ヒートシール装置及びそれが適用された製袋包装機

【課題】シール漏れ防止作用を奏しながら、交差するシールを形成するときにシール部の不良や噛込み検出を困難にすることのないヒートシール装置及びそれを適用した製袋包装機を提供する。
【解決手段】ヒータブロック２，３の対向面７，７は面一な面内に位置するシール面１１，１１と溝部１０，…とに分けられているので、シール面の面積は溝部１０の面積分だけ少なく、それに応じてシール面圧が高められている。したがって、包装材Ｆの側縁部分ｆｅ，ｆｅは高いシール面圧でシールされ、強いシール部が形成される。この際、包装材に付着されているシーラントはシール面圧が作用していない溝部１０，…における包装材Ｆの側縁部分ｆｅ，ｆｅ間に移動し、そこでシーラント溜まり１２を形成する。ベタシール目でもシール圧力を充分に大きくしてシール漏れの防止を図ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、縦型又は横型のピロー包装機のような製袋充填包装機に用いられる、縦シールに最適なヒートシール装置及びそれが適用された製袋包装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製袋充填包装機としては、図３に概略斜視図として一例を示すような縦型製袋充填包装機が多用されている。縦型製袋充填機５０においては、帯状包装材６０は、フォーマ５１によって筒状包装材６１に成形され、鉛直方向に走行される中で縦シール装置５２によって縦シールが施される。筒状包装材６１には、充填用筒体５３を通して包装物である製品Ｓが投入される。横シール・カット装置５４が筒状包装材６１に横シールを施すことによって、先行して形成され且つ内部に製品Ｓが包装された袋包装体６３が製造されると同時に、次に製品Ｓが投入される袋６２の底側の横シールが形成される。充填用筒体５３の外周の左右両側には、筒状包装材６１を挟んで送る包装材送りベルト機構５５が配設されている。
【０００３】
横シール・カット装置５４を構成するシール・カット・ブロック５４ａ，５４ｂは、筒状包装材６１に対して互いに接近・離反する作動をし、接近時に筒状包装材６１を横断する方向に挟んで、袋６２のための底側の横シールを形成する上側の横シーラ部と、袋包装体６３の天側の横シールを形成する下側の横シーラ部とを有する。包装材６０はフォーマ５１によって両側端縁部分ｆｅ，ｆｅが合掌状に重ね合わされるように成形され、縦シール装置５２によって両側端縁部分ｆｅ，ｆｅに縦シールを施して筒状包装材６２に形成される。筒状包装材６２内に製品Ｓを投入し、横シール・カット装置５４によって横断方向に横シールを施すことで袋包装体６３が製造される。
【０００４】
横シール・カット装置５４は、更に筒状包装材６１を突き切る形態で切断するカッタ刃５６を備えている。カッタ刃５６は、一方のシール・カット・ブロック５４ａに上下の両横シーラ部間に取り付けられており、他方のシール・カット・ブロック５４ｂには、両シール・カット・ブロック５４ａ，５４ｂが相互に接近したときにカッタ刃５６が入り込む溝５７が形成されている。両シール・カット・ブロック５４ａ，５４ｂが接近するとき、上下の横シール装置が包装材を挟み込むことで筒状包装材６１を溶着して横シールを形成すると同時に、カッタ刃５６が筒状包装材６１を突き切って切断する。なお、充填用筒体５３の下端には、筒状包装材６１を直径方向両外側に緊張させる一対の緊張ガイド５９，５９が斜め下方に延びるように設けられている。
【０００５】
従来、縦型又は横型のピロー包装機のような製袋充填包装機によって製造されたピロー状の包装袋は、図４に示すように、ピロー包装体Ｐにおいて合掌状に形成され且つ縦方向（包装材の送り方向）にヒートシールが施された縦シール部４０と、それに交差する横方向にヒートシールが施されて形成される横シール部４１，４１とで密封されている。縦シール部４０と横シール部４１，４１とにはそれぞれ、密封を確保して漏れ防止を図るために、シール部４０，４１，４１の形成と同時にシール目４３，４４が形成されている。
【０００６】
シール目４３，４４は、通常、波形に形成されており、仮にシールが破れて袋の内外に気密が漏れるとしたときに、その漏れ方向（図４で矢印Ａで示す）と交差する方向となる方向に延びるように形成されている。このようなシール目４３，４４の構造によって、流体がシール目を横切って漏れることに対して強い抵抗性を示すことができる。シール目を連続するＶ字状の形状に形成することで、シールの漏れに対して多重的な抵抗性を付与することができる。
【０００７】
包装袋Ｐとその製造については、既に形成されている縦シール部４０のシール目４３が横シール部４１，４１の形成の邪魔をし、横シール部４１，４１のシール不良の原因、或いは横シール部４１の形成時の異物噛込み検出の困難化の原因となっている。ピロー包装体の斜視図である図４、及び横シールを施す直前の縦シール部を横切って示す拡大断面図である図５に示すように、縦シール部４０は二枚の重ね合わされた包装材の端縁部分ｆｅ，ｆｅで構成されており、縦シール部４０と横シール部４１，４１とが交差する部分４２，４２は、都合４枚のフィルムが重なり、均一なシールにならない。また、縦シール目４３が圧接高さが高くなり、横シール部４１，４１のシール不良や正確な異物噛込み検出を難しくしている。更に、横シール部４１，４１にシール目４４，４４を入れる場合には、縦シール部４０における縦シール目４３と交差することになるので、尚更、縦シール目４３との干渉作用が強くなる。交差部分４２，４２において、包装材の枚数が４枚と２枚となる境界４２ａ，４２ｂが、シール圧力が充分に得られないことから、特にシール漏れを起こし易い部分である。
【０００８】
また、縦シール部４０となる包装材のシール面側にはフィルム端縁部分４５，４５にまでシーラントが施されているが、フィルム端縁部分４５，４５が加圧されない場合には、当該端縁部分４５，４５（横シールが施される交差部分４２，４２を除く）は熱接着されない。むしろ、当該端縁部分４５，４５は、縦シール部４０のシール形成時にヒータブロックから熱の影響を受けて、図６（ａ）に示すように互いに外側に曲がったカールを生じる傾向がある。このため、包装袋Ｐとしての見栄えが低下するという問題がある。
【０００９】
更に、縦シール部４０を形成に際してフィルムの端縁部分４５，４５にまで加圧・加熱する場合には、図６（ｂ）に示すように、当該端縁部分４５，４５に施されていたシーラント４６がヒートシール時に端縁部分４５，４５の先端からハミ出す。ハミ出たシーラントは、ヒータブロック等に付着し、その後に製造する包装袋等に悪影響が出る。
【００１０】
カートリッジヒータと温度検知手段とを有するヒータブロックを備えたヒートシール装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のヒートシール装置は、フィルムの走行方向に沿った重合端縁部を挟んで対向的に配置されており、重合端縁部を加熱するシールバーを備えている。
【特許文献１】特開平０３−２００５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、ベタシール目でもシール圧力を充分に大きくしてシール漏れの防止を図るとともに、交差方向のヒートシールをする場合にも良好なヒートシールを可能にする点で解決すべき課題がある。
【００１２】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、従来のシール漏れ防止作用を奏しながら、交差するシールを形成するときにシール部の不良や噛込み検出を困難にすることのないヒートシール装置及びそれを適用した製袋包装機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、この発明によるヒートシール装置は、互いに接離可能に対向配置されており且つ接近時に封止面にシーラントが付着された包装材を対向する対向面間に挟んで加圧加熱してヒートシールを行うヒータブロックを備え、前記ヒータブロックの少なくとも一方の前記対向面には、面一な面内に位置するシール面と前記包装材を加圧しないことで前記包装材間に前記シーラントが溜まるのを許容する溝部とを備えていることから成っている。
【００１４】
このヒートシール装置によれば、ヒータブロックの対向面は面一な面内に位置するシール面と溝部とに分けられているので、シール面の面積は溝部の面積分だけ少なくなっており、それに応じてシール面圧が高められている。したがって、包装材は高いシール面圧でシールされ、強いシール部が形成される。高いシール面圧でシールされるとき、包装材に付着されているシーラントはシール面圧が作用していない溝部における包装材間に移動し、そこでシーラント溜まりを形成する。
【００１５】
このヒートシール装置において、前記シール面同士と前記溝部同士とは、それぞれ、前記ヒータブロックの各前記対向面において互いに向かい合った位置に設けられている。この溝部の構造によれば、シーラントは、互いに対向して設けられている溝部において、両側に膨らむ包装材間に溜まることができ、シーラントが包装材間に溜まりやすくなる。
【００１６】
このヒートシール装置において、前記溝部は、前記ヒータブロックの長手方向に平行に並ぶ複数本の溝として形成することができる。溝の本数は、シール溜まりの形成とシール面積の確保とのバランスを考慮して決められる。複数本の溝は、略等間隔に並んで形成することができる。
【００１７】
このヒートシール装置において、前記溝部は、断面がＶ字状、Ｕ字状、円弧状又は四角形状の溝によって形成することができる。溝部は直線状に形成されるので、加工上、溝形状には特に制約がなく、低加工コストの工具を選定することができる。
【００１８】
このヒートシール装置において、前記ヒータブロックの前記対向面のうち、前記包装材の端縁部分に対応した部分には、当該端縁部分を加圧せずに加熱によって軽接着するカール防止押え部を設けることができる。この構造によれば、カール防止押え部は、例えば、加圧しない程度にシール面よりも僅かに後退した深さを有する面とすることができる。カール防止押え部は、包装材の端縁部分に対して隙間を有しているので、当該端縁部分を加圧せず、ヒータブロックの熱輻射等によって加熱することで軽接着させることができる。その結果、従来のヒートシールにおいて生じていた端縁部分のカールや、シーラントの端縁からのハミ出しも生じることがない。
【００１９】
このヒートシール装置において、前記ヒータブロックの互いに接近を制限するシール隙間調整手段を備えることができる。シール隙間調整手段は、例えば、一方のヒータブロックにねじ込まれ、先端部がヒータブロックに当接して、両ヒータブロックの最接近距離を制限する調整ねじとすることができる。このシール隙間調整手段によって、包装材の特性に応じて、両ヒータブロックの最接近距離、即ち、加圧時の両包装材の厚さ（シーラント層の厚さを含む）を定めることができるとともに、ヒータブロックの長手方向２箇所でシール隙間調整手段を調整することで両ヒータブロックが均一に当たるように調整することができる。
【００２０】
このヒートシール装置は、製袋包装機の縦ヒートシール装置として適用することができる。また、長手方向に送られるウェブ状包装材をその重ね合わされた両側縁部分に縦ヒートシールを形成して筒状包装材に形成する縦ヒートシール装置と、前記筒状包装材を送り方向と交差する方向に横ヒートシールを形成して前記筒状包装材内に充填された包装物を包装袋内に封鎖する横ヒートシール装置とを備えた製袋包装機であって、このヒートシール装置を前記縦ヒートシール装置として適用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明であるヒートシール装置によれば、ヒータブロックの対向面は面一な面内に位置するシール面と溝部とに分けられているので、シール面ではシール面圧が高められ、包装材は高いシール面圧でシールされ、強いシール部が形成される。包装材に付着されているシーラントはシール面圧が作用していない溝部に位置している包装材間に移動し、そこでシーラント溜まりを形成する。したがって、強いシール部によってシール漏れ防止作用を得ながらも、当該シール部を更に挟み込んで当該シール部と交差するシールを形成するときに、断面波形に形成されるシール目や包装材枚数の増加に起因したシール部の不良や噛込み検出を困難にすることのないヒートシール装置及びそれを適用した製袋包装機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付した図面に基づいて、この発明によるヒートシール装置の実施例を説明する。図１はこの発明によるヒートシール装置の横断面図、図２は図１に示すヒートシール装置の要部の拡大断面図である。
【００２３】
図１に示すヒートシール装置１は、例えば、図３に示したような縦型製袋充填包装機の縦シールを形成する縦ヒートシール装置であり、二つの対向するヒータブロック２，３を備えている。ヒータブロック２，３は、図示しないがサーボモータ等の駆動源により、縦型製袋充填包装機における包装材の送り、包装物の充填、横ヒートシールの形成等の一連の作動に合わせて、互いに接近・離反する動作を繰り返す。なお、一方のヒータブロックを固定して、他方のヒータブロックを固定側のヒータブロックに対して接近・離反させてもよいことは明らかである。
【００２４】
ヒータブロック２，３は、それぞれ、加熱源であるヒーター４と、ヒーター４によって加熱されて高温になるヒータブロック２，３の温度を測定するための熱電対センサ５と、温度を均一化するために熱を伝達するヒートパイプ６とを備えている。ヒータブロック２，３の対向した対向面７，７は、互いに接近するときに、湾曲状に成形された包装材Ｆの重なった側縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込み、側縁部分ｆｅ，ｆｅを加熱・加圧して縦ヒートシール部を形成する。
【００２５】
対向面７，７間の隙間を、側縁部分ｆｅ，ｆｅの重ね厚さに合わせて調整するために、ヒータブロック３にはシール隙間調整用の調整ねじ８が備わっている。ヒータブロック３に対して調整ねじ８をねじ込む量を調整することにより、ヒータブロック２が対向するヒータブロック３に接近するときに、当接面９が調整ねじ８の先端部８ａに当接してそれ以上の両ヒータブロック２，３の接近を規制することで、対向面７，７間の最接近時の隙間の大きさが調整される。この隙間は、例えば、用いる包装材が変わり、その厚さも変わるときに、調整される。また、ヒータブロック３の少なくとも長手方向２箇所に設けられるシール隙間調整用の調整ねじ８を調整することで、両ヒータブロック２，３が均一に当たり均一なシールを得るように調整することができる。なお、調整ねじ８が螺合する弛み止め防止ナット８ｂがヒータブロック３に押し付けられるように設けられている。
【００２６】
図２にヒータブロックのシール面を拡大して示すように、対向面７，７には、複数個の断面Ｖ字状の溝（以下、「Ｖ溝」という）１０，１０…が、ヒータブロック２，３の縦方向長さに渡って延びるように形成されている。Ｖ溝１０（一部にのみ符号を付す）は、隣のＶ溝１０とは横方向に所定間隔ｐを置いて形成されている。ヒータブロック２の複数のＶ溝１０とヒータブロック３の複数のＶ溝１０とは、それぞれが互いに向かい合う位置に形成されている。したがって、Ｖ溝１０が形成されていない平坦なシール面１１，１１が面一となった面内に含まれており、シール加熱・加圧面部分となっている。シール面１１，１１は、包装材Ｆの重なった側縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込んでベタ目シールとして加熱・加圧することができる。また、Ｖ溝１０の部分に相当する部分がシール面積の減少となり、その分、シール面１１，１１でのシール面圧を高めることができる。
【００２７】
一方、向かい合うＶ溝１０，１０間では、包装材Ｆの重なった側縁部分ｆｅ，ｆｅを加圧することがなく、むしろシール面１１，１１間で加圧される側縁部分ｆｅ，ｆｅから、包装材Ｆのシール表面に塗布されているシーラントが流れ込むシーラント溜まり１２…が側縁部分ｆｅ，ｆｅ間に形成される。上記のように、シール面圧が高くなるだけ、シーラントを押し出して移動させる作用が高まる。
【００２８】
上記したように、ヒートシール装置１ではシーラント溜まり１２がヒートブロック２，３の長手方向（縦方向）に形成されるが、その膨らみ量は小さく、ヒートシール全体としてはシール面１１，１１間で加圧されるベタ目シールと見なすことができる。こうしたベタ目シールを縦ヒートシール部に適用したときには、シーラント溜まり１２が縦方向に筋状に延びているが、従来のもののように断面で連続するＶ字状の筋目が長手方向に延びることがないので、縦ヒートシールに交差して施される横ヒートシールの形成を妨げることがない。したがって、横ヒートシールを安定して行うことができる。
【００２９】
また、横ヒートシール時に横ヒータブロック間においてシール面の隙間を検出するなどして異物の噛込みの検出が行われるが、従来の縦ヒートシールでは、連続するＶ字状の筋目が誤検出の原因になることがある。ベタ目シールでは、シーラント溜まり１２が縦方向に筋状に延びていても、その断面での変動程度に格段の差が有り、こうした誤検出の原因になることはなく、安定した噛み込み検出が可能になる。
【００３０】
更に、シール面７，７には、側縁部分ｆｅ，ｆｅの先端部分４５，４５に対応した部分では、シール面１１，１１よりも深く後退し、先端部分４５，４５を加圧することのない後退面１４，１４となっており、これらの後退面１４，１４間に隙間Ｄを開けて、熱によって側縁部分ｆｅ，ｆｅを仮接着するカール防止押え部１３が形成されている。側縁部分ｆｅ，ｆｅについては、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれカールの発生やシーラントのハミ出しといった不都合があったが、本実施例では、熱の付与によって仮接着をするので、これらの不都合を防止することができる。
【００３１】
上記実施例では、溝部は、常に、ヒータブロックの対向面に対向した位置に設けられているが、一方の対向面を溝部が設けられないベタ状のシール面とし、他方の対向面にのみ溝部を設けることも可能である。この場合、シーラントは、一方の対向面に接していても他方の対向面に設けられている溝部に起因して圧接されることのない包装材間に溜まるのが許容される。また、隣り合うどの溝部間でも間隔を所定間隔ｐのように一定としているが、必ずしもこれに限ることはない。また、溝部の断面形状についてはＶ溝として示したが、これに限らず、Ｕ字状、円弧状、或いは四角状などの凹溝であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明によるヒートシール装置の横断面図である。
【図２】図１に示すヒートシール装置の要部の拡大断面図である。
【図３】従来の製袋充填包装機の一例を示す概略斜視図である。
【図４】従来のピロー包装体の一例を示す斜視図である。
【図５】従来の横シールを施す直前の縦シール部を横切って示す拡大断面図である。
【図６】従来のヒートシールにおける包装材の側縁端部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ヒートシール装置２，３ヒータブロック
４ヒーター５熱電対センサ
６ヒートパイプ７，７対向面
８調整ねじ８ａ先端部
９弛み止め防止ナット１０溝
１１シール面１２シーラント溜まり
１３カール防止押え部１４後退面
Ｆ包装材ｆｅ，ｆｅ側縁部分
ｐ所定間隔Ｄ隙間

【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接離可能に対向配置されており且つ接近時に封止面にシーラントが付着された包装材を対向する対向面間に挟んで加圧加熱してヒートシールを行うヒータブロックを備え、前記ヒータブロックの少なくとも一方の前記対向面には、面一な面内に位置するシール面と前記包装材を加圧しないことで前記包装材間に前記シーラントが溜まるのを許容する溝部とを備えていることから成るヒートシール装置。
【請求項２】
前記シール面同士と前記溝部同士とは、それぞれ、前記ヒータブロックの各前記対向面において互いに向かい合った位置に設けられていることから成る請求項１に記載のヒートシール装置。
【請求項３】
前記溝部は、前記ヒータブロックの長手方向に平行に並ぶ複数本の溝として形成されていることから成る請求項１又は２に記載のヒートシール装置。
【請求項４】
前記溝部は、断面がＶ字状、Ｕ字状、円弧状又は四角形状の溝に形成されていることから成る請求項１又は２に記載のヒートシール装置。
【請求項５】
前記ヒータブロックの前記対向面のうち、前記包装材の端縁部分に対応した部分には、当該端縁部分を加圧せずに加熱によって仮接着するカール防止押え部が設けられていることから成る請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートシール装置。
【請求項６】
前記ヒータブロックの互いに接近を制限するシール隙間調整手段を備えていることから成る請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートシール装置。
【請求項７】
製袋包装機の縦ヒートシール装置として適用されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒートシール装置。
【請求項８】
長手方向に送られるウェブ状包装材をその重ね合わされた両側縁部分に縦ヒートシールを形成して筒状包装材に形成する縦ヒートシール装置と、前記筒状包装材を送り方向と交差する方向に横ヒートシールを形成して前記筒状包装材内に充填された包装物を包装袋内に封鎖する横ヒートシール装置とを備えており、請求項１〜６に記載の前記ヒートシール装置が前記縦ヒートシール装置として適用されていることから成る製袋包装機。

【図１】