(57)【要約】      （修正有）【課題】アイドリング時の不必要なエネルギー消費を抑え、包装充填機の充填／包装を開始する時に、直ちに、安定したヒートシールを可能にするヒートシール用加熱装置を提供する。【解決手段】液体食品を屋根型紙容器に充填包装する包装充填機において、低密度ポリエチレン層を積層した積層材料の筒状体の、底部／頂部の加熱すべき部分に熱風を吹き付けて、熱可塑性樹脂層を加熱・圧着して密封する、ヒートシール用加熱装置１であって、ヒートシール用加熱装置１は、清浄エアを加熱するヒータ６と、加熱すべき部分に対向した熱風噴射ノズル２と、熱風の温度を測定する温度センサ４と、熱風の温度を制御するコントローラ５とを備え、コントローラ５が、包装充填機の充填／包装時に、熱風の温度を４０５℃〜３６５℃に設定し、包装充填機の充填／包装に即応できる様態を維持する時に、熱風の温度を２１０℃〜１９０℃に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体食品を屋根型紙容器に充填して包装する包装充填機において、内外面に、低密度ポリエチレンを含む熱可塑性樹脂層を積層した積層材料の筒状体の、底部または頂部の加熱すべき部分に熱風を吹き付けて、前記熱可塑性樹脂層を加熱・圧着して密封する、ヒートシール用加熱装置であって、
清浄エアを加熱し熱風を調製するヒータと、加熱すべき部分に対向した熱風噴射ノズルと、熱風の温度を測定する温度センサと、熱風の温度を制御するコントローラとを備え、
該コントローラが、該包装充填機の充填／包装時に、熱風の温度を４０５℃〜３６５℃に設定し、該包装充填機の充填／包装に即応できる様態を維持する時に、熱風の温度を２１０℃〜１９０℃に設定することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂の低密度ポリエチレンが、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、メタロセン触媒を用いて製造した線状低密度ポリエチレン（ｍＬＬＤＰＥ）、又は、これらのブレンドである、請求項１の加熱装置。
【請求項３】
前記熱風噴射ノズルが、容器面の加熱すべき部分から、熱風温度が実質的に低下しない位置に、該包装充填機の充填／包装時に、配置される、請求項１の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジュース等飲料の液体紙容器の包装充填に使用されるヒートシール用加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジュース、牛乳、ミネラルウォータ、緑茶など低粘性液体食品、流動食品などの包装充填容器は、例えば、基材（例えば、紙などの繊維質及びプラスチック）／必要に応じてアルミ箔などのバリア層／ヒートシール層の積層体に、外観デザインが印刷されたウェブ状包装材料などの包装積層材料から得られる。
包装充填容器には、レンガ型包装充填、屋根型包装容器、紙製本体と本体端にインジェクション成形された蓋とからなる複合容器、及び紙製本体と本体端に接合されたプラスチック頂部とからなる複合容器などがある。
【０００３】
屋根型包装容器では、表面に製品の外観デザインが印刷された包装材料を所定の形状に裁断してブランクスとし、容器縦方向にシールした筒状体を得、充填機内で筒状体の底をシールした後に上部開口から牛乳、ジュースの飲料を充填し、上部をシールして得られる。
例えば、図５に示す態様の屋根型（ゲーブトップ）紙容器用包装充填機では、平行する２列（ライン）の包装充填ラインからなり、折目線が付けられた印刷済み積層包装材料が、図４に示す所定形状に裁断され、容器縦方向に縦シールした筒状体（ブランクス）３１を得る。筒状体の底が、ボトムシーラの加熱装置を含む底部シール手段３２でシールされ、充填ステーション３４ａで容器３３の上部の開放口から液体食品が充填手段３４でヘッドスペースを残して充填され、上部開放口が折目線に沿って内側に折り込んで、順次閉鎖され、予熱ステーション３５ａ及び、トップシールステーション３５ｂで容器３３の上端が、トップシーラの加熱装置を含むトップシール手段３５でヒートシールされて、図５の部分拡大図及び図３に示すような屋根型包装充填容器３６を得る。
【０００４】
底部シール手段及びトップシール手段における、シールは、内外面に熱可塑性樹脂層を設けた紙積層材料からなる筒状体の底部、頂部に、熱風を密封部分に吹きつけて、熱可塑性樹脂層を軟化／溶融して圧着し、密封して屋根型紙容器３６を得る。
紙容器の筒状体３１の頂部の密封は、図２に示すように、ヒートシール用加熱装置１を用いる。加熱装置によって、その側面に多数配置した円形又はスリット状の小孔のパターンの吹出し口２から吹き出す熱風によって、上部開放口の内側の加熱すべき部分で、熱可塑性樹脂層が加熱溶融され、圧着される。
【０００５】
紙容器の筒状体の底部の密封は、図１に示すように、ヒートシール用加熱装置１を用いる。加熱装置によって、その側面に多数配置した円形又はスリット状の小孔のパターンの吹出し口２から吹き出す熱風によって、筒状体３１の底部（筒状体が逆さま状態でシールされるので、上向きに図示される）の内側の加熱すべき部分で、熱可塑性樹脂層が加熱溶融され、圧着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０ー１０１００３号公報
【特許文献２】特開平１０ー５３２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
屋根型紙容器用包装充填機では、底部シール及びトップシールのために、通常、電熱ヒータが使用されている。この充填機起動時より、低密度ポリエチレンを含む熱可塑性樹脂層を溶融してシールするために、通常、４００℃程度に保持されている。この４００℃程度の温度は、紙容器のシール時にポリエチレンを溶融するのに必要な温度である。
【０００８】
しかし、アイドリング時にも４００℃程度の温度を保持する必要はない。また。このアイドリング運転は、充填機稼働時間の１／４程度の時間を占めることもある。アイドリング時に電熱ヒータをオフにすると、直ちに適切な温度に安定して上昇させることが難しい。加熱すべき部分で、熱可塑性樹脂層が過熱されてポリエチレンが焦げ、又は、ポリエチレンが十分に溶融されず、ヒートシールが確実にされない不都合がある。
【０００９】
本発明は、アイドリング時の不必要なエネルギー消費を抑え、包装充填機の充填／包装を開始する時に、直ちに、安定したヒートシールを可能にするヒートシール用加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の加熱装置は、液体食品を屋根型紙容器に充填して包装する包装充填機において、内外面に、低密度ポリエチレンを含む熱可塑性樹脂層を積層した積層材料の筒状体の、底部または頂部の加熱すべき部分に熱風を吹き付けて、熱可塑性樹脂層を加熱・圧着して密封する、ヒートシール用加熱装置であって、
ヒートシール用加熱装置は、清浄エアを加熱するヒータと、加熱すべき部分に対向した熱風噴射ノズルと、熱風の温度を測定する温度センサと、熱風の温度を制御するコントローラとを備え、
コントローラが、包装充填機の充填／包装時に、熱風の温度を４０５℃〜３６５℃に設定し、包装充填機の充填／包装に即応できる様態を維持する時に、熱風の温度を２１０℃〜１９０℃に設定することを特徴とする。
【００１１】
この発明の好ましい態様において、熱可塑性樹脂の低密度ポリエチレンが、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、メタロセン触媒を用いて製造した線状低密度ポリエチレン（ｍＬＬＤＰＥ）、又は、これらのブレンドである。
【００１２】
この発明の好ましい態様において、熱風噴射ノズルが、容器面の加熱すべき部分から、熱風温度が実質的に低下しない位置に、包装充填機の充填／包装時に、配置される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるヒートシール用加熱装置の作用／動作及び効果を以下に説明する。
本発明の加熱装置は、液体食品を屋根型紙容器に充填して包装する包装充填機内に設けられる装置である。
この包装充填機では、折目線が付けられた印刷済み積層包装材料が、所定形状に裁断され、容器縦方向に縦シールした筒状体を得る。筒状体の底が底部シール手段でシールされ、容器の上部の開放口から液体食品が充填され、トップシール手段で上部がヒートシールされて、屋根型包装充填容器を得る。
【００１４】
この発明によるヒートシール用加熱装置は、内外面に、低密度ポリエチレンを含む熱可塑性樹脂層を積層した積層材料の筒状体の、底部または頂部の加熱すべき部分に熱風を吹き付けて、熱可塑性樹脂層を加熱・圧着して密封する底部シール手段及び／又はトップシール手段である。
この熱風の熱エネルギーが、底部または頂部の加熱すべき部分の低密度ポリエチレンに移動して低密度ポリエチレンの温度が、軟化点、更に、融点まで到達して、シール可能状態になる。上記のシール手段では、底部または頂部を外側から押圧するので、加熱すべき部分が対応する部分と固着する。
【００１５】
この発明によるヒートシール用加熱装置は、清浄エアを加熱するヒータと、加熱すべき部分に対向した熱風噴射ノズルと、熱風の温度を測定する温度センサと、熱風の温度を制御するコントローラとを備える。
このヒートシール用加熱装置では、清浄エアが供給され、ヒータが清浄エアを加熱し、噴射ノズルが加熱すべき部分に対向し、その部分に向けて熱風を噴射し、加熱すべき部分の低密度ポリエチレンを軟化・溶融する。
このヒートシール用加熱装置では、温度センサが、熱風の温度を測定し、測定した温度信号をコントローラに送信する。コントローラは、ヒータの出力、清浄エアの風量や風圧などを変えて、後述する条件で、熱風の温度を制御する。
【００１６】
このヒートシール用加熱装置の特徴では、コントローラが、包装充填機の充填／包装時に、熱風の温度を４０５℃〜３６５℃に設定し、包装充填機の充填／包装に即応できる様態を維持する時に、熱風の温度を２１０℃〜１９０℃に設定する。
充填／包装時に、熱風の温度が４０５℃を超えると、加熱すべき部分の熱可塑性樹脂層が過熱されてポリエチレンが焦げる恐れがあり、３６５℃未満では、ポリエチレンが十分に溶融されず、ヒートシールが確実にされない不都合がある。
包装充填機の充填／包装に即応できる様態を維持する時（アイドリング時）に、熱風の温度が２１０℃を超えると、この温度を維持するために多くのエネルギーを要し、１９０℃未満では、充填／包装に即応できず、熱可塑性樹脂層が低密度ポリエチレンが直ちに十分に軟化・溶融されない。
【００１７】
この発明の好ましい態様において、熱可塑性樹脂の低密度ポリエチレンが、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、メタロセン触媒を用いて製造した線状低密度ポリエチレン（ｍＬＬＤＰＥ）、又は、これらのブレンドである。
上記熱可塑性樹脂によって、屋根型紙容器の防水性、印刷可能性などと共に、良好なヒートシール性を確保することができる。
【００１８】
この発明の好ましい態様において、熱風噴射ノズルが、容器面の加熱すべき部分から、熱風温度が実質的に低下しない位置に、包装充填機の充填／包装時に、配置される。
この態様によって、熱風温度が実質的に低下しないので、コントロールされた条件で熱可塑性樹脂の低密度ポリエチレンを加熱し、軟化・溶融することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に使用できる底部シール手段例の概略側面図である。
【図２】この発明に使用できるトップシール手段例の概略側面図である。
【図３】この発明に使用できる屋根型紙容器の一部透視／外観図である。
【図４】この発明に使用できる屋根型紙容器の展開図である。
【図５】この発明に使用できる屋根型紙容器用の包装充填機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明による態様の加熱装置は、液体食品を屋根型紙容器に充填して包装する図５に示す包装充填機内に設けられる装置である。
図５の包装充填機では、折目線が付けられた印刷済み積層包装材料が、所定形状に裁断され、容器縦方向に縦シールした筒状体３１を得る。筒状体３１の底が底部シール手段３２でシールされ、容器の上部の開放口から液体食品が充填され、トップシール手段３５で上部がヒートシールされて、屋根型包装充填容器３６を得る。
【００２１】
この態様によるヒートシール用加熱装置１は、内外面に、低密度ポリエチレンを含む熱可塑性樹脂層を積層した積層材料の筒状体３１の、底部または頂部の加熱すべき部分に熱風を吹き付けて、熱可塑性樹脂層を加熱・圧着して密封する底部シール手段３２（図１）及び／又はトップシール手段３５（図２）である。
熱風の熱エネルギーが、筒状体３１の底部または頂部の加熱すべき部分の低密度ポリエチレンに移動して低密度ポリエチレンの温度が、軟化点、更に、融点まで到達して、シール可能状態になる。底部シール手段３２（図１）及び／又はトップシール手段３５（図２）では、更に、又は、引き続き、底部または頂部を外側から押圧するので、加熱すべき部分が対応する部分と固着する。
【００２２】
この態様による図１の底部ヒートシール用加熱装置１は、清浄エアを供給するホース３と、清浄エアを加熱するヒータ６（点線）と、加熱すべき部分に対向した小孔の熱風噴射ノズル２と、熱風の温度を測定する温度センサ４と、熱風の温度を制御するコントローラ５とを備える。
このヒートシール用加熱装置１では、ホース３から清浄エアが供給され、ヒータ６が清浄エアを加熱し、噴射ノズル２が加熱すべき部分３１に対向し、その部分３１に向けて熱風を噴射し、加熱すべき部分の低密度ポリエチレンを軟化・溶融する。
このヒートシール用加熱装置１では、温度センサ４が、熱風の温度を測定し、測定した温度信号をコントローラ５に送信する。コントローラ５は、ヒータ６の出力、清浄エアの風量や風圧などを設定し、熱風の温度を制御する。
【００２３】
この態様による図２のトップヒートシール用加熱装置１は、清浄エアを供給するホース３と、清浄エアを加熱するヒータ６（点線）と、加熱すべき部分に対向した小孔の熱風噴射ノズル２と、熱風の温度を測定する温度センサ４と、熱風の温度を制御するコントローラ５とを備える。
このヒートシール用加熱装置１では、ホース３から清浄エアが供給され、ヒータ６が清浄エアを加熱し、噴射ノズル２が加熱すべき部分３１に対向し、その部分３１に向けて熱風を噴射し、加熱すべき部分の低密度ポリエチレンを軟化・溶融する。
このヒートシール用加熱装置１では、温度センサ４が、熱風の温度を測定し、測定した温度信号をコントローラ５に送信する。コントローラ５は、ヒータ６の出力、清浄エアの風量や風圧などを設定し、熱風の温度を制御する。
【００２４】
この態様の加熱装置１では、コントローラ５が、包装充填機の充填／包装時に、熱風の温度を４０５℃〜３６５℃に設定し、包装充填機の充填／包装に即応できる様態を維持する時に、熱風の温度を２１０℃〜１９０℃に設定する。
実施例において、充填／包装時に、熱風の温度を４０５℃を超える温度に上げると、加熱すべき部分の熱可塑性樹脂層が過熱されてポリエチレンが焦げた。また、３６５℃未満では、ポリエチレンが十分に溶融されず、ヒートシールが確実にされない不都合が生じた。
実施例において、包装充填機のアイドリング時に、熱風の温度が２１０℃を超える温度に上げると、この温度を維持するために多くのエネルギーを要し、１９０℃未満では、充填／包装に即応できず、熱可塑性樹脂層が低密度ポリエチレンが直ちに十分に軟化・溶融されない。
【００２５】
［実施例］
包装充填機（テトラパック社製ＴＲ／１７型）を使用した例を以下に示す。
ヒートシールに電熱ヒータが使用された充填機では、起動時より４００℃に保持された。４００℃は、シール時にポリエチレンを溶融するのに必要な温度である。アイドリング時も４００℃で保持した比較例と、アイドリング時に３７０℃から２００℃に下げて維持した実施例とを比較した。
アイドリング運転は、充填機稼働時間の１／４程度の時間を占めた。
アイドリング時に２００℃に下げて維持した実施例では、再スタート時のシール不良もなく、運転を再開することができた。
また、比較例と比べて、実施例では、約２５％の省エネ効果が得られた。
【００２６】
この態様において、熱可塑性樹脂の低密度ポリエチレンが、高圧法で重合して得た低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）である。
上記熱可塑性樹脂によって、屋根型紙容器の防水性、印刷可能性などと共に、良好なヒートシール性を確保することができる。
【００２７】
この態様において、熱風噴射ノズルが、容器面の加熱すべき部分から、熱風温度が実質的に低下しない近接した位置に、包装充填機の充填／包装時に、配置される。
この態様によって、熱風温度が実質的に低下しないので、コントロールされた条件で熱可塑性樹脂の低密度ポリエチレンを加熱し、軟化・溶融することができる。
【００２８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明は、ジュース等飲料の液体紙容器の包装充填に利用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  容器
２  熱風噴射ノズル
３  ホース
４  温度センサ
５  コントローラ
６  ヒータ
【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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