JPS63205222A - 高能力無菌成形、充填および密封機用ポリホイルウエブからチューブを成形する改良装置 - Google Patents

高能力無菌成形、充填および密封機用ポリホイルウエブからチューブを成形する改良装置

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JPS63205222A
JPS63205222A JP62308799A JP30879987A JPS63205222A JP S63205222 A JPS63205222 A JP S63205222A JP 62308799 A JP62308799 A JP 62308799A JP 30879987 A JP30879987 A JP 30879987A JP S63205222 A JPS63205222 A JP S63205222A
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polyfoil
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    • B29C66/81811—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the cooling constructional aspects of the welding jaws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2705/00—Use of metals, their alloys or their compounds, for preformed parts, e.g. for inserts
    • B29K2705/02—Aluminium

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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、高速度でウェブ材料を密封したチューブに形
成する装置、特に、連続的に前進しているポリホイルウ
ェブ材料を操作して製品で充填され、横断シールされて
無菌包装体になし得るチューブを成形する改良装置に関
するものである。
［従来の技術］ 無菌包装体とは商業的無菌包装規格にしたがって製造さ
れた実質的に一様な予定量の製品の入った密封容器のこ
とである。商業的無菌包装は殺菌処理した製品を殺菌処
理した容器内に入れる工程と、次に、−消費前の販売お
よび貯蔵中に仕上製品を貯蔵すべき温度で貯蔵安定製品
内で生長し得る微生物が実質的に存在しない環境におい
て容器を気密にシールする工程とを含む。気密にシール
した容器は生物学的透過が実質的にないように容器包装
体を経てガスまたは流体の透過を最小とする。好ましく
は、包装体内には空気もまた実質的に無いものとし、空
気がいくらかの量で存在する場合には、望ましくない細
菌の生長を促進し、あるいはまた、殺菌の生長がない場
合でさえも、製品の味および色に悪い影響を与える。代
表的製品は流動材料、特に、ミルク、果汁その地回様の
流体飲料である。
殺菌容器は、普通、アルミニウム箔のような導電材料の
少なくとも１層と、製品と接触する包装体内側壁となる
熱可塑性材料の外側層と、外部環境と接触する材料の外
側層とを好ましくは有する積層ウェブ包装材料を具える
。本明細書では「ポリホイルウェブ」とも称している積
層材料は典型的に幾分剛固な仕上形状で直立するに十分
な強度を有し、製品を出荷および貯蔵するために入れ、
また、普通は通常の板紙構体層を含む。製品ラベルを板
紙層または熱可塑性外層上に印刷することができる。後
述する本発明の最も好適実施例において、使用されるポ
リホイルウェブは順次に低密度ポリエチレン層、紙材料
、サーリン（登録商標名）、アルミニウム箔、サーリン
（登録商標名）およびリニア低密度ポリエチレンを積層
した積層体を含む。低密度ポリエチレン層を高密度ポリ
エチレンとすることもでき、リニヤ低密度ポリエチレン
層は低密度ポリエチレンとすることができる。
包装体内側壁を形成する熱可塑性材料は互いにシールさ
れて気密シールを形成し得るものであることが必要であ
る。典型的に、対向する熱可塑性層が互いに融合するよ
うに溶融温度に加熱される。熱可塑性および金属箔層は
共働して無菌包装体に対する気密遮壁を設ける。金属箔
層は光および酸素遮壁を設ける。外層は普通は包装体継
目および包装体の最終的形成またはプリッタ中に形成さ
れる余分の材料が包装体側壁に融合またはタックされて
無菌的に好ましい包装体を形成するよう加熱することが
できる熱可塑性材料である。このようなポリホイル積層
体には使用者が仕上包装体から製品を容易に取り出し得
るようにする離間したアクセス手段を含むことができる
。
無菌および非無菌包装体またはカートンを紙材料および
積層ウェブ材料から形成するためのいくつかの方法およ
び装置が既知である。これらの方法および装置は一般に
２　ｆｆｆｉ類、すなわち、ブランク供給およびウェブ
供給のものに分離される。
ブランク供給機では、先づ、ウェブの供給が切断および
折り目付けしたブランクに別個に形成される０次に、ブ
ランクは１度に１個づつブランク供給機の形成部分に送
られ、容器に形成される。
１つの商業的ブランク供給無菌機がコンビブロック、モ
デル　Ｎｏ、ＣＦ３０６Ａである。
ウェブ供給機では、ウェブが平らなりニブストックのロ
ーラから直接に取り出され、折り目をつけられ（予め折
り目がつけられていない限り）、機械に送り込まれる。
次いで、機械はウェブを成形手段、例えば、四角形また
はチューブ状成形マンドレル、円形ワイヤ案内手段、ま
たは、一連の案内ローラおよび静止案内手段の周りに折
り曲げられて長さ方向に延びる筒を形成する。次に、長
さ方向側縁を互いにシールしてチューブを形成する。こ
のチューブに製品を充填した後、クランプし、シールし
、横方向に切断して煉瓦形状に形成することのできる包
装体を形成する。
ウェブを連続的に前進させてウェブをシールした包装体
に次第に形成することができ、あるいは、ウェブを間歇
的に前進させてウェブが停止している間またはステーシ
ョン間に８動している間に各形成およびシール作動を行
なうことができる。シール工程は熱可塑性材料を互いに
熱的にシールして気密シールを形成する工程を典型的に
包む。熱シールは、例えば、輻射熱および加熱した材料
を互いに押しつけるための手段を用いて行なわれ、ニク
ロム線または誘導加熱コイル（導電層が内部に一体に設
けられまたは表面に被覆されたウェブに対して）のよう
な対向する加熱した接触部材を用いている。一つの商業
的自動連続供給無菌機がテトラ・パック・モデルＡＢ９
である。
他の既知の無菌包装機としてはインターナショナル・ペ
ーパー・カンパニー製のウェブ供給無菌包装機、モデル
ＳＡを含む。
［発明が解決しようとする問題点］ 上述した成形、充填およびシール機の第１の問題は、現
在得られるよりも高速度で無菌包装体を経済的に効率の
高い方法で連続的に、または、間欠的に製造するために
要求される機械速度およびウェブ制御が制限されること
である０本発明はウェブ供給型機の改良に関するもので
、現在既知の機械よりも実質的に高い生産率を有するよ
う構成される。
間歇的および連続的前進ウェブ供給機は、ウェブを前進
させ、長さ方向に前進するチューブに形成し、横方向に
シールおよび切断して包装体を形成する速度によって制
限される。
したがって、本発明の目的は、ポリホイル材料の平らな
ウェブを長さ方向に前進するチューブに高速度で形成す
る改良した方法および装置を提供しようとするものであ
る。また、無菌条件下でチューブを形成するかかる方法
および装置を提供しようとすることも目的とする。
他の目的は、包装体を形成し易くするためにチューブを
形成する準備段階でウェブを実質的に三角形状にするこ
とにある。また、他の目的は、最終の矩形の包装体に存
在する折り目線の数を少なくするためと、互いにシール
させる側縁を整列させるために、前記三角形の底辺に成
形用ローラを設けようとするものである。
［問題点を解決するための手段および作用］従来の成形
、充填およびシール機の問題および限界を解消するため
、本発明による改良した装置は、連続的に前進している
ポリホイル材料のウェブをパイ形状または三角断面形状
に形成し、対向する側縁を整列させ、固定の長さ方向シ
ール誘導コイルおよび電磁エネルギ源を用いて、互いに
押圧されているポリホイルの側縁を誘導加熱して側縁を
長さ方向にシールしてチューブを形成する。
本発明によれば、互いにシールされるべきポリホイルウ
ェブ側縁をウェブ案内ローラおよびフランジによって操
作して密に重ならせ、あるいは接触させ、好ましくは、
熱可塑性層に対して熱可塑性層を重ね、ポリホイルの熱
可塑性層は電流キャリヤ層に隣接しており、製品に接触
する熱可塑性層によりチューブ内側を形成する。次に、
シールされるべき区域に電磁界を加えるが、この電磁界
はポリホイルの電流キャリヤ層内に電流を誘起させるに
十分なエネルギを有することが必要である。誘起電流は
、一様であっても一様でなくてもよいが、電流キャリヤ
層を抵抗加熱するに十分な総計電流密度と時間において
電流キャリヤ層内に誘起されることが必要であり、これ
により隣接、近接または接触する対向熱可塑性層を伝導
的に溶融するようにする。次に、溶融した熱可塑性材料
は、好ましくは、物理的力、すなわち、機械的、磁気的
またはこれらの組合せによる力を加えることによフて互
いに融合され、冷却によって気密シールを形成する。こ
れに代る実施例では、熱可塑性接着剤を互いにシールさ
れる層間に塗布し、電流キャリヤ層に発生される熱を用
いて接着剤を作用させて熱可塑性層を互いにシールする
。
細長いシール誘導コイルとして、好ましくは、ウェブ側
縁の周りに折畳される細長いコイルを用い、ウェブ側縁
をコイルの電流キャリヤ面間に通す。これにより長さ方
向シールコイルの長さまたは高さ方向に延びる細長い電
流キャリヤ導体内に集中した電磁界を供給し、ポリホイ
ル内に電流を誘起し、熱を発生してポリホイルの熱可塑
性層を溶融する。電磁界は対向する磁力をもポリホイル
の対向電流キャリヤ層上に発生し、この磁力は層を互い
に押しつける。
好適実施例においては、ウェブが連続的に前進される間
に長さ方向シールが一度に１個のセグメントで形成され
る。チューブ部分を形成するために所定長さのウェブを
溶融するに十分な時間で長さ方向シールコイルを間歇的
に付勢するよう制御システムを用いることができる。減
勢時間を決めて先行の溶融チューブセグメントが付勢し
た電磁界の有効範囲外へ通過する前に制御システムが長
さ方向シールコイルを再び付勢してウェブの他の長さ部
分を溶融し、これにより隣接のセグメントが重なるよう
にする。これがため、シールコイルの長さ、付勢時間お
よび付勢間の時間、ウェブ前進速度および有効電磁界強
さが相関し、これらを調整して前進しているウェブが有
効電磁界を受ける総露出時間によりウェブの全長さに沿
って熱可塑性層をシールし得るようにする。制御システ
ムは、本発明の一部を形成しない他の誘導コイルを制御
することもできる。
本発明は、また、ウェブが間歇的に前進される間、また
は、ウェブが停止されている間に、垂直シールコイルを
付勢することによって連続ウェブを間歇的に前進させる
機械に対して適用することができる。この実施例では、
前進長さを垂直シールセグメント長さより小さくして隣
接セグメントが確実に重なり合うようにする必要がある
。本発明は、また、連続的前進作動に対して長さ方向シ
ールコイルを連続的に付勢し得るよう構成することもで
きる。
好適実施例では、単−Ｒ−Ｆ発生器からのラジオ周波数
電流を用いる。ラジオ周波数電流を用いればポリホイル
材料内に薄い電流キャリヤ層を用いることができ、この
理由は、導体内に流れる電流が周知のスキンデプス現象
によって導体表面における相対的に薄い横断面区域内に
集中するからである。したがって、薄い導体を用いてポ
リボイル内に８起される電流がポリホイルの箔層全体に
わたって迅速に通過し、その層を一様に抵抗加熱し、こ
れによって余分の材料を有する導体を加熱するために要
するよりもシール時間を短縮することができる。さらに
、薄い長さ方向シールコイルを用いて装置の大きさを小
さくし、より冷却し易くすることができる。
ｒ−ｆ発生器および回路制御手段は、ウェブ、コイルの
構造、ウェブの速度および使用されるｒ−ｆ発生器の電
力容量に依存して長さ方向シールをセグメント的にまた
は連続的に形成するに適当な電力を引続き発生する。形
成したチューブを横方向にシールし得るよう構成された
誘導コイルおよび長さ方向シールコイルに電力を交互に
通すように制御回路を構成することができる。
本発明で用いる典型的な形成、充填およびシール機は連
続ウェブストックのロールと、ウェブ折り目線形成手段
と、例えば、過酸化水素のような殺菌媒体と、無菌包装
が希望される場合にウェブを殺菌するに必要な時間およ
び温度でウェブに殺菌媒体を加える手段とを含むことが
でき、ウェブの長さ方向側縁を整列および対向させて配
置してウェブを三角形状チューブに形成するための本発
明のチューブ形成部分は、長さ方向側縁をシールする垂
直誘導コイルと、チューブ形成部分を無菌状態に維持す
るための無菌空気源と、チューブが制御速度で前進する
際にチューブ内に製品を導入するためのフィラーチュー
ブと、所望量の製品を包むように順序でチューブを横断
してクランプし得る手段上に取付けられた１個以上のシ
ール機構とを包み、各シール機構は付勢時にクランプし
たチューブをシールする横断誘導コイルを有し、また、
チューブからシールした包装体を切り離すよう横断シー
ルに沿って切断するよう各シール機構に取付けられた切
断手段と、好ましくはラジオ周波数誘導発電機のような
誘導発電機と、垂直および横断シールコイルを付勢させ
る電磁エネルギを供給するための結合手段と、ウェブの
前進およびシール機構その他の成形装置の速度を制御す
る通常の駆動手段と、予定の作動条件にしたがって機械
の作動を制御するためのマイクロプロセッサとを含む。
理解されるように、本発明を１／４リットル入り無菌包
装体を形成するのに用いるためのチューブの製造につき
説明したが、当業者であれば、異なる寸法の包装体、非
無菌包装体、または冷蔵しなければならない包装体等を
含む他の分野ならびに間歇的前進連続ウェブ供給型機械
に本装置を用いることができる。したがって、上述した
記載および以下の記載は本発明を例示するものであり、
制限するものではない。
［実施例コ 第１．５および７図に示すように、本発明の図示の実施
例は成形、充填、シールおよびプリッタ機１０に関連し
て有利に用いることができ、この装置はマイクロプロセ
ッサにより制御されてポリホイルウェブ２０を機［１０
に折り目線形成区域５１を経て通し、折り目線付ウェブ
を清浄で好ましくは予め殺菌された区域１００に通して
ウェブ２０を殺菌し、・ウェブの側縁２４および２６（
第２図）を垂直シール区域１３０で互いにシールしてウ
ェブ２０をポリホイルチューブ２２に形成し、チューブ
２２に製品３２をフィラーチューブ４００によフて空気
を製品充填チューブ内に導入することなく充填し、この
充填したチューブ２２を包装体形成手段２００に通すこ
とによって製品３２が充填された仕上ポリホイル包装体
３１を製造する。包装体形成手段２００はチューブ２２
を横断してクランプし、シールし、切断して分離した予
備包装体（図示せず）を形成し、これらの予備包装体は
次に包装体処理装置（図示せず）によって仕上容器３１
に形成され、これらの作業を行なうために１個以上のシ
ール機構を用いることができる６機械１０は当業者にお
いて既知のように制御して間歇的または、好ましくは、
連続的に駆動することができる。
ウェブ２０は便宜的に、例えば、協働する折り目線付ロ
ーラを用いて、ウェブの供給源から取り出される際に、
あるいはウェブの供給源としてロール巻きする前に折り
目線が形成される。折り目線形成作動により正の折り目
線Ｐおよび負の折り目線Ｎを設けてウェブが折り目線パ
ターンに基づいて特定の場所で特定方向に折り曲げられ
るよう予め形成され、所望の仕上プリッタに一様に折り
曲げられ得るようになっている。
無菌包装を行なうため、ウェブは通常清浄にされ、その
後、殺菌区域１００において殺菌し、製品の入った包装
体が、本発明の一部を形成しない既知の方法によって少
なくとも完全に横断シールされる後まで無菌環境内に維
持される。ウェブが殺菌された後およびチューブに製品
が充填されて横断シールされる前に、製品充填チューブ
を無菌状態に維持するためチューブ２２内に無菌空気を
吹き込む。
好ましくは、ウェブ２０が案内手段に沿って前進する際
にウェブ２０を操作し、曲げ、または湾曲させてウェブ
側縁を長さ方向に整列させ、対向するウェブ側縁の内側
の熱可塑性層を互いにシールして長さ方向シールを形成
する。外側の熱可塑性層を説導加熱する代りに２個の対
向するウェブ片間に熱により作用する接着剤を介挿して
用いることもできる。
第１．４．５および５８〜５ｇ図に示す好適実施例にお
いては、ウェブ２０は殺菌部分から案内ローラ１１０を
越えてウェブ案内板６４を横切って引き出され、ウェブ
案内板が有する側方フランジ７４によフてウェブ側［２
４および２６が制限されるようにしている。フランジは
板６４に対して所定の角度で同じ方向に延びている。こ
の角度は、例えば、鋭角または直角のように、ウェブ２
０の側縁を捕捉し、制限するに十分なものであることが
必要である。フランジ７４は板６４に沿つて延長するに
したがって互いに近づくよう形成され、これによりウェ
ブ２０を湾曲させるように形成されている。好ましくは
、フランジはＶ字形を形成するよう互いに対して相対的
に長さ方向に傾斜して配置されている。
ウェブ２０は板６４と接触し、ウェブの側縁が板に沿っ
て前進する際に、フランジ７４が互いに近づいてウェブ
２０の内側の凹面を次第に増大し、最後に、ウェブ２０
が折り曲げられてウェブ側縁２４および２６が整列して
重なり合い（第４図）、折り曲ったウェブの残りの部分
がパイ（ｐｉｅ）形状または三角形断面形状を有するよ
うにする。この断面形状はウェブに設けられている折り
目線およびウェブをチューブ２２に形成するために用い
られるローラおよび型によって部分的に予定される。
三角形状は、例えば、好適実施例における上端パネルの
ような包装体パネルの１側を形成するために設けており
、これにより、矩形のマンドレル上に４個のカートン側
壁を一度に形成したり管状筒を矩形筒に変形するために
要する大きな力を用いることを必要なくしている。また
、仕上り包装体の商品価値を低下させる原因となる継目
または折り曲げ線のいくつかをなくしている。さらに、
三角形状はウェブを迅速に前進させ、また、長さ方向に
シールされる際におけるウェブ側縁の整列を制御するよ
う制御する必要のある表面の数を減らすことができる。
空気ナイフ９７は導管９Ｂから殺菌空気流を噴射させる
ためのもので、殺菌部分１００をウェブ２０が出る場所
でウェブ２０に指向させて残漬殺菌媒体を気化させる。
また、空気ナイフ９７は殺菌空気を殺菌室内に通過させ
て正殺菌空気圧を維持させるためのベント７２を設けて
いる。
第７〜１８図に示すように、チューブ形成部分１３０は
機械１０の機枠１１上に取付けられた補助枠１３１およ
び１３２上に取付けられた協働ローラおよび案内部材を
具えている。補助枠１３１は補助枠１３２にピン１３３
により開放可能に（第１２．１３図を比較参照、仮想線
で示す）枢着され、開放によりウェブ２０を手で適当な
折曲げられた配向位置に送入したり、手入れをしたり、
または他の機械またはウェブの調整をしたりすることが
でき、機械の作動時には閉止する（実線で示す）。第１
３および１５図に示すハンドル１３４は通常のスプリン
グ負荷方法で補助枠１３１を補助枠１３２に対して相対
的に開閉するために用いられる。好ましくは、ハンドル
１３４は補助枠１３２にピン１３５で枢着され、ハンド
ル１３４上のボス１３７に固着されたロッド１３６によ
って補助枠１３１に連結されており、ロッド１３６は補
助枠１３１上に取付けられたボス１３８内に摺動自在に
取付けられている。スプリング１３９がロッド１３６の
周りにボス１３７と１３８との間で取付けられている。
調整ナツト１４０はロッド１３６をボス１３８内に前進
させることによってロッド１３６の有効長さを変化し、
これによりスプリング１３９によって加えられる張力を
調整する。ボス１３７および１３８はハンドル１３４お
よび補助枠１３１に回動自在に取付けられ、枢支点１３
５，１３３，１３８および１３７の位置を適切に選定し
てボス１３７がピン１３５に対しボス１３８のどちら側
にあるかに依存して、最外移動位置であるチューブ２２
から遠去かった位置またはチューブ２２側の位置のいず
れかに、すなわち、開放または閉止位置の一方に補助枠
１３１をスプリング１３９が保持するように構成してい
る。
補助枠１３１および１３２のそれぞれに取付けられた対
応する対の素子は実質的に同様の構造および機能を有し
、対向して配置されており、特別の場合以外は補助枠１
３２に対応する素子に添字ａをつけて示し、補助枠１３
１に対応する素子に添字すをつけて示している。説明を
容易にするため、一方の素子についてだけ説明するが、
その説明は他方の素子にも適用することができる。
第１２図に示すように、案内フランジ７４を出た後、三
角形のウェブは案内ローラ１４２ａおよび１４２ｂに接
触し、これらの案内ローラは互いに向け傾斜されている
とともに補助枠１３２から下方に向け傾斜されていてウ
ェブの側方パネル４４および４５（第２図参照）を平ら
に互いに向け押しつけ、これによりウェブ２０を折り目
線６２および６３の周りに折り曲げて実質的に三角形状
とする。案内ローラ１４２ａおよび１４２ｂは通常のジ
ンバル継手（図示せず）によって補助枠１３２に連結さ
れローラの回動方位をある角度範囲内で調整し得るよう
構成されている。
対向する長さ方向継目ピンチまたはニップローラ１４３
は互いに重なって整列されているウェブ側縁２４および
２６を互いにプレスして加圧し、コイル１２０内に前進
するウェブの制御を助ける。側縁２４は折り目線６６の
外側のウェブ部分であり、側縁２６は折り目線６６ａの
外側のウェブ部分である（第２図参照）。第７および１
８図に示すように、ローラ１４３はヨーク１６２の端で
整列してピン１４１上に回転自在に取付けられ、側縁を
互いに長さ方向に整列した状態で押圧するに十分な力を
加える。
ローラ１４３は傾斜されており、すなわち、ウェブに対
して約１０°〜１５°の角度で傾斜して固定され、ウェ
ブが前進する際にローラが回転して長さ方向ウェブ側縁
に対して直角な分力を与え、コイル１２０の条溝１２２
とによってウェブの最外側縁部分を押しつけて整列させ
、直線の一様な長さ方向継目が確実に形成されるよう構
成されている。ピン１４１の周りの傾斜角度を調整して
理想的整列を確実に得ることができる。
ローラ１４３に関連して回転自在の支持ローラ１６９が
チューブ２２を横断して接触するよう配向して設けられ
ている。好ましくは、ローラ１６９の幅を仕上りブリッ
ク３１のパネル３９ａとほぼ同じ幅とし、ブラケット１
６８に枢着して、垂直方向または長さ方向シールが形成
される際にブリック３１の上端となる三角形面および折
り目線６２および６３に折り目を付けるのを補助するた
め折り目線６２および６３間のウェブの区域に接触する
ように構成されている。
整列したウェブ側縁２４．２６がコイル１２０に通過さ
れ、このコイルは付勢されてウェブ側縁が加熱される。
好適実施例においては、加熱された長さ方向ウェブ側縁
を互いに押しつけるようコイル１２０によって発生され
る磁力によってシールが形成される。これに代る実施例
では、コイルはウェブ側縁を加熱するだけで、加熱され
たウェブ側縁を互いに押圧するピンチローラまたはニッ
プローラによってシールが形成される。アーム１５３お
よび１５４は実質的に剛性部材であって、これは長さ方
向シールコイル１２０を補助枠１３２から適当な距離に
取付け、コイル１２０が機枠１１に対して相対的に動か
ぬようにしている。このようにして、コイル１２０が付
勢される際に発生される電磁界または機械１ｏが作動さ
れる際の振動のためにコイル１２０の配向が変化する傾
向を最小にしている。
好適実施例では、コイル１２０によって対向しているポ
リホイルウェブの側縁に誦起される電流によってもまた
側縁における説起電流密度分布に比例する量の二次電磁
力をそれぞれ発生する。これらの電磁力は反対極性を有
し、互いに牽引する。これがため、コイル１２０によっ
て発生された磁界に露出されて条溝１２２内にあるウェ
ブ側縁２４および２６は互いに牽引し合って圧接し、熱
可塑性層が軟化し、溶融する際に、互いに融合する。ま
た、ウェブ２０の熱可塑性層が熱い間に、シールはニッ
プローラ１４４ａおよび１４４ｂ間を通過するので、対
向する熱可塑性層はさらに全体にわたり互いに機械的に
圧着されて融合し、均一な気密シールを形成する。ロー
ラ１４４はアーム１６３の端に取付けられ、加熱された
ウェブ側縁を互いに押圧するのに十分な力で互いに押圧
される。
好ましくは、長さ方向シールを、本発明の一部を形成し
ないが、審美上の理由および包装上の理由から包装体の
底パネル上に形成する。
チューブ２２が長さ方向にシールされた後、被駆動プー
リ１４５ａおよび１４５ｂならびに遊転プーリ１４６ａ
および１４６ｂ間に前進および通過される。第７．９，
１０，１１．１４．１６および１７図を参照して示すよ
うに、被駆動プーリ１４５ａおよび１４５ｂは実質的に
平行に配置され、その上を通過する１ベルト２０６ａお
よび２０６ｂは三角形チューブ２２の側面に摩擦掛合し
てチューブ２２を第１４図に示すようにさらに矩形の形
状に押しつける。遊転ローラ１４６ａおよび１４６ｂは
被駆動プーリ１４５ａおよび、１４５ｂの下側にそれぞ
れ配設されるが、しかし、半径を小さくするとともにオ
フセットさせてヘルド２０６ａおよび２０６ｂにプーリ
１４５ａおよび１４５ｂの周りのより大きい巻き角度を
与えるようにしている。
被駆動プーリ１４５ａおよび１４５ｂはベルト１７０に
よって駆動され、このベルト１７０はプーリ１４５ａに
関連するプーリ１７１、プーリ１４５ｂに関連するプー
リ１７２、巻取りプーリ１７３および軸１８９に取付け
られた被駆動プーリ１７４を互いに連結している。プー
リ１７３は軸１７３’（第１６図）上に取付けられ、ね
じおよびナツトによって補助枠１７５に取付けられてい
る。テンションプーリ１７３はベルト１７０を適当な張
力下に保持し、ベルト１フ０をプーリ１７１．１７２お
よび１７４に摩擦掛合させている。プーリ１７２は自在
継手１７９ｂおよび１８０ｂをいづれかの端に有する軸
１７８ｂによって駆動プーリ１４５ｂに連結されており
、自在継手１８０ｂは軸１８１ｂに連結され、この軸に
設けられたビン１８２ｂが受け室１８３ｂ　（長さ方向
溝孔１８４ｂを有する）の内外に摺動するよう構成され
、室１８３ｂの端に設けられたジャーナル軸受外匣１８
５ｂが補助枠１３１上に取付けられている。プーリ１７
１は駆動プーリ１４５ａに同様に連結されている。ベル
ト１７０はプーリ１４５ａおよび１４５ｂ上を反対回り
で通過してチューブ２２を実質的に一様に前進させるよ
う構成されている。ピンおよび溝孔による連結構造とす
ることによって補助枠１７５を補助枠１３１に対して相
対的に動かし、例えば、駆動プーリ１４５をチューブ２
２に正しく整列させ、駆動手段（図示せず）から駆動プ
ーリ１フ４への動力の伝達を調整し、あるいはまた、種
々の異なる寸法の包装体に対して機械１０を適合させる
ことができる。
駆動プーリ１７４は機械１０の駆動装置に軸１８９によ
って一連の種々の通常の形状のタイミングベルト、歯車
装置およびブーりを介して連結されている。
第７．８．９および１０図に示すように、成形プーリ１
４５ａおよび１４５ｂを通過後、プーリ１４５ａおよび
１４５ｂの下方にそれぞれ設けられた対向する案内板１
４７ａおよび１４７ｂによってチューブ２２はベルト２
０６ａおよび２０６ｂ間に前進される。案内板１４７は
下方および内方に延長し、所定距離で互いに離間されて
チューブ２２内の製品３２の量を制御するとともに、チ
ューブ２２を垂直方向整列外に動かす次の包装体形成作
動にもかかわらず、チューブ２２を実質的に垂直の軸線
に沿って維持する。ローラ１９４ａおよび１９４ｂは軸
２０４ａおよび２０４ｂ上に回転自在に取付けられてい
る。これがため、ウェブベルト２０６ａおよび２０６ｂ
　（第１０および１７図参照）はプーリ１４５および１
４６ならびにローラ１９４上にそれぞれ嵌り込んでチュ
ーブ２２と摩擦掛合し、ウェブベルト２０６がプーリ１
４５によって駆動される際に、チューブ２２を前進させ
る。好適実施例においては、ローラ１９４は凸表面を有
し、軸２０４の軸端に溝孔が形成され、これにより軸２
０４の軸線を水平に対して相対的位置に変更または固定
して所期のウェブベルト通路の周りにウェブベルトを維
持して走行させるよう構成することができる。これがた
め、軸２０４の軸線を前進中のチューブ２２に作用する
側方引張力に抗するよう調整し、対向するベルト２０６
ａおよび２０６ｂの軌道上の垂直方向の走行を維持する
ことができる。板１４７ａおよび１４７ｂをほぼ包装体
の幅の間隔で離間させて製品３２の重量によってチュー
ブ２２を伸張してほぼ正しい包装体厚さに体積を増大さ
せ、好ましくは、先細形状として約１／８インチの幅の
溝孔開口を形成して横断クランプおよびシール前にチュ
ーブの寸法を制御するよう構成する。
第１，４および６図に示すように、殺菌空気を大気より
高い圧力の連続流で導管１５０により噴出させてチュー
ブ２２の内部および殺菌したウェブに当てる。殺菌空気
は殺菌室１００から出た後に形成、充填および横断シー
ルされるまでの間においてチューブ２２および折曲げら
れたウェブ２０をそれが殺菌室１００に在った際の無菌
状態に維持する。上述した大気圧以上の圧力とすること
によって、殺菌したウェブが外部環境によって汚染され
る可能性を正圧の殺菌空気流により実質的に最小にして
いる。導管１５０の管端を製品３２より充分上方に位置
させて充填レベルの検出を妨害しないようし、しかし、
余り遠く離して製品充填レベルにおける殺菌空気の連続
的交換を妨げることがないようにすべきである。
第１，５および６図に示すように、製品３２はフィラー
チューブ４００によって、連続的に形成しているチュー
ブ２２内に導入される。チューブ内の製品のレベルを測
定するための製品レベル検出機４１０が、また、チュー
ブ２２内に挿入されて、チューブ２２が前進されて包装
体３０に形成される間に、チューブ内の製品３２のレベ
ルを検出する。フィラーバイブ４００の下端は製品レベ
ルより十分下方に位置させて気泡がチューブ２２内に落
下する製品によって、攪拌作用によって、または、渦流
の作用によってチューブ２２内の製品中に導入されない
ようにする。好適実施例では、製品レベル検出器４１０
として製品３２中に浸漬されるプローブの割合に応じて
インピーダンスの変化を生じる通常のキャパシタンスプ
ローブを用いることができる。生じたインピーダンスの
変化ケマイクロプロセッサによりて相関させてそれぞれ
の瞬間における製品レベル位置を指示させることができ
、この指示値を用いて以下に説明するように充填率を調
整する。
好適実施例によれば、数個の包装体に充填するに十分な
量の製品がチューブ内に常に入っている。それぞれの瞬
間における製品のレベルは検出器４１０によって検出さ
れ、この検出器もまた通常のマイクロプロセッサによっ
て製品レベルを予定のオーバーフロー遮断レベル、アン
ダーフロー遮断レベルおよび遮断レベル限界値内の作業
製品範囲と比較するために用いられている。充填率をマ
イクロプロセッサによって、例えば、絞り弁を用いて制
御して、前進しているチューブ２２の端において包装体
が形成されて切断される際に作業製品範囲内での製品レ
ベルの急な変動を計算に入れて、製品レベルを作業製品
範囲内に維持することができる。
第１９−２４図を参照して示すように、長さ方向シール
誘導コイル１２０は多ループコイルを具え、多数のルー
プの半分が、コイル１２０の長い側方ループ部分に沿っ
てこれらの部分間に延在する長さ方向通路または条溝１
２２の両側に等間隔で離間して配置されている（第１９
ａ図参照）。
折り曲げられたループの形状は放射された電磁界の強さ
を増し、平らなコイルの場合に比べて、誘導によって付
勢される際にコイル１２０によって放射される電磁界を
より均一に分布させる。均一に分布した磁界は均一に分
布した誘起電流をＵ字形条溝１２２内を通って前進する
ポリホイルウェブ側縁２４および２６の電流キャリヤ層
内、およびこの層に沿って、また層を横切って供給し、
対面する熱可塑性層を均一に加熱し、冷却に際し、実質
的に均一な長さ方向気密シールを提供する。
条溝１２２はウェブ側縁２４および２６を受け入れてそ
れらが条溝を通過する間、両側縁を整列状態に維持して
、コイル１２０が付勢される際に側縁を加熱して互いに
シールするよう構成されている。ウェブの入口は、例え
ば、６０°の傾斜で面取りされ、これによりウェブ２０
を条溝内に容易に通し得るようにしている。第２４ａ図
参照。長さ方向シールコイル１２０のループは導電性チ
ューブ６５６と中心タップ接地６５６ａとを具え、これ
を、例えばエポキシ、ａＧ−１０エポキシフアイバーグ
ラス材料、プラスチックまたは同様の材料による非導電
性剛体外匣６５８内に取付けることができる。好ましく
は、導電性チューブ６５６として内側に水のような冷却
媒体を流し得るよう構成された中空鋼チューブを用いる
。中心タップ接地片６５６ａは場所６５７で導体６５６
に電気的に接続されて、作動中にウェブに向けて電流ア
ークが発生するのを防止している。第２３および２４図
に示す間隔片部材６５５ａおよび６５５ｂを用いてコイ
ルおよび導体リード線を外匣６５８およびコイル１２０
内でそろえて互いに離間させて保持することができる。
好適実施例では、長さ方向シールは長さ方向シール誘導
コイル１２０の間歇的付勢によって形成され、包装体の
幅を横切った包装体の底シールとなる。コイル１２０の
長さは扁平にした包装体の幅にほぼ等しいか、またはよ
り大であり、したがって、少なくとも底シールに対応す
るチューブ２２の長さ方向の長さが、コイル１２０の付
勢時に、コイル１２０によって発生される電磁界を通過
する。ウェブの速度およびコイルの付勢および電磁界の
発生時間を釣り合せて対向する熱可塑性層が効果的に融
合して気密シールを好ましくは各セグメントが重なり合
った連続的シールとして形成する。
本発明による長さ方向シール作動はラジオ周波数発電機
（図示せず）による電力によって行なうのがよく、この
発電機は、例えば、約６５０ＫＨ２で約３〜５ＫＷのよ
うに、垂直シールを形成するために予め選択されたエネ
ルギレベルで発電する。このｒ−ｆ発電機は長さ方向シ
ール誘導コイル１２０に導体６５６によって電気的に接
続され、また、所要に応じ、本発明の一部を形成しない
接続機構６５２を経て横断話導コイルに電気的に接続さ
れる。
ｒ−ｆ発電機からの電力を制御回路によって長さ方向シ
ール誘導コイル１２０に切替え、このコイル内に電流を
誘起させ、コイル１２０のＵ字形部分１２２内に位置す
るポリホイルウェブ２０の対向する側縁２４および２６
に予定時間電流を誘起させる。この予定時間はコイル１
２０内を通過するポリホイルウェブ２０またはチューブ
２２の速度、接続機構６５２が作動される時間、ウェブ
の物理的性質、誘導コイルの形状その他の製造上のパラ
メータに部分的によるものである。
第１３図を参照して示すように、接続機構６５２がシー
ルコイル１２０をｒ−ｆ発電機に接続している。接続機
構６５２は外匣６５３と、好ましくはプラスチックのよ
うな絶縁材と、コイル１２０を発電機６５０に選択的に
接続および切り離すための手段とを具えるのがよい。コ
イル１２０の導電性チューブ内に冷却用流体を循環させ
るための冷却流体ボート１６５６ａおよび１６５６ｂが
設けられている。これらのボートに導電性チューブが電
気的に接続されて完全な電気回路を維持している。
チューブ２２が装置２００内に前進する際、チューブは
順次のシール機構によって横断クランプされ、各包装体
のために各シール機構間に実質的に同じ量の製品および
ウェブを固定し、次に、横断クランプされた部分でシー
ルされる。次に、シールされたチューブは、好ましくは
シール機構に取付けられた、または機械１０上の他の場
所に取付けられた切断手段によってシール部分で切断さ
れて包装体を形成する。切断された包装体は、次に、本
発明の一部を形成しない他の装置によって処理されて仕
上り包装体３１に形成され得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を用い得るよう構成された無菌包装体形
成、充填およびシール機の斜視図である。 第２図は本発明により用いるための、折り目線をつけた
後の、１個の包装体に対応するポリホイルウェブ材料の
平面図である。 第３図は第１図の機械の折り目線付は部分の断面図であ
る。 第４図は第１図の機械の製品充填チューブの断面図であ
る。 第５図は第１図の機械のウェブ折曲げ部分の斜視図であ
る。 第５ａ図は第５図の５ａ−５ａ線上の断面図である。 第５ｂ図は第５図の５ｂ−５ｂ線上の断面図である。 第５Ｃ図は第５図の５ｃｍ５ｃ線上の断面図である。 第５ｄ図は第５図の５ｄ−５ｄ線上の断面図である。 第５ｅ図は第５図の５ｅ−５ｅ線上の断面図である。 第５ｆ図は第５図の５ｆ−５ｆ線上の断面図である。 第５ｇ図は第５図の５ｇ−５ｇ線上の断面図である。 第６図は本発明による製品充填および殺菌空気チューブ
および製品レベルプローブの正面図である。 第７図は第１図の機械のウェブ折曲げおよび垂直シール
部分の背面断面図である。 第８図は第７図のウェブ折曲げおよび垂直シール部分の
下部案内部分の側面図である。 第９図は第７図の９−９線で矢の方向に見た側面図であ
る。 第１０図は第８図の１０−１０線上で矢の方向に見た正
面図である。 第１１図は第７図の１１−１１線上で矢の方向に見た側
面図である。 第１２図は第９図の１２−１２線上で断面として示す平
面図である。 第１３図は第９図の１３−１３線上で断面として示す平
面図である。 第１４図は第９図の１４−１４線上で断面として示す平
面図である。 第１５図は第１３図の１５−１５線上の断面図である。 第１６図は第１１図の１６−１６線上の断面図である。 第１７図は第１０図の１７−１７線上の断面図である。 第１８図は第７図の１８−１８線上で矢の方向に見た平
面図である。 第１９．２０および２１図は第１図の図面に対して相対
的な垂直シール誘導コイルを一部を断面として示す平面
、側面および背面図である。 第１９ａ図は第１９図の垂直シール話導コイルの斜視図
である。 第２２図は第２０図の垂直シール誘導コイルの上端部の
斜視図である。 第２３図は第２０図のスペーサ部材の２３−２３線上で
の斜視図である。 第２４図は第２０図の２４−２４線上で見たリードスペ
ーサの斜視図である。 １０：成形、充填、シールおよびプリッタ機、１１：機
枠、２０：ポリホイルウェブ、２２：ポリホイルチュー
ブ、 ２４．２６：ウェブ側縁、３１：仕上げ容器、３２：製
品、６４：ウェブ案内板、 ７４：案内フランジ、９７：空気ナイフ、１００：殺菌
区域、 １１０、　１４２ａ、　　１４２’ｂ　：案内ローラ、
１２０：長さ方向シール説導コイル、 １２２：条溝、１３０：チューブ形成部分、１４３：ピ
ンチまたはニップローラ、 １４４ａ、１４４ｂニー１−ツブローラ、１４５ａ、１
４５ｂ、１７４：被駆動プーリ、１４６ａ、１４６ｂ：
遊転プーリ（ロー　ラ）、１４７ａ、１４７ｂ：案内板
、 １６９：支持ローラ、 １７０．２０６ａ、２０８ｂ　：ベルト、１７３：テン
ションプーリ、 １９４ａ、１９４ｂ：ローラ、 ２００：包装体形成手段、 ２０６ａ、２０６ｂ：ウェブベルト、 ４００：フィラーチューブ、 ４１０：製品レベル検出器。 特許出願人　インターナショナル ペーパー　コンパニー 代理人　弁理士　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　伊　東　哲　也 ５ｏ￥　　　　　　ＦＩＧ　５

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ポリホイル材料の連続ウェブを、製品で充填され
    、横断方向にクランプされ、シールされ、そして切断さ
    れて包装体に形成され得るチューブに形成する装置にお
    いて、 ポリホイルウェブを前進させる手段と、 機枠と、 ポリホイルウェブを折り曲げるウェブ案内手段とを具え
    、このウェブ案内手段は所定の長さに沿って延在して、
    ウェブがウェブ案内手段に沿って前進されるにしたがっ
    てウェブの長さ方向側縁が徐々に互いに近づけられ対向
    して重なり合ってウェブが折り曲がるよう構成され、ま
    た、 機枠上に所定距離で離間して取付けられた１対の第１ロ
    ーラを具え、１つの第１ローラがポリホイルウェブの両
    側に位置し、第１ローラは機枠からポリホイルに向け所
    定角度で、かつ、機枠から下方に向け突出し、ウェブの
    前進に従って折曲げられたポリホイルウェブに接触して
    対向する長さ方向側縁に隣接するウェブの部分を平らに
    するよう構成され、また、 ウェブが前進する際にウェブの長さ方向側縁に近接して
    配置されてウェブの長さ方向側縁を受け入れて整列させ
    る条溝手段と、 重なり合って対向する長さ方向側縁を受け入れて両側縁
    を一緒に挟圧するよう互いに所定距離で離間して設けら
    れた一対の第２ローラとを具え、第２ローラはその互い
    に平行に延びる回転軸線がウェブの長さ方向側縁に対し
    て所定角度で傾斜してウェブの前進方向に対して直角方
    向の分力をウェブの側縁に加えてウェブ側縁を案内手段
    内に押しつけて長さ方向に整列させるよう構成され、ま
    た、 機枠に取付けられ、２個の平らになったウェブ部分間の
    ウェブ部分に接触してウェブ側縁を条溝手段に押しつけ
    てウェブ側縁を長さ方向に整列させ、これによりウェブ
    を実質的に三角形の断面形状とするよう構成された第３
    ローラを具え、そして、 対向する長さ方向ウェブ側縁を加熱して互いに融合させ
    て均質な長さ方向シールを形成する加熱手段を具えるこ
    とを特徴とする前記チューブ形成装置。
  2. （２）加熱され互いに重なり合って接触する長さ方向側
    縁を受け入れてさらに互いに押圧して均質な長さ方向シ
    ールを形成するための互いに所定距離離間された１対の
    第４ローラをさらに具えることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項の装置。
  3. （３）条溝手段およびポリホイルウェブを加熱する手段
    が、さらに、 機枠に固定関係で取付けられ、所定の長さにわたって延
    在し、電磁エネルギ源に電気的に接続され、そしてウェ
    ブ側縁に近接する位置に離間して設けられた長さ方向誘
    導コイルを具え、この誘導コイルによって発生される電
    磁界が誘導コイルに近接のポリホイルウェブの長さ方向
    側縁に電流を誘起して加熱し得るよう構成され、また、 前進するウェブ側縁を受け入れてウェブ側縁を整列させ
    得るよう構成された条溝材料を具え、この条溝はＵ字形
    状を有して、ウェブとコイルとの間に介挿され、その材
    料がコイルによって発生される電磁界に不利な影響を与
    えないものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項の装置。
  4. （４）長さ方向誘導コイルが、電流をポリホイル材料に
    誘起する際に、重なり合って対向する長さ方向ウェブ側
    縁を互いに押圧する磁力を発生するよう形成され、これ
    により加熱した側縁を一緒にしてシールを形成するよう
    にしたことを特徴とする特許請求の範囲第３項の装置。
  5. （５）ウェブ案内手段が、さらに、 ポリホイルウェブの前進方向を指向させる第５ローラと
    、 上端、下端および２個のフランジを有する板とを具え、
    前記フランジが板の側縁において上端から下端にまで板
    に対して鋭角または直角で延在し、フランジ間の間隔が
    上端から下端に向けて小さくなるよう板の側縁が形成さ
    れ、フランジが第５ローラからウェブを受け取るよう傾
    斜され、これにより、ウェブが前進するにしたがってウ
    ェブの長さ方向側縁を制御してウェブを折曲げて板の下
    端においてウェブの長さ方向側縁を互いに重ね合わせて
    対向させるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
    第２項の装置。
JP30879987A 1986-12-17 1987-12-08 高能力無菌成形、充填および密封機用ポリホイルウエブからチュ―ブを成形する改良装置 Expired - Lifetime JP2542228B2 (ja)

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US06/942,849 US4731980A (en) 1986-12-17 1986-12-17 Apparatus for forming a tube from polyfoil web for high capacity aseptic form, fill, and seal machines
US942,849 1986-12-17

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AT (1) ATE86933T1 (ja)
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