KR20120065270A

KR20120065270A - 무균 충전 포장 기계 및 무균 충전 포장 방법

Info

Publication number: KR20120065270A
Application number: KR1020117026739A
Authority: KR
Inventors: 오리히로 츠루타; ?지 야마다
Original assignee: 오리히로엔지니아링구 가부시키가이샤
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2012-06-20
Also published as: JPWO2010116519A1; US20120017540A1; EP2418153A4; EP2418153B1; CN102387965A; CA2758236C; CN102387965B; WO2010116519A1; EP2418153A1; CA2758236A1; AU2009343918A1; KR101310488B1; JP5389161B2; US9371146B2; AU2009343918B2

Abstract

필름 이송기 (1), 플러그 이송기 (2), 용접 장치 (22, 55), 멸균기 (3), 및 충전 포장 장치 (5) 를 포함하는 무균 충전 포장 기계가 제공된다. 필름 이송기 (1) 는 스트림 필름 (8) 을 이송한다. 플러그 이송기 (2) 는 이송된 필름 (8) 의 미리 정해진 위치에 플러그 (7) 를 이송한다. 용접 장치 역할을 하는 일차 용접 메커니즘 (22) 은 플러그 (7) 를 필름 (8) 의 미리 정해진 위치에 임시로 용접한다. 멸균기 (3) 는 필름 이송기 (1) 로부터 이송되고 플러그 (7) 를 갖는 필름 (8) 을 멸균액에 담근다. 멸균기 (3) 로부터 이송되고, 플러그 (7) 를 갖는 필름 (8) 을 백 형상으로 형성하는 동안, 충전 포장 장치 (5) 는 형성된 플러그를 갖는 필름 충전체를 내용물로 충전하고 밀봉한다. 충전 포장 장치 (5) 에서, 용접 장치 역할을 하는 이차 용접 메커니즘 (55) 은 플러그 (7) 를 필름 (8) 에 완전하게 용접한다.

Description

무균 충전 포장 기계 및 무균 충전 포장 방법{ASEPTIC FILLING PACKAGING MACHINE AND ASEPTIC FILLING PACKAGING METHOD}

본 발명은 액체 또는 점성 물질과 같은 내용물로 충전된 필름 포장체를 연속적으로 제조하는 충전 포장 기계, 그리고 보다 구체적으로는, 플러그를 갖고 포장체를 형성하기 위해 필름을 멸균하면서 내용물로 충전된 필름 포장체를 제조하는 무균 충전 포장 기계에 관한 것이다.

이런 타입의 충전 포장 기계는 연속적인 시트 형상 필름을 이송하는 필름 이송기, 내용물을 이송하는 내용물 이송기, 및 필름 이송기로부터 이송된 필름을 포장체로 형성하면서 내용물 이송기로부터 이송된 내용물로 필름 포장체를 충전하고 밀봉하는 충전 포장 장치를 포함한다.

특히, 무균 충전 포장 기계에서, 필름 멸균기는 필름 이송기와 충전 포장 장치 사이에 배치된다. 필름 멸균기는 일반적으로 과산화수소 용액을 멸균액으로 사용한다. 필름 이송기로부터 이송된 필름이 멸균액에 담가지고, 필름의 멸균액이 건조된 이후에 충전 포장 장치로 이송된다 (특허 WO2008/087711 참조).

필름 포장체의 내용물을 원재료로 사용하는 일부 가공 업자는 필름 충전체에 플러그가 포함되도록 요구해왔다.

이러한 요구를 만족시키기 위해, 종래의 무균 충전 포장 기계에서, 멸균된 플러그가 상기 무균 충전 포장 기계에 포함된 충전 포장 장치에 의해 형성된 필름에 고정되기 위해 무균 조건에서 공급되었다.

그러나, 이 방법은 기계로부터 분리된 플러그 전용 멸균기를 필요로 해서, 무균 충전 포장 기계가 커지게 되었다.

그러므로 본 발명의 목적은 플러그를 멸균하기 위한 어떤 특별한 장치도 요구하지 않으면서 플러그를 갖고 내용물로 충전된 필름 포장체를 제조하기 위한 것이다.

본 발명의 양태에 따르면, 무균 충전 포장 기계는 스트립 필름을 이송하는 필름 이송기, 이송된 필름의 미리 정해진 위치에 플러그를 이송하는 플러그 이송기, 플러그를 필름의 미리 정해진 위치에 용접하는 용접 장치, 필름 이송기 측으로부터 전송되고, 플러그를 갖는 필름을 멸균액에 담그는 멸균기, 및 멸균기 측으로부터 전송되고, 플러그를 갖는 필름을 백 형상으로 형성하고, 상기 형성된 플러그를 갖는 필름 포장체를 내용물로 충전하여 상기 포장체를 밀봉하는 충전 포장 장치를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 무균 충전 포장 방법은 플러그를 스트립 필름의 미리 정해진 위치에 공급하고 용접하는 용접 단계, 용접 단계를 통과해오고, 플러그를 갖는 필름을 멸균액에 담그는 멸균 단계, 및 멸균 단계를 통과해오고, 플러그를 갖는 필름을 백 형상으로 형성하고, 형성된 플러그를 갖는 필름 포장체를 내용물로 충전하여 상기 필름 포장체를 밀봉하는 충전 포장 단계를 포함한다.

본 발명에 따라, 플러그는 필름에 용접되고, 그런 다음에 플러그는 필름과 함께 멸균액에 담가진다. 그런 다음에, 멸균된 플러그를 갖는 필름을 사용함에 의해, 플러그를 갖고 내용물로 충전된 필름 포장체가 제조될 수 있다. 그러므로, 충전 포장 기계로부터 별개로 플러그 전용 멸균기를 더이상 제조할 필요가 없다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 무균 충전 포장 기계의 구성의 개요를 나타내는 정면도이고,
도 2a 및 도 2b 는 도 1 에 나타낸 무균 충전 포장 기계에 포함된 충전 포장 장치를 나타내는 각각 평면도와 측면도이고,
도 3a 및 도 3b 는 본 실시예에 따른 무균 충전 포장 장치에서 플러그를 갖고 내용물로 충전된 필름 포장체를 나타내는 각각 평면도와 단면도이고,
도 4 는 도 3a 및 도 3b 에 나타낸 플러그를 갖는 필름 포장체를 형성하기 위한 필름의 형태를 나타내고,
도 5 는 본 실시예에 따른 무균 충전 포장 기계에 사용된 플러그의 형상을 나타내는 사시도이고,
도 6 은 도 1 에 나타낸 무균 충전 포장 기계의 좌측면으로부터 보이는 플러그 슈터의 구성을 나타내고,
도 7 은 도 1 에 나타낸 무균 충전 포장 기계의 전면으로부터 보이는 플러그 슈터와 일차 용접 메커니즘을 나타내는 확대도이고,
도 8a 와 도 8b 는 플러그가 부착된 필름 측 표면과 접촉하게 되는 이송 롤러의 구성 예를 각각 나타내는 단면도이고,
도 9a ~ 도 9c 는 필름을 안내하는 동안 그 필름을 백 형상으로 형성하기 위한 백 제작 가이드의 구성 예를 나타내는 것으로, 도 9a 는 평면도, 도 9b 는 정면도이고,
도 10a 와 도 10b 는 백 제작 가이드를 따라 이송된 필름을 각각 나타내는 사시도와 도 10a 에 나타낸 부분 (A) 에서 플러그의 외관을 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시예가 도면을 참조하여 기술된다.

도 1 및 도 2a 및 도 2b 에 나타낸 대로, 실시예에 따른 무균 충전 포장 기계는 필름 이송기 (1), 플러그 이송기 (2), 플러그를 갖는 필름을 멸균하는 멸균기 (3), 멸균액을 건조시키기 위한 건조 장치 (4), 필름을 백 (bag) 형상으로 형성시키는 동안 형성된 필름 포장체에 충전된 내용물을 밀봉하는 수직 충전 포장 장치 (vertical filling packaging device, 5), 및 충전 포장 장치 (5) 에 내용물을 이송하는 내용물 이송기 (6) 를 포함한다.

실시예에 따른 무균 충전 포장 장치는 도 3a 와 도 3b 에 나타낸 내용물로 충전되고 플러그 (7) 를 갖는 필름 포장체를 멸균을 실시하면서 제조한다. 실시예에 따른 포장체는 3가지 방법으로 밀봉된 백 형상을 갖는다. 다시 말해, 도 4 에 나타낸 대로, 스트립 필름 (8) 이 스트립 필름의 폭 중간 (8a) 에서 접히고, 양쪽 모서리 (8b) 는 원통형 형상을 형성하기 위해 열적으로 용접되며, 필름 (8) 의 상단 측 (8c) 과 하단 측 (8d) 이 백 형상을 형성하기 위해 열적으로 용접된다. 실시예는 플러그 (7) 가 백의 내부 표면에 고정되는 유형을 나타낸다.

플러그 (7) 는 과산화수소 (hydrogen peroxide) 용액에 담겨져서 멸균된다. 따라서, 플러그 (7) 는 담금 이후에 과산화수소 용액을 쉽게 제거할 수 있는 어떤 형상도 사용할 수 있다. 본 실시예에서, 도 5 에 나타낸 대로, 플러그 (7) 는 그 중앙에 스루홀 (through-hole) 을 포함하는 원통형 몸체를 갖고, 복수의 개구부 (7a) 는 스루홀과 연통하기 위해 원통형 몸체의 측벽에 형성된다. 이는 과산화수소 용액의 제거를 용이하게 한다.

다음으로, 무균 충전 포장 기계의 작동 (operation) 이 기술된다.

필름 이송기 (1) 는 무균 환경에 있지 않은 필름 전환 메커니즘 (11) 에 적재된 두 개의 필름 중 하나 (8-1) 를 이송한다. 이송된 필름은 이제 사용될 필름이다. 다른 필름 (8-2) 은 필름 용접 메커니즘 (12) 의 필름 프레싱 부재에 의해 유지된, 필름의 선단부를 갖는다. 유지된 필름은 대기 상태에 있는 필름이다. 이 무균 충전 포장 기계는 현재 사용중인 필름이 그 단부에 이르렀을 때, 충전 포장 장치 (5) 의 작동의 멈춤없이 대기 모드에 있는 필름으로 전환하는 축적 메커니즘 (accumulation mechanism, 13) 을 포함한다.

플러그 슈터 (21) 는 플러그 (7) 를 필름 전환 메커니즘 (11) 의 롤 필름으로부터 이송된 필름 (8) 으로 이송한다. 일차 용접 메커니즘 (22) 은 플러그 (7) 의 적어도 하나의 지점을 필름 (8) 표면의 미리 정해진 지점에 임시로 용접한다.

플러그 (7) 가 임시로 용접된 필름 (8) 은 멸균기 (3) 에 이송되기 위해 축적 메커니즘 (13) 과 같은 미리 정해진 이동 경로를 따라 지나간다. 플러그를 갖고, 멸균기 (3) 에 공급된 필름 (8) 은 멸균 탱크 (tank, 31) 에서 과산화수소 용액으로 멸균된다. 그런 다음에 건조 장치 (4) 가 필름 (8) 을 건조시켜서 충전 포장 장치 (5) 로 이송시킨다.

충전 포장 장치 (5) 는 이송된 필름 (8) 을 백 제작 가이드 (bag-making guide, 51) 를 통해 절반으로 접고, 필름 (8) 을 원통형 형상으로 형성하기 위해 수직 밀봉 메커니즘 (vertical sealing mechanism, 52) 에 의해 필름 모서리를 열적으로 용접한다. 내용물 이송기 (6) 로부터 이송된, 멸균된 내용물은 투입 파이프 (61) 를 통해 원통형 형상으로 형성된 필름 (8) 에 투입된다.

상기 내용물이 투입되는 원통형 필름 (8) 은 수평 밀봉 메커니즘 (53) 에 의해 필름 (8) 의 길이 방향으로 고정된 간격으로 열적으로 용접되고, 그렇게 함으로써 플러그를 갖는 필름 포장체를 연속적으로 제조한다.

무균 충전 포장 기계에 포함된 각각의 장치들이 자세하게 기술된다.

[필름 이송기 (1)]

도 1 에 나타낸 대로, 필름 이송기 (1) 는 롤에 감긴 필름 (8-1) 을 유지하고, 필름 (8) 을 다음 단계의 멸균기 (3) 로 연속적으로 이송한다. 대기 상태에서, 필름 이송기 (1) 는 롤에 감긴 다른 필름 (8-2) 을 갖는다. 현재 사용중인 필름 (8-1) 의 이송이 그 단부에 이르렀을 때, 수직 충전 포장 장치 (6) 로의 필름 이송의 중단을 막기 위해 대기 상태의 필름 (8-2) 이 현재 사용되고 있는 필름 (8-1) 에 결합된다.

필름 이송기 (1) 는 이송되는 필름 (8) 을 전환하기 위한 필름 전환 메커니즘 (11), 현재 사용되는 필름 (8-1) 과 대기 상태의 필름 (8-2) 을 결합시키기 위한 필름 용접 메커니즘 (12), 및 심지어 필름 전환 메커니즘 (11) 과 필름 용접 메커니즘 (12) 에서 필름 (8) 의 이송이 중단되더라도 충전 포장 장치 (6) 로의 필름 (8) 의 이송을 가능하게 하는 축적 메커니즘 (13) 을 포함한다.

축적 메커니즘 (13) 은 필름 이동 경로에 배열된 복수의 안내 롤러 (131) 와 레버 (132) 에 의해 지지되는 복수의 축적 롤러 (133) 을 포함한다. 필름 (8) 은 사행식 (meandering manner) 으로 잡아 당겨지기 위해 안내 롤러 (131) 와 축적 롤러 (133) 에 번갈아 걸려 있다. 레버 (132) 는 샤프트 (shaft, 134) 를 중심으로 화살표 방향 (A) 으로 선회하도록 지지된다. 선회하는 레버 (132) 는 필름 (8) 의 이동 경로 길이의 변화를 유발한다. 그러므로, 심지어 필름 결합 중에 필름 이송이 중단되더라도, 축적 메커니즘 (13) 에 저장된 필름 (8) 이 충전 포장 장치 (6) 에 이송될 수 있다.

축적 메커니즘 (13) 의 하류쪽에, 복수의 이송 롤러 (14) 가 필름 이송기 (1) 로부터 멸균기 (3) 와 건조 장치 (4) 를 통해 수직 충전 포장 장치 (5) 로 이송되는 필름 (8) 을 이송하기 위해 배치된다.

축적 메커니즘 (13) 의 상류쪽에, 구동 롤러 (15) 가 그 사이에 필름 (8) 을 유지하고 이를 축적 메커니즘 (13) 으로 이송하기 위해 배열된다. 구동 롤러 (15) 는 서보 모터의 사용에 의해 회전되므로 필름 (8) 의 이송량은 매우 정확하게 제어될 수 있다.

[플러그 이송기 (2)]

플러그 이송기 (2) 는 플러그 (7) 를 이송된 필름 (8) 의 미리 정해진 위치로 안내하는 플러그 슈터 (21) 와, 플러그 슈터 (21) 의 선단부에서 필름 (8) 표면의 미리 정해진 위치로 설정된 하나의 플러그 (7) 를 임시로 용접하는 일차 용접 메커니즘 (22) 을 포함한다. 플러그 슈터 (21) 의 선단부와 일차 용접 메커니즘 (22) 은 필름 용접 메커니즘 (12) 과 축적 메커니즘 (13) 사이에 운반된 필름 (8) 을 샌드위치 (sandwiching) 하는 대향 위치에 있다.

도 6 은 무균 충전 포장 기계의 왼쪽 측면으로부터 보이는 플러그 슈터 (21) 의 구성을 나타낸다. 도 7 은 무균 충전 포장 기계의 전면으로부터 보이는 플러그 슈터 (21) 와 일차 용접 메커니즘 (22) 의 확대도이다.

도 6 에 나타낸 대로, 플러그 슈터 (21) 는 플러그 이송기 (나타내지 않음) 로부터 이송된 플러그 (7) 의 플랜지 부분 (flange portion) 이 하류 측으로 안내되도록 상기 플러그의 플랜지 부분을 수납 (housing) 및 유지 (holding) 하면서 복수의 플러그 (7) 를 일렬로 배열하기 위한 부재이고, 상기 플러그 슈터 (21) 는 무균 충전 포장 기계의 상부로부터 연직 하방으로 연장된다. 플러그 슈터 (21) 는 운반된 필름 (8) 의 표면에 용접된 플러그 (7) 의 표면을 필름 (8) 의 표면에 향하도록 한다.

플러그 슈터 (21) 의 하단부 (선단부) 는 구부려져서 수평 상태에 가까운 비스듬한 상태로 배치된다. 이는 플러그 (7) 가 운반된 필름 (8) 의 표면에 고정되어야 하는 부위 (도 4 참조) 에 플러그 (7) 의 위치를 정하는 것을 용이하게 한다. 연속적인 플러그 (7) 를 하나씩 분리하고 이 플러그를 플러그 슈터 (21) 의 선단부에 떨어뜨리도록 분리 메커니즘 (23) 이 플러그 슈터 (21) 의 구부러진 부분의 바로 위에 배치되는 것이 바람직하다.

도 7 에 나타낸 대로, 일차 용접 메커니즘 (22) 는, 일차 용접 메커니즘 (22) 과 제 1 플러그 (7) 사이에 필름 (8) 을 배열하면서, 플러그 슈터 (21) 의 선단부에 위치한 제 1 플러그 (7) 의 위치를 마주보도록 배치된다. 일차 용접 메커니즘 (22) 은 플러그 슈터 (21) 의 선단부에서 플러그 (7) 에 가깝게 또는 멀리 이동 가능한 가열 부분 (heater portion; 22a) 을 포함한다. 가열 부분 (22a) 은 미리 정해진 온도로 제어된다. 그러므로, 필름 (8) 의 운반을 임시로 멈추고 가열 부분 (22a) 을 연장하여 필름 (8) 을 플러그 (7) 에 프레스하는 것에 의해 플러그 (7) 가 필름 (8) 의 표면에 용접될 수 있다.

용접 공정에서, 필름 (8) 을 마주하는 플러그 (7) 표면의 부분 (실시예에서 두 개의 지점) 이 필름 (8) 에 용접된다. 아래에 자세히 기술된대로, 이송 롤러 (14) 의 외부 원주 주변으로 필름 (8) 의 통과 또는 백 제작 가이드 (51) 의 모서리 (51c) 를 통한 통과를 용이하게 하고 필름 (8) 으로부터 플러그 (7) 의 박리 (peeling) 를 방지하기 위한 목적으로 전체면 용접 (full-surface welding) 대신 지점 용접 (point welding) 이 사용된다. 최종적으로, 수직 충전 포장 장치 (5) 에서, 필름 (8) 을 마주하는 플러그 (7) 의 전체면 (entire surface) 이 필름 (8) 표면에 완전히 용접된다.

일차 용접 메커니즘 (22) 과 구동 롤러 (15) 사이의 필름 (8) 의 이동 경로에서, 플러그 검출 센서 (24) 가 필름 (8) 에 대한 플러그 (7) 의 용접을 확인하기 위해 배치된다.

무균 충전 포장 기계에서, 최종적으로 제조되고 내용물로 충전된 복수의 포장체는 백 길이가 모두 같고, 따라서 필름 (8) 의 이송 방향에서 플러그 (7) 의 용접 피치 (pitch) 는 일정해야 한다. 실시예에 따라, 서보 모터에 의해 구동 롤러 (15) 의 회전을 제어하는 것은 필름 (8) 의 이송량을 매우 정확하게 제어할 수 있게 한다. 결과적으로, 필름 (8) 에 대한 복수의 플러그 (7) 의 용접 지점 간격은 일정할 수 있다.

플러그 (7) 의 임시 용접 이후에 멈추도록 미리 정해진 양만큼 필름 (8) 을 공급할 때 플러그 (7) 가 도착할 예정된 위치에 플러그 검출 센서 (24) 를 설치하는 것은 플러그 (7) 피치의 배열이 일정한 지 확인할 수 있게 한다.

다음으로, 필름 (8) 의 운반 경로에 배치된 이송 롤러 (14) 가 상세하게 기술된다.

본 발명에 따라, 롤 필름으로부터 이송된 플러그 (7) 를 갖는 필름 (8) 은 필름 이송기 (1) 에서 멸균기 (3), 건조 장치 (4), 및 충전 포장 장치 (5) 로 연속해서 이동된다. 따라서, 필름 (8) 이 통과하는 경로에 배치되는 이송 롤러 (14) 는 플러그 (7) 를 통과하는 형상으로 가공된다.

이송 롤러 (14) 는 플러그 (7) 를 갖는 필름 (8) 의 표면과 접촉하게 되는 롤러와 플러그 (7) 가 없는 필름 (8) 의 표면과 접촉하게 되는 롤러를 포함한다. 그러므로, 도 1 에 나타낸 대로, 적어도 두가지 타입의 이송 롤러 (14), 즉 제 1 롤러 (14-1) 와 제 2 롤러 (14-2) 가 있다. 제 2 롤러 (14-2) 는 플러그 (7) 를 갖는 필름 (8) 의 표면과 접촉하게 되는 이송 롤러이고 플러그 (7) 가 통과하면서 가공된다. 따라서 롤러 직경이 제 1 롤러 (14-1) 의 직경보다 크다.

도 8a 와 도 8b 는 플러그 (7) 를 갖는 필름 (8) 의 표면과 접촉하게 되는 이송 롤러 (14-2) 의 단면 구성 예를 나타낸다 : 도 8a 는 이송 롤러 (14-2) 의 로터리 샤프트 (rotary shaft) 가 롤러 몸체와 일체형으로 구성된 예를 나타내고, 도 8b 는 이송 롤러 (14-2) 의 로터리 샤프트가 롤러 몸체와 분리되어 구성된 예를 나타낸다.

도 8a 와 도 8b 에 나타낸 대로, 필름 (8) 의 플러그 (7) 가 통과하는 이송 롤러 (14-2) 부분의 외부 직경은 다른 부분의 직경보다 작다. 다시 말해, 이송 롤러 (14-2) 의 원주 주변 표면에서, 오목부 (recess; 14a) 가 필름 (8) 의 플러그 (7) 를 피하기 위해 형성된다. 이는 플러그 (7) 가 필름 (8) 과 함께 이송 롤러 (14-2) 의 외부 원주 주변을 통과할 수 있게 한다.

플러그 (7) 는 두 개의 지점에서 필름 (8) 에 임시로 용접된다. 따라서, 플러그 (7) 가 없는 필름 (8) 의 표면이 이송 롤러 (14-1) 의 원주 주변 표면에 접촉하게 되면서 필름 (8) 이 이송 롤러 (14-1) 의 외부 원주 주변을 통과할 때, 이동하는 플러그 (7) 에 과도한 힘이 작용하지 않고, 플러그 (7) 는 필름 (8) 으로부터 박리되지 않는다.

[멸균기 (3)]

도 1 에 나타낸 대로, 멸균기 (3) 는 필름 이송기 (1) 로부터 이송된 플러그 (7) 를 갖는 필름 (8) 을 멸균한다. 과산화수소 용액이 멸균액으로 사용된다. 과산화수소 용액은 멸균 탱그 (31) 에 채워진다. 멸균 탱크 (31) 에서, 복수의 교대로 배열된 이송 롤러 (14) 를 포함하는 롤러 유닛이 설치되어 멸균 탱크 (31) 에서 제거된다. 필름 (8) 은 이송 롤러 (14) 에 필름 (8) 을 교대로 거는 것에 의해 사행식으로 잡아 당겨진다.

도 1 에 나타낸 대로, 무균 충전 포장 기계가 과산화수소 용액이 채워진 멸균 탱크 (31) 에 롤러 유닛이 설치된 상태로 작동될 때, 플러그 (7) 를 갖는 필름 (8) 이 과산화수소 용액에 담겨져서 이송된다. 결과적으로 플러그 (7) 와 필름 (8) 이 동시에 멸균된다.

[건조 장치 (4)]

건조 장치 (4) 는 필름 (8) 이 멸균기 (3) 를 통과하는 중에 플러그 (7) 와 필름 (8) 에 쌓인 과산화수소 용액을 뜨거운 공기를 내뿜어서 건조시킨다.

도 1 에 나타낸 대로, 건조 장치 (4) 는 플러그 (7) 만 건조시키는 플러그 건조실 (41) 과 필름 (8) 만 건조시키는 필름 건조실 (42) 을 포함한다.

플러그 건조실 (41) 과 필름 건조실 (42) 는, 이 순서대로, 멸균기 (3) 로부터 충전 포장 장치 (5) 까지의 필름 운반 경로를 따라 배열된다.

플러그 건조실 (41) 에는, 송풍기 (411) 가 필름 (8) 의 한쪽 표면에 임시로 용접된 플러그 (7) 에 뜨거운 공기를 집중적으로 내뿜도록 설치된다. 필름 건조실 (42) 에는, 상호 마주보고 필름 (8) 을 샌드위치 하도록 복수의 송풍기 세트 (421) 가 설치된다. 송풍기 (421) 는 송풍기 (421) 와 그 맞은편 송풍기 (421) 사이를 이동하는 필름 (8) 의 양쪽 표면의 전체 필름 폭을 향해 뜨거운 공기를 내뿜도록 기다란 형상으로 형성된다.

[충전 포장 장치 (5)]

충전 포장 장치 (5) 는 멸균기 (3) 와 건조 장치 (4) 를 통과해서 멸균된 플러그를 갖는 필름 (8) 을 사용하여 내용물이 충전된 필름 포장체를 제조하고 내용물은 내용물 이송기 (6) 로부터 공급된다. 내용물이 충전된 필름 포장체를 플러그를 갖는 멸균된 필름 (8) 으로부터 완성시키기 위한 메커니즘과 구성 요소는 무균 환경하의 실내에 배열된다.

충전 포장 장치 (5) 로서, 도 1 및 도 2a 및 도 2b 에 나타낸, 적어도 백 제작 가이드 (51), 수직 밀봉 메커니즘 (52), 및 수평 밀봉 메커니즘 (53) 을 포함하는 일반 수직 충전 포장 장치가 사용될 수 있다.

백 제작 가이드 (51) 는 건조 장치 (4) 를 통과한 필름 (8) 을 길이 방향으로 반으로 접어서 양쪽 모서리가 상호 일치하도록 형성하고, 필름 (8) 을 하방으로 안내한다. 백 제작 가이드 (51) 아래에, 보조 이송 롤러 (54) 가 필름 (8) 의 하방 이송을 돕기위해 배치된다.

도 9a ~ 도 9c 와 도 10a 및 도 10b 는 백 제작 가이드 (51) 의 구성, 특히 플러그 (7) 를 갖는 필름 (8) 이 백 제작 가이드 (51) 를 따라 이송되어 원통형 형상으로 형성되는 과정을 나타낸다.

우선, 필름 (8) 은 도 9a 에 나타낸 좌측 (건조실 (4) 이 충전 포장 장치 (5) 로부터 보이는대로 위치된 측) 으로부터 백 제작 가이드 (51) 의 슬로프 (51a) 를 따라 이송된다. 이 경우에, 플러그 (7) 가 부가되는 필름 (8) 의 표면은 백 제작 가이드 (51) 를 대향하여, 즉 상방으로 (도 9b 참조) 향한다. 필름 표면에 임시로 용접된 플러그 (7) 의 두 개의 임시 용접 지점 (7b) 은 필름 (8) 의 이송 방향 (도 9a 참조) 인 필름의 길이 방향에 대해 약 45 도 정도 경사진다. 이 임시 용접 지점의 위치는 일차 용접 메커니즘 (22) (도 7 참조) 의 가열 부분 (22a) 에서의 용접 위치에 기초하여 정해진다.

백 제작 가이드 (51) 의 슬로프 (51a) 를 따라 이송된 필름 (8) 이 백 제작 가이드 (51) 의 원통형 구멍 (51b) 안으로 떨어지고 반으로 접어져 원통형 형상으로 형성되고, 그리고 하방으로 이송된다 (도 9a 및 도 10a 참조). 이 경우에, 필름 (8) 은 백 제작 가이드 (51) 의 원통형 구멍 (51b) 의 모서리 (51c) 에서 접히고, 슬로프 (51a) 에서 상방을 향했던 필름 (8) 의 표면은 슬로프 (51a) 를 마주본다. 결과적으로 플러그 (7) 가 원통형 형상으로 형성된 필름 (8) 의 내부에 위치한다.

도 10a 에 나타낸 대로, 필름 (8) 이 백 제작 가이드 (51) 의 원통형 구멍 (51b) 에 들어갈 때, 필름 (8) 에 작용하는 인장력에 의해, 플러그 (7) 가 부가되지 않은 필름 (8) 의 표면이 백 제작 가이드 (51) 의 모서리 (51c) 에 프레스되면서 이동한다. 이 경우에, 도 10b 에 나타낸 대로, 플러그 (7) 의 두 임시 용접 지점 (7b) 의 위치는 동시에 모서리 (51c) 에 도달한다.

그러므로, 용점 지점 (7b) 에 과도한 힘이 작용하지 않고, 플러그 (7) 도 필름 (8) 의 표면에서 박리되지 않는다. 이 효과를 얻기 위해서, 실시예에 따라, 도 9a 에 나타낸 대로, 플러그 (7) 의 두 개의 용접 지점 (7b) 이 필름의 길이 방향에 대해 약 45도 경사진다. 그러나, 이 배열 각도는 백 제작 가이드 (51) 의 형상에 따라 알맞게 바뀔 수 있다.

실시예에 따라, 오목부 (51d) 는 백 제작 가이드 (51) 의 모서리 (51c) 의 플러그 통과 부분에 형성된다 (도 9c 및 도 10a 참조). 이는 백 제작 가이드 (51) 의 모서리 (51c) 를 통해 플러그가 부가되는 필름 (8) 부분의 통과 중에 플러그 (7) 의 임시 용접 지점 (7b) 과 모서리 (51c) 의 접촉을 피한다. 따라서, 필름 표면으로부터의 플러그 (7) 의 박리가 확실하게 방지될 수 있다.

플러그 (7) 는 상기 기술된대로 두 개의 지점에서 필름 (8) 에 임시로 용접된다. 그러나, 임시 용접 지점 (7b) 의 개수는 두 개로 제한되지 않는다. 플러그 (7) 는 하나의 지점에서 임시로 용접될 수 있다. 그러나, 하나의 지점의 경우에, 임시 용접 지점 (7b) 의 면적 (area), 플러그 (7) 의 무게, 또는 필름 (8) 의 두께 또는 경도에 따라, 플러그 (7) 부분이 백 제작 가이드 (51) 의 이송 롤러 (14) 또는 모서리 (51c) 의 외부 원주 주변을 통과하는 중에, 플러그 (7) 가 하나의 용접 지점 주위로 이동해서 필름 표면으로부터 박리될 수 있다. 그러므로, 임시 용접 지점 (7b) 의 면적, 플러그 (7) 의 무게, 또는 필름 (8) 의 두께 또는 경도에 이런 문제가 없는 경우에는, 플러그 (7) 는 하나의 임시 용접 지점에서 용접될 수 있다. 그러나, 실시예의 경우처럼, 플러그 (7) 가 미리 정해진 방향에서 설정된 두 개의 지점에 임시로 용접되는 것이 바람직하다.

백 제작 가이드 (51) 의 슬로프 (51a) 상부와 플러그 (7) 가 부가된 필름 (8) 의 부분이 통과하는 위치의 상부에, 플러그 검출 센서 (58) 가 필름 (8) 상의 플러그 (7) 존재를 확인하기 위해 설치된다. 플러그 검출 센서 (58) 는, 예를 들어, 광 투과 센서 (light transmissive sensor) 이다.

일반적으로, 광 투과성의 투명 또는 반투명 필름이 이송되는 동안 백이 만들어질 때, 레지스트레이션 마크 (registration mark) 가 필름에 부가되고, 필름 이송은 상기 레지스트레이션 마크에 기초하여 제어된다. 본 실시예에 따라, 문자 또는 마크가 없는 완전히 무지의 필름 (completely plain film; 8) 이 사용될 때에도, 레지스트레이션 마크 대신 필름 (8) 에 부가된 플러그 (7) 를 사용하고 플러그 검출 센서 (58) 에 의해 플러그 (7) 를 검출함으로써 정확한 필름 이송이 시행될 수 있다. 이차 용접 메커니즘 (55) 부분으로 이송되는 필름의 양은 플러그 검출 센서 (58) 에 의한 플러그 (7) 의 검출에 기초하여 제어된다.

다음으로, 백 제작 가이드 (51) 의 하방 측의 메커니즘이 기술된다.

도 1 및 도 2a 및 도 2b 를 참조하여, 이차 용접 메커니즘 (55) 과 수직 밀봉 메커니즘 (52) 이 백 제작 가이드 (51) 와 보조 이송 롤러 (54) 사이에 위치한다. 본 실시예에 따라, 이차 용접 메커니즘 (55) 은 백 제작 가이드 (51) 와 수직 밀봉 메커니즘 (52) 사이에 위치한다. 그러나, 이차 용접 메커니즘 (55) 은 투입 파이프 (61) 의 내용물 배출구와 백 제작 가이드 (51) 사이라면 어느 곳에든 위치할 수 있다.

두 개의 지점에서 필름 (8) 에 임시로 용접된 플러그 (7) 에 대해, 플러그 (7) 의 필름 측 전체 표면을 필름 (8) 에 완전하게 용접하는 이차 용접 메커니즘 (55) 은 가열 부분 (55a) 과, 플러그 (7) 가 부가된 필름 (8) 부분을 가열 부분 (55a) 에 프레싱하기 위한 프레싱 부분 (55b) 을 포함한다. 가열 부분 (55a) 은 미리 정해진 온도로 제어된다. 이 메커니즘은 임시로 필름 (8) 의 이송을 멈추고 프레싱 부분 (55b) 를 연장시켜 플러그 (7) 가 부가된 필름 (8) 부분을 가열 부분 (55a) 에 프레싱함으로써 필름 (8) 표면을 마주보는 플러그 (7) 의 전체 표면을 필름 (8) 에 완전히 용접할 수 있다.

수직 밀봉 메커니즘 (52) 는 백 제작 가이드 (51) 에 의해 상호 일치하는 필름 (8) 모서리의 이동 경로를 사이에 두고 상호 마주보도록 배열된 한 쌍의 밀봉 바 (seal bar; 521) 를 포함한다. 한 쌍의 수직 밀봉 바 (521) 의 적어도 하나는 전기 가열기와 같은 가열 수단 (도시되지 않음) 을 포함한다. 수직 밀봉 바 (521) 는 필름 (8) 의 대향하는 모서리를 필름 (8) 의 이송과 동기화된 고정된 타이밍에 간헐적으로 가압 및 가열하도록 구동된다. 그러므로, 상호 일치하게 접혀진 필름 (8) 의 모서리는 원통형 필름을 형성하기 위해 필름 (8) 의 전체 길이 방향에 걸쳐서 열적으로 상호 용접된다. 내용물은 내용물 이송기 (6) 의 투입 파이프 (61) 로부터 원통형으로 형성된 필름 안으로 투입된다.

수평 밀봉 메커니즘 (53) 은 투입 파이프 (61) 의 선단부 (내용물 배출구) 아래에 필름 (8) 을 사이에 두고 상호 마주보도록 배열된 한 쌍의 수평 밀봉 바 (531) 를 포함하고, 필름의 폭 방향 (필름 이송 방향에 직각 방향) 으로 전체 폭에 걸쳐 필름 (8) 을 열적으로 용접한다. 필름 (8) 의 전체 폭에 걸친 수평 밀봉 부분은 수평 밀봉 바 (531) 를 필름 (8) 의 이송과 동기화된 고정된 타이밍에 간헐적으로 구동시킴으로써 필름 (8) 의 길이 방향으로 일정한 간격으로 형성된다. 따라서, 원통형 필름으로 투입된 내용물이 밀봉된다.

수직으로 상호 인접한 두 개의 수평 밀봉 부분에 의해 구획된 (plot) 필름 부분이 하나의 포장 단위가 된다. 수평 밀봉 메커니즘 (53) 은 추가적으로 수평 밀봉 부분에서 폭 방향으로 필름 (8) 을 커팅하기 위한 커터 (도시되지 않음) 를 포함할 수 있다. 각 수평 밀봉 부분을 위해 커터에 의한 필름 (8) 커팅은 각각의 포장 단위로 분리된 필름 포장체 (플러그를 갖고 내용물로 충전된 필름 포장체) 의 습득을 가능하게 한다. 커터는 한 쌍의 수평 밀봉 바의 하나에 포함되거나 또는 수평 밀봉 바 (531) 로부터 분리된 유닛으로 구성될 수 있다.

충전 포장 장치 (5) 가 한 쌍의 드로잉 롤러 (drawing roller; 56) 와 한 쌍의 포밍 플레이트 (forming plate; 57) 를 상기 언급된 구성 요소에 추가하여 포함하는 것이 바람직하다.

한 쌍의 드로잉 롤러 (56) 는 투입 파이프 (61) 아래에 필름 (8) 의 운반 경로를 사이에 두고 상호 마주보도록 배열된다. 드로잉 롤러 (56) 는 필름 (8) 의 하방 이송을 가능하게 하는 방향으로 회전할 수 있고 개폐하기 위해 상호 대향하여 이동할 수 있다. 드로잉 롤러 (56) 는 닫혔을 때 필름 (8) 의 전체 폭에 걸쳐서 필름 (8) 을 가압할 수 있는 길이로 형성된다.

내용물이 드로잉 롤러 (56) 보다 높은 위치까지 투입되는 상태에서 드로잉 롤러 (56) 를 닫음으로써, 필름 (8) 이 드로잉 롤러 (56) 의 용접력에 의해 크러시 (crush) 되어 수직으로 내용물을 분리시킨다. 드로잉 롤러 (56) 가 닫힌 상태에서 회전되면, 드로잉 롤러 (56) 위의 내용물은 드로잉 롤러 (56) 위에 남고, 원통형 필름 (8) 이 드로잉 롤러 (56) 에 의해 크러시되는 동안 오로지 드로잉 롤러 (56) 아래에 있는 내용물만 필름 (8) 과 같이 이송된다. 드로잉 롤러 (56) 에 의해 크러시된 필름 (8) 부분은 수평 밀봉 메커니즘 (53) 에 의해 열적으로 용접되고, 그렇게 해서 어떤 공기도 포함하지 않는 필름 포장체를 제조한다.

한 쌍의 포밍 플레이트 (57) 가 상호 접근하거나 또는 분리되는 방향으로 대향하여 이동하기 위해 필름 (8) 을 사이에 두고 드로잉 롤러 (56) 와 수평 밀봉 메커니즘 (53) 사이에 배열된다. 포밍 플레이트 (57) 는 필름 (8) 의 팽창을 억제하기 위해 미리 정해진 간격으로 내용물이 충전된 필름 (8) 부분을 그 사이에 유지하고, 그렇게 함으로써 내용물이 투입되는 필름 (8) 부분을 정돈한다. 이는 내용물 용량의 변동성을 억제한다. 원통형 형상으로 형성된 필름 (8) 의 양쪽 모서리가 내용물 충전 필름 (8) 의 무게에 의해 구부려지는 것이 경감된다. 따라서, 원통형 필름 (8) 이 드로잉 롤러 (56) 에 의해 크러시되어 수평 밀봉 메커니즘 (53) 에 의해 열적으로 용접되면서, 필름 (8) 에 주름 (wrinkle) 이 생성되기 어렵다.

필름 (8) 의 팽창을 억제할 필요가 없을 때, 예를 들어 내용물이 가볍거나 또는 내용물 용량에 대한 엄격한 요건이 없을 때, 항상 포밍 플레이트 (57) 를 설치할 필요는 없다.

[내용물 이송기 (6)]

내용물 이송기 (6) 는, 필요할 때, 내용물을 충전 포장 장치 (5) 로 이송하기 위해, 필름 포장체를 충전하도록 내용물을 적절하게 조절한다.

내용물 이송기 (6) 는 충전 포장 장치 (5) 에 의해 형성된 필름 포장체에 내용물을 투입하기 위한 투입 파이프 (61) 를 포함한다.

본 실시예에 따라, 충전 포장 장치 (5) 가 도 3a 및 도 3b 에 나타낸 필름 포장체를 형성하기 위해 필름 (8) 을 접을 때, 플러그 (7) 는 필름 포장체의 내부 표면의 중앙에 위치한다. 플러그를 갖는 필름 포장체 내에 내용물을 투입하기 위해, 투입 파이프 (61) 는 수직 충전 포장 장치 (5) 의 상방으로부터 필름 (8) 과 함께 하방으로 이동되는 플러그 (7) 를 간섭하지 않도록 설치되는 것이 바람직하다.

따라서 투입 파이프 (61) 는 플러그 (7) 의 이동 경로를 피하도록 설치된다. 도 1 에 나타낸 예에서, 두 개의 투입 파이프 (61) 가 플러그 (7) 의 이동 경로를 샌드위치 하도록 설치된다. 그러나, 투입 파이프 (61) 가 필름 (8) 의 이송을 수반하는 플러그 (7) 의 이동을 막지 않도록 위치된다면, 투입 파이프 (61) 의 개수는 하나 또는 적어도 두 개가 될 수 있다.

무균 충전 포장 방법과 상기 방법을 구현하기 위한 기계가 기술되었고, 그리고 특히, 충전 포장 공정이 수직 충전 포장 장치의 예를 사용해서 기술되었다. 그러나, 본 발명은 상기 예에 제한되지 않는다. 따라서 제조되는 포장체의 형상은 세 가지 방법으로 밀봉된 백으로 제한되지 않는다. 본 발명은 심지어 수직 및 수평 측에 네 개의 밀봉 부분을 갖는 네가지 방법으로 밀봉된 백, 또는 기립된 상태로 유지되는 스탠딩 백 (standing bag) 이 제조되는 경우에도 적용될 수 있다.

다시 말해서, 플러그를 필름에 용접하고, 필름과 플러그가 동시에 멸균되어 플러그를 갖는 필름 포장체를 만드는 기술적 지식의 범위 내에서의 본 실시예의 구성과 형상에 어떠한 변형도 가능하다.

본 발명은 플러그가 포장체의 내부 표면에 고정되는 포장체 타입뿐만 아니라 플러그가 포장체의 외부 표면에 고정되는 타입의 제조에도 적용될 수 있다.

1 필름 이송기
11 필름 전환 메커니즘
12 필름 용접 메커니즘
13 축적 메커니즘
131 안내 롤러
132 레버
132 축적 롤러
133 샤프트
14, 14-1, 14-2 이송 롤러
14a 오목부
15 구동 롤러
2 플러그 이송기
21 플러그 슈터
22 일차 용접 메커니즘
22a 가열 부분
23 분리 메커니즘
24 플러그 검출 센서
3 멸균기
31 멸균 탱크
4 건조 장치
41 플러그 건조실
411 송풍기
42 필름 건조실
421 송풍기
5 충전 포장 장치
51 백 제작 가이드
51a 슬로프
51b 원통형 구멍
51c 모서리
52 수직 밀봉 메커니즘
521 수직 밀봉 바
53 수평 밀봉 메커니즘
531 수평 밀봉 바
54 보조 이송 롤러
55 이차 용접 메커니즘
55a 가열 부분
55b 프레싱 부분
56 드로잉 롤러
57 포밍 플레이트
58 플러그 검출 센서
6 내용물 이송기
61 투입 파이프
7 플러그
7a 개구부
7b 임시 용접 지점
8, 8-1, 8-2 필름

Claims

무균 충전 포장 기계로서,
스트립 필름을 이송하는 필름 이송기;
이송된 필름의 미리 정해진 위치에 플러그를 이송하는 플러그 이송기;
필름의 미리 정해진 위치에 플러그를 용접하는 용접 장치;
필름 이송기 측으로부터 전송되고, 플러그를 갖는 필름을 멸균액에 담그는 멸균기; 및
멸균기 측으로부터 전송되고, 플러그를 갖는 필름을 백 형상으로 형성하고 상기 형성된 플러그를 갖는 필름 포장체를 내용물로 충전하여 필름 포장체를 밀봉하는 충전 포장 장치를 포함하는 무균 충전 포장 기계.
제 1 항에 있어서, 이동되도록 필름이 감겨있는 복수의 이송 롤러를 추가적으로 포함하고, 플러그를 갖는 필름의 표면이 접속하게 되는 이송 롤러의 원주 주변 표면에 필름에 용접된 플러그를 통과시키도록 오목부가 형성되는 무균 충전 포장 기계.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 충전 포장 장치는 필름이 통과해서 필름이 원통형 형상으로 형성되도록 반으로 접히는 백 제작 가이드를 포함하고; 및
상기 오목부는 플러그를 갖는 필름 부분이 통과하는 백 제작 가이드 부분에 형성되는 무균 충전 포장 기계.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용접 장치는 필름에 대향하는 플러그 측의 표면을 필름 표면에 용접 지점에서 용접하기 위한 일차 용접 메커니즘과 필름에 대향하는 플러그 측의 표면 전체를 필름 표면에 용접하기 위한 이차 용접 메커니즘을 갖고;
상기 일차 용접 메커니즘은 필름을 사이에 두고 플러그 이송기로부터 이송된 플러그에 대향하도록 위치되고; 및
상기 이차 용접 메커니즘은 충전 포장 장치의 필름 형성 유닛과 내용물 충전부 사이에 위치되는 무균 충전 포장 기계.
제 4 항에 있어서, 상기 일차 용접 메커니즘이 필름에 대향하는 플러그 측의 표면을 필름 표면에 두 개의 용접 지점에서 임시로 용접하는 무균 충전 포장 기계.
제 5 항에 있어서, 상기 일차 용접 메커니즘이 플러그를 필터에 용접해서 필름 표면에 임시로 용접된 플러그의 두 개의 용접 지점이 백 제작 가이드의 원통형 구멍의 모서리를 따른 방향에 위치될 수 있는 무균 충전 포장 기계.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 일차 용접 메커니즘이 플러그를 필름에 용접해서 필름 표면에 임시로 용접된 플러그의 두 개의 용접 지점이 필름의 이송 방향인 필름 길이 방향에 대해 미리 정해진 각도만큼 경사진 방향에 위치될 수 있는 무균 충전 포장 기계.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전 포장 장치는 필름에 용접된 플러그를 검출하는 플러그 검출 센서를 포함하고, 상기 충전 포장 장치에 이송된 필름의 양이 플러그 검출 센서에 의한 플러그 검출에 기초하여 제어되는 무균 충전 포장 기계.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 멸균기와 충전 포장 장치 사이의 필름 경로에서, 플러그를 갖는 필름에 공기를 내뿜는 것에 의해 플러그와 필름에 쌓인 멸균액을 건조시키는 건조 장치를 추가적으로 포함하는 무균 충전 포장 기계.
무균 충전 포장 방법으로서,
플러그를 스트립 필름의 미리 정해진 위치에 공급하고 용접하는 용접 단계;
용접 단계를 통과해오고, 플러그를 갖는 필름을 멸균액에 담그는 멸균 단계; 및
멸균 단계를 통과해오고, 플러그를 갖는 필름을 백 형상으로 형성하고, 형성된 플러그를 갖는 필름 포장체를 내용물로 충전하여 필름 포장체를 밀봉하는 충전 포장 단계를 포함하는 무균 충전 포장 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 필름은 운반되기 위해 복수의 이송 롤러에 감기고;
상기 용접 단계는 필름과 접촉하게 되는 플러그 측의 표면 부분을 용접하는 일차 용접 단계와 필름과 접촉하게 되는 플러그 측의 표면 전체를 용접하는 이차 용접 단계를 포함하고; 및
상기 일차 용접 단계는 플러그가 필름에 처음으로 용접될 때 실행되고, 상기 이차 용접 단계는 충전 포장 단계 도중 내용물 충전 바로 전에 실행되는 무균 충전 포장 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 필름에 용접된 플러그가 검출되고, 그리고 필름의 이송된 양이 플러그의 검출에 기초하여 제어되는 무균 충전 포장 방법.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멸균 단계와 상기 충전 포장 단계 사이에서, 상기 멸균 단계를 거치고 플러그를 갖는 필름에 바람을 내뿜는 것에 의해 플러그와 필름에 쌓인 멸균액을 건조시키는 건조 단계를 추가적으로 포함하는 무균 충전 포장 방법.