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技術 包装充填装置

出願人 日本テトラパック株式会社
発明者 森山育幸井村大助毛木玲央和
出願日 2015年2月20日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2015-031462
公開日 2016年8月25日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2016-153317
状態 特許登録済
技術分野 基本的包装技術IV(容器成形充填) 基本的包装技術3(容器の閉鎖(2))
主要キーワード アッパーチャンバ 超音波供給 エアー室 オーバラップ部分 ベンディングローラ 付着装置 フォーミングリング ダンパローラ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

超音波シールにより良好なシールを実現することができる包装充填装置を提供する。

解決手段

帯状包装材料流動性食品充填し、流動性食品を収容する包装容器を形成する包装充填装置であって、超音波を供給する超音波供給部と、受け治具であるアンビルとを有し、超音波供給部の超音波供給面とアンビルの受け面とで帯状の包装材料を挟持し、挟持された帯状の包装材料に超音波を印加して、帯状の包装材料をシールするシール装置を有し、アンビルの前記受け面が、シール時に前記帯状の包装材料と接触する接触部に隣接する領域の角張った部分がない滑らかな形状である。

概要

背景

発酵乳飲料牛乳ミネラルウォータージューススープアルコール類等の流動性食品を収容する包装容器を製造する場合、ウェブ状帯状)の包装積層材料が使用され、包装積層材料がヒートシール超音波シール等によってシールされることにより、包装容器が形成される。例えば、包装充填装置において、包装積層材料をチューブ状に成形し、縦シール装置によって長手方向(縦方向)にシールした後、チューブ状の包装積層材料の中に液体食品充填しながら、横シール装置によって横方向にシールして切断し、状の予備成形容器を形成し、予備成形容器を更に最終形状に成形して包装容器を完成させる。

横シール装置では、ヒータインダクタ等を利用してヒートシールを行うもののほかに、超音波を利用して超音波シールを行うものが知られている(特許文献1参照)。

概要

超音波シールにより良好なシールを実現することができる包装充填装置を提供する。帯状の包装材料に流動性食品を充填し、流動性食品を収容する包装容器を形成する包装充填装置であって、超音波を供給する超音波供給部と、受け治具であるアンビルとを有し、超音波供給部の超音波供給面とアンビルの受け面とで帯状の包装材料を挟持し、挟持された帯状の包装材料に超音波を印加して、帯状の包装材料をシールするシール装置を有し、アンビルの前記受け面が、シール時に前記帯状の包装材料と接触する接触部に隣接する領域の角張った部分がない滑らかな形状である。

目的

本発明の目的は、超音波シールにより良好なシールを実現することができる包装充填装置を提供する

効果

実績

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請求項1

帯状包装材料流動性食品充填し、流動性食品を収容する包装容器を形成する包装充填装置であって、超音波を供給する超音波供給部と、受け治具であるアンビルとを有し、前記超音波供給部の超音波供給面と前記アンビルの受け面とで前記帯状の包装材料を挟持し、挟持された前記帯状の包装材料に超音波を印加して、前記帯状の包装材料をシールするシール装置を有し、前記アンビルの前記受け面が、シール時に前記帯状の包装材料と接触する接触部に隣接する領域における角部が滑らかである滑らか形状であることを特徴とする包装充填装置。

請求項2

請求項1記載の包装充填装置において、前記滑らか形状は、前記角部の頂角が155〜175度の範囲内である滑らか形状であることを特徴とする包装充填装置。

請求項3

請求項1又は2記載の包装充填装置において、前記滑らか形状は、前記角部が面取りされていることを特徴とする包装充填装置。

請求項4

請求項1乃至3のいずれか1項に記載の包装充填装置において、前記アンビルの前記受け面の一部である所定領域が前記滑らか形状であることを特徴とする包装充填装置。

請求項5

請求項4記載の包装充填装置において、前記所定領域は、前記アンビルの前記受け面の中央からそれぞれ所定距離離れ、前記帯状の包装材料の縁部を挟持する2つの領域であることを特徴とする包装充填装置。

請求項6

請求項1乃至5のいずれか1項に記載の包装充填装置において、前記シール装置は、前記帯状の包装材料の長手方向に直交する方向で、前記帯状の包装材料をシールすることを特徴とする包装充填装置。

技術分野

0001

本発明は、包装材料流動性食品等を充填する包装充填装置に関する。

背景技術

0002

発酵乳飲料牛乳ミネラルウォータージューススープアルコール類等の流動性食品を収容する包装容器を製造する場合、ウェブ状帯状)の包装積層材料が使用され、包装積層材料がヒートシール超音波シール等によってシールされることにより、包装容器が形成される。例えば、包装充填装置において、包装積層材料をチューブ状に成形し、縦シール装置によって長手方向(縦方向)にシールした後、チューブ状の包装積層材料の中に液体食品を充填しながら、横シール装置によって横方向にシールして切断し、状の予備成形容器を形成し、予備成形容器を更に最終形状に成形して包装容器を完成させる。

0003

横シール装置では、ヒータインダクタ等を利用してヒートシールを行うもののほかに、超音波を利用して超音波シールを行うものが知られている(特許文献1参照)。

先行技術

0004

特開2003−221016号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、超音波シールにより良好なシールを実現することができる包装充填装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一態様による包装充填装置は、帯状の包装材料に流動性食品を充填し、流動性食品を収容する包装容器を形成する包装充填装置であって、超音波を供給する超音波供給部と、受け治具であるアンビルとを有し、前記超音波供給部の超音波供給面と前記アンビルの受け面とで前記帯状の包装材料を挟持し、挟持された前記帯状の包装材料に超音波を印加して、前記帯状の包装材料をシールするシール装置を有し、前記アンビルの前記受け面が、シール時に前記帯状の包装材料と接触する接触部に隣接する領域における角部が滑らかである滑らか形状であることを特徴とする。

0007

上述した包装充填装置において、前記滑らか形状は、前記角部の頂角が155〜175度の範囲内である滑らか形状であるようにしてもよい。

0008

上述した包装充填装置において、前記滑らか形状は、前記角部が面取りされているようにしてもよい。

0009

上述した包装充填装置において、前記アンビルの前記受け面の一部である所定領域が前記滑らか形状であるようにしてもよい。

0010

上述した包装充填装置において、前記所定領域は、前記アンビルの前記受け面の中央からそれぞれ所定距離離れ、前記帯状の包装材料の縁部を挟持する2つの領域であるようにしてもよい。

0011

上述した包装充填装置において、前記シール装置は、前記帯状の包装材料の長手方向に直交する方向で、前記帯状の包装材料をシールするようにしてもよい。

発明の効果

0012

以上の通り、本発明によれば、アンビルの受け面がシール時に帯状の包装材料と接触する接触部に隣接する領域に角張った部分がない形状であるので、超音波シールにより良好なシールを実現することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の一実施形態による包装充填装置の概要を示す斜視図である。
本発明の一実施形態による包装充填装置の横シール装置の説明図である。
本発明の一実施形態による包装充填装置の横シール装置の超音波ホーンを示す図である。
本発明の一実施形態による包装充填装置の横シール装置の要部を示す斜視図である。
本発明の一実施形態による包装充填装置の横シール装置の要部を示す平面図である。
本発明の一実施形態による包装充填装置の横シール装置のアンビルを示す図である。
本発明の一実施形態による包装充填装置の横シール装置のアンビルの断面を示す図(その1)である。
本発明の一実施形態による包装充填装置の横シール装置のアンビルの断面を示す図(その2)である。
本発明の一実施形態による包装充填装置の横シール装置のアンビルの断面を示す図(その3)である。

実施例

0014

[一実施形態]
本発明の一実施形態による包装充填装置について図面を用いて説明する。

0015

(包装充填装置の概要)
まず、図1を用いて包装充填装置の概要について説明する。

0016

帯状の包装積層材料1は、リールの状態で包装充填装置に供給される。包装積層材料1は、紙基材、及び紙基材の両面にポリエチレン樹脂が積層された可撓性の積層体から成り、必要に応じて紙基材とフィルムとの間にアルミニウム箔ガスバリヤ性樹脂等から成るバリヤ層が形成され、包装容器14の表面に相当する部分にあらかじめ文字模様などが印刷されている。

0017

繰り出された包装積層材料1は、搬送手段としての送り装置によって連続的に搬送され、ベンディングローラダンパローラ等を経て、ストリップ付着装置3に送られ、ストリップ付着装置によって包装積層材料1の一方の縁部に沿ってストリップ2が付着される。

0018

続いて、包装積層材料1は、必要に応じて、プルタブ付着装置によってプルタブが付着されている。包装積層材料1は、殺菌槽4に送られ、殺菌槽4において過酸化水素等の殺菌液によって殺菌される。

0019

なお、過酸化水素等の殺菌液を用いて殺菌する代わりに、電子線を照射して滅菌してもよい。

0020

続いて、包装積層材料1は、アッパーチャンバ30に送られ、アッパーチャンバ30内のエアナイフ33によって乾燥させられた後、無菌室16の室内に送られる。

0021

続いて、包装積層材料1は、フォーミングリング37等によって徐々に変形させられてチューブ状の形状に形成される。

0022

続いて、包装積層材料1は、縦シール装置8の予熱手段からのホットエアーによって予熱されて、縦方向にシールされ、充填パイプ7を介して供給された流動性食品がチューブ状包装積層材料1内に充填される。

0023

続いて、流動性食品が充填されたチューブ状包装積層材料1は、ローラによって案内され、横シール装置10に送られ、挟まれて横方向にシールされる。横シールされた包装積層材料は、切断刃などで切断されて枕状の予備成形容器13が形成される。そして、予備成形容器13は、最終成形搬送装置15によって搬送されて最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器14が完成する。

0024

(包装充填装置の横シール装置)
次に、図2を用いて包装充填装置の横シール装置10について説明する。

0025

本実施形態の横シール装置10は、超音波シールによりチューブ状包装積層材料1をシールする。超音波を供給する超音波ホーン40と、受け治具であるアンビル50とを対向させ、それらの間に包装積層材料1を通過させる。

0026

横シール時には、包装積層材料1を一時的に停止させ、包装積層材料1をアンビル50と超音波ホーン40とで挟持する。超音波ホーン40からの超音波により包装積層材料1を近接する2個所のシール部13A、13Aで横シールする。横シールした2個所のシール部13A、13A間の切断部13Bを切断刃60により切断し、枕状の予備成形容器13を形成する。

0027

次に、図3を用いて、横シール装置10の超音波ホーン40の詳細について説明する。

0028

超音波ホーン40の超音波供給面42の反対側には、電圧を加えると伸び縮みするピエゾ素子44が設けられている。ピエゾ素子44を含む超音波ホーン40の超音波供給面42の反対側には、圧縮空気封入されたエアー室46が設けられている。エアー室46の圧力を調整して、冷却する。

0029

次に、図4及び図5を用いて、横シール装置10の要部について説明する。

0030

本実施形態の場合、横シールする包装積層材料1の横幅は、例えば、60〜160mmである。

0031

超音波ホーン40の超音波供給面42は、例えば、横150〜200mm、縦10〜20mmの矩形形状である。

0032

超音波ホーン40の受け治具であるアンビル50の受け面52は、超音波ホーン40の超音波供給面42とほぼ同じ大きさ及び形状であり、例えば、横150〜200mm、縦10〜20mmの矩形形状である。

0033

本実施形態の横シール装置10では、受け治具であるアンビル50の受け面52において、包装積層材料1の縁部を挟持する領域の形状を部分的に変更している。

0034

図4及び図5に示すように、包装積層材料1の縁部は、アンビル50の受け面52の中央から所定距離にある領域P、Qで挟持する。この領域P、Qのアンビル50の受け面52の形状を、その他の領域のアンビル50の受け面52の形状とは異ならしている。

0035

領域P、Qは、アンビル50の中央から、例えば、30〜80mmの距離にあり、その長さは、例えば、10〜20mmである。

0036

本実施形態の横シール装置10では、受け治具であるアンビル50の受け面52の中央には、包装積層材料1のオーバラップ部分を収容する凹部54が形成されている。包装積層材料1を超音波ホーン40とアンビル50で挟持したときに、オーバラップ部分が凹部54に収容され、包装積層材料1の横シール部分の全体に均一に超音波が伝達される。

0037

横シールするときには、超音波ホーン40とアンビル50により、包装積層材料1を挟持する。超音波ホーン40から、シールする包装積層材料1に最適な周波数振幅の超音波を供給し、包装積層材料1を横シールする。例えば、15〜40KHzの周波数で、10〜40μmの振幅の超音波を100〜500msecの時間、超音波ホーン40から供給する。

0038

(横シール装置のアンビル)
次に、図6乃至9を用いて包装充填装置の横シール装置10のアンビル50の詳細について説明する。図6(a)はアンビル50の正面図であり、図6(b)はアンビル50の平面図である。図7はアンビル50のA−A′線断面図であり、図8はアンビル50のB−B′線断面図である。

0039

包装充填装置の横シール装置10のアンビル50には、図6に示すように、矩形形状の受け面52が形成されている。

0040

受け治具であるアンビル50の受け面52において、包装積層材料1の縁部を挟持する領域の形状を部分的に変更している。図6に示すように、アンビル50の受け面52の中央から所定距離にある領域P、Qにおける形状を部分的に変更している。

0041

アンビル50の断面形状を、図7及び図8に示す。図7は、アンビル50の受け面52の基本的な断面形状である。図8は、アンビル50の受け面52の領域P、Qにおける、変更した部分の断面形状である。

0042

図7(a)、図8(a)は、アンビル50全体の断面図であり、図7(b)、図8(b)は、図7(a)、図8(a)の拡大した部分的断面図であり、図7(c)、図8(c)は、図7(b)、図8(b)の更に拡大した部分的断面図である。

0043

アンビル50の受け面52には、切断刃60の切断刃通過穴56の左右両側に、包装積層材料1に直接的に接触する接触部52Aが設けられている。包装積層材料1を接触部52Aと超音波ホーン40により挟持し、超音波により、接触部52Aに接触した部分が横シールされる。

0044

アンビル50の受け面52の基本的な断面形状は、図7に示すように、接触部52Aの切断刃通過穴56側と反対側の隣接する部分に、傾斜部52Bを経て平坦部52Cが設けられ、更に傾斜部52Dを経て平坦部52Eが設けられている。

0045

これに対し、アンビル50の受け面52の領域P、Qにおける断面形状は、図8に示すように、接触部52Aの切断刃通過穴56側と反対側の隣接する部分に、傾斜部52Bを経て平坦部52Cが設けられ、更に傾斜部52Dを経て平坦部52Eが設けられている。領域P、Qでは、基本的な断面形状と比較して、平坦部52Cの幅が狭く、傾斜部52Dの幅が広く傾斜が緩やかになっている。図8では、比較のため、基本的な断面形状を破線で示す。

0046

アンビル50の受け面52の形状の詳細を図9に示す。図9はアンビル50の更に拡大した部分的断面図である。

0047

図9(a)は図7に対応し、アンビル50の受け面52の基本的な断面形状である。

0048

図9(a)において、アンビル50の受け面52の接触部52Aの幅は、例えば、1.0mmである。平坦部52Cは、接触部52Aの面と平行であり、接触部52Aより、例えば、0.10mm低くなっている、平坦部52Cの幅は、例えば、1.0mmである。傾斜部52Bは、接触面52Aと平坦部52Cとの間に位置している。傾斜部52Bの傾斜角度は、例えば、30度であり、傾斜部52Bの幅は、例えば、0.10mmである。平坦部52Eは、接触部52A及び平坦部52Cの面と平行であり、平坦部52Cより、例えば、0.10mm低くなっている、傾斜部52Dは、平坦部52Cと平坦部52Eの間に位置している。傾斜部52Dの傾斜角度は、例えば、30度である。傾斜部52Dの幅は、例えば、0.10mmである。

0049

図9(b)は図8に対応し、アンビル50の受け面52の領域P、Qにおける断面形状である。図9(b)においては基本的な断面形状を破線で示している。

0050

図9(b)において、アンビル50の受け面52の接触部52Aの幅は、例えば、0.5〜3.0mmである。平坦部52Cは、接触部52Aの面と平行であり、接触部52Aより、例えば、0.05〜0.20mm低くなっている、平坦部52Cの幅は、基本的な断面形状より短く、例えば、0.5〜1.5mmである。傾斜部52Bは、接触面52Aと平坦部52Cとの間に位置している。傾斜部52Bの傾斜角度は、基本的な断面形状より小さく緩やかであり、例えば、15〜25度であり、傾斜部52Bの幅は、例えば、0.05〜0.20mmである。平坦部52Eは、接触部52A及び平坦部52Cの面と平行であり、平坦部52Cより、例えば、0.05〜0.20mm低くなっている。傾斜部52Dは、平坦部52Cと平坦部52Eの間に位置している。傾斜部52Dの傾斜角度は、基本的な断面形状より緩やかであり、例えば、15〜25度である。傾斜部52Dの幅は、例えば、0.10〜0.20mmである。

0051

図9(a)と図9(b)を比較すると明らかなように、アンビル50の受け面52の領域P、Qでは、他の領域とは異なり、傾斜部52Dの傾斜角度が緩やかになっている。

0052

アンビル50の受け面52の領域P、Qでは包装積層材料1の縁部を挟持する。従来、包装積層材料1の縁部では、包装積層材料1が折り曲げられて挟持されているため、横シール時に塊状のポリエチレンが発生しやすい。塊状のポリエチレンが発生すると、ピンホールにより微小欠陥が発生する。

0053

本実施形態では、アンビル50の受け面52の領域P、Qでの傾斜部52Dの傾斜角度が緩やかにすることにより、横シール時に塊状のポリエチレンが発生することを防止している。これによりピンホールにより微小欠陥の発生を防止している。

0054

本願発明者等の鋭意研究によれば、アンビル50の受け面52の接触部52Aの隣接する部分に角張った部分がある場合に、包装積層材料1の縁部で横シール時に塊状のポリエチレンが発生しやすいことがわかった。

0055

本実施形態では、平坦部52Cの幅を基本的な断面形状より短くし、傾斜部52Dの傾斜角度を基本的な断面形状より緩やかにすることにより、アンビル50の受け面52の接触部52Aの隣接する領域に角張った部分がないようにして、包装積層材料1の縁部で横シール時に塊状のポリエチレンの発生を防止している。

0056

アンビル50の受け面52の接触部52Aの隣接する部分の形状としては、角張った部分がないようにするものであれば、図9(b)の形状に限らない。

0057

例えば、図9(c)に示すように、平坦部52Cを設けることなく、接触面52Aから傾斜部52B、52Dを経て、平坦部52Eとなるようにしてもよい。図9(c)においては基本的な断面形状を破線で示している。平坦部52Cがないので、傾斜部52Dは、傾斜部52Bと平坦部52Eの間に位置している。傾斜部52Dの傾斜角度は、基本的な断面形状より更に緩やかであり、例えば、10〜20度である。傾斜部52Dの幅は、例えば、1.0〜3.0mmである。

0058

また、図9(d)に示すような断面形状としてもよい。図9(d)においては基本的な断面形状を破線で示している。全体の断面形状は、基本的な断面形状と同様に、接触部52Aの切断刃通過穴56側と反対側の隣接する部分に、傾斜部52B、平坦部52C、傾斜部52D、平坦部52Eが設けられているが、接触部52Aと傾斜部52Bとの間の角部分と、平坦部52Cと傾斜部52Dとの間の角部分とを丸めている。接触部52Aと傾斜部52Bとの間の角部分を、例えば、直径5.0〜10.0mmのR面取りし、平坦部52Cと傾斜部52Dとの間の角部分、例えば、直径5.0〜10.0mmのR面取りしている。

0059

このように本実施形態によれば、超音波シールによる包装積層材料の横シール時に塊状のポリエチレンが発生せず、良好な横シールを実現することができる。

0060

[変形実施形態]
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

0061

例えば、上記実施形態では、アンビルの一部の領域である領域P、Qにおいて、アンビルの断面形状を相違するようにしたが、これに限らない。アンビルの領域P、Q以外の領域においてアンビルの断面形状を相違するようにしてもよい。また、アンビルのすべての領域について、アンビルの断面形状を領域P、Qのような断面形状にしてもよい。

0062

また、上記実施形態では、横シールに本発明を適用したが、縦シール等の他の個所のシールに本発明を適用してもよい。

0063

1…包装積層材料
2…ストリップ
3…ストリップ付着装置
7…充填パイプ
8…縦シール装置
10…横シール装置
13…予備成形容器
14…包装容器
15…最終成形搬送装置
16…無菌室
30…アッパーチャンバ
33…エアナイフ
37…フォーミングリング
40…超音波ホーン
42…超音波供給面
44…ピエゾ素子
46…エアー室46
50…アンビル
52…受け面
52A…接触部
52B…傾斜部
52C…平坦部
52D…傾斜部
52E…平坦部
54…凹部
56…切断刃通過穴
60…切断刃

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