これに限定されず、パウチに熱を伝えないために熱伝導の低い材料から構成すればよい。
また、折り曲げ部７と収納部６の後面フィルム２Ｂと間には、加熱用インナー金型４４０が配置され、加熱用インナー金型４４０と加熱用アウター金型４２０とによって折り曲げ端部７ｂの外側と内側を挟む構成となっている。
なお、上述したように、加熱用インナー金型４４０に変えて、加熱を行わないインナー金型を用いて折り曲げ部７の折り曲げ形状を内側から維持するだけでもよい。

さらに、加熱用インナー金型４４０は、収納部６の後面フィルム２Ｂに生じる弛みを、収納部６の中央側に寄せる構成となっている。
折り曲げ部７は、後面フィルム２Ｂと前面フィルム２Ａを２枚重ねで折り曲げて形成するため、折り曲げ部７の周長は前面フィルム２Ａが後面フィルム２Ｂより長くなる。この周長差によって、前面フィルム２Ａ側が伸ばされ、後面フィルム２Ｂ側に弛みが生じ、折り曲げ部７にてシワが発生しやすくなる。そのため、加熱用インナー金型４４０が、その弛みを収納部６の中央側に寄せることにより、シワの発生を抑制することができる。

また、フレーム４５０は上フレーム４５１と下フレーム４５２に分割されており、上フレーム４５１に、第２ガイド４１２と加熱用アウター金型４２０が組みつけられ、下フレーム４５２に、第１ガイド４１１、加熱用インナー金型４４０及びヒータ４３０が組みつけられユニット化されている。

また、加熱機構４０の第１ガイド４１１の出口側端部には、出口ガイド４１３が設けられ、折り曲げ部７が加熱用インナー金型４４０から離れ、折り曲げ部７の外面側が出口ガ
イド４１３の案内へと切り替わり、出口ガイド４１３の角度が漸次減少し、出口ガイド４１３と第２ガイド４１２によりパウチが挟持される。

折り曲げ機構３０にて形成したパウチ１の折り曲げ部７は、次工程の加熱機構４０の第１ガイド４１１と第２ガイド４１２及び加熱用インナー金型４４０の隙間に侵入し、折り曲げ端部７ｂが加熱用アウター金型４２０に当接し、この加熱用アウター金型４２０によって、折り曲げ端部７ｂが加熱される。折り曲げ端部７ｂの内側が加熱用インナー金型４４０によって支持されるので、折り曲げ端部７ｂを加熱用アウター金型４２０と確実に押し当てることができ、効率的に折り曲げ端部７ｂを加熱することができる。また、加熱機構４０に侵入したパウチ１の折り曲げ部７の近傍は、第１ガイド４１１及び第２ガイド４１２に沿って、スムースに案内される。

さらに、パウチ１が加熱機構４０の出口側に達すると、加熱用インナー金型４４０から離れ、折り曲げ部７の外面側が出口ガイド４１３の案内へと切り替わり、出口ガイド４１３の角度が漸次小さくなり、出口ガイド４１３と第２ガイド４１２とによって、折り曲げ部７は最終的に収納部６まで折り曲げられる。出口ガイド４１３を通過する間も、折り曲げ端部７ｂには加熱用アウター金型４２０が押し当てられており、折り曲げ端部７ｂの応力が緩和され、折り曲げ部７の形状が保持される。
加熱機構４０を通過したパウチ１は、冷却機構５０に送られて冷却され、折り曲げ部７の形状の安定化が行われる。冷却機構５０としては、搬送ガイドと、搬送ガイドを冷却水や冷却ガスなどの冷却媒体を流すクーラーや、冷却ファンなどの冷却装置に相当する部品（熱交換ブロック）を冷却するように構成されたものを採用できる。要するに、パウチのシール部の折り曲げ形態を維持した状態で冷却できるものであればよい。

本発明の加熱機構４０によれば、加熱用インナー金型４４０で折り曲げ部７の内側で支持して、加熱用アウター金型４２０で折り曲げ端部７ｂを加熱する構成なので、加熱機構４０でのパウチ搬送する際のシワの発生が抑制される。また、より低温で効率よく折り曲げ部７の応力が緩和され、フィルムの白化も防止できる。さらに、下述するように、折り曲げ端部７ｂの加熱温度が低温化されるため、折り曲げ形状の安定のための冷却機構５０の冷却時間も短縮化でき、生産効率を高めることができる。
加熱温度としては、従来の方法では１７０℃程度に加熱する必要があったが、本実施形態のように折り曲げ端部７ｂを加熱する場合は、１４０℃程度に加熱するだけで、折り戻しが無くなり、２０℃から３０℃程度、低温化が可能となった。

［本発明の実施形態］
図６は、本発明のパウチにおいて、ビード部８を形成する加工の実施形態を示している。以下の説明では、上記参考例と異なる点のみについて説明し、同一の構成部分については同一の符号を付して説明は省略するものとする。
本実施形態では、図６（Ｂ）に示すように、シール部４を折り曲げた折り曲げ部７の収納部６側の縁部近傍に、外側に張り出すビード部８が形成されている。このビード部８は、折り曲げ部７の全長にわたって延びており、折り曲げ部７の端縁と収納部６のフィルム面との隙間を覆うように形成される。このビード部８は、折り曲げ部７の前面フィルム２Ａと後面フィルム２Ｂの周長差によって、後面フィルム２Ｂに生じる弛みを利用して形成する。

図６（Ａ）に示すように、加熱機構４０の加熱用インナー金型４４０が、パウチ１の折り返された折り曲げ端部７ｂから収納部側の所定の位置まで当接しており、収納部６の前面フィルム２Ａと後面フィルム２Ｂの折り曲げ部７の周長差によって生じる後面フィルム２Ｂの弛みが中央寄りに寄せられ、この結果、搬送手段２１と加熱用インナー金型４４０との間に湾曲部９が形成される。
そして、加熱用インナー金型４４０内側端部が、後面フィルム２Ｂの側縁部（湾曲部９の外側）を押すことによって、ビード部８が形成される。
このビード部８の形成は、加熱用インナー金型４４０の角部の接触領域８ａが、ヒータ４３０から伝熱される熱によって加熱され、次いで、加熱用インナー金型４４０を通過後に冷却される。そして、この加熱、冷却の過程で、後面フィルム２Ｂの内面と外面の収縮量の差による引き連れ現象によって盛り上がり、ビード部８が形成される。特に、後面フィルム２Ｂの内面をポリエチレン等の軟質の熱融着性の樹脂フィルムとすると、融点以下の加熱時に軟化する樹脂フィルムは、収縮時に熱融着しやすいため、内面の樹脂フィルムの収縮量が大きくなって、ビード部８の形成が助長される。

また、上述したように、折り曲げ部７を形成する際に、前面フィルムＡと後面フィルム２Ｂには、周長差を生じ、この周長差によって後面フィルム２Ｂに湾曲部９が形成され、湾曲部９がビード部８の形成を助長する方向に付勢する。さらにビード部８を形成することによって、上述した周長差が吸収されると共に、パウチ収納部６の弛みが解消され、パウチの平面形態を維持できるという利点を有する。
なお、図示しないが、他にビード部８を形成するためのビード成形用金型を別途設けてもよい。
そして、図６（Ｄ）に示すように、このようなビード部８を設けることにより、上位に重なったパウチ１はビード部８によって折り曲げ部７と後面フィルム２Ｂのフィルム面との隙間へのはまり込みが防止される。
パウチ１にビード部８が無い場合、図６（Ｃ）に示すように、上位のパウチの折り曲げ端部７ｂが、下位のパウチの折り曲げ部７と後面フィルム２Ｂのフィルム面との隙間にはまり込む恐れがある。しかし、ビード部８を形成したパウチ１が重なった場合、上位のパウチ１の折り曲げ部７の折り曲げ端部７ｂが、下位のパウチ１の折り曲げた折り曲げ部７の隙間に入ることを防止することができる。

なお、上記実施形態においては、１段階での折り曲げ加工を行う場合を例にして説明したが、２段階の折り曲げ（２本の折り曲げ予定線での２段階の折り曲げ加工）でもよく、３段階以上の多段階での折り曲げ加工（３つ以上の折り曲げ線での折り曲げ加工）を行うようにしてもよい。
また、シール部としてサイドシール部を例示して説明したが、サイドシール部に限定されず、トップシール部等パウチの縁部のシール部について適用可能である。
また、折り曲げ機構３０については、シール部４を収納部６に接触するまで折り曲げる構成について説明したが、鋭角に折り曲げる程度としてもよい。
さらに、折り曲げ機構３０と、加熱機構４０を一体のユニットとし、現状の折り曲げ機構３０の後半部分の完全に１８０°折り曲げない中途段階で、加熱機構４０を組み付ける構成としてもよい。その場合には、ヒータは加熱機構４０の加熱用アウター金型４２０のみを加熱するようにヒータを配置することが好ましい。

１ パウチ、２Ａ 前面フィルム、２Ｂ 後面フィルム、３ 底面フィルム、３ａ 底部シール部、
４ シール部、４ｉ内側縁、
６ 収納部、
７ 折り曲げ部、７ｂ折り曲げ端部
８ ビード部、
１０ プレヒート機構
２０ 搬送機構
２１ 搬送ローラ対、２１ａ、２１ｂ 搬送ローラ
３０ 折り曲げ機構
３１０ 金型、３１１ 隙間、３１２ 外型、３１３ 内型
４０ 加熱機構
４１０ ガイド部、４１１ 第１ガイド、４１２ 第２ガイド
４１３ 出口ガイド、４１４ ガイド面、４２０ 加熱用アウター金型、４３０ ヒータ
４４０ 加熱用インナー金型、４５０フレーム、４５１上フレーム、４５２：下フレーム
５０ 冷却機構

Claims (3)

1. パウチのシール部を収納部の一方のフィルム面側に折り曲げた折り曲げ部を有するパウチにおいて、
   前記折り曲げ部の収納部側の端縁近傍であって、前記一方のフィルム面上に、前記折り曲げ部の全長にわたって伸びる外側へ張り出すビード部が形成されていることを特徴とするパウチ。
2. パウチのシール部を収納部の一方のフィルム面側に折り曲げた折り曲げ部を有するパウチの製造方法であって、
   搬送されるパウチのシール部を、収納部の一方のフィルム面側に折り曲げ、
   前記一方のフィルム面と他方のフィルム面との周長差によって、シール部が折り曲げられたパウチの前記一方のフィルム面側に生じる弛みをパウチの中央側へ寄せて湾曲部を形成し、
   前記湾曲部を加熱冷却して、前記折り曲げ部の収納部側の端縁近傍であって、前記一方のフィルム面上に、前記折り曲げ部の全長にわたって伸びる外側へ張り出すビード部を形成することを特徴とするパウチの製造方法。
3. パウチのシール部を収納部の一方のフィルム面側に折り曲げた折り曲げ部を有するパウチの製造装置であって、
   パウチを搬送する搬送機構と、該搬送機構によって搬送されるパウチのシール部を、収納部の一方のフィルム面側に折り曲げる折り曲げ機構と、
   前記一方のフィルム面と他方のフィルム面との周長差によって、前記折り曲げ機構によってシール部が折り曲げられたパウチの前記一方のフィルム面側に生じる弛みをパウチの中央側へ寄せて湾曲部を形成する湾曲形成機構と、
   前記湾曲形成機構によって形成された湾曲部を加熱冷却して、前記折り曲げ部の収納部側の端縁近傍であって、前記一方のフィルム面上に、前記折り曲げ部の全長にわたって伸びる外側へ張り出すビード部を形成するビード部形成機構と、を備えることを特徴とするパウチの製造装置。

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