(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対するシートの被シール層を互いに重ね合せ、外側からシールバーで加圧し、該被シール層を融解状態で圧着することによりシールする包装体のシール装置であって、
シートの包装ラインに沿ってシールバー循環装置と、該シールバー循環装置に後続する冷却バー循環装置を設置してなり、
シールバー循環装置は、複数のシールバーをシートのシール位置に対応する位置に設置してあり、該シートに並走状態で循環移動させる循環部を有し、各シールバーが包装体１個のシール方向長さ以上の並走範囲で該シートの各被シール部を順に、それぞれ継続して加圧可能とし、
冷却バー循環装置は、複数の冷却バーをシートのシール位置に対応する位置に設置してあり、該シートに並走状態で循環移動させる循環部を有し、各冷却バーが包装体１個のシール方向長さ以上の並走範囲で該シートの各被シール部を順に、それぞれ継続して加圧可能とする包装体のシール装置。
【請求項２】
前記シールバー循環装置が、相対するシートを挟む第１と第２の循環部を有してなり、
第１の循環部が相対するシートのうちの一方のシートに臨み、前記請求項１記載の複数のシールバーを備える循環部を構成し、
第２の循環部が他方のシートに臨み、第１の循環部の各シールバーのそれぞれに対応する複数の弾性シール受をシートのシール位置に対応する位置に設置してあり、該シートに並走状態で循環させ、各弾性シール受が対応するシールバーとの間でシートの被シール層を挟圧可能とする請求項１記載の包装体のシール装置。
【請求項３】
前記シートの包装ラインに沿う上流側と下流側のそれぞれに前記シールバー循環装置を設置し、
両シールバー循環装置がそれらの第１の循環部を包装ラインの互いに反対側に配置してなる請求項２の包装体のシール装置。
【請求項４】
前記シートの被シール層の前記シールバーによる圧着時の温度を、該被シール層を構成するプラスチックの補外融解終了温度以上にしてなる請求項１〜３のいずれかに記載の包装体のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単層プラスチックシート、積層プラスチックシート等のシートからなるピロー包装、スタンディングパウチ、ブリスター包装等の包装体のシール装置に関する。尚、シートは、プラスチック層及び／又は金属層を含んでも良いし、それらの層を２層以上含んでも良い。
【０００２】
【従来の技術】
被シール層を含むシートからなる包装体は、相対するシートの被シール層（シーラント層）を互いに重ね合せ、外側からヒートシールバー等のシールバー（金型）で加圧し、該被シール層を融解状態で圧着することにてシールしている。
従来の回転式シール装置は、上下のシールバーを包装ラインの上下に設置し、両シールバーをそれらの定回転毎にシートの被シール層を挟む位置にて会合させ、該被シール層を圧着可能としている。
【０００３】
また、従来のボックスモーション式シール装置は、上下のシールバーを包装ラインの上下に設置し、両シールバーをそれらのボックス状移動軌跡の一部でシートの被シール層を挟む位置にて会合させ、該被シール層を圧着可能としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、従来技術には以下の問題点がある。
▲１▼回転式シール装置ではシールバーが被シール層を加圧するシール作業時間が両シールバーの回転軌跡上の一点であって瞬時である。ボックスモーション式シール装置ではシール作業時間が両シールバーのボックス状移動軌跡の一部であって、シートの１シールピッチ（包装体のトップシール部とボトムシール部の間隔：図１（Ｂ）参照）に足りない。従って、従来のシール装置では、回転式、ボックスモーション式のいずれにあっても、シール作業時間が短く、被シール層がシールに必要な温度にならず、シール不良を生ずる虞がある。特に、包装ラインの生産性を上げるため、従来シートの移送速度が10〜20ｍ／分だったのを40〜60ｍ／分程度まで高速にし、高速シールする場合には、必要なシール作業時間を確保できない。従来でも、30〜50ｍ／分でのシールが行なわれているが、シールが不十分で良い分野であり、これに対し、本発明はこのような速度でも十分なシールを可能とするものである。
【０００５】
▲２▼包装体が例えばガセット折ピロー包装、スタンディングパウチ等であり、同一包装体内において同時にシールすべき被シール層のシート枚数が２枚の部分と、それらが重なった４枚の部分の如くに異なるように、同時にシールすべき被シール層のシート厚みが異なる場合にも、両シールバーのシール面の間隔が一定であるため、両シールバーが付与する加圧力が被シール層の各所で均等にならず、シール不良を生ずる虞がある。特に、包装ラインの生産性を上げるため、シートの移送速度を高速にし、高速シールする場合には、シール作業時間が短くなり、シート厚みが異なることによる上述のシール不良の発生が顕著になる。
【０００６】
本発明の課題は、シールバーが被シール層を加圧するシール作業時間を長くし、シールの確実化を図ることにある。
【０００７】
本発明の課題は、同時にシールすべき被シール層のシート厚みが異なる場合にも、シールの確実化を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、相対するシートの被シール層を互いに重ね合せ、外側からシールバーで加圧し、該被シール層を融解状態で圧着することによりシールする包装体のシール装置であって、シートの包装ラインに沿ってシールバー循環装置と、該シールバー循環装置に後続する冷却バー循環装置を設置してなり、シールバー循環装置は、複数のシールバーをシートのシール位置に対応する位置に設置してあり、該シートに並走状態で循環移動させる循環部を有し、各シールバーが包装体１個のシール方向長さ以上の並走範囲で該シートの各被シール部を順に、それぞれ継続して加圧可能とし、冷却バー循環装置は、複数の冷却バーをシートのシール位置に対応する位置に設置してあり、該シートに並走状態で循環移動させる循環部を有し、各冷却バーが包装体１個のシール方向長さ以上の並走範囲で該シートの各被シール部を順に、それぞれ継続して加圧可能とするようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１参考形態）（図１〜図３）
図１は、シート１１に内容物１を装填し、シールして、ガセットピロー包装の包装体１０を製造する包装機２０であり、製袋機２１、センターシール装置２２、本発明のシール装置２３、排出装置２４を備える。
【００１０】
包装機２０は、シート１１を一定の連続速度又は間欠速度で包装ラインに沿って送給しており、シート１１を製袋機２１で筒状にし、筒状シート１１の相接合されるべきセンターシール部（不図示）をセンターシール装置２２のピンチローラー２２Ａ、シールローラー２２Ｂでシールし、上下押えベルト２２Ｃを経てシール装置２３に送り込む。シール装置２３は、筒状シート１１の相対する上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂを、内容物１を挟むトップシール部１２とボトムシール部１３（図１（Ｂ））にてシールするとともに、各１個の包装体１０に切断分離し、各包装体１０を排出装置２４のエア押えブラシ２４Ａ、シュートベルト２４Ｂを経て排出する。尚、シート１１としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の外層、外層に接着したアルミ箔等のガスバリアー層、ガスバリアー層に接着した熱融着性を備えるポリエチレン等からなる被シール層（シーラント層）からなるものを用いることができる。
【００１１】
然るに、シール装置２３は、図２に示す如く、シート１１（上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂ）の包装ラインに沿って、予備シール装置３１、完全シール装置３２、冷却切断装置３３を順に配置する。
【００１２】
予備シール装置３１は、上下の回転シールバー（金型）３１Ａ、３１Ａからなり、包装ラインの送給速度で移動している先行包装体１０のボトムシール部１３と後続包装体１０のトップシール部１２との継ぎ部で、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂの被シール層を挟む位置にて両シールバー３１Ａ、３１Ａをそれらの半回転毎に、会合させる。両シールバー３１Ａ、３１Ａは、ヒータ内蔵のヒートシールバーとされており、トップシール部１２、ボトムシール部１３の被シール層を加熱状態で加圧し、トップシール部１２、ボトムシール部１３を予備シールする。ここで、予備シールとは、後続の完全シール前の作業をいう。
【００１３】
完全シール装置３２は、シールバー循環装置４１を有し、シールバー循環装置４１が第１と第２の循環部４１Ａ、４１Ｂを包装ラインを挟む上下に対称配置し、第１循環部４１Ａは相対する上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂのうちの一方の上部シート１１Ａに臨み、第２循環部４１Ｂは他方の下部シート１１Ｂに臨むように配置したものである。第１循環部４１Ａ（第２循環部４１Ｂも同じ）は、複数の下駄の歯状のシールバー（金型）４３をヒーター内蔵のヒートシールバーとするとともに、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂのシール位置に対応する位置に設置してあり、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂに並走状態で循環移動するように、それらのシールバー４３をチェーン４４（コンベアでも良い、以下のチェーンも同様）に直接固定して設けてある。そして、循環部４１Ａ、４１Ｂの各シールバー４３は、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂにおける包装体１個のシール方向長さであるシールピッチＰ（図１（Ｂ）参照）の１シールピッチ以上（本参考形態では３シールピッチ）の並走範囲に渡り、包装ラインの送給速度で移動している先行包装体１０のボトムシール部１３と後続包装体１０のトップシール部１２との継ぎ部で、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂの各被シール層を順に挟むように会合し、当該被シール層を継続して加圧可能とする。これにより、第１循環部４１Ａのシールバー４３と、第２循環部４１Ｂのシールバー４３は、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂのトップシール部１２、ボトムシール部１３の被シール層を１シールピッチ以上の長いシール作業時間において加熱状態で加圧し、当該被シール層を融解状態で圧着し、トップシール部１２、ボトムシール部１３を完全シールする。
【００１４】
冷却切断装置３３は、上下の回転冷却バー（金型）３３Ａ、３３Ａからなり、両冷却バー３３Ａ、３３Ａをそれらの半回転毎に、包装ラインの送給速度で移動している先行包装袋１０のボトムシール部１３と後続包装体１０のトップシール部１２との継ぎ部で、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂの被シール層を挟む位置にて会合させる。両冷却バー３３Ａ、３３Ａは、冷却流路（水、空気等）を内蔵していてトップシール部１２、ボトムシール部１３の被シール層の、完全シール装置３２による圧着状態を冷却固化するとともに、上下の切断刃３３Ｂ、３３Ｂにより先行包装袋１０のボトムシール部１３と後続包装袋１０のトップシール部１２の境界で先後の包装体１０、１０を切断分離する。
【００１５】
然るに、シール装置２３によるシールの確実を図るためには、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂの被シール層のシール面温度がそのプラスチックの補外融解終了温度以上であることが必要である。
【００１６】
即ち、完全シール装置３２による圧着最終段階でのシール面温度が補外融解終了温度以上になっていることが重要である。補外融解終了温度以下では、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂの被シール層を構成するプラスチックの一部は融解しているが、一部は融解せずに不安定なシールとなる可能性がある。
【００１７】
尚、プラスチックの補外融解終了温度は、ＪＩＳ  Ｋ７１２１（プラスチックの転移温度測定方法）により測定できる。上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂの被シール層をポリエチレンシート（Ｌ−ＬＤＰＥ）により構成した例において、被シール層のシール面温度を測定し、その際の補外融解終了温度を融解ピーク温度、補外融解開始温度とともに示せば図３（Ａ）の通りである。上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂの被シール層のシール面温度は、図３（Ｂ）に示す如く、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂのシール面に例えば0.1ｍｍ直径の熱電対１４を取付け、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂを前述の如くに加熱圧着し、この過程で生じた微小電圧を温度に変換することにて求めることができる。
【００１８】
従って、本参考形態によれば、以下の作用がある。
(a)シールバー循環装置４１の循環部４１Ａ、４１Ｂが備える各シールバー４３が、シートにおける包装体１個のシール方向長さであるシールピッチＰの１シールピッチ以上の並走範囲で該シートの被シール層を継続して加圧する。従って、シールバー４３が被シール層を加圧するシール作業時間を長くでき、被シール層の圧着の強度、ひいてはシールの確実を図ることができる。包装ラインの生産性を上げるため、シートの移送速度を高速にし、高速シールする場合にも、必要なシール作業時間を確実に確保できる。
【００１９】
(b)シールバー４３をチェーン４４に直接固定で取付けてあり、シール層を挟み込んですぐにシールするため、シールバーが上下動するシール方式に比べて高速でシールできる。
【００２０】
(c)図２のように両側にシールバー循環装置４１の循環部４１Ａ、４１Ｂを設けることにより、シートの両側から加熱できるので昇温し易くなり、シール作業を高速化できる。
【００２１】
(d)シールバー４３の形状を下駄の歯状にしてシール部を隣り合う包装袋のボトムシール部１３、トップシール部１２の２ヵ所とすることにより、１ヵ所で隣り合う包装袋のボトムシール部とトップシール部をまとめてシールする場合に比べてシール面積が減少し、同じ力でも圧力が上がる。これにより、加熱に要するエネルギーが減少し、加熱時間を短縮できる。
【００２２】
(e)シールバー４３による圧着時の温度を被シール層を構成するプラスチックの補外融解終了温度以上にすることにより、分子量に分布のあるプラスチックの高分子量側やシールバーとの接触状態の不適切な場合についても完全に融解させた状態で、被シール層を完全にシールできる。
【００２３】
尚、シール装置２３にあっては、予備シール装置３１を備えることを必須とせず、予備シール装置３１を撤去することもできるが、予備シールすることは、簡便な装置で完全シール前のシートずれを防止し、完全シール装置でのシールを確実にする補助となる。
【００２４】
また、冷却切断装置３３で冷却・圧着することにより、シール部を早く固化させ、包装物が動いてシールがはずれることを防止できる。
【００２５】
（第２参考形態）（図４）
図４の第２参考形態は、第１参考形態に対し、完全シール装置３２におけるシールバー循環装置５１の構成を異にするものである。第２参考形態の完全シール装置３２のシールバー循環装置５１は、第１参考形態のシールバー循環装置４１と同様の第１循環部４１Ａを備えるものの、第２循環部５１Ａを第１参考形態の第１循環部４１Ｂと異にしている。第２循環部５１Ａは、相対する上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂのうちの下部シート１１Ｂに臨み、第１循環部４１Ａの各シールバー４３のそれぞれに対応する複数の、耐熱ゴム等の弾性ゴム等からなる弾性シール受５３を、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂのシール位置に対応する位置に設置してあり、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂに並走状態で循環移動するように、それらの弾性シール受５３をチェーン５４（コンベアでも良い）に直接固定して設けてある。各弾性シール受５３は、対応するシールバー４３との間で、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂの被シール層を挟圧可能とする。弾性ゴムはシール圧力（0.01〜1MPａの間の値）とシート厚によって決まる好適変形量だけ変形するものが好ましいが、50〜150μｍ（ゴム厚10ｍｍ当たり）変形することが好ましく、80〜120μｍ変形するのが更に好ましい。
【００２６】
従って、本参考形態によれば、以下の作用がある。
シールバー循環装置５１が、相対する上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂを挟む一方の第１の循環部４１Ａにシールバー４３を設け、他方の第２の循環部５１Ａに弾性シール受５３を設けた。そして、シールバー４３と弾性シール受５３との間で上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂの被シール層を挟圧した。従って、単一のシールバー４３により同時にシールすべき被シール層のシート厚みが、同一シール領域内で異なるとき、このシート厚みの差を弾性シール受５３の弾性変形量の差で吸収できる。これにより、シールバー４３が付与する加圧力を被シール層の同一シール領域内で均等とし、シールの確実を図ることができる。包装ラインの生産性を上げるため、シートの移送速度を高速にし、高速シールする場合にも、シート厚みの差を吸収しながら、第１参考形態と同様にして必要なシール作業時間を確保でき、シールの確実を図ることができる。尚、本参考形態にあっては、第１の循環部４１Ａに弾性シール受を設け、第２の循環部５１Ａにシールバーを設けても、上記と同様な作用が得られる。
【００２７】
即ち、例えばガセット包装やセンターシールする包装ではシート２枚重ねと４枚重ねの部分があるが、その２枚分の厚さの差40μｍ超、400μｍ以下を弾性ゴム等で吸収できるので、本参考形態はガセット包装やセンターシールする包装に特に好適に用いられる。これは、第１の循環部、第２の循環部の両側にシールバーがあると、シールバーは金属であるため、両側のシールバーの平行度を十分出さないとシール厚さが不均一になることがあり（シートが20〜40μｍで薄い場合）、この平行度を出す調整が必要となる。これに対し、本参考形態の如く、一方の循環部に弾性ゴム等からなる弾性シール受を設けることにより、弾性ゴム等は変形するため、シールバーと弾性シール受の間の平行度が不十分でも均一にシールできる。
【００２８】
（第３参考形態）（図５）
図５の第３参考形態は、第２参考形態に対し、完全シール装置３２におけるシールバー循環装置５１の下流側にも、シールバー循環装置６１を配置したことにある。シールバー循環装置６１は、シールバー循環装置５１と同様に第１循環部４１Ａと第２循環部５１Ａを備えるものではあるが、相対する上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂのうちの一方の上部シート１１Ａに第２循環部５１Ａを臨ませ、他方の下部シート１１Ｂに第１循環部４１Ａを臨ませた点でシールバー循環装置５１と異にしている。即ち、上流側と下流側のシールバー循環装置５１、６１がともに第１循環部４１Ａと第２循環部５１Ａを備えながら、それらの第１循環部４１Ａ、４１Ａを包装ラインの互いに反対側に配置している。
【００２９】
従って、本参考形態によれば、以下の作用がある。
シールバー４３を設けた第１循環部４１Ａと、弾性シール受５３を設けた第２循環部５１Ａとからなるシールバー循環装置５１、６１を用いることにより、第２参考形態と同様に、被シール層の同一シール領域内におけるシート厚みの差を吸収できる。更に、上流側のシールバー循環装置５１と下流側のシールバー循環装置６１の間で、第１循環部４１Ａを包装ラインの互いに反対側に配置したことにより、被シール層の両側にシールバー４３を当接させることができ、被シール層の両側にシールバー４３が施す加熱圧着等の圧着の均等を図ることができ、シールの確実化を図ることができる。
【００３０】
（第１実施形態）（図６）
図６の第１実施形態が第１参考形態と異なる点は、完全シール装置３２を構成するシールバー循環装置４１に後続する冷却バー循環装置７１を設置したことにある。
【００３１】
冷却バー循環装置７１は、包装ラインを挟む第１と第２の循環部７１Ａ、７１Ｂに、相対応する複数の冷却バー（金型）７３を備える。各冷却バー７３は、冷却流路（水、空気等）を内蔵するとともに、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂのシール位置に対応する位置に設置してあり、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂに並走状態で循環移動するように、チェーン７４（コンベアでも良い）に直接固定して設けられている。そして、両循環部７１Ａ、７１Ｂの対応する冷却バー７３は、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂにおける包装体１個のシール方向長さであるシールピッチＰの１シールピッチ以上（本実施形態では３シールピッチ）の並走範囲に渡り、上部シート１１Ａ、下部シート１１Ｂのトップシール部１２、ボトムシール部１３の各被シール層を順に、それぞれ継続して加圧し、完全シール装置３２のシールバー循環装置４１のシールバー４３が当該トップシール部１２、ボトムシール部１３の被シール層に施した圧着状態を冷却固化する。
【００３２】
従って、本実施形態によれば、以下の作用がある。
冷却バー循環装置７１の循環部７１Ａ、７１Ｂが備える各冷却バー７３が、シートにおける包装体１個のシール方向長さであるシールピッチＰの１シールピッチ以上の並走範囲で該シートの被シール層を継続して加圧する。従って、冷却バー７３が被シール層を加圧する冷却作業時間を長くでき、シールバー４３が圧着した被シール層の圧着部分の冷却固化の確実、ひいてはシールの確実化を図ることができる。包装ラインの生産性を上げるため、プラスチックシートの移送速度を高速にし、高速シールする場合にも、必要な冷却作業時間を確実に確保できる。
【００３３】
（第２実施形態）（図７）
図７の第２実施形態は、第２参考形態（図４）の完全シール装置３２を構成するシールバー循環装置５１に、第１実施形態と同様の冷却バー循環装置７１を後続設置したものである。
【００３４】
（第３実施形態）（図８）
図８の第３実施形態は、第３参考形態（図５）の完全シール装置３２を構成するシールバー循環装置６１に、第１実施形態と同様の冷却バー循環装置７１を後続設置したものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、シールバーが被シール層を加圧するシール作業時間を長くし、シールの確実化を図ることができる。
【００３６】
また、本発明によれば、同時にシールすべき被シール層のシート厚みが異なる場合にも、シールの確実化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は包装機を示す模式図である。
【図２】  図２は第１参考形態のシール装置を示す模式図である。
【図３】  図３はシートの融解温度特性を示す線図である。
【図４】  図４は第２参考形態のシール装置を示す模式図である。
【図５】  図５は第３参考形態のシール装置を示す模式図である。
【図６】  図６は第１実施形態のシール装置を示す模式図である。
【図７】  図７は第２実施形態のシール装置を示す模式図である。
【図８】  図８は第３実施形態のシール装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  包装体
３２  完全シール装置
４１、５１、６１  シールバー循環装置
４１Ａ、４１Ｂ、５１Ａ  循環部
４３  シールバー
５３  弾性シール受
７１  冷却バー循環装置
７１Ａ、７１Ｂ  循環部
７３  冷却バー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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