JPH08230835A - 管状包装材料の長手方向シームを溶着する装置 - Google Patents

管状包装材料の長手方向シームを溶着する装置

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JPH08230835A
JPH08230835A JP8002219A JP221996A JPH08230835A JP H08230835 A JPH08230835 A JP H08230835A JP 8002219 A JP8002219 A JP 8002219A JP 221996 A JP221996 A JP 221996A JP H08230835 A JPH08230835 A JP H08230835A
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heater
seam
sealing point
tube
longitudinal
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オールソン ミカエル
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Tetra Laval Holdings and Finance SA
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TETRA RABARU HOLDINGS E FINANCE SA
Tetra Laval Holdings and Finance SA
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Containers And Plastic Fillers For Packaging (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面状から管状へと連続的に形成される包装
材料ウェブに対し、連続長手方向シーム溶着接合を行う
装置にして、部品数が少なく、製造が簡単、安価で、メ
ンテナンス容易で、また、洗浄、殺菌が簡単な装置を提
供する。 【解決手段】 管（８）に形成された材料ウェブ（２
０）が長手方向接合シームに平行に置かれた誘導加熱器
のような接合加熱器（１）を用いて、長手方向接合シー
ムに沿って密封される。密封作業は密封点（１８）にお
いて連続的に行われ、該密封点に圧力ローラ（９）と対
抗圧力ローラ（１０）とから成る圧縮装置（２）が設け
られている。圧縮装置（２）は接合加熱器（１）と内部
連結されており、密封点（１８）に対して垂直方向に上
下する可動ユニットを形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平面状の包装材料
ウェブから管へと連続的に形成される包装材料ウェブに
連続した長手方向シーム溶着接合を行う装置にして、接
合加熱器を有する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】連続的に形成される管の長手方向の接合
またはシーム上で連続的に密封し、その際、高温空気ノ
ズルまたは誘導加熱器のような接合加熱器を使用するこ
とは、包装工業においては既知である。連続的に形成さ
れる管は、紙、プラスチック、金属などの層を含む積層
包装材料から成ることが好ましい。
【０００３】通常、積層材は最外側の熱可塑性材料、ア
ルミニウム箔、紙の芯またはキャリア層から成る。本積
層材は、平面状の包装材料ウェブから連続したホースま
たは管へと形成され、縁領域は、例えば流体食品のため
の包装を作るために、充填機械において加熱、溶融によ
り一体にされている。特許明細書ＳＥ４６４０１９は、
平面状のウェブから連続ホースまたは管を形成し、好ま
しくは縁領域を互いに重合わせ、高温空気を使用して縁
領域を一緒に溶着させる通常の方法を記載している。こ
の所謂長手方向シーム溶着には必然的に、積層材内の接
合熱可塑性層を密封または溶着温度まで加熱し、その
後、緊密なシーム接合を連続して形成するために圧縮す
るということが伴う。
【０００４】一つの縁領域にはしばしば熱可塑性材の帯
が設けられており、該帯が、両方の縁領域が一緒に溶着
され、管に沿って緊密なシーム接合を形成する前に、先
ず材料ウェブの一つの縁領域に溶着または溶融される。
これは、包装において、熱可塑性材により完全に被覆さ
れたシームを得るためである。さもなければ、接合の一
つの縁が包装内部に暴露され、その場合、包装積層材内
の紙または紙ボードのキャリアまたは芯の層が包装内の
液体に直接接触し、液体がキャリア層内に侵入し、該層
を部分的に溶解させたり、破損させたりする。高温空気
を使用する長手方向接合溶着においては、長手方向接合
シームにほぼ平行に置かれた細長い形状であることが多
い高温空気ノズルが使用される。この高温空気ノズルま
たは高温空気要素を加熱するのに比較的長い時間を要
し、結果として充填機械の長い始動時間を生じさせる。
【０００５】また、長い始動時間により、包装材料が充
填機械内の無菌室、すなわち、殺菌浴槽（Ｈ2 Ｏ2 ）と
形成作業部との間に置かれた空間において過熱されると
いう危険の結果として充填機械を停止する必要が生じた
場合もある。さらに、充填機械内の短い製造中止時間の
場合、緊密な長手方向接合を中断なく連続して達成する
には、接合シームの一部を再加熱することが必要であ
る。この構造は、自動工程を実現するために多くの可動
機械部分を必要とすることを意味している。機械が再始
動されるときは、接合シームを圧縮するため高温空気ノ
ズルの後ろに置かれた大きい圧力ローラが先ず長手方向
接合シームから離れるように枢動されねばならぬ。その
後、管に対する小さい支持体または裏打ちローラが管に
向かい動かされ、長手方向接合シームにおける管形状を
維持する。最後に、別の加熱要素が、大きい圧力ローラ
下方の領域を加熱またはより正確に再加熱するように所
定の位置に動かされる。本操作は結果として、種々のリ
ンケージ腕や枢動結合装置を備えた複雑な機械設計を必
要とする。本設計は相当な調整を必要とし、維持に費用
がかかる。さらに、２個の高温空気ノズルは、接合溶着
の連続運転時にも、機械または製造の停止時にも、高温
空気を常に排出している。これはまた、前述した充填機
械の無菌室における、製造または機械の停止時の場合の
問題を生じさせる。高温空気ノズルは摂氏数百度の温度
にあり、僅か数秒間で充填機械の無菌室内の接合加熱器
回りの環境を過熱させ、包装材料または管が非常に容易
に損傷されるという結果を招来する。ここで、過剰な熱
を除去するために、高価な換気装置が設置された。他の
重要な面は、例えば蒸気またはライ（ｌｙｅ：アルカリ
溶液）を使用する洗浄工程が、より複雑、高価になるこ
とである。数百度の空気噴射開口をもつ高温空気ノズル
と複雑なリンク機構とが管内部からのプラスチック削り
屑を塵埃と共に集めるので、構造全体を手により充填機
械の内側または外側から洗浄する必要があり、これは余
分なコストをもたらす付随的な作業である。これは、液
体食品の取り扱いにおいては衛生が非常に重要であるか
ら、さらなる欠点となる。衛生面についてさらに述べ
る。高温空気ノズルは管の２個の重なり縁領域の間に配
置される。このため、ノズルがしばしば包装材料の内側
を削ることになる。かかる掻き傷は、包装内の無菌性の
消失を伴う漏洩を生じさせかねない。
【０００６】特許明細書ＳＥ４６４０１９は、誘導加熱
により長手方向接合シーム溶着を実行する方法を開示し
ている。この場合、上記の管と長手方向接合シームとが
誘導子上の２個の誘導子板にほぼ平行に、かつそれらの
間を走っている。この形式の長手方向接合密封において
は、積層材内に埋没されたアルミニウム層が絶対不可欠
である。
【０００７】アルミニウム箔が、誘導子ループまたはコ
イルに対応したパターンを有して加熱され、電流の強
度、周波数、プロセス時間を適切に選択することによ
り、材料は所望の温度、すなわち、隣接する熱可塑性層
が互いに溶着され、密封または溶着温度にまで加熱する
のに充分な温度にまで加熱されることが可能であり、そ
れにより、一体にされた熱可塑性層が互いの上に溶着さ
れ緊密な耐久性のある密封が得られる。しかし、この場
合の一つの問題は、塵埃が、管内部に置かれた誘導子板
上に堆積されることである。これは、充填機械内の包装
材料内部に損傷を加えかねない。かかる熱可塑性層とア
ルミニウム箔への損傷は液体を包装材料のキャリアまた
は紙層内へと漏洩させ、充填包装に斑点またはしみとし
て表われる。これは無菌性を消失させ、結果として高価
につく包装の廃棄を伴う。この形式の誘導加熱器はさら
に、加熱領域を正しい位置に置くように調整することが
困難であることが判っている。２個の縁領域が、管が平
面状の包装材料ウェブから形成されるのと同時に、誘導
子板の間へと走り込む。これは、特に管に働く張力が変
動するときには、技術的には実行が複雑である。その結
果、包装材料の２個の縁領域の重なりの大きさが変動
し、また、縁領域における加熱が変動し不均一になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の装置に固有な欠点を有しない長手方向接合シーム
溶着のための装置を実現することであり、本発明の装置
は部品数が少なく、従って、製造がより簡単で、より経
済的である。装置の部品数が少ないことは、溶着装置の
サービスとメンテナンス、また、洗浄と殺菌とが全て簡
単になる点においても有利である。このことは、前もっ
て殺菌された内容物を無菌包装内に充填するタイプの包
装機械においては特に重要である。
【０００９】本発明の他の目的は、管内部に優しく、無
菌性の消失を伴うような包装材料への損傷が回避されて
いる溶着装置を実現することである。本発明のさらに別
の目的は、接合密封が不十分として廃棄される包装の数
を減少させるために、加熱領域の位置と効率とに関して
調整し統制することの簡単な溶着装置を提供することで
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】これら、および他の目的
は、例として述べた形式の装置において、密封点を画定
するように配置された圧力ローラと対抗圧力ローラとを
備えた圧縮装置を有し、圧縮装置と接合加熱器とが、駆
動装置により、密封点に対しほぼ垂直方向に往復運動を
する可動ユニットを形成するように互いに連結されてい
るという特徴を与えることにより達成される。本発明の
溶着装置の好適実施態様は、添付の従属請求項に記載し
た特徴を与えられている。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を付図を参照して詳細に説明す
る。図１、図２は本発明の溶着装置を示し、圧縮装置２
に連結された好ましくは誘導加熱器のような接合加熱器
１を有している。好適実施例においては、誘導加熱器１
は、狭い部分３と広い部分４との２個の部分に分割され
た誘導子から成り、誘導子は、最適溶着プロセスを行う
ように統制可能な定常パワーを供給し得る所謂ＩＨ発生
器（誘導加熱発生器）のような交流電流源（図示せず）
に接続されている。明瞭に画定された加熱領域５が、狭
い誘導子部分３のほぼ後方に形成されている。金属板３
と４における熱損失は比較的少なく、そのため、周囲環
境への熱放射に関連する問題が無視出来る程になってい
る。これは、高価、複雑な換気、冷却構造を用いて廃熱
を排出することを考慮する必要なしに、装置が充填機械
内に配置され得ることを意味している。
【００１２】上述の誘導子部分３、４は、好ましくはプ
ラスチック製のスペーサまたは案内レール６により互い
に絶縁されている。これはレール６は、ブラケット７を
介して、または代わりに、レール６または圧縮装置２の
形態に依存して、レール６と圧縮装置２との間の直接結
合を介して、誘導加熱器１を圧縮装置２に保持する保持
装置として働く。さらにレール６は、平面状の包装材料
から連続的に形成された管８が誘導子部分３、４から一
定距離に位置され、管８が板３、４との直接接触により
損傷されないこと、また、一定のパワー効果が管８のア
ルミニウム層内に誘導され得ることを保証している。
【００１３】２個の細長い部分３、４のうちの狭い方の
誘導子部分３は、管８の長手方向接合シームが重なり縁
領域を有する区域にほぼ加熱領域が集中するように、管
８の長手方向接合シームに平行に置かれる。さらに、装
置２は圧力ローラ９に整合して圧力ローラの上方に置か
れ、ローラ９は、密封または溶着温度にまで連続して加
熱された長手方向接合シームの外側から押圧するように
置かれ、同時に、好ましくはばねバイアスされた対抗圧
力ローラ１０が、緊密な密封が形成されるように、圧力
ローラ９に整合して、管８の内側から押圧する。
【００１４】好適実施例においては、圧縮装置２は、形
成リング１１内の凹所に環状周辺に沿って軸支された複
数個の圧力ローラ９から成る。装置はまた、圧力装置２
と誘導加熱器１とを垂直方向に往復させるように動き得
る案内および保持具１２を有している。垂直方向の案内
は、保持具１２（従って、溶着装置全体）を垂直方向に
だけ運動させる構造をもつ溝付きローラ１３により保証
されている。シリンダ−ピストン組立体１４が、装置が
置かれている充填機械内の閉鎖された無菌空間１９の外
側または背後に設けられている。ピストン−シリンダ組
立体または駆動手段は所定のストローク長さのピストン
を有している。リンク機構１５を介在させて、ピストン
がスタッドボルト（ｓｔｕｄ ｂｏｌｔ）１６に作用
し、ボルト１６は、（好適実施例においては）保持具１
２内の溝軌道１７内を上下に往復運動する。溝軌道１７
は、溶着装置が充填機械内で泡洗浄されるとき、流し出
すように斜めに傾斜されてもよい。かくて、スタッドボ
ルト１６の上下方向の運動が装置全体を対応して動か
す。溶着装置の動く距離はピストンのストローク長さに
より決められる。
【００１５】圧力ローラ９と対抗圧力ローラ１０との間
の点が密封点１８として定義される。図２、図３が、誘
導加熱器１の加熱領域５の下端と密封点１８との間の距
離として定義された距離Ｘを示している。何かの理由で
充填機械による製造の停止が必要になった場合、長手方
向接合シーム溶着が密封点１８に至るまで実行されよ
う。
【００１６】充填機械運転中は、平面状の包装材料ウェ
ブ２０が連続的に殺菌のため過酸化水素浴槽２１を通り
搬送される。その後、包装材料ウェブ２０は充填機械の
所謂無菌室１９に入り、そこで、種々の案内ローラと形
成リングとにより、ウェブが管８に形成される。管８は
誘導加熱器１に先だって、圧縮装置２を通り下方に導か
れる。好ましくは重なり縁領域をもつ管８の長手方向接
合シームは、レール６により保証されて、誘導加熱器１
から一定間隔をおいて走っている。幅とパワー出力に関
して明確に定義されている加熱領域５が、ＩＨ発生器に
より誘導子の狭い部分３に最も近い包装積層２０内のア
ルミニウム箔内において誘導加熱される。このとき隣接
する熱可塑性層が縁領域が緊密な接合密封を形成すべ
く、一緒に押圧され得るようにアルミニウム箔が加熱さ
れ、圧縮は、外側から押す圧力ローラ９と管８の内側か
ら押す対抗圧力ローラ１０との間の密封点１８において
行われる。何らかの理由等で充填機械による製造の停止
が必要になったときは、溶着は密封点１８に至るまで実
施されよう。
【００１７】包装の製造停止または機械作動中止時間に
おいては、平面状の包装材料ウェブ２０を殺菌するため
の過酸化水素浴槽２１は空にされることが多い。機械作
動中止時間中または短い停止中に、密封点１８と誘導加
熱器１の加熱領域５の下端との間の距離Ｘは冷却する。
長手方向接合シームの溶着が再開される前に、過酸化水
素が再び充填機械に補給され、誘導加熱器１が圧縮装置
２、圧力ローラ９、対抗圧力ローラ１０と共に、少なく
とも上記距離Ｘだけ長手方向接合シームに沿って下方に
動き、この距離Ｘを再加熱し、その後ユニットが、距離
Ｘを密封するように対応する距離だけ下方へ逆行する。
溶着装置が上方始動位置に到達したとき、管８が再び下
方運動を始め、そして静止した溶着装置が加熱し、管８
上の長手方向接合シームを連続的に密封し、その後、液
体食品の充填、横方向の密封、および、充填された包装
の分離が行われる。充填機械の再始動の際、距離Ｘの加
熱が行われると同時に、例えば、過酸化水素補給操作の
完結に向かって種々の始動プロセスが充填機械内で開始
される。管８の下方運動が開始する直前に溶着装置の垂
直往復運動により長手方向接合距離Ｘを加熱すること
は、全体としての始動時間を長引かせる程の時間を必要
としない。溶着装置の部品は非腐食性材料から成り、該
材料はさらに通常使用されるソーダライや蒸気のような
洗浄、殺菌剤に対し耐性を有している。
【００１８】かくて、本発明の装置は可動部品の少ない
単純な設計を構成している。これは、充填機械内に置か
れたままで自動的泡洗浄が可能な経済的設計である。こ
のことは洗浄プロセスを従来の手動洗浄に比較して相当
簡単にする。メンテナンスが、加熱領域に関する位置と
パワー出力の調整と共に簡単、安価になる。管内部の損
傷が防止され、包装が殺菌されないまま充填される危険
も防止される。本発明は以上に説明し図面に示されたこ
とに限定されると考えるべきではなく、多くの変形が添
付の特許請求の範囲の精神と範囲から逸脱することなく
考えられよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置を示す。
【図２】連続管を溶着しつつある装置を示す。
【図３】どのように包装材料が誘導加熱器の加熱領域を
通過し、次いで、圧力ローラと対抗圧力ローラとの間で
接合されるように圧縮されるかを示す。
【図４】充填機械の一部の断面を、充填機械を通る包装
材料の経路と共に示す。
【符号の説明】
１ 接合加熱器 ２ 圧縮装置 ３ 狭い部分 ４ 広い部分 ５ 加熱領域 ６ スペーサ（案内レール） ７ ブラケット ８ 管 ９ 圧力ローラ １０ 対抗圧力ローラ １１ 形成リング １２ 保持具 １３ 溝ローラ １４ シリンダ−ピストン組立体 １８ 密封点 ２０ 包装材料ウェブ ２１ 過酸化水素浴槽

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平面状の包装材料ウェブ（２０）から管
    （８）へと連続的に形成される材料ウェブ（２０）に対
    し、連続長手方向シーム溶着接合を行う装置にして、接
    合加熱器（１）を有する装置において、 前記装置がまた、密封点（１８）を画定するように配置
    された圧力ローラ（９）と対抗圧力ローラ（１０）とを
    備えた圧縮装置（２）を有し、該圧縮装置（２）と接合
    加熱器（１）とが、駆動装置により、密封点（１８）に
    対しほぼ垂直方向に往復運動をする可動ユニットを形成
    するように互いに連結されていることを特徴とする装
    置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、接合加
    熱器（１）が交流電源に接続された誘導加熱器を有し、
    長手方向接合シームにほぼ平行に配置されていることを
    特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、誘導加
    熱器（１）が該誘導加熱器（１）の誘導子部分（３、
    ４）にほぼ沿って加熱領域（５）が形成されるように配
    置されていることを特徴とする装置。
  4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までのいずれか１
    項に記載の装置において、圧縮装置（２）が圧力または
    形成ローラ（９）を備えた形成リング（１１）にして、
    該ローラが形成リング（１１）の環状周辺に沿って板内
    に軸支されている形成リング（１１）を有することを特
    徴とする装置。
  5. 【請求項５】 請求項１から請求項４までのいずれか１
    項に記載の装置において、少なくとも１個の圧縮ローラ
    （９）が長手方向接合シームの一方の側から押圧するよ
    うに密封点（１８）に配置され、同時に、好適にはばね
    バイアスされた対抗圧力ローラ（１０）が長手方向接合
    シームの反対の側から押圧するように配置されているこ
    とを特徴とする装置。
  6. 【請求項６】 請求項１から請求項５までのいずれか１
    項に記載の装置において、前記駆動装置が、リンク装置
    （１５）を介して前記ユニットの運動を作動させるよう
    に配設されたピストン−シリンダ組立体（１４）を有す
    ることを特徴とする装置。
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