WO2018003987A1 - シート溶着装置 - Google Patents

Abstract

多様な形状の溶着パターンに対しても柔軟に対応でき、且つ効率的な生産を可能とする新たなシート熱溶着装置を提供する。互いが接合されていない対面を有する少なくとも２つ複層からなるシートに対して当該対面を所定のパターンに熱溶着により接合するための装置であって、垂下する面を有する基台と、上記シートを基台の面上に沿って上から下に送り出すために設けられたシート搬送部と、上記基台の面と協働してシートを間に挟むように構成された保護シートと、保護シートの外側の面から基台の面方向に押圧して熱を加えながら対応するシートの上記少なくとも２つの複層間を所定のパターンで溶着するように保護シート上で２次元で移動するように構成された加熱圧着部と、からなるシート溶着装置。

Description

シート溶着装置

　本願発明はシート溶着装置に関する。特に本願発明は、樹脂シートのような熱溶着可能な複層シート間を熱溶着によって接合するシート溶着装置に関する。

　少なくとも２層の樹脂フィルムをその目的に応じて相互に部分的に接合して利用することは広く行なわれている。その部分的接合の手段として、樹脂フィルム自体の、あるいは樹脂フィルムにコーティングした層の熱溶融性を利用し、いわゆるヒートシール手法と呼ばれる溶着方法による接着することも一つの手段である。

　このヒートシール手法の代表的なものとして、目的とする接合部分に適合する型を有した発熱体をあらかじめ形成し、一方の基台のほうに樹脂フィルムをその発熱体で押し当てることで、その型に応じた所定の形状の接合部分を形成することも行なわれている。

　例えば、特開２０１２－０２４９５１号公報は、インフレーションシート成形によって、筒状に押し出されたフィルム状の樹脂を扁平にした２層フィルムを利用したスタンディング型バッグの製造方法を開示している。

　特開２０１２－０２４９５１号公報の図８は、そのスタンディング型バッグの製造装置の概略側面図を示しているものであり、溶着部分の型となるシールプレート６４Ａ，６４Ｂのシール用突端部６４Ａ－１，６４Ｂ－１を、基台となる受け板６５に当接するようにシールプレート６４Ａ，６４Ｂを押し当てて、対向シート面同士を溶着させたものである。

　しかし、ある型を持ったヒート部材を用いるには、その大きさが限定されるともに、自由な形状の溶着が難しい。

　別のヒートシール手法として、特開平５－１１２３３３号公報で開示されている従来の手法は、図５でその概要が示されているように、帯状の包装材料１０１を二つ折りしてその重ね合せたシートの側縁部を、回転する加熱ロール１０５の円周方向に形成した対の押型１０６で両側から挟んでシートの縦方法（送り方向）の熱接着部１０２を連続形成するとともに、別の加熱ロール１０７をシートの送り方向に対して横方向に配置し、回転する加熱ロール１０７に形成した対の押型１０８で両側から挟んで横方向の熱接着部１０３を一定間隔で形成するものである。

　この手法は、一定の定型的な接合部を連続形成するには効率的であるが、特開２０１２－０２４９５１号公報の先行技術と同様、大きなシートを扱うには、それに応じた大きさのローラを用意するとともに、その接合の型に応じた押型をそのつど用意しなくてはならない。しかも、一度その製品の形状や接合部の位置が微妙に変わっても、それに応じてローラを新たに作り直す必要があり、多大なコストを必要とする。

　さらには、ヒートシールによる溶融によって溶けた樹脂が押型の周辺に流れるために、接合部分でその厚さが偏るなどして、不具合の発生や品質の低下をもたらす要因となっている。

　加えて、従来の方法であると、溶着の部分には樹脂フィルムにとって最も破綻原因となる継ぎ目でつなぎ合わせることが必要となる場合が少なくない。特に、大きな容器を作成するには、その継ぎ目を避けることは難しい。従って、液体の充填物を大量に搬送できるような、大きなサイズでありながら継ぎ目の無い強固で安全、且つ安価な容器が求められていた。

特開２０１２－０２４９５１号公報 特開平５－１１２３３３号公報

　本願発明の目的は、多様な大きさの樹脂フィルムに対しても適用でき、しかも、フィルム間の接合領域を柔軟に変更可能とし、継ぎ目を生じることも無く大規模フィルムまたはシートも熱溶着可能な新たなシート溶着装置を提供することを目的とする。

　さらに、本願発明は、接合領域を微妙に調整可能な新たなシート溶着装置を提供することを目的とする。

　さらに、本願発明は、加熱によるフィルムの収縮に対しても調整可能であって、汎用のフィルムであっても、その接合部の平坦性とフィルム間の結合力も高く維持可能な新たなシート溶着装置を提供することを目的とする。

　本願発明は、互いが接合されていない対面を有する少なくとも２つ複層からなるシートに対して当該対面を所定のパターンに熱溶着により接合するための装置であって、縦方向に延在する少なくとも一つの面を有する基台と、上記基台の少なくとも一つの面側に上から下に送り出すために設けられた、例えばローラからなるシート搬送部と、上記基台の面と協働して前記シートを間に挟むように構成された保護シートと、保護シートでシートを挟んで保護シートの外側の面から上記基台の面方向に押圧して熱を加えながらシートの上記少なくとも２つの複層間を所定のパターンで溶着するように保護シート面上を２次元で押圧移動するように構成された加熱圧着部と、からなるシート溶着装置を提供する。

　さらに、本願発明の上記シート溶着装置は、前記基台が上下に垂下する中板からなり、少なくとも中板の一方の面側にシートが上下に延在してセットされるように構成されている。

　さらに、本願発明の上記シート溶着装置は、上記シート搬送部が、２枚の上記シートの各々を中板の両面の別々の面上に沿って上から下に送るように構成さており、上記保護シートは、中板を中心として上記２枚のシートの外側の面に各々が配設されるようにした少なくとも１対の保護シートからなり、上記加熱圧着部は、保護シートの各々の外側の面から中板方向に押圧して熱を加えながら対応する上記２枚の各々のシートの上記少なくとも２つの複層間を所定のパターンで溶着するように保護シート上を少なくとも２次元で移動するように構成された少なくとも一対の加熱圧着部とから構成されている。

　さらに本願発明の上記シート溶着装置は、所定のパターンに溶着された後のシートと保護シートとの間とを離間するためにシートと保護シートの間で横断して移動する、例えば剥離バーからなる剥離部が設けられている。

　さらに本願発明の上記シート搬送部は、中板の近傍に設けられて２枚のシートが略離間しながら上記中板の両面上に搬送されるようにした少なくとも一対の補助ローラを有する上記装置を提供する。

　さらに本願発明の上記加熱圧着部は、加熱用のローラヘッド、軸回転可能なボール状ヘッド、あるいは先端が円形のヘッドからなり、好ましくは、当該ローラは、２次元移動する方向に応じて当該ローラヘッドの向きが変えられるようにした上記装置を提供する。

　さらに、本願発明の上記加熱圧着部は、互いに直交する２つのバーに沿って移動するように構成され、各バー上の加熱圧着部の位置に応じて、シートに形成される溶着パターンの位置が規定されるようにした上記装置を提供する。

　さらに、本願発明のシート溶着装置は、２枚のシートが中板に搬送される前に前記搬送シート搬送部によって面が密接するように重ねられるようにした上記装置を提供する。

　本願発明のシート溶着装置のように構成することにより、大規模なフィルムに対しても、シートが自重で上下の縦方向に伸びる力も利用して搬送させて基台の面近傍にシートを容易にセットすることができるために、貴台の面と保護シートとでシートを挟む構成が簡単にできる。そして、その保護シート上を加熱圧着部によって２次元方向の自由曲線で熱溶着を行うことができるために、大きなシートに対しても継ぎ目の無い熱溶着シートを造形でき、安全で且つ従来の安価なフィルムシートを使用できる大規模容器を提供することができたものである。しかも、基台の面、シート、保護シート等の全体を縦方向に構成したために、その装置のメンテナンスと熱圧着のためのシートセットも極めて簡単に行うことが可能となった。

　本願発明は、さらに、垂下した中板の面を一方から、または中板を中心として両方向から加熱と押圧することで、中板の一方または両側にセットされた熱溶着可能な複層の組を所定のパターンで溶着することが可能となる。また、搬送部の横方向の長さを長くすれば、幅広のシートに対して熱溶着加工ができるばかりか、複数のシートの組をローラの長さ方向に、隣り合うようにセットすることができるため、生産効率を格段に向上させることができる。

　しかも、中板が互いの加熱圧着部を支持する面とすることもできることから、両側のシートを同一の面で支え同じ程度の圧着で溶着を可能とするために、２つのシートに対して所定の品質で製造することが可能となる。

　また、保護シートを設けることにより、加熱圧着部とシートとが直接接触することが防止できるために、熱溶融したシートの部分が加熱圧着部に付着して持ち去られてシートに穴が開いたり、シート層の厚さが不均一になることが防止できる。

　特に、加熱圧着部が、向きを変えられるようにしたローラヘッドから構成された場合に、所定のパターンに溶着するためにローラの向きを変えても、そのローラの面でシートの溶着した部分が捻られて穴が開くこともなければ、薄くなることもなくなることが明らかとなった。そして、熱溶着のための熱の制御をより柔軟にすることも可能となった。

　加熱圧着部でシートに対して溶着加工を行うと、保護シートとシートとの間で接着してしまう場合がある。そのままの状態で、シートを搬送移動すると、シートや保護シートがよれたりして、その後の品質に好ましくない。

　様々な手法を試行錯誤した結果、剥離部をシートと保護シートの間で所定のパターンが形成されている全範囲を横断するように移動させるだけで、シートの接着部分に悪影響を与えることなくシートと保護シートとの接着を簡単に剥離できることがわかった。この剥離部は、例えば、中板の横幅以上の剥離バーであってシートの搬送方向と直角の方向に中板の面と平行となるように設けられた剥離バーからなる。

　その剥離部は、シートの搬送方向に垂直に設けられ、円筒状の剥離バー、または少なくとも剥離するために移動方向の面が略円筒状の面を有する剥離バーであることが好ましい。

　さらに、中板の装置の近傍に設けられて２枚のシートが略離間しながら上記中板の両面上に搬送されるようにした少なくとも一対の補助ローラを有することで、２つのシートをそれぞれ中板の両面上にスムースに搬送させることができ、シートが中板と過度に接触してシートに傷がつくことがなくなる。

　加熱圧着部をローラヘッドから構成することで、保護シート上で略垂直方向に回転しながら加熱させることができるとともに、シートに対して垂直な方向を中心軸としてそのローラを回転しさえすれば、ローラの向きを変えることが簡単となり、その結果、対向する相手方のローラヘッドと一緒になって移動させることも簡単に行うことができるため、２つのシートのそれぞれに対して同時に同じパターンで溶着処理が可能となる。

　さらに、互いに直交する２つのバーに沿って摺動する加熱圧着部を構成することで、加熱圧着部は保護シートの面上で２次元方向の移動を行うことができる。

　さらに、加熱圧着部は、中板の面方向に押圧する押圧位置と中板の面から遠ざかる方向に位置する待機位置との間で駆動されるように構成することで、中板の面上にシートを容易にセットすることが可能となる。

本願発明によるヒートシール装置１０の概略斜視図である。 図１のヒートシール装置１０の部分的側面図である。 剥離部３０である一対の剥離バーを同時にシートＳ１，Ｓ２上で移動して、シートＳ１，Ｓ２と保護シート２０との間を剥離する一例を示した側面図である。 ある一形態の熱圧着部４０の平面図である。 ある一形態の熱圧着部４０の底面図である。 ある一形態の熱圧着部４０の背面図である。 シート溶着装置１０のブロック構成図である。 図４とは加熱ヘッドの形状が異なる熱圧着部４０の平面図である。

　図１は、本願発明によるヒートシール装置１０に２つのシートＳ１，Ｓ２が装着され、熱圧着部である加熱用ローラヘッド４１によって溶着される状態を説明するための概略斜視図である。図２は図１の概略側面図を示している。

　シートＳ１，Ｓ２の夫々は、２層以上のフィルム層またはシート層（以下、本願では複合層ともいう）（また、本願では、フィルム、シートを含めて総称して「シート」として使用する）から構成されており、その複合層間の少なくとも一つの接合面が接着されていない。シート溶着装置１０は、その接着されていない層間を所定のパターンに熱溶着によって接合するものである。

　シートＳ１，Ｓ２は、熱溶着可能な樹脂、例えば、ポリエチレン樹脂のフィルム、アルミ基材の複合フィルムや、ラミネートフィルムから構成することができるが、これに限定されるものではない。

　図１では、２つのロール状に巻かれた複合層からなるシートＳ１、Ｓ２の原反が夫々原反繰り出し装置１に装着されて、その原反の一端が原反繰り出し装置１から引き出されてシート搬送部５０（図５を参照）によって搬送される。本例では、シート搬送部５０として、中継ローラ２と導入ローラ３、そして導出ローラ４から構成され、シートＳ１，Ｓ２は、中継ローラ２で合わさり、中継ローラ２を介して導入ローラ３へと重なったまま延在している。

　図２を参照してシート溶着装置１０を説明する。
　シート溶着装置１０は、原反繰り出し装置１と、中継ローラ２、導入ローラ３、導出ローラ４からなるシート搬送部５０、導入ローラ３と導出ローラ４との間に介在する基台となる中板６を有する。

　中板６の両面のうちの一方の面がシートＳ１，Ｓ２のうちの一方のシートＳ１の複合層間の溶着に供され、中板６の両面のうちの他方の面がシートＳ１，Ｓ２のうちの他方のシートＳ２の複合層間の溶着に供される。つまり、夫々が複合層からなる２つのシートが、中心の中板６を支えとして一つの搬送過程で同時に熱溶着を行えるように構成されている。尚、本例では、２つのシートを中板を基台として両面で効率的に同時に熱着可能な構成を示すものであるが、上下の縦方向に延在する少なくとも一つの面を有する基台とし、その面上でシートの複合層間の溶着を行えるように、その面側にシートを送るように構成したシート搬送手段５０としてもよい。

　より具体的な構成を説明すると、シート溶着装置１０は、シートＳ１，Ｓ２を夫々構成する複合層間を熱溶着するために、シートＳ１およびＳ２用に中板６を中心にして互いに対称的に設けられた一対の熱圧着部４０（図４、図５）と、熱溶着過程において熱圧着部４０とシートＳ１，Ｓ２の夫々の間に介在して熱圧着部４０からの熱をシートＳ１，Ｓ２に伝達するための対の保護シート２０、保護シート２０とシートＳ１，Ｓ２との間の接着を剥離するために対の離剥部３０と、から構成することができる。尚、図２は、熱圧着手段４０によって溶着作業後の保護シート２０とシートＳ１，Ｓ２との間の接着状態を概念的に示しているため、図面の各部分の実際の大きさの割合や各シート等の部分の態様は実際とは異なる。

　尚、本例では、原反繰り出し装置１には、すでにあらかじめ複合層にされたシートＳ１，Ｓ２を使用した場合を説明するものであるが、上記説明から理解できるように、原反繰り出し装置１に複数の個別のシート（たとえば、４つのシート）を設置し、中板６へと搬送する過程で、複数のシートをシートＳ１，Ｓ２となるように（たとえば、シートＳ１，Ｓ２ともに２つのシートからなるように）重ね合わせるようにしてもよい。

　本例に戻って説明すると、図１のシート溶着装置１０の導入ローラ３は、図２で示したように、複数のローラの組みから構成することができる。たとえば、導入ローラ３は、第１の導入ローラ３Ａ、第２の導入ローラ３Ｂ、第３の導入ローラ３Ｃから構成されている。

　第１乃至第３の導入ローラ３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、それぞれ垂直方向の軸を中心に互いに反対方向に位置する対のローラから構成することができ、ここでは、便宜上、対を左右のＬ，Ｒで示し、第１の導入ローラ３Ａ（Ｒ，Ｌ）、第２の導入ローラ３Ｂ（Ｒ，Ｌ）、第３の導入ローラ３Ｃ（Ｒ，Ｌ）で表す。各ローラは図２の紙面に対して実質的に垂直方向に平行に延在している。

　第１の導入ローラ３Ａ（Ｒ，Ｌ）は、シート溶着装置１０の上部に位置し、中継ローラ２からのシートＳ１，Ｓ２の向きを変えて垂下させる役割を有する。

　第１の導入ローラ３Ａ（Ｒ，Ｌ）は、両ローラ（Ｒ，Ｌ）がシートＳ１，Ｓ２をその間に挟み込み、図面の面から垂直方向を軸として回動するように設けられており、シートＳ１，Ｓ２は、次の第２の導入ローラ３Ｂ（Ｒ，Ｌ）へと搬出される。

　第２の導入ローラ３Ｂ（Ｒ，Ｌ）は、第１の導入ローラ３Ａ（Ｒ，Ｌ）の下近傍に位置し、第１の導入ローラ３Ａ（Ｒ，Ｌ）からのシートＳ１，Ｓ２を分離する補助ローラである。シートＳ１，Ｓ２のうちのシートＳ１は、第２の導入ローラ３Ｂ（Ｒ，Ｌ）のうちの一方の第２の導入ローラ３Ｂ（Ｒ）の外面に送り出され、他方のシートＳ２は、反対側の第２の導入ローラ３Ｂ（Ｌ）の外面に送り出される。

　第２の導入ローラ３Ｂ（Ｒ，Ｌ）の下方にはさらに第３の導入ローラ３Ｃ（Ｒ，Ｌ）が設けられている。第３の導入ローラ３Ｃ（Ｒ，Ｌ）は、第２の導入ローラ３Ｂ（Ｒ，Ｌ）で分離されたシートＳ１，Ｓ２の各々をその下に位置する中板６の両面近傍に送る役割を有する補助ローラである。

　中板６は、その略平らな面が導入ローラ３の軸の方向と実質的に平行となる状態で、シート溶着装置１０の上部部分の導入ローラ３の近傍から垂下して、シート溶着装置１０の下方に位置する導出ローラ４へと設けられている。

　導出ローラ４のうち、第３の導出ローラ４Ｃ（Ｒ，Ｌ）は、中板６の面上を通って搬送されてきたシートＳ１，Ｓ２の夫々を受ける補助ローラである。

　第３の導出ローラ４Ｃ（Ｒ，Ｌ）の各ローラの内側面にシートＳ１，Ｓ２の各々が這わせられる。このように、第３の導出ローラ４Ｃ（Ｒ，Ｌ）とその上部にある第３の導入ローラ３Ｃ（Ｒ，Ｌ）とも、互いに対関係にあるローラ面は離間するように配設することが好ましく、従って、搬送によって進行方向に延びているシートＳ１，Ｓ２は、第３の導入ローラ３Ｃ（Ｒ，Ｌ）の対向する内側の面に沿って互いが分離した状態で下方に移動し、各シートＳ１およびＳ２は、中板６の各面の近傍をほぼ平行に移動して、第３の導出ローラ４Ｃ（Ｒ，Ｌ）の対向する内側の面へと搬送される。

　第３の導入ローラ３Ｃ（Ｒ，Ｌ）および第３の導出ローラ４Ｃ（Ｒ，Ｌ）の対の面が互いに離間していることにより、それによって支えられるシートＳ１，Ｓ２は、中板６の面とこすれながら搬送されることがなく、シートＳ１，Ｓ２に傷がつくことがないスムースな搬送が可能となる。もちろん、シートＳ１，Ｓ２の張り具合は、製品の精度等の仕様の要求に応じて変えることができ、ややたるんだ状態での搬送も可能であるが、その場合でも、その離間した対のローラによって、中板６との接触の程度を低くして摩擦による損傷を低減することが可能である。

　しかも、中板６は、２つのシートＳ１，Ｓ２間を分離しているために、シートＳ１，Ｓ２が何らかの原因で静電気で帯電したとしても、互いにその影響を及ぼすことをも軽減することができるとともに、中板６と両側のシートＳ１，Ｓ２のスペースの調整も、シートの自重で垂下する力を利用できるために、より容易に行うことができる。

　また、中板６とシートＳ１，Ｓ２との間の距離を調整するために、第３の導入ローラ３Ｃ（Ｒ，Ｌ）および第３の導出ローラ４Ｃ（Ｒ，Ｌ）は、左右の対のローラ間の距離を調整できるようにしている。これによって、多種類の材質や厚さを有するシートに対しても、柔軟に対応することが可能となる。もちろん、以下で説明するローラも含めて他のローラにおいても、シートＳ１，Ｓ２夫々の張力の調整などのために、その対のローラ間の距離や、接触している場合の互いの押圧力を調整できるようにしてもよい。どのローラに対して位置の調整を図るようにするかは、任意に選択して設計するようにしてもよい。

　中板６を通って第３の導出ローラ４Ｃ（Ｒ，Ｌ）によって受けられたシートＳ１，Ｓ２は、その下方にある第２の導出ローラ４Ｂ（Ｒ，Ｌ）へと送られる。第２の導出ローラ４Ｂ（Ｒ，Ｌ）は、第３の導出ローラ４Ｃ（Ｒ，Ｌ）によって受けられたシートＳ１，Ｓ２間の距離を維持するように、外側面がより外側に離間するように設けられている点において、第２の導入ローラ３Ｂ（Ｒ，Ｌ）と同様である。

　シートＳ１，Ｓ２は、さらに下方に位置する第１の導出ローラ４Ａ（Ｒ，Ｌ）へと送られて、そのシートＳ１，Ｓ２に搬送向きが略９０度の水平方向に変えられて搬送される。

　図１を参照して理解できるように、本願発明によるシート溶着装置１０は、多数のシートを同時に熱溶着（ヒートシール）処理が行なえるように、複数のシートが隣り合って搬送できる十分な幅を有するように構成してもよい。つまり、シートＳ１およびＳ２は、搬送部（例えばローラ）の長手方向に隣り合う複数のシートとすることができる。

　その各シートは、筒状に押し出されたフィルム状の樹脂を扁平にした２層フィルムでよく、インフレーション・フィルム、タブラーフィルム（Ｔｕｂｕｌａｒ　Ｆｉｌｍ）、あるいはブロウンフィルム（Ｂｌｏｗｎ　ｆｉｌｍ）といった名称で広く知られたフィルム（以下、総称して「インフレーション・フィルム」という）であり得る。

　インフレーション・フィルムは、予め２層の形態で提供されるために、包装用フィルム等の様々な製造に広く利用されている。もちろん、最初に説明したように、シートＳ１，Ｓ２のそれぞれは、インフレーション・フィルムのような、予め用意された少なくとも２層のフィルムからなるシートの代わりに、複数のフィルム層を原反繰り出し装置１において、または原反繰り出し装置１からのシートの搬送過程で重ねあわせて、それぞれ複数層が組み合わされて形成されたシートとしてもよい。

　シート溶着装置１０はシートを形成する複数フィルムまたはシート層間の任意の箇所で面を熱溶融させて接合するものである。従って、シートを形成する複合層は、それ自体が熱溶融の特性を有する材料であってもよく、あるいは、目的の接合箇所の部分に熱溶融特性を有する材料を添加又は塗布、若しくはフィルム状にして貼り付けるようにしてもよい。

　次に、シートＳ１，Ｓ２とシート溶着装置１０との関係について説明する。
　図２の側面図から理解できるように、シートＳ１とシートＳ２とが中板６を挟み込むようにして、シートＳ１，Ｓ２は導入ローラ３から導出ローラ４へと垂下している。さらに、中板６を中心にしてシートＳ１，Ｓ２を挟むように反対の位置（シートＳ１，Ｓ２の外側の面）には保護シート２０が設けられている。保護シート２０の面は、中板６の面と略平行となっている。保護シート２０は、熱圧着部４０による加熱によっても溶融しない耐熱性と、熱圧着部４０によって保護シート２０を押圧してもその押圧がシートＳ１，Ｓ２と中板６に伝わる可撓性を有し、且つ熱圧着部４０からの熱がシートＳ１，Ｓ２に伝わりやすい素材と厚さから構成されている。尚、保護シート２０の必要な特性は、後にも説明するが、熱圧着部４０、とりわけ、熱圧着部４０として加熱用ローラヘッド４１を利用した場合の保護シート２０上での加熱用ローラヘッド４１の移動や向きの変化に対しても、保護シート２０が過度に捻れてシートＳ１，Ｓ２の熱溶着を阻害しない程度の強度と滑りやすさをも考慮して選択されている。

　保護シート２０は、導入ローラ３および導出ローラ４の近傍に位置する保護シート２０用のローラ２１に通されて緩く張られていることが好ましい。熱圧着部４０が保護シート２０を中板６方向に押し当てて、シートＳ１，Ｓ２を構成する複合層を熱溶着できるように、熱圧着部４０が押圧加熱する前の待機位置にあるときは、中板６とシートＳ１，Ｓ２および保護シート２０とは、必ずしも密接している必要はない。

　図１および図２では、左右（Ｌ，Ｒ）それぞれについて、４つの保護シート用ローラ２１を通って保護シート２０が送り出し可能に構成されているが、これに限定されず、シート溶着装置１０の上下の導入ローラ３と導出ローラ４の近傍に左右のシートＳ１，Ｓ２用にそれぞれ２つの保護シート用ローラ２１を設け、その保護シート用ローラ２１に保護シート２０が巻回されるようにすることで、保護シート２０が中板６の面上に沿って張られるようにしてもよい。また、保護シート２０を緩く張るようにするために、ばね作用を保護シート用ローラ２１に設けるようにしてもよい。

　図２、３を参照して容易に理解できるように、離剥部３０である剥離バー３０は、その軸が紙面に対して垂直方向の、第３の導入ローラや、第４の導出ローラの軸方向とほぼ平行して設けられ、中板６の面上を上下に移動可能に構成されている。図３は、シートＳ１，Ｓ２を溶着した跡に、離剥部３０である剥離バー３０を下から上のほうに移動して、シートＳ１，Ｓ２と保護シート２０との間で熱溶着した部分を剥離する途中の過程を示しており、すばやい剥離が可能であることが実際の作業で明らかとなっている。

　図４Ａ乃至４Ｃを参照して熱圧着部（加熱圧着部）４０の一例について説明する。

　シート溶着装置１０には、それぞれが直交して伸びる２つの摺動バー６１，６２を有する。この摺動バー６１，６２はそれぞれ、中板６の両面から等間隔に離間して対に配設されている。

　熱圧着部４０は、摺動バー６１，６２上を摺動するように構成された加熱ヘッド支持摺動部材４３ａ、４３ｂを有している。加熱ヘッド支持摺動部材４３ａ、４３ｂは一体に組み立てられて加熱用ローラヘッド４１を支持しており、これによって、図示しない駆動装置により、加熱用ローラヘッド４１がシートＳ１，Ｓ２に対してその面上を略平行に２次元方向（Ｘ－Ｙ方向）に自由に移動することができる。

　このＸ－Ｙ方向への移動の力を与える駆動装置（図示せず）は、例えば、Ｘ－Ｙの各方向用の正逆回転可能で位置制御可能なモータとそのモータの回転を伝達するベルト４５によって構成することができ、加熱ヘッド支持摺動部材４３ａ、４３ｂを移動駆動している。モータは、サーボモータやステッピングモータのほか、位置制御可能な動力を与えることのできる他の方法を利用してもよい。

　さらに、熱圧着部４０は、加熱用ローラヘッド４１に向きを変えることができるように、加熱用ローラヘッド４１を支持して加熱用ローラヘッド４１を押圧位置と待機位置の間で移動できるように構成された押圧・待機位置調整部４２を有する。例えば、押圧・待機位置調整部４２は、電気的に制御可能なソレノイドが内蔵され、そのＯＮ／ＯＦＦを行うことで相互の位置の間を往復移動可能としている。尚、加熱用ローラヘッド４１からの押圧の程度や保護シート２０からの位置をより細かく調整できるように、押圧・待機位置調整部４２を、２段階以上または連続的に伸縮可能に調整できるように構成してもよい。

　加熱ヘッド４１の位置調整を微妙に調整できる加熱圧着部４０とすることにより、中板６の面が平らでは無く変化する場合、例えば、出来上がる製品の要求に対応して中板６が曲線の面を有する場合でも、その曲線の面に沿って押圧して加熱溶着することが可能となる。中板６が曲線の面は、中心軸に対して対称が好ましいが、対称でなくともよい。また、すでに説明したように、本願発明は、中板６のほか、一方の面からのみ加熱圧着部で押圧するような基台を使用した場合でも熱溶着を行うことができ、しかも、図２のＺ方向で示す方向への位置調整機能を有することで、その基台の面がＺ方向に変化したとしても、その変化に追従するように位置が調整され、切れ目や継ぎ目の無い溶着を可能とするものである。

　加熱用ローラヘッド４１の支持部でもある押圧・待機位置調整部４２は、加熱用ローラヘッド４１の軸を通ってＸ－Ｙ方向の面と垂直な軸を中心に回転できるように加熱ヘッド支持摺動部材４３ａ、４３ｂに取り付けられている。この押圧・待機位置調整部４２の回転軸４２ａでの回転により、加熱用ローラヘッド４１は、保護シート２０上でその向きを自在に変更することができる。

　加熱用ローラヘッド４１の向きを細かに正確に調整できるようにするために、加熱ヘッド支持摺動部材４３ａ、４３ｂには、ＤＣステッピングモータのような回転角度の制御が可能なモータ４６が取り付けられて、その回転がベルト４５を介して押圧・待機位置調整部４２の軸４２ａに掛けられて伝えられる。

　熱圧着部４０の熱溶着するヘッドの好適な例として示された加熱用ローラヘッド４１は、この押圧・待機位置調整部４２を回転させることで、加熱用ローラヘッド４１の２次元方向の移動の方向に応じて、そのローラの向きが変更される。

　たとえば、湾曲したパターンで熱溶着をする場合には、その湾曲のパターンに沿った移動に応じて、保護シート２０上で進行方向に加熱用ローラヘッドが向かうようにすることが好ましい。また、直角の折れ曲がったパターンで溶着を行う場合には、保護シート２０上でその直角の角部で加熱用ローラヘッド４１の移動を停止させ、パターンに合わせて直角にその向きを変えるようにする。このとき、保護シート２０上での加熱用ローラヘッド４１の向きの変化により、保護シート２０が加熱用ローラヘッド４１によって極度に捻れることがないように、保護シート２０に対する加熱用ローラヘッド４１の押圧の程度が予め調整されている。また、保護シート２０自体も加熱用ローラヘッド４１との摩擦が大きくならないような素材の選択や適度な表面処理がされた材料が使用される。例えば、テフロン（登録商標）を含浸させたガラス繊維のシートなどが利用可能である。

　このように、対の加熱用ローラヘッド４１によってシートＳ１，Ｓ２を挟み込み、十分な加圧と加熱の条件で保護シート２０上を加熱用ローラヘッド４１がスムースに移動できるようにすることで、その下層になる対のシートＳ１，Ｓ２に対しての所望のパターンでの溶着加工を行うことができることとなった。

　この例では、左右の対の加熱用ローラヘッド４１が対向しつつ同時に２次元方向に移動して、同じ熱溶着パターンがシートＳ１，Ｓ２の両方に形成できるようにしている。本願発明の基本的な構成によって、さらにより生産性を高めることもできる。たとえば、搬送ローラ２、３、４の長手方向の長さをより長くし、その長手方向に隣り合うように複数のシートを設置して加工を行った。このとき、隣接するシート用にさらに追加の対の熱圧着部４０を設け、同じ摺動バー６１，６２上で摺動移動できるように構成することで、同じ品質で同じパターンの大きなサイズのヒートシールを複数まとめて提供することが可能となっている。

　図５は、シート溶着装置１０の制御装置のブロック図である。シート溶着装置１０は保護シート２０、離剥部３０、加熱圧着部４０およびシート搬送部５０を有し、制御装置７０と接続されている。制御装置７０は、操作プログラムを格納するメモリ８０から構成され、その操作プログラムに応じて、保護シート２０を張設するための巻き取り駆動部２０ａ、シートＳ１，Ｓ２と保護シート２０との間の剥離を行うために離剥部３０を動作させる剥離駆動部３０ａ、加熱圧着部４０のＸ－Ｙ方向の２次元移動、加圧・待機位置間の移動動作（または、段階的若しくは連続的位置調整動作）、回転動作、および加熱のための駆動部４０ａ、そして、シート搬送部５０によるシート搬送のための搬送駆動を行うシート搬送駆動部５０ａを統合的に制御し、保護シート２０、離剥部３０、加熱圧着部４０およびシート搬送部５０の機能を達成することができる。

　制御装置１７は通常のＰＣ（パーソナルコンピュータ）を使用することができ、汎用のインタフェースを使用して、各周辺装置の駆動制御をおこなうことが可能である。尚、この例では、導入ローラ３および導出ローラ４の回転によってシートＳ１，Ｓ２の搬送が行われる例を示しているが、導入ローラ３および導出ローラ４以外のローラによって搬送駆動が行われるようにしてもよい。また、この例では、導入ローラ３および導出ローラ４は複数のローラの組から構成されているが、搬送駆動をそのうちの一つの組、例えば、第１の導入ローラ３Ａ（Ｒ，Ｌ）および第１の導出ローラ４Ａ（Ｒ，Ｌ）のみをモータ等の動力で回転させて搬送駆動するようにしてもよく、あるいは他のメインのローラを搬送駆動用のローラとして設けてもよい。

　制御装置７０によって操作プログラムが実行されて、シート熱溶着を行うための処理の一例を説明する。

　初期段階においては、熱圧着部４０は待機位置に置かれている。原反繰り出し装置１から引き出されたシートＳ１，Ｓ２を、中継ローラ２を介して導入ローラ３、そして中板６と保護シート２０との間、そして導出ローラ４にセットされると加熱圧着の作業を開始することができる。

　制御装置７０による加熱圧着の実行が開始されると、加熱圧着部４０に加熱のための電力を供給する。加熱部は、加熱用ローラヘッド４１に内蔵されたヒータから構成することができ、電力を受けたヒータによって加熱用ローラヘッド４１の表面がシートの熱溶着可能温度まで加熱される。加熱用ローラヘッド４１にはその温度を検知するセンサー（図示せず）が設けられており、加熱部はある温度以上となると加熱を停止し、ある温度以下となると加熱を行うことで、熱溶着に適する所定の範囲の温度となるようにヒータから発生される加熱温度を制御する。使用するシートの材料の違いによっては溶融の温度が異なるために、この温度制御する範囲は、プログラムで任意に変えるようにしてもよい。

　加熱用ローラヘッド４１が熱溶着に適する温度範囲となったことを制御装置７０が検知すると、目的のパターンの溶着を行うように、対向する対の熱圧着部４０を移動させる。

　その後、各熱圧着部４０の加熱用ローラヘッド４１を待機位置から押圧位置に移動して、加熱用ローラヘッド４１を中板６方向に押圧して加熱し、メモリ８０の記憶された溶着パターンに従って保護シート２０上を２次元移動してシートＳ１，Ｓ２が中板６を中心にして対称に熱溶着される。

　一つの溶着面に対する接合処理が終了すると、引き続き次のシート面に熱溶着を行うためのシート搬送が行われて、シートＳ１，Ｓ２の次の新たな溶着面が中板６の面上に送り出され、同様の溶着作業を実行することができる。

　シートへの溶着処理を終了すると所定の長さのシートの送り出しを行い、シート溶着装置１０から処理された後のシートを取り出すことが可能となる。

　上記記載から当業者にとって明らかなように、シートには同じパターンの溶着を繰り返し行うことができるとともに、別な溶着パターン処理のデータをメモリ８０にロードすることにより、別のパターンの溶着処理に切り替えてその帯状に続いたシートに対して引き続き溶着を行うこともできることとなる。

　図６は、加熱圧着手段４０に使用する熱ヘッド４１を別な形態とした例を示している。先で説明した加熱ローラ４１は、車のタイヤのように軸回転しながらローラ面全面が加熱部分として使用されるようにしたものであるが、本発明者が多様な試行錯誤を行った結果、使用するシートＳ１，Ｓ２の種類や、使用する保護シート２０の材質や表面処理、そして、加熱圧着手段４０による押圧力等の条件を整えることで、加熱ローラ４１の面が転がらなくとも、保護シート２０がずれたり、その下のシートＳ１、Ｓ２がはがれたり、あるいは皺寄りが出ることがないように、スムースに耐熱ガラスクロスなどの保護シート２０上を加熱ヘッドが走り、熱圧着が可能であることがわかった。

　このように、使用目的に応じて、別な形状の加熱ヘッド４１を使用することも可能である。加熱ローラヘッド４１はその軸で回転しないような加熱ローラであってもよく、その加熱に供するローラの幅もその使用条件により異なるようにしてもよい。また、その先端が図６のような半球状のものや、図示しないが軸回転可能に加熱ヘッド支持部材に取り付けられた球状のヘッドであってもよい。ボールペンの先端のような球体のヘッドや、保護シート２０との接触面の形状を楕円形状や長方形、三角形などの多角形とするヘッドとして、加熱ヘッド４１が進む方向に対しての接面の幅を異ならせるようにしてもよい。図４Ｂのベルト４５を介しての加熱ヘッドを支持している押圧・待機位置調整部４２を回転させてやれば、進む方向の溶着の線幅を意図的に変化させることができる。

　さらには、ヘッドを交換可能に押圧・待機位置調整部４２に固定できるようにすることで、多様な異なる目的のシートに適合するようにしてもよい。加熱ヘッドには、電力を供給して加熱温度が制御されるものであるならば、どのような加熱方法であっても良いことは、本明細書から当業者にとって明らかである。

　本願発明によるシート溶着装置１０は、多様な幅を有する自由線形のパターン溶着が可能となることが明らかであろう。

　本願発明によるシート溶着装置１０は、非常に大きなサイズ、例えば、幅２ｍ、長さ５ｍなどのフィルムを積層したものに対して、２次元移動のヘッドでの自由な曲線で溶着を行った熱溶着容器を提供できる。例えば、大きな立体形状となる完成品の注入口や排出口となる部分についても、一筆書きのように加熱ヘッドで造作することができるのである。

　しかし、従来の方法でこのようなサイズの大きな容器を作るには溶着部分の「継ぎ目」を避けることができない。

　この「継ぎ目」は樹脂フィルムにとって容器の破綻の最大の要因であり、充填物が液体であっても安全に運べる容器を仕立てる新たな手法が求められていたのであるが、本発明によるシート溶着装置１０では、その「継ぎ目」を生じることも無く、容器そのものの信頼性を飛躍的に向上させることができたのである。

　Ｓ１，Ｓ２　熱溶着用シート
　１　原反繰り出し装置
　２　中継ローラ
　３　導入ローラ
　４　導出ローラ
　６　中板
　１０　シート溶着装置
　２０　保護シート
　２０ａ　巻き取り駆動部
　２１　保護シート用ローラ
　３０　離剥部、剥離バー
　３０ａ　離剥駆動部
　４０　熱圧着部
　４０ａ　移動および回転駆動部
　４１　加熱ヘッド
　４２　押圧・待機位置調整部
　４３ａ、４３ｂ　加熱ヘッド支持摺動部材
　４５　ベルト
　４６　モータ
　５０ａ　シート搬送駆動部
　６１，６２　摺動バー
　７０　制御装置
　８０　メモリ

Claims (10)

1. 　互いが接合されていない対面を有する少なくとも２つ複層からなるシートに対して当該対面を所定のパターンに熱溶着により接合するためのシート溶着装置であって、
   　縦方向に延在する少なくとも一つの面を有する基台と
   　前記基台の少なくとも一つの面側に上から下にシートを送り出すために設けられたシート搬送部と、
   　上記基台の面と協働して前記シートを間に挟むように構成された保護シートと、
   　前記保護シートで前記シートを挟んで当該保護シートの外側の面から前記基台の面方向に押圧して熱を加えながらシートの前記少なくとも２つの複層間を所定のパターンで溶着するように前記保護シートの面上を２次元で押圧移動するように構成された加熱圧着部と、からなるシート溶着装置。
2. 　更に、前記基台が上下に垂下する中板からなり、当該中板の少なくとも一方の面側にシートが上下に延在してセットされるように構成された、請求項１に記載のシート溶着装置。
3. 　更に、前記シート搬送部が、２枚のシートの各々を前記中板の両面の別々の面上に沿って上から下に送るように構成さており、前記保護シートは、中板を中心として上記２枚のシートの外側の面に各々が配設されるようにした少なくとも１対の保護シートからなり、
   　前記加熱圧着部は、保護シートの各々の外側の面から中板方向に押圧して熱を加えながら対応する前記２枚の各々のシートの少なくとも２つの複層間を所定のパターンで溶着するように保護シート上を少なくとも２次元で移動するように構成された少なくとも一対の加熱圧着部とから構成されている、請求項２に記載のシート溶着装置。
4. 　更に、所定のパターンに溶着された後のシートと保護シートとの間とを離間するためにシートと保護シートの間で横断して移動する剥離部が設けられている、請求項１乃至３のいずれかに記載のシート溶着装置。
5. 　前記剥離部は剥離バーからなる、請求項４に記載のシート溶着装置。
6. 　更に、前記シート搬送部は、前記中板の近傍に設けられて２枚のシートが略離間した状態で上記中板の両面上にそれぞれ搬送されるようにした少なくとも一対の補助ローラを有する、請求項２または３に記載のシート溶着装置。
7. 　前記加熱圧着部は加熱用のローラヘッド、軸回転可能なボール状ヘッド、または先端が円形のヘッドからなる、請求項１乃至３のいずれかに記載のシート溶着装置。
8. 　更に、前記加熱圧着部は、互いに直交する２つのバーに沿って移動するように構成され、各バー上の加熱圧着部の位置に応じて、シートに形成される溶着パターンの位置が規定されるようにした、請求項１乃至３のいずれかに記載のシート溶着装置。
9. 　更に、前記２枚のシートが前記中板に搬送される前に前記シート搬送部によって面が密接するように重ねられるようにした、請求項２または３に記載のシート溶着装置。
10. 　前記ローラヘッドは、２次元移動する方向に応じて当該加熱ローラヘッドの向きが変えられるようにした、請求項７に記載のシート溶着装置。

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