JP5912730B2 - 樹脂フィルムのヒートシール装置及びヒートシール方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂フィルムのヒートシール装置及びヒートシール方法に関する。

従来、図６Ａ及び図６Ｂのように上下２枚重ねにして扁平筒状にした樹脂フィルム１の帯を、その長手方向に間欠的に送給し、当該樹脂フィルム１の送給停止時に、前記送給方向を横断する方向に配設したヒーターバー２を下降させて樹脂フィルム１の裏側に配置したシールローラ３に当接させることで、上下の樹脂フィルム１を互いに直線状に溶着するヒートシール装置１０が知られている。

また、樹脂フィルム１の裏側のシールローラ３を前記ヒーターバー２と同形式のヒーターバーに置き換え、これら上下一対のシールバーを互いに当接させることで上下の樹脂フィルム１を互いに直線状に溶着するヒートシール装置も知られている（特許文献１：特開２００８−２９６９８８号公報、図４参照）。
なお、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、４はガイドローラ、５はテンションローラ、６ａ、６ｂは上下一対のピンチローラ、７ａ、７ｂは上下一対の切断刃である。

特開２００８−２９６９８８号公報

このようなヒートシール装置で使用される横長のヒーターバー２は、一般的に、図７（a）のように３〜５ミリ幅の比較的幅狭の溶着ライン８ａは問題なくヒートシールできるが、図７（ｂ）のように５ミリ以上の幅広（例えば１０ミリ）の溶着ライン８ｂは、樹脂フィルム１自体の熱収縮等の影響のため確実で仕上がりの良いヒートシールが難しいという課題がある。

このため、従来は、前述したヒートシール装置１０によって図７（ａ）のように幅狭の溶着ライン８ａをいったん形成して一つ一つ切断した樹脂フィルムの袋１ａを、別のヒートシール装置に移し換え、図７（ｃ）のように固定の上下一対の幅広加熱部材９の間に矢印方向に袋１ａを通すことで幅広の溶着ライン８ｂを形成していた。

このように２段階でヒートシールを行うことは、ヒートシール装置が幅狭用と幅広用で２台必要となるうえ、樹脂フィルムの袋１ａを幅狭用から幅広用のヒートシール装置に移動させるための移動作業が必要となって、作業能率が悪いしコスト高となる。また、袋１ａの移動中に当該袋１ａの内外に異物が付着混入する可能性があり、袋１ａの用途によっては衛生管理上の課題が発生する。

本発明は１台のヒートシール装置で任意幅の溶着ラインを自在に形成可能にすることを目的とする。

第１の発明は、上下２枚重ねの樹脂フィルムの帯をその長手方向に送給する送給手段と、前記送給手段の送給方向を横切る方向に移動可能に配設された走行ヘッドと、前記走行ヘッドに配設された加熱部材とを有し、前記送給手段の一時停止状態で前記走行ヘッドを前記樹脂フィルムを横断する方向に移動させることにより前記加熱部材で前記樹脂フィルムを直線状に加熱し、前記樹脂フィルム同士を直線状に溶着することを特徴とする樹脂フィルムのヒートシール装置である。

第２の発明は、上下２枚重ねの樹脂フィルムの帯をその長手方向に送給し、当該樹脂フィルムの送給一時停止時に、加熱部材を有する走行ヘッドを前記樹脂フィルムの横断方向に移動させることで当該加熱部材の熱で前記樹脂フィルム同士を直線状に溶着することを特徴とする樹脂フィルムのヒートシール方法である。

本発明は以上のように加熱部材を移動させて樹脂フィルムを溶着するので、加熱部材の幅を選択することで任意幅のヒートシールが可能であり、しかも溶着ラインを従来のヒーターバーのように一度に形成するのではなく直線状に順次延長して形成するので溶着ラインの形の崩れが少なく仕上がりが良好である。また、加熱部材の大きさを従来のヒーターバーに比べて小型化することができるから、装置を低コストかつ低消費電力にすることができる。

本発明の実施形態に係るヒートシール装置の平面図である。 本発明の実施形態に係るヒートシール装置の側面図である。 本発明の実施形態に係るヒートシール装置の作動を説明する正面図である。 本発明の実施形態に係るヒートシール装置の作動を説明する正面図である。 本発明の実施形態に係るヒートシール装置の作動を説明する正面図である。 図３ＢのＩＶ−ＩＶ線矢視側面図である。 図３ＢのＶ−Ｖ線矢視側面図である。 従来のヒートシール装置の平面図である。 従来のヒートシール装置の側面図である。 ヒートシールした樹脂フィルムの袋の平面図である。

以下、本発明に係るヒートシール装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
（ヒートシール装置の構成）
図１で参照符号１は上下２枚重ねにして扁平筒状にした樹脂フィルム１の帯である。袋用の樹脂フィルム１は、産業用では通常厚みが５０〜１００ミクロンのポリエチレン製等のフィルムがよく使用される。一般用では２０〜７０ミクロンのものが普通である。本発明のヒートシール装置はポリエチレン製以外の樹脂フィルム１や前記厚みよりも薄手又は厚手にした樹脂フィルム１であっても問題なく溶着可能である。

本発明のヒートシール装置２０は、樹脂フィルム１の長手方向の送給方向を横断する方向（好ましくは送給方向に対して直角方向）に往復移動可能な走行ヘッド２１を有する。この走行ヘッド２１は、図２に示すように上下対称構造の上走行ヘッド２１ａと下走行ヘッド２１ｂで構成され、各走行ヘッド２１ａ、２１ｂが、樹脂フィルム１の幅方向水平方向に上下一対で配設された、上下一対の無端ベルト２２ａ、２２ｂにそれぞれ連結されている。

上下一対の無端ベルト２２ａ、２２ｂは、左右一対の上プーリ２３ａ１、２３ａ２と、左右一対の下プーリ２３ｂ１、２３ｂ２に、それぞれ架け渡されている。そして、上側の片側のプーリ２３ａ１が無端ベルト２４を介して駆動モータ２５の出力軸に連結されている。この無端ベルト２４の一部は下側の片側のプーリ２３ｂ１に押し付けられている。そして、駆動モータ２５の出力軸を図３Ａで左回りに回転させることで走行ヘッド２１を右から左に移動させ、この反対に右回りに回転させることで走行ヘッド２１を左から右に移動させることができるようになっている。なお、走行ヘッド２１の移動に関わる複数の前記無端ベルトは、上下の走行ヘッド２１ａ、２１ｂの位置ずれを防止するためにタイミングベルトで構成するものとする。走行ヘッド２１の移動機構は、このようなタイミングベルトに勿論限定されるものではなく、チェーン等を含め各種の移動機構を採用可能である。

走行ヘッド２１は、樹脂フィルム１を間に挟んで上下対称構造を成し、無端ベルト２２ａ、２２ｂに連結された水平な支持プレート３０と、この支持プレート３０に対して直角（垂直）に取り付けられた第１支持ロッド３１と、第１支持ロッド３１の端部に連結された中間支持部材３２と、この中間支持部材３２に直角（垂直）に取り付けられた第２支持ロッド３３と、第２支持ロッド３３に取り付けられた２つのヒートシーラ３４、３５を有する。

一方のヒートシーラ３４が幅狭のヒートシーラで、他方のヒートシーラが幅広のヒートシーラ３５である。この実施形態では幅狭のヒートシーラ３４は５ミリ幅とし、幅広のヒートシーラ３５は１０ミリ幅とする。本発明ではヒートシーラの幅は任意の幅にすることが可能であり、前記の５ミリと１０ミリは例示であって、本発明がこの溶着幅に限定される趣旨ではない。２つのヒートシーラ３４、３５は着脱自在な取り付け構造とすることにより、異なる幅のヒートシーラに簡単・迅速に交換することができる。

ヒートシーラ３４、３５は熱伝導性と耐摩耗性に優れた砲金等の材料をブレード状（板状）にして電気ヒータを組み込んだもので、当該電気ヒータに通電することでその先端加熱面が樹脂フィルム１の融点付近まで加熱されるようになっている。このヒートシーラ３４、３５の左右に冷却板３６、３７が左右一対で配設されている。この冷却板３６、３７もヒートシーラ３４、３５と同様に砲金等の材料によって構成され、樹脂フィルム１の上下両面に当接することで樹脂フィルム１を冷却するようになっている。なお、中間支持部材３２は、図示しない駆動手段によって第１支持ロッド３１に対し上下方向に移動可能に配設され、中間支持部材３２の上下動によって上下のヒートシーラ３４、３５と冷却板３６、３７が互いに開閉するようになっている。

走行ヘッド２１は、図２に示すように、樹脂フィルム１の送給方向を横断する方向（直角方向）で水平に配設されたベースバー３８ａ、３８ｂに摺動自在に取り付けられている。このベースバー３８ａ、３８ｂは、ヒートシール装置２０の基礎側に固定的に支持され、その長手方向に沿ってガイド用凸条３９ａ、３９ｂが形成されている。このガイド用凸条３９ａ、３９ｂは、上側のベースバー３８ａでは上向き、下側のベースバー３８ｂでは下向きに形成されている。そして走行ヘッド２１の支持プレート３０に配設された一対の摺動部材３０ａの凹溝３０ｂが、前記ガイド用凸条３９ａ、３９ｂに摺動自在に嵌合されている。

左右の冷却板３６、３７の外側には、さらにガイド部材として複数のガイドローラ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂが配設されている。これら複数のガイドローラは、ポリテトラフルオロエチレン製（登録商標「テフロン」製）の挟み込みベルト４８ａ、４８ｂをガイドするものである。挟み込みベルト４８ａ、４８ｂは上下一対で配設された細長い帯状で、この挟み込みベルト４８ａ、４８ｂの左右両端は支持部材４９ａ１、４９ａ２、４９ｂ１、４９ｂ２によって支持されている。

挟み込みベルト４８ａ、４８ｂの中間部分が、走行ヘッド２１のガイドローラ４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂによって上下方向から挟まれ、上下に重なった挟み込みベルト４８ａ、４８ｂの間に樹脂フィルム１を挟み込むようにしている。そして、当該挟み込みベルト４８ａ、４８ｂの外側にヒートシーラ３４、３５と冷却板３６、３７を配置した状態で走行ヘッド２１を移動させるようにしている。挟み込みベルト４８ａ、４８ｂは必ずしもポリテトラフルオロエチレン製である必要はなく、ある程度の耐熱性と耐摩耗性があって摩擦低減が可能な素材であればポリテトラフルオロエチレン製に代替可能である。

下側の冷却板３７の下流側の側面には切断刃４５が取り付けられている。この切断刃４５の刃先は挟み込みベルト４８ａ、４８ｂの直近下流側で当該ベルトと干渉しないように上向きに延び、上下の中間支持部材３２を図３Ｂのように互いに接近させて上下の冷却板３７を閉じた状態で、当該冷却板３７の相互当接面よりも僅か上方に切断刃４５の刃先が突出するようにされている。

樹脂フィルム１の送給手段は、図２に示すように、上下一対の無端ベルト５０ａ、５０ｂによって構成されている。この無端ベルト５０ａ、５０ｂは図１のように樹脂フィルム１の幅よりもやや幅広に構成され、大ピンチローラ５１ａ、５１ｂと小ピンチローラ５２ａ、５２ｂの間に架け渡されている。そして上下のピンチローラ５１ａ〜５２ｂと無端ベルト５０ａ、５０ｂが互いに近接し、その間に樹脂フィルム１を挟み込むことにより、当該樹脂フィルム１が無端ベルト５０ａ、５０ｂとの摩擦で図１と図２の矢印方向に送り駆動されるようになっている。

（ヒートシール装置の作動）

本発明の実施形態に係るヒートシール装置２０は以下のように作動する。走行ヘッド２１は最初に図３Ａのように樹脂フィルム１の外側で待機している。この待機状態では上下のヒートシーラ３４、３５と冷却板３６、３７が開いている。この待機状態から図３Ｂのように上下のヒートシーラ３４、３５と冷却板３７を閉じ、駆動モータ２５を右回転させると走行ヘッド２１が左方向に移動する。

走行ヘッドが移動すると、上下の挟み込みベルト４８ａ、４８ｂが走行ヘッド２１の直前位置でガイドローラ４２ａ、４２ｂによって閉じられ、ヒートシーラ３４、３５と樹脂フィルム１との間に導入される。このように上下の挟み込みベルト４８ａ、４８ｂによって樹脂フィルム１が挟まれた状態で、その外側からヒートシーラ３４、３５によって樹脂フィルム１が加熱される。

ヒートシーラ３４、３５は電気を通電することで樹脂フィルム１と接触する先端面が発熱し、樹脂フィルム１同士を溶着して図７のような溶着ライン８ａ、８ｂを形成する。また、溶着ライン８ａ、８ｂが形成された端から、当該溶着ライン８ａ、８ｂを冷却板３６が直ちに冷却するので、溶着ライン８ａ、８ｂの形が崩れることがない。また、溶着と同時に、当該溶着ライン８ａ、８ｂのやや下流側で切断刃４５が樹脂フィルム１を切断していく。

挟み込みベルト４８ａ、４８ｂは走行ヘッド２１の後側でガイドローラ４４ａ、４４ｂによってガイドされ、走行ヘッド２１が図３Ｃのように樹脂フィルム１を左側まで横断すると、挟み込みベルト４８ａ、４８ｂは元のように離間してその間に樹脂フィルム１の下流端が挿通された状態になる。この時、走行ヘッド２１の下流側で一枚の樹脂袋１ａが樹脂フィルム１の下流端から完全に切り離されて図示しない製品受けに受け取られる。

図３Ｃのように挟み込みベルト４８ａ、４８ｂを開いた状態で樹脂フィルム１が再び図１の矢印方向に所定長さ送給され、その後樹脂フィルム１の送給が一時停止した状態で再び走行ヘッドが今度は左側から右側に移動する。これにより、前述と同様に溶着ライン８ａ、８ｂが樹脂フィルム１に形成されると同時に、切断刃４５によって樹脂フィルム１が切断され、切り離された樹脂袋１ａが製品受けに受け取られる。このように、樹脂袋１ａは１つのヒートシール工程で出来上がるので、袋に異物が付着するおそれが少なく、衛星管理上も非常に好都合である。

この時、走行ヘッド２１の移動方向は前述と逆になるが、ヒートシーラ３４、３５の反対側にも冷却板３６があるので、前述と同様に溶着ライン８ａ、８ｂが反対側の冷却３６によって冷却される。このように、走行ヘッド２１の往動と復動でそれぞれ１枚の樹脂袋１ａを形成することができるので、走行ヘッド２１の移動の無駄がなく能率がよい。

前記ヒートシーラ３４、３５は、幅狭のヒートシーラ３４のみを加熱してもよいし、幅広のヒートシーラ３５のみを加熱してもよいし、両方のヒートシーラ３４、３５を同時に加熱してもよい。すなわち、ヒートシーラ３４、３５に対する通電を切り替えることにより、図７（A）〜図７（C）に示すように、３種の溶着ラインパターンを自在に形成することができる。

本発明の実施形態に係るヒートシール装置２０は、挟み込みベルト４８ａ、４８ｂによって樹脂フィルム１を挟み込んで間接的に加熱するため、樹脂フィルム１の融けた部分がヒートシーラ３４、３５に付着することがない。また、樹脂フィルム１が熱や摩擦で損傷することがないので溶着ライン８ａ、８ｂの仕上がりが良好である。さらに、挟み込みベルト４８ａ、４８ｂによる摩擦低減作用があるので、走行ヘッド２１の移動がスムーズであり、ヒートシーラ３４、３５などの摺動部品の摩擦損傷を防止して装置寿命を延ばすことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば前記実施形態では走行ヘッド２１に幅狭と幅広の２つのヒートシーラ３４、３５を配設したが、いずれか一方のヒートシーラのみとしてもよいし、幅が異なる３つ以上のヒートシーラを配設してもよい。

また、本発明は走行ヘッド２１を必ずしも上下一対で配設する必要はなく、上走行ヘッド２１ａ又は下走行ヘッド２１ｂのみ配設し、反対側にヒートシーラ３４、３５の受け部材を樹脂フィルム１の全幅にわたって配設してもよい。あるいは、走行ヘッド２１は上下一対で配設するが、ヒートシーラ３４、３５は上走行ヘッド２１ａ又は下走行ヘッド２１ｂにのみ配設し、反対側の走行ヘッドにはヒートシーラに代えてヒートシーラの受け部材を配設する構成としてもよい。比較的薄手の樹脂フィルム１の場合はこのような片側に配置したヒートシーラでも問題なく溶着ラインを形成することが可能である。

また、前記実施形態では走行ヘッド２１に切断刃４５を配設したが、樹脂フィルム１の切断は走行ヘッド２１の下流側の離れた箇所で行うことも可能であり、その場合は走行ヘッド２１には切断刃４５を設けず、下流側の所定箇所に任意形式で切断刃ないし切断手段を配設すればよい。

また、ヒートシーラ３４、３５の加熱面は平面で構成する他、ローラのように回転する円筒面で構成することも可能であり、このようなローラ状ヒートシーラを走行ヘッド２１の移動により樹脂フィルム１の上下両面に転接させることで溶着ラインを形成することも可能である。また、前記冷却板３６、３７は他の適当な冷却手段に代替したり、或いはヒートシーラ３４、３５の温度制御や樹脂フィルム１の材質によって省略したりすることも不可能ではない。

１：樹脂フィルム、１ａ：袋、８ａ、８ｂ：溶着ライン、
２０：ヒートシール装置、２１：走行ヘッド、３４、３５：ヒートシーラ、
３６、３７：冷却板、４５：切断刃

Claims (11)

1. 上下２枚重ねの樹脂フィルムの帯をその長手方向に送給する送給手段と、前記送給手段の送給方向を横切る方向に移動可能に配設された走行ヘッドと、前記走行ヘッドに配設され電気ヒータで加熱される加熱部材とを有し、当該加熱部材は広狭異なる溶着幅の少なくとも２つの加熱部材を有し、前記送給手段の一時停止状態で前記走行ヘッドを前記樹脂フィルムを横断する方向に移動させることにより前記加熱部材で前記樹脂フィルム同士を直線状に溶着し、かつ、前記電気ヒータに対する通電を切り替えることで複数種の溶着ラインパターンを形成可能にしたことを特徴とする樹脂フィルムのヒートシール装置。
2. 前記樹脂フィルムを間に挟んで前記加熱部材を有する走行ヘッドを上下一対で配設したことを特徴とする請求項１のヒートシール装置。
3. 前記走行ヘッドは、前記加熱部材の移動方向後ろ側に位置する上下一対の冷却部材を有し、前記樹脂フィルムの直線状溶着部分を前記冷却部材により冷却することを特徴とする請求項１又は２のヒートシール装置。
4. 前記走行ヘッドの前記加熱部材の移動軌跡に沿って、挟み込みベルトを上下一対で配設し、前記挟み込みベルトの間に前記樹脂フィルムを挟み込むようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１のヒートシール装置。
5. 前記走行ヘッドに、前記挟み込みベルトを前記加熱部材と前記樹脂フィルムとの間に導入するガイド部材を配設したことを特徴とする請求項４のヒートシール装置。
6. 前記加熱部材と前記冷却部材の開閉手段を備えることを特徴とする請求項３のヒートシール装置。
7. 前記走行ヘッドに、前記加熱部材の下流側に位置する切断刃を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１のヒートシール装置。
8. 前記走行ヘッドを往復動可能に設けると共に、前記冷却部材を前記加熱部材の移動方向の前後に配設したこと特徴とする請求項３のヒートシール装置。
9. 上下２枚重ねの樹脂フィルムの帯をその長手方向に送給し、当該樹脂フィルムの送給一時停止時に、電気ヒータで加熱される広狭異なる溶着幅の少なくとも２つの加熱部材を有する走行ヘッドを前記樹脂フィルムの横断方向に移動させることで当該加熱部材の熱で前記樹脂フィルム同士を直線状に溶着し、かつ、前記電気ヒータに対する通電を切り替えることで、幅広溶着ライン、幅狭溶着ライン又は幅広と幅狭を組み合わせた組み合わせ溶着ラインのパターンを形成可能にしたことを特徴とする樹脂フィルムのヒートシール方法。
10. 前記樹脂フィルムを間に挟んで上下一対で配設した加熱部材を有する走行ヘッドを横断方向に移動させることを特徴とする請求項９のヒートシール方法。
11. 前記走行ヘッドに設けた切断刃によって前記溶着ラインの下流側で前記樹脂フィルムを切断することを特徴とする請求項９又は１０のヒートシール方法。

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