JP6446770B2 - 無菌充填システム - Google Patents
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Description
このような無菌充填システムにおける密封工程においては、容器及び蓋材の当接面をヒートシール性樹脂から形成し、ヒートシールにより溶着させて密封する技術が広く用いられている(特許文献1等)。
一般に、ヒートシールによる溶着は、簡便な方法であることから、無菌充填システムにかかわらず広く採用されているが、熱溶着工程、及びその後に行われる冷却工程に時間を要するため、短時間シールによる生産効率の向上が望まれている。また、飲料等の液体を充填するための容器においては、一旦開封した蓋により再度密封できることが要求されているが、ヒートシールによる蓋ではリシール性を確保することができないという問題がある。
このようなレーザ溶着による包装体の部材の溶着においては、ヒートシールの場合に比してレーザビームを照射した後すぐ溶着されるため、溶着に要する時間が短縮されている。また、レーザ溶着による容器及び蓋材の密封方法においては、レーザビームの照射方向によって容器側壁部の外面側、内面側、或いはフランジ部等種々の溶着箇所を選択することができ、形状に制約を受けることなく確実に溶着を行うことが可能であり、優れた密封性を容器に付与することができるという利点もある。
しかしながら、無菌チャンバー内の殺菌に用いられる薬剤や熱水によって、上述したレーザ光照射ノズルが劣化されてしまうと共に、レーザ光照射ノズルの保護ガラスに噴霧された薬剤や熱水の水滴が残り、光軸のズレが生じてレーザ光の精度が低下するおそれがある。また水滴が蒸発乾燥した場合でも、保護ガラスの汚れとなってレーザ光の精度が低下し、その結果、シール不良や所定のシール強度が得られずに密封不良が発生するという問題があった。
また、無菌充填チャンバー内に、レーザ光照射ノズル或いはその一部が設置されているため、部品の交換や修理等を容易に行うことができないという問題もある。
本発明の他の目的は、レーザ光照射ノズルが無菌チャンバー外にありながら、レーザ光照射ノズルを溶着箇所に近接可能で、溶着効率に優れた無菌充填システムを提供することである。
1.無菌チャンバーが、レーザ光透過部材の無菌チャンバー内表面の付着物を除去する付着物除去手段を有すること、
2.付着物除去手段が、無菌エアの噴射装置であること、
3.容器がフランジ付容器であり、該フランジ付容器に蓋が載置された状態でフランジ部分を上方から押圧する容器及び蓋の固定手段、及びレーザ照射に際してフランジ付容器を自転させる回転手段を有し、フランジ部分に下方からレーザ光を照射するようにレーザ光透過部材が設置されていると共に、該レーザ光透過部材表面が傾斜していること、
が好適である。
また、無菌チャンバーに形成されたレーザ光透過部材の付着物を除去する付着物除去手段が形成されていることにより、容器内に充填される内容物或いは殺菌のための薬剤や無菌水が付着した場合にもレーザ光透過部材の透明性が維持されるため、レーザの精度が損なわれることなく確実にレーザ溶着により密封することが可能になる。
更に、本発明の無菌充填システムにおいては密封手段がレーザ溶着により行われているため、適用し得る容器の形状等の制約がなく、しかも生産性よく内容物の充填及び密封を行うことができる。
図1は、カップ型容器を用いた場合における、無菌充填システムにおける各工程の流れの一例を示す参考図であり、全体を1で示す無菌チャンバー内には、容器を保持するカップホルダー2a,2b・・・2hを有する上流側ターレット3、カップホルダー4a,4b・・・4dを有する中間ターレット5、カップホルダー6a,6b・・・6fを有する下流側ターレット7が、上流側ターレット3から中間ターレット5を介して下流側ターレット7に容器が搬送されるように配置されている。
次いで、カップホルダー2dの位置に、殺菌された蓋を供給する蓋供給手段Cが設置され、その隣のカップホルダー2eの位置に、上方から蓋を押圧して容器と蓋を嵌合する嵌合手段D(図示せず)が設置されている。蓋が嵌合された内容物充填済みの容器は、カップホルダー2gの位置で、中間ターレット5のカップホルダー4aに受け渡され、カップホルダー4cの位置で、下流側ターレット7のカップホルダー6aに受け渡される。
カップホルダー6cの位置に、内容物が充填され蓋が嵌合された状態の容器及び蓋の溶着箇所にレーザ照射する密封手段E(図示せず)が設置され、充填密封が完了した容器がカップホルダー6eの位置から無菌チャンバー外に排出される。
また、チャンバー1内には、ターレットや各種手段或いはチャンバー壁面及び底面等のチャンバー内の全てを殺菌して、チャンバー内1の無菌化を行う殺菌剤(薬剤や熱水等)を噴霧するためのノズル9,9・・・が複数個設置されている。
図2に示す具体例においては、内容物が充填されたフランジ付き容器20に蓋21が嵌合した状態で無菌チャンバー内の下流側ターレット7のカップホルダーに保持されている。図2の右側に位置する密封手段Eにおいては、下方から容器を押し上げる台座10aと共に、蓋を上方から押圧する押圧部材10bから成る固定手段10が設けられており、この固定手段10によって容器及び蓋の溶着箇所を圧着させる。また、この固定手段10は、レーザ照射に際して容器の開口部全周にレーザを照射させるために、容器を自転させる回転手段を兼ねている。そして、溶着箇所に斜め下方からレーザ光を照射可能なレーザ光照射ノズル11が、無菌チャンバー外、即ち外側面に設置されている。
殺菌された内容物が充填され、蓋21が嵌合された密封手段Eに搬送されるフランジ付容器20は、圧着部材12で溶着箇所を圧着した状態で、回転手段(図示せず)により自転させ、フランジ部22の下方からレーザ光を照射して密封する。
従来公知の殺菌剤としては、これに限定されないが、過酢酸系殺菌剤、過酸化水素、次亜塩素酸ソーダ等を挙げることができる。
例えば、レーザ光透過部材13の付着物の除去方法として、上述した送風装置15による無菌エアの吹き付けのみならず、無菌水の吹き付けと無菌エアの吹き付けを交互に行うような手段であってもよいし、或いはレーザ光透過部材13の表面を拭き取り可能なワイパー手段を設けることもできる。
また、レーザ光の照射方向も斜め下方からに限定されず、容器及び蓋(密封部材)の形状や溶着箇所におけるレーザにより発熱する部材の位置等に応じて、上方、下方、側方など何れの方向からも照射することができ、レーザ光の照射方向に応じて、レーザ光透過部材13を備えた収納部14を形成すればよい。尚、収納部14は、溶着箇所とレーザ光透過部材13の距離が50乃至200mmの範囲となるように形成することが、レーザ溶着を効率的に行う上で好適である。
更に、容器の搬送手段も、図1に示したように複数のターレットの回転により行う場合に限定されず、無菌チャンバー内を循環する複数のカップホルダーを有するコンベアであってもよい。
また、無菌チャンバーに形成するレーザ光透過部材13としては、殺菌剤に対する耐薬品性などの観点から、石英ガラス、ポリカーボネート等を例示することができる。尚、レーザ透過率は、使用するレーザの波長に対応する光について分光光度計を用いて透過率を測定し求めることができる。
また、レーザ光透過部材13の無菌チャンバー1内側の表面の撥水性を向上させるように表面処理したものであってもよい。
レーザ発振器の出力は、これに限定されないが、20乃至150W、特に30乃至100Wの範囲にあることが好ましく、またレーザの波長は200nm乃至20μm、特に400nm乃至9μmの範囲にあることが好ましい。またレーザのスポット径が0.2乃至3mm、特に0.5乃至2mmの範囲にあることが包装体の密閉性の点から好ましい。
また、レーザの焦点距離は10乃至200mm、特に50乃至150mmの範囲にあることが、溶着による密閉性を確保しつつ、樹脂の劣化を防止する上で好ましい。
更に、レーザの掃引速度は、50乃至800mm/秒、特に100乃至750mm/秒の範囲にあることが、溶着による密閉性を確保しつつ、樹脂の劣化を防止する上で好ましい。
レーザを透過可能な透明或いは半透明の層を形成し得る樹脂としては、従来包装容器に用いられていた熱可塑性樹脂を用いることができるが、レーザ透過率が70%以上、特に80%以上の熱可塑性樹脂であることが好適であり、このような熱可塑性樹脂としてはオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂等を挙げることができる。
また、溶着部分は、上述したレーザを透過可能な樹脂の中でも低−、中−、高−密度のポリエチレン、アイソタクチックポリプロピレン、プロピレン・エチレン共重合体、ポリブテン−1、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・ブテン−1共重合体、プロピレン・ブテン−1共重合体、エチレン・プロピレン・ブテン−1共重合体等のオレフィン系樹脂等を用いることが望ましく、特に融点が160℃以下の熱可塑性樹脂を用いることが容易に溶着できるので好適である。
発熱部は、容器又は密封部材(蓋)の何れか一方に形成されていればよいが、界面或いは界面近傍には形成されていることが溶着効率の点から好ましい。発熱部を構成し得るものとしては、金属箔や金属板等の金属、黒色等の着色塗料から成る塗膜、或いは鉄粉等の酸素吸収剤やカーボンブラック等を含有した樹脂、或いは溶着部自体をレーザ照射により自己発熱可能なポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等を挙げることができるが、生産性等の点から熱可塑性樹脂から成る着色層とすることが好適であり、単層或いは多層形態で用いることができる。
Claims (4)
- 無菌チャンバーと、該無菌チャンバー内を、殺菌剤による殺菌と無菌水による洗浄、又は無菌熱水による殺菌洗浄を行う手段、殺菌済みの容器及び蓋を供給する手段、該殺菌済み容器に殺菌された内容物を充填する充填手段、該内容物充填済み容器及び殺菌済み蓋をレーザ溶着により密封する密封手段を、前記無菌チャンバーの内側に備え、前記無菌チャンバーの外側に、レーザ光照射ノズルを収納する収納部を備えて成る無菌充填システムであって、
前記収納部は、無菌チャンバー側面から無菌チャンバー内の前記容器及び蓋の溶着部に向かって突出し、該突出部分の先端にレーザ光透過部材を備えており、
前記密封手段におけるレーザ照射が、前記無菌チャンバー外に設置されたレーザ光照射ノズルから照射され、前記レーザ光透過部材を透過して容器及び蓋の溶着箇所に照射されることを特徴とする無菌充填システム。 - 前記無菌チャンバーが、前記レーザ光透過部材の無菌チャンバー内表面の付着物を除去する付着物除去手段を有する請求項1記載の無菌充填システム。
- 前記付着物除去手段が、無菌エアの噴射装置である請求項2に記載の無菌充填システム。
- 前記容器がフランジ付容器であり、該フランジ付容器に蓋が載置された状態でフランジ部分を上方から押圧する容器及び蓋の固定手段、及びレーザ照射に際してフランジ付容器を自転させる回転手段を有し、フランジ部分に下方からレーザ光を照射するようにレーザ光透過部材が設置されていると共に、該レーザ光透過部材表面が傾斜している請求項1〜3の何れかに記載の無菌充填システム。
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