WO2021006230A1 - 界面温度センサを設けたヒートシーラ - Google Patents

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一夫 菱沼
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一夫 菱沼
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    • B29C66/81411—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 design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined characterised by its cross-section, e.g. transversal or longitudinal, being non-flat
    • B29C66/81421—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 design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined characterised by its cross-section, e.g. transversal or longitudinal, being non-flat being convex or concave
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    • B65B51/10—Applying or generating heat or pressure or combinations thereof
    • B65B51/14—Applying or generating heat or pressure or combinations thereof by reciprocating or oscillating members

Definitions

  • the present invention relates to a heat sealing method capable of accurately adjusting the heat sealing temperature.
  • a heating element is pressed from the surface to bond plastic films, sheet bags, and sealing processes, and the heat conduction of the heat-sealing material (hereinafter referred to as "work") is used to heat the contact surface.
  • Heat-sealing techniques that can be bonded are often used. This heat bonding method (heat seal) has been widely used for half a century. (ASTM F88; established in 1968)
  • the heating method is (1) a method of heating from two sides at the same time by using heat conduction from the surface of the material with a set of heating elements (Jaw method) (2) using heat conduction from the surface of the material. It can be roughly divided into one-sided heating that constitutes a heating element on only one side, and (3) a method of locally generating heat near the adhesive surface ( ⁇ ultrasonic, ⁇ electromagnetic induction heat generation, ⁇ dielectric loss, ⁇ hot air blowing, etc.).
  • Thermal bonding utilizes the thermoplastic phenomenon of plastics.
  • thermal adhesion is a peeling seal band (interfacial adhesive band) in which the adhesive strength gradually increases as the heating temperature of the adhesive surface rises.
  • the heating temperature reaches a certain value or higher, it becomes a paste in a molten state, and when it is cooled, it becomes a cohesive adhesion in which the adhesive surfaces are integrated.
  • the width of the interfacial adhesion temperature range is 3 to 8 ° C.
  • the temperature response of the sensor on the welded surface (adhesive surface) of the work is measured by applying the welded surface temperature measurement method with the surface temperature of the heated body as a parameter. It was shown to.
  • the present inventor installs a temperature sensor on the surface of the heating body and the welding surface of the test piece to set the temperature of the heating body and determine the crimping time in the heat seal (Patent Document 1), and the heating body.
  • Patent Document 2 a method in which a surface temperature sensor is installed near the heat generation source and on the heat-bonded surface to adjust the heat seal temperature, and both have been patented.
  • the surface temperature of the heating body is related to the size and shape of the heating body, the position of the heating source, the heat generation spots of the heater, the position of the detection sensor, the control speed, the mounting method, the heat dissipation (heat retention), etc.
  • the heating temperature unevenness of the heat-bonded surface is 10 ° C. or higher, and it is required to suppress the welding surface temperature to a variation of 3 ° C. or less in order to exhibit the original characteristics of the work (plastic material).
  • An object of the present invention is to provide a means capable of more accurate temperature control by measuring a temperature change at a specific point of a heating system on the device side related to heat sealing in real time.
  • the present inventor paid attention to the fact that the heat flow from the heat source to the heat-bonded surface of the heat-sealing material is directly related to the temperature of the welded surface (bonded surface).
  • a fine temperature sensor was installed on the surface of the cover material installed on the surface of the heating body to detect the temperature difference due to the heating flow in the temperature rise range, and succeeded in simulating the temperature response of the welded surface.
  • the actual measurement of the interface temperature between the cover material and the heat seal material is equivalent to the measurement of the surface temperature of the heat seal material.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the heat jaw method.
  • FIG. 3A shows a change in the temperature distribution in the work when the heating temperatures of the pair of heating bodies are adjusted to be the same.
  • Fig. 3 (b) shows the change in the temperature distribution in the work when only one heating body is temperature-controlled and the other is brought to room temperature.
  • the temperature response of the welded surface (adhesive surface) can be handled as a step response.
  • T1, T2, and T3 are shown in FIG. If the constant determined by the heat capacity such as the thermal conductivity and thickness of the material is k; the time constant and the environmental temperature are T3, the welded surface temperature response including double-sided heating is expressed by the following equation as a general equation (Fig. See 3).
  • Tb [T2- (T2-T1) ⁇ n] ⁇ (1-e -kt ) + T3 (1)
  • Tb is the temperature at the above-mentioned 95% reaching point
  • T1 and T2 are the surface temperatures of each heating element.
  • n (R1 + R3 + r1) / 2 (R1 + R3 + r1) (2)
  • k RC defined by a first-order lag electric circuit consisting of a resistor and a capacitor.
  • t is the time.
  • T1 T3
  • the first-order delay is as shown in Fig. 3 (b).
  • double-sided heating and single-sided heating are treated separately, but since there is only a difference in the temperature setting of each heating body, theoretically, double-sided heating and single-sided heating are limited conditions for the set temperature. If you understand it, you can handle the actual defects systematically.
  • Double-sided heating By pressure welding of a pair of metal bodies with a built-in heat source, the adhesive surface is heated from the surface of the work using the heat conduction of the material. If the contact surface temperature of the pair of heating bodies with the material is the same, the adhesive surface temperature can be equilibrated with the heating body surface temperature without being affected by other factors such as the environmental temperature.
  • Characteristics of single-sided heating Since single-sided heating consists of a heating element on one side and a pressure receiving plate at room temperature that does not have a heat generating function, the heating flow is proportional to the temperature difference between the surface temperature of the heating element and the pressure receiving plate at room temperature. The heat flow in one direction passes through the adhesive surface.
  • the impulse seal method uses single-sided heating.
  • the present invention uses a heat-sealing device that heat-seals by sandwiching a heat-sealing material between a pair of heating bodies, and covers the surface of at least one of the heat-sealing devices on the side in contact with the heat-sealing material.
  • a heat sealing method characterized in that a material is provided, a fine temperature sensor is attached to the surface of the cover material on the side in contact with the heat sealing material, and the temperature of the welded surface (adhesive surface) is adjusted according to the temperature detected by the fine temperature sensor.
  • An impulse device is used to heat-seal by sandwiching a heat-sealing material between the heat-generating element and the cradle, and a cover material is provided on the surface of the impulse device on the side in contact with the heat-sealing material, and the heat-sealing of the cover material is provided.
  • a heat sealing method characterized in that a fine temperature sensor is attached to a surface on a side in contact with a material and the temperature of a welded surface (adhesive surface) is adjusted according to the temperature detected by the fine temperature sensor.
  • the present invention which can directly control the heating temperature in the high-speed change range, solves the conventional problems, improves the reliability and quality of the heat sealing technique, and ensures the achievement of the ultimate problem of heat sealing operation, sealing and easy opening. I made it.
  • the film or sheet which is a heat-sealing material, may be a single layer or may be formed of a plurality of layers as long as there is a layer capable of heat-sealing.
  • the material of the layer that can be heat-sealed may be any material that can be heat-sealed, but is usually an ethylene copolymer such as polyethylene or polypropylene. In addition, uncrystallized polyethylene terephthalate or the like can also be used.
  • the thickness of the layer that can be heat-sealed is not particularly limited, but is usually about 3 to 200 ⁇ m, typically about 5 to 150 ⁇ m.
  • an adhesive layer which is a layer that can be heat-sealed, is arranged on at least one surface layer. Then, as the surface layer material to be the outer surface of the bag, a material that does not cause thermoplasticity in the applicable temperature range of the adhesive layer is selected.
  • the thickness of the film or sheet composed of multiple layers is not particularly limited, but is usually about 20 to 200 ⁇ m, typically about 20 to 120 ⁇ m.
  • Typical heat sealing methods include a heat jaw method using a heating body and an impulse sealing method in which a heating element is pressed as a heating body to energize and heat the material.
  • the present invention can be applied to both of these methods.
  • the heat jaw type heat seal device basically consists of a pair of heating bodies, their operating mechanism, and a heating mechanism.
  • the heating body is basically the same as that of the conventional heat sealing device, and the pair of heating bodies are configured so that the heating surfaces are parallel to each other, and therefore the entire surface is pressurized with an even pressure during heat sealing. Be placed.
  • the heating surface is usually flat. The width of at least one of the heating surfaces allows only the heat-sealing portion formed on the heat-sealing material to be heated.
  • the other heating surface may be the same as or wider than one heating surface and may function as a table.
  • the material is copper, aluminum, brass or stainless steel with high thermal conductivity. Used.
  • the operating mechanism of the heating body that presses or releases the heat sealing material may be the same as that of the conventional heat sealing device, and the operation may be performed by moving only one heating body or both.
  • the heating mechanism that heats the heating body may be the same as the conventional heat sealing device, and electricity is usually used.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration (cross-sectional view) of a heat-jaw type heat-sealing device to which the present invention is applied. It is composed of a pair of heating bodies (heat bars) 1 having a built-in heater 2. A temperature sensor 3 is attached to each of the heating bodies 1-1 and 1-2, and is connected to the temperature control device 4 to perform individual temperature control. At least one of the heating bodies 1 is equipped with an automatic crimping device 6 so as to perform a jaw-type batch operation synchronized with the main body of the packaging machine. An air cylinder is used in this automatic crimping device 6, and the heating body 1-1 is moved forward and backward. The work 5 is entered / exited in synchronization with the jaw operation.
  • a cover of glass wool woven cloth impregnated with Teflon (registered trademark) is provided on the surface of the heated body. Instead of this, a thin smooth Teflon sheet or a smooth nylon sheet having a uniform heat flow was applied as the cover material 7.
  • a heat pipe 11 is loaded between the heater 2 and the surface so that the heat generation temperature on the surface of the heating body becomes uniform.
  • the temperature sensor includes the interface temperature attached to the outer surface of the heating body surface temperature sensor 8 and the cover material 7-1.
  • a sensor 9 is provided.
  • the interface temperature sensor 9 is a sensor newly attached in the present invention, and the fine sensor exposes only the tip portion to the interface through the fine holes formed in the cover material.
  • the diameter of the fine hole is a diameter that allows the tip of the fine sensor to be exposed, and is usually 0.05-0.1 mm ⁇ . A slight trace of about 0.1 mm remains on the heat-sealed surface.
  • the mounting state of this sensor is shown in FIG. 5 (a). Since the heating body 1 is made of metal, an insulating film is arranged on the heating body 1 in order to electrically protect the lead wire of this sensor.
  • the insulating film used was a polyimide film (“Kapton”, DuPont) with a thickness of 0.005-0.01 mm. Alternatively, as shown in FIGS.
  • the interface temperature sensor 9 may be attached to the surface of the cover material 7 with a stretched and very thin attachment film 33.
  • the thickness of the mounting film is very thin, eg 0.005-0.01 mm, preferably less than one-fifth of the covering material so that the effect of the mounting film on the heat flow in the cover material can be ignored. ..
  • the mounting film used is also a 0.005-0.01 mm thick polyimide film (“Kapton”, DuPont) fixed with heat resistant adhesive tape so that the edges of the film do not move.
  • the signal of the interface temperature sensor 9 is sent to the interface temperature adjusting device 32, whereby the automatic crimping device 6 is controlled.
  • Fig. 2 there are three types of heat jaw type welded surface temperature response: convergent equilibrium temperature (Tc), 95% reach point (Tb), and transient response high-speed rising region (Ta).
  • Tc convergent equilibrium temperature
  • Tb 95% reach point
  • Ta transient response high-speed rising region
  • the temperature of the heating body is set to a temperature range much higher than the melting temperature of the packaging material, the material staying in the device melts and adheres to the heating body, etc. after a stop of about 10 seconds, such as when the chocolate is stopped. It is causing pollution.
  • a heating method in which the set temperature of the heating body is raised to accelerate the rise and the heating time (Ta) is short is usually adopted in order to increase the production speed. ..
  • the temperature change in this transient state cannot be directly measured, so the heating relies on time-limited control.
  • the outline of the method of developing the heat jaw method of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the surfaces of the heating bodies 1-1 and 1-2 are covered with covering materials 7-1 and 7-2.
  • a fine interface temperature sensor 9 is permanently installed on the surface of either cover material.
  • the welded surface temperature sensor 10 is installed only when the response of the laboratory test is verified.
  • the surface temperature (interface temperature) of the cover materials 7-1 and 7-2 eg, 0.15 mm Teflon smooth sheet
  • the surface temperature of the cover materials 7-1 and 7-2 eg, 0.15 mm Teflon smooth sheet
  • the surface temperature response of the welded surface is shown in FIG.
  • a Teflon smooth sheet or a nylon smooth sheet with a thickness of 0.03 to 0.2 mm is selected as the cover material 7, the surface temperature of the heating body is 8, the contact interface between the cover material 7 and the work 5, and the welded surface of the work.
  • the response of (adhesive surface) was investigated.
  • the graph (a) of FIG. 7 shows the response of the contact interface temperature sensor 9 between the cover material 7 and the work 5.
  • Graph (b) is the response of the welded surface temperature sensor 10 of the work.
  • the measurement space for the welded surface and interface temperature is several tens of ⁇ m. Moreover, high-speed measurement performance capable of measuring a 95% response with a resolution of 0.05 s or less is required. In this measurement, a 50 ⁇ m ⁇ K thermocouple is applied and a temperature recorder with 0.001 s resolution is applied.
  • the interface temperature sensor 9 detects a sudden drop. Then, the interface temperature rises so as to gradually approach the surface temperature of the heated body. (See Graph (a) in Fig. 7)
  • the temperature of the welded surface of the work starts to rise at the same time, and rises so as to gradually approach the surface temperature of the heated body. If the difference between the welded surface temperature response and the interface temperature is within 2 ° C, the welded surface (adhesive surface) temperature can be directly adjusted using the interface temperature value as an index. In this case, it becomes a qualified area from around 0.4s. Since the CUT; 95% in this case is around 0.8 s, the time can be significantly shortened as compared with the conventional CUT; 95%, and the effectiveness of the present invention can be seen. A detailed explanation was given in the embodiment (FIG. 17).
  • FIG. 8 shows a rewritten response of the heat flow phenomenon in FIG. 7 into an electric circuit.
  • the surface temperature of the cover material 7-1 is Tf ⁇ R2 / (R1 + R2), where R2 is the heat dissipation resistance to the atmosphere and R1 is the heat transfer resistance of the cover material 7-1. , It becomes lower than the surface temperature of the heater.
  • the heating body 1 When the heating body 1 performs a jaw operation (switching the SW in FIG. 8) and heat crimping is performed, the heat flow from the heating bodies 1-1 and 1-2 is the heat transfer resistance R1 and the contact resistance R3 of the cover material 7. , The heat capacity C3 of the welded surface is charged through the thermal resistance r1 of the work 5, and the welded surface temperature is generated with a substantially first-order lag response.
  • similar heating is performed from the other surface, and the welded surface asymptotically approaches the surface temperature of the heated body of the heating source and equilibrates with Tm.
  • the response at the interface temperature 9 shows the transient response between the thermal resistance R1 + R3 + r1 and the heat capacity C3.
  • the welded surface temperature is a part of the interface temperature response and is correlated.
  • the welded surface temperature response can be simulated by monitoring the surface temperature response of the cover material, which can be measured at all times.
  • R1 of the cover material is directly related to heat flow detection. As the value increases, the temperature drop increases, so that the detection sensitivity of the heating flow increases. However, if this thermal resistance becomes large, the heat flow is suppressed and the temperature of the heating source becomes high, which is not preferable.
  • FIG. 7 shows a procedure for adjusting the welded surface temperature around 0.2 s to 110 ° C as an example. From the model data, when the interface temperature of the cover material reaches 119 ° C, the welded surface temperature becomes 110 ° C. When T ⁇ 119 ° C, which is the set value of the interface temperature control device and is subtracted by the operation delay of the heat jaw, is detected, the temperature is adjusted by releasing the crimping by the operation of the automatic crimping device 6 with the control output of the interface temperature control device 32. The heating operation can be performed as an index.
  • Model data changes when the work changes, so hold and refer to the lab data for each work.
  • the heating time is selected to be around 0.4 s or more, the interface temperature and the welded surface temperature response are almost the same, so it can be seen that the automatic crimping device 6 can be directly operated with the detected temperature signal without referring to the model data.
  • This control time zone can be adjusted by changing the set temperature (T1, T2) of the heating bodies 1-1 and 1-2.
  • the periodic speed of intermittent operation is often set by the production plan from time to time.
  • the surface temperature of the heating body is adjusted so as to reach the set temperature at the end of the intermittent operation, the same effect as the opening operation of the crimping operation can be obtained.
  • This device has the feature that almost 100% of the intermittent operation interval can be automatically adapted to the heating operation and unnecessary high temperature heating can be prevented.
  • the configuration of this method is shown in FIG.
  • the AND logic of the three signals of the rotary encoder and the output of the interface thermometer is the matrix shown in FIG.
  • the present invention can also be applied to the impulse seal method.
  • the heat generating element 12 is fixed to the cooling heat radiating material 14 via the heat insulating material 13 made of Teflon (registered trademark).
  • the other surface of the heat generating element 12 is covered with a Teflon material (Teflon-impregnated glass wool woven cloth) 15-1, which reduces the sticking of the molten pieces of the work 5.
  • the other rubber cradle 16 is also covered with a Teflon material (Teflon-impregnated glass wool woven cloth) 15-2 to prevent the molten pieces of the work 5 from being scorched.
  • the heating element 12 of the impulse sealer on the market applies a heating resistor made of nichrome wire, and a power source is applied in steps to generate heat and heat. Since the heat generation resistor is thin plate-shaped (about 0.15 mm), it has a small heat capacity and is characterized by high-speed heat generation at 100 ° C / 0.5 to 1 s.
  • the impulse seal performs heat generation and crimping at the same time by applying an impulse-shaped voltage.
  • the temperature rise of the heating element has a response with a first-order delay with respect to the applied power source, but the work has a lamp-like input in which linear heating is performed.
  • the same time-limited method as that of Ta is applied.
  • the energization time of the heat generating element 12 is adjusted by a timer in a timed manner, and the driver judges the suitability of the finished sample by a tensile test or visual observation each time to adjust the time limit. I'm doing Ensuring the quantitativeness is an issue. Since the heat capacity of the heating element is small in the impulse sealer, the heat generation characteristics (speed) fluctuate mainly due to the influence of the heat load capacity due to the thickness of the work.
  • FIG. 10 An example of the temperature response of the welded surface of the impulse sealer measured using the "MTMS" kit is shown in FIG.
  • the measurement points are the surface of the heat generating element 12 of the impulse sealer of FIG. 10, between the two sheets of the work 5, and the cover material 15-2 of the pedestal 16, respectively, and the surface temperature of the heat generating element 12 and the welding surface ( The temperature of the adhesive surface) and the surface temperature of the cradle 16 (elastic body) were measured, respectively.
  • the graph (A) of Fig. 11 shows a lamp-shaped heating source that rises linearly. Since the applied power supply is released at the set time, the residual heat of the heat generating element is released through the cooling heat radiating material 14 to obtain a graph (B) in which the temperature drops. The temperature response of the welded surface of the adhesive surface is the response to the linear lamp input and is shown in the graph (C).
  • the surface temperature of the cradle rises with the start of heating. Even after the heating is stopped, it continues to rise due to residual heat, and then naturally cools down.
  • the starting temperature at startup fluctuates due to the heat storage of the heat generating element 12 and the cradle 16 by repeated operation. Due to this effect, even if the same heating time (energization time) is accurately controlled, the regulated temperature varies by as much as 20 ° C. Therefore, repeated continuous use for a short time in which cooling is not completed has a principle problem that the heating element temperature does not become the same even if accurate time-limited control is performed. Timed control turned out to be ineligible.
  • Fig. 12 shows an example of measuring the temperature drift that occurs in the repeated operation of a commercial machine with timed control. From the actual measurement results, 146 ° C / 1.00s, 154.3 ° C / 1.04s, 166.5 ° C / 1.00s, and 152.2 ° C / 0.92s were obtained. The variation in the time-limited performance is within about 0.1s, but the temperature value varies by 10 ° C. I was able to clearly grasp the current problems.
  • the response example in FIG. 12 is when the starting temperature of the heating element 12 of the commercial machine is room temperature. Looking at the response of the heat generating element 12 after the applied power supply is released, it takes time to cool to room temperature, and drift occurs. This characteristic is an obstacle to the repeated operation at short intervals in the timed method.
  • a cover material 18 is arranged in place of the cover material 15 on the heat generating element 12 of the impulse sealer.
  • a smooth Teflon sheet or a smooth nylon sheet cover material 18 having a thickness of 0.03 to 0.2 mm is used for the heat generating element 12.
  • An interface temperature sensor (thermocouple) 9 having an interface temperature of about 50 ⁇ m ⁇ for detecting the interface temperature is always attached to the surface of the cover material 18 on the contact surface side with the work 5.
  • a temperature sensor 17 on the cradle is permanently installed.
  • the welded surface temperature detection sensor 10 is for characteristic measurement and is not installed in an actual working machine.
  • a cascade temperature control device 20 is provided so that the switch of the transformer 19 that receives the output signals of the interface temperature sensor 9 and the temperature sensor 17 of the cradle 16 and thereby sends electricity to the heat generating element 12 can be controlled. It is shown in FIG.
  • the heating power source is opened (regardless of time) and the heating is stopped, which is an adjustment method that is not affected by the initial temperature at the time of starting the heating element 12. Then, the auxiliary work of changing the heating time is eliminated, and the assistance of frequent inspection of the adhesive state is minimized.
  • the suitability of the crimping time was judged by visual observation of the adhesive state of the finished specimen and a tensile test, and adjustment was made based on empirical rules. Concerned about insufficient heating, the temperature was set so that the adhesive strength would be high (melted state).
  • FIG. 13 A measurement example used in the devices of FIGS. 13 and 14 is shown in FIG.
  • the control results of the interface temperature and the response values of the welded surface temperature are listed in the graph.
  • the interface temperature control results vary from 124.9-121.5 ° C (3.4 ° C), and the welded surface temperature varies from 111.1-107.2 ° C (3.9 ° C).
  • the heating of the heating element 12 was maintained within the appropriate heating range, so that overheating was avoided. Therefore, the heat storage in the cradle could be minimized.
  • the temperature change of the cradle by repeated operation for about 10 seconds is about 3 ° C.
  • the welded surface temperature of the workpiece is determined by the temperature difference between the heating element temperature T2 and the cradle temperature T1 (see equation (1)). If the cradle temperature T1 fluctuates, the welded surface temperature will not be constant even if the heating unit temperature T2 is precisely adjusted. Actually, the fluctuation amount of T1 is increased or decreased by about 1/2, and the set value of the temperature controller 20 is cascadingly corrected by the output signal of the receiving table temperature sensor 17 (see FIG. 14).
  • the temperature of the welded surface can be adjusted / controlled within 3 ° C even in the impulse seal.
  • the heating time zone targeted by the present invention is approximately 0.2 s or more.
  • the heating speed of the heating element 12 of the impulse sealer was 25-150 ° C / 1.0s.
  • the temperature rise characteristic is 125 ° C / s. That is, the temperature rise changes at 12.5 ° C / 0.1s and 1.25 ° C / 0.01s.
  • the detection temperature varies depending on the sampling cycle. The sampling period was changed to 0.01s, 0.02s, and 0.05s, and the detection variation was calculated.
  • Table 1 shows the calculation results. In order to improve the accuracy of temperature control, it is necessary to select a controller with a sampling period of 0.01 to 0.02 s. It has been found that preferably 0.01 s is a good choice.
  • This single-row seal was previously developed by the present inventor, and has a composite heat-seal structure in which a linear seal is added in the elongated direction of the strip-shaped seal.
  • the linear seal is folded back like a gusset bag.
  • the stepped portion that is generated can also be reliably sealed.
  • FIG. 16 shows the configuration of the single-row seal unit 30 in which the single-row protrusion is attached to the heat generating element 27.
  • the single-row projection (height; 0.1 to 0.6 mm) is attached to the heat generating element 27 in the single-row seal unit 30 by the following method.
  • (1) Select a wire rod made of the same material (nichrome) as the heat generating element 27.
  • (2) (Height: 0.3 mm)
  • a 0.9 mm wire is processed into a half-split kamaboko type 21, and a thin nylon thin film 22 is formed in the vicinity of 70 to 80% of the lateral width of the heat generating element 27.
  • the terminal is connected to the heating power source in parallel with the heat generating element 27 (FIG. 16 (a)).
  • a semicircular groove 24 of about 0.5 mm is formed near the center of the heat generating element 27 in the longitudinal direction, a 0.8 mm wire rod 23 is fitted, and the thin nylon thin film 22 is adhesively fixed.
  • the terminal is connected to the heating power source in parallel with the heating element (Fig. 16 (b)).
  • An integral drawing material 25 having a predetermined shape is manufactured for the entire heat generating element (FIG. 16 (c)).
  • An insulating film 26 may be arranged between the wire rods 21 and 23 and the heat generating element 27 in order to make the heat generated by the protrusion and the flat surface uniform. Alternatively, the surface of the wires 21 and 23 or the surface of the 27 heat generating elements may be covered with a thin insulating film.
  • a Teflon smoothing sheet having a thickness of 0.03 to 0.2 mm is attached to the flat surface portion, and the heating flow detection cover material D28 is provided.
  • a thermocouple 29 having a diameter of about 50 ⁇ m ⁇ for detecting the interface temperature is attached to the surface of the cover material near the center.
  • An elastic body 16-2 having a hardness of A50 to 80 and a thickness of 3 to 5 mm is arranged on the facing pedestal 16 in order to absorb the unevenness of the stepped portion.
  • Example 1 Performance test for application to the heat jaw method The performance was tested by setting actual conditions for the configuration shown in FIG. (1) Heat jaw dimensions; 40 x 40 x 200 mm (contact width with work 15 mm) (2) Heat jaw material; brass, (3) Heater; 400W, 10mm ⁇ (4) Load a 10mm ⁇ heat pipe near the surface of the heating body (5) Temperature control of the heating body; 2-position PID control (6) Cover material; 0.15mm thick smooth Teflon sheet (7) Interface temperature sensor; 50 ⁇ m, K thermocouple Pair (8) Interface temperature controller: High-speed ON-OFF adjustment (9) Work material; OPP30 / LLDPE20 (10) Welded surface temperature response (reached temperature) setting; 130 ° C (11) Crimping pressure; 0.2 MPa (12) Adhesion condition inspection; Apply flaw detector (13) Temperature response measurement at each verification point; Apply "MTMS" kit (Patent No. 3647541, Patent No. 4623662) (14) Adhesion condition inspection: Tensile test, Leakage test
  • the crimping time is 0.27 s or more, the difference between the interface temperature and the welded surface temperature response is within 2 ° C., and the interface temperature value and the welded surface temperature value become the same, so that the welded surface temperature can be approximated by the interface temperature.
  • the CUT; 95% of the temperature response of the welded surface of this heating was 0.81 s.
  • the interface temperature response ( ⁇ weld surface temperature response) set value of 130 ° C. was detected, and the jaw operation was released. There was almost no overrun, and the weld surface temperature stopped at 130 ° C. (7) It was confirmed that the welded surface temperature could be directly controlled in a short heating state of 0.44 s.
  • Example 2 Application example to impulse seal
  • a step-like voltage is applied to the heat generating element for each operation, and the temperature rise of the heat generating element is used. Therefore, the heating is not step-like but lamp-like.
  • Impul seal is a single-sided heating that generates heat on one side.
  • the cover material 18 is arranged on the surface of the heat generating element, a fine sensor is installed on the surface of the cover material 18, the heat flow supplied to the work is detected, and the adhesive surface of the work is covered.
  • a method to simulate the temperature response was devised.
  • Test conditions (1) Heat generation element: Width; 10 mm, thickness: 0.15 mm, heat generation capacity; ⁇ 800 W (100 V AC) (2) ON-OFF operation of heat generating element; relay contact (energization OFF when adjustment point is detected; operation delay time ⁇ 0.01s) (3) Thermometer: Sampling period; Digital thermometer of 0.01 to 0.05s (4) AC power supply adjustment: Slidac (5) Temperature response measurement at each verification point; "MTMS" kit (Patent No. 3647541, Patent No. 4623662) No.) is applied (6) Applicable material: OPP (30) / LLDPE (20) (7) Adhesive condition inspection: Tensile test, flaw detection liquid leakage test (8) Crimping pressure: Approximately 0.1MPa
  • Test method (1) Put the test sealer in operation (2) Place the material (work) at room temperature. (3) The sealer is operated every 10 to 30 s, and the temperature of the heat generating element and the pressure receiving plate (cradle) makes a drift state appear. (4) The temperature response of the heat generating element, the temperature response of the pressure receiving plate, the interface temperature response, and the temperature response of the welded surface of the work are measured with the "MTMS" kit. (5) The high-speed temperature controller detects the temperature of the interface between the cover material and the work with a fine sensor, and when the desired temperature is reached, the drive power supply of the heat generating element is turned off by the control output. (6) The performance of the present invention is evaluated from the measurement results of the temperature response of each part.
  • Test Results (1) A record of the temperature response of each part measured by the "MTMS" kit is shown in FIG. (2) Under the condition that the starting temperature of the cradle fluctuates from 40 to 60 ° C, the adjustment temperature / heating time is 155.3 ° C / 1.12s, 155.2 ° C / 0.92s, 155.4 ° C / 1.12s, 155.0 ° C / 1.00. s was obtained. (3) The heating time is 0.92 to 1.12 s, and it can be confirmed that there is a variation in reaching the desired temperature control value, and a defect in time control can be proved. (4) From this result, if the boundary surface temperature with respect to the desired welding surface temperature is measured and the overrun value and the drift value of the cradle temperature are corrected, the welding surface temperature can be adjusted by detecting the interface temperature.
  • FIG. 15 An actual measurement example including verification of the welded surface temperature response, the interface temperature and the surface temperature of the heating element is shown in FIG. 15 above.
  • Example 3 Cascade control that corrects fluctuations in cradle temperature
  • the heating flow that reaches the cradle stores heat, and the cradle temperature gradually rises. Since the influence of the cradle for single-sided heating can be defined by the above equation (1), fluctuations in the cradle temperature can be corrected by constantly monitoring the cradle temperature.
  • a fine sensor is always attached to the surface of the cradle.
  • the reference value of the cradle temperature was set to 30 ° C.
  • the display of the cradle temperature immediately before the next operation was confirmed, and (Tx-30) / 2 was manually corrected to the desired set value.
  • a temperature sensor can be constantly attached to the surface of the cradle to perform cascade control in which the set value of the controller is automatically changed according to the cradle temperature (see FIG. 14).
  • the present invention makes the heat sealing conditions accurate, and can be widely used for heat sealing by various heat sealing methods such as a heat jaw method and an impulse sealing method.

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Abstract

本発明は、実機のヒートシール面の温度を測定し、より正確な温度調節をできる手段を提供するものであり、１対の加熱体の間にヒートシール材料を挟んでヒートシールするヒートシール装置を用い、該ヒートシール装置の少なくとも一方の加熱体のヒートシール材料と接する側の面に薄いカバー材を設けるとともに、該カバー材のヒートシール材料と接する側の面に微細温度センサを取り付け、該微細温度センサが検出する温度によって溶着面（接着面）温度を調節することを特徴とするヒートシール方法と装置を提供するものである。

Description

界面温度センサを設けたヒートシーラ
　本発明は、ヒートシール温度を的確に調節できるヒートシール方式に関するものである
　プラスチックのフイルムやシートの製袋、密封の加工の接着には発熱体を表面から押し付け、ヒートシール材料（以下、「ワーク」ということがある。）の熱伝導を利用して、接触面を熱接着できるヒートシール技法が多用されている。この加熱接着法（ヒートシール）は半世紀以前から汎用化されている。（ASTM F88；1968年制定）
　加熱法には（1）1組の発熱体によって、材料の表面からの熱伝導を利用して、二面から同時に加熱する方法（Jaw 方式）（2）材料の表面から熱伝導を利用して一方のみに発熱体を構成する片面加熱、（3）接着面付近に局部発熱をさせる方法（・超音波、・電磁誘導発熱、・誘電体損失、・熱風吹き付け等）に大別できる。
　熱接着（ヒートシール）はプラスチックの熱可塑性現象を利用している。
　熱接着の発現は接着面の加熱温度の上昇と共に接着強さが順次上昇する剥がれシール帯（界面接着帯）となる。加熱温度が一定値以上に到達すると溶融状態のペースト状になり、冷却すると接着面が一体になる凝集接着となる。各加熱温度の標本を引張試験で計測した結果をプロットすると図１示すように加熱温度と加熱速さ（Hishinuma効果）がヒートシール強さのパラメータになっていることが分かる。
　一般的に界面接着の温度帯の幅は３～８℃である。界面接着と凝集接着の境界温度帯（適正温度帯）に接着面を加熱調整することで、接着面の剥離エネルギーを利用して、エッジ切れが防御でき、個々の材料の特性を巧く利用できる。そして、加熱不足又は過加熱を抑制して、ヒートシールの品質を確保することになる。
　現行のヒートジョー方式の特性を解析するために加熱体表面温度をパラメータにして、溶着面温度測定法を適用しワークの溶着面（接着面）におけるセンサの温度応答をラボの計測結果を図２に示した。
　（１）加熱体表面温度を調節温度Tsに合わせた場合の応答である。理論的にはTsに到達する平衡時間は超長時間である。これを（tc）と称した。
　（２）Tsの９５％の応答がTsと同一値になる加熱温度（Tsの約1.05倍）にした場合の溶着面（接着面）応答を示している。その時の到達時間を（tb）と称した。
　（３）９５％よりも短時間でTsに到達させるために加熱温度を（Ts×1.5）に上昇させた場合の溶着面（接着面）応答を示している。その時の到達時間群を（ta）と称した。
　（４）、（５）は更に短時間でTsに到達させるための加熱温度値を変更した場合である。特徴は次項で説明する。
　図２に示した事例から、両面同一温度加熱の到達温度と加熱時間の関係を分類すると、収斂する平衡温度（Tc）、９５％到達点（Tb）、高速立ち上がり域（Ta）の３種の応答パターンになる。３種類の応答パターンの特徴は、
（１）平衡温度（Tc）加熱：ワークの接着面の温度が加熱体の表面温度に平衡収斂する原理を利用する。加熱完了までに他の方法より長い時間がかかるが、本質の温度値の操作ができる。ラボでのヒートシール試験には専らこの方法が選択されている。
（２）９５％到達点（Tb）加熱：（加熱体表面温度－環境温度）×95％＋環境温度を目標温度にして、加熱時間を設定する。平衡温度との温度差は5℃以内であり、加熱時間の制御バラツキに対する温度バラツキは2℃以内に収まるので時間設定調節式（以下、「限時式」という。）での実用性が高い。
（３）高速立ち上がり域（Ta）の利用：所望の加熱温度に到達する時間が小さく、一操作が短時間で終了できるので、生産性は高い。９５％到達点（Tb）の温度傾斜は≒3℃/0.1sであるのに対して、0.4～0.5sの加熱域の立ち上がりは≒10℃/0.1sの高速である。
　今日、熱接着技法では、溶着面（接着面）温度の的確な制御技術が確立されていないので、高速領域の加熱操作は到達時間の限時管理となっている。
　特徴の発現温度域が狭い剥がれシール等に対応するには高精度の温度調節と高速圧着操作が要求されるが、従来法は、この期待を満足していない。
　現状は、生産性を優先して、（３）の高速立ち上がり域（Ta）が常套的に使用されている。しかし、現状は高精度の圧着時間と温度の制御技術が確立していないので、実際での加熱不足を懸念して、10℃程度の上乗せ温度設定が行われている。従って、接着状態は図１に提示した境界温度帯を超えた凝集接着に偏重して、易開封が起こる剥がれシールの界面接着調節を困難にしている。世界的にこの課題の改革が強く望まれている。
　一方、本発明者は、加熱体の表面と試験片の溶着面に温度センサを設置して、ヒートシールにおける加熱体の温度設定と圧着時間の決定を行なう方法（特許文献１）、および加熱体の発熱源付近と熱接着面に表面温度センサを設置してヒートシール温度を調節する方法（特許文献２）を開発し、いずれも特許を得ている。
特許第３４６５７４１号公報 特許第４６２３６６２号公報
　従来、加熱体(ヒートバー)の温度調節精度に対する規定（ASTM F2029；2000）がある。加熱体の表面温度は、加熱体の大きさ、形状、加熱源の位置、ヒータの発熱斑、検出センサの位置、制御速さ、取り付け方法、放熱（保温）性等が複合的に関係して、熱接着面の加熱温度斑は１０℃以上になっていて、ワーク（プラスチック材）の本来的な特性発揮には、溶着面温度を３℃以内のバラツキに抑えることが要求されている。
　現在は的確な制御方式がないので加熱体の圧接時間を調整する限時式が採用され、実際に生産された標本の目視検査、サンプリングした標本の部分的な引張試験(JIS Z 0238、ASTM F88)を拠り所にしている。やむを得ず、熱接着強さ(ヒートシール強さ)が一定値を示す凝集接着状態が推奨されている。（JIS Z 0238）
　安定した熱接着の品質維持には、本質的なパラメータである溶着面（接着面）温度の直接的な制御技術の開発が期待されている。
　本発明者が先に開発した温度調節法は、いずれも試験片の熱接着面間に温度センサを挟むものであるから、この温度センサは、ヒートシール後は製品中に取り込まれてしまう。従って、実機でのヒートシールは、この予備実験で得られたデータを基に管理温度を時間調節に頼るものであった。
　一方、実機でのヒートシール温度を追跡できればより正確な温度調節を行なうことができる。
　本発明の目的は、ヒートシールに関係する装置側の加熱系の特定点の温度変化をリアルタイムで計測して、より正確な温度調節をできる手段を提供することにある。
　本発明者は、加熱源からヒートシール材料の熱接着面への熱流が溶着面（接着面）温度と直接的に関係していることに着目した。加熱体表面に設置したカバー材の表面に微細な温度センサを設置して、昇温域の加熱流による温度差を検知して、溶着面温度応答のシミュレーションに成功した。カバー材とヒートシール材の界面温度計測の実際はヒートシール材料の表面温度の計測と同等である。
溶着面温度応答式の説明
　図３にヒートジョー方式の概要図を示した。図３(a)は一対の加熱体の加熱温度を同一に調節した場合のワーク内の温度分布の変化を示している。
　他方図３(b)は片方の加熱体のみを温度調節をし、他方は室温状態にした場合のワーク内の温度分布の変化を示している。
　加熱体を短時間で圧接すると溶着面（接着面）の温度応答はステップ応答で取り扱うことができる。
　T1、T2、T3の定義は図３に示した。材料の熱伝導度と厚さ等の熱容量で決まる定数をｋ；時定数、環境温度をT3とすれば、両面加熱を含めた溶着面温度応答は一般式として、次式で表される（図３参照）。
 
　　　Tb＝[T2-(T2-T1）・n]・(1-e-kt)+ T3　　　　　　　　（１）
 
　ここに、Tbは、前述の９５％到達点の温度であり、T1とT2は各加熱体の表面温度である。nは
 
　　　n＝（R1＋R3＋r1）／２（R1＋R3＋r1）　　　　　　（２）
 
で示され、kは抵抗とコンデンサで構成される１次遅れの電気回路で定義されるk＝RCである。図４の回路図ではR＝R1＋R3＋r1，C＝C3になる。tは時間である。
　両面同一温度の加熱の場合はT2＝T1となるから接着面の温度応答は発熱源温度のT2のみで決まる図３(a)の応答になり、最終的にはT2に収斂する。
　受け台を室温にすればT1＝T3として、1次遅れの図３(b)のようになる。
　ｎは熱接着面に正対する材料の熱伝導性で決まる係数である。正対する材料が同一ならｎ＝１／２となる。
　通常は両面加熱と片面加熱を分類して扱っているが、各加熱体の温度設定の相違だけであるので、理論的には、両面加熱と片面加熱は、設定温度の限定条件であることを理解していれば、実際の不具合を系統的に扱うことができる。
両面／片面加熱の特徴説明
（1）両面加熱の特徴：発熱源を内蔵した一対の金属体の圧接加熱で、ワークの表面から材料の熱伝導を利用し接着面の加熱を行う。一対の加熱体の材料との接触面温度を同一にすれば、環境温度等の他の要素の影響を受けることなく接着面温度を加熱体表面温度に平衡化できる特長を持っている。
（2）片面加熱の特徴：片面加熱は一方が発熱体、他方は発熱機能のない常温の受圧板で構成されるから、加熱流は発熱体の表面温度と常温の受圧板の温度差に比例した一方向の熱流が接着面を通過する。平衡状態では、加熱側と受圧側の表面温度差の１／２付近に平衡する。しかし、加熱時間が長くなると通過した加熱流による受圧板の表面温度は徐々に上昇する。上昇分の約1／２は、接着面温度の変化に直接的に関係し、加熱時間と共に徐々に上昇するので、的確な接着面温度調節の阻害になる。インパルスシール方式は片面加熱になる。
　すなわち、本発明は、１対の加熱体の間にヒートシール材料を挟んでヒートシールするヒートシール装置を用い、該ヒートシール装置の少なくとも一方の加熱体のヒートシール材料と接する側の面にカバー材を設けるとともに、該カバー材のヒートシール材料と接する側の面に微細温度センサを取り付け、該微細温度センサが検出する温度によって溶着面（接着面）温度調節することを特徴とするヒートシール方法と、
　発熱素子と受け台の間にヒートシール材料を挟んでヒートシールするインパルス装置を用い、該インパルス装置の発熱素子のヒートシール材料と接する側の面にカバー材を設けるとともに、該カバー材のヒートシール材料と接する側の面に微細温度センサを取り付け、該微細温度センサが検出する温度によって溶着面（接着面）温度を調節することを特徴とするヒートシール方法を提供するものである。
　熱接着加工（ヒートシール）の現場では生産性を確保するために高速域の過渡加熱が利用されている。高速域ではパラメータの加熱温度の直接管理ができる計測・制御技術が未完であるので、限時制御に頼り加熱操作の管理は的確ではない。高速変化域の加熱温度を直接的制御できる本発明は、従来の課題を解決し、ヒートシール技法の信頼性と品質を向上し、ヒートシール操作の究極的課題の密封と易開封の達成を確実にした。
接着強さと接着面温度の関係を示すグラフである。 加熱体表面温度をパラメータにした溶着面温度と圧着時間の関係を示すグラフである。 両面加熱と片面加熱における熱の移動と温度分布を説明する説明図である。 本発明を適用したヒートジョー方式のヒートシール装置の一例の概略構成を示す図である。 図４における界面温度センサの２つの取付状態を示す概略図である。 図５(b)に示す態様の平面図と側面図である。 本発明の方法で得られた、界面温度と溶着面温度との関係を示すグラフである。 熱伝達現象を電気回路に書き換えた回路図である。 本発明の方法をヒートジョー方式の間欠動作に合わせるやり方を説明する説明図である。 従来のインパルスシーラに、本発明のための温度センサを取り付けた状態を示す図である。 このインパルスシーラで得られた発熱素子、溶着面および受け台の温度変化を示すグラフである。 従来のインパルスシーラでの繰返しシールにおける温度変化を示すグラフである。 本発明を適用したインパルスシーラの構成を示す図である。 その温度調節機構を示す図である。 本発明を適用したインパルスシーラでの繰返しシールにおける発熱素子、カバー材外面およびワーク間の接着面の温度変化（制御性）を示すグラフである。 本発明の一条シールへの適用状態を示す図である。 本発明の実施例で得られた界面温度と溶着温度の関係を示すグラフである。 本発明の実施例で得られた繰返しシールにおける温度変化を示すグラフである。
　ヒートシール材料であるフイルムやシートは、ヒートシールができる層があれば単層であっても複数層から形成されていてもよい。このヒートシールできる層の材質はヒートシールできるものであればよいが、通常は、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのエチレン共重合体などである。その外、結晶化していないポリエチレンテレフタレートなども用いうる。ヒートシールできる層の厚さも特に制限されないが、通常3～200μm程度、典型的には5～150μm程度である。
　複数層からなるフイルムやシートは、印刷適性、破損耐性、ガスバリア性の向上、製袋の剛性調整、軟化状態の加熱板への粘着防止の改善等を期して、２種以上の材料を積層したものであり、少なくとも一方の表面層にはヒートシールできる層である接着層（シーラント）が配置される。そして、袋の外面となる表層材は接着層の適用温度域では熱可塑性が起こらない材料が選ばれる。
　複数層からなるフイルムやシートの厚さも特に制限されないが、通常20～200μm程度、典型的には20～120μm程度である。
　代表的なヒートシール方式には、加熱体を使うヒートジョー方式と加熱体として発熱素子を押し付けて通電加熱するインパルスシール方式があるが、本発明はこの両方式に適用できるものである。
　ヒートジョー方式のヒートシール装置は、基本的に１対の加熱体とその作動機構と加熱機構からなる。加熱体は、基本的には、従来のヒートシール装置のものと同じであり、1対の加熱体は加熱面が平行に、従って、ヒートシール時には全面が均等な圧力で加圧するように構成、配置される。加熱面は通常は平面である。そして、その少なくとも一方の加熱面の幅が、ヒートシール材料に形成するヒートシール部のみを加熱しうるようになっている。他方の加熱面は、一方の加熱面と同一であってもよく、あるいは、それより広く、台として機能させるものであってもよい材質は熱伝導性の高い銅、アルミニウム、真鍮やステンレススチールが用いられる。
　ヒートシール材料を挟圧させるあるいは解放する加熱体の作動機構は、従来のヒートシール装置と同じでよく、作動は、一方の加熱体のみを動かしても両方を動かしてもよい。
　加熱体を加熱する加熱機構も従来のヒートシール装置と同じでよく、通常は電気が用いられる。
　本発明を適用したヒートジョー方式のヒートシール装置の概略構成（断面図）を図４に示した。ヒータ２が内蔵された一対の加熱体（ヒートバー）１で構成される。各々の加熱体１－１、１－２には温度センサ３が装着され、温度調節装置４に接続され個別の温度制御が行われる。少なくとも加熱体１の一つは自動圧着装置６が取り付けられ、包装機本体と同期したジョー式の回分動作を行うようになっている。この自動圧着装置６にはエアシリンダが用いられ、加熱体１－１を進退させる。ワーク５はジョー動作に同期して、入り／出しが行われる。従来は焦げ付き対策で、加熱体の表面には、Teflon（登録商標）含浸のグラスウール織布のカバーを設けている。これに替えて、熱流が均一な薄い平滑なTeflonシート又は平滑なナイロンシートをカバー材７として適用した。
　加熱体表面の発熱温度が均一になるように、ヒータ２と表面間にヒートパイプ１１を装填してある。
　温度センサは、各加熱体１－１、１－２に内蔵させた温度センサ３－１、３－２に加えて、加熱体表面温度センサ８とカバー材７－１の外面に取り付けた界面温度センサ９が設けられている。
　界面温度センサ９が本発明で新たに取り付けられたセンサであり、微細センサはカバー材に開けた微細孔を通して先端部だけを界面に出す。微細孔の径は微細センサの先端部を露出できる径であり、通常0.05－0.1ｍｍΦである。ヒートシール面には0.1mm位の僅かな痕跡は残る。
　このセンサの取付状態を図５(a)に示す。加熱体１は金属製なので、このセンサのリード線を電気的に保護するために絶縁フィルムを加熱体１の上に配置してある。用いた絶縁フィルムは、厚さ0.005－0.01ｍｍのポリイミドフィルム（「Kapton」、デュポン）である。
　あるいは、図５(b)と図６に示すように、界面温度センサ９を延伸した非常に薄い取付フィルム３３でカバー材７の表面に取り付けてもよい。カバー材のなかの熱の流れへの取付フィルムの影響を無視できるように、取付フィルムの厚さは非常に薄く、例えば0.005－0.01ｍｍにし、好ましくは、カバー材の５分の１以下にする。用いる取付フィルムはまた、0.005－0.01ｍｍの厚さのポリイミドフィルム（「Kapton」、デュポン）を耐熱性粘着テープでフィルムの端部を動かさないよう固定する。
　界面温度センサ９の信号は界面温度調節装置３２に送られて、それにより自動圧着装置６が制御される。
　ヒートジョー方式の溶着面温度応答は図２に示したように、収斂する平衡温度（Tc）、95％到達点（Tb）、過渡応答の高速立ち上がり域（Ta）の３種になる。３種の定義の内、現在、温度値を直接取り扱えるのは平衡温度のみである。平衡温度95％到達の加熱方法の実際は限時制御であるが、温度変化が≒1℃／0.1ｓであり、凡そでも実用的な精度（１～2℃）の確保ができる。
　しかし、今日、単位時間当たりの生産量を確保するために、95％到達時間より数分の１の短い、高速立ち上がり域が常用化されている。この領域の昇温特性は100℃／s位あり、≒10℃／0.1sの変化となっている。現状の限時制御では、その制御ズレは熱接着特性の保障域を大きく超えていて、凝集接着に偏重せざるを得ない不具合の原因になっている。
　高速立ち上がり域の利用には、95％応答の加熱温度より1.5～2.5倍高い高温加熱の設定が必要となる。（図２参照）
　加熱体の温度が包装材料の溶融温度より遥かに高い温度帯に設定するので、チョコ停等の１０秒程度の停止で、装置内に滞留した材料は加熱体等に溶融付着して、装置の汚染を招いている。
　ヒートジョー方式では、生産速度を上げるために図２に示したように加熱体の設定温度を上げて、立ち上がりを速くして、加熱時間（Ta）の短い加熱方法を通常的に採用している。しかし、製造工程では、この過渡状態の温度変化を直接計測できないので、加熱を限時制御に頼っている。
　この限時制御に替えて、実際の加熱温度を指標にした調節法（シミュレーション）の開発が求められている。本発明はこの課題の解決を可能にした。
　本発明のヒートジョー方式への展開方法の概要を図４を参照して説明する。加熱体１－１、１－２の表面にはカバー材７－１，７－２で覆う。どちらかのカバー材の表面に微細な界面温度センサ９を常設する。溶着面温度センサ１０はラボ試験の応答検証時のみ設置する。
カバー材の表面温度応答の計測
　本発明では加熱体のカバー材７－１、７－２（例、0.15mm Teflon平滑シート）の表面温度（界面温度）がワークへの熱流によって温度降下することに着目して、溶着面温度応答のシミュレーションをする。その測定例を図７に示した。
　この測定は、カバー材７として厚さが0.03～0.2mm Teflonの平滑シート又はナイロンの平滑シートを選択して、加熱体表面温度８、カバー材７とワーク５の接触界面、さらにワークの溶着面(接着面)の応答を調べたものである。図７のグラフ（a）はカバー材７とワーク５の接触界面温度センサ９の応答である。グラフ（b）はワークの溶着面温度センサ１０の応答である。
　本事例の計測には、溶着面、界面温度の計測スペースは数十μmである。かつ９５％応答を0.05s以下の分解能で測定できる高速の計測性能が必要である。本計測では50μmΦのＫ熱電対を適用して、0.001s分解能の温度記録装置を適用している。
カバー材の表面温度モニタによる溶着面温度応答の取得
　作動前のカバー材の表面は室温にさらされ放熱しているので、その温度は加熱体の表面温度より低い値を示している。（140℃調節に対して≒130℃）（図７参照）
　圧着によって常温のワークがカバー材Ａ７－１の表面に接触すると界面温度センサ９は急激な下降を検知する。そして、界面温度は加熱体の表面温度に漸近するように上昇する。（図７グラフ（a）参照）
　ワークの溶着面温度は同時に上昇を始め、加熱体の表面温度に漸近するように上昇する。溶着面温度応答と界面温度の差が2℃以内になれば、界面温度値を指標にして直接的な溶着面（接着面）温度の調節が可能になる。この事例では0.4s付近から適格領域になる。この事例のＣＵＴ；９５％は0.8ｓ付近になるので、従来のＣＵＴ；９５％より大幅な時間の短縮化が図れて、本発明の有効性が分かる。実施事例（図１７）で詳細な説明をした。
　製造工程では溶着面(接着面)温度の直接検出はできないが、界面に微細センサを貼り付ければ、図７のグラフ(a)が常時観測できる。グラフ(a)と(b)は同一の熱流現象から起こっている。従って、グラフ(a)の観測によって、溶着面温度応答を直接的に把握することができる。この計測技術が本発明の基幹である。
界面温度が支配している原理
　熱接着の熱伝達現象を電気回路に置き換えてその特性を解析する。図７の熱流現象の応答を電気回路に書き換えたものを図８に示した。
　圧着前の開放状態では、カバー材７－１の表面温度は、大気中への放熱抵抗R2、カバー材７－１の伝熱抵抗をR1とするとTf・R2／(R1+R2)となるので、加熱体表面温度より低くなる。
　加熱体１がジョー動作をして（図８中ではSWの切り替え）、加熱圧着が行われると加熱体１－１，１－２からの熱流はカバー材７の伝熱抵抗R1、接触抵抗R3、ワーク５の熱抵抗ｒ1を通して、溶着面の熱容量C3にチャージされ、ほぼ１次遅れ応答で、溶着面温度を生成する。ジョー方式では、同様の加熱がもう一方の面からも行われ、溶着面は加熱源の加熱体表面温度に漸近して、Tmに平衡する。
　加熱体１－１と１－２の設定温度が異なる加熱（いわゆる片面加熱）では、片方が室温等のT3になる。この場合、加熱流は（Tf-T3）に応じて、加熱体１－１から１－２の一方向になる。従って、溶着面温度応答は、加熱流によって、加熱体１－２の表面温度が変化しないとすれば、
 
　（Tf－T3）・[(R1+R3+r1)/2(R1+R3+r1)]＋T3＝（Tf－T3）・１/2＋T3　　（３）
 
となる。インパルスシールはこれに相当する。
　界面温度９の応答は熱抵抗R1+R3+r1と主に熱容量C3との過渡応答を示している。相似電気回路から分かるように、溶着面温度は界面温度応答の一部をなしており、相関している。
　従って、常時の計測が可能なカバー材の表面温度応答をモニタすれば、溶着面温度応答をシミュレーションできることが分かった。
カバー材の厚さの選択
　カバー材の熱抵抗R1は加熱流検知に直接的に係る。値が大きくなると温度降下が大きくなるので、加熱流の検出感度は高くなる。しかし、この熱抵抗が大きくなれば熱流は抑制されるので、加熱源の高温化になるので好ましくない。R1／(R1+R3+r1)を
１/4～1/5の割合に選択する。
　図７では事例として、加熱時間0.2s付近の溶着面温度を110℃に調節する手順を示した。モデルデータからカバー材の界面温度が119℃になると溶着面温度は110℃になる。界面温度調節装置の設定値であるヒートジョーの作動遅れの分差し引いたT＜119℃を検知したら、界面温度調節装置３２の調節出力で自動圧着装置６の操作で圧着を開放することによって温度を指標にした加熱操作ができる。
　モデルデータは、ワークが変われば変動するのでワーク毎のラボデータを保有して参照する。
　加熱時間が0.4s付近以上の選択では、界面温度と溶着面温度応答はほぼ一致するから、モデルデータを参照せずに、検出温度信号で自動圧着装置６を直接操作できることが分かる。
　この制御時間帯の選択は加熱体１－１、１－２の設定温度（T1、T2）の変更で調整できる。
　従来の間欠動作式包装機の多くは一つの動力源で駆動されていて、ヒートジョーの駆動機構はカム／リンクで構成されている。従って、本発明の界面温度の検出で、圧着動作を調節するには、個別の操作ユニットの設置が必要になる。
本発明を間欠動作に合わせる方策
　そこで、間欠動作間隔に合わせた本発明の適用法を考案した。
　間欠動作の周期速さは、時々の生産計画によって設定されることが多い。
　間欠動作の終了時点で設定温度に到達するように加熱体表面温度を調節すれば、圧着操作の開放操作と同等の効果が得られる。
　この考案は、間欠動作間隔のほぼ100％を加熱操作に自動的に適合でき、不必要な高温化加熱を予防できる特長がある。この方法の構成を図９に示した。
間欠動作時間に調節温度を合わせる工夫
　図９に示したように、現場の包装機では、圧着操作を独立に操作することは少なく、圧着動作は機械の間欠動作に合わせたカム／リンク機構から決まる加熱時間の制約になっている。間欠動作の100％到達時間に調節温度を合わせれば、必要以上な加熱体温度の高温化設定を避けることができる。
　間欠動作を管理しているロータリーエンコーダから、例えば、間欠動作の98、99、100％の位置信号を貰い、界面温度の設定値検出信号とのANDロジックを作った。
　ロータリーエンコーダの3つ信号と界面温度計の出力のANDロジックは図９中に示したマトリックスになる。
　本実施例の実験では98－100％と所望調節温度の出力のロジックがONになる状態を観て、二つ加熱体の調節温度の設定値を手動で、1℃単位の増加又は減少を数回繰返し、99と100％のロジック出力がＯＮ状態になるように調整した。実際の現場の生産作業では調節システムにロジック出力の表示装置を付けてこれを参照しながら手動で設定変更を行うか自動化すればよい。
　本発明はインパルスシール方式にも適用できる。
　従来のインパルスシーラの構成を図１０に示した。
　発熱素子１２はTeflon（登録商標）製の断熱材１３を介して、冷却放熱材１４に固定される。発熱素子１２の他面はTeflon材（テフロン含浸グラスウール織布）１５－１がカバーされ、ワーク５の溶融片の焦付きを軽減している。他方のゴム製の受け台１６にもTeflon材（テフロン含浸グラスウール織布）１５－２がカバーされ、ワーク５の溶融片の焦げ付きを防いでいる。
　市場のインパルスシーラの発熱素子１２はニクロム線の発熱抵抗体を適用し、電源をステップ状に印加して発熱・加熱する。発熱抵抗体は薄い板状（約0.15mm）なので、熱容量が小さく100℃/0.5～1sの高速発熱する特徴がある。
　インパルスシールは発熱済みの加熱体を押し付けるJaw方式と異なり、インパルス状の電圧印加によって発熱と圧着を同時に行っている。発熱素子の温度上昇は印加電源に対してはほぼ一次遅れの応答になるが、ワークに対しては直線的な加熱が行われるランプ状入力となる。所望の発熱温度調節は、前記のTaと同様な限時方式が適用されている。
　インパルスシール方式では、発熱素子１２の通電時間をタイマーで限時式の調節を行い、仕上がった標本の接着状態を引張試験や目視観察によって、運転者がその都度適否を判定して、限時時間の調整をしている。その定量性の確保が課題になっている。インパルスシーラでは発熱体の熱容量が小さいので、主にワークの厚さによる熱負荷容量の影響で発熱特性（速さ）が変動する特徴がある。
　“ＭＴＭＳ”キットを使って測定したインパルスシーラの溶着面温度応答の事例を図１１に示した。測定点は図１０のインパルスシーラの発熱素子１２の表面、ワーク５の２枚のシート間および受け台１６のカバー材１５－２にそれぞれ温度センサを取り付け、発熱素子１２の表面温度、溶着面（接着面）温度、受け台１６（弾性体）の表面温度をそれぞれ測定した。
　この測定例では交流100V電源から変圧した15Vを発熱素子１２に印加した。通電電流は53A、発熱量は≒800Wである。この装置の平衡状態の温度は200℃以上になるので、熱接着に適用する温度帯は図２で例示した高速上昇のTaに相当する。
　ワークに対しては、直線状に上昇するランプ状の加熱源の図１１グラフ（A）になる。設定時間になると印加電源は開放されるので発熱素子の残熱は冷却放熱材１４を通して放出されて温度が下降するグラフ（B）となる。接着面の溶着面温度応答は直線状のランプ入力対する応答になりグラフ（C）になる。
　この片面加熱では、(発熱温度－室温)／2＋室温がモデル溶着面温度となる。1.0s付近の応答帯では、片面加熱の式（１）の状態になっている。片面加熱では、加熱流は発熱素子１２から受け台１６への一方向になるから受け台１６の表面温度はグラフ(D)のように上昇する。
　この実測データの120℃／1.2ｓ付近に溶融化による変曲点（溶融点）が見られ、1.2ｓ以降は加熱面がペースト状になっている。120℃辺りが、加熱の上限温度になる。すなわち、120℃附近がシーラントの溶融点となり、シーラントは液状化しているので、この標本材は115～120℃の加熱が期待されている。溶融点を超えると熱伝導が変わるので、温度上昇は速まっている。この温度域の利用は、ポリ玉の生成になり、ピンホールやエッジ切れの原因となる。
　受け台の表面温度は加熱開始と共に上昇する。加熱停止後も余熱で上昇を続けた後、自然冷却下降している。
　通電加熱の限時式インパルスシーラにおいて、繰返し操作による発熱素子１２と受け台１６の蓄熱により起動時の始発温度が変動する。この影響で同一の加熱時間（通電時間）を正確に制御しても、調節温度は20℃もバラついている。従って、冷却が完了しない短時間の繰返し連続的使用は、正確な限時制御をしても、発熱体温度は同一にならない原理的な不具合がある。限時式制御は不適格であることが分かった。
　限時制御の市販機の繰返し操作で起こる温度ドリフトの計測事例を図１２に示した。実測結果から、146℃／1.00s、154.3℃／1.04s、166.5℃／1.00s、152.2℃／0.92sが得られた。限時性能のバラツキは0.1s程度に収まっているが、温度値は10℃もバラついている。現状の不具合を明快に把握できた。
　図１２の応答例は市販機の発熱素子１２の起動温度が室温の場合である。印加電源の開放後の発熱素子１２の応答を見ると室温に冷却するのに時間を要して、ドリフトが発生している。この特性が限時方式での短時間間隔の繰返し操作の障害になっている。
　本発明では、図１０の装置においてインパルスシーラの発熱素子１２にカバー材１５に代えてカバー材１８を配した。具体的には、従来、使用していたテフロン含浸グラスウール織布に代えて発熱素子１２に厚さ0.03～0.2mm の平滑なTeflonシート又は平滑なナイロンシートのカバー材１８を使用する。界面温度検出用の約50μmΦの界面温度センサ（熱電対）９をワーク５との接触面側のカバー材１８の表面に常時装着する。受け台の温度センサ１７を常設する。溶着面温度検出センサ１０は特性計測用であり、実働機には設置しない。本発明の適用構成の概要図を図１３に示した。
　そして、カスケード温度調節装置２０を設けて、界面温度センサ９と受け台１６の温度センサ１７の出力信号を受け、それにより発熱素子１２へ電気を送るトランス１９のスイッチを制御できるようにした構造を図１４に示す。
　本発明方式では、所望温度に到達したら、（時間に関係なく）加熱電源を開放し、加熱を停止する、発熱素子１２の起動時の初期温度の影響がない調節法となっている。そして、加熱時間変更の補助作業を不要化し、接着状態の頻繁な検査の介添えを極小化した。
　製品種が変わり、ワークの厚さや材質が変わると熱容量の相違によって、昇温特性は変化するので、限時式ではズレに直接的に影響する。
　従来は、仕上がった標本の接着状態の目視観察や引張試験によって、圧着時間の適否を判断し、経験則に頼って調整していた。加熱不足を懸念して、接着強さが高め（溶融状態）になるような温度を設定していた。
　図１３、図１４の装置で用いた計測例を図１５に示した。グラフ中に界面温度の制御結果と溶着面温度の応答値を列挙した。カバー材１８とワーク５接触面の温度応答を直接検知することによって、より溶着面温度点に接近し、バラツキ要因を排除できた。界面温度の制御結果は、124.9－121.5℃（3.4℃）のバラツキ、溶着面温度は、111.1－107.2℃（3.9℃）のバラツキとなっている。
　インパルスシールは片面加熱であるから、所望値を直接制御することはできない。図１５の例のように毎回の調節結果がほぼ同一になることが肝心である。
　本発明法の繰返し操作によって、発熱素子１２の加熱が、適正加熱範囲に保たれるので、過加熱が避けられた。従って、受け台部に蓄熱も最小化できた。
　おおよそ10ｓ程度の繰返し操作での受け台の温度変化は約3℃となっている。
受け台温度の変動の補正方法
　ワークの溶着面温度は発熱素子温度T2と受け台温度T1の温度差で決まる（式（１）参照）。受け台温度T1が変動すれば、加熱部温度T2を精密に調節しても、溶着面温度は一定にならない。実際にはT1の変動分の≒1/2を増加減して、温度調節計２０の設定値を受け台温度センサ１７の出力信号で、カスケード制御補正する（図１４参照）。
　本発明によって、インパルスシールにおいても溶着面温度を３℃以内に調節／管理できるようになった。
高速温度応答の検出法の改善
　本発明が対象とする加熱時間帯は、おおよそ0.2ｓ以上としている。
　短時間の高速変化を検知するには、その変化に見合った計測機が必要である。
　例えば、インパルスシーラの発熱素子１２の昇温速さは25－150℃／1.0sであった。昇温特性は125℃／sとなる。すなわち12.5℃／0.1s、1.25℃／0.01sの昇温変化となる。通常、温度調節計はデジタル式を使っているので、そのサンプリング周期によって、検出温度のバラツキが発生する。サンプリング周期を0.01s、0.02s、0.05sに変化して、検出バラツキの試算を行った。
　表１に演算結果を示した。温度調節の精度を高めるためには0.01～0.02sのサンプリング周期の調節計の選択が必要である。好ましくは、0.01sの選択がよいことが分った。
　実際の制御系の実験では、加熱停止後の溶着面温度のオーバーランは0.01sあり、温度ズレは≒2℃が認められた。この値はスイッチ動作等の調節系の遅れである。このズレはいつも一定なので、定数的に上乗せ設定補正で扱える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
一条シールのインパルスシールへの展開
　密封と易開封の同時達成は永年のヒートシール技法の究極的な課題であった（ASTM F88；1968年制定に提起）。
　従来のインパルスシールでは、4℃以内の溶着面温度応答の制御は困難で、凝集接着状態の選択が精一杯であった。
　本発明の適用により的確な温度制御ができるようになって、インパルスシールでも一条シールができるようになった。
　発熱素子の中央付近に一条突起を付設することによって「密封」と「易開封」が同時にできる一条シール（Filigree Seal）（特許第5779291号）が可能になる。
　この一条シールは、本発明者が先に開発したもので、帯状シールの長尺方向に線条シールを付加した複合ヒートシール構造をしており、この線条シールによってガセット袋のような折り返しによって生じる段差部も確実にシールできるようにしたものである。
　発熱素子２７へ一条突起を付設した一条シールユニット３０の構成を図１６に示した。
　一条シールユニット３０における発熱素子２７への一条突起（高さ；0.1～0.6mm）の付設はつぎの方法で行う。
（１）発熱素子２７と同一材料（ニクロム）の線材を選択する。
（２）（高さ；0.3mmの場合）0.9mmの線材を半割のかまぼこ型２１に加工して、それを発熱素子２７の横方向の幅の７０～８０％付近に薄いナイロンの薄膜２２で粘着固定する。端末は発熱素子２７と並列に加熱電源に接続する(図１６(a))。
（３）発熱素子２７の長手方向の中央付近に≒0.5mmの半円の溝加工２４をして、0.8mmの線材２３を嵌め込み薄いナイロンの薄膜２２で粘着固定する。端末は発熱
素子と並列に加熱電源に接続する(図１６(b))。
（４）発熱素子全体を所定の形状の一体の引き抜き材２５製作をする(図１６(c))。
（５）突起部と平面部の発熱を均一にするために線材２１，２３と発熱素子２７との間に絶縁膜２６を配することもできる。又は線材２１，２３の表面又は発熱素子２７体の表面を薄い絶縁被膜で覆ってもよい。
（６）次に平面部分に、厚さ0.03～0.2mmのTeflon平滑シートを貼り付け、加熱流検出カバー材Ｄ２８を設ける。
（７）界面温度検出用の約50μmΦの熱電対２９を中央付近のカバー材の表面に貼り付ける。
（８）対面の受け台１６上には段差部の凹凸を吸収するために、硬さA50～80、厚さ3～5mmの弾性体１６－２を配置する。
（実施例１）
ヒートジョー方式への適用の性能試験
　図４に示した構成に実際の条件を設定して性能を試験した。
（１）ヒートジョー寸法；40×40×200mm（ワークとの接触幅15mm）
（２）ヒートジョー材質；真鍮、
（３）加熱ヒータ；400W、10mmΦ
（４）加熱体表面付近に10mmΦヒートパイプを装填
（５）加熱体の温度調節；2位置PID制御
（６）カバー材；厚さ0.15mm平滑Teflonシート
（７）界面温度センサ；50μm、K熱電対
（８）界面温度調節計：高速ON-OFF調節
（９）ワークの材質；OPP30／LLDPE20
（１０）溶着面温度応答（到達温度）設定；130℃
（１１）圧着圧；0.2MPa
（１２）密着状態検査；探傷液を適用
（１３）各検証点の温度応答計測；“ＭＴＭＳ”キット（特許第3465741号、特許第4623662号）を適用
（１４）接着状態の検査：引張試験、探傷液の漏れ試験
　実施事例図１７から以下のような本発明の特長が分かった。
（１）加熱体にヒートパイプを装着したので、長手方向の温度斑が1℃以内となりヒートシール面の加熱能力が均一になった。
（２）140℃の加熱体表面温度設定に対して、熱流検出カバー材の待機時の表面温度は135℃であった。
（３）圧着開始直後の界面温度は115℃附近まで下降した後、連続的に上昇を始めた。一旦の下降量はワークの熱容量（厚さ）の大小で変動する。
（４）溶着面温度は圧着直後から上昇を始める。圧着時間が0.27s以降になると界面温度と溶着面温度応答の差は2℃以内となり、界面温度値と溶着面温度値が同等になるので、界面温度で溶着面温度が近似できるようになる。
（５）この加熱の溶着面温度応答のCUT;95%は0.81ｓであった。
（６）0.44s時点で、界面温度応答（≒溶着面温度応答）設定値の130℃を検出し、ジョーの動作を開放した。オーバーランは殆どなく、溶着面温度は130℃で止まった。
（７）0.44sの短時間の加熱状態で溶着面温度を直接制御できることを確認した。
（８）同じ、加熱条件で115℃の調節をするには、界面温度応答と溶着面温度応答のシミュレーションデータを参照して、界面温度が121℃を調節点とすれば≒0.17ｓでジョーを開放すればよいことになる。
（実施例２）
インパルスシールへの適用事例
　インパルシールでは発熱素子にステップ状の電圧を操作毎に加え、発熱素子の温度上昇を利用する。従って、加熱はステップ状ではなくランプ状になる。
　インパルシールは一方が発熱する片面加熱である。
　インパルシールへの本発明の適用は、発熱素子の表面にカバー材１８を配し、微細センサをカバー材１８の表面に設置して、ワークに供給する熱流を検知して、ワークの接着面の温度応答をシミュレーションする方法を考案した。
　図１３、図１４に示した構成に、次に示した条件を付与して試験をした。
試験条件
（１）発熱素子：幅；10mm、厚さ；0.15mm、発熱能力；≒800W（100V AC）
（２）発熱素子のON-OFF操作；リレー接点（調節点検出で通電OFF;動作遅れ時間≒0.01ｓ)
（３）温度調節計：サンプリング周期；0.01～0.05sのデジタル温度計
（４）交流電源調整：スライダック
（５）各検証点の温度応答計測；“ＭＴＭＳ”キット（特許第3465741号、特許第4623662号）を適用
（６）適用材料：OPP(30)/LLDPE(20)
（７）接着状態の検査：引張試験、探傷液の漏れ試験
（８）圧着圧：約0.1MPa
試験方法
（１）供試シーラを作動状態にする
（２）材料（ワーク）を室温状態にして置く。
（３）シーラを10～30s毎に作動させ、発熱素子と受圧板（受台）の温度がドリフト状態を現出させる。
（４）発熱素子の温度応答、受圧板の温度応答、界面温度応答、ワークの溶着面温度応答を“ＭＴＭＳ”キットで計測する。
（５）高速型温度調節計でカバー材とワークの境界面温度を微細センサで検出し、所望温度になったら制御出力で発熱素子の駆動電源をOFFにする。
（６）各部の温度応答の計測結果から本発明の性能を評価する。
試験結果
（１）“ＭＴＭＳ”キットによって計測した各部の温度応答の記録を図１８に示した。
（２）受け台の始発温度が40～60℃と変動している条件で、調節温度／加熱時間は、155.3℃／1.12s、155.2℃／0.92s、155.4℃／1.12s、155.0℃／1.00sが得られた。
（３）加熱時間は0.92～1.12sとなっており、所望温度調節値への到達にバラツキのあることを確認でき、時間制御の欠陥を証明できている。
（４）この結果から、所望溶着面温度に対する境界面温度を計測し、それにオーバーラン値、受け台温度のドリフト値を補正すれば、界面温度の検知で溶着面温度の調節が可能である。
　溶着面温度応答、界面温度と発熱素子の表面温度の検証を含めた実測事例は、先の図１５に示してある。
（実施例３）
　受け台温度の変動を補正するカスケード制御短時間の繰返し生産操作を行うと受け台に到達した加熱流が蓄熱し、受け台の温度は徐々に上昇する。片面加熱の受け台の影響は前述の式（１）で定義できるので、受け台温度を常時監視すれば、受け台温度の変動を補正できる。
（１）受け台表面に微細センサを常時装着する。
（２）受け台温度の基準値を30℃とした。
（３）10～30秒加熱操作を繰り返す。
（４）次の操作の直前の受け台温度の表示を確認し、(Tx-30)/2を所望の設定値に手動補正をした。（カスケード制御の手動操作）
（５）（４）の補正操作によって、溶着面温度の制御結果を2℃以内のバラツキに抑えられた。
（６）受け台の表面に温度センサを常時装着して、受け台温度で調節計の設定値を自動で変更するカスケード制御を図ることができる（図１４参照）。
　　１　加熱体（ヒートバー）
　　２　ヒータ
　　３　温度センサ
　　４　温度調節装置
　　５　ヒートシール材料（ワーク）
　　６　自動圧着装置
　　７　カバー材
　　８　加熱体表面温度センサ
　　９　界面温度センサ
　１０　溶着面(接着面)温度センサ
　１１　ヒートパイプ
　１２　発熱素子
　１３　断熱材
　１４　冷却放熱材
　１５　カバー材
　１６　弾性受け台
　１７　受け台温度センサ
　１８　カバー材
　１９　トランス
　２０　カスケード温度調節装置
　２１　かまぼこ加工突起
　２２　ナイロン薄膜
　２３　線材突起
　２４　溝
　２５　引抜材突起
　２６　絶縁膜
　２７　発熱素子
　２８　カバー材
　２９　界面温度センサ
　３０　一条シールユニット
　３１　操作装置
　３２　界面温度調節装置
　３３　取付フィルム
　本発明は、ヒートシール条件を正確にするものであり、ヒートジョー方式、インパルスシール方式など各種のヒートシール方法によるヒートシールに幅広く利用できる。

Claims (6)

  1. 　１対の加熱体の間にヒートシール材料を挟んでヒートシールするヒートシール装置を用い、該ヒートシール装置の少なくとも一方の加熱体のヒートシール材料と接する側の面にカバー材を設けるとともに、該カバー材のヒートシール材料と接する側の面に微細温度センサを取り付け、該微細温度センサが検出する温度によって溶着面（接着面）温度調節することを特徴とするヒートシール方法
  2. 　１対の加熱体の間にヒートシール材料を挟んでヒートシールするヒートシール装置において、少なくとも一方の加熱体のヒートシール材料と接する側の面にカバー材が設けられ、該カバー材のヒートシール材料と接する側の面に微細温度センサが取り付けられ、該微細温度センサの検出結果に基いて、加熱体を進退させる作動機構又は加熱体の加熱機構を調整する制御機構が設けられていることを特徴とするヒートシール装置
  3. 　発熱素子と受け台の間にヒートシール材料を挟んでヒートシールするインパルス装置を用い、該インパルス装置の発熱素子のヒートシール材料と接する側の面にカバー材を設けるとともに、該カバー材のヒートシール材料と接する側の面に微細温度センサを取り付け、該微細温度センサが検出する温度によって溶着面（接着面）温度を調節することを特徴とするヒートシール方法
  4. 　受け台の温度を検出して加熱温度の設定値をカスケード制御する請求項３記載のヒートシール方法
  5. 　発熱素子と受け台の間にヒートシール材料を挟んでヒートシールするインパルスシール装置において、発熱素子のヒートシール材料と接する側の面にカバー材が設けられ、該カバー材のヒートシール材料と接する側の面に微細温度センサが取り付けられ、該微細温度センサの検出結果に基いて発熱素子へ供給する電気量を制御する制御機構が設けられていることを特徴とするインパルスヒートシール装置
  6. 　受け台のヒートシール材料と接する側の面にも微細温度センサが取り付けられ、微細温度センサの検出結果も制御機構に送られるように構成されている請求項５記載のヒートシール装置
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