JP2022135637A - 縦型充填包装機および被包装物の充填包装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被包装物に固形物が含まれる場合であっても、またアルミ箔が積層されてなるプラスチックフィルムを製袋する場合であっても、破袋強度に優れた包装体を高速で製造すること。【解決手段】少なくともベース層とシーラント層を有する積層プラスチックフィルムの長手方向に順次に縦シールすることにより、筒状体を連続的に形成する１対の縦シールロールと、前記筒状体内に、被包装物を充填しながら横シールを施すことにより包装体を連続的に製袋していく１対の横シールロールとを備える縦型充填包装機であって、前記縦シールロールの上流位置には、少なくとも前記縦シール予定位置を加熱するプレヒーターが配設されており、前記縦シールロールと横シールロールとの間には、少なくとも前記筒状体の両側端部の縦シール位置で、前記筒状体を長手方向に連続的に引き出す一以上のアウトフィードロール対が配設されている。【選択図】図１

Description

この発明は、長尺の積層プラスチックフィルムを製袋し、液状や粘稠状、粉・粒状物等の被包装物を充填包装して包装体を製造する縦型充填包装機および充填包装方法に関し、とくに固形物入りのレトルト食品を充填包装した小型レトルトパウチを製造するのに好適に用いられる縦型充填包装機および充填包装方法に関する。

従来より飲食物や調味液、医薬品、化学品等の液状物や粘稠物、粉・粒状物等からなる被包装物を、積層プラスチックフィルムを袋状に成形しながら自動的に充填包装することのできる充填包装機が知られており、とくに固形物や、固形物入りの液状や粘稠状の被包装物を充填包装する場合には、シール部内への被包装物（固形物）の噛み込みを防止するため、特許文献１および特許文献２に記載されたような横型の充填包装機が広く利用されている。

この横型充填包装機は、長尺の積層プラスチックフィルムを、水平方向に引き出し移動させながら、その進行方向と略直交する方向に二つ折りにすることで包装袋の底部となる部分を形成した後、ターンテーブルへと導き、回転移動する該積層プラスチックフィルムを、ターンテーブル上の周囲に配設されたシールバー（積層プラスチックフィルムと同期して回転）によって垂直方向から挟み込むことで、包装袋の側部となるシール部を形成して複数の包装袋を水平方向に連続して形成し、続いて、前記包装袋の上端部（開口）に充填シュート（積層プラスチックフィルムと同期して回転）を挿入し、所定量の被包装物を充填（投入）した後、前記上端部（開口）をヒートシールして密封するように構成されている。

特開２０２０－９３８３０号公報 特開２００４－６７２２４号公報 特開２００５－９６８４９号公報

上記横型の充填包装機は、各包装袋に対してそれぞれ充填シュートを挿入して被包装物を充填（投入）する必要があるため、包装速度を高速化することができず製袋加工費が高価となり、とくに被包装物の充填量が５０ｇ以下の小さな包装体（小袋）の製造は、著しいコストアップになることから普及していないのが実情である。

一方、小袋の製造に関しては、特許文献３のような縦型の充填包装機を用いることで、高速で製造することができることが知られている。しかしながら、縦型充填包装機では、被包装物が液状物のみからなる場合には高速かつ連続で小袋を充填包装することができるものの、被包装物中に固形物が含まれるような場合には、横シール部内への固形物の噛み込みを阻止するために被包装物を間欠的に充填する必要があり、高速運転を行うことができないという問題点があった。

さらに、従来の縦型充填包装機では、連続移送される長尺のフィルムの繰り出し機構として縦シールロールが利用されているため、例えば縦シールロールによって積層プラスチックフィルムが過剰に溶融されると、該積層プラスチックフィルムを所期したとおりに送り出すことができず、蛇行したりして積層プラスチックフィルムに皺や依れ等が発生する他、積層プラスチックフィルムの溶融が不足する場合には、シール部が剥離等するおそれがあることから、両者（積層プラスチックフィルムの送り出しと融着接合）のバランスを取りながらシール条件を決定する必要があり、縦ヒートシールロールのシール条件が狭く（厳しく）なる点に問題があった。そのため、レトルトパウチのようにアルミ箔等が積層されている場合や高温でのヒートシールが必要な積層プラスチックフィルムを製袋する場合には、高温で縦シールすることができず、シール時の熱量（シール強度）不足を阻止するために製袋速度を低速にしてシール時間を確保する必要があり、高速運転を行うことができなかった。

そこで、本発明では、被包装物に固形物が含まれる場合であっても、高速かつ低コストで充填包装することができ、とくにレトルトパウチのようなアルミ箔等が積層されている場合、あるいは高温でのヒートシールが必要な積層プラスチックフィルムを製袋するような場合であっても、破袋強度（シール強度）に優れた包装体を高速で製造することのできる縦型充填包装機および被包装物の充填包装方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、少なくともベース層とシーラント層を有する積層プラスチックフィルムからなる包装袋内に被包装物を充填してなる充填包装体を連続して製造する縦型充填包装機において、前記シーラント層どうしが対面するようにして連続的に繰り出される前記積層プラスチックフィルムの長手方向に沿って連続的に縦シールすることにより筒状体とする１対の縦シールロールと、前記筒状体内に、被包装物を充填しながら長手方向に所定の間隔をおいて横シールを施すことにより包装体を連続的に製袋する１対の横シールロールとを備えるものであって、前記縦シールロールの上流位置には、前記積層プラスチックフィルムの少なくとも縦シール予定位置を加熱するプレヒーターが配設され、前記縦シールロールと横シールロールとの間の位置には、前記筒状体の少なくとも一側端部にある縦シール位置において前記筒状体を長手方向に連続的に引き出す一以上のアウトフィードロール対が配設されていることを特徴とする縦型充填包装機である。

また本発明の縦型充填包装機においては、
（１）前記プレヒーターは、一対のシールロールまたは一対の短冊状のヒートプレートによって構成されていること、
（２）前記プレヒーターの上流位置には、前記積層プラスチックフィルムを挟持して長手方向に連続的に送り出す一対のインフィードフィードロールが配設されていること、
（３）前記プレヒーターは、前記縦シールロールによるシール幅以上の範囲を前記シーラント層の融点未満の温度に加熱するものであること、
（４）前記積層プラスチックフィルムは、さらにアルミ箔、アルミ合金箔、アルミニウム蒸着箔および／または紙を積層してなるものであること、
（５）前記横シールロールは、前記筒状体に向かって近接したり離間する開閉動作に合わせ、積層プラスチックフィルムの繰り出し方向に一定の周期で上下動する昇降動作とを組み合わせたボックスモーションの動作を行うものであること、
（６）前記横シールロールは、固形物を含む被包装物の充填に際し、前記筒状体への近接位置において、一対の前記横シールロールどうしによってヒートシール位置に残留する被包装物を排除するものと同時に、該被包装物中に含まれる固形物を粉砕すると共に、粉砕されたそれら固形物どうしの隙間および当該固形物に発生する割れ目内に、軟化－溶融した前記積層プラスチックフィルムのシーラント層樹脂を含浸させていく粉砕含浸処理を行うものであること、
が好ましい。

また本発明は、少なくともベース層とシーラント層を有する積層プラスチックフィルムからなる包装袋内に被包装物を充填してなる充填包装体を連続して製造する方法であって、前記シーラント層どうしが対面するようにして連続的に繰り出される前記積層プラスチックフィルムを、一対の縦シールロールによって長手方向に連続的に繰り出しながら順次に縦シールすることにより、筒状体を形成する筒状体形成工程と、前記筒状体に対し、一対の横シールロールによって被包装物を充填しながら長手方向に所定の間隔をおいて横シールを施すことにより連続的に製袋して包装体を形成していく製袋工程とを有し、前記筒状体形成工程に先立ち、前記縦シールロールの上流位置に配設されたプレヒーターによって、前記積層プラスチックフィルムの少なくとも縦シール予定位置を加熱し、前記縦シールロールと横シールロールとの間の位置において、前記筒状体の少なくとも縦シール位置を、前記縦シールロールの下流位置に配設した一以上のアウトフィードロール対によって挟持し、該アウトフィードロール対の回転によって該筒状体を長手方向に連続的に引き出すことを特徴とする被包装物の充填包装方法である。

なお、本発明の充填包装方法においては、
（１）前記プレヒーターは、一対のシールロールまたは一対の短冊状のヒートプレートによって構成されていること、
（２）前記プレヒーターの上流位置には、前記積層プラスチックフィルムを挟持して長手方向に連続的に送り出す一対のインフィードフィードロールを配設すること、
（３）前記プレヒーターによる加熱は、前記縦シールロールによるシール幅以上の範囲を、前記シーラント層の融点未満の温度までとすること、
（４）前記横シールロールは、前記筒状体に向かって近接したり、離間する開閉動作に合わせ、前記積層プラスチックフィルムの繰り出し方向に一定の間隔で上下動する昇降動作とを組み合わせたボックスモーションの動作を行うこと、
（５）前記横シールロールは、固形物を含む被包装物の充填に際し、前記筒状体への近接位置において、一対の前記横シールロールどうしによって該ヒートシール位置に残留する被包装物を排除すると同時に、該被包装物中に含まれる固形物を粉砕すると共に、粉砕されたそれら固形物どうしの隙間および当該固形物に発生する割れ目内に、軟化－溶融した前記積層プラスチックフィルムのシーラント層樹脂を含浸させていく粉砕含浸処理を行うこと、
が好ましい。

本発明に係る縦型充填包装機および被包装物の充填包装方法によれば、一対の縦シールロールの上流位置に一対の加熱ロールやヒートプレート等からなるプレヒーターを設けることで、縦シールロールによる昇温の負担が小さく（ヒートシール時間が短く）なり、縦シールを高速で行うことができる。そのため、レトルトパウチ用の積層プラスチックフィルムのようにアルミ箔等が積層されているような場合であっても、プレヒーターおよび縦シールロールによって短時間で十分な熱量を供給することができるようになり、シール不良を発生させることなく、高速かつ連続して包装体を製造することができ、小容量の小袋のレトルトパウチであっても低コストで提供することができる。

しかも、本発明では、縦シールロールの下流位置に、一以上のアウトフィードロール対を設けて、積層プラスチックフィルムを連続的に引き出すようにしているため、従来、フィードロールの役割を有していた縦シールロールは、ヒートシールのみを行えばよくなり、縦シール条件（温度、圧力等）の設定が緩和され、各種の積層プラスチックフィルムにおいてシール不良を発生することなく縦シールを高速で行うことができる。

また、本発明によれば、前記プレヒーターの上流位置にインフィードロール対を設けることで、積層プラスチックフィルムを、該インフィードロール対によって連続的に送り出すと共に、縦シールロールと横シールロールとの間に設けられたアウトフィードロール対によって引き出すことで、積層プラスチックフィルムを蛇行させることなく安定して走行させることができる。

例えば、一の積層プラスチックフィルムを幅方向に折り返して二つ折りにして、その非折り返し側端部どうしを縦シールロールによって長手方向に連続して縦シールするような場合には、前記インフィードロール対を、プレヒーターの上流位置に設けたことで、通常であればプレヒーターに向かってＶ字に開いた状態で送られる前記二つ折の積層プラスチックフィルムの非折り返し側端部どうしを、前記インフィードロール対によってぴったりと重ね合わせた状態で送ることができるため、プレヒーターによる熱を積層プラスチックフィルムに対して熱のダメージを与えることなく効率よく伝えることができる。このことは、縦シール位置が複数に有する多列充填包装（多列充填包装機）の場合についても同じ作用効果が得られる。

さらに、本発明によれば、一対の横シールロールが、縦シールを行って筒状にした筒状体に対し接近および離間する開閉動作と、該筒状体の繰り出し方向に昇降動作と、を組み合わせたボックスモーション動作を行うものからなることで高速運転する場合においては、横シール時間を十分に確保することができるようになるため、横シール部のシール強度を高めることができ、たとえ積層プラスチックフィルムにアルミ箔や紙等の、シーラント層への伝熱を阻害するような材料が積層されているような場合であっても、シール不良（液漏れや剥離等）の発生を阻止することができる。

さらに、本発明によれば、被包装物がレトルト食品などの固形物を含むものである場合、前記ボックスモーション動作を行う横シールロールのシール圧力を、例えば５００ｋＰａ以上の高圧にすることで、横シールロールによって被包装物を絞り（抜き）出しながら、その絞り出し位置を横シールする夾雑物シール方法によって、横シール位置の積層プラスチックフィルムを加圧して該被包装物を押し出すと共に、該横シール位置に残留する被包装物中の、その固形物を粉砕すると同時に、その粉々になった固形物の割れ目および該固形物どうしの隙間に、該横シールロールによる加熱によって軟化し溶融した積層プラスチックフィルムのシーラント層樹脂を含浸させていく粉砕含浸処理を行うことができる。これにより、横シール部内に残留する固形物は、島状に分散して点在した状態で溶融したシーラント層樹脂によって含浸もしくは包囲されると共に、積層プラスチックフィルムのシーラント層樹脂と共に融着接合して横シール部を形成することができるようになるため、該横シール部の融着接合が前記固形物によって阻害されるようなことがなく、隙間の発生や剥離等によってシール不良（液漏れ）を招くようなことがない。

本発明の縦型充填包装機の一実施形態を示す模式図である。 図１の縦型充填包装機において、プレヒーターとしてヒートプレートを用いた場合の拡大部分斜視図である。 （ａ）は粉砕含浸処理により形成された横シール部の断面図であり、（ｂ）は粉砕された固形物に溶融したシーラント層の樹脂が含浸する様子を示す図である。 本発明の縦型充填包装機の他の一実施形態を示す模式図である。 （ａ）は図１の充填包装機のプレヒーターおよび縦シールロール部分を示す側面図であり、（ｂ）は図４の充填包装機のインフィードロール対、プレヒーターおよび縦シールロール部分を示す側面図である。

本発明は、充填包装体を一列もしくは複数列（多列）で同時に製造するいずれの場合にも適用が可能であるが、以下の説明は、主として一列充填の例で説明する。

図１は、この発明に係る縦型充填包装機の一実施形態（一列充填）を示す模式図であり、図面に示す例に基づいて、この発明について詳しく説明する。

図１に示す縦型充填包装機では、例えば、一軸もしくは二軸延伸したポリエチレンテレフタレートフィルム層やナイロン樹脂フィルム層等からなるベース層と、無延伸のポリエチレン層やポリプロピレン層等からなるシーラント層とを積層してなる積層プラスチックフィルムＦが巻回されているフィルムロールＲから、該積層プラスチックフィルムＦが、上方から下方に向かって連続的に繰り出され、その繰り出し走行中にガイドロッド１で案内しつつ、積層プラスチックフィルムＦを、シーラント層が互いに向かい合わせになるように幅方向に折り返し、その両側端部６同士を重ね合わせる。

なお、積層プラスチックフィルムＦは、少なくともベース層とシーラント層を有するものであればとくに限定されるものではなく、例えアルミ箔、アルミ合金箔、アルミニウム蒸着層および／または紙などのシーラント層への熱の伝わりを阻害するような材料を積層してなる積層プラスチックフィルムであっても好適に使用することができる。

次に、前記積層プラスチックフィルムＦは、その側端部６の重なり合う部分を、プレヒーター２０によって予熱する。そのプレヒーター２０は、本実施形態では、図１に示すように、一対の加熱ロール２１（水平面内で、図の前後方向で平行に延在する。図では手前側に位置する前方側のものだけを示す。）からなるものであり、該加熱ロール２１は、積層プラスチックフィルムＦの側端部６側に、円形フランジ状のシールバー２２を有する一方、折返し部７側にはゴムロール等からなるピンチロール２３を有し、該シールバー２２およびピンチロール２３によって上記のように折り返して重ね合わせた積層プラスチックフィルムＦの側端部６や折返し部７を挟持しつつ、シールバー２２およびピンチロール２３の回転によって該積層プラスチックフィルムＦを、図の下方側へ繰り出し走行させる。

なお、この実施形態では、図１のように三方がシールされてなる包装体Ｗを製造する場合を一例としている。そのため、一対の加熱ロール２１の、積層プラスチックフィルムＦの折返し部７側には、加熱に寄与しない一対のピンチロール２３が設けられているが、折返し部７がシールされてなる四方シール形の包装体を製造する場合には、該ピンチロール２３の代わりに、シールバーを設けて折返し部７を予熱できるようにすることが好ましい。

一対の加熱ロール２１は、外周面に設けたシールバー２２の加熱に寄与する赤外線等からなるヒータが内蔵されたものが好適に用いられ、図示しない一対のシリンダによって前方側の加熱ロール２１を後方側の加熱ロール２１に向けて押圧することで、積層プラスチックフィルムＦの重ね合わせ側端部６をシールバー２２間に挟持し、加熱、加圧する。なお、プレヒーター２０による加熱温度は、包装体の製造条件（サイズやショット数等）や破袋強度、品種等に合わせて適宜変更し、好ましくは、積層プラスチックフィルムＦのベース層の融点以下とする。

プレヒーター２０は、図１の一対の加熱ロール２１の他、図２に示すような積層プラスチックフィルムＦの搬送方向に延びる短冊状の一対のヒートプレート２４からなるものであってもよく、該一対のヒートプレート２４タイプのものは、積層プラスチックフィルムＦの重なり合う側端部６を表裏から挟むように設けることが好ましい。この場合には、積層プラスチックフィルムＦは、３ｍｍ超～２００ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ～１００ｍｍの長さの一対のヒートプレート２４を用いて、それらの間を該ヒートプレート２４に接触させながら、または各ヒートプレート２４に近接（ヒートプレート２４と積層プラスチックフィルムＦとの隙間：１０ｍｍ以下）した位置を走行し、その間に外側から加熱されることになるので、加熱時間の短い（接触長さの短い：３ｍｍ程度）加熱ロール２１よりも、上記の長さのものとすると伝熱効果が飛躍的に高くなり、しかも温度制御が容易でコストも安価である。また、ヒートプレート２４は、重なり合う側端部６の相互間（内側）に設けてもよく、その場合には、重なり合う積層プラスチックフィルムＦの対面するシーラント層を直接加熱することができるため、効率よく予熱を行うことができる。

続いて、前後で一対の縦シールロール２（水平面内で、図の前後方向で平行に延在する。図では手前側に位置する前方側のものだけを示す。）の回転下で、前記プレヒーター２０によって所定の温度まで予熱された積層プラスチックフィルムＦの側端部６を、さらに加熱、加圧することで、対面するシーラント層どうしを長手方向（縦方向）に連続して融着接合させて縦シール部４を形成し、これによって筒状体５を形成する。

なお、一対の縦シールロール２は、その外周面に円形フランジ状のシールバー３を有するとともに、該シールバー３の加熱に寄与するヒータを内蔵している。一対の前記縦シールロール２は、図示しない一対のシリンダによって前方側の縦シールロール２を後方側の縦シールロール２に向けて押圧することで、積層プラスチックフィルムＦの重ね合わせ側端部６をシールバー３間に挟持し、加熱、加圧して合掌状に融着させて縦シール部４を形成するように構成されている。

上記した四方シール形の包装体を製造する場合には、縦シールロール２の、ガイドロッド１において折返された積層プラスチックフィルムＦの折返し部７に相当する位置にさらにシールバー３を設け、縦シールロール２によって、積層プラスチックフィルムＦの重ね合わせた側端部６および折返し部７にそれぞれ縦シール部４を形成する。また、筒状体５は、上記のように１枚の長尺の積層プラスチックフィルムＦを幅方向に折り返して形成する他、２つのフィルムロールＲを使ってそれぞれ繰り出された２枚の積層プラスチックフィルムＦをシーラント層どうしが対面するように重ね合わせ、その両側端部をそれぞれ長手方向に加熱および加圧して縦シール部４を形成し、これにより筒状体５を形成してもよい。この場合は、ガイドロッド１は存在せず、また縦シールロール２は、積層プラスチックフィルムＦの両側端部にシールバー３が必要となる。

このように、プレヒーター２０は、下流に位置する縦シールロール２による積層プラスチックフィルムＦの側縁部６の、対面するシーラント層どうしの融着接合を補助するためのものであり、まずプレヒーター２０によって積層プラスチックフィルムＦを、例えば対面するシーラント層の界面温度が、該シーラント層の融点未満の温度になるまで予熱し、該予熱された積層プラスチックフィルムＦを、さらに縦シールロール２によって加熱してシーラント層の融点温度以上まで上昇させる。これによれば、縦シールロール２による加熱の負荷が小さくなり、ヒートシール時間が短くなって製袋速度を高速化することができる。

とくに、この２段階による昇温は、アルミ箔等を積層してなる積層プラスチックフィルムＦを製袋してレトルトパウチ等を製造する場合や、紙等の熱が伝わり難い材料が積層されてなる積層プラスチックフィルムＦを製袋する場合に好適である。例えばアルミ箔が積層されてなる積層プラスチックフィルムＦの場合、縦シールロール２による熱がアルミに奪われてシーラント層に熱が伝わり難く、一方、紙が積層されてなる場合には、厚みが厚く、また繊維の隙間に空気があり、断熱効果によって縦シールロール２による熱が伝わり難いため、該シーラント層を融点まで昇温させて融着接合させるのに時間を要していたが、上記のようにプレヒーター２０を用いて、積層プラスチックフィルムＦを所定の温度まで昇温（予熱）させておき、さらに縦シールロール２によってシーラント層の融点温度まで昇温（２段階で昇温）させることで、縦シールロール２による昇温時間を短くすることができ、製袋速度を高速化させることができる。

プレヒーター２０による積層プラスチックフィルムＦの予熱は、少なくとも縦シールロール２のシールバー３による縦シール予定位置に対して行い、好ましくは、該縦シール予定位置よりも相対的に広い範囲（縦シール幅以上）に予熱を行うことで効率よく昇温を行うことができる。この場合、前記縦シール予定位置以外の融着接合を阻止するため、プレヒーター２０の加熱温度を、対面するシーラント層の界面温度が、その融点未満となるように制御することが好ましい。

上記のようにして形成された筒状体５は、前後で一対のアウトフィードロール対９（水平面内で、図の前後方向で平行に延在する。図では手前側に位置する前方側のものだけを示す）によって両側端部がそれぞれ挟持され、該アウトフィードロール対９の回転によって図の下方側へ引き出される。

なお、前記アウトフィードロール対９は、歯車組を介してモータで互いに逆向きにかつ等速で回転駆動するもの等とすることが好ましく、例えば、縦型充填包装機の制御部からの指令によって積層プラスチックフィルムＦ（筒状体５）を挟持しながら所定の速さで回転駆動させることで、該積層プラスチックフィルムＦ（筒状体５）を連続的に引き出すことができる。したがって、従来、フィードロールとして機能していた縦シールロール２はヒートシールのみを行えばよく、それぞれ縦シール条件（温度、圧力等）が柔軟になり、各種の積層プラスチックフィルムに対し、上記のように高速運転下でシール不良を発生することなく確実にヒートシールすることができる。

前記アウトフィードロール対９は、縦シールロール２の下流位置に、筒状体５の少なくとも両側端部を挟持するように設け、例えば、積層プラスチックフィルムＦが広幅からなる場合には、筒状体５の中央部等の複数個所に設けてもよい。また、このアウトフィードロール対９によって、積層プラスチックフィルムＦを後述する横シールロール１０に蛇行することなく送り出すことができるので、横シール部１２への皺等の発生を抑制することができる。

上記のようにして形成された筒状体５の内側へは、それぞれ図示しないタンクから図示しないポンプおよび供給路を介して、供給された被包装物Ｍが充填ノズル１１から連続的に充填される。なお、被包装物Ｍは、固形物を含まない液状物や粘稠物の他、胡椒や胡麻などの穀物粒子や肉、魚、野菜などの固形物を含む液状物や粘稠物、塩や胡椒等の粉粒状物、流動性を有する固形物や半固形物（シリコンや練り物等）などの飲食品や化学品、医薬品等、各種のものを用いることができる。

１対の横シールロール１０では、走行する筒状体５を挟持し、該筒状体５の長手方向に所定の間隔をおいて、充填された被包装物を絞り出しながら、その絞り出し位置を加熱および加圧して横シール部１２を形成することで、上下端部が横シール部１２によって、両側端部が縦シール部４（図では左側）と折返し部７によって包囲された包装体Ｗを、積層プラスチックフィルムＦの長手方向へ繋がった状態の包装体としてで製袋することができる。

１対の横シールロール１０は、図の前後方向に平行に延在させてあり（図では手前側に位置する前方側のものだけを示す。）、歯車組を介してモータで互いに逆向きにかつ等速で回転駆動するものである。例えば、該横シールロール１０については、その外周面上に等間隔に位置し、軸線方向へ延在する複数本のヒートシールバー１３を有し、対向するヒートシールバー１３同士によって筒状体５を挟持し、加熱することで、筒状体５の走行方向と直交する方向に、その全幅にわたって横シール部１２を形成することができる。

なお、１対の横シールロール１０は、筒状体５に向かって接近したり離間する開閉動作に合わせ、積層プラスチックフィルムＦの繰り出し方向に一定の間隔で上下動する昇降動作とを組み合わせたボックスモーションの動作を行うものであることが好ましい。このボックスモーション形の横シールロール１０では、筒状体５を挟持して横シールしながら降下動作を行うため、上記プレヒーター２０と縦シールロール２による２段階の昇温による、高速での縦シール下においても、横シール時間を十分に確保することができるため、横シール部のシール強度を高めることができ、たとえ積層プラスチックフィルムＦに、アルミ箔や紙等のシーラント層への熱の伝わりを阻害するような材料が積層されていても、シール不良（液漏れや剥離等）の発生を阻止することができる。

なお、被包装物が、液状物からなる場合には、一対の横シールロール１０によって筒状体５を挟持し、該横シールロール１０の回転によって筒状体５の間に残存する被包装物を絞り出しながら、その絞り出し位置をヒートシール（夾雑物シール）することで被包装物の横シール部１２内への噛み込みを阻止することができるものの、被包装物が胡椒や胡麻、果皮などの固形物を含有する液状物や粘稠物等の流体や流動性を有する固形、半固形物からなる場合には、横シール部１２内に被包装物の一部（固形物）が残留し、噛み込まれやすく、その噛み込み位置の融着接合が阻害されて剥離が生じやすくなり、やがては液漏れ（スローリーク）が発生するおそれがある。

これに対し、上記のように１対の横シールロール１０を、ボックスモーション動作を行うものにすることにより、強加圧下（好ましくは５００ｋＰａ以上、好ましくは５００～２０００ｋＰａ、より好ましくは６００～１５００ｋＰａ）でヒートシールを行うようにすることで、横シール位置の筒状体５を強加圧して被包装物を押し出すようにすれば、該横シール位置に残留する被包装物中の固形物を強く粉砕することができると同時に、その粉々になった固形物の割れ目および該固形物どうしの隙間に、該横シールロール１０による加熱によって軟化し溶融した積層プラスチックフィルムのシーラント層樹脂を含浸させていく、いわゆる粉砕含浸処理を行うことができるようになる。

その結果、図３に示すように横シール位置に残留する固形物Ｓは、図３（ａ）に示すようにベース層３０とシーラント層３１からなる積層プラスチックフィルムＦの、対面するシーラント層３１中において島状に分散して点在するようになり、該シーラント層３１中の固形物Ｓは、図３（ｂ）に拡大して示したように粉々になると同時に、溶融したシーラント層３１の樹脂３１’がその固形物Ｓの割れ目に含浸し、もしくは包囲して、積層プラスチックフィルムＦのシーラント層３１と共に融着接合し、横シール部１２を形成するようになる。その結果、該横シール部１２の融着接合が前記固形物によって阻害されるようなことがなくなり、隙間の発生や剥離等によってシール不良（液漏れ）を招くようなことがなくなる。

なお、横シールロールは、２段で設けてもよく、その場合には、１段目で筒状体５を加熱、加圧して横シール部１２を形成し、２段目で該横シール部１２部分を冷却されたシールバーによって押さえ付けることで、横シール部１２を定着させて安定化させることができる。

次に、横シールロール１０において連続して製袋された包装体Ｗは、ロータリーカッター等による切り離し手段１５によって横シール部１２の略中間部を幅方向にカットして一体ずつ、もしくは所要の複数体ずつに切り離したり、横シール部１２の略中間部にミシン目を入れて複数体を繋げた状態で搬出される。

図４は、この発明に係る縦型充填包装機の他の一実施形態を示す模式図である。以下、図１の縦型充填包装機と相違する部分についてのみ説明する。
本実施形態の縦型充填包装機では、プレヒーター２０の上流位置に、一対のインフィードロール対８（水平面内で、図の前後方向で平行に延在する。図では手前側に位置する前方側のものだけを示す。）が配設され、該インフィードロール対８によって、上記のようにガイドロッド１によって幅方向に折り返して重ね合わせた積層プラスチックフィルムＦの側端部６および折返し部７を挟持しつつ、該インフィードロール対８の回転に基づいて該積層プラスチックフィルムＦを図の下方側へ繰り出し走行させる。

なお、インフィードロール対８は、歯車組を介してモータで互いに逆向きにかつ等速で回転駆動するもの等とすることが好ましく、例えば、縦型充填包装機の制御部からの指令によって積層プラスチックフィルムＦを挟持しながら所定の速さで回転駆動することで、該積層プラスチックフィルムＦを連続的に引き出すことができる。

図１のインフィードロール対を具えていない縦型充填包装機の場合、フィルムロールＲから繰り出された積層プラスチックフィルムＦは、ガイドロッド１に従って幅方向中央位置で折り畳まれて、図５（ａ）の側面図に示したようにＶ字状にプレヒーター２０へと引き込まれて行くのに対し、図５（ｂ）に示したようにプレヒーター２０の上流位置にインフィードロール対８を設けると、積層プラスチックフィルムＦは、側端部６どうしがぴったりと重なりあった状態でプレヒーター２０へと向かうことになるため、該プレヒーター２０の熱を効率よく積層プラスチックフィルムＦに伝えることができる。

また、本実施形態では、縦シールロール２の上流位置および下流位置にそれぞれフィードロール対（インフィードロール対８およびアウトフィードロール対９）が配設され、該フィードロール対によって積層プラスチックフィルムＦ（筒状体５）を連続的に繰り出しているので、積層プラスチックフィルムＦの蛇行が抑制され、ガイドロッド１の案内によって幅方向に折り返された積層プラスチックフィルムＦの側端部どうしをぴったりと重ね合わせることができ、耳ずれの発生や縦シールロール２による縦シール位置のずれ等を効果的に抑制することができる。

なお、インフィードロール対８は、少なくとも重ね合わせた積層プラスチックフィルムＦの両側端部を挟持するように設け、例えば、積層プラスチックフィルムＦが広幅な場合には、インフィードロール対８を、さらに積層プラスチックフィルムＦの中央部や折返し端部等に複数設けることで、積層プラスチックフィルムＦの蛇行を効果的に抑制することができる。

また、インフィードロール対８とアウトフィードロール対９は、その間を走行する積層プラスチックフィルムＦ（筒状体５）のテンションが一定となるように制御することが好ましく、これによれば、インフィードロール対８とアウトフィードロール対９との間を走行する積層プラスチックフィルムＦ（筒状体５）に弛みが生じることがなく、また積層プラスチックフィルムの偏肉（厚みの違い）による左右の長さの違いの影響を受けることなく、該積層プラスチックフィルムの側縁部をぴったりと重ね合わせることができ、端面がずれる（耳ずれ）のを抑制することができる。

以上、この発明に係る縦型充填包装機および充填包装方法について、包装体Ｗを一列で連続して製造する場合を一例として説明したが、本発明の縦型充填包装機および充填方法は、上記したように幅方向に折り返してなる一枚の広幅の積層プラスチックフィルムＦ、または二枚重ねにした広幅の積層プラスチックフィルムＦに対し、縦シールロール２を幅方向に並列して複数設けて、包装体Ｗを多列で同時に連続して製造する場合にも好適に利用することができ、同様の作用効果を得ることができる。

図１に示す本発明に係る縦型充填包装機により、アルミ箔が積層されてなる積層プラスチックフィルム（ＰＥＴ１２μｍ／Ａｌ７μｍ／ＮＹ１５μｍ／ＰＥ３０μｍ）を幅方向中央位置において二つに折り畳み、重なり合う側縁部（左縦シール部）、幅方向中央部（センター縦シール部）および折返し部（右縦シール部）を縦シールロールに設けたシールバーによって長手方向に連続的にヒートシールを行って多列で包装体を製袋し、各縦シール部についてシール強度を測定した。比較例としては、縦シールロールの上流位置にプレヒーターを設けていない縦型充填包装機を用いて製造した包装体を用いた。その結果を表１に示す。

表１の結果より、本発明例の縦型充填包装機によれば、アルミ箔を積層してなる積層
プラスチックフィルムに対し、フィルム速度を比較例に対して２倍程度に高速にしても十分なシール強度を確保することができ、製造効率を飛躍的に向上させることができることが確認できた。

本発明の縦型充填包装機および充填包装法は、飲食物や調味液、医薬品、化学品等の液状物、粘稠物もしくは粉・粒状物からなる被包装物を充填包装してなる包装体を一列または多列で同時に製造する際に好適に利用することができ、とくにアルミ箔や紙等を積層してなる積層プラスチックフィルムからなり、固形物入りのレトルト食品を充填包装した各種（小型～大型）のレトルトパウチの製造においての利用が期待できる。

１ ガイドロッド
２ 縦シールロール
３ シールバー
４ 縦シール部
５ 筒状体
６ 側端部
７ 折返し部
８ インフィードロール対
９ アウトフィードロール対
１０ 横シールロール
１１ 充填ノズル
１２ 横シール部
１３ ヒートシールバー
１５ 切り離し手段
２０ プレヒーター
２１ 加熱ロール
２２ シールバー
２３ ピンチロール
２４ ヒートプレート
３０ ベース層
３１ シーラント層
３１’ 樹脂
Ｒ フィルムロール
Ｆ 積層プラスチックフィルム
Ｗ 包装体
Ｍ 被包装物

Claims (13)

1. 少なくともベース層とシーラント層を有する積層プラスチックフィルムからなる包装袋内に被包装物を充填してなる充填包装体を連続して製造する縦型充填包装機において、
   前記シーラント層どうしが対面するようにして連続的に繰り出される前記積層プラスチックフィルムの長手方向に沿って連続的に縦シールすることにより筒状体とする１対の縦シールロールと、
   前記筒状体内に、被包装物を充填しながら長手方向に所定の間隔をおいて横シールを施すことにより包装体を連続的に製袋する１対の横シールロールとを備えるものであって、
   前記縦シールロールの上流位置には、前記積層プラスチックフィルムの少なくとも縦シール予定位置を加熱するプレヒーターが配設され、
   前記縦シールロールと横シールロールとの間の位置には、前記筒状体の少なくとも一側端部にある縦シール位置において前記筒状体を長手方向に連続的に引き出す一以上のアウトフィードロール対が配設されていることを特徴とする縦型充填包装機。
2. 前記プレヒーターは、一対のシールロールまたは一対の短冊状のヒートプレートによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の縦型充填包装機。
3. 前記プレヒーターの上流位置には、前記積層プラスチックフィルムを挟持して長手方向に連続的に送り出す一対のインフィードフィードロールが配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の縦型充填包装機。
4. 前記プレヒーターは、前記縦シールロールによるシール幅以上の範囲を前記シーラント層の融点未満の温度に加熱するものであることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の縦型充填包装機。
5. 前記積層プラスチックフィルムは、さらにアルミ箔、アルミ合金箔、アルミニウム蒸着箔および／または紙を積層してなるものであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の縦型充填包装機。
6. 前記横シールロールは、前記筒状体に向かって近接したり離間する開閉動作に合わせ、積層プラスチックフィルムの繰り出し方向に一定の周期で上下動する昇降動作とを組み合わせたボックスモーションの動作を行うものであることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の縦型充填包装機。
7. 前記横シールロールは、固形物を含む被包装物の充填に際し、前記筒状体への近接位置において、一対の前記横シールロールどうしによってヒートシール位置に残留する被包装物を排除するものと同時に、該被包装物中に含まれる固形物を粉砕すると共に、粉砕されたそれら固形物どうしの隙間および当該固形物に発生する割れ目内に、軟化－溶融した前記積層プラスチックフィルムのシーラント層樹脂を含浸させていく粉砕含浸処理を行うものであることを特徴とする請求項６に記載の縦型充填包装機。
8. 少なくともベース層とシーラント層を有する積層プラスチックフィルムからなる包装袋内に被包装物を充填してなる充填包装体を連続して製造する方法であって、
   前記シーラント層どうしが対面するようにして連続的に繰り出される前記積層プラスチックフィルムを、一対の縦シールロールによって長手方向に連続的に繰り出しながら順次に縦シールすることにより、筒状体を形成する筒状体形成工程と、
   前記筒状体に対し、一対の横シールロールによって被包装物を充填しながら長手方向に所定の間隔をおいて横シールを施すことにより連続的に製袋して包装体を形成していく製袋工程とを有し、
   前記筒状体形成工程に先立ち、前記縦シールロールの上流位置に配設されたプレヒーターによって、前記積層プラスチックフィルムの少なくとも縦シール予定位置を加熱し、
   前記縦シールロールと横シールロールとの間の位置において、前記筒状体の少なくとも縦シール位置を、前記縦シールロールの下流位置に配設した一以上のアウトフィードロール対によって挟持し、該アウトフィードロール対の回転によって該筒状体を長手方向に連続的に引き出すことを特徴とする被包装物の充填包装方法。
9. 前記プレヒーターは、一対のシールロールまたは一対の短冊状のヒートプレートによって構成されていることを特徴とする請求項８に記載の被包装物の充填包装方法。
10. 前記プレヒーターの上流位置には、前記積層プラスチックフィルムを挟持して長手方向に連続的に送り出す一対のインフィードフィードロールを配設することを特徴とする請求項８または９に記載の被包装物の充填包装方法。
11. 前記プレヒーターによる加熱は、前記縦シールロールによるシール幅以上の範囲を、前記シーラント層の融点未満の温度までとすることを特徴とする請求項８～１０のいずれか１項に記載の被包装物の充填包装方法。
12. 前記横シールロールは、前記筒状体に向かって近接したり、離間する開閉動作に合わせ、前記積層プラスチックフィルムの繰り出し方向に一定の間隔で上下動する昇降動作とを組み合わせたボックスモーションの動作を行うことを特徴とする請求項８～１１のいずれか１項に記載の被包装物の充填包装方法。
13. 前記横シールロールは、固形物を含む被包装物の充填に際し、前記筒状体への近接位置において、一対の前記横シールロールどうしによって該ヒートシール位置に残留する被包装物を排除すると同時に、該被包装物中に含まれる固形物を粉砕すると共に、粉砕されたそれら固形物どうしの隙間および当該固形物に発生する割れ目内に、軟化－溶融した前記積層プラスチックフィルムのシーラント層樹脂を含浸させていく粉砕含浸処理を行うことを特徴とする請求項８～１２のいずれか１項に記載の被包装物の充填包装方法。

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