(57)【要約】可溶性袋体を連続回転熱成形機で形成する。その装置では、ドラム１０の表面に複数のキャビティ１１を有し、高分子フィルム状のウェブが真空によってキャビティ内に引き込まれて複数のポケットが形成される。これらポケットには１種又はそれ以上の内容物が充填され、高分子フィルムよりなる別のウェブによって閉じられる。複数のヒータ１２５にてキャビティ１１を加熱することでキャビティ内の高分子フィルムの収縮が低減される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの可溶性高分子基材のウェブで形成された可溶性の複数の袋体を製造するための連続回転熱成形装置であって、
周面に複数の袋体成形キャビティを有する成形器と、
成形、内容物充填、封止、切断ステーションを通過している間、該成形器の回転する方向に該キャビティが無端の通路をたどるように該成形器を連続的に回転するための回転手段と、
該キャビティを加熱する加熱手段と、
それぞれのキャビティの底部を通じて真空を作用させる真空手段と、を有し、ひとたび熱成形されると、真空が解除されて充填され封止された袋体がそれぞれのキャビティから放出されるまで、該真空手段は充填、封止、切断ステーションにおいてベースウェブを該キャビティの底部に強固に保持することを特徴とする連続回転熱成形装置。
【請求項２】
切断ステーションの後に、該キャビティの底部に圧縮空気を作用して、充填され封止された袋体をそれぞれのキャビティから放出させる圧縮空気供給手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
１個又はそれ以上のキャビティの表面温度は少なくとも摂氏６０度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
該加熱手段は、外付けの熱風ジェットで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の装置。
【請求項５】
該加熱手段は、外付けの赤外線ヒータで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の装置。
【請求項６】
該加熱手段は、内装された加熱素子で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の装置。
【請求項７】
該加熱手段は、外付けの熱風ジェット、外付けの赤外線ヒータ、内装された加熱素子のなかのいずれかの組合せにより構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の装置。
【請求項８】
２個のウェブを互いに封止して袋体または袋体の画成室を形成するための少なくとも１つの熱封止ローラを更に備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載の装置。
【請求項９】
２個のウェブを互いに順次封止して袋体又は袋体の画成室を形成するための少なくとも２個又はそれ以上の熱封止ローラを更に備えたことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
、ウェブをコーティング又はプリントするローラをほどかれたウェブと加熱された封止ローラとの間に設けたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の装置。
【請求項１１】
該成形器は回転可能なドラムにて構成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一に記載の装置。
【請求項１２】
該成形器は回転可能な無端ベルトにより構成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の装置。
【請求項１３】
ベースウェブを穿孔する穿孔手段が更に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一に記載の装置。
【請求項１４】
該袋体は水溶性の袋体であり、水溶性の高分子基材を有する複数のウェブにて形成された２個又はそれ以上の画成室を含んでいる袋体を製造すること特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一に記載の装置。
【請求項１５】
２個又はそれ以上の可溶性の高分子基材製の複数の袋体を製造するための、請求項１乃至１４のいずれか一に記載された装置を用いた方法。
【請求項１６】
複数のウェブの溶解温度は互いに等しいことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
複数のウェブの溶解温度は互いに異なることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
複数の袋体は水溶性であることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一に記載の方法。
【請求項１９】
複数の袋体は、２個又はそれ以上の画成室を有し、それら画成室は水温又はペーハの変化によって順次開くことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
該袋体の下側画成室は、粒状又は粉体状の内容物を収納することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
粒状体又は粉体物、ジェル、３次元個体物のうちの少なくとも２種が該袋体の１箇又はそれ以上の画成室内に収納され、それらすべての収納物は互いに混じり合うことなく、また互いに性質を変化させることなく拮抗して収納されていることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか一に記載の方法。
【請求項２２】
別の手段によりベースウェブは穿孔されているか又は多孔質に形成されていること特徴とする請求項１５乃至２１のいずれか一に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１５乃至２２のいずれか一に記載の方法によって製造された水溶性の袋体。
【請求項２４】
可溶性の高分子基材製の少なくとも２個のウェブにより袋体を製造する方法であって、
複数のキャビティを有する成形器を提供する工程と、
該成形器を連続的に回転する工程と、
該キャビティを加熱する工程と、
真空によりベースウェブを複数のキャビティ内に引きつけベースウェブに複数のポケットを形成する工程と、
少なくとも１つの内容物を複数のポケットに充填する工程と、
トップウェブによって複数のポケットを封鎖する工程を備えたことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１種又はそれ以上の内容物を収容する可溶性袋体に関し、またそのような複数の袋体を製造する装置及び方法に関する。本発明は特に、高分子基材製の２枚又はそれ以上のウェブによって作られた熱成形パッケージへの適用であるが、それに限定されない。複数のウェブは溶剤内で可溶であるか分散可能であり、水溶性または水に分散する複数のフィルムである。
【背景技術】
【０００２】
熱成形パッケージは、単一の区画室を有し、以下の工程によって製造される。
（１）フィルム状の第１ウェブ（ベースウェブ）にポケットを形成する。
（２）ポケットに充填する。
（３）フィルム状の第２ウェブ（トップウェブ又は蓋ウェブ）によってポケットを閉じ、パッケージを形成する。
（４）切断又はパンチングを行い、フィルム状の第１、第２ウェブで組合されたものからパッケージを分離する。
【０００３】
複数の熱成形パッケージは水平面で間欠的に配置された複数の装置で製造される。そこでは、ウェブが間欠的に装置を通過し、ウェブが静止している状態で上述した個々の工程が実行される。
【０００４】
このような複数の装置では、ベースウェブが成形金型から離間すると、冷却されはじめ、多くの不溶性の高分子基材とは異なり、実質的にポリビニルアルコールを含んだ多くの可溶性ウェブでは、続いて収縮が生じる。即ち、熱成形されたフィルムは自己の熱成形される前の状態に戻ろうとし、そのため熱成形されたポケットの容積を減少させる。ポケットに内容物が充填されたころまでにポケットが収縮すると、問題が顕著となる。収縮の問題を配慮しまた所望の充填物の容積を維持するためには、熱収縮が生じたとしても充填物を収容できるようにするために熱成形ポケットが充填物の容積よりも大きくしなければならない。しかし熱成形型のキャビティを大きく設計すると、引き抜きの深さが大きくなり、そのことによってより厚いウェブを用いなければならなくなる。そのことによってその後の溶解が遅れ、足跡(footprint)として知られる表面積が増加し、装置の配列方向やウェブを横切る方向におけるキャビティの数を減らすこととなり、装置やウェブの効率を低下させる。
【０００５】
特許文献１は、熱成形パッケージを製造するための連続回転熱成形装置について記載している。そこでは、ベースウェブは加熱されて塑性状態となり、その後直ちに複数のポケットを取り囲んでいるドラムの表面に加圧される。ドラム表面に対してフィルム状のウェブを加圧するために加熱された金属ローラが用いられる。このローラは、フィルムが連続回転するドラムに加圧されることまでには、フィルムを可塑状態とするのに十分な温度で加熱される。実際の加熱温度は、フィルム、その厚さ、加熱ローラと接触している状態の時間の長さに依存して変化する。加熱ローラによってフィルムは約華氏１４０度（摂氏６０度）程度に加熱され、最低で華氏１００度（摂氏３７．８度）、最高で華氏３００度（摂氏１４８．９度）に加熱される。キャビティの底部には真空が作用し、キャビティを覆ってキャビティ内に入り込みポケットを規定してその後に封入されるべき内容物を受け入れる加熱されたフィルム状のウェブを引き出すようにしている。キャビティがフィルムで覆われると直ちに真空を適用すべきである。その後の動作では、回転するドラム上に位置してポケット内に内容物が充填されたベースウェブに対してトップウェブが押圧される。押圧は、トップウェブを熱伝導的に加熱する第２の加熱ローラと、スプリングによって行われる。スプリングは、ポケットの回りの表面で両方のウェブが互いに押圧しあい互いに接合するように、内容物が詰められたポケットに対してトップウェブを押圧する。水溶性のパッケージが望まれる場合には、封止ステーションに到着する前に、液体で湿らすことによりトップウェブに接着性が付与される。この場合フィルム状のトップウェブは可溶性であり、加熱と溶剤接合との組合せによって封止プロセスが実行できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許  第３２１８７７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１による装置では、２箇の加熱ローラのみが熱源である。即ち第１の加熱ローラが熱成形の前にベースウェブを加熱し、第２の加熱ローラが袋体を閉じる前に蓋となるウェブを加熱する。これは多くの欠点を伴う。第一に、ベースウェブは第１の加熱ローラを通過するとすぐに冷却され始まる。そのため、収縮を防止するためには高い真空を適用してベースウェブをキャビティの壁に保持する必要がある。第二に、トップウェブは第２の加熱ローラを通過するとすぐに冷却され始まる。そのためベースウェブとトップウェブとの間で最強の封止力を得ることが困難となる。
【０００８】
連続回転運動の熱成形は、間欠運動の水平熱成形に比較して有利であり、特により高い生産性と収縮の低減にとって有利である。連続回転の熱成形によって、より高い生産性が得られ、熱成形と内容物充填との間の時間間隔が短縮でき、熱成形されたウェブが冷却される時間が短くできる。しかし依然として、特許文献１では可溶性ウェブの収縮の問題がある。
【０００９】
そこで本発明は、上述したいくつかの問題点や不利益を克服するか少なくとも軽減することを目的とする。
【００１０】
具体的には、本発明は連続運動の回転成形機における可溶性ウェブの収縮の問題に取り組むものである。
【００１１】
本発明のより優先的な目的は、熱成形の可溶性パッケージであって一個又はそれ以上の区画室を備えて１種又はそれ以上の内容物を収容するパッケージを製造する改良された連続運動の回転成形機を提供することにある。
【００１２】
本明細書において、「溶解性の複数のウェブ」とは高分子基材の複数のウェブであって溶剤中で溶解可能なものである。多くの場合において、かかる要件は水又は水溶液に溶解する袋体に必要であるが、袋体が水以外の溶液に溶解することが要求されている場合にはその他の溶液にも溶解可能であることが望まれる。
【００１３】
また本明細書において、「水溶性」とはいかなる温度の水であっても均質に水に溶解する材料であることを意味する。また「水分散性」とは、いかなる温度の水であっても永久的にまたは一時的に懸濁液ができる材料を意味する。便宜状以下の説明及び請求項において「水溶性」の意味は「水分散性」を含むものとする。
【００１４】
また本明細書において、「型」とは連続的に回転可能な成形器の構成要素であり、１箇又はそれ以上のキャビティを備える。この構成要素は成形器においてしばしば容易に交換されて、収容容積が異なる袋体とする。また「キャビティ」とは型の一部であり、熱成形の際にキャビティの中にベースウェブが引き込まれる。また「ポケット」とは閉鎖される前の容器のことであり、熱成形によりベースウェブによって形成される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第一の観点によると、我々は、２個又はそれ以上の可溶性の高分子基材を有するウェブからなる可溶性の袋体を製造する連続回転熱成形機であって複数のポケット形成キャビティと複数のキャビティを加熱する手段を備えた成形機を提供している。
【００１６】
ここで「連続回転成形機」とは、成形機内の複数のキャビティによって熱成形が実行され、回転が続いている間に可溶性袋体の製造に必要な複数の動作が順次実行されるものをいう。
【００１７】
好ましくは、成形機を回転させる手段が設けられ、複数のキャビティは、成形、充填、封止、切断ステーションを通過しながら成形機の回転方向に無端の通路をたどる。回転手段はモータであり、例えば電動モータ、好ましくは可変速電動モータである。
【００１８】
成形機は連続的に回転するドラムを有し、ドラムの外周面には複数のキャビティが開口している。これらのキャビティはドラムの幅方向に並んでもよくそして又はドラムの周面に沿って配列される。又は、成形機は連続的に回転する無端ベルトでもよくベルトの外周側に複数のキャビティが開口している。これらのキャビティはベルトの幅方向に並んでもよくそして又はベルトの長さ方向に沿って配列される。
【００１９】
無端ベルトを横切るように配列されるか及び又はベルトの走行方向に沿うキャビティの配列は、ドラムにおけるキャビティの配列と同様である。いずれの場合であっても、こらキャビティは加熱されそれぞれのキャビティの底部を通じて真空が作用するのが好ましく、そのことによりひとたび熱成形されると、その後の内容物の充填、封止、切断が各ステーションで行われている間ベースウェブはキャビティの底部に強固に保持され、その後に真空が解除されて内容物が充填され封止された袋体はキャビティから排出される。
【００２０】
回転する無端ベルトは、本発明による２枚又はそれ以上ウェブにより形成される可溶性袋体の製造のために必要な一連の動作である熱成形、充填、封止動作においてより広いスペースを提供できる。回転ドラムを用いるよりも無端ベルトを用いる方が、本発明の一連の動作を実行するためには実際上ベルトの水平部分において、より広いスペースが確保できる。水平状に設置される無端ベルトの長さは、一連の動作を実行するのに必要なスペースの増減に応じて決めることができる。可溶性袋体が備える区画室の数が増えれば、一連の動作の数も増える。しかして、３枚以上のウェブを使用して多数の区画室を備えた複数の袋体を製造するためには、回転する無端ベルトを使用することに特に価値がある。そこでは一連のウェブは熱成形され、一連のポケットは充填され封止される。ただし、可溶性袋体において多数の区画室が含まれる場合に、最も上側の熱成形されたウェブに封止されるトップウェブはそれ自体で熱成形されない。
【００２１】
この装置は水溶性の複数の袋体を製造するのに特に適している。これら袋体が食べられるか否かが要求されているかによって、水溶性のウェブは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキシド、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）やヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）のような変成セルロース、プルラン、ある種のデンプン、デキストリン、グァーガム、ゼラチン、それらの誘導体等によって実質的に構成される。１枚又はそれ以上のウェブがＰＶＯＨにより構成される場合には、所定温度におけるそれらの溶解性は、ＰＶＯＨの等級または結合度と共に特定分子量と特定％鹸化とを選択することによって調整される。例えば、温度が摂氏６０度又はそれ以上の水溶性媒体における実質的にＰＶＯＨにより構成される水溶性フィルムの可溶化を得るためには、ＰＶＯＨは十分に鹸化している種類のものであることが好ましく、即ち鹸化程度の範囲は９０〜９９．５％である。また、温度が摂氏２５度又はそれ以下の水溶性媒体における実質的にＰＶＯＨにより構成される水溶性フィルムの可溶化を得るためにはＰＶＯＨは部分的に鹸化している種類のものであることが好ましく、即ち鹸化程度の範囲は７１〜９０％である。即ち、鹸化の程度が低くなると、実質的にＰＶＯＨで構成された水溶性フィルムが溶解可能な温度も低くなる。
【００２２】
加熱手段は成形機の内部又は外部又は内部と外部とに設けられ、複数のキャビティを加熱するのに適切なものであればよい。複数のキャビティの加熱は熱風のような対流によるか、赤外線のような輻射熱によるか、電気加熱のような熱伝導によるかいずれでもよい。好ましくは、ドラム又は無端ベルトにある複数のキャビティの表面温度は少なくとも摂氏６０度である。本発明による実施の形態によれば、収縮の問題を減らすか無くするためにドラム又は無端ベルトは摂氏６０度〜２００度（華氏４０度〜３９２度）に加熱され、そのことによって熱成形の品質を向上させている。そのことは充填されるべき内容物を受け入れるのに適したキャビティの容積が最適となるようにすることが可能となるという利点をもたらす。更なる利点として、収縮が減少するか無くなることにより、切断によって互いの袋体が分離した後でも真空が解除されるまでは、内容物が充填されている袋体をドラム又は無端ベルト内の真空によってドラム又は無端ベルト上に保持する点にある。真空が解除されれば、袋体はドラム又は無端ベルトから離れて、コンベア又は他の適当な手段上に落下し、装置例えばパッキングユニットから離間するように集められるか搬送される。収縮が発生した場合には、内容物が充填されたベースウェブはキャビティの内面から離間するので、内容物を充填している袋体をドラム又は無端ベルトに保持するための真空を弱めるか台無しとすることは明らかである。その結果、切断刃などにより内容物が充填された袋体を互いに分離した後には袋体はもはやドラム又は無端ベルトに強く保持されず、コンベヤに到着する前にドラム又は無端ベルトから落下してしまう。連続回転熱成形機の有効な動作のためには、袋体がコンベアに向かって離れるまでは、複数の袋体がドラム又は無端ベルトに強固に保持されることが重要である。
【００２３】
ドラム又は無端ベルトの回転位置に応じたそれぞれの動作に要求される程度に応じて、異なる場所で異なる真空度が適用されてもよい。例えば決して限定する意図ではないが、加熱されたベースウェブをキャビティ内に引き込んで所定の場所にベースウェブを位置させ収縮を防止して内容物の充填が完了するまでに必要な真空度は、内容物が充填され封止された袋体を空気吹きつけによってドラム又は無端ベルトから排出してコンベヤ上に落下させて袋体を装置から離間させるまでは、これら袋体をドラム又は無端ベルト上に保持するのに必要な真空度よりも低い。
【００２４】
ドラム又は無端ベルトの加熱は正確に設置されたヒータによってなされ、以下にいくつかの例を示す。
【００２５】
（１）図１の参照番号１２５で示される複数の外付けヒータは、成形機の周囲のいくつかの場所で複数のキャビティに向けて設けられる。ヒータ配置の例として、熱風ヒータをほぼ４時、２時、８時の位置であって、ベースウェブが加熱ローラ１４に到達する前の位置、加熱ローラ１４の後の位置、回転軸に設けられた複数の横断ナイフ２２の後の位置である。これらヒータの数や場所は変更可能である。複数の熱風ヒータは互いに異なる設計とすることができる。例えば、熱風ヒータとして中空の金属棒に長手方向の穴を開けてその中に管状のヒータを設置する。圧縮空気を背後から供給し、該空気が管状ヒータ内を通過しているときに加熱し、ドラムに面している狭いスロットから熱風ジェットを噴出する。かかる構成の概略が図１に示されている。
【００２６】
（２）外付けの複数の赤外線ヒータ（図２の参照番号２２５）。これらは複数の熱風ヒータと同様な場所に設置される。ただしその数や場所は変更可能である。かかる構成の概略が図２に示されている。
【００２７】
（３）内部に設けられた複数の電気ヒータ（図３の参照番号３３５）。これらは、成形機自体の内部に設けられる。これらは成形機の表面近くに位置して熱が容易に複数のキャビティに伝わるようにする。かかる構成の概略が図３に示されている。これら加熱手段を用いて、複数の袋体をキャビティからコンベア２３に排出する空気を加熱してもよい。そのことによりドラム１０を付加的に加熱する。
【００２８】
（４）図１〜図３に示される上記外付けヒータや内部ヒータ又はその他の適当なヒータを組み合わせて用いる。
【００２９】
本装置により、２枚又はそれ以上の水溶性高分子基材より構成される可溶性の複数の袋体が製造される。２枚又はそれ以上のウェブの溶解温度は同一であるか、異なってもよい。好ましくは、袋体が２枚のウェブによって形成される場合にはトップウェブをベースウェブにシールする封止手段が設けられ、袋体が３枚以上のウェブによって形成される場合には、トップウェブを中間ウェブにシールする封止手段が設けられる。これらの手段は少なくとも１つの加熱された封止ローラによって構成される。ウェブ間の封止力は、連続して配列された複数の加熱された封止ローラによってより強めることができる。本発明の好ましい実施の形態によれば、第２の加熱された封止ローラ（図４の参照番号２１）が、第１の加熱された封止ローラ１６で互いに封止された後に封止されたウェブを加圧する場所に設けられている。第２の加熱された封止ローラを付加することにより、封止性能が格段に向上することがわかった。このことは、袋体が低粘度の液体又はジェルを封入する場合に特に重要である。かかる構成により、温度が摂氏２０度で粘度が１０，０００乃至６０，０００センチポアズの範囲の液体を良好に封入することができる。
【００３０】
好ましくは、ウェブをインラインで塗布またはプリントする手段を設ける。例えば、ほどかれるウェブと加熱された封止ローラの間にローラを設けてウェブをインラインで塗布又はプリントする。第３のウェブを導入して２つの区画室を備えた袋体を製造できる。多区画室を備えた袋体であってウェブが高分子基材により構成され水溶性の場合には、水温の変化又はペーハの変化によって袋体の区画室は連続的に開く。
【００３１】
ベースウェブ又はトップウェブを形成するに際して塗布されたウェブが必要となる場合がある。塗布剤としては着色剤かその他の塗布剤であって均質な塗布媒体となるために溶剤に対して十分な混和性がある。塗布されたウェブは通常はフィルム提供者から異なった塗布されたウェブを調達することで得られる。しかしそれは費用がかかり、特に互いに異なる塗布剤で類似の大きさの袋体を製造しようとするときに論理学的な問題がある。
【００３２】
図５に示されるような本発明の好ましい実施の形態においては、混合タンク３０を追加することで、トップウェブはインラインで塗布される。混合タンク３０には入力管３２を介して水のような溶剤が供給され、供給管３３を介して塗布又はプリント用の濃縮物が供給される。トップウェブとともに又はトップウェブに代えて、ベースウェブに対して図５と同様な方法にて塗布又はプリントしてもよい。塗布又はプリント用の濃縮物と水との比率はウェブ上の所望の塗布重量（目付量）を達成するために混合タンク３０内で調整される。塗布又はプリント媒体は次に供給管３１を介して濡れ（湿潤）タンク３４に供給される。いずれのウェブの封止面に施される塗布剤の例としては着色剤があり、それは溶剤二対して混和性のインクであるか、溶剤中に懸濁する顔料である。上述した方法により、着色剤、香料、又はその他の濃縮物、活性の成分などが１枚又はそれ以上のウェブのいずれかの面に塗布されるが、これら着色剤は上述した方法によってウェブそのものの肉厚内部に入り込むことはない。そのようなことが必要な場合には、これら着色剤、香料、又はその他の濃縮物、活性の成分などはウェブの成形又は押し出し前に材料中に混入されている必要がある。
【００３３】
本装置は２個又はそれ以上の高分子基材によって構成される複数の袋体を製造できる。高分子基材は水溶性である。２枚のウェブの溶解温度は互いに同一であるか異なっている。高分子基材で形成される複数のウェブが水溶性であるような多区画室を備えた袋体の場合には、袋体の複数の区画室は水温の変化またはペーハの変化によって連続的に開口する。
【００３４】
好ましい実施の形態は、２つ又はそれ以上の水溶性高分子基材のウェブで形成された可溶性の複数の袋体を製造するための連続回転熱成形装置であり、周面に複数の袋体成形キャビティを有する回転する成形器を有する。また加熱手段とそれぞれのキャビティの底部を通じて真空を作用させる真空手段とが設けられ、ひとたび熱成形されると、真空が解除されて充填され封止された袋体がそれぞれのキャビティから放出されるまで、真空手段は充填、封止、切断ステーションにおいてベースウェブをキャビティの底部に強固に保持する。
【００３５】
ベースウェブはその他の手段により微細孔が形成されているか、多孔質のものである。２つのウェブ（ベースウェブとトップウェブ）は単一の区画室を備えた複数の袋体のために用いられる。２つ又はそれ以上の区画室を有する袋体のためには、１つ又はそれ以上の付加的ウェブ（中間ウェブ）を追加する。
【００３６】
２つ又はそれ以上の区画室を有する複数の袋体のためには、複数のウェブは同様な条件下で溶解してもよい。そうするとそれぞれの区画室は実質的に同じ時点で開かれるようになる。又は、複数のウェブは互いに異なる条件で溶解してもよい。そうするとそれぞれの区画室は別々の時期に開口する。好ましくは、水温やペーハの変化に応じてそれぞれの区画室が連続的に開口するようにするとよい。
【００３７】
その他の実施の形態では、２つ又はそれ以上の区画室を有し水溶性高分子基材の複数のウェブで形成された複数の袋体を製造するための連続回転熱成形装置であり、周面に複数の袋体成形キャビティを有する回転する成形器を有する。また加熱手段とそれぞれのキャビティの底部を通じて真空を作用させる真空手段とが設けられ、ひとたび熱成形されると、真空が解除されて充填され封止された袋体がそれぞれのキャビティから放出されるまで、真空手段は充填、封止、切断ステーションにおいてベースウェブをキャビティの底部に強固に保持する。
【００３８】
ベースウェブはその他の手段により微細孔が形成されているか、多孔質のものである。２つの区画室を有する袋体の場合には、第３のウェブが提供される。
【００３９】
本装置は３つの高分子基材によって構成される複数の袋体を製造できる。高分子基材は水溶性である。３枚のウェブの溶解温度は互いに同一である。すると複数の区画室は実質的に同時期に開口する。または３枚のウェブの溶解温度は互いに異なっている。すると、複数の区画室は互いに異なる時期に開口する。好ましくは袋体の複数の区画室は、水温の変化によって連続的に開口する。水温による変化に代えて又は水温による変化とともにペーハの変化その他使用される高分子基材の溶解性に影響を与える因子によって袋体の開口時期は変化する。
【００４０】
好ましい実施の形態によると、第３のウェブが装置に設置され、図６に概略的に示されるような２つの区画室を有する袋体が提供される。ベースウェブ１３は上述した態様で装置に供給される。しかしながら本実施の形態ではベースウェブは微細孔をなすか多孔質である。それはウェブ供給業者によって提供されるか、装置に設置された穿孔ユニット２５によってインラインで微細孔を形成するか、その他の手段による。多孔性のベースウェブが過熱されたドラムまたは無端ベルトに到着するとすぐに、成形機内の真空によってベースウェブを介して微細穿孔はその他の多孔を通じて空気を引き抜く。ただし微細孔の場合にはそれらの数や大きさ、パターンはベースウェブを有効に熱成形するのを妨げる程度のものではない。第１の内容物が第１のホッパ又はインジェクタ１８から充填され、次に第２のウェブ２０でベースウェブを封止して上述した本発明の観点でのように第１の下側区画室が形成される。ここで、第２のウェブがベースウェブを封止するとすぐに、ベースウェブの微細孔の存在や多孔性によって下側区画室はドラム又は無端ベルト内の真空によって空気が引き抜かれる。微細孔を通じて第１の下側区画室の空気を引き抜くことで、第２ウェブ２０はキャビティ内に落ち込み、そのことにより第２ウェブの上側に内容物供給ホッパ又はインジェクタ１９からの第２の内容物が収容される空間である第２の上側区画室が提供される。第２の上側区画室は充填され、第３のウェブ２１によって覆われて加熱されたローラ１７によって封止される。好ましくは、下側区画室には粉体や粒状の内容物が充填され、上側区画室には第２の粉体又は粒状体か液体又はジェル状の内容物が充填される。
【００４１】
多孔性を具備するための別の手段としては、ウェブ内に適当なサイズの鉱物粒子を含ませることである。そのことにより粒子の回りに微細な空気通路が発生することでウェブが多孔性となる。ただしかかる手段に限定されない。多孔性を具備させるために鉱物粒子をウェブに含ませる場合には、粒径はウェブの厚さよりも大きくする。
【００４２】
本発明の第２の観点によれば、１つ又はそれ以上の新規な充填動作が採用されて、袋体の内容物に変化をもたせることにある。これら動作は図９（ａ）乃至図９（ｄ）に示されている。ただしこれらの図には限定されるものではない。
【００４３】
充填動作の一例としては、液体やジェル又は粉体が水溶性袋体の１つ又はそれ以上の区画室に充填されるに際して、その充填に先立つか又は充填と同時か又は充填後に、球形、半球、楕円、その他の３次元形状の物体、例えばタブレットやカプセル（これらに限定されない）が、熱成形されたポケット内に配置される。
【００４４】
このような３次元形状の物体は、液体又はジェル内には存在していない活性物質を含んでもよい。３次元形状の物体の中の１種又はそれ以上の物質が、液体又はジェル内の１種又はそれ以上の物質と拮抗（干渉しあう）するような場合には、３次元形状の物体は水溶性ポリマーにて塗布される。この水溶性ポリマーは、袋体形成に用いられる１つ又はそれ以上のウェブを構成する高分子材料と同様または類似するものである。
【００４５】
３次元形状の物体は袋体が水溶性媒体に接触したときに完全に溶解する必要はない。例えば、その物体は中空で、水溶性媒体中では溶解せず、水溶性媒体に置かれたときに穿孔を通じて物体内の内容物が放出されるが、３次元物体を構成している穿孔された外殻は溶解せずに留まっている。
【００４６】
別の充填動作としては、区画室内に３次元物体を入れるか否かにかかわらず、水溶性袋体の一つの区画室内に１つ又はそれ以上の液体又はジェルと粒状体又は粉体との組合せたものを入れてもよい。それらの物が混ざり合ってそれら個々の正体（アイデンティティ）が視覚的に判らなくなることのないように、液体又はジェルは十分に高温にして溶融状態で充填されてもよい。少なくとも溶融物質の上面はポケット内で急速に固化して、その上に粒状体又は粉体が充填されても互いに実質的に混り合うことは避けられる。溶融液体又はジェルの温度は、ポケット内において熱成形された水溶性ウェブの歪みが生じない程度に、高すぎないようにしなければならない。ポケット内で溶融状態の液体又はジェルを受け入れる水溶性ウェブが、実質的にポリビニルアルコールの場合には、ウェブに接触する溶融状態の液体の温度はウェブの融点よりも１０度またはそれ以下とすることで、歪みが防止できる。
【００４７】
ベースウェブは微細孔が形成されてもよく、微細孔の形成は、機械的手段又はレーザ又はその他の適切な手段例えばそれぞれのキャビティに配置されている針などにより、ウェブを装置に配置した状態でインラインで行うか、フィルム供給業者やその委託業者によってオフラインで行われる。
【００４８】
第３の観点として本発明は、第１の加熱された封止ローラで封止した後に少なくとも１つの付加的な加熱された封止ローラでトップウェブと第２ウェブとの間の封止を行うことで、封止を強めることができる連続回転熱成形機である。
【００４９】
第４の観点として本発明は、１つ又はそれ以上のウェブのいずれかの面が、ほどかれるウェブと加熱された封止ローラとの間で、インラインで塗布を受けるかプリントされる連続回転熱成形機である。
【００５０】
第３及び第４の観点における装置は、第１の観点による発明のいずれかの特徴を具備する。
【００５１】
本発明は更に、２つ又はそれ以上の高分子基材によって複数の可用性の好ましくは水溶性の袋体を製造するための上述した本発明の観点による装置を用いた製造方法を提供する。
【００５２】
本発明は更に、請求項１に規定された装置を提供し、その装置の好ましい特徴は請求項２乃至１４に記載されている。この装置を用いた方法は請求項１５乃至２２に記載され、この方法により製造される袋体は請求項２３に記載され、袋体の形成方法は請求項２４に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】外付けの複数の熱風ヒータを備えた本発明の第１の実施の形態による装置の概略側面図。
【図２】外付けの複数の赤外線ヒータを備えた本発明の第２の実施の形態による装置の概略側面図。
【図３】複数の内部ヒータを備えた本発明の第３の実施の形態による装置の概略側面図。
【図４】２個の熱封止ローラを備えた本発明の第４の実施の形態による装置の概略側面図。
【図５】ウェブをコーティングする態様を示した本発明の第５の実施の形態による装置の概略側面図。
【図６】２個以上の画成室を備えた袋体を製造する態様を示した本発明の第６の実施の形態による装置の概略側面図。
【図７】無端ベルトを備えた本発明の第６の実施の形態による装置の概略側面図。
【図８】無端ベルトを備えた本発明の第７の実施の形態による装置の概略側面図。
【図９（ａ）】本発明の装置において包装体に内容物を充填する動作を示す図。
【図９（ｂ）】本発明の装置において包装体に内容物を充填する動作を示す図。
【図９（ｃ）】本発明の装置において包装体に内容物を充填する動作を示す図。
【図９（ｄ）】本発明の装置において包装体に内容物を充填する動作を示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明の複数の実施の形態について図１から図６を参照して説明する。これら実施の形態では、複数のキャビティ１１を備えたドラム１０が用いられる。ドラムは適当な手段によって駆動軸１０ａを介して連続的に回転する。適当な手段は例えばモータであり、好ましくは電動モータであり、より好ましくは可変速の電動モータである。
【００５５】
図１乃至図３の実施の形態では、ドラム１０は加熱され、特にドラム１０のキャビティ１１は前述した様々な手段によって加熱される。図１の実施の形態では外付けの熱風ヒータ１２５が用いられ、図２では外付けの赤外線ヒータ２２５が用いられ、図３ではドラム内に設けられた電気ヒータ３２５が用いられる。
【００５６】
ドラム１０は矢印１２で示される方向に回転する。複数の溶解性の袋体が、ロール１３とロール２０のそれぞれから引き出される２個のウェブから形成される。これらウェブは好ましくは溶解性の高分子基材を有し、それは互いに同様な温度で溶解する水溶性のフィルムである。ロール１３からの第１のウェブ(ベースウェブ)は、加熱されたローラ１４によって案内される。キャビティ１１はドラム１０の周面に位置し、ローラ１４は第１のウェブをキャビティ１１上で強固に押圧し、フィルム(第１のウェブ)は負圧によってドラム１０内に引き込まれて複数のポケットを形成する。キャビティ１１内の表面温度や加熱ローラ１４の温度は、フィルムの種類や厚さ、ドラムの回転速度に依存する。好ましくは、キャビティ１１内の表面温度は少なくとも摂氏６０度である。キャビティを囲むドラムの表面は平滑でなければならず、研磨されているのが好ましい。ドラム１０の頂部(１２時の位置)でポケットは充填ホッパ又はインジェクタ１８から充填される。粒状又は粉体状の生成物の場合には、充填物はワイパ(図示せず)によって平滑化され、ワイパは更にフィルム上面のポケット周囲の生成物を取り除く。ロール２０からの第２のウェブ(トップウェブ又は覆う側のウェブ)は、フェルトローラ１５によって十分な程度に濡らされることで粘着性を帯びる。フェルトローラ１５は、液体浴槽内で回転しており、その液体は第２のウェブを溶解させる性質のものである。第２のウェブに粘着性を持たせるようにするためには、第２ウェブの表面に液体を供給する量を精密に制御することがきわめて重要である。量が過小であると、所望の粘着性が得られず、量が過多であるとフィルムが脆弱となり究極的には溶解してしまう。液体の供給量は、ロール２０からのウェブを鉛直経路に沿って移動させること、図１〜図３ではローラ１６によって規定される経路を移動させることによりきわめて精密に制御できる。液体の第２フィルムに対する供給点に関して浴槽内の液面を一定に維持することにより、(又は、供給点と浴槽の液面との距離を一定にすることにより)、フィルムの表面に供給される液体の量は正確に制御される。トップウェブが過熱ローラ１６を通過するときに、トップウェブとベースウェブとは互いに加圧される。複数のキャビティを取り囲むドラム１０の表面に対して加熱ローラ１６は図示せぬスプリングによって弾性的に加圧される。充填された袋体の周囲は熱と溶剤接着との組合せによって確実に封止される。ドラム内の真空によってキャビティに保持されている封止された袋体は、次に、複数の横断ナイフ２２と図示せぬ複数の縦ナイフによって互いに分離され、その後、空気吹き出しによって飛び出て搬送ベルト２３上に落下する。
【００５７】
図４に示される実施の形態では、ドラム１０は図１〜図３で説明したいずれかの方法によって加熱されるか、または加熱されなくてもよい。ベースウェブとトップウェブとの間の封止性能は、ドラムの１０時と１１時方向の間に位置すする第２加熱ローラ２１を付設することによって更に向上できる。液体とジェルを充填した袋体の封止性能の向上のために第２加熱ローラを設けることが特に有益であることが判明した。第２加熱ローラを用いて製造された封止された袋体と第２加熱ローラを用いないで製造された封止された袋体とを、真空室内で厳密に比較試験を行った結果、封止性能の向上が立証された。製造装置におけるその他の構造は上述した実施の形態と同様である。
【００５８】
図５に示される実施の形態では、ドラム１０は図１〜図３で説明したいずれかの方法によって加熱されるか、または加熱されなくてもよい。ローラ２０からのトップウェブは、ドラムに到着する前に、ウェブの封止面が塗布されるかプリントされてもよい。トップウェブの封止面に対して塗布するかプリントするのがより有益であるが、本発明ではトップウェブの両面に塗布してもよい。トップウェブの封止面にカラーコーティングをすることが最も実践的であるが、その他のコーティングでもよい。例えば香料、酵素、活性材料等の塗布が考えられる。混合タンク３０を浴槽３４に隣接して設置し、供給管３１によって塗布剤を浴槽３４に送ることにより、簡便に塗布が実現できる。製造装置におけるその他の構造は上述した実施の形態と同様である。
【００５９】
図６に示される実施の形態では、ドラム１０は図１〜図３で説明したいずれかの方法によって加熱されるか、または加熱されなくてもよい。上述した２つのウェブに加えて、追加のウェブを用いることによって複数画成室を有する袋体が製造される。本実施の形態では、ローラ１３からのベースウェブは好ましくは微細な多孔性ウェブであり、インラインの穿孔ユニット２５またはフィルム提供業者又はその下請業者側によるオフラインの装置によって微細孔が形成される。インラインの穿孔ユニット２５による微細孔形成の場合には、レーザ、その他の適当な手段によって機械的に穿孔される。ベースウェブの熱成形行程においてもそれぞれのキャビティの底部に１個またはそれ以上の針を位置させることにより微細孔が形成できる。ベースウェブによって形成されたポケットにホッパ又はインジェクタ１８から充填物を充填し、ローラ２０からのウェブで封止される。ベースウェブとローラ２０からの第２ウェブによって形成された下側の画成室に内容物が充填され第１の加熱ローラ１６によって画成室が封止されると、第１の画成室となる熱成形された基部であるベースウェブ１３の穿孔の存在により、ドラム内の真空によって充填物内の空気が下側画成室から脱気される。下側画成室内に充填され封止された内容物が脱気された結果、下側画成室の蓋となるローラ２０からの第２ウェブはドラム内の真空によって下方に引かれ、キャビティ内に上側画成室用の空間が形成される。空間内にはホッパ又はインジェクタ１９から充填物が充填される。次に、トップウェブ２１がローラ２６から引き出され、フェルトローラ２４を用いて溶剤で湿らされ、加熱ローラ１７によって封止されて袋体における上側画成室が形成される。製造装置におけるその他の構造は上述した実施の形態と同様である。
【００６０】
ベースウェブに多数の微細孔を形成せずに、多画成室を備えた袋体を別の方法によって製造してもよい。また、ベースウェブはその他の微細孔穿孔手段によって多孔質としてもよい。例えばベースウェブを粒子状物質に含浸させ、ウェブを貫通する微細な通路を複数提供する。ただし、これらはベースウェブを多孔質にするための例であり、これら方法に限定されない。ベースウェブがいかなる方法で多孔質となろうとも、上述した方法と同様な方法によってベースウェブが既に多孔質となっている状態で第２のウェブはドラム内の真空によってキャビティ内に引き落とされる。別の方法として、ベースウェブを多孔質とすることなく、またドラムまたは無端ベルト内を真空として第２のウェブをキャビティ内に引き落とす代わりに、機械的な手段又はウェブを外側で横切るように配置された空気ジェットを用いて、充填ステーションの前の段階で第２ウェブをキャビティの底部方向に押圧するようにしてもよい。
【００６１】
本実施の形態では、いかなる方法で多孔質にしたベースウェブを用いる場合には、下側画成室に収容された内容物は自然状態で好ましくは粒状または粉体状であり、内容物が多孔質のウェブから漏れ出ないようにしている。２個又はそれ以上の画成室を備えた袋体であって少なくとも下側画成室に液体またはジェル状の内容物を収容する場合には、ベースウェブは多孔質とはしない。
【００６２】
図７，図８に示される実施の形態では、上述したドラム１０に代えて、キャビティ１１を有する無端ベルト１００が設けられる。無端ベルト１００は側面視で、水平部を含んだ略長円状の経路を周回（回転）する。かかる構成により、単一の画成室を備えた袋体内に２種以上の充填物を充填するためのより広い空間を得ることが可能となる。無端ベルト１００は適当な手段を用いて連続的に周回する。適当な手段とは例えばモータで歯車１００ａを駆動することであり、好ましくは電動モータ、より好ましくは可変速電動モータである。
【００６３】
図７に示される実施の形態では、加熱された封止ローラ１６によりトップウェブ２０が熱成形されたベースウェブに封止されて単一の画成室が閉鎖される前に、互いに異なる内容物を充填している２体の充填装置１８、１９４を用いて２回の充填動作が行われる。
【００６４】
図８に示される実施の形態では、加熱された封止ローラ１６によりトップウェブ２０が熱成形されたベースウェブに封止されて単一の画成室が閉鎖される前に、互いに異なる内容物を充填している３体の充填装置１８、１９４、１９５を用いて３回の充填動作が行われる。
【００６５】
図７、図８の無端ベルト１００が備える複数のキャビティは、上述した手段によって加熱してもよい。また、無端ベルト１００を用いて単一の画成室を備えた袋体のみならず、複数の画成室を備えた袋体を製造してもよい。
【００６６】
図９（ａ）は、単一の画成室内において、互いに異なる内容物が互いに混ざることがなく、潜在的に拮抗していることを示している。それは、はじめに第１の溶融ジェルを充填し、次にジェルの上面を冷却手段で冷却して皮膜を形成し、次に粒体又は粉体の内容物を固化したジェルの上面に両者が互いに混ざり合わないように直接充填する。
【００６７】
図９（ｂ）は、単一の画成室内において、互いに異なる３種の内容物が互いに混ざることがなく、潜在的に拮抗していることを示している。それは、図９（ａ）の動作に加えて、溶融ジェルの上面に固化した皮膜が生成される前に、３次元固形物例えば球体を溶融ジェル内に挿入する。３次元固形物と溶融ジェルとの間の化学的物理的相互作用を防ぐために、袋体に用いられるウェブのいずれか一方又は両方と類似するか同一の材料のポリマー材料を、３次元固形物に塗布する。塗布は、本装置内でインラインで行われるか、別の工程でオフラインで行われる。粒体又は粉体の内容物を固化し終わったジェルの上面に充填することで袋体の充填が完了する。
【００６８】
図９（ｃ）は、図９（ｂ）と同様に単一の画成室内において、互いに異なる３種の内容物が収容されることを示しているが、図９（ｂ）とは異なり固化し終わった溶融ジェルの上面に第２のジェルを充填するものである。
【００６９】
図９（ｄ）は、多種のジェルを収容した単一の画成室を有する袋体を、静止する複数のノズル又は回転する複数のノズルを用いて製造する過程を示しており、ジェルは互いに組成、色、外観のいずれか又は全部が異なり、袋体内で魅力的な模様をなしている。
【００７０】
図面に示される整理番号のうち、１０は回転するドラム（成形器）、１０ａは駆動軸、１１はキャビティを形成するポケットであり、回転する成形器の周面に位置する。１２は成形器が回転する方向を示す。１３はほどかれる第１のウェブである。１４はベースウェブがドラムに到着したときにベースウェブを加熱する加熱ローラ、１５はウェブに溶剤を供給するフェルトローラ、１６、１７は加熱された封止ローラ、１８は充填機、ホッパ又はインジェクタであり、キャビティが充填機の下方を通過するときに充填を行う。１９は充填機、ホッパ又はインジェクタであり、袋体の第２の画成室に対して充填を行う。２０はほどかれる第２ウェブである。２１は加熱された封止ローラ、２２は回転軸に設けられた横断ナイフ、２３は封止され充填された袋体を機械から離間する方向に搬送するコンベア、２４はウェブに溶剤を供給する第２のフェルトローラ、２５はインラインの穿孔機、２６はほどかれる第３のウェブ、３０は混合タンク、３１は混合タンクから濡れタンクへの供給管、３２は溶剤供給管、３３は塗布剤またはプリント媒体供給管、３４は濡らすための浴槽、１００は周回する無端ベルト、１００ａは歯車、１３５は外付けの熱風ジェット、１９４は充填機、ホッパ又はインジェクタであり、袋体の単一の画成室に対して第２の内容物の充填を行う。１９５は充填機、ホッパ又はインジェクタであり、袋体の単一の画成室に対して第３の内容物の充填を行う。２２５は外付けの赤外線ヒータであり、３２５は内装の電気ヒータである。
【００７１】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７２】
１０：ドラム（成形器）
１０ａ：駆動軸
１１：ポケット
１３：第１のウェブ
１４：加熱ローラ
１５：フェルトローラ
１６、１７：封止ローラ
１８、１９：ホッパ又はインジェクタ
２０：第２ウェブ
２１：封止ローラ
２２：横断ナイフ
２３：搬送コンベア
２４：第２のフェルトローラ
２５：穿孔機
２６：第３のウェブ
３０：混合タンク
３１：供給管
３２：溶剤供給管
３３：塗布剤またはプリント媒体供給管
３４：浴槽
１００：無端ベルト
１００ａ：歯車
１３５：熱風ジェット
１９４：１９５：充填装置
２２５：赤外線ヒータ
３２５：電気ヒータ
【図１】
2013511445.tif 000003
【図２】
2013511445.tif 000004
【図３】
2013511445.tif 000005
【図４】
2013511445.tif 000006
【図５】
2013511445.tif 000007
【図６】
2013511445.tif 000008
【図７】
2013511445.tif 000009
【図８】
2013511445.tif 000010
【図９（ａ）】
2013511445.tif 000011
【図９（ｂ）】
2013511445.tif 000012
【図９（ｃ）】
2013511445.tif 000013
【図９（ｄ）】
2013511445.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月12日(2012.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９（ａ）
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９（ａ）】
2013511445.tif 000015
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９（ｂ）
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９（ｂ）】
2013511445.tif 000016
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９（ｃ）
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９（ｃ）】
2013511445.tif 000017
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９（ｄ）
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９（ｄ）】
2013511445.tif 000018
【国際調査報告】
2013511445.tif 000019
2013511445.tif 000020
2013511445.tif 000021
2013511445.tif 000022