(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動されるロールと、ロールに設けられて、その半径方向外方へ突出するとともに軸線方向に延在し、表面が周方向に弧状をなすヒートシール刃とを備えるヒートシールロールであって、
ヒートシール刃の横断面内で、それの両側部部分の作用表面の、ロール中心からの距離を、中央部分の作用表面のそれより大きくしてなるヒートシールロール。
【請求項２】
回転駆動されるロールと、ロールに設けられて、その半径方向外方へ突出するとともに軸線方向に延在し、表面が周方向に弧状をなすヒートシール刃とを備えるヒートシールロールであって、
ヒートシール刃の横断面形状をほぼ門形とするとともに、二本の柱状部分の作用表面の、ロール中心からの距離を、両柱状部分を繋ぐ梁状部分の作用表面のそれより大きくしてなるヒートシールロール。
【請求項３】
それぞれの柱状部分と梁状部分との連結部を薄肉としてなる請求項２に記載のヒートシールロール。
【請求項４】
ヒートシール刃の、ロールの回転方向前方側に位置する柱状部分を、後方側に位置する柱状部分より厚肉としてなる請求項２もしくは３のいずれかに記載のヒートシールロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、包装用フィルム、多くは熱融着樹脂層を備える包装用積層フィルムにヒートシールを施すヒートシールロール、なかでも自動充填機の横シールロールとして用いて好適なヒートシールロールに関し、とくに、包装用フィルムの、２０ｍ／ｍｉｎ  を超える走行速度の下での、液状被包装物の連続充填包装に際し、横シール部への被包装物の残留を十分に防止して常に適正なヒートシールを実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動充填機に適用される従来のこの種のヒートシールロールとしては、出願人が先に提案した、特開平５−２７８１１３号公報、特開平５−３２９９３２号公報等に開示されたものがある。
【０００３】
ここで、前者のヒートシールロールは、横ヒートシール刃の、周方向の中央部分内側に、ヒートシール刃それ自身より熱伝導率の低い部分を設けたことを特徴とするものであり、これは包装袋のヒートシールに当たり、横ヒートシール刃の回転方向前方側および後方側の端部表面温度を所要に応じた高温とする一方で、周方向中央部分の表面温度を低く抑制して、周方向の中央部分表面と接触するフィルム部分の、熱融着樹脂層の過溶融を回避し、これにより、横ヒートシール刃に挟まれる包装用フィルム間に存在する被包装物の、溶融熱融着樹脂による押し退け変位をもたらして、横ヒートシール部への被包装物の残留を防止するものである。
【０００４】
また、後者のヒートシールロールは、横ヒートシール刃の回転方向前方側の側面に、ヒートシール刃それ自身より熱伝導率の高い異種材料を取付けるとともに、ヒートシール刃の、周方向の中央部分内側に、ヒートシール刃それ自身より熱伝導率の低い部分を設け、少なくとも一方のロールに設けたヒートシール刃の表面の、回転方向前方側部分および後方側部分のそれぞれの曲率半径をともに同一とするとともに、そのヒートシール刃の表面の、周方向中央部分の曲率半径より小さくしたことを特徴とするものである。
【０００５】
このヒートシールロールは、ヒートシール刃に取り付けた、熱伝導率の高い異種材料の作用に基づいて、ヒートシール刃の回転方向前方側部分の温度を十分に高めることにより、速い速度で走行する包装用フィルムにそのヒートシール刃が接触すると直ちに、包装用フィルムの熱融着樹脂層を十分に溶融させて、常に適正なヒートシールを施すことができ、また、ヒートシール刃の、周方向の中央部分内側に設けた、熱伝導率の低い部分の作用によって、その中央部分表面の温度上昇を有効に抑え、熱融着樹脂層の過溶融を防止することで、ヒートシール部への被包装物の残留を回避して、ヒートシール強度を一層高めることができるとするものである。
【０００６】
そして、このヒートシールロールはまた、ヒートシール刃の、回転方向の前方側部分および後方側部分の曲率半径と、ヒートシール刃の周方向中央部分の曲率半径とに所要に応じた差をつけることにより、曲率半径の大きい周方向中央部分による、溶融熱融着樹脂の押し退け作用の下に、包装スペースに隣接するヒートシール部分での熱融着樹脂層のトータル厚みを、包装用フィルムそれ自身の熱融着樹脂層の厚みのいかんにかわらず十分厚くして所期した通りのヒートシール強度をもたらすことができ、それ故に、熱融着樹脂層の材料歩止りを十分に向上させ、併せて、過剰包装の問題を効果的に取り除くことができるとする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、従来のこのようなヒートシールロールにさらに改良を加えたものであり、自動充填機において、縦シールを終えた包装用フィルム間へ液状被包装物を連続的に供給する連続充填包装にあって、横ヒートシール刃による横シールに際し、ヒートシール刃の回転方向前方側部分および後方側部分のそれぞれで、包装スペースに隣接して位置する強固なヒートシール部分を形成するとともに、ヒートシール刃の周方向中央部分によって挟み込まれる包装用フィルム間に存在する液状被包装物を、包装用フィルムの熱融着樹脂層の適度の溶融下で、いいかえれば熱融着樹脂層の溶融粘度が被包装物の粘度以下とならない溶融状態の下で回転方向後方側へ十分に押し退け変位させることで、横シール部への被包装物の残留を防止し、併せて、横シール部の全体に十分なシール強度を付与するヒートシールロールを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
縦シールを施された包装用フィルム間に液状被包装物を連続的に供給する連続充填包装では、横シール部が、包装用フィルム間に被包装物を挟み込む、いわゆる夾雑物シールによって形成されることになり、この場合、ヒートシール刃の、包装用フィルムとの接触始端部分は、夾雑物によるヒートシール刃からの吸熱下にあってなお、包装用フィルムの熱融着樹脂層を、短時間のうちに、適正なヒートシールをもたらすに十分な程度まで加熱溶融させることが必要であり、また、包装用フィルムとの接触始端部分は、その終端部分にて区画される包装スペースの、多量の液状被包装物による吸熱下で、熱融着樹脂層を短時間で十分に溶融させることが必要である。
【０００９】
一方、ヒートシール刃の周方向中央部分によって挟持される包装用フィルム部分では、夾雑物の温度上昇、押し退け速度の上昇等により、夾雑物によるヒートシール刃からの吸熱量が低下し、また、ヒートシール刃の、包装用フィルムとの接触始端部分によって溶融された熱融着樹脂層部分からの熱伝導等により熱融着樹脂層に熱が蓄積されること等により、その熱融着樹脂層は、それほど多量の熱量を供給するまでもなく、ヒートシールに必要な程度に溶融されることになる。これに対し、熱融着樹脂層への供給熱量が過剰になると、その樹脂層が過溶融となって、樹脂粘度が被包装物の粘度と同程度にまで低下し、熱融着樹脂と被包装物との混じり合いが生じるため、溶融熱融着樹脂による液状被包装物の十分な押し退け変位をもたらすことが困難になり、横シール部に夾雑物としての被包装物が残留し易くなる。
【００１０】
そこで、横ヒートシール刃の、包装用フィルムとの接触始端部分および接触終端部分のそれぞれの表面温度を十分に高めて、横シール部の、包装袋の包装スペースの区画に寄与するそれぞれのヒートシール部分のシール強度を高める一方で、ヒートシール刃の周方向中央部分での、夾雑物の十分な押し退け変位を実現するべく、その中央部分の表面温度の上昇を抑制することを目的として、出願人は前記従来技術を提案した。
【００１１】
ところで、この発明は、ヒートシール刃の、とくに周方向中央部分にて挟持される、包装用フィルムの熱融着樹脂層の過溶融、いいかえれば、それの余剰加熱の防止は、その周方向中央部分の表面温度の上昇を抑制することのみならず、周方向中央部分の表面温度の、熱融着樹脂層への伝達効率を低減させることによってもまた達成可能であり、それがためには、ヒートシール刃の周方向中央部分による包装用フィルム挟持力を小さくすることが有効であるとの新たな知見に基づいてなされたものであり、この発明のヒートシールロールは、回転駆動されるロールと、ロールに設けられて、それの半径方向外方へ突出するとともに軸線方向に延在し、表面が周方向に弧状をなすヒートシール刃とを具えるものであり、通常は一対として適用される少なくとも一本において、ヒートシール刃の横断面内で、それの両側部部分の作用表面の、ロール中心からの距離を、中央部分の作用表面のそれより大きくしたものである。
【００１２】
このヒートシールロールでは、多くはロールに内蔵したヒータによって、たとえば中実のヒートシール刃の表面を、その横断面内の全幅にわたってほぼ均一に加熱することにより、対をなすヒートシールロールの回転運動の下で、それぞれのヒートシール刃間に挟持した包装用フィルムに横シールを施すに際し、ヒートシール刃の両側部部分は、ロール中心からの距離が大きいことに基づき、包装用フィルムへの接触始端部分および接触終端部分のそれぞれで包装用フィルムをとくに強く挟持し、熱融着樹脂層を、高い熱伝達率をもって短時間のうちに加熱して、それを、所要のヒートシール強度をもたらすに十分な程度に溶融させる。これがため、横シール部の、包装スペースの区画に寄与する上下のそれぞれの縁部分は、所期した通りのヒートシール強度を有することになる。
【００１３】
これに対し、ヒートシール刃の、周方向中央部分は、ロール中心からの距離が小さいことにより、包装用フィルムの挟持力が比較的小さく、熱融着樹脂層への熱伝達効率、直接的には熱伝導効率が低いので、ヒートシール刃の周方向中央部分にて挟持される熱融着樹脂層はヒートシール刃によってはそれほど高温に加熱されることはない。
しかるに、この部分の熱融着樹脂層は、先に述べたように、ヒートシール刃の回転方向前方側の側部部分によって溶融された熱融着樹脂層部分からの伝導熱等によってもまた加熱されることになるため、そこへのトータル供給熱量は、それを適度に溶融させるに十分なものとなる。
【００１４】
このように、ヒートシール刃の周方向中央部分にて挟持される熱融着樹脂層は、ヒートシール刃からの供給熱量が少ないことによって過加熱から有効に保護され、それの粘度が著しく低下する過溶融状態には至らないことから、包装用フィルム間に存在する被包装物の、ヒートシールロールの回転に伴う押し退けに効果的に寄与することができ、液状被包装物の、溶融熱融着樹脂への混入、ひいてはその被包装物の、横シール部への残留を十分に防止することができる。
なお、仮に、被包装物の少量がその横シール部に残留することがあっても、そこにおける熱融着樹脂層は、過加熱から有効に保護されてそれほど高温にはならないので、残留被包装物中の水分は蒸発することなくそのまま維持されることになり、それ故に、水分が蒸発して体積膨張することに起因する、横シール部の剥離が生じることはない。
ところで、この部分の熱融着樹脂層もまた適度の溶融下で、包装袋に要求される所要のヒートシール強度をもたらすことができる。
【００１５】
また、この発明の他のヒートシールロールは、対をなす少なくとも一本において、とくに、ヒートシール刃の横断面形状をほぼ門形とするとともに、二本の柱状部分の作用表面の、ロール中心からの距離を、両柱状部分を繋ぐ梁状部分の作用表面のそれより大きくしたものである。
このヒートシールロールでは、二本の柱状部分の作用表面が、先に述べたそれぞれの側部部分と同様に機能し、また、梁状部分の作用表面が、先の周方向中央部分と同様に機能することで、前述したように、包装袋の横シール部への液状被包装物の残留を十分に防止してなお、その横シール部に、所期した通りのヒートシール強度を付与することができる。
【００１６】
加えて、このヒートシールロールでは、ヒートシール刃の周方向中央部分を梁状部分をもって構成して、その梁状部分への熱伝達を、主として柱状部分から行わせて、そこへの伝導熱量を制限することにより、一回の仕事を終えて、包装用フィルムに熱量を奪われたその周方向中央部分の熱回復を遅延させ、これによって、次の仕事に際して周方向中央部分から包装用フィルムに供給される熱量を一層低減させることにより、その周方向中央部分にて挟持される熱融着樹脂層の過加熱をより有効に防止することができる。
そしてこのことは、それぞれの柱状部分と梁状部分との連結部を薄肉として、梁状部分への伝導熱量をさらに制限した場合に一層顕著である。
【００１７】
横断面形状を門形とした以上のようなヒートシールロールにおいて、ヒートシール刃の、ロールの回転方向前方側に位置する柱状部分を、後方側に位置する柱状部分より厚肉とした場合には、前方側柱状部分の熱伝導率の向上による作用表面温度の上昇と、熱容量の増加とに基づき、包装用フィルムの走行速度が高速となって、ヒートシール刃と包装用フィルムとの接触時間が短かくなっても、ヒートシール刃の回転方向前方側部分は、包装用フィルムへの接触当初からそれに十分な熱量を供給して、熱融着樹脂層の適正なヒートシールをもたらすことができる。
【００１８】
ところで、回転方向後方側の柱状部分が包装用フィルムに供給する熱量は、前方側柱状部分のそれより必然的に少なくなるも、後方側柱状部分の作用表面にて挟持される熱融着樹脂層は、既溶融部分からの熱伝導等による熱量の供給を受けるので、熱融着樹脂層に内接する被包装物および夾雑物による熱量の吸収を考慮してなお、その後方側柱状部分は、夾雑物の残留のない適正なヒートシールを実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を、図面に示すところに基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態を一対のヒートシールロールについて誇張して示す横断面図であり、図２は、図１に示すヒートシール刃の拡大横断面図である。
図中１は、相互の近接下で平行に配置されて、互いに逆方法に回転駆動される一対のロールを示し、各ロール１は、多くは加熱源としてのヒータを内蔵する。ここでは、各ロール１に、半径方向外方へ突出してそれの軸線方向に延在するとともに、表面が周方向に弧状をなすヒートシール刃２をロール１に、好ましくは着脱可能に設ける。図に示すところでは、各ロール１につき、周方向に等間隔をおいて四本ずつ配置したそれぞれのヒートシール刃２は、二本のロール１の同期した回転運動に基づき、相互に適宜の間隔をおいて対向する他のヒートシール刃２との協働下で、予め縦シールを施されて液状被包装物を充填された包装用フィルム３に、包装袋の頂部シールと底部シールとを兼ねる横シールを施すことができ、これにより、包装用フィルム３は帯状に連続した包装袋とされる。
【００２０】
またここでは、少なくとも一本のロール１に設けたヒートシール刃２、図では両ロール１に設けた各ヒートシール刃２を、それの横断面内で、それぞれの側部部分４の作用表面の、ロール中心からの距離Ｒ１が、中央部分５の作用表面の同様の距離Ｒ２より大きくなるように構成する。ここで、それぞれの側部部分４の周方向長さは、たとえば１ｍｍ前後とすることができ、また、両者の距離の差  （Ｒ１−Ｒ２）は、たとえば、ヒートシール刃２の平均外径、ヒートシール幅、包装用フィルムの厚み等との関連の下で、例えば３０〜２００μｍ程度とすることができる。
【００２１】
このように構成してなるヒートシールロールによれば、それぞれのヒートシール刃２のそれぞれの側部部分４は、前述したように、包装用フィルム３に対する高い挟持力の下で、そのフィルム３の熱融着樹脂層を十分に溶融して所期した通りのヒートシールを実現することができる。
【００２２】
これに対し、ヒートシール刃２の中央部分５は、包装用フィルム３を比較的小さな力で挟持することで、熱融着樹脂層の過溶融が防止されることになり、この結果として、包装用フィルム３間に存在する液状被包装物の、溶融熱融着樹脂による十分な押し退け変位が行われるので、横シール部への被包装物の残留が有効に防止されて、その残留に起因する横シールの剥離のおそれが除去されることになる。
ところで、この中央部分５にて挟持される包装用フィルム３の熱融着樹脂層は、それの既溶融部分からも熱量の供給を受けるので、中央部分５からの供給熱量が少なくても、適度に溶融されて所要のヒートシール強度をもたらすことができる。
【００２３】
図３は、ヒートシール刃の他の形態を示す横断面図であり、これは、横断面形状がほぼ門形となる中空構造である点で先のヒートシール刃２とは構造を異にするものである。
このヒートシール刃１１は、所定の間隔をおいて位置する二本の柱状部分１２，１３と、これらの柱状部分１２，１３を繋ぐ梁状部分１４とを具えるものであって、それぞれの柱状部分１２，１３の作用表面１５の、ロール中心からの距離Ｒ１を、梁状部分１４の作用表面１６の同様の距離Ｒ２より大きくしたものである。
なお、このヒートシール刃１１では、それの延在方向の両端で、それぞれの柱状部分１２，１３を端壁により連結することもでき、また、このような端壁と、柱状部分１２，１３および梁状部分１４とで区画される空間１７をベースフレーム１８またはロール１の本体部分をもって密閉することもできる。
【００２４】
このように構成してなるヒートシール刃１１は、柱状部分１２，１３の作用表面１５と、梁状部分１４の作用表面１６とのロール中心からの距離Ｒ１，Ｒ２の違いにより、先の場合と同様に、梁状部分１４の作用表面１６にて押圧される包装用フィルム部分での熱融着樹脂層の過溶融を有利に防止して、夾雑物を十分に押し退け変位させることができ、併せて、横シール部の全体を所期した通りにヒートシールすることができる。
【００２５】
しかもここでは、梁状部分１４の背面側を空間１７として、その梁状部分１４への供給熱量を抑制することで、熱融着樹脂層の過溶融を一層有利に防止することができる。そしてこのことは、空間１７内を負圧雰囲気として、それ自身の熱伝達率を低減させた場合に、より効果的である。
なおここで、梁状部分１４の内表面を、たとえば図示のように直線状に形成して、その梁状部分１４の、柱状部分１２，１３への連結部を薄肉化させた場合には、それぞれの柱状部分１２，１３から梁状部分１４への伝導熱量をもまた有効に抑制して、熱融着樹脂の過溶融、ひいては、過溶融熱融着樹脂への夾雑物の混入をより十分に防止することができる。
【００２６】
このようなヒートシール刃１１において、さらに好ましくは、ロール１の回転方向前方側に位置する柱状部分１２の厚みＤ１  を、後方側に位置する柱状部分１３の厚みＤ２  より厚くし、これにより、ヒータ熱の、前方側柱状部分１２の作用表面１５への伝導量を、後方側柱状部分１３の作用表面１５へのそれより多くする。
これによれば、前方側柱状部分１２の作用表面１５の、包装用フィルム３への接触当初から、そこへ十分な熱量を供給して、その作用表面１５に、熱融着樹脂層の所期した通りの溶融、ひいては、適切なヒートシールを行わせることができる。この一方で、後方側柱状部分１３の、包装用フィルム３への供給熱量は、前方側柱状部分１２のそれより少なくなるも、後方側柱状部分１３の作用表面１５にて挟持される熱融着樹脂層は、既溶融部分からも熱量の供給を受けるので、後方側柱状部分１３は、その熱融着樹脂層を、これもまた所期した通りに溶融させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、とくに、ヒートシール刃の横断面内で、それの両側部部分の作用表面の、ロール中心からの距離を、中央部分の作用表面のそれより大きくして、その中央部分による、包装用フィルムの挟持力、ひいては、その中央部分から包装用フィルムへの伝導熱量を低減させることにより、対応する熱融着樹脂層の過溶融を防止して、包装用フィルム間に存在する、夾雑物としての液状被包装物の押し退け変位を円滑かつ確実ならしめて、横シール部へのその夾雑物の残留を十分に防止することができる。
しかも、このヒートシール刃の各部分はいずれも、優れたヒートシール強度を実現することができるので、横シール部の全体のシール強度を十分に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す横断面図である。
【図２】図１に示すヒートシール刃の拡大横断面図である。
【図３】ヒートシール刃の他の形態を示す拡大横断面図である。
【符号の説明】
１  ロール
２，１１  ヒートシール刃
３  包装用フィルム
４  側部部分
５  中央部分
１２，１３  柱状部分
１４  梁状部分
１５，１６  作用表面
１７  空間
１８  ベースフレーム
Ｒ１，Ｒ２  距離
Ｄ１，Ｄ２  厚み
【図１】
0003615994.tif 000002
【図２】
0003615994.tif 000003
【図３】
0003615994.tif 000004