JPH01174433A - 熱可塑性樹脂フィルムの熱接着方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、インパルスシール方法及びその装置、更に詳
しくは、複数枚の熱可塑性樹脂フィルムを掻めて短い時
間に熱することによって溶融固着して熱可塑性樹脂製の
袋或いは複数独立隔室体シートを製造する方法、又は成
型用金型、熱ロールの加熱方法、及びその方法を用いた
装置、に関するものである。

「従来の技術」 開口部或は解放部を封緘することを目的とする機械を総
称して「シープ」と呼んでおり、そのシールの接着手段
が熱エネルギーを媒介として行われるものを「ヒートシ
ープ」と呼んでいる。

熱可塑性樹脂のフィルムをシールする装置としては、熱
接着刃型の表面に熱源として装備されたヒータに瞬間的
に大電流を流して熱接着可能な状態にまで発熱させ、熱
伝導により熱接着対象物なる熱可塑性樹脂フィルムを自
己融着させる、熱接着刃型を用いた「インパルスシーラ
」と呼ばれる装置を用いるのが代表的であった。

ここで、熱可塑性樹脂の融着原理について説明する。

電力をＷ、電流を　１、抵抗をＲとし、電力を電熱量と
みなした場合、 Ｗ−１”ＦＬ であるので、瞬間であっても高電流にて大きな熱エネル
ギーを得ることができる。

この熱エネルギーによって、フィルムの分子運動が活発
となり、水素結合部分が解離して分子の絡みがなくなっ
て、流動化する０次にフィルムの境界面で分子の移動、
及び絡みが生じる。

ついで冷却すると、水素結合などで絡みが固定され、接
着が終了する。

このインパルスシーラを更に詳しく説明する。

インパルスシーラは、熱接着しようとする封緘部を熱接
着刃型のヒータ部の間に挿入し、封緘部を熱接着刃型で
加圧状態に挟み込んで保持し、この熱接着刃型を発熱さ
せ、熱伝導により封緘部を熱接着させる０通電完了後も
加圧状態のまま適当な時間放置して、冷却させることに
よって、熱接着行程を完了した封緘部は、降温固化して
接着が完了し、熱接着刃型から綺麗に剥がれる。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、従来の熱可塑性樹脂製の袋の製造装置に
は次のような欠点があった。

熱接着む行う箇所はｌｒＭ所ではない場合、熱接着を数
回行うか、数本のヒータ部を同時に使用するか、どちら
かの方法で行わなければならない。

熱接着を数回行う方法を採れば製造行程が長くなり、数
本のヒータ部を同時に使用する方法を採れば多大な電力
の同時負荷設備を必要とする、という欠点があった。

ｒｍ’ｒａ点を解決するための手段」 前記したような従来技術の欠点を鑑みた本発明者は、熱
可塑性樹脂フィルムの熱接着という作業は非常に短い時
間で行えることに着目し、本発明に至ったものである。

即ち１本発明によれば、 複数の熱接着刃型を用いて熱可塑性樹脂フィルムを熱接
着する方法において、まず一部のヒータ部のみに電流を
流し、逐次電流を流していない残りのヒータ部に電流を
流すことによって熱可塑性樹脂フィルムを熱接着する方
法 及びその方法を実行する装置 、が提供される。

（方法の発明の説明） 本発明の熱可塑性樹脂フィルムを熱接着する方法を更に
詳しく説明する。

熱接着を行うべき箇所が複数ある場合には、後述する熱
接着刃型部に設置されたヒータ部がひとつでは作業効率
が悪いので、複数のヒータ部を備えた熱接着装置が必要
になる。

一方、熱可塑性樹脂フィルムの厚さにもよるが、熱接着
はほんの短い時間、数秒或いは何分の１秒という時間で
充分行うことができる。

よって、熱接着装置における複数のヒータ部の内のひと
つ或いは一部ずつ逐次電流を流せば、多大な電力供給装
置を要せずに、少容量の電力供給設備によって、時間及
びエネルギー効率の良い熱接着が行える。

（装置の発明の説明） 次に、本発明の熱可塑性樹脂フィルムを熱接着するイン
パルスシール装置について説明する。

本発明のインパルスシール装置は、ヒートシーラと、ヒ
ートシーラに設置されたヒータ部を制御する制御装置と
からなる。

ヒートシーラは、ひとつのヒータ部を設置するヒートシ
ーラを複数有する場合と、ひとつのし−トシーラに複数
のヒータ部を設置するし−トシーラをひとつ或いは複数
有する場合とが考えられる。

ひとつのヒートシーラは、熱接着する熱可塑性樹脂フィ
ルムを挟むため上部と下部とに部分されており、その片
方或いは両方に熱接着刃型部に設置された複数のヒータ
部を有する。上部或いは下部の片方のみが熱接着刃型部
である場合、もう片方は受は台となる０通常は上部が熱
接着刃型であり、下部が受は台となる。

熱接着刃型部は、刃型台に、熱融着を行うための熱を発
生するヒータ部を設置してなる。

刃型台は、通常はヒータ部を設置する面を平面とした形
状をしており、刃型台自身が冷却機能を有するか又は冷
却機能を有する冷却フィン等を設置している０強制空冷
式いは水冷機構を有していてもよい。

ヒータ部は電熱線を主要部とし、他に電熱線の両端を支
持する電極、電熱線から発生する熱を封緘すべき熱可塑
性樹脂フィルムに伝えるための伝熱部、電熱線から発生
する熱を刃型台へ逃がすための放熱部、等を有すること
が通常である。

電熱線は、ニッケルとクロムの合金の電熱線がおもに使
われるが、鉄とクロムの合金等も考えられる。電熱線の
最高使用温度は、９５０〜１２００℃であり、抵抗は、
９０〜１１０μΩ／Ｃがである。またその直径は、０．
０５〜１２Ｉｌｌｌであるものが存在するが、接着する
熱可塑性樹脂フィルムの種類や厚さによって適切な熱量
を発するものをｉｌ！択するのが好ましい、接着が行わ
れる箇所が電熱線の軸と垂直方向に幅を持っている場合
、発熱面積の大きなリボン状に形成された電熱リボンを
採用する。

電熱線の両端を支持する電極は、後記する制御装置につ
ながれて電熱線への電力供給とその時間とを制御する。

又、発熱時の電熱線の膨張によるたるみを防止するため
、電熱線を軸方向に引っ張るようにたわませた弾性体に
よって形成することが好ましい。

伝熱部は、電熱線と熱可塑性樹脂フィルムの封緘部とが
直接接触することによって生じる焼けこげや角当り傷を
防止するためのものであって、耐熱性と絶縁性とに優れ
、且つ非活性のふっ素樹脂等の薄膜等を採用することが
好ましい。

放熱部は、熱可塑性樹脂フィルムの封緘部を熱接着した
後に冷却が行われると封緘部と接触していたヒータ部の
離脱が美しく行えるという経験的事実をもとに、電熱線
から発生する熱を刃型台へ逃がす働きをするものである
。具体的には、耐熱性と絶縁性のあるふっ素樹脂のフィ
ルム或いは塗布布等を使用することが好ましい。

次は、ヒートシープの片方のみが熱接着刃型部でもう片
方は受は台となる場合の、受は台について説明する。

受は台は、熱接着する熱可塑性樹脂フィルムを挟むため
、熱接着刃型部のヒータ部を受ける台であり、通常、熱
可塑性樹脂フィルムを挟む面は平面としている。受は台
としての圧延台の外表面に、熱接着を美しく行うために
シリコンゴム等のシートを設置することが好ましい。

制御装置とは、ヒーＩ・シープにおける複数のヒータ部
の内、ひとつ或いは一部ずつ逐次電流を流すことを命令
制御するものであって、更にその電流の供給時間をも制
御できる制御装置であることが好ましい。

ここでいう制御装置は、各々のヒータ部に極めて短い時
間に電流を流すこと、流さないこと、のどちらかを行う
ことを命令する制御を行うものであって、ヒータ部が何
度になったら電流を流さないように命令するという制御
をするものではない。

よって、本発明の制御装置の制御は、定性的制御系の構
成によってなる。

シーケンスＩＩＩ御系の制御装置を採用した場合、その
制御対象は、複数のヒータ部である。又、その制御装置
は、２値信号を発生する検出部、Ｍ御命令をつくる命令
処理部、ヒータ部のスイッチの開閉を行う操作部、とか
らなる。

次に、この制御装置の制御過程を順を追って更に具体的
に説明するが、これに限られるものではない。

■　熱可塑性樹脂フィルムをインパルスシール装置に位
置させ、その位置を検出する。

■　熱接着刃型を熱可塑性樹脂フィルムに密着させる。

■　加熱開始命令を出す、各ヒータをＨｌ、　　Ｈ２、
Ｈ３、・・・ＨＮ毎にその順に Ｔ１時間の通電後、ΔＴ待時間全ヒータＯＦＦ７２時間
の通電後、６７時間の全ヒータ０ＦＦＴ３時間の通電後
、へＴ時間の全ヒータ０ＦＦＴＮ時間の通電後、６７時
間の全ヒータＯＦＦ以上で、各ヒータの加熱及び冷却を
終える。。

■　上部或いは下部が熱可塑性樹脂フィルムから離脱す
る。

Ｏ熱可塑性樹脂フィルムの切断を行うか、或いは巻きと
りを行う。

■　■に戻る。

以上の繰り返しを辿当なところで終える。

本発明において製造する熱可塑性樹脂フィルムは熱接着
に速した材質のものが採用される。

具体的には、ポリアミド樹脂フィルムや、ポリエチレン
、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂フィルム、
またはこれらの発泡シートや気泡入りシートなどの複合
シートであってもよい。

その厚さは、実質的厚さとして１０〜５００μｍ、好ま
しくは、　２０〜２００μｌである。

ポリエチレン、ポリプロピレン等のｍ層構造のフィルム
であっても冷却機構を備えていれば、きれいな接着が行
える。

封緘部の包装材料が厚い場合には、比較的長い時間の通
電によって熱接着させるが、それでも熱量が不足する場
合には、上下双方の刃型にヒータ部を装備した上下両熱
方式のインパルスシーラが用いられる。

「作用」 以下の説明においては、次のようなインパルスシール装
置を想定して説明する。

上部は複数のヒータ部を有するひとつの熱接着刃型であ
り、下部がその熱接着刃型に対応する平面を持った受は
台となる。上部たるひとつの熱接着刃型には、６つのヒ
ータ部を等間隔、且つ平行にＨｙｔしている。

このインパルスシール装置によって熱可塑性樹脂製の袋
を製造する過程を、以下間を追って説明する。

ω　受は台に袋の素材となる２枚の熱可塑性樹脂フィル
ムを設置する。

■　熱接着刃型を受は台の上に降ろして２枚の熱可塑性
樹脂フィルムを挟む。

■　制御装置からの命令によって、何分の１秒毎にひと
つずつヒータ部へ電流が流される。その瞬間ヒータ部は
、受は台に設置された熱可塑性樹脂フィルムの融点より
も高い温度になる。

■　電流が流れたヒータ部の直下にある熱可塑性樹脂フ
ィルムには、ヒータ部の幅よりも広い封緘部が次々に形
成される。

■　６つの封緘部を形成した後冷却時間をおいてから熱
接着刃型を上方に持ち上げると、受は台の上には６つの
平行な封緘部を有する熱可塑性樹脂フィルムが置かれて
いることとなる。

■　上方に持ち上げられた熱接着刃型と受は台との相対
的な位置を９０度ずらす。

■　■から■の操作をもう一度行う、すると、格子状に
封緘部が形成される。

■　格子状に形成された封緘部の縦方向もしくは横方向
のどちらかにおいて、その片端に沿って熱可塑性樹脂フ
ィルムを切断し、切断しなかった方向の封緘部の中央に
沿って熱可塑性樹脂フィルムを切断する。

■　かくして、２５個の熱可塑性樹脂フィルム製の袋が
できあがる。

ヒータ部を予め格子状に有したインパルスシール装置を
採用すれば、上記した製造過程のうち■と■とを省略す
ることができる。

又、■の過程において、制御装置からの命令によって何
分の１秒毎にひとつずつヒータ部へ電流が流されること
としたが、許容電力内であれば２つずつ或いは３つずつ
ヒータ部への電力供給を行ってもよい０例えば、６本の
ヒータ部を有する上記の装置において、３本ずつのヒー
タ部への電力供給を行った場合、 （６本÷３本）×２回＝４回 の電力供給を行うこととなる。

「実施例」 以下、本発明の装置を実施例によって更に詳しく説明す
るが、本発明が以下に記す実施例に限られないことは明
らかであろう。

本実施例のインパルスシール装置は、ヒートシーラ１０
と、ヒートシーラ１０に設置されたヒータ部２５を制御
する制御装置とからなる。

ヒートシーラ１０は、熱接着する熱可塑性樹脂フィルム
４０をはさむため上部と下部とに部分されている。上部
は熱接着刃型部２０に６個ずつ２段に設置された１２個
のヒータ部２５を有し、下部は受は台３０となる。

上部たる熱接着刃型部２０は、刃型台２７に、熱融菅を
行うための熱を発生するヒータ部２５を縦横６個ずつ、
格子状に設置してなる。

刃型台２７は、上面及び下面を正方形とした直方体形状
をしており、下面にヒータ部を設置している。又、刃型
台２７の高さよりも大きな高さのアルミニウム合金製板
状の６枚の冷却フィン２８を、下面に近接させて埋設し
ている。

ヒータ部２５はニクロム線をリボン状にしてなるニクロ
ムリボン２１を主要部とし、ニクロムリボン２１の両端
を支持する電ｗ１２２、ニクロムリボン２１から発生す
る熱を封緘すべき熱可塑性樹脂フィルム４０に伝えるた
めの伝熱部２４、ニク・ロムリボン２１から発生する熱
を刃型台２７へ逃がすための放熱部２３を有する。

本実施例では、刃型台２７の下面に放熱部２３を、その
放熱部２３の下に等間隔平行に６個のヒータ部を、その
６個のヒータ部の下に伝熱部２４を、その伝熱部２４の
下に上記の６個のヒータ部とは垂直となるよう等間隔平
行に６個のヒータ部を、その６個のヒータ部の下に伝熱
部２４を、設置している。

ニクロムリボン２１の両端を支持する電極２２は、後記
する制御装置につながれており、発熱時のニクロムリボ
ン２１の膨張によるたるみを防止するため、ニクロムリ
ボン２１を軸方向に引っ張るようにたわませた１字型の
弾性体によって形成している。

伝熱部２４は、ニクロムリボン２１と熱可塑性樹脂フィ
ルム４０の封緘部とが直接接触することによって生じる
焼けこげや角当り傷を防止するため、耐熱性と絶縁性と
に優れ且つ非活性なふっ素樹脂等の薄膜を採用している
。

放熱部２３は、ニクロムリボン２１から発生する熱を刃
型台２７へ逃がす働きをするものであって、耐熱性と絶
縁性のあるふっ素樹脂をコートしたようなフィルムを使
用する。

受は台３０は、熱接着する熱可塑性樹脂フィルム４０を
はさむため、熱接着刃型部２０のヒータ部２５を受ける
台である。受は台３０としての圧延台３２の外表面に、
熱接着を美しく行うためにシリコンゴムシー■・３１を
設置している。

制御装置はシーケンス制御系＃系の装置であって、その
制御対魚は複数のヒータ部２５である。ｖｉ御装置は、
ヒートシーラ１０における複数のヒータ部２５の内、ひ
とつ或いは一部ずつ逐次電流を流すためのものであって
、シーケンス制御系の構成、具体的には、２値信号を発
生する検出部、１ｌｉＩＩｆＩＩ命令をつくる命令処理
部、ヒータ部２５のスイッチの閏閏を行う操作部、とか
らなる。

（実施例の製造過程） 次に、このインパルスシール装置によって熱可塑性樹脂
フィルム４０製の袋を製造する過程を説明する。

袋の材料たる熱可塑性樹脂フィルム４０として、融点が
約１５０℃、厚さ５０μｍのポリエチレン製のものを採
用し、このフィルム２枚を接着することとした。

熱接着のためのヒータの発熱量は、電流や通電時間でｒ
ｌＪ整を行い、制御装置へ最適条件を設定して熱接着を
行う。

以下、製造過程を順を置って説明する。

■　受は台に２枚の熱可塑性樹脂フィルム４０を設置す
る。

■　熱接着刃型２０を受は台の上に降ろして２枚の熱可
塑性樹脂フィルム４０を挟む。

■　制御装置からの命令によって、０．２秒毎にひとつ
ずつヒータ部２５へ２ＯＡの電流が流される。

その瞬間ヒータ部２５は、受は台３０に設置された熱可
塑性樹脂フィルム４０の融点よりも高い温度（約２５０
℃）になる。

■　電流が流れたヒータ部２５の直下にある熱可塑性樹
脂フィルム４０には、ヒータ部の幅よりも広い封緘部が
、冷却時間たるインターバル（２，０秒）をおいて次々
に形成される。

＠６ｘ６の封緘部を形成した後冷却時間をおいてから熱
接着刃型２０を上方に持ち上げると、受は台の上には３
６個の封緘部を有する熱可塑性樹脂フィルム４０が置か
れていることとなる。

■　格子状に形成された封緘部の縦方向もしくは横方向
のどちらかにおいて、その片端に沿って熱可塑性樹脂フ
ィルム４０を切断し、切断しなかった方向の封緘部の中
央に沿って熱可塑性樹脂フィルム４０を切断する。

■　かくして、２５個の熱可塑性樹脂フィルム製の袋が
できあがる。

■の過程において、制御装置からの命令によって何分の
１秒毎にひとつずつヒータ部２５へ電流が流されること
としたが、許容電力内であれば２つずつ或いは３つずつ
ヒータ部への電力供給を行ってもよい０例えば、１２本
のヒータ部を有する上記の装置において、３本ずつのヒ
ータ部への電力供給を行った場合、 （６本×２段）÷３本＝４回 の電力供給を行うこととなる。　　　′尚、図示は官略
するが、刃型台が下面をヒータ部を装置している部分を
下方に突出させたようなインパルスシール装置を用いれ
ば、次のような使い方をすることができる。

熱接着によって形成される封緘されていない部分たる長
方形の投影面積に包含可能な投影面積で且つ刃型台のヒ
ータ部設置部分の突出高さより小さな高さを持つ物品（
以下、被色物品と記す）を用意し、熱接着させる下に敷
かれる熱可塑性樹脂フィルムの上で且つ熱接着はよって
形成される封緘部に囲まれるような位置に被色物品を置
き、もう１枚の熱可塑性樹脂フィルムを被色物品の上に
かぶせてから熱接着を行う、すると、熱可塑性樹脂フィ
ルムによって完全密封した被色物品を提供することがで
きる。６×６個ののヒータ部を持つインパルスシール装
置によれば、熱接着した後、封緘部の中央線を切断すれ
ば、熱可塑性樹脂フィルムによって完全密封した被色物
品を一度に２５個ずつ提供できる。

上記ような物品を熱可塑性樹脂フィルム等で完全密封し
た製品を提供する装置は今までも存在したが、本発明の
装置を応用することによって、消費電力を抑え、多量の
電力を供給する設備を必要とせず、短時間で大量供給が
できる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば。

複数のヒータ部を用いて熱可塑性樹脂フィルムを熱接着
する方法において、まず一部のヒータ部のみに電流を流
し、逐次電流を流していない残りのヒータ部に電流を流
すことによって熱可塑性樹脂フィルムを熱接着する方法
、を考案し、その方法を実行する装置を提供することと
したため、瞬間消費電力を抑え、多量の電力を供給する
設備を必要とせず、 短時間で多量の熱可塑性樹脂製の袋を製造することがで
きる 、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシール装置の主要部の断面図（断面の
斜線の一部省略）であり、第２図はそのシール装置の主
要部の側面図（断面の斜線の一部省略）であり、第３図
はシール装置の上部の丁子面図である。 １０：ヒートシーラ ２０：熱接着刃型部 ２１：ニクロムリボン ２２：を極 ２３ニゲラス入りふっ素樹脂テープ ２４：ふっ素樹脂テープ ２５：ヒータ部 ２７：刃型台 ２８：冷却フィン ３０：受は台 ３１：シリコンゴムシート ３２：圧延台 ４０：熱可塑性樹脂フィルム 第１図 ＭＳ２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のヒータ部を用いて熱可塑性樹脂フィルムを
   熱接着する方法において、まず一部のヒータ部のみに電
   流を流し、逐次電流を流していない残りのヒータ部に電
   流を流すことによって熱可塑性樹脂フィルムの熱接着方
   法。
2. （２）熱可塑性樹脂フィルムを熱接着する装置において
   、複数のヒータ部と、その複数のヒータ部の一部のヒー
   タ部のみに最初に電流を流し逐次電流を流していない残
   りのヒータ部に電流を流す命令を行う制御装置とを備え
   て形成した、熱可塑性樹脂フィルムの熱接着装置。