JPH072234A - 熱可塑性材料をヒートシールする装置 - Google Patents
熱可塑性材料をヒートシールする装置Info
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- B29C66/232—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines said joint lines being multiple and parallel or being in the form of tessellations said joint lines being multiple and parallel, i.e. the joint being formed by several parallel joint lines
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Abstract
リップとを恒久的に安定した状態に接続することを可能
にしかつ長い操作期間にわたっても精度低下を生ずるこ
となく両面加熱に使用可能な熱可塑性材料をヒートシー
ルする装置を提供する。 【構成】 このヒートシール装置はジョー本体(2)と
熱ストリップ(5)とを備えた封止用ジョー(1)を含
む。ジョー本体(2)はワンピースとして製造され、か
つ内部に熱ストリップが機械的に留められるみぞ(4)
を備え、ジョー本体(2)とみぞ(4)との間に電気絶
縁層(3)が配置されている。熱ストリップ(5)はみ
ぞ(4)の両側に突出したジョーのフランジ部分(6)
が相互にかつ熱ストリップに向かって圧縮されることに
よりみぞ(4)内に留められる。
Description
プとを備えた封止用ジョーを含む熱可塑性材料をヒート
シールする装置に関する。
飲料および同様な液体のための包装容器は、しばしば、
熱可塑性材料、すなわち、ヒートシール可能なまたは可
融性の材料からなる少なくとも片面を含むウエブ形また
はシート形の包装材料から製造される。この熱可塑性材
料はそれ自体または包装のその他の部分に包装材料を封
止することを可能にし、そして包装材料に良好な液密性
を付与する。シート形材料またはウエブ形包装材料から
包装容器を製造する場合には、包装材料は包装材料部分
を加熱しかつ相互に圧縮して熱可塑性層を一緒に融着さ
せて液密のシールを形成する封止用ジョーの助けにより
しばしばそれ自体に融着され、または封止される。勿
論、封止用ジョーの設計および外観は封止しようとする
材料のその型式に適応しているが、すべての従来技術の
封止用ジョーに共通の特徴はある形態の熱放射または熱
発生装置を備えていることである。従って、封止用ジョ
ーは、例えば、それらの作用面において電気抵抗体材料
で構成された電線またはストリップを備えており、該電
線またはストリップは電流源と接続されたときに熱可塑
性材料をヒートシール可能にする温度まで加熱される。
もしも封止しようとする包装材料が熱可塑性層に加えて
金属、例えば、アルミニウム箔の層を備えていれば、加
熱を誘導加熱により行うことができ、その場合には、封
止用ジョー内に配置されたコイルがアルミニウム箔内に
電流を誘導して、それによりこのアルミニウム箔が加熱
され、ついで熱を熱可塑性層に伝導して、この熱可塑性
材料を封止することができる。また、超音波を利用する
ことにより熱可塑性層を所望の温度まで上昇させること
が可能であり、その場合には、超音波の振動により、熱
可塑性材料のヒートシールを可能にする摩擦熱が発生す
る。
例えば、誘導加熱(IH)は包装材料が金属材料の層を
含むとき、または封止しようとするその領域内に金属の
層が別の方法で設けられたときのみに作用する。超音波
加熱は比較的に大きく、従って封止がなされる包装機械
の部分に収容することが困難である超音波ラッパを必要
とする。電気抵抗体材料を使用することにより、ジョー
の設計に支障が生ずる。その理由は、電気抵抗体材料が
加熱されるときに、その形状がかなり変化して、それに
より電気抵抗体が長い操作期間の間に形状の変化を生じ
ないように封止用ジョーの作用面および介在する電気絶
縁層と接続することが困難になるからである。これは特
にいわゆるインパルスヒートシールのために電気抵抗体
材料を使用するときに、すなわち、抵抗体材料が後程迅
速に冷却するために、比較的に短い時間間隔(100−
600ms)の間に高い温度(120−450℃)まで
加熱されるときにあてはまる。この加熱技術は僅かな表
面積を有する熱ストリップ(thermal stri
p)を使用することを必要とする。その理由は、熱スト
リップの表面積を小さくしないと、ストリップの熱慣性
が過大になるからである。この型式の従来技術の封止用
ジョーにおいては、ジョーとストリップとの間の移動を
完全に回避することが困難であり、その結果加熱領域が
変化して、シールの精度が損なわれることが判明した。
これらの移動は、主として、ストリップが包装材料の表
面層に付着し、そしてまたシールの完成後に封止用ジョ
ーがひき離されるときに包装材料に追従する傾向を示す
ことによりひき起こされる。その結果、例えば、両面加
熱が妨げられ、すなわち、シールしようとする一緒に合
体された包装材料の両側の2個の相互に協働する封止用
ジョーの使用が妨げられる。その理由は、熱ストリップ
と封止用ジョーとの間に移動が発生した結果、相互に整
合されるストリップの間の精度および協働が損なわれる
からである。溶接、機械的な締付けまたはそれらの組合
せの助けにより熱ストリップを固定するために従来試み
がなされた結果、ゆるい締付け装置を含む不体裁な設計
および構造になり、封止用ジョーの設計が阻害され、そ
して用途が狭められた。それに加えて、熱ストリップお
よび包装材料に面するその作用面の種々の設計の可能性
がかなり制限される。
上記に概説した支障を回避することができるように封止
用ジョーのジョー本体と熱ストリップとを恒久的に安定
した状態に接続することを簡単にかつ確実に可能にする
熱可塑性材料をヒートシールする装置を考案することに
ある。
確実に操作することができ、かつ比較的に低いコストで
製造することができるヒートシール装置を考案すること
にある。
にわたって精度の低下を生ずることなく両面加熱のため
に使用することができるような安定性を有するヒートシ
ール装置を考案することにある。
プの設計に関してかなりの自由度が得られるヒートシー
ル装置を考案することにある。
他の目的は、ジョー本体と、熱ストリップとを備えた封
止用ジョーを含む熱可塑性材料をヒートシールする装置
において、ジョー本体がワンピースとして製造され、か
つ内部に熱ストリップが機械的に留められるみぞを備
え、ジョー本体と該みぞとの間に電気絶縁層が配置され
ていることを特徴とする装置により達成される。
らに、従属請求項に記載の特徴を有している。
体物)として製造され、かつ内部に熱ストリップが機械
的に留められるみぞを備えているので、従来使用された
複雑な固定方法が今や回避され、それにより封止用ジョ
ーをさらに普遍的に適用可能でありかつより自由に設計
することができる。この装置の設計および構造は、電気
絶縁層がジョー本体と一体に構成されている点からさら
に簡素化されている。
特に本発明を理解するために不可欠な細部のみを示した
添付図面に関して以下にさらに詳細に説明する。図1は
既知の包装機械に使用するために好適な型式の封止用ジ
ョー1を斜視図で示している。本発明による封止用ジョ
ー1は電気絶縁性を有する表面層3(図2)を得るため
に表面が陽極酸化された(深く陽極酸化された)軽金
属、例えば、アルミニウムから製造されたジョー本体2
を有している。ジョー本体2はその一方の側面に沿って
みぞ4を有している。みぞ4内には、熱ストリップ5が
恒久的にひだ付けされるか、または一緒に締め付けられ
るみぞ4の両側に配置されたジョー本体2のフランジ部
分6により機械的に留められている。熱ストリップ5は
みぞ4の底面から僅かな距離(0.5−5mm、好まし
くは約1.5mm)上方に固定されている。I字形スト
リップの横断面(図4の(a))の場合には、ストリッ
プ5は端縁からの支持または底面から延びるその他の形
態の突起部、例えば、隆起部またははり(図示せず)か
らの支持を必要とするかもしれない。
質的に平行な冷却ダクト7を有している。冷却ダクト7
は熱ストリップ5の両側に延び、かつジョー本体2の実
質的に中央部に配置された2個の冷却水接続部8(図
1)と連絡している。封止用ジョー1は、また、固定用
穴9を有している。固定用穴9により、封止用ジョー1
は包装機械と一体に構成された可動ジョーホルダ(図示
せず)と交換可能に接続可能である。
-6の範囲内、好ましくは6×10-6(20−500℃)
の熱膨張係数を有する、例えば、43%のNiを含有す
るニッケル合金)から製造された熱ストリップ5を図3
に斜視図で示してある。熱ストリップ5は、以下にさら
に詳細に説明するように、種々の方法で設計することが
できる前面、すなわち、作用面10を有している。熱ス
トリップ5の作用面10に関して対向した側には、複数
個のスロット11が形成されている。スロット11は熱
ストップ5の電流が流れる面積を所望の程度まで減少さ
せるために異なる深さに形成することができる。スロッ
ト11の間に配置された熱ストリップ5の突出部分はジ
ョー本体2と接触する冷却用フランジの役目をする。こ
れにより、過剰の熱が冷却ダクト7の中を流れる冷却
液、例えば、水の助けにより排除されるときに、過剰の
熱がジョー本体2に伝達される。冷却ダクト7は冷却水
接続部8を介して包装機械の冷却装置と接続されてい
る。この冷却装置を通して、冷却液の流れがポンプ(図
示せず)の助けにより連続して流れる。
に隣接して、横方向に突出した電気端子12を備えてい
る。端子12はコンタクタ装置(図示せず)を介して電
流源と接続可能である。
子12の両方と熱ストリップ5とジョー本体2との間の
接触を阻止する表面陽極酸化の形態の絶縁表面層3(図
2に示した)を備えている。この絶縁表面層3の範囲
は、おそらくは、熱ストリップ5または電気端子12が
衝接するジョー本体2の部分に対して制限することがで
きる。同様に、熱ストリップ5の上にジョー本体2の表
面層を補足し、または該表面層と置き換えることができ
る絶縁表面層を設けることができる。
例を図4の(a)ないし(e)に示してある。封止用ジ
ョー1に属するジョー本体2およびその他の部分は図1
に示した設計と実質的に同じ設計であるけれども、みぞ
4と、なかんずく、熱ストリップ5とは変化する形態を
示している。特に、ストリップがI字形の形状(図4の
(a))を有するときには、さらに、みぞ4を、例え
ば、湾曲した部分または階段形部分を有する非直線形の
形状に形成することができる。封止しようとする包装材
料の型式により、最適の封止効果が得られるように設計
された作用面を有する熱ストリップが選択される。ジョ
ー本体2のみぞ4の設計を変更しないで、熱ストリップ
5を例えばI字形横断面(図4の(a))またはL字形
横断面(図4の(b))を有するように形成することが
できる。これらの形状の両方により、熱ストリップ5と
ジョー本体2とを良好に接触させることができ、これは
安定性および熱放散の両方の観点から一つの利点を提供
する。V字形の熱ストリップ5(図4の(c))もまた
ジョー本体2に対して良好な接触面を提供し、そのう
え、2個のみぞ4を含む若干より複雑な設計および構造
は所定位置における極めて安定した固定と、最も苛酷な
使用状態の下ですらも形状が変化せず、また加熱される
ときに移動しない全く固定された熱ストリップとにより
相殺される。
た熱ストリップ5の形態は比較的に鋭利な長手方向の端
縁を有する作用面を備え、これは包装材料が制限された
領域内に強く圧縮されるときに、例えば、封止領域が包
装材料のいくつかの層を有する部分を通過させるとき
に、一つの利点になる。熱ストリップ5のこれらの横断
面形状の両方は単一の真っ直ぐなみぞ4を使用している
が、熱ストリップ5とジョー本体2との間の接触面が僅
かに減少し、その結果熱放散が僅か劣化するという不利
点を有している。熱ストリップのそれ以外の横断面形状
ならびにみぞ4の異なる形状およびその他の形状の組合
せはこの明細書に開示した本発明の概念の精神および範
囲から逸脱することなく当然考えられよう。
(紙、発泡材料等)であり、かつ相互に封止しようとす
る相互に向き合う熱可塑性材料の層への必須の熱伝達を
阻止しまたは少なくとも妨害する層を含む包装用ラミネ
ートを封止する際に両面加熱を行うために本発明による
2個の封止用ジョーを使用することができる方法を略図
で例示している。このような場合には、図4の(a)な
いし図4の(e)に示したストリップの形状の異なる組
合せを封止しようとする材料の型式の如何により使用す
ることができる。例えば一方のジョーの熱ストリップを
平坦な、好ましくは、広い作用面を有するように設計
し、かつ協働するジョーを狭い端縁または端面を有する
ように設計することにより、封止用ジョーを担持する包
装機械の移動部分を長期間作動させた結果発生すること
がある不正確によるかなりの影響をうけない良好な協働
が得られる。この設計により、さらに、より厚い材料の
部分(交差するオーバーラップ継手または継目)を圧縮
し、すなわち、圧潰(crush)することがさらに容
易に可能になり、それにより良好な品質のシールが得ら
れる。
施例においては、ジョー本体がワンピースとして製造さ
れ、かつみぞの両側に配置されたジョー本体のフランジ
部分を一緒にひだ付けし、または締め付けて一方の部分
または両方の部分を塑性変形させることにより内部に熱
ストリップが機械的に固定して締め付けられるみぞを有
している。これにより、内部に熱ストリップがゆるい締
付け部分または溶接継手または接着継手を全く使用する
ことなく固定して保持されかつ極めて効果的に固定され
る封止用ジョーが得られる。これにより、封止用ジョー
および熱ストリップの設計に関するかなりの自由度が得
られ、そしてこの型式の封止用ジョーに従来付随してい
た問題を完全に回避することができる。また、この設計
および構造により、熱ストリップとジョー本体との間に
良好な接触を保証することができ、それにより熱ストリ
ップが良好に固定され、その結果、温度の変動および長
期間の操作にもかかわらずこの熱ストリップが所定位置
に正確に保持されるのみでなく、また過剰の熱の良好な
除去または放散を保証することができる。熱ストリップ
のスロットは冷却能力を増大させかつ改良するのみなら
ず、またスロットの深さを変更することにより、熱スト
リップのある部分が封止しようとする包装材料の例え
ば、より厚い、すなわち、絶縁性がより高い部分を補償
するように使用することができる周囲の部分よりも高い
作業温度に保たれることを保証することが可能になると
共に、該包装材料の加熱レベルを適応させ、かつ包装機
械の電流供給電源のレベルを維持することが可能にな
る。
限定されるものと考慮すべきではなく、特許請求の範囲
に記載の精神および範囲から逸脱することなく、多数の
変型または変更が考えられよう。
る装置を断面で示した図。
面で示した図。
Claims (16)
- 【請求項1】 ジョー本体(2)と、熱ストリップ
(5)とを備えた封止用ジョー(1)を含む熱可塑性材
料をヒートシールする装置において、ジョー本体(2)
がワンピースとして製造され、かつ内部に熱ストリップ
(5)が機械的に留められるみぞ(4)を備え、ジョー
本体(2)とみぞ(4)との間に電気絶縁層(3)が配
置されていることを特徴とする熱可塑性材料をヒートシ
ールする装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の装置において、みぞ
(4)の両側に配置されたジョー本体(2)の部分
(6)の少なくとも一方が塑性変形され、それにより熱
ストリップ(5)が前記部分(6)の間のみぞ(4)内
に固定されることを特徴とする装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の装置において、ジョー
本体(2)が陽極酸化されたアルミニウムからなること
を特徴とする装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の装置において、ジョー
本体(2)が内部冷却ダクト(7)を含むことを特徴と
する装置。 - 【請求項5】 請求項1または2のいずれか一項に記載
の装置において、熱ストリップ(5)がジョー本体
(2)に面したその部分において電気絶縁表面層を備え
ていることを特徴とする装置。 - 【請求項6】 請求項1に記載の装置において、熱スト
リップ(5)が抵抗体合金からなることを特徴とする装
置。 - 【請求項7】 請求項6に記載の装置において、熱スト
リップ(5)が17×10-6(20−500℃)よりも
小さい熱膨脹係数を有することを特徴とする装置。 - 【請求項8】 請求項1から7までのいずれか一項に記
載の装置において、熱ストリップ(5)がI字形横断面
を有することを特徴とする装置。 - 【請求項9】 請求項1から7までのいずれか一項に記
載の装置において、熱ストリップ(5)がL字形横断面
を有することを特徴とする装置。 - 【請求項10】 請求項1から7までのいずれか一項に
記載の装置において、熱ストリップ(5)がV字形横断
面を有する装置。 - 【請求項11】 請求項1から10までのいずれか一項
に記載の装置において、熱ストリップ(5)が線形の隆
起領域を備えた外側作用面を有することを特徴とする装
置。 - 【請求項12】 請求項1から11までのいずれか一項
に記載の装置において、みぞ(4)の中に締め付けられ
る熱ストリップ(5)の部分が横方向のスロット(1
1)を備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項13】 請求項1から12までのいずれか一項
に記載の装置において、熱ストリップ(5)がみぞ
(4)の底面から僅かな距離上方に固定されていること
を特徴とする装置。 - 【請求項14】 請求項1から13までのいずれか一項
に記載の装置において、各々の封止用ジョー(1)が1
個またはそれ以上の熱ストリップ(5)を含むことを特
徴とする装置。 - 【請求項15】 請求項1から14までのいずれか一項
に記載の装置において、該装置が2個の協働する封止用
ジョー(1)を含むことを特徴とする装置。 - 【請求項16】 請求項15に記載の装置において、2
個の協働する封止用ジョー(1)の熱ストリップ(5)
が一方の熱ストリップ(5)の平坦なより広い表面が他
方の熱ストリップ(5)のより狭い端縁または端面と協
働するように選択されることを特徴とする装置。
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