JP4757203B2 - 筒状包装体及びその包装方法と包装装置 - Google Patents

Description

本発明は、液状或いは練り状食品、特に、ソーセージ等の包装後に加熱処理を施す食品の包装に適した筒状包装体、及び、その包装方法と該方法を実施する包装装置に関する。

漬け物やチーズ、ソーセージといった液状或いは練り状食品など、流動性を有する物品の包装形態として、長尺の合成樹脂フィルムの側端部同士を重ねて融着した筒状フィルム内に上記物品或いはその原料を充填し、該フィルムの両端部を封止してなる筒状包装体が広く用いられている。図１０に筒状包装体の模式図を示す。図中、１１１は合成樹脂フィルム、１１２はフィルム側端部を融着してなる融着部、１１３は封止材である。

この様な筒状包装体の包装作業は、通常、筒状フィルムの形成から封止まで連続工程で行われる。具体的には、帯状の合成樹脂フィルムを繰り出しながら側端部同士を融着させて筒状フィルムを形成し、該筒状フィルム内に被包装物を連続的に充填して筒状体を形成し、所定の間隔で外部より該筒状体を絞って内部の被包装物を押しのけ、押しのけた部分のフィルムを集束させて封止材により封止し、フィルムを切断する。

従来、筒状包装体の封止材としては、結紮工程において、カシメ易く、塑性変形して戻らないことから、気密性保持の目的でアルミニウム線材が用いられていた。

しかしながら、金属線材を用いた場合、包装後に金属製夾雑物が混入しているかどうかを金属探知器により検知することができない。また、包装体の密封性を保つため、アルミニウム線材はフィルムに強固に取り付けられるため、包装体を開封後にフィルムからアルミニウム線材を取り外すことが容易ではなく、フィルムやアルミニウム線材をリサイクルする上で好ましくない。さらに、結紮工程では、潤滑と冷却のために、アルミニウム線材には薄く油が塗布されており、該油の付着が食品衛生上好ましくなく、洗浄工程も必要となっている。さらに、従来のアルミニウム線材を用いた場合の、気密度（エア耐圧）の基準は０．１５ＭＰａであり、この基準を維持・管理するのは容易ではなかった。

上記のような理由から、アルミニウム線材に代わる封止材が求められていた。

特許文献１には、筒状体を所定の間隔で外部より絞って形成したケーシングフィルムの集束部に補強フィルムを配して超音波融着させた封止部を備えた包装体が開示されている。

特開昭６３−２７２６３７号公報

しかしながら、フィルムの集束部において超音波を印加して補強フィルムとケーシングフィルムとを融着させた場合、包装体のケーシングフィルムが溶融し、内部応力によってケーシングフィルムの厚みが薄くなったり、微細な穴が生じてしまい、以後の搬送等において包装体が破裂するなどの問題を生じやすい。特に、包装後に加熱する物品の場合には、加熱槽の中で破裂するという問題を生じてしまう。破裂した包装体の内容物は全て損失となり、また、破裂して他の包装体を汚染した場合には、汚染された包装体の洗浄操作が必要になるため、包装体の破裂は製造コストの削減を阻む一因となっている。

本発明の課題は、このような問題に鑑み、金属線材を用いることのない包装体において、破裂等の不良品の発生を防止することにある。

本発明の第一は、被包装物を充填した筒状フィルムの両端部を合成樹脂線材により封止してなる筒状包装体の包装方法であって、
帯状の合成樹脂フィルムを連続して繰り出しながら、該フィルムの側端部同士を重ねて融着して筒状フィルムを連続的に形成し、
該筒状フィルム内に被包装物を連続的に充填して筒状体を形成し、
該筒状体を所定の間隔で連続的に外部より絞って内部の被包装物を押しのけ、該被包装物が押しのけられた領域のフィルムを集束してフィルム集束部を形成し、
直線状の合成樹脂線材をＵ字形に成形した後、該Ｕ字内に上記フィルム集束部を配置し、
該合成樹脂線材の端部同士を接触させて該合成樹脂線材をＯ字形に成形し、該端部同士の接触部に対して、該接触部と該合成樹脂線材の長さ方向の中央部とを結ぶ方向に超音波を印加することにより融着させて封止し、
該線材が包装体の両端部に位置するようにフィルムを切断することを特徴とする筒状包装体の包装方法である。

本発明の第二は、長尺の合成樹脂フィルムの側端部同士を重ねて融着した筒状フィルム内に被包装物が充填され、該フィルムの両端部に、該合成樹脂フィルムを囲んで合成樹脂線材をＯ字形に成形し、端部同士を融着させてなる封止部を有し、本発明の包装方法により包装されたことを特徴とする筒状包装体である。

本発明の第三は、長尺の合成樹脂フィルムの側端部同士を重ねて融着した筒状フィルム内に被包装物が充填され、該フィルムの両端部に、該合成樹脂フィルムを囲んで合成樹脂線材をＯ字形に成形し、端部同士を融着させてなる封止部を有し、該封止部とフィルム端部との間に断面形状がコ字形のフィルム融着部を有し、本発明の包装方法により包装されたことを特徴とする筒状包装体である。

本発明の第四は、被包装物を充填した筒状フィルムの両端部を合成樹脂線材により封止してなる筒状包装体の包装装置であって、
帯状の合成樹脂フィルムを連続して繰り出す手段と、
該フィルムの側端部同士を重ねて融着して筒状フィルムを連続的に形成する手段と、
該筒状フィルム内に被包装物を連続的に充填して筒状体を形成する手段と、
該筒状体を所定の間隔で連続的に外部より絞って内部の被包装物を押しのける手段と、
被包装物が押しのけられた領域のフィルムを集束してフィルム集束部を形成する手段と、
所定の長さの直線状の合成樹脂線材をＵ字形に成形する成形手段と、
Ｕ字形の合成樹脂線材の湾曲部を支えるアンビルと、該合成樹脂線材のＵ字内にフィルム集束部を配置した後、該合成樹脂線材のＵ字の両端部に押し当てて該端部同士を接触させて該合成樹脂線材をＯ字形に成形するホーンとを備え、合成樹脂線材の長さ方向の中央部と端部同士の接触部とを結ぶ方向に超音波を印加する封止用超音波印加手段と、
該合成樹脂線材が包装体の両端部に位置するようにフィルムを切断する切断手段と、
を少なくとも備えたことを特徴とする筒状包装体の包装装置である。

本発明においては、下記の効果が得られる。

封止材として合成樹脂線材を用いるため、封止工程が簡易で、筒状包装体の両端部の封止に好ましく用いられ、また、射出成形品に比較して単価が大幅に低減される。また、金属が用いられないため、包装後の金属探知器による金属製夾雑物の検知が可能であり、食品衛生上も好ましい。特に、合成樹脂線材と合成樹脂フィルムとに同じ素材を用いた場合には、分別せずにリサイクルに供することができる。

封止材が線材であるため、一度に多数個分を供給することができ、線材の供給のために頻繁に包装装置を停止する必要が無く、包装効率が高い。

本発明においては、フィルム集束部において、合成樹脂線材の端部同士が融着により強固に一体化しており、ソーセージのように、包装後に加熱処理により内圧が高くなるような場合にも十分に密封性を維持することができる。さらに、本発明において合成樹脂線材とフィルムとを一部で融着させることにより、包装体から合成樹脂線材が脱離することがない。また、この場合、合成樹脂とフィルムとの融着部を一部に限定することで、封止部のフィルムに薄肉部や微少な穴が生じにくく、十分な密封性を維持することができる。

また、線材融着部に液体を接触させたり、或いは線材の材質を選択することによって、線材融着部の冷却時間を短縮することにより、生産効率を上げることができる。

さらに、本発明において、合成樹脂フィルムの切断手段として超音波印加による溶断を用いた場合、溶断部であるフィルム末端部が互いに融着するため、合成樹脂線材による封止と相俟って高い密封性が得られる。さらに、合成樹脂線材の融着とフィルムの溶断の両方の操作を備えた超音波印加手段を用いることができ、両作業を同時に且つ簡易に実施することができる。

また、本発明において、フィルムの切断を切断刃により行い、切断部を避けてフィルム融着部を形成することにより、融着して塊状となったフィルム融着部による他の包装体の損傷を防止することができる。

以下に本発明の筒状包装体、包装方法、包装装置について図面を用いて詳細に説明する。

本発明の筒状包装体は、先に図１０に示した形態と基本的には同じである。即ち、長尺の合成樹脂フィルム１１１の側端部同士を重ねて融着した筒状フィルム内に被包装物を充填し、該フィルムの両端部を封止材１１３により封止した形態であり、本発明は、封止材１１３として合成樹脂線材を用い、合成樹脂フィルム１１１を集束したフィルム集束部において、直線状の合成樹脂線材をＯ字形に成形し、端部同士を融着させて封止したことに特徴を有する。

図１に、本発明の包装装置の好ましい形態の一例の概略図を示す。本実施形態は、フィルムの切断手段として超音波印加による溶断を用いた形態である。

図１中、１はフィードポンプ、２は充填ノズル、３は製筒装置、４はロール、５は合成樹脂フィルム、６は電極、７は被包装物、８は移送ローラー、９は絞りローラー、１０は封止・切断手段、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは集束板、１４ａ、１４ｂは封止用ホーン、１５ａ、１５ｂは封止用アンビル、１６は溶断用ホーン、１７は溶断用アンビルである。

図１の装置において、充填ノズル２はフィードポンプ１に連結されており、充填ノズル２の中間部に製筒装置３が設けられ、ロール４から繰り出された帯状の合成樹脂フィルム５はこの製筒装置３を通過するときに筒状に丸められる。そして、筒状に丸められて重ねられたフィルム５の側端部同士を電極６により融着し、筒状フィルムを形成する。一方、充填ノズル２から該筒状フィルムに被包装物７を充填し、筒状体を形成する。筒状体は移送ローラー８によって挟持されて紙面下方に移送され、次いで、絞りローラー９が筒状体を所定の間隔で外部より絞って内部の被包装物７を押しのけ、押しのけられた領域のフィルムを、封止手段１０において集束してフィルム集束部を形成し、該フィルム集束部においてフィルム５に超音波を印加して溶断すると同時に、溶断部の前後において、フィルム集束部を合成樹脂線材によって封止し、合成樹脂線材により両端を封止した包装体が得られる。上記一連の工程は全て連続的に行われる。

図２に、図１の封止・切断手段１０中の集束手段の拡大斜視図を示す。尚、図２においては、便宜上、超音波印加手段を省略する。

図２において、集束板１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、被包装物７を押しのけた領域のフィルム１８を集束する手段であって、本例では図２に示すように、入口が最も広く、奥になるほど狭い開口部を有し、１１ａと１１ｂ、１２ａと１２ｂとがそれぞれ開口部を対向させて、上下方向でずれて平行に配置している。従って、フィルムを両側から挟むように互いにフィルムに向かって前進させることにより、図３に示すように、フィルムを絞ってフィルム集束部１９を形成することができる。尚、集束手段は、図２に示す形態に限定されるものではなく、同様の作用を有するものであれば、どのような手段であってもかまわない。

このように、集束したフィルム集束部１９において合成樹脂線材を用いて超音波融着により封止する。

本発明においては、所定の長さに切断した直線状の合成樹脂線材を先ずＵ字形に成形し、フィルム集束部を該Ｕ字内に配置させた後、Ｕ字の開口部である合成樹脂線材の両端部を互いに接触させてＯ字形に成形し、該接触部を超音波融着する。本発明において好ましくは、直線状の合成樹脂線材をＵ字形に成形する成形手段と、Ｕ字形の合成樹脂線材の両端部を超音波融着する際の超音波印加手段とに、共通のアンビルを用いることができる。即ち、アンビルがＵ字の湾曲部の外側に対応する凹形の湾曲面を有し、該Ｕ字の湾曲部の内側に対応する凸形の湾曲面を有する凸型を用いて成形手段とする。また、封止用ホーンには該Ｕ字形の合成樹脂線材の端部同士を接触させてＯ字形に成形しうる形状を備えたホーンを用いる。具体的には、Ｕ字形の合成樹脂線材の両端部に押し当てることにより、該端部同士が近づくような凹型の湾曲面を備えたホーンが好ましく用いられる。

本発明において好ましく用いられる、アンビルが合成樹脂線材の成形用手段を兼ねた、封止用ホーン及びアンビルの構成例を図４、図５に示す。図４は斜視図、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図中、１４はホーン、１５はアンビルである。

本構成例のアンビル１５は、ホーン１４に向かって中央部に凹部を有する平面が略Ｕ字形を有し、合成樹脂線材を保持するべく、Ｕ字に沿って溝が形成されている。一方、ホーン１４は、アンビル１５に向かって中央部が凹んだ湾曲面を有している。本超音波印加手段のアンビル１５を用いた合成樹脂線材の成形工程を図６に、成形した合成樹脂線材による封止工程を図７にそれぞれ示す。図中の２０は凸型、２１は合成樹脂線材であり、いずれの図も図５（ｂ）のＢ−Ｂ’断面により各工程を示す。

先ず、所定の長さに切断した合成樹脂線材２１をアンビル１５と凸型２０との間に配置する〔図６（ａ）〕。該凸型２０は合成樹脂線材２１を成形するＵ字形状の湾曲部の内側に対応する凸形の湾曲面をアンビル１５に向かって備えている。合成樹脂線材２１は予め所定の長さに切断して包装装置に供給しても良いが、包装装置に切断手段を付設して、長尺の線材をリール状に巻いたものを装置内で切断しながら用いるのが好ましい。

凸型２０をアンビル１５に向かって相対的に前進させ、先端の湾曲面を合成樹脂線材２１の長さ方向の中央部に押し当てると、合成樹脂線材２１はアンビル１５に形成された溝の平面形状に沿って中央部で湾曲し〔図６（ｂ）〕、最終的にアンビル１５に形成された凹形の湾曲面に沿ったＵ字形に形成される〔図６（ｃ）〕。

尚、上記成形工程においては、合成樹脂線材２１を成形しやすくするために加熱することが好ましく、加熱手段としては、当該工程に供する前に別途合成樹脂線材２１を加熱しても、また、凸型２０及び／またはアンビル１５を加熱して用いても良い。

Ｕ字形に成形された合成樹脂線材２１は、凸型２０を後退させてもアンビル１５の溝に保持されており、この状態で合成樹脂線材２１のＵ字内にフィルム集束部１９を配置し、ホーン１４をアンビル１５に対峙させる〔図７（ａ）〕。

ホーン１４をアンビル１５に向かって前進させると、平面方向におけるホーン１４の両端が先ず合成樹脂線材２１の両端部に接し〔図７（ｂ）〕、次いで、該両端部はホーン１４の凹形の湾曲面に沿って中央部に滑り込むことによって互いに接近し〔図７（ｃ）〕、最終的に両端部が接触する〔図７（ｄ）〕。

図７（ｄ）に示すように、Ｕ字形の合成樹脂線材２１の両端部が接触してＯ字形を成形した状態で、ホーン１４とアンビル１５間に超音波を印加する。その結果、超音波は図中の矢印２３で示される方向、即ち、合成樹脂線材２１の両端部の接触部２２と、該合成樹脂線材２１の長さ方向の中央部を結ぶ方向に印加され、該接触部２２において合成樹脂線材２１の両端部が互いに融着し、封止が完了する。

一般的に二つの合成樹脂部材を超音波融着させる場合、二つの合成樹脂部材の接触面に直交する方向に超音波を印加する。しかしながら本発明においては、合成樹脂線材２１の両端部の接触部２２の面に平行な方向に超音波を印加することにより、該面に直交する方向に印加した場合よりも良好に融着させることができることを見い出し、本発明を完成したものである。本発明においては、このように、一般的な超音波融着とは異なり、合成樹脂線材の両端部の接触部２２の面に平行に超音波を印加することから、図６，図７に示したように、合成樹脂線材２１をＯ字形に成形する際の凹型と該合成樹脂線材２１の両端部の接触部２２に超音波を印加するためのアンビルとを兼用することができ、装置の簡略化を図ることができる。

本発明において、封止部は図３に示したフィルム集束部１９の上下の集束板１１ａ、１１ｂ及び１２ａ、１２ｂのそれぞれに近い位置に形成され、両封止部の間の中央部においてフィルム集束部１９を切断する。

本発明に係るフィルムの切断手段としては、特に限定されず、切断刃を用いた従来と同様の方法でも構わないが、溶断手段を用いた場合には、フィルムを切断すると同時に、切断部においてフィルム同士が互いに融着して包装体の密封性を高めることができる。特に、超音波印加による溶断を用いた場合、封止用の超音波印加手段と溶断用の超音波印加手段を一体に構成することができ、好ましい。具体的には、図１における封止用ホーン１４ａ、１４ｂと溶断用ホーン１６とを一体構成とし、封止用アンビル１５ａ、１５ｂと溶断用アンビル１７とを一体構成とすることにより、封止工程と溶断工程とをタイミング調整することなく同時に実施することができる。封止部と溶断部とは非常に近接しているため、このように超音波印加手段を一体に構成することはスペース的にも非常に有利である。

溶断用のホーン１６、アンビル１５の形状としては、一方にフィルムの長さ方向に直交する凸条を設け、他方を該凸状が当接する平面とすればよい。凸状は例えば断面が円形のものが好ましく用いられ、その直径は１．０〜４ｍｍ程度が好ましい。

図８は、本発明の包装体の封止部を示す図であり、図８（ａ）は部分拡大斜視図、（ｂ）は断面図であり、図中２４が合成樹脂線材２１の端部同士を融着した線材融着部、２６が溶断によるフィルム融着部である。

本発明においては、直線状の合成樹脂線材２１をＯ字形にまで成形して封止するため、成形後の合成樹脂線材２１内には内部応力が発生する。そのため、封止工程において合成樹脂線材２１の端部同士を十分に融着して線材融着部２４を形成した後、内部応力によって再び両端部が離れてしまわないように、該融着部２４を十分に冷却して固化する必要がある。冷却手段としては、単に所定の時間をかけるだけでも良いが、液体を接触させることで積極的に冷却することができる。用いられる液体としては、室温の水が望ましく用いられる。水を用いて融着部２４を冷却する場合、融着部２４と同時にホーン１６も冷却され、該ホーン１６の温度上昇が抑えられて合成樹脂線材２１の融着工程が安定するという効果も得られる。

また、後述するように、合成樹脂線材２１の素材を選択することによっても、他の素材よりも冷却時間を短縮することが可能である。さらに、図９に示すように、合成樹脂線材２１のフィルム集束部１９に接する側に、該合成樹脂線材２１の長さ方向に直交する方向に凹部２５を形成することによって、成形後に発生する合成樹脂線材２１内の応力を低減することも、冷却時間を短縮する上で有効である。尚、図９（ａ）は凹部を正面から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。このような凹部２５は、予め線材２１に付与して包装装置に供給した場合には、該凹部２５がフィルム集束部１９に面するように合成樹脂線材２１をアンビル１５に対して配置することが難しいため、成形工程直前に包装装置内において金型等を用いて成形付与する、或いは、成形工程において凸型２０の湾曲面に対応する凸部を設けておき、Ｕ字形に成形すると同時にＵ字の内側に凹部２５が形成されるように装置を構成することが好ましい。

本発明においては、フィルム集束部１９と合成樹脂線材２１との接触領域において、線材とフィルムとが部分的に融着した線材・フィルム融着部を形成することが好ましい。特に、線材・フィルム融着部は包装体の端部側に設けることが望ましく、この場合、包装体に生じた内圧による応力は、フィルム集束部１９と線材２１との接触領域の胴部側のフィルムと線材２１とが融着していない部分にかかる。従って、線材・フィルム融着部にかかる応力は低減されているため、該応力によりフィルムの薄肉化や微細な穴が発生せず、包装体の破裂には至らない。また、線材・フィルム融着部において線材２１はフィルム集束部１９に固定されているため、上記応力が過大になった場合でも、該線材２１が包装体から脱離する恐れがない。尚、線材・フィルム融着部はフィルム集束部１９内において、不連続に形成されていても構わない。線材・フィルム融着部の領域としては、フィルム集束部１９の水平断面においては、フィルム集束部１９の周囲の９０％以下が好ましい。

融着に用いられる超音波の周波数は、１５〜４０ｋＨｚ程度であり、印加時間や振幅、印加時に線材同士を接触させる圧力等については、用いる線材の素材や直径、必要とされる封止強度に応じて適宜選択すればよい。

また、本発明において用いられる合成樹脂線材２１としては、合成樹脂線材２１の横断面形状は特に限定されるものではなく、円形、略円形、楕円形、正方形、長方形、だるま型など、適宜用いることができる。図１１に横断面が種々の合成樹脂線材を用い、フィルムと合成樹脂線材を部分的に融着させた場合の封止部の断面模式図を示す。図中、３１は凹部、３２は線材・フィルム融着部である。

図１１（ａ）は合成樹脂線材の断面が円形の場合で、封止時の圧力により変形して半楕円形状を呈している。また、（ｂ）は長方形の長辺を互いに対向させて封止した場合、（ｃ）は正方形の角部を互いに対向させて封止した場合、（ｄ）はだるま型の場合である。前記したように、フィルム集束部１９の、包装体端部側のみに部分的に線材・フィルム融着部３２を形成する上では、図１１（ｄ）に示されるだるま型のように、合成樹脂線材２１の横断面形状において、フィルム集束部１９と接触する側面が、包装体の長さ方向において少なくとも一つの凹部３１を有する線材を用い、該凹部３１を挟む二つの凸部のうち包装体の端部側の凸部において前記線材・フィルム融着部３２を形成することが好ましい。このような横断面形状の線材を用いて図１１（ｄ）の如く封止した場合、線材・フィルム融着部３２が、必要以上に胴部側に広がることを防ぐことができる。さらに、図１１（ｄ）に示されるように、合成樹脂線材２１の横断面形状において、フィルム集束部１９と接触する側面に包装体の長さ方向において少なくとも一つの凸部３３を、線材・フィルム融着部３２よりも胴部側に有する線材を用いることも好ましい。このような線材を用いた場合、包装体の内部の圧力が凸部３３の存在によって、線材・フィルム融着部３２へは伝わりにくくなるため、線材・フィルム融着部３２にかかる応力がさらに低減される。これら凹部３１、凸部３３は、図１１（ｄ）に示されるだるま型だけでなく、他の断面形状の線材でも使用することができる。また、図１１（ｅ）は、横断面が円形の合成樹脂線材を、該線材の直径よりも狭い所定の間隙を置いて平行配置させた２本のローラー間に通したもので、当該線材を用いることにより、常に均一な幅の線材が供給され、線材融着部２４の再現性が向上する。

さらに本発明においては、フィルムの切断手段として切断刃を用い、切断箇所よりも合成樹脂線材側においてフィルム融着部を形成することにより、融着によって塊状となったフィルム融着部が他の包装体を損傷することを防止できる。

また、切断刃により切断したフィルムの切断部の近傍において、フィルム同士を融着させることにより、封止部の外側で密封性を高める手段を講じることが好ましい。具体的には、水平断面形状がフィルムに向かって開口部を有するコ字形のアンビルと、該コ字内に幅方向に遊びを有して嵌合されるホーンとの組み合わせからなる超音波印加手段を用い、水平断面形状がコ字形のフィルム融着部を形成する。尚、本発明において、コ字形であるとは、角部において製造上、若干のＲが形成されたものを含む。

図１２に具体的な密封用超音波印加手段の構成例を、図１３に図１２の超音波印加手段を用いたフィルムの融着工程の平面模式図を、図１４に図１２の超音波印加手段と切断刃を用いた包装装置の概略図を、図１５に該装置を用いて包装した包装体の封止部の拡大斜視図を示す。図中、１４１，１４１ａ，１４１ｂはホーン、１４２，１４２ａ，１４２ｂはアンビル、１４３は切断刃である。

図１３に示すように、フィルム集束部１９を挟んでホーン１４１とアンビル１４２とを対峙させ〔図１３（ａ）〕、一方を他方に対して相対的に前進させて集束部１９を押し潰し〔図１３（ｂ）〕、水平断面形状においてコ字形にフィルムを超音波融着させてフィルム融着部２６を形成する〔図１３（ｃ）〕。

本発明において好ましく用いられるアンビル１４２は、図１２に示されるように、垂直方向断面において、ホーン１４１に対向する面が半円形或いは略半円形である。また、本発明においては、図１３に示すようにアンビル１４２のコ字の幅方向の長さＷ１がホーン１４１の当該長さＷ２よりも大きく、ホーン１４１をアンビル１４２のコ字内に侵入させた際に、ホーン１４１とアンビル１４２とが当該幅方向において遊びを有する。好ましくは、ホーン１４１とアンビル１４２との間に０．０５〜０．２ｍｍ程度の間隙を設ける。当該間隙を設けることにより、図１３（ｂ）の如く押し潰された集束部１９のフィルムが該間隙内に広がり、フィルム全体が融着され、均一に融着したフィルム融着部２６が形成され、包装体は封止部の外側（端部側）でさらに良好に密封され、外部からの雑菌等による汚染を防止することができる。

尚、図１２に示した超音波印加手段は合成樹脂線材２１の封止に用いる超音波印加手段と一体に構成することにより封止工程とフィルム融着部の融着工程とをタイミング調整することなく同時に実施することができる。また、装置の小型化を図ることもできる。

本発明において用いられる合成樹脂線材２１は、融着による封止が可能な素材であれば用いることができるが、好ましくは、超音波適性の高い熱可塑性樹脂と、それよりも軟化温度の低い熱可塑性樹脂との混合物或いは共重合物が挙げられる。具体的には、ナイロン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、特に高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、塩化ビニリデン（ＶＤＣ）と塩化ビニル（ＶＣ）との共重合体（ＶＤＣ・ＶＣ共重合体）やＶＤＣとメチルアクリレート（ＭＡ）との共重合体（ＶＤＣ・ＭＡ共重合体）、ブタジエンを加えたハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）が挙げられ、ＶＤＣ・ＭＡ共重合体における好ましい質量組成比は、８５／１５〜９８／２である。尚、前述したように、融着後の冷却時間を短縮するために有効な素材としては、塩化ビニリデン含有量が６５〜９８質量％、より好ましくは７５〜９８質量％であるＶＤＣ・ＶＣ共重合体である。

上記超音波適性としては、結晶性よりも非晶性である（溶けやすい）、純度が高い、ヤング率が高い、軟化温度が低い、といった要因が挙げられる。ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）はヤング率が高いなど超音波適性に優れているものの、結晶性であるため、やや溶けにくい。一方、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）は、非晶性で溶けやすく、軟化温度も低い。そのため、ＶＤＣ・ＶＣ共重合体では、ＶＤＣが発熱してＶＣが溶けるという望ましい状態が形成されることになる。また、ＨＩＰＳについては、ポリスチレン（ＰＳ）単独でも上記超音波適性に優れているが、軟化温度の低いブタジエンを加えることでさらに融着効果が高まる。

また、前述した融着後の冷却時間を短縮するために有効な手段として、結晶核剤の添加が挙げられる。結晶核剤としては、タルクやシリカ、顔料などが用いられ、好ましくはタルクを０．０２〜０．０５質量％の範囲で合成樹脂線材中に添加する。このような結晶核剤を添加した合成樹脂線材は、添加前に比較して超音波印加による溶融後の再凝固温度が１〜２℃上昇する。

さらに、本発明に用いられる合成樹脂線材は、長さ方向に延伸されているものが好ましく用いられる。このような線材は、線材の製造工程においてロール延伸することで得られる。延伸比としては２〜５倍が好ましく、当該範囲の合成樹脂線材は未延伸のものに比較して再凝固温度が２〜３℃上昇する。

また、本発明においては、合成樹脂線材に熱収縮性を持たせておくことにより、包装後の加熱工程において熱収縮を利用して該線材の剛性を高めることができる。具体的には、冷間延伸配向させた線材を用い、比較的長い線材を用いて封止を行う。このような包装体をボイル工程やレトルト工程などの加熱工程に供した場合、包装体全体で８０〜１２０℃程度まで加温されるが、線材の熱容量よりも包装体の内容物の熱容量の方が大きいため、線材の熱収縮が先に進行して短くなり、剛性が向上する。その結果、包装体の内容物の膨張による応力が封止部にかかっても、既に剛性が向上した線材が該応力に耐えて包装体の密封性が維持される。

尚、合成樹脂線材の熱収縮は、加熱工程に先立って実施させても良い。また、熱収縮性が高すぎる場合には、加熱工程で破断してしまうため、加熱工程の温度や時間等を考慮して熱収縮性を調整する必要がある。例えば、１２０℃での熱収縮率（１２０℃での熱収縮処理前後の線材の長さの差／収縮前の線材の長さ）が１０〜４５％が望ましい。さらに望ましくは、２０〜３０％である。ここで、熱収縮処理後の線材の長さは、１００ｍｍの線材を１２０℃の油浴に１０分間浸漬した後、水道水と洗剤で線材を洗浄して線材の長さを測定する。

本発明において用いられる合成樹脂フィルム５は、融着が可能で、包装後に良好な密封性を有するものであれば特に素材は限定されないが、具体的には、上記した合成樹脂線材２１に用いられるものと同様のＶＤＣ・ＶＣ共重合体やＶＤＣ・ＭＡ共重合体やＨＩＰＳ、また、ＰＶＤＣ、ＰＶＣ、ナイロン（Ｎｙ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が用いられ、単層フィルムでも、複層フィルムであっても良い。

尚、合成樹脂フィルム５と合成樹脂線材２１に同じ素材を用いた場合には、リサイクルする際に分別する必要が無く、好ましい。

本発明において用いられる合成樹脂線材２１の大きさは、断面が円形の場合で直径が１〜５ｍｍ程度が好ましく、円形以外の場合も、当該直径に相当する大きさが好ましい。また、長さについては６〜２４ｍｍ程度が好ましい。

（実施例１〜６）
図１に示した封止用ホーン１４ａ、１４ｂと溶断用ホーン１６とを一体構成とし、封止用アンビル１５ａ、１５ｂと溶断用アンビル１７とを一体構成とした超音波印加手段を用い、包装体の封止を行った。合成樹脂フィルムとしては塩化ビニリデン樹脂製のフィルムを用い、被包装物として魚肉を充填し、包装体の長さを２３０ｍｍ、包装体の胴の直径を３０ｍｍとした。また、合成樹脂線材としては、下記表１に示す樹脂素材と結晶核剤を組み合わせた素材を断面の直径が２．２ｍｍの円形に成形し、長さを１８ｍｍとして用いた。

（実施例７）
図１４に示した封止用ホーン１４ａ、１４ｂと密封用ホーン１４１ａ、１４１ｂとをそれぞれ一体構成とし、封止用アンビル１５ａ、１５ｂと密封用アンビル１４２ａ、１４２ｂとをそれぞれ一体構成とし、切断刃１４３として合金工具鋼製の厚さ１ｍｍ板を鋭利に研磨したもの１枚を用いた以外は実施例４と同様にして包装体の封止を行った。尚、密封用超音波手段において、図１３のＷ１は２．２ｍｍ、Ｗ２は２．０ｍｍとした。

（評価）
得られた各包装体について、微細な穴が生じているかどうかを導電テスターを用いて測定した。具体的には、テスターの（＋）側を包装体の中央に差し込み、５％塩水の入った容器にテスターの（−）側を浸し、次いで包装体の両端の封止部を該５％塩水に浸し、導通を測定した。封止部に穴が空いていた場合には、明らかな導通が認められる。その結果、いずれの実施例の包装体も本導通テストでは微細な穴は空いていなかった。

そこでさらに、各実施例の包装体をレトルト工程として１２０℃の蒸気加圧の熱水釜内に２０分置いた。

レトルト工程後、封止工程において冷却時間が短い場合には、合成樹脂線材が上記レトルト工程で融着部において切れてはずれてしまう場合があり、１００００本連続包装でこのような不良品が発生しない冷却時間を調べた。結果を表１に示す。

表１に示したように、本発明において合成樹脂線材の素材を選択することにより、さらには、水冷手段を加えることにより包装効率を大幅に改善しうることがわかった。

本発明の包装装置の実施形態の概略図である。 図１の包装装置の集束手段の拡大斜視図である。 図２の集束手段によりフィルムを集束した状態を示す斜視図である。 本発明に用いられる封止用の超音波印加手段の構成例を示す斜視図である。 図４の超音波印加手段の平面図及び断面図である。 図４のアンビルを用いた合成樹脂線材の成形工程を示す図である。 図４の超音波印加手段を用いた封止工程を示す図である。 本発明の包装体の封止部を示す図である。 本発明に用いられる合成樹脂線材を示す図である。 本発明の包装体の模式図である。 本発明の包装体の封止部の断面形状を示す断面模式図である。 本発明に用いられる密封用の超音波印加手段を示す斜視図である。 図１２の超音波印加手段を用いたフィルム融着工程を示す図である。 図１２の超音波印加手段を用いた本発明の包装装置の概略図である。 図１２の超音波印加手段を用いてフィルム融着部を形成した本発明の包装体の封止部を示す斜視図である。

符号の説明

１ フィードポンプ
２ 充填ノズル
３ 製筒装置
４ ロール
５ 合成樹脂フィルム
６ 電極
７ 被包装物
８ 移送ローラー
９ 絞りローラー
１０ 封止・切断手段
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ 集束板
１４、１４ａ、１４ｂ 封止用ホーン
１５、１５ａ、１５ｂ 封止用アンビル
１６ 溶断用ホーン
１７ 溶断用アンビル
１８ フィルム
１９ フィルム集束部
２０ 凸型
２１ 合成樹脂線材
２２ 接触部
２３ 超音波印加方向
２４ 線材融着部
２５ 凹部
２６ フィルム融着部
３１ 凹部
３２ 線材・フィルム融着部
３３ 凸部
１１１ 合成樹脂フィルム
１１２ 融着部
１１３ 封止材
１４１，１４１ａ，１４１ｂ 密封用ホーン
１４２，１４２ａ，１４２ｂ 密封用アンビル
１４３ 切断刃

Claims (11)

1. 被包装物を充填した筒状フィルムの両端部を合成樹脂線材により封止してなる筒状包装体の包装方法であって、
   帯状の合成樹脂フィルムを連続して繰り出しながら、該フィルムの側端部同士を重ねて融着して筒状フィルムを連続的に形成し、
   該筒状フィルム内に被包装物を連続的に充填して筒状体を形成し、
   該筒状体を所定の間隔で連続的に外部より絞って内部の被包装物を押しのけ、該被包装物が押しのけられた領域のフィルムを集束してフィルム集束部を形成し、
   直線状の合成樹脂線材をＵ字形に成形した後、該Ｕ字内に上記フィルム集束部を配置し、
   該合成樹脂線材の端部同士を接触させて該合成樹脂線材をＯ字形に成形し、該端部同士の接触部に対して、該接触部と該合成樹脂線材の長さ方向の中央部とを結ぶ方向に超音波を印加することにより融着させて封止し、
   該線材が包装体の両端部に位置するようにフィルムを切断することを特徴とする筒状包装体の包装方法。
2. 前記合成樹脂線材を、Ｕ字形に成形する前に、所定の幅に成形する請求項１に記載の筒状包装体の包装方法。
3. 前記合成樹脂線材の端部同士の融着と同時に、該合成樹脂線材とフィルム集束部との接触領域の一部において、該合成樹脂線材とフィルムとを融着させる請求項１または２に記載の筒状包装体の包装方法。
4. 前記フィルムの切断部近傍において、水平断面形状においてコ字形にフィルムを融着させ、フィルムの切断を切断刃によって行う請求項1乃至３のいずれかに記載の筒状包装体の包装方法。
5. 長尺の合成樹脂フィルムの側端部同士を重ねて融着した筒状フィルム内に被包装物が充填され、該フィルムの両端部に、該合成樹脂フィルムを囲んで合成樹脂線材をＯ字形に成形し、端部同士を融着させてなる封止部を有し、請求項１乃至３のいずれかに記載の筒状包装体の包装方法によって包装されたことを特徴とする筒状包装体。
6. 長尺の合成樹脂フィルムの側端部同士を重ねて融着した筒状フィルム内に被包装物が充填され、該フィルムの両端部に、該合成樹脂フィルムを囲んで合成樹脂線材をＯ字形に成形し、端部同士を融着させてなる封止部を有し、該封止部とフィルム端部との間に断面形状がコ字形のフィルム融着部を有し、請求項４に記載の筒状包装体の包装方法によって包装されたことを特徴とする筒状包装体。
7. 被包装物を充填した筒状フィルムの両端部を合成樹脂線材により封止してなる筒状包装体の包装装置であって、
   帯状の合成樹脂フィルムを連続して繰り出す手段と、
   該フィルムの側端部同士を重ねて融着して筒状フィルムを連続的に形成する手段と、
   該筒状フィルム内に被包装物を連続的に充填して筒状体を形成する手段と、
   該筒状体を所定の間隔で連続的に外部より絞って内部の被包装物を押しのける手段と、
   被包装物が押しのけられた領域のフィルムを集束してフィルム集束部を形成する手段と、
   所定の長さの直線状の合成樹脂線材をＵ字形に成形する成形手段と、
   Ｕ字形の合成樹脂線材の湾曲部を支えるアンビルと、該合成樹脂線材のＵ字内にフィルム集束部を配置した後、該合成樹脂線材のＵ字の両端部に押し当てて該端部同士を接触させて該合成樹脂線材をＯ字形に成形するホーンとを備え、合成樹脂線材の長さ方向の中央部と端部同士の接触部とを結ぶ方向に超音波を印加する封止用超音波印加手段と、
   該合成樹脂線材が包装体の両端部に位置するようにフィルムを切断する切断手段と、
   を少なくとも備えたことを特徴とする筒状包装体の包装装置。
8. 上記成形手段が、Ｕ字の湾曲部の外側に対応する凹形の湾曲面を有したアンビルと、該Ｕ字の湾曲部の内側に対応する凸形の湾曲面を備えた凸型との間に、直線状の合成樹脂線材の中央部を挟み込むことにより、該合成樹脂線材をＵ字形に成形する手段である請求項７に記載の筒状包装体の包装装置。
9. 前記フィルムの切断手段が切断刃であり、該切断刃の前後段に、水平断面形状がフィルムに向かって開口部を有するコ字形のアンビルと、該コ字内に幅方向に遊びを有して嵌合されるホーンとからなる密封用超音波印加手段を一組ずつ備えた請求項７または８に記載の筒状包装体の包装装置。
10. 前記合成樹脂線材を所定の幅に成形する予備成形手段を、前記成形手段の前段に有する請求項７乃至９のいずれかに記載の筒状包装体の包装装置。
11. 前記封止用超音波印加手段が、合成樹脂線材の端部同士を融着すると同時に、該合成樹脂線材とフィルム集束部との接触領域の一部において、該合成樹脂線材とフィルムとを融着させる請求項７乃至１０のいずれかに記載の筒状包装体の包装装置。

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