筒状フィルム成形体の製造装置、及び筒状包装体の自動充填包装機、並びに熱風印加ノズル
【課題】シール強度に優れるとともに重ね合わせ部及びその周辺の外観が良好な筒状フィルム成形体及び筒状包装体を簡易に製造し得る装置等を提供すること。
【解決手段】帯状の合成樹脂フィルムを筒状に湾曲させて該合成樹脂フィルムのフィルム両側縁が重ね合わせられた筒状体を形成する製筒手段と、前記筒状体の重ね合わせ部に熱風を吹き付け該重ね合わせ部を熱融着させて筒状フィルム成形体を成形する熱風シール手段と、を有する筒状フィルム成形体の製造装置において、凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である熱風印加ノズルを用いる。
【解決手段】帯状の合成樹脂フィルムを筒状に湾曲させて該合成樹脂フィルムのフィルム両側縁が重ね合わせられた筒状体を形成する製筒手段と、前記筒状体の重ね合わせ部に熱風を吹き付け該重ね合わせ部を熱融着させて筒状フィルム成形体を成形する熱風シール手段と、を有する筒状フィルム成形体の製造装置において、凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である熱風印加ノズルを用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状フィルム成形体の製造装置、及び筒状包装体の自動充填包装機、並びに熱風印加ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒟蒻、漬物、ハム・ソーセージといった液状食品或いは練り状食品等の流動性を有する物品（被包装物）の包装方法として、長尺の合成樹脂フィルムの両側縁同士を重ね合わせて融着した筒状フィルム成形体内に、上記物品或いはその原料を充填し、該筒状フィルム成形体の両端部を封止する方法が広く用いられている。
【０００３】
この種の筒状包装体の包装作業は、通常、筒状フィルム成形体の成形から封止まで連続工程で行われている。具体的には、帯状の合成樹脂フィルムを繰り出しながら両側縁同士を重ね合わせて融着させることにより筒状フィルム成形体を成形し、この筒状フィルム成形体中に被包装物を充填した後、所定の間隔で該筒状フィルム成形体を外部から押圧して内部の被包装物を押しのけ、その押しのけた部分を金属ワイヤーや熱シールによって封止し、筒状包装体毎にフィルムを切断する。
【０００４】
上記の筒状フィルム成形体を成形するために用いられるシール（融着）方法としては、高周波シールや熱板シール等が広く利用されているが、近年、環境面への配慮及び生産性の向上の観点から、非接触でシール可能な、熱風シール方式を採用する種々の試みが為されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、熱可塑性樹脂帯状フィルムをフォルダで筒状となし、その両側縁の重ね合わされた部分にノズルから熱風を吹き付けて筒状フィルム成形体を成形する、自動充填包装機が開示されている。
【０００６】
また、この種の自動充填包装機械としては、ＫＡＰ５００型（呉羽化学（株）製）やＡＤＰ（登録商標）Ｆ型（旭化成ケミカルズ（株）製）等が上市されており、例えば、特許文献２及び３では、そのような自動充填包装機械が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公昭５５−１４１７１号公報
【特許文献２】特開２００１−９９９３公報
【特許文献３】特開２０００−３７８２８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の熱風シール方式の自動充填包装機においては、筒状体の重ね合わせ部（シール部）周辺の広い範囲にわたって熱風が印加されるので、重ね合わせ部周辺のフィルムに熱変形や熱収縮を生じさせ易かった。かかるフィルムの熱変形や熱収縮は、フィルム搬送時の脈動やシール部のばたつき等と相まって、シール幅の過度のばらつき、シール部の過度の荒れ（皺）、シール部周辺のピンホール等の外観不良を引き起こす。この外観不良の問題は、高収縮性の合成樹脂フィルムを適用する場合において、特に顕在化する。
【０００９】
また、フィルムの熱変形や熱収縮は、熱風シール時の不均一な熱融着プロセスの進行を招き、非熱融着部分がシール部に多量に残存した状態での熱風シールが実行され得るで、シール強度の低下及びシール易剥離の問題をも生じさせる。このような機械強度の低下は、例えば、得られる筒状包装体をレトルト殺菌等の高温或いは高圧プロセスを施した場合に、レトルト殺菌時のパンクや雑菌の混入等の問題をも引き起こし得るので、歩留まりを低下させる要因となる。
【００１０】
そのため、上記従来の自動充填包装機は、各種の素材選定や製造条件の幅（プロセス裕度）が乏しく、汎用性、生産性及び経済性に劣るものであり、早急な改善が求められていた。
【００１１】
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、シール強度に優れるとともに重ね合わせ部（シール部）及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体及び筒状包装体を製造可能であり、且つ、汎用性、生産性及び経済性に優れる、筒状フィルム成形体の製造装置及び筒状包装体の自動充填包装機、並びにこれらに使用可能な熱風印加ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題に対し鋭意検討した結果、噴射する熱風の流れが制御された熱風印加ノズルを採用することにより、上記従来の種々の課題が解消されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、以下＜１＞〜＜８＞を提供する。
＜１＞ 帯状の合成樹脂フィルムを筒状に湾曲させて該合成樹脂フィルムのフィルム両側縁が重ね合わせられた筒状体を形成する製筒手段と、前記筒状体の重ね合わせ部に熱風を吹き付け該重ね合わせ部を熱融着させて筒状フィルム成形体を成形する熱風シール手段と、を有する筒状フィルム成形体の製造装置であって、
前記熱風シール手段は、熱風印加ノズルを備え、
前記熱風印加ノズルは、凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
筒状フィルム成形体の製造装置。
【００１４】
このように構成すると、ノズル開口から噴射される熱風は、スリットを構成するノズル本体によって集束され、換言すれば、シール部周辺への熱風の吹き付けがノズル本体によって遮蔽（規制）されるため、筒状体の重ね合わせ部（シール部）に局所的に吹き付けられる。また、熱風シール時においては、熱風の印加にともないノズル本体の温度が数百℃程度に上昇し得るが、シール部に近接する凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下に設定され、従来に比して、シール部に近接する凸端面の面積が小さく設定されているので、このノズル本体の昇温によるシール部及びシール部周辺への影響が抑制される。しかも、ノズル本体は、シール部に近接する凸状構造、すなわち凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上に設定され、謂わば、凸端面がシール部に向かって突出した凸状構造に形成され、ノズル本体とシール部周辺との間の空間が十分に確保された構成となっている。そのため、熱風シール時の随伴流の発生が促進され、シール部周辺の温度上昇が抑制されるとともに、シール部に吹き付けられた熱風がノズル本体とシール部周辺との間の空間から外方へと効率的に排出される。これらの作用が相まった結果、シール部へ所望の熱印加が行われるとともに、シール部周辺への過度の熱印加が緩和され、これにより、シール強度に優れるとともにシール部及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体が得られる。したがって、本構成の製造装置は、高収縮性の合成樹脂フィルムを簡便に適用可能であり、汎用性が向上され、生産性及び経済性が高められたものとなる。但し、作用は上記内容に限定されない。
【００１５】
＜２＞ 前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
上記＜１＞に記載の筒状フィルム成形体の製造装置。
【００１６】
このように構成すると、熱風シール時の随伴流の発生が促進される。また、ノズル本体とシール部周辺との間の空間がより一層広げられるので、シール部に吹き付けられた熱風が外方へ効率的に排出され易くなる。したがって、シール部周辺における外観不良の発生が抑制される。
【００１７】
＜３＞ さらに、前記重ね合わせ部の裏面側から熱を印加する加熱手段を有する、
上記＜１＞又は＜２＞に記載の筒状フィルム成形体の製造装置。
【００１８】
このように構成すると、従来に比して、熱風シール時における重ね合わせ部（シール部）の表面側及び裏面側の温度差が低減されるので、重ね合わせ部の厚み方向に対する温度勾配が緩和されて、重ね合わせ部が短時間で十分に加温される。本発明者らの知見によれば、従来においては、かかる温度差（温度勾配）に起因して不均一な熱融着プロセスが進行し、非熱融着部分がシール部に多量に残存した状態で熱風シールが実行されていたものと推定される。よって、本構成によれば、重ね合わせ部が十分に加温されて非熱融着部分の存在割合が減少されるので、均一な熱融着が促進される。また、従来においては、かかる熱風シール時の温度差（温度勾配）を考慮して熱風の温度を合成樹脂フィルムの融点よりも十分に高い温度に設定する必要があったが、本構成においては、内部ヒータの熱アシストにより、熱風印加ノズルから吹き付ける熱風の温度を低く設定することが可能となる。その結果、プロセス裕度が格別に高められ、処理速度の向上が図られるとともに、フィルムの熱変形や熱収縮を抑制することも可能となり、シール部及びシール部周辺の外観不良の発生が抑制される。特に、筒状フィルム成形体内に冷蔵食品や冷凍食品等の低温の物品を充填する場合、シール部の裏面側が冷却されることにより表面側と裏面側との温度差が大きくなり易いので、本構成は殊に有用である。
【００１９】
＜４＞ 帯状の合成樹脂フィルムを供給するフィルム供給手段と、
前記合成樹脂フィルムを筒状に湾曲させて該合成樹脂フィルムのフィルム両側縁が重ね合わせられた筒状体を形成する製筒手段と、
前記筒状体の重ね合わせ部に熱風を吹き付け該重ね合わせ部を熱融着させて筒状フィルム成形体を成形する熱風シール手段と、
前記筒状フィルム成形体中に被包装物を充填する充填手段と、
前記被包装物が充填された前記筒状フィルム成形体を所定の間隔で外部から押圧し、該前記押圧された領域のフィルムを封止切断して、両端部が封止された筒状包装体を複数作製する封止手段と、
を有する自動充填包装機であって、
前記熱風シール手段は、熱風印加ノズルを備え、
前記熱風印加ノズルは、凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
自動充填包装機。
＜５＞ 前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
上記＜４＞に記載の自動充填包装機。
＜６＞ さらに、前記重ね合わせ部の裏面側から熱を印加する加熱手段を有する、
上記＜４＞又は＜５＞に記載の自動充填包装機。
【００２０】
これらの自動充填包装機は、上記＜１＞から＜３＞のいずか１項に記載の筒状フィルム成形体の製造装置を有効に適用可能なものであり、上記と同様に、シール強度に優れるとともにシール部及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体及び筒状包装体を簡便に製造可能であり、汎用性、生産性及び経済性に優れる。
【００２１】
＜７＞ 凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
熱風印加ノズル。
＜８＞ 前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
上記＜７＞に記載の熱風印加ノズル。
【００２２】
これらの熱風印加ノズルは、上記＜１＞から＜３＞のいずか１項に記載の筒状フィルム成形体の製造装置又は上記＜４＞から＜６＞のいずか１項に記載の自動充填包装機に有効に適用可能なものであり、シール部への所望の熱印加とシール部周辺への過度の熱印加の緩和とを、両立し得るものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、シール強度に優れるとともにシール部及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体及び筒状包装体を簡便に製造可能であり、歩留まりの向上、汎用性、生産性及び経済性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の自動充填包装機を模式的に示す断面図である。
【図２】第１実施形態の自動充填包装機の要部を模式的に示す斜視図である。
【図３】第１実施形態の熱風印加ノズルを示す斜視図である。
【図４】図３の横断面図である。
【図５】第１実施形態における熱風シールの原理を示す断面図である。
【図６】他の実施形態の熱風印加ノズルを示す断面図である。
【図７】他の実施形態の熱風印加ノズルを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとし、さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されるものではない。
【００２６】
（第１実施形態）
図１及び図２は、本実施形態による自動充填包装機１００の要部構造を模式的に示す縦断面図及び斜視図である。
自動充填包装機１００は、フィルム供給手段１１、充填手段２１、製筒手段３１、熱風シール手段４１、封止手段５１を備える。本実施形態においては、フィルム供給手段１１、製筒手段３１及び熱風シール手段４１により、帯状の合成樹脂フィルム１から筒状体２が形成され、その重ね合わせ部を熱融着させることで筒状フィルム成形体３が成形される。
【００２７】
フィルム供給手段１１は、複数のローラ対１１ａ，１１ｂ、送りローラ１２ａ，１２ｂ及び駆動機構（図示せず）を有し、図示しない駆動機構及び送りローラ１２ａ，１２ｂの駆動に応じて、原反ロールから帯状の合成樹脂フィルム１を連続的に供給する。合成樹脂フィルム１の供給速度は、通常、１０〜６０ｍ／ｍｉｎ程度であり、使用する合成樹脂フィルム１の種類、厚さ、剛性、融点や、充填される被包装物の素材や粘度等に応じて適宜設定される。
【００２８】
充填手段２１は、中空円筒状の充填ノズル２２を有し、その上端に、被包装物を充填ノズル２２内に供給するフィードポンプ２３が接続されている。充填手段２１は、フィードポンプ２３の駆動に応じて、被包装物を充填ノズル２２内へ供給する。ここで適用される被包装物は、例えば、魚肉、畜肉、液卵、ゼリー、蒟蒻、漬物といった液状或いは練り状の食品や物品が挙げられるが、これらに特に限定されるものではない。
【００２９】
製筒手段３１は、所定形状の金属片を略螺線状に巻いて形成された製筒フォルダ３２を有する。製筒フォルダ３２は、その内周径が充填ノズル２２の外周径よりも大きく形成され、充填ノズル２２と略同心円上に配置されている。そのため、充填ノズル２２の外周壁と製筒フォルダ３２の内周壁とは、所定距離、離間して配置された状態となっている。そして、原反ロールから供給される帯状の合成樹脂フィルム１は、製筒フォルダ３２の上面開口から下面開口へと導かれ、製筒フォルダ３２内を通過する際に、その螺線構造に追従して筒状に湾曲され、その両端縁１ａ，１ｂが重ね合わされた筒状体２となって、製筒フォルダ３２の下面開口から図示下方へと移送される。
【００３０】
熱風シール手段４１は、熱風印加ノズル４２及び内部ヒータ４７を有する。熱風印加ノズル４２及び内部ヒータ４７は、製筒フォルダ３２の下方において、筒状体２の重ね合わせ部２ａ（合成樹脂フィルム１の両端縁１ａ，１ｂが重ね合わされた部分）を介して対向配置され、図示しない冶具により固定されている。より具体的には、熱風印加ノズル４２は、筒状体２の重ね合わせ部２ａの表面から所定距離、離間した位置に配置され、内部ヒータ４７は、筒状体２の重ね合わせ部２ａの裏面と接する位置に配置されている。なお、熱風印加ノズル４２は加圧調整機構及び温度調整機構を有し、内部ヒータ４７は温度調整機構を有するが、ここでは図示を省略する。
【００３１】
図３及び図４は、熱風印加ノズル４２を示す斜視図及び横断面図である。
熱風印加ノズル４２は、略柱状のステンレスを断面凸状に成形加工したノズル本体４３を有し、その凸端面４３ａにはスリットＳが形成され、このスリットＳ内にノズル開口４３ｂが長手方向に沿って複数形成されている。ノズル開口４３ｂは、ノズル本体４３内に形成された内部空間Ｔを通じて加圧調整機構及び温度調整機構と接続され、所定の温度及び圧力の温風がノズル開口４３ｂから噴射されるように構成されている。
【００３２】
ノズル本体４３は、その横断面において、凸端面４３ａが筒状体２の重ね合わせ部２ａに向かって突出した凸状構造に形成され、これにより、ノズル本体４３と筒状体２の重ね合わせ部２ａ周辺との間の空間Ｗが広げられた構成となっている（図５参照）。より具体的には、ノズル本体４３は、その横断面において、凸端面４３ａに向かって肉薄となるように、凸端面４３ａの両側部が略一定の曲率Ｒで切り欠かれた絞込構造を有する（図４及び図５参照）。
【００３３】
そして、ノズル本体４３は、凸端面４３ａにおける肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下の薄肉に形成されている。このように構成することで、ノズル本体４３自身の昇温による筒状体２の重ね合わせ部２ａ及びその周辺への熱影響が抑制される。凸端面４３ａにおける肉厚△ｔは、各々０．７ｍｍ以下が好ましく、各々０．５ｍｍ以下がより好ましく、各々０．３ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００３４】
また、ノズル本体４３は、凸端面４３ａの側部の切り欠き角度θが、３０度以上の凸状構造を有する（図４及び図５参照）。このように構成することで、熱風シール時に随伴流の発生が促進され、これにより筒状体２の重ね合わせ部２ａ周辺の温度上昇が抑制されるとともに、筒状体２の重ね合わせ部２ａに吹き付けられた熱風がノズル本体４３と筒状体２の重ね合わせ部２ａ周辺との間の空間Ｗから外方へと効率的に排出される。かかる角度θは、４０度以上が好ましく、より好ましくは５０度以上である。なお、本明細書において、凸端面４３ａの側部の切り欠き角度θとは、凸端面４３ａを基準線Ｘ（水平線）とし、この基準線Ｘから深度２ｍｍに位置する平行線Ｙとノズル本体４３の最外方との接点Ｚとした際の、凸端面４３ａから見た接点Ｚの俯角を意味する（図４参照）。
【００３５】
スリットＳの幅Δｗは、所望するシール線幅の熱風シールが実行されるように適宜設定されるが、０．３〜２ｍｍ程度が好ましく、０．５〜１．５ｍｍ程度がより好ましい。得られるシール部の外形寸法を小さくし美観を向上させる観点から、スリットＳの幅Δｗは小さいことが好ましい。スリットＳの深さ△ｄは、所望する圧力印加が実行され且つ筒状体２の重ね合わせ部２ａ周辺への熱風の吹き付けが遮蔽（規制）されるように適宜設定されるが、０．５〜５ｍｍ程度が好ましく、１〜３ｍｍ程度がより好ましい。スリットＳの長さΔｌは、特に限定されず、所望するシール長さや所望する処理性能に応じて適宜設定することができる。
【００３６】
ノズル開口４３ｂの寸法及び個数は、特に制限されないが、通常、０．３〜１ｍｍφ程度で５〜５０個程度が好ましい。
【００３７】
上記の筒状体２と熱風印加ノズル４２との位置関係は、筒状体２の重ね合わせ部２ａ周辺への過度の熱印加を緩和して所望のシール性能を得るべく、熱風の圧力及び温度等に応じて適宜調整されるが、通常、筒状体２と熱風印加ノズル４２の凸端面４３ａとの距離を０．５〜４ｍｍ程度にすることが好ましい。
【００３８】
内部ヒータ４７は、支持部材としての中空円筒状のステンレス製の支持リング４８と発熱部材４９とを有する（図２参照）。支持リング４８の外周壁には、貫通孔４８ａが形成され、この貫通孔４８ａ内に発熱部材４９が配設されている。支持リング４８の内径は、充填手段２１の充填ノズル２２の外径よりも大きく設定されており、図示しない冶具により、充填ノズル２２の外周に、支持リング４８が着脱自在に固定されている。
【００３９】
発熱部材４９は、略円柱状の発熱体４９ａと、金属切片４９ｂと、封止剤４９ｃとを有する（図５参照）。この発熱部材４９は、金属切片４９ｂの裏面側に発熱体４９ａを当接した状態で、封止剤４９ｃにより接着固定したものである。そして、この発熱部材４９は、発熱体４９ａの長手方向の両端に接続された非発熱体（図示せず）によって、支持リング４８の貫通孔４８ａの長手方向において着脱自在に懸架されており、これにより、充填ノズル２２の外周とは接触せず、且つ、筒状体２の内周面側から重ね合わせ部２ａ（の裏面）に接触する位置に、発熱部材４９が配置されている（図５参照）。
【００４０】
図５は、本実施形態における熱風シールの原理を示す断面図である。本実施形態では、重ね合わせ部２ａの裏面側から内部ヒータ４７による接触加熱を行いつつ、熱風印加ノズル４２から重ね合わせ部２ａの表面側へ熱風を吹き付けることにより、重ね合わせ部２ａを熱融着する。上述した構成の熱風印加ノズル４２を採用しているので、ノズル開口４３ｂから噴射される熱風は、スリットＳに規制されて重ね合わせ部２ａに局所的に吹き付けられる（図中、実線矢印を参照）。このとき、随伴流（図中、破線矢印を参照）が発生し、重ね合わせ部２ａ周辺の温度上昇が抑制される。また、重ね合わせ部２ａに吹き付けられた熱風は、ノズル本体４３と重ね合わせ部２ａ周辺との間の空間Ｗから外方へと効率的に排出されるので、重ね合わせ部２ａ周辺の温度上昇が抑制される。さらに、凸端面４３ａにおける肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下の薄肉に形成されているので、ノズル本体４３の昇温による筒状体２の重ね合わせ部２ａ及びその周辺への熱影響も抑制される。そのため、重ね合わせ部２ａへ所望の熱印加が行われるとともに、重ね合わせ部２ａへの過度の熱印加が緩和される。その上さらに、筒状体２の重ね合わせ部２ａの裏面側から内部ヒータ４７で接触加熱しているので、重ね合わせ部２ａが十分に加温され、非熱融着部分の存在割合が少ない状態で熱融着が実行される。そのため、均一な熱融着が促進される。これにともない、吹き付ける熱風の温度を低く設定することが可能となるので、プロセス裕度が格別に高められるとともに、重ね合わせ部２ａ周辺の外観不良の発生がより一層抑制される。しかも、内部ヒータ４７の発熱部材４９は、充填ノズル２２と接触しない構成となっているので、筒状フィルム成形体３内に冷蔵食品や冷凍食品等の低温の物品を充填する場合においても、それらの物品への熱の印加が抑制される。したがって、熱の印加による内容物の風味変化や変色が抑制される。
【００４１】
熱風の吹き付け圧力は、所望の熱風シールが実行されるべく、熱風印加ノズル４２と重ね合わせ部２ａとの距離、使用する合成樹脂フィルム１の種類や厚さ、剛性、融点等に応じて適宜設定され、特に限定されるものではないが、０．１５〜０．５ＭＰａ程度であることが好ましく、０．２〜０．４ＭＰａであることがより好ましい。なお、熱風の吹き付け圧力は、上述した図示しない加圧調整機構に設置された圧力センサにて計測され、また、その加圧調整機構により増減調整される。
【００４２】
熱風の温度は、所望の熱風シールが実行されるべく、内部ヒータ４７の使用有無及び設定温度、熱風印加ノズル４２と重ね合わせ部２ａとの距離、使用する合成樹脂フィルム１の種類や厚さ、剛性、融点、処理速度等に応じて適宜設定され、特に限定されるものではない。
以下、ＡＳＴＭ Ｄ−２７３２に準拠して測定される１２０℃の熱収縮率が縦方向（ＭＤ）／横方向（ＴＤ）＝１５〜３０％／１０〜２０％程度の高い熱収縮性を有する合成樹脂フィルム１を用いる場合について例示する。内部ヒータ４７を使用しない場合、熱風の温度は３００〜４２０℃程度が必要とされる。これに対し、設定温度１００〜１５０℃程度で内部ヒータ４７を使用することで、比較的に低温でも良好な熱風シールを実現でき、２３０〜２９０℃程度の熱風の温度で、良好な熱風シールを実行することができる。熱風の温度が低いと、重ね合わせ部２ａ及びその周辺の外観不良の発生が格段に抑制されるとともに、フィルムの収縮緩和と多層フィルムの層破壊が抑制されて安定した熱風シールを実現できる点でメリットがある。また、内部ヒータ４７を使用することで、重ね合わせ部２ａの表面側及び裏面側の温度差が緩和されて重ね合わせ部が短時間で十分に加温されるので、熱風シールの処理時間の短縮が可能となる。なお、熱風の温度及び内部ヒータ４７の温度は、上述した図示しない温度調整機構により増減調整され、該温度調整機構に設置された温度センサにて計測される。
【００４３】
上記の通り、重ね合わせ部２ａが熱風シールされることにより、略円筒状の筒状フィルム成形体３が成形される（図１参照）。この筒状フィルム成形体３内には、上述した充填ノズル２２から被包装物が充填され、かくして被包装物が充填された筒状フィルム成形体３は、送りローラ１２ａ，１２ｂに挟持されて図示下方へと移送される。
【００４４】
封止手段５１は、絞りローラ５２ａ，５２ｂ及び封止機構５３を有する。封止手段５１は、被包装物が充填された筒状フィルム成形体３を絞りローラ５２ａ，５２ｂにて所定の間隔で外部から押圧し、その押圧部分の被包装物を押しのけた後、封止機構５３にてその押圧された領域の合成樹脂フィルム１を集束して封止する。封止機構５３における封止処理は、合成樹脂フィルム１の集束部に超音波、高周波又は熱を印加して融着させる手法、合成樹脂フィルム１の集束部に合成樹脂製又は金属製の線材等をかしめる手法、及びこれらを併用する手法等、公知の手法が採用される。
【００４５】
上記の封止処理により、両端部が封止された筒状包装体４が製造される。なお、両端部が封止された筒状包装体４を、封止処理と同時に又は後続する切断工程において、個々の筒状包装体４へと分割してもよい。
【００４６】
なお、合成樹脂フィルム１の素材は、熱風の印加による熱融着が可能なものであれば、特に制限なく用いることができ、例えば、高密度又は低密度ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）及びこれらの共重合体等に代表されるポリオレフィン系樹脂、ナイロン、ポリメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６ナイロン）等に代表されるポリアミド系樹脂、ブタジエンを加えたハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）に代表されるポリスチレン系樹脂が挙げられる。これらのなかでも、熱風シール特性、環境への配慮及び耐熱性の観点から、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂が好適に用いられる。なお、上記において共重合体とは、他の共重合体成分を含むものを包含し、他の共重合体成分には、所謂α−オレフィンが含まれる。
【００４７】
合成樹脂フィルム１は、単層のフィルムであっても、複数のフィルムが積層された積層フィルムであってもよく、種々の機能性を付与可能である観点から、例えば、ベースフィルムの片面及び／又は両面にシーラントフィルムを積層させた積層フィルムが好適に用いられる。なお、上記の積層フィルムには、必須とされる各々の層の間に、接着層やガスバリア層等を介在したものが包含される。この種の積層フィルムは、例えば、２枚以上のフィルムを貼り合わせるドライラミネート法や、一方のフィルム上に他方の樹脂組成物を溶融押出して積層させる押出しラミネート法の他、樹脂組成物を共押出した後に冷却して積層を成形する共押出法等の公知の手法により製造可能である。
【００４８】
レトルト用途に用いる場合には、合成樹脂フィルム１は、レトルト殺菌処理に耐え得るフィルム強度及び耐熱性を有することが要求されるので、例えば、ベースフィルムとしてのポリアミド系樹脂フィルム層の片面及び／又は両面に、シーラント層としてのポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂層を設けた積層フィルムが好適に用いられる。
【００４９】
上述した自動充填包装機１００においては、熱風の吹き付けが重ね合わせ部２ａに局所的に収束されるとともに、重ね合わせ部２ａ周辺における熱が外部へ効果的に拡散されるので、重ね合わせ部２ａ周辺への過度の熱印加が緩和される。したがって、この自動充填包装機１００は、シーラント層が高い熱収縮性を有する合成樹脂フィルム１（延伸処理されたシーラント層を有する積層フィルム、共押出共延伸積層フィルム）や、ＡＳＴＭ Ｄ−２７３２に準拠して測定される１２０℃の熱収縮率が縦方向（ＭＤ）／横方向（ＴＤ）＝１５〜３０％／１０〜２０％程度の高い熱収縮性を有する合成樹脂フィルム１を用いても、シール強度に優れるとともに重ね合わせ部（シール部）及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体３及び筒状包装体４が簡易に作製可能であり、プロセス裕度が格別に高められる点において、従来に比して優位性を有する。これらの高い熱収縮性を有する合成樹脂フィルム１としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂を高延伸した単層フィルム、ポリアミド系樹脂フィルム層の片面及び／又は両面に高延伸したポリオレフィン系樹脂フィルム層をラミネートした積層フィルム、共押出法により成形されインフレーション法で共延伸された共押出共延伸積層フィルム（例えば、ポリアミド系樹脂フィルム層の片面及び／又は両面にポリオレフィン系樹脂フィルム層が設けられた積層フィルム）が挙げられる。
【００５０】
一方、自動充填包装機１００に熱収縮性のない又は熱収縮性に乏しい合成樹脂フィルム１を適用した場合にも、シール強度に優れるとともに重ね合わせ部（シール部）及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体３及び筒状包装体４が格別簡易に作製可能であり、プロセス裕度が格別に高められる点において、従来に比して優位性を有するものとなる。
【００５１】
以上、上述した自動充填包装機１００及び筒状フィルム成形体３の製造装置によれば、シール強度に優れるとともに重ね合わせ部２ａ及びその周辺の外観良好な筒状フィルム成形体３及び筒状包装体４が得られる。しかも、プロセス裕度の向上が図られ、汎用性、生産性及び経済性の向上が図られる。
【００５２】
なお、本発明は、上記の実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない限り、種々の形態で実施することができる。
【００５３】
例えば、図６及び図７に示すように、ノズル本体４３の凸状構造を変更してもよい。これらの構成であっても、上述した第１実施形態と同様の作用効果が奏される。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに特に限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
まず、以下の方法により、高収縮性フィルムを作製した。まず、最終フィルムの層構成がポリプロピレン「融点：１３５℃、ＭＦＲ：５、厚み：１５μｍ」／ポリプロピレン系接着性樹脂［融点：１４０℃、ＭＦＲ：８、厚み：５μｍ］／ＭＸＤナイロン［融点：２４０℃、厚み：５μｍ］／ポリプロピレン系接着性樹脂［融点：１４０℃、ＭＦＲ：８、厚み：５μｍ］／ポリプロピレン［融点：１３５℃、ＭＦＲ：５、厚み：１５μｍ］の５層フィルム（４５μｍ）を、口径２００ｍｍの環状５層ダイを用いて管状に溶融共押出しした。この管状体を過冷却後、インフレーション二軸延伸法を用いて縦方向（ＭＤ方向）に約４倍、横方向（ＴＤ方向）に約５倍に同時二軸延伸し、熱処理後、最終厚み約４５μｍ、フィルム幅約１ｍの共押出共延伸積層（５層）フィルムを得た。得られた幅約１ｍの積層フィルムを巻き取り、そのフィルムを捲きほどきながら幅９６ｍｍに裁断し、再度巻き取ることで、帯状の合成樹脂フィルム１として使用する高収縮性フィルムの原反ロールを作製した。
【００５６】
上記の高収縮性フィルムの１２０℃の熱収縮率を、ＡＳＴＭ Ｄ−２７３２−０３に準拠し、長手方向に約２０ｃｍの長さで切断して得た試験片を用いて、以下の手順で測定したところ、縦方向（ＭＤ）／横方向（ＴＤ）＝２０％／１７％であった。
［測定方法］
試験片を温度２０℃、相対湿度６０％の条件下で２４時間放置保管した後、縦方向（ＭＤ方向）と横方向（ＴＤ方向）の寸法を測定（ＭＤ方向で約２０ｃｍ間隔、２ケ所を測定。ＭＤ方向を測定した位置でＴＤ方向も２ケ所を測定。）し、それぞれの長さの平均値をＬ１MD及びＬ１TDとする。次に、試験片を温度１２０℃の熱水中で２０分間熱処理した後、試験片の表面に付着した水分をろ紙で除去し、温度２０℃、相対湿度６０％の条件下で２４時間放置保管した後、縦方向（ＭＤ方向）と横方向（ＴＤ方向）の寸法（熱処理前に測定したそれぞれの部分）を測定し、それぞれの長さの平均値をＬ２MD及びＬ２TDとする。
そして、次式を用いて、ＭＤ方向及びＴＤ方向の熱収縮率を算出する。
ＭＤ方向の熱収縮率（％） ＝ １００×（Ｌ１MD−Ｌ２MD）／Ｌ１MD
ＴＤ方向の熱収縮率（％） ＝ １００×（Ｌ１TD−Ｌ２TD）／Ｌ１TD
【００５７】
次に、自動充填包装機１００として、熱風シール方式の旭化成ケミカルズ（株）社製「ＡＤＰ（登録商標）Ｆ型」）を用い、表１に記載の凸状構造を有する熱風印加ノズル４２（図４参照）及び内部ヒータ４７（図５参照）を設置して、以下の手順で、筒状包装体４の自動充填包装を実施した。
［自動充填包装］
上記の高収縮性フィルム（原反ロール）を、この自動充填包装機１００に懸架し、図１に示すように、製筒フォルダ３２によりフィルムの両側縁を重ね合わせて筒状体２を成形し、図５に示すように、重ね合わせ部２ａの裏面側を設定温度１２０度の内部ヒータ４７で接触加温するとともに、重ね合わせ部２ａの表面側へ熱風印加ノズル４２から熱風を吹き付けることで、封筒貼りに熱風シールして折幅４０ｍｍの筒状フィルム成形体３を成形した。引き続き、この筒状フィルム成形体３内に充填ノズル２２から魚肉ソーセージ原料すり身を充填し、封止手段５１にて両端を２００ｍｍ間隔でアルミワイヤーにて結紮密封することにより、筒状包装体４（魚肉ソーセージ包装体）を得た。
以下に、自動充填包装機１００の各種設定を示す。
フィルム速度 ： ３５ｍ／ｍｉｎ
ノズル全長 ： １００ｍｍ
スリットＳの幅Δｗ ： ０．５ｍｍ
ノズル開口４３ｂ ： 穴径０．５ｍｍ×３０個
熱風温度 ： ２５０℃ （ノズル内部）
熱風圧力 ： ０．３ＭＰａ（ノズル内部）
凸端面４３ａにおける肉厚△ｔ ： 表１に記載
凸端面４３ａの側部の切り欠き角度θ ： 表１に記載
【００５８】
（実施例２〜５、比較例１〜２）
熱風印加ノズル４２の凸状構造を表１に記載の条件に変更すること以外は、実施例１と同様に筒状包装体４を製造し、実施例１と同様の評価を行った。表１に、評価結果を示す。なお、比較例１で用いた熱風印加ノズル４２は、従来品である。
【００５９】
上記のようにして得られた実施例１〜５及び比較例１〜２の筒状包装体４を用い、以下に示す評価方法に基づいて、シール強度、シール部の平均表面粗さ、シール幅のばらつき、レトルトパンク率、ピンホール率、並びに総合評価を評価した。表１に、評価結果を示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
各測定方法及び評価基準を、以下に記す。
（１）レトルトパンク率（加圧加熱殺菌後のシール部分の破袋率）
得られた５，０００本の筒状包装体４を、加熱缶内ゲージ圧が０．２５ＭＰａ、温度が１２０℃で、２０分間の条件にて加圧加熱殺菌を行い、次に、加熱缶内圧力を維持したまま温度３０℃まで加圧冷却し、その後、圧力を開放し加熱缶から筒状包装体４を取り出して最終包装体とした。得られた最終包装体において、シール部分が破袋した数を調査し、次式によりレトルトパンク率（破袋率）を算出した。評価基準を以下に示す。
レトルトパンク率（％）＝（破袋本数／５，０００本）×１００
レトルトパンク率（％） 評価記号
０．０４未満 ◎
０．０４以上０．１未満 ○
０．１ 以上０．２未満 △
０．２ 以上 ×
【００６２】
（２）シール強度（加圧加熱殺菌後のシール強度）
シール強度の測定は、ＡＳＴＭ Ｆ−８８ ＦＩＧ．１ ＬＡＰ ＳＥＡＬに準拠し、以下の手順で行った。
まず、上記のレトルトパンクの評価において、破袋（レトルトパンク）が発生しなかったレトルト処理後の最終包装体から、各々、無作為に１０本採取し、最終包装体のシール線の真向かい側にシール線と平行に切り込みを入れて開封し、被包装物である魚肉すり身を除去し、表面に付着した魚肉すり身等を水洗し、水分をろ紙で除去した後、温度２０℃、相対湿度６０％の条件下にて２４時間放置保管した。その後、上記のようにして得られた開封済フィルム（包装フィルム）を、シール部と直交する方向に切断し、シール部が長手方向の略中央部に存在する、幅１５ｍｍ、長さ６０ｍｍの短冊状の試験片（短冊の長手方向の略中央部に、その長手方向に直交してシール線が存在するもの）を作製した。
そして、テンシロン万能試験機（商品名：ＲＴＣ−１２１０、株式会社 オリエンテック社製）を用い、フィルムチャック部に短冊状の試験片の長手方向の両端部を固定し、チャック間距離１０ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎの条件で、シール部のせん断シール強度（シール部の破断応力）を測定し（測定１回／１本）、１０本の最終包装体のシール強度の平均値を算出した。評価基準を以下に示す。
シール強度（Ｎ／１５ｍｍ幅） 評価記号
３５以上 ◎
２５以上３５未満 ○
５以上２５未満 △
５未満 ×
【００６３】
（３）ピンホール率（シール部分のピンホール率）
上記のレトルトパンクの評価において、破袋（レトルトパンク）が発生しなかったレトルト処理後の最終包装体から、各々、無作為に１，０００本採取し、メチレンブルー水溶液（１００重量ｐｐｍ）の中に１日間浸した。その後、メチレンブルー水溶液から最終包装体を取り出し、最終包装体のシール部の内容物の染色の有無を目視にて観察した（シール部にピンホール部分が存在すれば、その箇所からメチレンブルー水溶液が最終包装体の中に浸透するため内容物が青く染まる）。そして、シール部の内容物の染色が認められた本数を計測し、次式にしたがい、ピンホール率を算出した。評価基準を以下に示す。
シール部のピンホール率（％）＝（染色した本数／１，０００本）×１００
シール部のピンホール率（％） 評価記号
０．１以下 ◎
０．１以上０．５未満 ○
０．５以上１．０未満 △
１．０以上 ×
【００６４】
（４）シール幅のばらつき（シール線の幅ばらつき）
上記のレトルトパンクの評価において、破袋（レトルトパンク）が発生しなかったレトルト処理後の最終包装体から、各々、無作為に１０本採取し、最終包装体の長手方向中央部のシール線（溶融部分）の幅を、ノギスで測定（ｍｍ：小数点２桁目を四捨五入）した。測定した最終包装体１０本（測定１回／１本）の最大幅と最小幅との差をシール線の幅のばらつき（ｍｍ）とし、下記の評価基準にしたがって評価した。
シール線の幅ばらつき（ｍｍ） 評価記号
０．５未満 ◎
０．５以上１．０未満 ○
１．０以上２．０未満 △
２．０以上 ×
【００６５】
（５）シール部の平均表面粗さ（中心面平均値＝Ｓａ）
上記のレトルトパンクの評価において、破袋（レトルトパンク）が発生しなかったレトルト処理後の最終包装体から、各々、無作為に１０本採取し、最終包装体の両端結紮部から略中央部分のシール部（溶融部分）について、フィルムの流れ方向に、シール線の幅方向中央部の平均表面粗さ（中心面平均値＝Ｓａ）を測定した。この測定においては、ミツトヨ（株）製、表面粗さ測定機サーフテストＳＶ３０００Ｓ４・３Ｄ＜商品名＞を使用し、触針（ダイヤモンド製）先端半径＝２μｍ、測定速度（触針の移動速度）＝１ｍｍ／ｓ、圧力＝０．７５ｍＮ、サンプリングピッチ（Ｘ方向）＝１０μｍ、プロファイルピッチ（Ｙ方向）＝１０μｍ、測定面積（Ｘ方向×Ｙ方向）＝１０ｍｍ×０．１ｍｍの条件下、画像解析（評価曲面の設定は「粗さ曲線群」、フィルタの種類は「ＧＡＵＳＳＩＡＮ」、Ｘ方向低域カットオフ値は「４，０００μｍ」とした。）により、最終包装体１０本（測定１回／１本）のシール部の平均表面粗さ（μｍ：中心面平均値＝Ｓａ）を求め、下記の評価基準にしたがって評価した。
シール線の平均表面粗さ（μｍ） 評価記号
１０未満 ◎
１０以上５０未満 ○
５０以上１００未満 △
１００以上 ×
【００６６】
（６）総合評価
以下の基準に基づき、総合評価を行った。
◎ ・・・ 各評価項目において、◎が合計３つ以上、 且つ、△及び×なし
○ ・・・ 各評価項目において、◎と○が合計３つ以上、且つ、×なし
△ ・・・ 各評価項目において、◎と○が合計２つ以下、且つ、×なし
× ・・・ 各評価項目において、×が１つ以上
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によれば、シール強度に優れるとともに重ね合わせ部（シール部）及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体及び筒状包装体を簡便に製造可能であり、しかも、汎用性、生産性及び経済性が高められるので、食品その他の各種包装用途において、広く且つ有効に利用可能である。また、本発明の熱風印加ノズルは、シール部への所望の熱印加とシール部周辺への過度の熱印加の緩和とを両立し得るものであるから、熱風シール用途のノズルとして、広く且つ有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１…合成樹脂フィルム、１ａ，１ｂ…両端縁、２…筒状体、２ａ…重ね合わせ部、３…筒状フィルム成形体、４…筒状包装体、１１…フィルム供給手段、１１ａ，１１ｂ…ローラ、１２ａ，１２ｂ…送りローラ、２１…充填手段、２２…充填ノズル、２３…フィードポンプ、３１…製筒手段、３２…製筒フォルダ、４１…熱風シール手段、４２…熱風印加ノズル、４３…ノズル本体、４３ａ…凸端面、４３ｂ…ノズル開口、Ｓ…スリット、Ｔ…内部空間、Ｗ…空間、θ…凸端面４３ａの側部の切り欠き角度、Ｘ…基準線、Ｙ…基準線、Ｚ…接点、４７…内部ヒータ、４８…支持リング、４８ａ…貫通孔、４９…発熱部材、４９ａ…発熱体、４９ｂ…金属切片、４９ｃ…封止剤、５１…封止手段、５２ａ，５２ｂ…絞りローラ、５３…封止機構、１００…自動充填包装機。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状フィルム成形体の製造装置、及び筒状包装体の自動充填包装機、並びに熱風印加ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒟蒻、漬物、ハム・ソーセージといった液状食品或いは練り状食品等の流動性を有する物品（被包装物）の包装方法として、長尺の合成樹脂フィルムの両側縁同士を重ね合わせて融着した筒状フィルム成形体内に、上記物品或いはその原料を充填し、該筒状フィルム成形体の両端部を封止する方法が広く用いられている。
【０００３】
この種の筒状包装体の包装作業は、通常、筒状フィルム成形体の成形から封止まで連続工程で行われている。具体的には、帯状の合成樹脂フィルムを繰り出しながら両側縁同士を重ね合わせて融着させることにより筒状フィルム成形体を成形し、この筒状フィルム成形体中に被包装物を充填した後、所定の間隔で該筒状フィルム成形体を外部から押圧して内部の被包装物を押しのけ、その押しのけた部分を金属ワイヤーや熱シールによって封止し、筒状包装体毎にフィルムを切断する。
【０００４】
上記の筒状フィルム成形体を成形するために用いられるシール（融着）方法としては、高周波シールや熱板シール等が広く利用されているが、近年、環境面への配慮及び生産性の向上の観点から、非接触でシール可能な、熱風シール方式を採用する種々の試みが為されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、熱可塑性樹脂帯状フィルムをフォルダで筒状となし、その両側縁の重ね合わされた部分にノズルから熱風を吹き付けて筒状フィルム成形体を成形する、自動充填包装機が開示されている。
【０００６】
また、この種の自動充填包装機械としては、ＫＡＰ５００型（呉羽化学（株）製）やＡＤＰ（登録商標）Ｆ型（旭化成ケミカルズ（株）製）等が上市されており、例えば、特許文献２及び３では、そのような自動充填包装機械が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公昭５５−１４１７１号公報
【特許文献２】特開２００１−９９９３公報
【特許文献３】特開２０００−３７８２８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の熱風シール方式の自動充填包装機においては、筒状体の重ね合わせ部（シール部）周辺の広い範囲にわたって熱風が印加されるので、重ね合わせ部周辺のフィルムに熱変形や熱収縮を生じさせ易かった。かかるフィルムの熱変形や熱収縮は、フィルム搬送時の脈動やシール部のばたつき等と相まって、シール幅の過度のばらつき、シール部の過度の荒れ（皺）、シール部周辺のピンホール等の外観不良を引き起こす。この外観不良の問題は、高収縮性の合成樹脂フィルムを適用する場合において、特に顕在化する。
【０００９】
また、フィルムの熱変形や熱収縮は、熱風シール時の不均一な熱融着プロセスの進行を招き、非熱融着部分がシール部に多量に残存した状態での熱風シールが実行され得るで、シール強度の低下及びシール易剥離の問題をも生じさせる。このような機械強度の低下は、例えば、得られる筒状包装体をレトルト殺菌等の高温或いは高圧プロセスを施した場合に、レトルト殺菌時のパンクや雑菌の混入等の問題をも引き起こし得るので、歩留まりを低下させる要因となる。
【００１０】
そのため、上記従来の自動充填包装機は、各種の素材選定や製造条件の幅（プロセス裕度）が乏しく、汎用性、生産性及び経済性に劣るものであり、早急な改善が求められていた。
【００１１】
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、シール強度に優れるとともに重ね合わせ部（シール部）及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体及び筒状包装体を製造可能であり、且つ、汎用性、生産性及び経済性に優れる、筒状フィルム成形体の製造装置及び筒状包装体の自動充填包装機、並びにこれらに使用可能な熱風印加ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題に対し鋭意検討した結果、噴射する熱風の流れが制御された熱風印加ノズルを採用することにより、上記従来の種々の課題が解消されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、以下＜１＞〜＜８＞を提供する。
＜１＞ 帯状の合成樹脂フィルムを筒状に湾曲させて該合成樹脂フィルムのフィルム両側縁が重ね合わせられた筒状体を形成する製筒手段と、前記筒状体の重ね合わせ部に熱風を吹き付け該重ね合わせ部を熱融着させて筒状フィルム成形体を成形する熱風シール手段と、を有する筒状フィルム成形体の製造装置であって、
前記熱風シール手段は、熱風印加ノズルを備え、
前記熱風印加ノズルは、凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
筒状フィルム成形体の製造装置。
【００１４】
このように構成すると、ノズル開口から噴射される熱風は、スリットを構成するノズル本体によって集束され、換言すれば、シール部周辺への熱風の吹き付けがノズル本体によって遮蔽（規制）されるため、筒状体の重ね合わせ部（シール部）に局所的に吹き付けられる。また、熱風シール時においては、熱風の印加にともないノズル本体の温度が数百℃程度に上昇し得るが、シール部に近接する凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下に設定され、従来に比して、シール部に近接する凸端面の面積が小さく設定されているので、このノズル本体の昇温によるシール部及びシール部周辺への影響が抑制される。しかも、ノズル本体は、シール部に近接する凸状構造、すなわち凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上に設定され、謂わば、凸端面がシール部に向かって突出した凸状構造に形成され、ノズル本体とシール部周辺との間の空間が十分に確保された構成となっている。そのため、熱風シール時の随伴流の発生が促進され、シール部周辺の温度上昇が抑制されるとともに、シール部に吹き付けられた熱風がノズル本体とシール部周辺との間の空間から外方へと効率的に排出される。これらの作用が相まった結果、シール部へ所望の熱印加が行われるとともに、シール部周辺への過度の熱印加が緩和され、これにより、シール強度に優れるとともにシール部及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体が得られる。したがって、本構成の製造装置は、高収縮性の合成樹脂フィルムを簡便に適用可能であり、汎用性が向上され、生産性及び経済性が高められたものとなる。但し、作用は上記内容に限定されない。
【００１５】
＜２＞ 前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
上記＜１＞に記載の筒状フィルム成形体の製造装置。
【００１６】
このように構成すると、熱風シール時の随伴流の発生が促進される。また、ノズル本体とシール部周辺との間の空間がより一層広げられるので、シール部に吹き付けられた熱風が外方へ効率的に排出され易くなる。したがって、シール部周辺における外観不良の発生が抑制される。
【００１７】
＜３＞ さらに、前記重ね合わせ部の裏面側から熱を印加する加熱手段を有する、
上記＜１＞又は＜２＞に記載の筒状フィルム成形体の製造装置。
【００１８】
このように構成すると、従来に比して、熱風シール時における重ね合わせ部（シール部）の表面側及び裏面側の温度差が低減されるので、重ね合わせ部の厚み方向に対する温度勾配が緩和されて、重ね合わせ部が短時間で十分に加温される。本発明者らの知見によれば、従来においては、かかる温度差（温度勾配）に起因して不均一な熱融着プロセスが進行し、非熱融着部分がシール部に多量に残存した状態で熱風シールが実行されていたものと推定される。よって、本構成によれば、重ね合わせ部が十分に加温されて非熱融着部分の存在割合が減少されるので、均一な熱融着が促進される。また、従来においては、かかる熱風シール時の温度差（温度勾配）を考慮して熱風の温度を合成樹脂フィルムの融点よりも十分に高い温度に設定する必要があったが、本構成においては、内部ヒータの熱アシストにより、熱風印加ノズルから吹き付ける熱風の温度を低く設定することが可能となる。その結果、プロセス裕度が格別に高められ、処理速度の向上が図られるとともに、フィルムの熱変形や熱収縮を抑制することも可能となり、シール部及びシール部周辺の外観不良の発生が抑制される。特に、筒状フィルム成形体内に冷蔵食品や冷凍食品等の低温の物品を充填する場合、シール部の裏面側が冷却されることにより表面側と裏面側との温度差が大きくなり易いので、本構成は殊に有用である。
【００１９】
＜４＞ 帯状の合成樹脂フィルムを供給するフィルム供給手段と、
前記合成樹脂フィルムを筒状に湾曲させて該合成樹脂フィルムのフィルム両側縁が重ね合わせられた筒状体を形成する製筒手段と、
前記筒状体の重ね合わせ部に熱風を吹き付け該重ね合わせ部を熱融着させて筒状フィルム成形体を成形する熱風シール手段と、
前記筒状フィルム成形体中に被包装物を充填する充填手段と、
前記被包装物が充填された前記筒状フィルム成形体を所定の間隔で外部から押圧し、該前記押圧された領域のフィルムを封止切断して、両端部が封止された筒状包装体を複数作製する封止手段と、
を有する自動充填包装機であって、
前記熱風シール手段は、熱風印加ノズルを備え、
前記熱風印加ノズルは、凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
自動充填包装機。
＜５＞ 前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
上記＜４＞に記載の自動充填包装機。
＜６＞ さらに、前記重ね合わせ部の裏面側から熱を印加する加熱手段を有する、
上記＜４＞又は＜５＞に記載の自動充填包装機。
【００２０】
これらの自動充填包装機は、上記＜１＞から＜３＞のいずか１項に記載の筒状フィルム成形体の製造装置を有効に適用可能なものであり、上記と同様に、シール強度に優れるとともにシール部及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体及び筒状包装体を簡便に製造可能であり、汎用性、生産性及び経済性に優れる。
【００２１】
＜７＞ 凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
熱風印加ノズル。
＜８＞ 前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
上記＜７＞に記載の熱風印加ノズル。
【００２２】
これらの熱風印加ノズルは、上記＜１＞から＜３＞のいずか１項に記載の筒状フィルム成形体の製造装置又は上記＜４＞から＜６＞のいずか１項に記載の自動充填包装機に有効に適用可能なものであり、シール部への所望の熱印加とシール部周辺への過度の熱印加の緩和とを、両立し得るものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、シール強度に優れるとともにシール部及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体及び筒状包装体を簡便に製造可能であり、歩留まりの向上、汎用性、生産性及び経済性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の自動充填包装機を模式的に示す断面図である。
【図２】第１実施形態の自動充填包装機の要部を模式的に示す斜視図である。
【図３】第１実施形態の熱風印加ノズルを示す斜視図である。
【図４】図３の横断面図である。
【図５】第１実施形態における熱風シールの原理を示す断面図である。
【図６】他の実施形態の熱風印加ノズルを示す断面図である。
【図７】他の実施形態の熱風印加ノズルを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとし、さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されるものではない。
【００２６】
（第１実施形態）
図１及び図２は、本実施形態による自動充填包装機１００の要部構造を模式的に示す縦断面図及び斜視図である。
自動充填包装機１００は、フィルム供給手段１１、充填手段２１、製筒手段３１、熱風シール手段４１、封止手段５１を備える。本実施形態においては、フィルム供給手段１１、製筒手段３１及び熱風シール手段４１により、帯状の合成樹脂フィルム１から筒状体２が形成され、その重ね合わせ部を熱融着させることで筒状フィルム成形体３が成形される。
【００２７】
フィルム供給手段１１は、複数のローラ対１１ａ，１１ｂ、送りローラ１２ａ，１２ｂ及び駆動機構（図示せず）を有し、図示しない駆動機構及び送りローラ１２ａ，１２ｂの駆動に応じて、原反ロールから帯状の合成樹脂フィルム１を連続的に供給する。合成樹脂フィルム１の供給速度は、通常、１０〜６０ｍ／ｍｉｎ程度であり、使用する合成樹脂フィルム１の種類、厚さ、剛性、融点や、充填される被包装物の素材や粘度等に応じて適宜設定される。
【００２８】
充填手段２１は、中空円筒状の充填ノズル２２を有し、その上端に、被包装物を充填ノズル２２内に供給するフィードポンプ２３が接続されている。充填手段２１は、フィードポンプ２３の駆動に応じて、被包装物を充填ノズル２２内へ供給する。ここで適用される被包装物は、例えば、魚肉、畜肉、液卵、ゼリー、蒟蒻、漬物といった液状或いは練り状の食品や物品が挙げられるが、これらに特に限定されるものではない。
【００２９】
製筒手段３１は、所定形状の金属片を略螺線状に巻いて形成された製筒フォルダ３２を有する。製筒フォルダ３２は、その内周径が充填ノズル２２の外周径よりも大きく形成され、充填ノズル２２と略同心円上に配置されている。そのため、充填ノズル２２の外周壁と製筒フォルダ３２の内周壁とは、所定距離、離間して配置された状態となっている。そして、原反ロールから供給される帯状の合成樹脂フィルム１は、製筒フォルダ３２の上面開口から下面開口へと導かれ、製筒フォルダ３２内を通過する際に、その螺線構造に追従して筒状に湾曲され、その両端縁１ａ，１ｂが重ね合わされた筒状体２となって、製筒フォルダ３２の下面開口から図示下方へと移送される。
【００３０】
熱風シール手段４１は、熱風印加ノズル４２及び内部ヒータ４７を有する。熱風印加ノズル４２及び内部ヒータ４７は、製筒フォルダ３２の下方において、筒状体２の重ね合わせ部２ａ（合成樹脂フィルム１の両端縁１ａ，１ｂが重ね合わされた部分）を介して対向配置され、図示しない冶具により固定されている。より具体的には、熱風印加ノズル４２は、筒状体２の重ね合わせ部２ａの表面から所定距離、離間した位置に配置され、内部ヒータ４７は、筒状体２の重ね合わせ部２ａの裏面と接する位置に配置されている。なお、熱風印加ノズル４２は加圧調整機構及び温度調整機構を有し、内部ヒータ４７は温度調整機構を有するが、ここでは図示を省略する。
【００３１】
図３及び図４は、熱風印加ノズル４２を示す斜視図及び横断面図である。
熱風印加ノズル４２は、略柱状のステンレスを断面凸状に成形加工したノズル本体４３を有し、その凸端面４３ａにはスリットＳが形成され、このスリットＳ内にノズル開口４３ｂが長手方向に沿って複数形成されている。ノズル開口４３ｂは、ノズル本体４３内に形成された内部空間Ｔを通じて加圧調整機構及び温度調整機構と接続され、所定の温度及び圧力の温風がノズル開口４３ｂから噴射されるように構成されている。
【００３２】
ノズル本体４３は、その横断面において、凸端面４３ａが筒状体２の重ね合わせ部２ａに向かって突出した凸状構造に形成され、これにより、ノズル本体４３と筒状体２の重ね合わせ部２ａ周辺との間の空間Ｗが広げられた構成となっている（図５参照）。より具体的には、ノズル本体４３は、その横断面において、凸端面４３ａに向かって肉薄となるように、凸端面４３ａの両側部が略一定の曲率Ｒで切り欠かれた絞込構造を有する（図４及び図５参照）。
【００３３】
そして、ノズル本体４３は、凸端面４３ａにおける肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下の薄肉に形成されている。このように構成することで、ノズル本体４３自身の昇温による筒状体２の重ね合わせ部２ａ及びその周辺への熱影響が抑制される。凸端面４３ａにおける肉厚△ｔは、各々０．７ｍｍ以下が好ましく、各々０．５ｍｍ以下がより好ましく、各々０．３ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００３４】
また、ノズル本体４３は、凸端面４３ａの側部の切り欠き角度θが、３０度以上の凸状構造を有する（図４及び図５参照）。このように構成することで、熱風シール時に随伴流の発生が促進され、これにより筒状体２の重ね合わせ部２ａ周辺の温度上昇が抑制されるとともに、筒状体２の重ね合わせ部２ａに吹き付けられた熱風がノズル本体４３と筒状体２の重ね合わせ部２ａ周辺との間の空間Ｗから外方へと効率的に排出される。かかる角度θは、４０度以上が好ましく、より好ましくは５０度以上である。なお、本明細書において、凸端面４３ａの側部の切り欠き角度θとは、凸端面４３ａを基準線Ｘ（水平線）とし、この基準線Ｘから深度２ｍｍに位置する平行線Ｙとノズル本体４３の最外方との接点Ｚとした際の、凸端面４３ａから見た接点Ｚの俯角を意味する（図４参照）。
【００３５】
スリットＳの幅Δｗは、所望するシール線幅の熱風シールが実行されるように適宜設定されるが、０．３〜２ｍｍ程度が好ましく、０．５〜１．５ｍｍ程度がより好ましい。得られるシール部の外形寸法を小さくし美観を向上させる観点から、スリットＳの幅Δｗは小さいことが好ましい。スリットＳの深さ△ｄは、所望する圧力印加が実行され且つ筒状体２の重ね合わせ部２ａ周辺への熱風の吹き付けが遮蔽（規制）されるように適宜設定されるが、０．５〜５ｍｍ程度が好ましく、１〜３ｍｍ程度がより好ましい。スリットＳの長さΔｌは、特に限定されず、所望するシール長さや所望する処理性能に応じて適宜設定することができる。
【００３６】
ノズル開口４３ｂの寸法及び個数は、特に制限されないが、通常、０．３〜１ｍｍφ程度で５〜５０個程度が好ましい。
【００３７】
上記の筒状体２と熱風印加ノズル４２との位置関係は、筒状体２の重ね合わせ部２ａ周辺への過度の熱印加を緩和して所望のシール性能を得るべく、熱風の圧力及び温度等に応じて適宜調整されるが、通常、筒状体２と熱風印加ノズル４２の凸端面４３ａとの距離を０．５〜４ｍｍ程度にすることが好ましい。
【００３８】
内部ヒータ４７は、支持部材としての中空円筒状のステンレス製の支持リング４８と発熱部材４９とを有する（図２参照）。支持リング４８の外周壁には、貫通孔４８ａが形成され、この貫通孔４８ａ内に発熱部材４９が配設されている。支持リング４８の内径は、充填手段２１の充填ノズル２２の外径よりも大きく設定されており、図示しない冶具により、充填ノズル２２の外周に、支持リング４８が着脱自在に固定されている。
【００３９】
発熱部材４９は、略円柱状の発熱体４９ａと、金属切片４９ｂと、封止剤４９ｃとを有する（図５参照）。この発熱部材４９は、金属切片４９ｂの裏面側に発熱体４９ａを当接した状態で、封止剤４９ｃにより接着固定したものである。そして、この発熱部材４９は、発熱体４９ａの長手方向の両端に接続された非発熱体（図示せず）によって、支持リング４８の貫通孔４８ａの長手方向において着脱自在に懸架されており、これにより、充填ノズル２２の外周とは接触せず、且つ、筒状体２の内周面側から重ね合わせ部２ａ（の裏面）に接触する位置に、発熱部材４９が配置されている（図５参照）。
【００４０】
図５は、本実施形態における熱風シールの原理を示す断面図である。本実施形態では、重ね合わせ部２ａの裏面側から内部ヒータ４７による接触加熱を行いつつ、熱風印加ノズル４２から重ね合わせ部２ａの表面側へ熱風を吹き付けることにより、重ね合わせ部２ａを熱融着する。上述した構成の熱風印加ノズル４２を採用しているので、ノズル開口４３ｂから噴射される熱風は、スリットＳに規制されて重ね合わせ部２ａに局所的に吹き付けられる（図中、実線矢印を参照）。このとき、随伴流（図中、破線矢印を参照）が発生し、重ね合わせ部２ａ周辺の温度上昇が抑制される。また、重ね合わせ部２ａに吹き付けられた熱風は、ノズル本体４３と重ね合わせ部２ａ周辺との間の空間Ｗから外方へと効率的に排出されるので、重ね合わせ部２ａ周辺の温度上昇が抑制される。さらに、凸端面４３ａにおける肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下の薄肉に形成されているので、ノズル本体４３の昇温による筒状体２の重ね合わせ部２ａ及びその周辺への熱影響も抑制される。そのため、重ね合わせ部２ａへ所望の熱印加が行われるとともに、重ね合わせ部２ａへの過度の熱印加が緩和される。その上さらに、筒状体２の重ね合わせ部２ａの裏面側から内部ヒータ４７で接触加熱しているので、重ね合わせ部２ａが十分に加温され、非熱融着部分の存在割合が少ない状態で熱融着が実行される。そのため、均一な熱融着が促進される。これにともない、吹き付ける熱風の温度を低く設定することが可能となるので、プロセス裕度が格別に高められるとともに、重ね合わせ部２ａ周辺の外観不良の発生がより一層抑制される。しかも、内部ヒータ４７の発熱部材４９は、充填ノズル２２と接触しない構成となっているので、筒状フィルム成形体３内に冷蔵食品や冷凍食品等の低温の物品を充填する場合においても、それらの物品への熱の印加が抑制される。したがって、熱の印加による内容物の風味変化や変色が抑制される。
【００４１】
熱風の吹き付け圧力は、所望の熱風シールが実行されるべく、熱風印加ノズル４２と重ね合わせ部２ａとの距離、使用する合成樹脂フィルム１の種類や厚さ、剛性、融点等に応じて適宜設定され、特に限定されるものではないが、０．１５〜０．５ＭＰａ程度であることが好ましく、０．２〜０．４ＭＰａであることがより好ましい。なお、熱風の吹き付け圧力は、上述した図示しない加圧調整機構に設置された圧力センサにて計測され、また、その加圧調整機構により増減調整される。
【００４２】
熱風の温度は、所望の熱風シールが実行されるべく、内部ヒータ４７の使用有無及び設定温度、熱風印加ノズル４２と重ね合わせ部２ａとの距離、使用する合成樹脂フィルム１の種類や厚さ、剛性、融点、処理速度等に応じて適宜設定され、特に限定されるものではない。
以下、ＡＳＴＭ Ｄ−２７３２に準拠して測定される１２０℃の熱収縮率が縦方向（ＭＤ）／横方向（ＴＤ）＝１５〜３０％／１０〜２０％程度の高い熱収縮性を有する合成樹脂フィルム１を用いる場合について例示する。内部ヒータ４７を使用しない場合、熱風の温度は３００〜４２０℃程度が必要とされる。これに対し、設定温度１００〜１５０℃程度で内部ヒータ４７を使用することで、比較的に低温でも良好な熱風シールを実現でき、２３０〜２９０℃程度の熱風の温度で、良好な熱風シールを実行することができる。熱風の温度が低いと、重ね合わせ部２ａ及びその周辺の外観不良の発生が格段に抑制されるとともに、フィルムの収縮緩和と多層フィルムの層破壊が抑制されて安定した熱風シールを実現できる点でメリットがある。また、内部ヒータ４７を使用することで、重ね合わせ部２ａの表面側及び裏面側の温度差が緩和されて重ね合わせ部が短時間で十分に加温されるので、熱風シールの処理時間の短縮が可能となる。なお、熱風の温度及び内部ヒータ４７の温度は、上述した図示しない温度調整機構により増減調整され、該温度調整機構に設置された温度センサにて計測される。
【００４３】
上記の通り、重ね合わせ部２ａが熱風シールされることにより、略円筒状の筒状フィルム成形体３が成形される（図１参照）。この筒状フィルム成形体３内には、上述した充填ノズル２２から被包装物が充填され、かくして被包装物が充填された筒状フィルム成形体３は、送りローラ１２ａ，１２ｂに挟持されて図示下方へと移送される。
【００４４】
封止手段５１は、絞りローラ５２ａ，５２ｂ及び封止機構５３を有する。封止手段５１は、被包装物が充填された筒状フィルム成形体３を絞りローラ５２ａ，５２ｂにて所定の間隔で外部から押圧し、その押圧部分の被包装物を押しのけた後、封止機構５３にてその押圧された領域の合成樹脂フィルム１を集束して封止する。封止機構５３における封止処理は、合成樹脂フィルム１の集束部に超音波、高周波又は熱を印加して融着させる手法、合成樹脂フィルム１の集束部に合成樹脂製又は金属製の線材等をかしめる手法、及びこれらを併用する手法等、公知の手法が採用される。
【００４５】
上記の封止処理により、両端部が封止された筒状包装体４が製造される。なお、両端部が封止された筒状包装体４を、封止処理と同時に又は後続する切断工程において、個々の筒状包装体４へと分割してもよい。
【００４６】
なお、合成樹脂フィルム１の素材は、熱風の印加による熱融着が可能なものであれば、特に制限なく用いることができ、例えば、高密度又は低密度ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）及びこれらの共重合体等に代表されるポリオレフィン系樹脂、ナイロン、ポリメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６ナイロン）等に代表されるポリアミド系樹脂、ブタジエンを加えたハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）に代表されるポリスチレン系樹脂が挙げられる。これらのなかでも、熱風シール特性、環境への配慮及び耐熱性の観点から、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂が好適に用いられる。なお、上記において共重合体とは、他の共重合体成分を含むものを包含し、他の共重合体成分には、所謂α−オレフィンが含まれる。
【００４７】
合成樹脂フィルム１は、単層のフィルムであっても、複数のフィルムが積層された積層フィルムであってもよく、種々の機能性を付与可能である観点から、例えば、ベースフィルムの片面及び／又は両面にシーラントフィルムを積層させた積層フィルムが好適に用いられる。なお、上記の積層フィルムには、必須とされる各々の層の間に、接着層やガスバリア層等を介在したものが包含される。この種の積層フィルムは、例えば、２枚以上のフィルムを貼り合わせるドライラミネート法や、一方のフィルム上に他方の樹脂組成物を溶融押出して積層させる押出しラミネート法の他、樹脂組成物を共押出した後に冷却して積層を成形する共押出法等の公知の手法により製造可能である。
【００４８】
レトルト用途に用いる場合には、合成樹脂フィルム１は、レトルト殺菌処理に耐え得るフィルム強度及び耐熱性を有することが要求されるので、例えば、ベースフィルムとしてのポリアミド系樹脂フィルム層の片面及び／又は両面に、シーラント層としてのポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂層を設けた積層フィルムが好適に用いられる。
【００４９】
上述した自動充填包装機１００においては、熱風の吹き付けが重ね合わせ部２ａに局所的に収束されるとともに、重ね合わせ部２ａ周辺における熱が外部へ効果的に拡散されるので、重ね合わせ部２ａ周辺への過度の熱印加が緩和される。したがって、この自動充填包装機１００は、シーラント層が高い熱収縮性を有する合成樹脂フィルム１（延伸処理されたシーラント層を有する積層フィルム、共押出共延伸積層フィルム）や、ＡＳＴＭ Ｄ−２７３２に準拠して測定される１２０℃の熱収縮率が縦方向（ＭＤ）／横方向（ＴＤ）＝１５〜３０％／１０〜２０％程度の高い熱収縮性を有する合成樹脂フィルム１を用いても、シール強度に優れるとともに重ね合わせ部（シール部）及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体３及び筒状包装体４が簡易に作製可能であり、プロセス裕度が格別に高められる点において、従来に比して優位性を有する。これらの高い熱収縮性を有する合成樹脂フィルム１としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂を高延伸した単層フィルム、ポリアミド系樹脂フィルム層の片面及び／又は両面に高延伸したポリオレフィン系樹脂フィルム層をラミネートした積層フィルム、共押出法により成形されインフレーション法で共延伸された共押出共延伸積層フィルム（例えば、ポリアミド系樹脂フィルム層の片面及び／又は両面にポリオレフィン系樹脂フィルム層が設けられた積層フィルム）が挙げられる。
【００５０】
一方、自動充填包装機１００に熱収縮性のない又は熱収縮性に乏しい合成樹脂フィルム１を適用した場合にも、シール強度に優れるとともに重ね合わせ部（シール部）及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体３及び筒状包装体４が格別簡易に作製可能であり、プロセス裕度が格別に高められる点において、従来に比して優位性を有するものとなる。
【００５１】
以上、上述した自動充填包装機１００及び筒状フィルム成形体３の製造装置によれば、シール強度に優れるとともに重ね合わせ部２ａ及びその周辺の外観良好な筒状フィルム成形体３及び筒状包装体４が得られる。しかも、プロセス裕度の向上が図られ、汎用性、生産性及び経済性の向上が図られる。
【００５２】
なお、本発明は、上記の実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない限り、種々の形態で実施することができる。
【００５３】
例えば、図６及び図７に示すように、ノズル本体４３の凸状構造を変更してもよい。これらの構成であっても、上述した第１実施形態と同様の作用効果が奏される。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに特に限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
まず、以下の方法により、高収縮性フィルムを作製した。まず、最終フィルムの層構成がポリプロピレン「融点：１３５℃、ＭＦＲ：５、厚み：１５μｍ」／ポリプロピレン系接着性樹脂［融点：１４０℃、ＭＦＲ：８、厚み：５μｍ］／ＭＸＤナイロン［融点：２４０℃、厚み：５μｍ］／ポリプロピレン系接着性樹脂［融点：１４０℃、ＭＦＲ：８、厚み：５μｍ］／ポリプロピレン［融点：１３５℃、ＭＦＲ：５、厚み：１５μｍ］の５層フィルム（４５μｍ）を、口径２００ｍｍの環状５層ダイを用いて管状に溶融共押出しした。この管状体を過冷却後、インフレーション二軸延伸法を用いて縦方向（ＭＤ方向）に約４倍、横方向（ＴＤ方向）に約５倍に同時二軸延伸し、熱処理後、最終厚み約４５μｍ、フィルム幅約１ｍの共押出共延伸積層（５層）フィルムを得た。得られた幅約１ｍの積層フィルムを巻き取り、そのフィルムを捲きほどきながら幅９６ｍｍに裁断し、再度巻き取ることで、帯状の合成樹脂フィルム１として使用する高収縮性フィルムの原反ロールを作製した。
【００５６】
上記の高収縮性フィルムの１２０℃の熱収縮率を、ＡＳＴＭ Ｄ−２７３２−０３に準拠し、長手方向に約２０ｃｍの長さで切断して得た試験片を用いて、以下の手順で測定したところ、縦方向（ＭＤ）／横方向（ＴＤ）＝２０％／１７％であった。
［測定方法］
試験片を温度２０℃、相対湿度６０％の条件下で２４時間放置保管した後、縦方向（ＭＤ方向）と横方向（ＴＤ方向）の寸法を測定（ＭＤ方向で約２０ｃｍ間隔、２ケ所を測定。ＭＤ方向を測定した位置でＴＤ方向も２ケ所を測定。）し、それぞれの長さの平均値をＬ１MD及びＬ１TDとする。次に、試験片を温度１２０℃の熱水中で２０分間熱処理した後、試験片の表面に付着した水分をろ紙で除去し、温度２０℃、相対湿度６０％の条件下で２４時間放置保管した後、縦方向（ＭＤ方向）と横方向（ＴＤ方向）の寸法（熱処理前に測定したそれぞれの部分）を測定し、それぞれの長さの平均値をＬ２MD及びＬ２TDとする。
そして、次式を用いて、ＭＤ方向及びＴＤ方向の熱収縮率を算出する。
ＭＤ方向の熱収縮率（％） ＝ １００×（Ｌ１MD−Ｌ２MD）／Ｌ１MD
ＴＤ方向の熱収縮率（％） ＝ １００×（Ｌ１TD−Ｌ２TD）／Ｌ１TD
【００５７】
次に、自動充填包装機１００として、熱風シール方式の旭化成ケミカルズ（株）社製「ＡＤＰ（登録商標）Ｆ型」）を用い、表１に記載の凸状構造を有する熱風印加ノズル４２（図４参照）及び内部ヒータ４７（図５参照）を設置して、以下の手順で、筒状包装体４の自動充填包装を実施した。
［自動充填包装］
上記の高収縮性フィルム（原反ロール）を、この自動充填包装機１００に懸架し、図１に示すように、製筒フォルダ３２によりフィルムの両側縁を重ね合わせて筒状体２を成形し、図５に示すように、重ね合わせ部２ａの裏面側を設定温度１２０度の内部ヒータ４７で接触加温するとともに、重ね合わせ部２ａの表面側へ熱風印加ノズル４２から熱風を吹き付けることで、封筒貼りに熱風シールして折幅４０ｍｍの筒状フィルム成形体３を成形した。引き続き、この筒状フィルム成形体３内に充填ノズル２２から魚肉ソーセージ原料すり身を充填し、封止手段５１にて両端を２００ｍｍ間隔でアルミワイヤーにて結紮密封することにより、筒状包装体４（魚肉ソーセージ包装体）を得た。
以下に、自動充填包装機１００の各種設定を示す。
フィルム速度 ： ３５ｍ／ｍｉｎ
ノズル全長 ： １００ｍｍ
スリットＳの幅Δｗ ： ０．５ｍｍ
ノズル開口４３ｂ ： 穴径０．５ｍｍ×３０個
熱風温度 ： ２５０℃ （ノズル内部）
熱風圧力 ： ０．３ＭＰａ（ノズル内部）
凸端面４３ａにおける肉厚△ｔ ： 表１に記載
凸端面４３ａの側部の切り欠き角度θ ： 表１に記載
【００５８】
（実施例２〜５、比較例１〜２）
熱風印加ノズル４２の凸状構造を表１に記載の条件に変更すること以外は、実施例１と同様に筒状包装体４を製造し、実施例１と同様の評価を行った。表１に、評価結果を示す。なお、比較例１で用いた熱風印加ノズル４２は、従来品である。
【００５９】
上記のようにして得られた実施例１〜５及び比較例１〜２の筒状包装体４を用い、以下に示す評価方法に基づいて、シール強度、シール部の平均表面粗さ、シール幅のばらつき、レトルトパンク率、ピンホール率、並びに総合評価を評価した。表１に、評価結果を示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
各測定方法及び評価基準を、以下に記す。
（１）レトルトパンク率（加圧加熱殺菌後のシール部分の破袋率）
得られた５，０００本の筒状包装体４を、加熱缶内ゲージ圧が０．２５ＭＰａ、温度が１２０℃で、２０分間の条件にて加圧加熱殺菌を行い、次に、加熱缶内圧力を維持したまま温度３０℃まで加圧冷却し、その後、圧力を開放し加熱缶から筒状包装体４を取り出して最終包装体とした。得られた最終包装体において、シール部分が破袋した数を調査し、次式によりレトルトパンク率（破袋率）を算出した。評価基準を以下に示す。
レトルトパンク率（％）＝（破袋本数／５，０００本）×１００
レトルトパンク率（％） 評価記号
０．０４未満 ◎
０．０４以上０．１未満 ○
０．１ 以上０．２未満 △
０．２ 以上 ×
【００６２】
（２）シール強度（加圧加熱殺菌後のシール強度）
シール強度の測定は、ＡＳＴＭ Ｆ−８８ ＦＩＧ．１ ＬＡＰ ＳＥＡＬに準拠し、以下の手順で行った。
まず、上記のレトルトパンクの評価において、破袋（レトルトパンク）が発生しなかったレトルト処理後の最終包装体から、各々、無作為に１０本採取し、最終包装体のシール線の真向かい側にシール線と平行に切り込みを入れて開封し、被包装物である魚肉すり身を除去し、表面に付着した魚肉すり身等を水洗し、水分をろ紙で除去した後、温度２０℃、相対湿度６０％の条件下にて２４時間放置保管した。その後、上記のようにして得られた開封済フィルム（包装フィルム）を、シール部と直交する方向に切断し、シール部が長手方向の略中央部に存在する、幅１５ｍｍ、長さ６０ｍｍの短冊状の試験片（短冊の長手方向の略中央部に、その長手方向に直交してシール線が存在するもの）を作製した。
そして、テンシロン万能試験機（商品名：ＲＴＣ−１２１０、株式会社 オリエンテック社製）を用い、フィルムチャック部に短冊状の試験片の長手方向の両端部を固定し、チャック間距離１０ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎの条件で、シール部のせん断シール強度（シール部の破断応力）を測定し（測定１回／１本）、１０本の最終包装体のシール強度の平均値を算出した。評価基準を以下に示す。
シール強度（Ｎ／１５ｍｍ幅） 評価記号
３５以上 ◎
２５以上３５未満 ○
５以上２５未満 △
５未満 ×
【００６３】
（３）ピンホール率（シール部分のピンホール率）
上記のレトルトパンクの評価において、破袋（レトルトパンク）が発生しなかったレトルト処理後の最終包装体から、各々、無作為に１，０００本採取し、メチレンブルー水溶液（１００重量ｐｐｍ）の中に１日間浸した。その後、メチレンブルー水溶液から最終包装体を取り出し、最終包装体のシール部の内容物の染色の有無を目視にて観察した（シール部にピンホール部分が存在すれば、その箇所からメチレンブルー水溶液が最終包装体の中に浸透するため内容物が青く染まる）。そして、シール部の内容物の染色が認められた本数を計測し、次式にしたがい、ピンホール率を算出した。評価基準を以下に示す。
シール部のピンホール率（％）＝（染色した本数／１，０００本）×１００
シール部のピンホール率（％） 評価記号
０．１以下 ◎
０．１以上０．５未満 ○
０．５以上１．０未満 △
１．０以上 ×
【００６４】
（４）シール幅のばらつき（シール線の幅ばらつき）
上記のレトルトパンクの評価において、破袋（レトルトパンク）が発生しなかったレトルト処理後の最終包装体から、各々、無作為に１０本採取し、最終包装体の長手方向中央部のシール線（溶融部分）の幅を、ノギスで測定（ｍｍ：小数点２桁目を四捨五入）した。測定した最終包装体１０本（測定１回／１本）の最大幅と最小幅との差をシール線の幅のばらつき（ｍｍ）とし、下記の評価基準にしたがって評価した。
シール線の幅ばらつき（ｍｍ） 評価記号
０．５未満 ◎
０．５以上１．０未満 ○
１．０以上２．０未満 △
２．０以上 ×
【００６５】
（５）シール部の平均表面粗さ（中心面平均値＝Ｓａ）
上記のレトルトパンクの評価において、破袋（レトルトパンク）が発生しなかったレトルト処理後の最終包装体から、各々、無作為に１０本採取し、最終包装体の両端結紮部から略中央部分のシール部（溶融部分）について、フィルムの流れ方向に、シール線の幅方向中央部の平均表面粗さ（中心面平均値＝Ｓａ）を測定した。この測定においては、ミツトヨ（株）製、表面粗さ測定機サーフテストＳＶ３０００Ｓ４・３Ｄ＜商品名＞を使用し、触針（ダイヤモンド製）先端半径＝２μｍ、測定速度（触針の移動速度）＝１ｍｍ／ｓ、圧力＝０．７５ｍＮ、サンプリングピッチ（Ｘ方向）＝１０μｍ、プロファイルピッチ（Ｙ方向）＝１０μｍ、測定面積（Ｘ方向×Ｙ方向）＝１０ｍｍ×０．１ｍｍの条件下、画像解析（評価曲面の設定は「粗さ曲線群」、フィルタの種類は「ＧＡＵＳＳＩＡＮ」、Ｘ方向低域カットオフ値は「４，０００μｍ」とした。）により、最終包装体１０本（測定１回／１本）のシール部の平均表面粗さ（μｍ：中心面平均値＝Ｓａ）を求め、下記の評価基準にしたがって評価した。
シール線の平均表面粗さ（μｍ） 評価記号
１０未満 ◎
１０以上５０未満 ○
５０以上１００未満 △
１００以上 ×
【００６６】
（６）総合評価
以下の基準に基づき、総合評価を行った。
◎ ・・・ 各評価項目において、◎が合計３つ以上、 且つ、△及び×なし
○ ・・・ 各評価項目において、◎と○が合計３つ以上、且つ、×なし
△ ・・・ 各評価項目において、◎と○が合計２つ以下、且つ、×なし
× ・・・ 各評価項目において、×が１つ以上
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によれば、シール強度に優れるとともに重ね合わせ部（シール部）及びシール部周辺の外観良好な筒状フィルム成形体及び筒状包装体を簡便に製造可能であり、しかも、汎用性、生産性及び経済性が高められるので、食品その他の各種包装用途において、広く且つ有効に利用可能である。また、本発明の熱風印加ノズルは、シール部への所望の熱印加とシール部周辺への過度の熱印加の緩和とを両立し得るものであるから、熱風シール用途のノズルとして、広く且つ有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１…合成樹脂フィルム、１ａ，１ｂ…両端縁、２…筒状体、２ａ…重ね合わせ部、３…筒状フィルム成形体、４…筒状包装体、１１…フィルム供給手段、１１ａ，１１ｂ…ローラ、１２ａ，１２ｂ…送りローラ、２１…充填手段、２２…充填ノズル、２３…フィードポンプ、３１…製筒手段、３２…製筒フォルダ、４１…熱風シール手段、４２…熱風印加ノズル、４３…ノズル本体、４３ａ…凸端面、４３ｂ…ノズル開口、Ｓ…スリット、Ｔ…内部空間、Ｗ…空間、θ…凸端面４３ａの側部の切り欠き角度、Ｘ…基準線、Ｙ…基準線、Ｚ…接点、４７…内部ヒータ、４８…支持リング、４８ａ…貫通孔、４９…発熱部材、４９ａ…発熱体、４９ｂ…金属切片、４９ｃ…封止剤、５１…封止手段、５２ａ，５２ｂ…絞りローラ、５３…封止機構、１００…自動充填包装機。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の合成樹脂フィルムを筒状に湾曲させて該合成樹脂フィルムのフィルム両側縁が重ね合わせられた筒状体を形成する製筒手段と、前記筒状体の重ね合わせ部に熱風を吹き付け該重ね合わせ部を熱融着させて筒状フィルム成形体を成形する熱風シール手段と、を有する筒状フィルム成形体の製造装置であって、
前記熱風シール手段は、熱風印加ノズルを備え、
前記熱風印加ノズルは、凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
筒状フィルム成形体の製造装置。
【請求項２】
前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
請求項１に記載の筒状フィルム成形体の製造装置。
【請求項３】
さらに、前記重ね合わせ部の裏面側から熱を印加する加熱手段を有する、
請求項１又は２に記載の筒状フィルム成形体の製造装置。
【請求項４】
帯状の合成樹脂フィルムを供給するフィルム供給手段と、
前記合成樹脂フィルムを筒状に湾曲させて該合成樹脂フィルムのフィルム両側縁が重ね合わせられた筒状体を形成する製筒手段と、
前記筒状体の重ね合わせ部に熱風を吹き付け該重ね合わせ部を熱融着させて筒状フィルム成形体を成形する熱風シール手段と、
前記筒状フィルム成形体中に被包装物を充填する充填手段と、
前記被包装物が充填された前記筒状フィルム成形体を所定の間隔で外部から押圧し、該前記押圧された領域のフィルムを封止切断して、両端部が封止された筒状包装体を複数作製する封止手段と、
を有する自動充填包装機であって、
前記熱風シール手段は、熱風印加ノズルを備え、
前記熱風印加ノズルは、凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
自動充填包装機。
【請求項５】
前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
請求項４に記載の自動充填包装機。
【請求項６】
さらに、前記重ね合わせ部の裏面側から熱を印加する加熱手段を有する、
請求項４又は５に記載の自動充填包装機。
【請求項７】
凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
熱風印加ノズル。
【請求項８】
前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
請求項７に記載の熱風印加ノズル。
【請求項１】
帯状の合成樹脂フィルムを筒状に湾曲させて該合成樹脂フィルムのフィルム両側縁が重ね合わせられた筒状体を形成する製筒手段と、前記筒状体の重ね合わせ部に熱風を吹き付け該重ね合わせ部を熱融着させて筒状フィルム成形体を成形する熱風シール手段と、を有する筒状フィルム成形体の製造装置であって、
前記熱風シール手段は、熱風印加ノズルを備え、
前記熱風印加ノズルは、凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
筒状フィルム成形体の製造装置。
【請求項２】
前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
請求項１に記載の筒状フィルム成形体の製造装置。
【請求項３】
さらに、前記重ね合わせ部の裏面側から熱を印加する加熱手段を有する、
請求項１又は２に記載の筒状フィルム成形体の製造装置。
【請求項４】
帯状の合成樹脂フィルムを供給するフィルム供給手段と、
前記合成樹脂フィルムを筒状に湾曲させて該合成樹脂フィルムのフィルム両側縁が重ね合わせられた筒状体を形成する製筒手段と、
前記筒状体の重ね合わせ部に熱風を吹き付け該重ね合わせ部を熱融着させて筒状フィルム成形体を成形する熱風シール手段と、
前記筒状フィルム成形体中に被包装物を充填する充填手段と、
前記被包装物が充填された前記筒状フィルム成形体を所定の間隔で外部から押圧し、該前記押圧された領域のフィルムを封止切断して、両端部が封止された筒状包装体を複数作製する封止手段と、
を有する自動充填包装機であって、
前記熱風シール手段は、熱風印加ノズルを備え、
前記熱風印加ノズルは、凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
自動充填包装機。
【請求項５】
前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
請求項４に記載の自動充填包装機。
【請求項６】
さらに、前記重ね合わせ部の裏面側から熱を印加する加熱手段を有する、
請求項４又は５に記載の自動充填包装機。
【請求項７】
凸状に形成されたノズル本体と、該ノズル本体の凸端面に形成されたスリットと、該スリット内に形成されたノズル開口とを有し、
前記ノズル本体は、前記凸端面における肉厚△ｔが各々１ｍｍ以下、且つ、前記凸端面の側部の切り欠き角度θが３０度以上、である凸状構造を有する、
熱風印加ノズル。
【請求項８】
前記ノズル本体は、前記凸端面に向かって肉薄となるように切り欠かれた絞込構造を有する、
請求項７に記載の熱風印加ノズル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２０２２００（Ｐ２０１０−２０２２００Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４６４９２（Ｐ２００９−４６４９２）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
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