(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の手順よりなるヒートシール巾の決定方法
（１）  被加熱材をヒートシーラントを内側にして重ね合わせ、これを巾２０ｍｍ、長さ６０ｍｍの試験片に切断する。
（２）  ヒートシールされる溶着面の温度を計測できる加熱試験装置を用い、該試験片を厚みが０．１〜０．１５ｍｍのポリ四フッ化エチレンシートで挟んで、０．１〜０．２Ｍｐａの圧着圧で圧着加熱してヒートシールを行う。
（３）  圧着時間は、該加熱試験装置を用いて０．１〜０．２Ｍｐａの圧着圧で圧着加熱して、溶着面の温度が０．１〜０．２℃のばらつきで一定になるまでの時間を予め調べておいて、これを（２）の圧着の時間として用いる。
（４）  圧着加熱後速やかに常温の金属片で圧接（０．０５ＭＰａ以下）冷却する。
（５）  上記（１）、（２）、（４）はヒートシーラントの溶着開始温度付近から被加熱材の大きな熱変性を起こす加熱上限温度付近まで２〜５℃おきに繰返し行う。
（６）  加熱、冷却後の試験片の両側縁部をカットして巾を１５±０．１ｍｍとし、更にその全面ヒートシール部分の長さが１５〜２０ｍｍになるようにカットする。
（７）  試験片の各非ヒートシール端を引っ張り試験機の両ジョーに装着し、かつ、両ジョーの間隔を２０〜３０ｍｍとする。
（８）  ジョー間隔を毎分１００ｍｍの速さで拡げて引っ張り試験を行い、引っ張り強さの経過をデジタル記録する。
（９）  （５）において各温度でヒートシールした試験片を同様に引っ張り試験を行う。
（１０）  記録データをパーソナルコンピュータに移して、上記引っ張り試験において、破れシールが発生した試験片のデータは破れ発生点まで、剥がれシールのデータは予め設定した剥離距離まで、各剥離距離の引っ張り強さに各剥離距離を乗じてその総和を計算し、これを各剥離距離までの剥離エネルギーとする。
（１１）  溶着面の温度を横軸に剥離エネルギーを縦軸にしたデータ表及びグラフを作成し、破れシールの剥離エネルギー（破断エネルギー）を参照して、剥がれシールであって、その剥離エネルギーが破れシールの剥離エネルギー以上となるように、溶着面の温度と剥離距離を選択し、この剥離距離をヒートシール巾とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
シート状プラスチックを圧着加熱によって溶着封緘や製袋に際してよく行われているヒートシールに要求される機能は物流中や使用中の衝撃や荷重によって容易に剥がれたり、破れたりしないことである
このためには、確実な溶着が必要であるが過加熱するとプラスチック材料は熱変性を起こしもろくなり、ヒートシール線のエッジで切断したり、ラミネーションフイルムでは張り合わせ面が剥がれたりして破袋を起こし易くなる
このためには熱変性の少ない最も強い剥がれシールの状態を使用した最適なヒートシール巾の決定が必要である
本発明は、溶着面温度の再現性の保証ができる「溶着面温度測定法」（第８回日本包装学会年次大会研究発表会要旨集Ｐ．１６〜等）を用いて被加熱材を剥がれシールの状態に溶着し、引っ張り試験の引っ張り強さのパターンの解析から、溶着面の巾の適正設定法の提示に関するものである
本明細書中に記載する溶着強さの実現で「ヒートシール強さ」、「引っ張り強さ」の２種を使う
前者はおもに〔ＪＩＳ  Ｚ  ０２３８〕の定義に基づくもの、後者は本発明に関係する実現とした
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートシールの適否の判定は［ＪＩＳ  Ｚ  ０２３８］の引っ張り試験法によるヒートシール強さと剥がれ面の状態観察によって行われている
ヒートシール巾の選択はヒートシール操作の機能保証のための格別の決定法に基づいていないのでシール巾は破袋防御性が不足したり、過大になって包装材料の無駄につながっている
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ヒートシールの加熱圧着条件の決定には次のような課題がある
（１）加熱条件の定量的な管理方法がなかった
（２）被加熱材料の加熱条件と適正なヒートシール条件との関連が曖昧だった
（３）破れやピンホールの発生の制御方法が明確でなかった
（４）剥がれシール（Ｐｅｅｌ  Ｓｅａｌ）と破れシール（Ｔｅａｒ  Ｓｅａｌ）の識別法がなかった
（５）適正なヒートシール巾の決定方法がなかった
（６）安全を見て多めの材料の使用になりコストアップになっている
従来はこれらの対策のためのヒートシールの適否の判定は［ＪＩＳ  Ｚ  ０２３８］の引っ張り試験法によるヒートシール強さと剥がれ面の状態観察によって行われている
【０００４】
【課題を解決する手段】
ヒートシール巾の決定方法を以下の手順で行う
（１）  被加熱材をヒートシーラントを内側にして重ね合わせ、これを巾２０ｍｍ、長さ６０ｍｍの試験片に切断する。
（２）  ヒートシールされる溶着面の温度を計測できる加熱試験装置を用い、該試験片を厚みが０．１〜０．１５ｍｍのポリ四フッ化エチレンシートで挟んで、０．１〜０．２Ｍｐａの圧着圧で圧着加熱してヒートシールを行う。
（３）  圧着時間は、該加熱試験装置を用いて０．１〜０．２Ｍｐａの圧着圧で圧着加熱して、溶着面の温度が０．１〜０．２℃のばらつきで一定になるまでの時間を予め調べておいて、これを（２）の圧着の時間として用いる。
（４）  圧着加熱後速やかに常温の金属片で圧接（０．０５ＭＰａ以下）冷却する。
（５）  上記（１）、（２）、（４）はヒートシーラントの溶着開始温度付近から被加熱材の大きな熱変性を起こす加熱上限温度付近まで２〜５℃おきに繰返し行う。
（６）  加熱、冷却後の試験片の両側縁部をカットして巾を１５±０．１ｍｍとし、更にその全面ヒートシール部分の長さ（これがヒートシールの巾に相当する。）が１５〜２０ｍｍになるようにカットする。
（７）  試験片の各非ヒートシール端を引っ張り試験機の両ジョーに装着し、かつ、両ジョーの間隔を２０〜３０ｍｍとする。
（８）  ジョー間隔を毎分１００ｍｍの速さで拡げて引っ張り試験を行い、引っ張り強さの経過をデジタル記録する。
（９）  （５）において各温度でヒートシールした試験片を同様に引っ張り試験を行う。
（１０）  記録データをパーソナルコンピュータに移して、上記引っ張り試験において、破れシールが発生した試験片のデータは破れ発生点まで、剥がれシールのデータは予め設定した剥離距離まで、各剥離距離の引っ張り強さに各剥離距離を乗じてその総和を計算し、これを各剥離距離までの剥離エネルギーとする。
（１１）  溶着面の温度を横軸に剥離エネルギーを縦軸にしたデータ表及びグラフを作成し、破れシールの剥離エネルギー（破断エネルギー）を参照して、剥がれシールであって、その剥離エネルギーが破れシールの剥離エネルギー以上となるように、溶着面の温度と剥離距離を選択し、この剥離距離をヒートシール巾とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
実験室に用意された溶着面温度を計測できる加熱試験装置（例えば実用新案登録第３０５６１７２号のような）を用いた。
【０００６】
被加熱材をヒートシーラントを内側にして巾約２０ｍｍ、長さ約６０ｍｍの試験片に切断する
加熱試験装置の加熱体には、加熱速度を減速して、加熱の均一化を図るために０．１〜０．１５ｍｍのテフロン（登録商標）シートでカバーし、０．１〜０．２ＭＰａの圧着圧でヒートシールを行う
【０００７】
一対の加熱体の調節温度は同一とし、ヒートシーラントの溶着開始温度付近からヒートシーラントと基材が大きな熱変性を起こす上限温度まで２〜５℃刻みに変更して順次加熱操作を行う
加熱後速やかに０．０５ＭＰａ以下の常温の金属片で圧接して冷却するのが好ましい
【０００８】
圧着時間は被加熱材のヒートシーラントを内側にして、１０〜４０μｍの微細な温度センサーを挟んだまま、加熱体を作動させて、被加熱材の基材側から０．１〜０．２ＭＰａで圧着加熱して溶着面温度が上昇して０．１〜０．２℃のばらつきで溶着面温度が一定になるまで記録して、時間を予め取得しておく（加熱温度試験範囲ならどこでもよい）
この操作は一度行えばよい
【０００９】
試験片を溶着面温度が上昇して０．１〜０．２℃のばらつきになるまでの時間と同じ時間まで圧着する
この操作によって試験片の溶着面温度は加熱体の表面温度と一致する
【００１０】
加熱、冷却後の試験片（９）は中央部分（左右をカット）を１５±０．１ｍｍの精度でカットし、全面ヒートシール部分（１４）を１５〜２０ｍｍになるようにカットする（図１（ａ）参照）
以上の手順でヒートシールされた試験片（９）を図１（ｂ）に示した方法で低温の溶着面温度のヒートシール試験片（９）から順次引っ張り試験を行う
【００１１】
試験片（９）をフォースゲージ（１２）に連結した固定ジョー（１０）と移動ジョー（１１）に２０〜３０ｍｍの間隔で固定した後に、毎分約１００ｍｍの速度で引っ張る
ジョー間隔を２０〜３０ｍｍと狭くしたのは、試験片（９）のヒートシール以外の部位の伸びによる引っ張り強さに及ぼす影響を少なくするためである
【００１２】
フォースゲージ（１２）の出力はデジタル記録計（１５）に接続して引っ張り強さを電子ファイルに記録する
代表的引っ張り試験パターンの剥がれシール（１７）、破れシール（１８）を図１（ｃ）に示した
【００１３】
電子ファイルのデータをパーソナルコンピュータ（１６）に移して、各溶着面温度毎の引っ張り強さパターンの作成と指定剥離距離（例えば５ｍｍ、１０ｍｍ等）の各データの（引っ張り強さ）×（剥離距離）と総和計算を行い溶着面温度ベースの剥離エネルギーデータを得る
【００１４】
破れシールの発生した試験片（９）の場合、計算領域は破れの発生した剥離距離（ＬＴ）までとする（図１（ｃ）参照）
【００１５】
試験片（９）を実際の袋の一部と見なし、（「ＪＩＳ  Ｚ  ０２３８」参照）制御されたヒートシール巾（１４）は、内部圧力によって発生するヒートシール線（１３）の単位長さ当たりの応力が溶着面の引っ張り強さより大きければ剥がれが起こり、剥離エネルギーに変換され内部発生エネルギーが消費され内部の発生応力は低下する
ヒートシール巾（１４）が剥がれ距離より大きければ、単位長さ当たりの引っ張り強さと内部発生応力が釣り合った時点で剥がれの進行は止まる
【００１６】
内部圧力によって発生した１５ｍｍ当たりの応力が溶着面のヒートシール強さよりも大きくて、剥がれが起こらず試験片（９）のヒートシール線（１３）が降伏点に達すれば、一気に破断を起こす
【００１７】
剥がれシールの状態に溶着面温度を調節し、かつヒートシール巾（１４）を調節することにより破れの発生を防御することができる
【００１８】
破れシールの破断エネルギー（１９）と剥がれシールの剥離エネルギー中で同一の値を示す条件がそれぞれの溶着面温度に相当する下限のヒートシール巾（１４）は図１（ｃ）に示したＬｐとなる
【００１９】
ヒートシールされた実際の包装物に掛かるヒートシール線への応力は１５ｍｍ巾に均一掛かることは少なく、５ｍｍ以下の巾に内部発生応力が集中することもあるのでこのような場合にも有効に作動する
【００２０】
【実施例】
被加熱材として、市販の包装用のパウチを使った実施事例を示す
パウチの材料構成は［ＰＥＴ１２μｍ／ＰＥ１５μｍ／ＡＬ７μｍ／ＰＥ５０μｍ］である
被加熱材を「発明の実施の形態」で示した要領で試験片（９）を作成し、引っ張り測定を行った
【００２１】
溶着面温度別の引っ張り試験結果の代表例１０３℃（２０）、１２０℃（２１）を１３０℃（２２）、１２５℃（２３）を図２（ａ）に示した
溶着面温度が１００℃から１３５℃の１１点の引っ張り試験結果の全てに剥離距離を５ｍｍ、７．５ｍｍ、１０ｍｍの３点について剥離エネルギーを計算した
破れ、デ・ラミネーションを起こしたものはその引っ張り点までの剥離距離で計算をした
【００２２】
この結果を図２（ｂ）に示した
参考に、ＪＩＳ法によるヒートシール強さ（２８）の測定結果を併記した
破れシール（Ｔｅａｒ  Ｓｅａｌ）を起こした１２５℃より高温側の剥離エネルギー（破断エネルギー）（２７）は７．５ｍｍ巾（２５）の１０５〜１１０℃の剥がれシール（Ｐｅｅｌ  Ｓａｅｌ）の剥離エネルギーと同等であり、１１５〜１２４℃の剥がれシールでは破れシールの剥離エネルギーを上廻っている。また、１０ｍｍ巾（２６）を選択すれば１０５℃で既に上廻っており、１１０℃以上では、破れ発生の１．５倍以上の破袋耐力を達成でき、本発明によるヒートシール巾の決定法の有効性を実現している
ヒートシール強さ（２８）の評価では適正ヒートシール巾の設定は困難である
【００２３】
【発明の効果】
ＪＩＳのヒートシール検査法を用いてヒートシール管理を行っていても破袋やピンホールの発生が起こり、包装の基本機能を満足できないことがあった
特に過加熱による破袋やピンホールの発生原因対策が適正なヒートシール巾の選択で防御できるようになった
【００２４】
衝撃荷重に対して、剥がれシールの剥離エネルギーによる荷重吸収能力を利用して破袋やピンホールの発生を防御することができるようになった
【図面の簡単な説明】
【図１】  ヒートシール試験片の引っ張り試験法説明である
【図２】  本発明の実施事例の説明である
【符号の説明】
９  試験片
１０  固定ジョー
１１  移動ジョー
１２  フォースゲージ
１３  ヒートシール銀
１４  ヒートシール巾
１５  デジタル記録計
１６  パソコン
１７  剥がれシールの剥離パターン
１８  破れシールの引っ張り試験の破断パターン
１９  破れシールの破断エネルギー
２０  （事例）剥がれシールの剥離パターン（１）
２１  （事例）剥がれシールの剥離パターン（２）
２２  （事例）剥がれシールの剥離パターン（１）
２３  （事例）剥がれシールの剥離パターン（２）
２４  （事例）各溶着面温度の５ｍｍの剥離エネルギーグラフ
２５  （事例）各溶着面温度の７．５ｍｍの剥離エネルギーグラフ
２６  （事例）各溶着面温度の１０ｍｍの剥離エネルギーグラフ
２７  （事例）各溶着面温度の破断エネルギーグラフ
２８  （事例）各溶着面温度のヒートシール強さグラフ
【図１】
0003811145.tif 000002
【図２】
0003811145.tif 000003