JPH05329932A - ヒートシールロール - Google Patents

ヒートシールロール

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JPH05329932A
JPH05329932A JP4135119A JP13511992A JPH05329932A JP H05329932 A JPH05329932 A JP H05329932A JP 4135119 A JP4135119 A JP 4135119A JP 13511992 A JP13511992 A JP 13511992A JP H05329932 A JPH05329932 A JP H05329932A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 包装用フィルムの走行速度を高速にしても、
包装用フィルムに、ヒートシール刃の全幅にわたって常
に適正なヒートシールを施すことを可能とし、しかも、
包装用フィルムの熱溶融樹脂層の厚みを薄くしてなお、
十分なヒートシール強度の付与を可能ならしめる。 【構成】 ヒートシール刃３の回転方向前方側の側面
に、ヒートシール刃それ自身より熱伝導率の高い異種材
料４を取付けるとともに、ヒートシール刃３の、周方向
の中央部分内側に、ヒートシール刃それ自身より熱伝導
率の低い部分５を設け、また、少なくとも一方のロール
１に設けたヒートシール刃３の表面の、回転方向前方側
部分７および後方側部分８のそれぞれの曲率半径Ｒ0 を
ともに同一とするとともに、そのヒートシール刃３の表
面の、周方向中央部分６の曲率半径Ｒを上記曲率半径Ｒ
0 より幾分大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、熱溶融樹脂層を有す
る包装用フィルムにヒートシールを施すヒートシールロ
ール、なかでも、自動充填製袋機の横シールロールとし
て用いる好適なヒートシールロールに関し、包装用フィ
ルムの走行速度を10m/min 以上としても、その包装用フ
ィルムに、ヒートシール刃の全幅にわたって常に適正な
ヒートシールを施すことができ、しかも、包装用フィル
ムの熱溶融樹脂層の厚みを有効に低減してなお、十分な
ヒートシール強度の付与を可能ならしめるものである。
【０００２】
【従来の技術】自動充填製袋機に広く一般に使用されて
いる既知の横シールロールは、図３に縦断面図で示すよ
うに、相互に近接させて平行に配置され、互いに逆方向
に回転駆動される二本一対のロールｒと、これらの各ロ
ールｒに内蔵したヒータｈと、各ロールｒに、その半径
方向外方へ突出させて設けられて、ロールｒの軸線方向
に延在するとともに、表面が周方向に弧状をなすヒート
シール刃ｓとを具えてなり、ここで、ロールｒと一体も
しくは別体に形成したヒートシール刃ｓは、全体的にほ
ぼ一定の幅を有する中実構体よりなる。
【０００３】このように構成してなる横シールロールｌ
は、たとえば、幅方向に二つ折りされて予め縦シールを
施された包装用フィルムｆに、そのフィルム間への被包
装物の充填と併せて、長さ方向に所定の間隔をおいた横
シールを施すべく機能する。
【０００４】なお図中仮想線は、一の横シールを施すに
当っての、包装用フィルムｆとヒートシール刃ｓとの相
対位置関係を示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる横シ
ールロールは、包装用フィルムｆの走行速度を10m/min
未満とした場合には、その包装用フィルムｆに、それの
熱溶融樹脂の溶融に基づき、ヒートシール刃ｓの全幅に
わたって十分適正なヒートシールを施すことが可能であ
るも、フィルム走行速度を10m/min 以上の高速とした場
合には、ヒートシール刃ｓは、とくにはその回転方向前
方側部分および後方側部分のそれぞれの部分の熱量不足
に起因して、それらの各部分と接触するフィルム部分に
ヒートシール不良が発生するという問題があった。
【０００６】このことを図４に平面図で例示するところ
に基づいて具体的に説明すると、幅方向のほぼ中央部分
から二つ折りにされて、遊端部分に予め縦シールｖが施
された包装用フィルムｆの長さ方向に所定の間隔をおい
て横シールｌを施す場合に、好適には横シール部ｌは、
その全長にわたってヒートシール刃ｓの幅と対応する均
一幅、図では仮想線で挟まれる均一幅を有することにな
るところ、実際には、ヒートシール刃ｓの回転方向前方
側端部分および後方側端部分の熱量不足に起因して、横
シール部ｌは、図に斜線を施して示すように、長さ方向
の中央部分が括れた形状をなし、シール強度の不足した
ヒートシール部となる。
【０００７】この一方において、かかる問題を解決すべ
く、ヒートシール刃ｓの回転方向前方側部分および後方
側部分のそれぞれに、それらの部分と接触するフィルム
部分に十分なヒートシールを施すに足るだけの熱量を付
与した場合には、今度は、ヒートシール刃ｓの周方向中
央部分の熱量が過多になるという問題があった。
【０００８】すなわち、ヒートシール刃ｓによって包装
用フィルムｆに横シールを施す場合には、ヒートシール
刃ｓの幅方向中央部分と接触するフィルム部分は、ヒー
トシール刃ｓから熱量の供給を受けることに加えて、先
にヒートシール刃ｓに接触して、既に熱溶融樹脂層を溶
融されたフィルム部分からもまた熱伝導による熱量の供
給を受けることになるため、そのフィルム部分は、ヒー
トシール刃ｓからはそれほど多量の熱量の供給を受ける
必要なしに、熱溶融樹脂層を十分に溶融されることにな
るところ、中実構造の従来のヒートシール刃ｓでは、回
転方向前方側部分および後方側部分の温度を、包装用フ
ィルムｆの高速走行に対処するに十分な高温とすると、
そのヒートシール刃ｓの周方向中央部分の温度が、回転
方向前方側部分および後方側部分と同等もしくはそれ以
上に上昇することになるため、ヒートシール刃ｓの中央
部分と接触するフィルム部分では熱溶融樹脂層が溶融し
すぎるという問題があった。
【０００９】これをいいかえれば、包装用フィルムｆの
ヒートシール刃ｓとの接触部分の全体において、熱溶融
樹脂層が均一に、かつ適正に溶融された場合には、包装
用フィルム間へ充填された被包装物、たとえば液体は、
ヒートシール刃ｓによるフィルム押圧力に基づき、適宜
の粘度を有する熱溶融樹脂層の作用下で、次第に図３の
上方側へ押し除けられて、フィルム間への液体の残留は
完全に防止されることになるところ、包装用フィルムｆ
への供給熱量が多すぎると、熱溶融樹脂層の溶融深さが
深くなりすぎることに加えて、熱溶融樹脂層の溶融粘度
が低くなりすぎることにより、包装用フィルム間に充填
された液体をその溶融樹脂層の作用によって完全に押し
除けることか不可能となり、これがため、図５に示すよ
うに、包装用フィルム間に、液体の一部ｗが、熱溶融樹
脂層ｇの溶融樹脂分に混って残留して包装用フィルムｆ
のヒートシールを妨げることになる。
【００１０】しかも、その残留液体ｗは、ヒートシール
時には蒸気となって膨脹することから、外部からの視認
が比較的容易であるが、液体を包装済みの包装袋が裁断
工程を経て検品工程に達する時には既に、残留液体ｗは
冷えて液体に戻っており、その残留液体ｗの外部からの
視認が極めて困難であるため、その検品工程でのヒート
シール不良の発見は実質的に不可能である。
【００１１】さらに、従来技術のヒートシール刃ｓは、
その全幅にわたって一定の曲率半径を有しており、ヒー
トシール部における熱溶融樹脂層ｇの厚みがヒートシー
ル部の全幅にわたってほぼ均一となるため、従来の包装
用フィルムでは、熱溶融樹脂層ｇの厚みに比例して増加
するヒートシール強度を所要の値とすることを目的とし
て熱溶融樹脂層ｇの厚みを選択しており、それ故に、包
装用フィルムの、ヒートシールを施されない部分におい
ては、熱溶融樹脂層の厚みが必要厚みをはるかに越える
ことになるという、材料歩止りの上での問題があった
他、過剰包装という観点からの問題もあった。この発明
は、従来技術の有するかかる問題点をことごとく解決し
たヒートシールロールを提供することを目的とするもの
である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明のヒートシール
ロールは、とくに、ロールと一体に、もしくは、それと
は別体に構成したヒートシール刃の回転方向前方側の側
面に、ヒートシール刃それ自身より熱伝導率の高い異種
材料を、たとえば、ロール表面に密着させた状態で取付
けるとともに、ヒートシール刃の、周方向中央部分の内
側に、ヒートシール刃それ自身より熱伝導率の低い、中
空部分、断熱材充填部分などを設け、また、少なくと
も、一方のロールに設けたヒートシール刃の表面の、回
転方向前方側部分および後方側部分のそれぞれの曲率半
径をともに同一とする一方、そのヒートシール刃の表面
の、周方向中央部分の曲率半径を他の部分の曲率半径よ
り幾分大きくしたものである。
【００１３】
【作用】このヒートシールロールでは、ヒートシール刃
の回転方向前方側の側面に取付けた、熱伝導率の高い異
種材料、たとえば銅、アルミニウムなどが、ヒータを内
蔵したロールからの熱量を、ヒートシール刃それ自身よ
りも多量に伝達して、ヒートシール刃の回転方向前方側
部分、ひいてはその表面を、ヒートシール刃の他の表面
よりも高温に加熱することになる。
【００１４】従って、包装用フィルムの走行速度を10m/
min 以上の高速とすることによって、ヒートシール刃と
包装用フィルムとの接触時間が短くなっても、ヒートシ
ール刃の回転方向前方側の表面部分は、包装用フィルム
への接触当初から、それに十分な熱量を供給して、包装
用フィルムの熱溶融樹脂層を所要の深さに溶融すること
ができ、包装用フィルムは、ヒートシール刃との接触開
始端部分から、高い強度で、常に適正にヒートシールさ
れることになる。
【００１５】これに対し、ヒートシール刃の周方向中央
部分、いいかえれば、幅方向中央部分の表面温度は、た
とえば中空部分による熱伝導率の低下により、そのヒー
トシール刃の回転方向前方側の端部表面ほどに高温とな
ることはなく、これがため、その幅方向中央部分の表面
部分から包装用フィルムへの供給熱量は有効に低減され
ることになって、熱溶融樹脂層の過溶融が効果的に防止
されることになる。
【００１６】いいかえれば、ヒートシール刃の幅方向の
中央部分表面と接触するフィルム部分は、ヒートシール
刃と、包装用フィルムの既溶融部分とのそれぞれから適
正な総熱量の供給を受けることになるため、そのフィル
ム部分の熱溶融樹脂層は、それの溶融状態の下で充填液
体を完全に押し除けて、すぐれたヒートシール強度をも
たらすことができる。
【００１７】また、このヒートシールロールによれば、
ヒートシール刃の回転方向後方側の端部表面は、ヒート
シール刃それ自身に固有の熱伝導率の下で、回転方向前
方側の端部表面よりは低く、周方向中央部分の表面温度
よりは高い温度に加熱されることになり、その回転方向
後方側の端部表面と接触するフィルム部分は、ヒートシ
ール刃と、既溶融フィルム部分とのそれぞれから、比較
的多量の総熱量の供給を受けることになる。これがた
め、包装用フィルム熱溶融樹脂層へ供給された熱量のう
ちの一部を、その熱溶融樹脂層に内接する充填液体に吸
収されてなお、その残部をもって、高速で走行する包装
用フィルムの熱溶融樹脂層を、適正なヒートシールをも
たらすに十分な程度に溶融させることができる。
【００１８】さらにこのヒートシールロールでは、少な
くとも一方のロールに設けたヒートシール刃の表面の曲
率半径を、その周方向の中央部分で、ともに同一の曲率
半径を有する回転方向前方側端部分および後方側端部分
のそれらより大きくすることによって、ヒートシールに
際し、その周方向中央部分によるフィルム押圧力をとく
に高め、これによって、溶融状態の熱溶融樹脂の一部
を、ヒートシール刃の回転方向前方側部分および後方側
部分のそれぞれ部分へ変位させる。
【００１９】このことによれば、ヒートシールによって
区画される包装スペースから最も離れて変位するヒート
シール部分、すなわち、ヒートシール刃の周方向中央部
分によってヒートシールされる部分では、熱溶融樹脂層
のトータル厚みが、包装用フィルムのそれより薄くなる
に対し、ヒートシール刃の回転方向前方側および後方側
のそれぞれの部分によってヒートシールされて、包装ス
ペースに隣接して変位するヒートシール部分でのトータ
ル厚みは、包装用フィルムの熱溶融樹脂層のトータル厚
みよりはるかに厚くなる。
【００２０】従って、ヒートシール刃、すなわち横シー
ル刃のかかる構成によれば、包装用フィルムそれ自身の
熱溶融樹脂層の厚みを、ヒートシール強度を除いた、本
来的な包装適正だけを考慮して必要最低限のものとして
なお、包装スペースに隣接して位置するヒートシール部
分では、所要のヒートシール強度をもたらすに十分なト
ータル厚みを確保することができるので、熱溶融樹脂の
歩止りを十分に向上させ、併せて、過剰包装の問題を完
全に取り除くことができる。
【００２１】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、この発明の一実施例を、二本のヒート
シールロールについて示す縦断面図である。ここでは、
二本で一対をなして相互に平行に延びるとともに、互い
に逆方向に回転駆動されるそれぞれのロール１に、加熱
源としてのヒータ２を内蔵させ、そして、それらの各ロ
ール１に、その半径方向外方へ突出して長さ方向へ延在
する、それと一体構成もしくは別体構成、図では別体構
成のヒートシール刃３を設けて、各ヒートシール刃３の
外表面を周方向に円弧状とする。なお、この例では別体
構成としたヒートシール刃３の基部はロール１の一部を
構成する。
【００２２】一方のロール１につき、周方向に等間隔を
おいて三本づつ設けた図のヒートシール刃３の各々は、
二本のロール１の同期した回転運動に基づき、それに適
宜の間隔をおいて対向する他のヒートシール刃３との協
働下で、予め縦シールを施された包装用フィルムに、そ
の長さ方向の間隔をおいて、それの幅方向のヒートシー
ル、すなわち横シールを施して、その包装用フィルムを
長さ方向に連続する包装袋とする。
【００２３】図示例では、このような各ヒートシール刃
３の、回転方向前方側の側面に、ヒートシール刃それ自
身より熱伝導率の高い異種材料４、たとえば、銅、アル
ミニウム、それらのいずれかの合金などを緊密に取付
け、好ましくは、この異種材料４を、ロール１の表面に
密着させる。なお図示例では、異種材料４の半径方向内
周面を、ヒートシール刃３の基部にて構成したロール表
面だけに密着させているが、その異種材料４のロール１
への密着面を、ヒートシール刃３の基部を越えて広げ得
ることはもちろんでき、このことによれば、異種材料４
によってロール表面からヒートシール刃３の側面へ、よ
り多量の熱量を伝達することができる。
【００２４】ところで、異種材料４の、ヒートシール刃
３およびロール１への取り付けは、これもまた熱伝導率
の高い材料、たとえば銀ろうによってろう付けすること
により行うことができ、この場合には、異種材料４と、
ロール１およびヒートシール刃３との間に、断熱層とし
て作用する空気層が介在すべく、接合面の全体に予めろ
う材を付着させた異種材料４を、加圧・加熱下でそれら
に完全に接合させることが好ましい。
【００２５】このような異種材料４は、ヒートシール作
業に際し、ロール１からの熱量を、ヒートシール刃それ
自身によるよりも多量に、ヒートシール刃３の回転方向
前方側側面に伝達すべく機能し、この結果として、その
ヒートシール刃３の回転方向前方側部分の表面温度が他
の部分の表面温度より高温となるので、ヒートシール刃
３、とくにその回転方向の前端部分は、高速で走行する
包装用フィルムと接触すると直ちに、その熱溶融樹脂層
を十分な深さに溶融して、ヒートシール刃３と包装用フ
ィルムとの接触始端部に、適正にして強固なヒートシー
ルをもたらす。
【００２６】またここでは、各ヒートシール刃３の、周
方向中央部分の内側に、ヒートシール刃それ自身より熱
伝導率の低い部分、たとえば、断熱材充填部分、図示の
ような中空部分とすることができる部分５を設け、この
部分５によって、ロール側からヒートシール刃側への熱
伝達量の低減を図る。なおここで、中空部分５の周方向
長さは、ヒートシール刃３の周長の１／５〜４／５とす
ることが好ましい。
【００２７】このことによれば、ヒータ２からロール１
を経て各ヒートシール刃３に伝達される熱は、そのヒー
トシール刃３の周方向の中央部分では、中空部分５によ
ってその伝達を妨げられることになり、この結果とし
て、ヒートシール作動中におけるヒートシール刃３の表
面温度は、周方向の中央部分で最も低温となる。ちなみ
に、周長が15mmのヒートシール刃３をＳ45Ｃ鋼で構成
し、中空部分５の周方向長さを 7.5mmとした場合には、
12 m/minで走行する包装用フィルムへのヒートシールに
際し、ヒートシール刃３の回転方向前方側および後方側
のそれぞれの端部表面の温度が、 165℃および 170℃で
あるときに、周方向中央部分の表面温度は155 ℃で安定
した。
【００２８】従って、このヒートシール刃３によれば、
それの回転方向前方側および後方側のそれぞれの端部表
面からは、包装用フィルムに、必要にして十分な多量の
熱量を供給することができる一方、ヒートシール刃３の
周方向の中央部分表面からは、包装用フィルム内での伝
達熱量を考慮した不足熱量だけを供給することができ、
これがため、ヒートシール刃３の周方向の中央部分表面
に接触するフィルム部分の過加熱を有効に防止すること
ができる。
【００２９】さらに図示例では、それぞれのロール１に
設けたそれぞれのヒートシール刃３において、周方向の
中央部分表面６の曲率半径Ｒを、回転方向の前方側部分
表面７および後方側部分表面８のそれぞれの曲率半径Ｒ
0 より大きくする。ここで、それぞれの曲率半径の差な
らびに、前方側および後方側のそれぞれの部分表面７,
８の周方向長さは、包装袋に所要のヒートシール強度と
の関連において適宜に選択することができる。
【００３０】なおこの例では、それぞれのロール１に設
けたそれぞれのヒートシール刃３の全てに、曲率半径の
差をつけることとしているが、一方のロール１に設けた
三本のヒートシール刃３だけにその差をつけることもで
き、また、相互に協働するそれぞれのヒートシール刃３
の一方に、周方向で交互にその差をつけることもでき
る。
【００３１】かかるヒートシール刃によれば、それによ
って包装用フィルムにヒートシールを施すに際し、区画
される包装スペースから最も離れて位置することになる
中央部分表面６が、包装用フィルムの、溶融された熱溶
融樹脂層をとくに強く押圧することになり、これによ
り、その樹脂層の一部は、回転方向の前方側および後方
側のそれぞれの部分表面側へ移動されることになる。こ
れがため、回転方向の前方側部分表面７および後方側部
分表面８のそれぞれによってヒートシールされる、包装
スペースに隣接する部分では、熱溶融樹脂層のトータル
厚みを、包装用フィルムそれ本来の、熱溶融樹脂層のト
ータル厚みに対して十分厚くして、所期した通りのヒー
トシール強度をもたらすことができる。この一方におい
て、中央部分表面６によってヒートシールされ、包装袋
のヒートシール強度にそれほど影響しない部分での熱溶
融樹脂層のトータル厚みは、包装用フィルムそれ自身の
熱溶融樹脂層のトータル厚みより薄くなる。
【００３２】図２は、このことを例示する包装袋の断面
図であり、たとえば、包装用フィルム11を、15μの厚さ
の二軸延ナイロンフィルムからなるベースフィルム層12
と、ポリエチレンとＥＶＡとからなる合計40μの厚さの
熱溶融樹脂層13との積層体により構成した場合におい
て、包装スペース14から遠く離れて位置するヒートシー
ル部分15における熱溶融樹脂層13のトータル厚みを、ヒ
ートシール刃３の中央部分表面６の作用下で、60μの厚
みとすることにより、その包装スペース14に隣接して位
置するヒートシール部分16では、ヒートシール刃３の、
たとえば、回転方向の前方側部分表面７の作用によっ
て、熱溶融樹脂層13のトータル厚みを120 μとすること
ができる。
【００３３】なお、図２に示す断面図は、横シールロー
ルによってヒートシールされて上下方向の連続するそれ
ぞれの包装袋を、ヒートシール刃３の中央部分表面６に
よってシールされたヒートシール部分15の中央部位置に
て切断分離した状態を示す、上下方向の断面図である。
従って、図の右側に隣接する包装袋の包装スペースは、
ヒートシール刃３の、回転方向の後方側部分表面８によ
るヒートシール部分によって区画されることになる。
【００３４】
【発明の効果】かくして、以上のように構成してなるヒ
ートシールロールによれば、ヒートシール刃に取り付け
た、熱伝導率の高い異種材料の作用に基づいて、ヒート
シール刃の回転方向前方側部分の温度を十分に高めるこ
とにより、10m/min を越える速度で走行する包装用フィ
ルムにそのヒートシール刃が接触すると直ちに、包装用
フィルムの熱溶融樹脂層を十分に溶融させて、常に適正
なヒートシールを施すことができる。
【００３５】また、ヒートシール刃の、周方向の中央部
分内側に設けた、熱伝導率の低い部分の作用によって、
その中央部分表面の温度上昇を有効に抑えることによ
り、熱溶融樹脂層の過溶融を防止して、ヒートシール部
への被包装物の残留をほぼ完全に回避することができ、
ヒートシール強度を一層高めることができる。
【００３６】さらにこのヒートシールロールによれば、
ヒートシール刃の、回転方向の前方側部分および後方側
部分の曲率半径と、ヒートシール刃の周方向中央部分の
曲率半径とに所要に応じた差をつけることにより、包装
スペースに隣接するヒートシール部分での熱溶融樹脂層
のトータル厚みを、包装用フィルムそれ自身の熱溶融樹
脂層の厚みのいかんにかかわらず、十分厚くして所期し
た通りのヒートシール強度をもたらすことができ、それ
故に、熱溶融樹脂層の材料歩止りを十分に向上させ、併
せて、過剰包装の問題を効果的に取り除くことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を、対をなす二本のヒートシ
ールロールについて示す縦断面図である。
【図２】上下方向に連続するそれぞれの包装袋を、ヒー
トシール部の中央部で切断分離した状態を示す要部縦断
面図である。
【図３】従来の横シールロールを示す縦断面図である。
【図４】従来の横シールロールによるヒートシール部を
例示する平面図である。
【図５】ヒートシール部への被包装物の残留状態を例示
する縦断面図である。
【符号の説明】
１ ロール ２ ヒータ ３ ヒートシール刃 ４ 異種材料 ５ 中空部分 ６ 中央部分表面 ７ 前方側部分表面 ８ 後方側部分表面 Ｒ，Ｒ0 曲率半径

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 相互に近接させて配置され、互いに逆方
    向に回転駆動される二本一対のロールと、各ロールに内
    蔵したヒータと、各ロールに設けられて、その半径方向
    外方へ突出するとともに軸線方向へ延在し、表面が周方
    向に弧状をなすヒートシール刃とを具えるヒートシール
    ロールであって、 ヒートシール刃の回転方向前方側の側面に、ヒートシー
    ル刃それ自身より熱伝導率の高い異種材料を取付けると
    ともに、ヒートシール刃の、周方向の中央部分内側に、
    ヒートシール刃それ自身より熱伝導率の低い部分を設
    け、少なくとも一方のロールに設けたヒートシール刃の
    表面の、回転方向前方側部分および回転方向後方側部分
    のそれぞれの曲率半径をともに同一とするとともに、そ
    のヒートシール刃の表面の、周方向中央部分の曲率半径
    を前記曲率半径より幾分大きくしてなるヒートシールロ
    ール。
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