JPH01500417A - フィルムのウエブをシールするための装置 - 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】 フィルムのウェブをシールするための装置本発明は、フィルムのウェブをシール するための装置に関する。

さらに詳しくは、本発明は成形、充填およびシール包装機械においてフィルムの ウェブに側部シールを形成するための装置に関する。

典型的には、成形、充填およびシール包装機械は製品を可撓性容器中に包装する ために用いられる。このため、成形、充填およびシール包装機械は、医薬品、乳 製品、ワイン、食品、化粧品、および他の製品を可撓性容器中にシールするため に用いられる。この成形、充填およびシール包装機械はこれらの製品を便利な態 様に包装するための装置を提供する。

成形、充填およびシール包装機械の一つのタイプにおいては、ヒートシールし得 るフィルムのウェブが該フィルムをチューブ形状に成形するフォーマ−もしくは マンドレルの上を通過する。チューブ形状を実現するため、フィルムは縦に折り たたまれ、モして当接する縦方向縁に沿ってヒートシールされる。チューブ形状 のフィルムは、次に包装すべき製品をチューブ形状フィルム中へ沈着するチュー ブ状充虜システムのまわりを通過する。個々の包装（以後「バッグ」という）を 形成するため、フィルムのウェブはその幅を横切ってシールされなければならな い。これら側部シールは、典型的には次のバッグのため第１のシールを形成する 一方、当該バッグのための第２のシールを形成するシーラーによって形成される 。側部シールが形成された後、フィルムのウェブは個々のバッグを形成するよう にシール間で切断することができる。

それへ取付具を取付けた流体を充填した可撓性バッグを形成することがしばしば 望まれる。ここで使用する「取付具」なる術語は、附定なしでポート、バルブ、 および容器内に収容された流体へアクセスするための他の手段を含む、取付具は スバンク、針または取付具に含まれているバルブを介して容器へアクセスするた めの手段を提供する。従って取付具の放出特性は重要である。放出特性は、処方 された薬物の正確な容積が患者へ注入されることが重要である医療産業において は特に重要である。さらに、経済的関心はより良い放出特性を奨励する。このた めバッグおよび取付具の放出特性がバッグの全中味が利用できるために最適であ ることが望ましい。

可撓性容器の放出特性を改良する一方法は、可撓性容器の底部へ山形を設けるこ とである。山形は流体を取付具へ放出するように機能し、それにより可撓性容器 の放出特性を改善する。

山形を持った可撓性容器の形成は、フィルムのウェブへ取付けた取付具のために しばしば困難であった。過去において山形が使用された可撓性容器においては、 成形、充填およびシール包装機械において製造された容器は、典型的には側部シ ーリングステーションとは別のステーシランにおいて形成された山形を持ってい た。また、流体を充填した容器を形成するためにフィルムのウェブが使用される 時、容器内に収容されている流体のためにフィルムのウェブの上に山形をつける のは困難であった。

いくつかのシーリング装置が蒙る他の問題は、グリッパ一部材の故障である。典 型的には、シーリング装置のジョーはジョーがフィルムのウェブを把握すること を許容するグリッパ一部材を含んでぃる。これらグリッパ一部材上の力およびス トレスのため、それらは。

典型的に高い故障率を持っている。従ってグリッパ一部材は頻繁な間隔で交換し なければならない。これはシステムの無菌性が各交換の間数られる無菌成形、充 填およびシール包装機械において特に高価な操作となり得る。

このためフィルムのウェブをシールし、そして山形を形成するための改良された シール装置に対して需要が存在する。

本発明は、フィルムのウェブの一例においてフィルムのウェブに側部および山形 シールを形成するようにフィルムのウェブの一部を溶融するためのヒータ一部材 を含んでいる、フィルムのつ、ニブをシールするための装置を提供する。フィル ムのウェブの第２の側には、フィルムのウェブをヒータ一部材に向かって押しつ けるためのバンクアップ部材が配置される。ヒータ一部材は側部シールを形成す るための一対の細長いバーと、そして山形シールを形成するため細長いバーの各 自から延びているウィングパーを含んでいる。

好ましくは、ヒータ一部材は三つの別々の加熱ゾーンを含んでいる。第１のウィ ングバーは第１の加熱ゾーンによって加熱され、第２のウィングバーは第３の加 熱ゾーンによって加熱され、そして細長いバーは第２の加熱ゾーンによって加熱 される。

従って、本発明の一利益は、フィルムのウェブに側部シールと山形とを同時に形 成する、フィルムのウェブをシールするための装置を提供することである。

本発明の他の一利益は、成形、充填、シール包装機械のための改良されたシール 装置を提供することである。

本発明の別の一利益は、無菌条件下で可撓性容器を形成する成形、充填およびシ ール包装機械のためのシール装置を提供することである。

さらに、本発明の一利益は、三つの別々の加熱ゾーンを含むシール装置を提供す ることである。

さらに９本発明の一利益は、山形シールが第２のステーションもしくは作業にお いて形成されるのではないことである。

本発明の別の一利益は、改良された放出特性をもった可撓性容器を形成すること である。

さらに、本発明の一利益は、改良された無菌特性を有する可撓性容器を提供する ことである。

本発明の他の一利益は、ポートシーリングをバッグ端部において固化することで ある。

本発明のなお他の一利益は、シール装置が先行技術のグリフパーより実質上長い 寿命を有するゴムグリッパ−を含んでいることである。

本発明のなお他の一利益は、山形シールを流体を収容するフィルムのウェブ上に 形成し得ることである。

さらに本発明の一利益は、排液後減少した残渣を有するバッグを形成することで ある。

本発明の他の一利益は、シール装置がシール装置からの熱が山形シールを横切っ て均一に分布されるように構成されていることである。

追加の特徴および利益は、現在好ましい具体例の詳細な説明および図面に記載さ れ、そしてそれから自明であろう。

第１Ｆは、フィルムのウェブを破線で示した、本発明のシール装置の斜視図であ る。

第２図は、第１図の線２−２に沿った、フィルムのウェブをシールしている第１ 図の装置の断面図である。

第３図は、本発明の装置で形成された容器を図示する。

第４図は、一部を破断した本発明の加熱部材の平面図である。

第５図は、第１図の装置のグリッパ一部材の断面図である。

第１図を参照すると、本発明のシール装置１０が図示されている。

シール装置１０は、好ましくは第３図に図示するような側部シール１１と山形シ ・−ル１３を持っている容器８を形成するための、成形、充填およびシール包装 機械（図示せず）に使用するように設計されている。

ここで使用する「成形、充填およびシール包装機械、］は、製品を収容するため のバッグをフィルムのウェブから形成するための機械を意味する。典型的な成形 、充填およびシール包装機械においては、フィルムのウェブは半分に折られ、フ ィルムのウェブがそれ自身の上にシールされる時側部シールが形成される。勿論 、本発明のシール装置１０は他の包装機械に、またはフィルムのウェブをシール するための他の装置に使用することができる。

シーＪｔ装置１０は、ヒータ一部材１４を含んでいる第１のジョー１２と、そし てバンクアンプ部材１８を含んでいる第２のジョー１６を含んでいる。後で詳し く論じ、そして第２図に示すように、加熱部材１４は側部シール１１と山形シー ル１３が形成されるようにフィルムのウェブ１５の一部を溶融するように機能し 、そしてバンクアップ部材１８はフィルムのウェブ１５を加熱部材１４へ押しつ けるように機能する。

第１および２図に図示するように、第１のジ！ｌ　１２と第２のジ！！１−１６ はフィルムのウェブの反対側に相互に対面して配置される。

ジョー１２および１６ば、成形、充填およびシール包装機械のシール段階を通っ てフィルムのウェブ１５を一部前進させるように機能する。このためジ！！　１ ２および１６は液圧で作動され、そしてフィルムのウェブ１５に関して同時に昇 降される。フィルム１５の自動的前進はジ！！＋　１２および１６を間歇的に開 閉することによって達成される。

第４図を参照すると、ヒータ一部材１４が図示されている。ヒータ一部材１４は フィルムがそれ自身ヘシールされるようにフィルムのウェブを加熱するように機 能する。第１図に示すように、ヒータ一部材１４は熱絶縁ブロック１７によって 第１のジョー１２へ固着される。熱絶縁ブロック１７は該ブロックをジョー間に はさむグリフバースロット（図示せず）によって第１のジ！！＋　１２へ固着さ れる。ヒータ一部材１４はその後熱絶縁ブロック１７間に挟まれ、そして所定位 置にねじで固定される。熱絶縁ブロック１７は、好ましくは６００°Ｆ以上の実 用温度特性を有する任意の高温熱絶縁材料から製作するこができる。デュポンの νｅｓｐｅｌから製作した熱絶縁ブロックが満足に機能することがわかった。

加熱部材１４はホットパー３２を含んでいる。ホットパー３２は、加熱部材の全 長を走る二つの細長いヒーターパー３４および３６を含んでいる。フィルＪ１、 のウェブ１５に側部シール１１を形成するのはこの細長いヒーターパー３４およ び３６である。

ヒータ一部材１，６はまたヒーターパー３４および３６に対し鋭角に配置された ウィングバー３８および４０を含んでいる。ウイングバー３８および４０は可撓 性フィルムのウェブ１５に山形シールを形成する。

図示するように、本発明のシール装置は、側部シール１１と山形シール１３とを 同時に形成する。それ故山形シール１３を形成するため別のステップを必要とし ない。

ウィングパー３８および４０は、細長いバー３４および３６を加熱するため、ヒ ータ一部材１４は三つの別々の加熱ゾーンを含んでいる。このため、ウィングパ ー３８および４ｏの各自はヒータ一部材１４のウィング部分４１および４３上に 配置される。各ウィング部分４１および４３は別々の加熱ゾーンであり、そして それぞれヒーターカートリッジ４９および５１を含んでいる。ヒーターカートリ ッジ４９および５１はウィングゾーン４１および４３へ熱を供給し、それ故ウィ ングパー３８および４ｏを加熱する。

好ましくは、ヒーターカートリフジ４９および５１は注文化度カートリッジであ る。この用途の細部によ（合致するようにそれらは注文生産であるため、ヒータ ーカートリッジ４９および５１はより大きい温度制御を提供する。このためヒー ターカートリッジ４９および５１は２本ワイヤー温度制御を提供する。すなわち 、エレメント材料自体が温度変化を感知するのに十分な温度変化抵抗係数を有す る。従ってヒーターカートリッジ４９および５１は熱電対のような働きをする。

ウィング部材４１および４３の構造のため、ヒーターカートリッジ４９および５ １は、熱電対を設置しそしてヒーターカートリッジ４９および５１を配置するよ りも一層正確な読みを得るための場所がないから、熱電対のように作用する。

ミズリー州カンサスシティ−のＨｅａｔｒｏｎ　Ｉｎｃ、がらのＢａｌｃｏ巻線 カートリフジが満足に機能することがわかった。満足に機能するものと信じられ る他のヒーターカートリッジは、オハイオ州フェアフィールドのＦｌｕｉｄ　Ｋ ｉｎｅｔｉｃｓと、ミズリー州セントルイスのりａｔｌｏ讐から入手し得る。

ウィングパー３８および４０の温度分布を安定化するため、各ウィング部分４１ および４３はそれぞれ熱ピン４５および４７を含んでいる。熱ピン４５および４ ７はウィングゾーン４１および４３中の開口内に配置される。熱ピン４５および ４７は芯および液体を含んでいる中空のシールされた管である。熱ピンはウィン グパー３８および４０を横切って均一な熱を確実にする。このため熱ピンはウィ ングパー３８および４０の直下に設置される。カリフォルニア州メンロバークの Ｎｏｒｅｎから入手し得る熱ピンが本発明に対して満足に機能することが判明し た。

細長いヒーターパー３４および３６はヒータ一部材１４中の中央加熱ゾーン５３ を形成する。中央加熱ゾーン５３は熱電対５５と、そしてヒーターカートリッジ ５７とを含む。好ましくはヒーターカートリッジ５７は９！通のヒーターカート リフジであるけれども、２線ワイヤー温度制御ヒーターカートリッジを使用する ことも可能である。付属する熱電対を持ったスプリントカートリッジと、そして 熱ピンを使用することも可能である。ミズリー州セントルイスのＷａｔｌｏｗか ら入手し得るヒーターカートリッジと、同社から入手し得る熱電対５５が満足に 機能することが判明した。

三つの加熱ゾーン４１．４３および５３のため、各ゾーン間にバランスのとれた 熱移動が存在する。従って一つのゾーンから他のゾーンへの熱損失がない、これ はフィルムのウェブ１５の一端はシーリングステーシランにおいて充填され、こ れはヒータ一部材１４が側部シール１１および山形シール１３を形成するために もっと多く熱を放出しなければならないことを要するので重要である。さらに、 フィルムのウェブ１５はこのステーションで充填されるので、ヒータ一部材１４ の温度は正確に制御されなければならない、ヒーターカートリ７ジ４９．５１お よび５７は、推定される熱移動、すなわち熱損失および利得が等しいように配位 される。ウィングパー３８および４０のためのヒーターカートリフジ４９および ５１のための適切な位置は、ウィング部分４１および４３の中心からウィング部 分の外部へ向かって少しずれているべきであることが判明した。細長いヒーター パー３４および３６については、ヒーターカートリッジ５７の適切な位置は細長 いヒーターパーの間であるべきことが判明した。

加熱部材１４は陽極処理アルミニウムからつくられる。アルミニウムは防食のた め陽極処理される。真ちゅう、銅および鋼のような他の金属を利用することもで きる。好ましくは、加熱部材１４はワンピース構造である。これは良好な伝導性 を提供し、そして三片以上よりも構造的にしっかりしている。好ましくは、細長 いヒーターパー３４および３６と、ウィング部材３８および４０のシーリング表 面は離型コーティングで被覆される。最も好ましくは、これら表面はセラミック 離型コーティングで被覆される。そのようなコーティングの一例はニューシャー シー州すウスブレインフィールドのＡ＆Ａ　Ｃｏｍｐａｎｙから販売されている ＣＥＲＡＭＩＰＡＫである。

ウィング部分４１および４３はまたゴムバフドロｏおよび６２を含んでいる。ゴ ムパッド６ｏおよび６２はヒータ一部材１４の残りの表面より少し盛り上がって いる。好ましくは、ゴムパッド６ｏおよび６２は約５／１０００ないし１５／１ ０００インチ盛り上がっている。もしゴムパッド６ｏおよび６２カ月０／１００ ０インチ盛り上がっていれば、それらは山形シールエ３を形成すべき区域から溶 液を絞り出すように機能することが判明した。好ましくは、ゴムパッド６０およ び６２は高度、高引裂シリコーンがら製作される。

好ましくは該シリコーンはショアＡ硬度５０〜７ｏを有する。

ゴムバンド６０および６２はウィング部分４１および４３へ加硫され、そして寸 法へ研磨される。ゴムパッド６ｏおよび６２ばまたウィング部分および４３ヘア ンカーされる。ゴムバンドをウィング部分へアンカーする多数の異なる方法があ るであろう６例えば、ウィング部分にスロットを設け、そしてゴムバット′をそ の中にアンカーすることができる。

さらに、ゴムパッド６ｏおよび６２は山形シール１３の下の区域がシールされる ことを防止する。従って山形シール１３はウィングパー３８および４０の幅に等 しい幅を持つのみである。これは典型的には中実なシールでは空気泡ができるの で好ましく、これは一部にはフィルムによって包囲すべき流体のためである。さ らに、中実なシールを得るためにシールしなければならない表面積のため、多量 の熱をフィルムへ加えなければならない、実際中実なシールは典型的にはフィル ムを変形する。

ウィングパー３８および４ｏは、細長いヒーターパー３４および３６から鋭角で 延びる。好ましくはこの角度は約２５なむル約３５度であるが、しかし山形の所 望の形状に応じて変えることができる。

ウィングパー３８および４ｏは、それらがフィルムのウェブ１５の端部をこえて 延びるのに十分な長さを持っている。ウィングパー３８および４０は、それへ取 付けられる取付具を妨害することなく、フィルムのウェブ１５をこえて約１／２ インチ延びることができることが判明した。

ウィングパー３８および４０のこの構造のため、フィルム１５は山形シール１３ を形成するためにウィングパー３８および４０と正確に整列させる必要はない。

さらに、ウィングパー３８および４０の形状のため、すなわちそれらは直線であ るため、そして細長いヒーターパー３４および３６の構造に鑑み、ヒータ一部材 １４上のフィルムのウェブ１５の整列は完全でなくてもよい。重要な特徴のすべ ては一時的に合致し、従ってフィルムのウェブは完全な整列になくともよい。

フィルムのウェブ１５の第２の側にヒータ一部材１４と対向して、バンクアンプ 部材１８が設置される。バンクアンプ部材１８は第２のジョ一部材１６−・機械 的に固着される。バックアンプ部材１８は好ましくはステンレスでつくられる。

バンクアップ部材１８は、フィルムのウェブ１５をヒータ一部材１４に対して押 しつけるように機能する。従って好ましくは、ヒータ一部材１４によって加熱さ れるフィルムのウェブ１５と接触するバックアップ部材１８の全表面はゴム被覆 される。バックアンプ部材１８のためのゴム被覆は高温度および高引裂きシリコ ーンから構成され、そしてショアＡ硬度５０〜７０を有する。好ましくはゴム被 覆はバックアップ部材の網部分へ加硫され、アンカーされる。

シーリングステージシンを通るフィルムのウェブ１５の前進を助けるため、ジョ ー１２および１６はグリフパ一部材２４とばね負荷グリフパーバー６４をそれぞ れ含んでいる。グリッパ一部材２４およびばね負荷グリッパ−６４はフィルムの ウェブ１５の層を密着に挟むように機能する。これはシール装置１０が側部シー ル１１および山形シール１３を形成するためフィルムの二層を合体シールする時 、フィルムのウェブ１５のすべりを防止するために必須である。

第５図を参照すると、グリッパ一部材２４の断面が図示されている。第１のジョ ー１２のグリフバ一部材２４は好ましくはエラストマー材料で製作され、そして 平坦な頂部分２５と本体部分２９をそれぞれ持っている。本体部分２９はジョー １２中のアンカ一孔３３内に固着される。アンカ一孔３３はグリッパ一部材２４ をジョー１２・〜アンカーする。グリッパ一部材２４はまたジョー１２へ加硫さ れる。この構造のため、例えば平坦表面２５．アンカ一孔３３および加硫のため 、グリッパ一部材２４の故障率は非富に低い。これはジョーがひび割れし、また は比較的頻繁な間隔で引き出さねばならない先行技術のシール装置のためのグリ フパ一部材と対照的である。

第２のジ＝ｙ−１６ばばね負荷したグリフパーパー６４を含んでいる。ばね負荷 グリッパ−パー６４はフィルムのウェブ１５を把持し、そして前進させるように 機能する。好ましくは、ばね負荷グリッパ−パー６４は、把持のための凹面を形 成してステンレスでつくられる。

ジョ一部材１６内に作動化ナイフ（図示せず）を設置することができる。作動化 ナイフはフィルムのウェブ１５をシール１１の間で切断するように設計される。

このため作動化ナイフは、バンクアップ部材１８およびジ＝！　１６に形成され たみぞ７２中に配置される。

このナイフはエアーシリンダーで作動される。好ましくはこのナイフは掃引運動 を有する。

該ナイフはフィルムのウェブ１５を切断し、そして細長いヒーターパー３４およ び３６間に形成されたみぞ７４内に受け入れられるように設計される。満足に機 能する作動化ナイフの一例は、ジョセフ、シニミソトの名義で１９８６年１月１ ３日に出願された「交換し得るナイフおよびホルダー」と題する米国特許出願第 ８１８，１６６号に記載されている。該出願の開示をここに参照として取り入れ る。

ここに記載した好ましい具体例に対する種々の改変および修飾は当業者に自明で あることを理解すべきである。そのような改変および修飾は本発明の精神および 範囲を逸脱することなく、そしてその利益を減することな（可能である。それ故 そのような改変および修飾は請求の範囲によってカバーされることが意図される 。

国際調査報告 ｍ＋ｏｎｔａ＋“°１°１°°１”６″″ＰＣＴ１０Ｓ８７１０１７７Ｑ

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. １．フィルムのウエブに側部シールを形成するための手段とそしてフィルムのウ エブに山形シールを形成するための手段を含んでいる、フィルムのウエブの一部 を溶融するための加熱手段と、前記加熱手段に真直ぐに配置され、前記フィルム を加熱手段に対して押しつけるための手段 を備えているフィルムのウエブをシールするための装置。
2. ２．側部シールを形成するための手段は一対の平行な細長いバーを含み、そして 山形シールを形成するための手段は細長いバーの各自から延びているウイングバ ーを含んでいる第１項の装置。
3. ３．ウイングバーは細長いバーから鋭角をなして延びている第２項の装置。
4. ４．前記加熱手段は三つの別々の加熱ゾーンを含んでいる第１項の装置。
5. ５．第１のウイングバーは第１の加熱ゾーンによって加熱され、細長いバーは第 ２の加熱ゾーンによって加熱され、第２のウイングバーは第３の加熱ゾーンによ って加熱される第４項の装置。
6. ６．前記押し付け手段はフィルムのウエブを切断するための手段を含んでいる第 １項の装置。
7. ７．前記加熱ゾーンの各自はヒーターカートリッジを含んでいる第５項の装置。
8. ８．第１および第３の加熱ゾーンはウイングバーの下に設置された熱ピンを含ん でいる第７項の装置。
9. ９．フィルムのウエブの第１の側に配置され、フィルムのウエブに側部シールと そして山形シールを同時に形成するための加熱手段と、 前記フィルムのウエブの第２の側に配置されたバックアップバー を備えているフィルムのウエブをシールするための装置。
10. １０．加熱手段は三つの別々の加熱ゾーンを含んでいる第９項の装置。
11. １１．加熱手段は、二つの平行なヒーターバーと、そして該ヒーターバーの各自 から鋭角で延びているウイングバーを含んでいる第９項の装置。
12. １２．第１のウイングバーは第１の加熱ゾーン中に配置され、第２のウイングバ ーは第３の加熱ゾーン中に配置され、二つの平行なヒーターバーは第２の加熱ゾ ーン中に配置されている第１１項の装置。
13. １３．各加熱ゾーンは、該ゾーンを加熱するための手段と、そして該ゾーンの温 度を調節するための手段を含んでいる第１２項の装置。
14. １４．各ウイングヒーターバーはヒーターカートリッジと熱ピンを含んでいるウ イング部材上に配置され、そして平行なヒーターバーはヒーターカートリッジと 熱電対を含んでいる第１３項の装置。
15. １５．前記加熱手段はグリッパー部材を含んでいるジョーへ固着され、そしてバ ックアップ部材は対応するばね負荷グリッパーバーを含んでいるジョーへ固着さ れる第９項の装置。
16. １６．各ウイング部材は盛り上がったエラストマーパッドを含んでいる第１４項 の装置。
17. １７．フィルムのウエブの第１の測に配置され、フィルムのウエブの表面と接触 するためのグリッパー部材を含んでいる第１項のセットのジョーと、 フィルムのウエブに側部シールと山形シールを同時に形成するための、第１のセ ットのジョーへ固着されたヒーター部材と、フィルムのウエブの第２の側に配置 され、フィルムのウエブの表面と接触するためのグリッパーバーを含んでいる第 ２のセットのジョーと、 フィルムのウエブをヒーター部材に対して押し付けるための、第２のセットのジ ョーへ固着されたバックアップ部材を備えているフィルムのウエブをシールする ための装置。
18. １８．グリフパー部材は平坦な頂表面を有し、そしてジョーへアンカーされてい る第１７項の装置。
19. １９．ヒーターバーは、一対の平行な細長いホットバーと、細長いホットバーの 各自から延びるウイングバーを含んでいる第１７項の装置。
20. ２０．ヒーター部材は三つの別々の加熱ゾーンを含み、各ウイングバーは一つの 加熱ゾーンを形成するウイング部分上に配置され、細長いホットバーは一つの加 熱ゾーンを形成している第１９項の装置。
21. ２１．各ウイング部分はヒーターカートリッジと熱ピンを含み、細長いホットバ ーはヒーターカートリッジと熱電対を含んでいる第２０項の装置。
22. ２２．ヒーターバーはその上にウイングバーが配置されるウイング部分を含み、 各ウイング部分は盛り上がったゴムパッドを含んでいる第１９項の装置。
23. ２３．フィルムのウエブに側部シールと山形シールを同時に形成するステップを 含んでいる山形を有する容器を形成する方法。 ２４、第２３項の方法の製品。