JP2020169061A - 金属箔積層フィルムからなる充填包装体からの液洩れ発生の予測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ａｌ箔などの金属箔を積層してなる包装用積層フィルムを用いた充填包装体からの液状被包装物の液洩れの発生を予測する方法を提供すること。【解決手段】金属箔を積層してなる包装用積層フィルムからなる液状物の充填包装体の横ヒートシール部からの液状被包装物の洩れ出しを予測する方法であって、一対の横シールロールのそれぞれの表面に突設された対面する一対の横シール刃のいずれか一方の表面のシールエッジからそれぞれ２．０ｍｍ以内の位置に計測用条溝を形成し、該計測用条溝に対応して横ヒートシール部の幅方向に沿って現れる判定用突条を撮像装置を使って撮影し、撮影画像に写る該判定用突条の歪みを、包装用積層フィルムの走行速度および／または横シールロールの回転速度に同期して撮影が可能な画像処理装置を用いて特定し、横ヒートシール部内におけるシール不良の発生とシール不良に起因する液洩れの発生を予測すること。【選択図】図２

Description

この発明は、金属箔積層フィルムを用いた充填包装体からの液状被包装物の洩れ出しのおそれを予測する方法に関する。

プラスチックフィルムからなる包装袋内に液状や粘稠状の被包装物を自動的に充填包装する充填包装機については、特許文献１および特許文献２に記載されているような自動充填機が知られている。

これらの自動充填機は、例えばベースフィルム層とシーラント層とを具える積層フィルムからなる長尺の包装用フィルムを、長手方向に沿って上方から下方へ連続的に走行させながら、前記シーラント層が向い合せになるように幅方向に半折りし、その重なり合うフィルム両側縁どうしを縦シールロールによって縦方向に連続的にヒートシールして、縦シール部を形成して該フィルムを筒状とし、次いで該筒状の包装用フィルムの底部側となる箇所に、該包装用フィルムの幅方向に沿って一対の横シールローラによって横方向へヒートシールして横シール部を形成し、該筒状の包装用フィルム内に被包装物を充填しつつ、該被包装物を押し出しながら袋口側となる箇所に横シール部を形成することで連続的に包装体が製造されるように構成されている。

特開平８−３０１２３７号公報 特開２００６−２４８５７８号公報 特開２０１６−４７７３８号公報

この自動充填機では、包装形態に応じた生産条件を、項目毎に数値にて入力することで設定できるように構成されているが、生産条件（設定）が適正でないと、縦シール部や横シール部に皺や発泡が発生することがある。このような皺や発泡は、数μｍ程度の小さいものであっても被包装物の充填スペース側のシールエッジに達するものであればシール不良部分となり、数日後に洩れ始める所謂、遅れ洩れを発生するおそれがある。

このような遅れ洩れの原因となる数μｍの皺等からなるシール不良部分は、目視によって検出（確認）することが難しいため、従来、製造した包装体を３日程度一時的に保管しておき、実際の液洩れの有無で包装体の良否を判定していた。
しかし、この方法は、大量の包装体を保管する場所を確保する必要がある点、製造後すぐに出荷できない点、液洩れが発生した場合に周囲の包装体を汚損する点などの問題点があった。しかも、包装体は、横シール部を介して複数個、繋げた状態（連包状態）で出荷することが多く、この場合には、たとえ包装体間の横シール部内にシール不良部分が存在していても、出荷先において単包ずつに切断するまで液洩れが生じることがないため、出荷前に該シール不良部分を検知し、不良品を排除することができなかった。

なお、包装体からの液洩れ（遅れ洩れ）は、その大半が横シール部および横シール部と縦シール部とが交差する位置から発生している。この原因としては、第１に上記のように長尺の包装用フィルムを幅方向に半折りにして側縁同士を縦シールして筒状とした後、該筒状の包装用フィルム内に被包装物を充填すると、被包装物の重量によって包装用フィルムが変形して縦皺が生じやすく、とくに特許文献３のように、包装体の長尺となる側部シール部側を横シール部とした場合には、前記縦皺の発生が顕著となり、この状態で横シールを施すことにより、横シール部および横シール部と縦シール部とが交差する位置にシール部を貫通する貫通皺が発生し、該貫通皺を介して液洩れが発生することが挙げられる。

また、第２の原因としては、横シール部が、一対の横シールロールによって液状の被包装物を押し出しながらヒートシールする液中シール充填により形成されることが挙げられる。この液中シール充填は、被包装物の温度や種類等によってヒートシールにバラツキが生じやすくヒートシール不良が生じやすい。
さらに、横シール部内には、必然的に被包装物が介在することになるし、そこに一部が滞留し残留して噛み込まれやすい。とくに、被包装物として液状物と共に窒素等のガスを充填した気液混相流体である場合、横シール部内へのガスの噛み込みの可能性が高くなり、また、横シール部内に噛み込まれた液状物が、横シールロールによる圧力から解放されると同時に膨張（２００〜６００倍）して発泡することがあり、前記気泡や発泡が、横シール部を貫通するものであったり、複数の発泡が横シール部を貫通するように連続して形成されたりすると、シール不良となって直ちに液洩れにつながり、該気泡等の状態や皺との関係によっては遅れ洩れを発生させる可能性がある。

そのため、従来より連続的に充填包装される包装体からの液洩れの原因となるヒートシール部内の皺や発泡等を検知する方法として、該ヒートシール部の目視や撮影等による様々な方法が提案されている。しかしながら、包装用フィルムにＡｌ箔などの金属箔が積層されていると、該金属箔によってヒートシール部内の視認が阻害されるため、従来の目視等による方法を利用することができず、皺や発泡等の発生を事前に検知することのできる新たな方法が求められていた。

そこで、本発明では、Ａｌ箔などの金属箔を積層してなる包装用積層フィルムを用いた充填包装体からの液状被包装物の液洩れの発生を予測する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鋭意検討した結果、発明者らは、下記に述べる要旨構成に係る本発明に想到した。
即ち、本発明は、金属箔を積層してなる包装用積層フィルムを幅方向に折返すと共に、その両側端縁どうしを長手方向に連続的にヒートシールして筒状体とする一対の縦シールロールと、前記筒状体の全幅方向をヒートシールする一対の横シールロールと、を備える充填包装機によって製造され、液状物を充填包装した金属箔積層フィルムからなる充填包装体の横ヒートシール部からの液状被包装物の洩れ出しを予測する方法であって、
一対の前記横シールロールのそれぞれの表面に突設された対面する一対の横シール刃のいずれか一方の表面の、該横シール刃の前記包装用積層フィルムの送り方向の各シールエッジからそれぞれ２．０ｍｍ以内の位置に、該横シール刃の幅方向に全幅にわたって計測用条溝を形成し、該横シール刃どうしによって前記筒状体を挟みつけて全幅方向に横ヒートシールする際に、該計測用条溝に対応して前記充填包装体の横ヒートシール部の幅方向に沿って現れる判定用突条を、前記横シールロール下において撮像装置を使って撮影し、該撮影画像に写る前記判定用突条の歪みを、前記包装用積層フィルムの走行速度および／または前記横シールロールの回転速度に同期して撮影が可能な画像処理装置を用いて特定すると共に、該画像処理装置に蓄積された判定条件に基づき、前記横ヒートシール部内におけるシール不良の発生と該シール不良に起因する液洩れの発生を予測することを特徴とする金属箔積層フィルムからなる充填包装体からの液洩れ発生の予測方法を提案する。

なお、本発明の金属箔積層フィルムからなる充填包装体からの液洩れ発生の予測方法においては、
（１）前記判定用突条は、前記横ヒートシール部表面からの高さが０．０２〜０．８ｍｍであること、
（２）前記判定条件は、前記判定用突条のいずれか一方の上端角部に対して、該判定用突条の上端面とのなす角度が１０〜７０°となる方向から光を照射した際に形成される影の形状に基づくものであること、
がより好ましい解決手段となる。

本発明の金属箔積層フィルムを用いた充填包装体からの液洩れ発生の予測方法によれば、一対の横シールロールによって横ヒートシール部を形成する際に、該横ヒートシール部上に、幅方向に直線状に延びる１以上の判定用突条を形成し、この判定用突条の歪みを撮影画像から検出することで、発泡や皺、樹脂だまり等のシール不良の発生位置と、該シール不良に基づく液洩れ発生の可能性とを予測することができるようになる。とくに本発明によれば、時間経過後に発生することになる遅れ洩れの発生を予測することができるため、遅れ洩れの検査に要する時間（待機時間）の必要のない、オンラインでの検知を行うことができることから、場所的にもコスト的にも有利である。

充填包装機の一例を示す図である。 （ａ）は、図１の第１横シールロール位置を拡大して示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向における矢視図であり、（ｃ）は（ａ）の横シール刃のＢ−Ｂ位置における端面図である。 液洩れ発生の判定条件として判定用突条の影を利用する方法を説明する図である。 本発明の液洩れ発生の予測方法を説明するするブロック図である。

以下、本発明にかかる金属箔積層フィルムからなる充填包装体からの液洩れ発生の予測方法について、図面を参照して説明する。
なお、充填包装機１０は、特許文献１、２に記載のような縦型充填包装機の他、横型充填包装機や多列充填包装機等の各種のものとすることができる。以下は、図１に示す縦型充填包装機を代表例として説明する。

充填包装機１０は、フィルムロールＲから連続的に繰り出されて走行する１枚の長尺のＡｌ箔フィルムを積層してなる包装用フィルムＦを、上方から下方へ連続的に走行させながら、その走行中にガイドロッド１００で案内しつつ包装用フィルムＦをそのシーラント層が互いに向い合わせになるように幅方向に折り返し、図では包装用フィルムＦの左端部に位置するその両側端部同士を重ね合わせ、その重ね合わされた両側端部同士を１対の縦シールロール１０１によって包装用フィルムＦの長手方向（縦方向）に連続的に加圧および加熱して縦シール部１０２を形成し、これにより包装用フィルムＦを筒状に形成する。
次いで、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を、上記１対の縦シールロール間を上方から下方へ貫通している充填ノズル１０３によって、筒状に形成した包装用フィルムＦ’の内側へ連続的に、または所定量ずつ間欠的に充填すると共に、筒状に形成した包装用フィルムＦ’をその長手方向に一定間隔をおいて、１対の第１横シールロール１０４の表面に等間隔で設けた横シール刃１０４ａによって挟み付けて全幅にわたり加熱しつつ加圧して、互いに溶着させて間欠的に横シール部１０５を形成する。その後、第２横シールロール１０６で横シール部１０５を再押圧して該シールを確実なものとし、これにより多数の包装体Ｗが包装用フィルムＦの長手方向へつながった状態で連続的に製袋されるように構成される。なお、包装体Ｗは、図に示すように第２横シールロール１０６の下流側に切断機構１０７を設けて一袋ずつもしくは複数袋ずつに切断してもよい。

ここで、図２（ａ）に図１の第１横シールロール１０４部分を拡大して示す。
１対の第１横シールロール１０４の横シール刃１０４ａの表面には、図２（ｃ）の端面図に示すように、該横シール刃１０４ａの包装用フィルムＦの送り方向の各シールエッジからそれぞれ２．０ｍｍ以内の位置にそれぞれ、横シール刃１０４ａの全幅にわたって計測用条溝１３が設けられている。なお、計測用条溝１３は、１対の第１横シールロール１０４の一方の横シール刃１０４ａ表面に、好ましくは横シール刃１０４ａの包装用フィルムＦの送り方向の各シールエッジ位置を含めて２条以上設けることが好ましい。

この１対の第１横シールロール１０４を用いて（対向する一対の横シール刃１０４ａによって）筒状の包装用フィルムＦ’を挟み付けて、加熱および加圧して横シール部１０５を形成すると、溶融した包装用フィルムＦ’が計測用条溝１３内に入り込むため、図２（ａ）および図２（ｂ）の矢視図に示すように横シール部１０５上の計測用条溝１３に相当する位置に判定用突条１４（図では二条の判定用突条１４）が形成されることになる。

ここで、横シール部１０５の形成に際し、例えば、横シール部１０５内で発泡が生じると、発泡の発生に伴ってその位置の包装用フィルムＦ’が伸びて歪んだ状態となる。包装用フィルムＦ’がプラスチックフィルムのみからなる場合には、横シール部１０５の冷却に伴って発泡が消失し、伸びた包装用フィルムＦ’もまた収縮するのに対し、包装用フィルムＦ’にＡｌ箔等の金属箔が積層されていると、発泡が消失した後も、金属箔の塑性変形によって包装用フィルムＦ’は伸びた状態（波状等に歪んだ状態）のままになる。
そのため、包装用フィルムＦが金属箔を積層してなる場合に、図２（ａ）、（ｂ）に示すように横シール部１０５の幅方向に直線状に判定用突条１４を形成しておけば、該判定用突条１４も、発泡が生じた箇所が歪んだ状態（以下、「歪み部分Ｄ」と言う。）になるため、発泡の発生位置を特定することができると共に、その歪み部分Ｄの形状や高さ、幅等の判定条件に基づき、液洩れの可能性を予測することができる。即ち、この方法によれば、横シール部１０５内に発泡が生じた場合のみならず、皺や樹脂だまり等のシール不良が生じた場合にも、判定用突条１４に歪み部分Ｄが発生するため、有効に利用することができる。

なお、判定用突条１４に生じた歪み部分Ｄの判定は、充填包装機１０内を走行する各包装体Ｗの横シール部１０５位置を、図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、第１横シールロール１０４下方位置に設けた撮像装置２０によって撮影することにより行う。撮像装置２０による撮影画像から、例えば、ＣＰＵやメモリを備えたパソコン等からなる画像処理装置２１を用いて歪み部分Ｄを特定すると共に、その歪み部分Ｄの形状や大きさ等を、画像処理装置２１に蓄積された判定条件と比較することによって液洩れ発生の可能性が判定される。

撮像装置２０としては、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ、赤外線カメラ、３次元カメラ等を用いることができ、撮影画像から画像処理装置２１において、判定用突条１４の高さや傾き等を瞬時に測定して、歪み部分Ｄを確実に検出することができれば、特に限定されるものではない。

横シール刃１０４ａの計測用条溝１３は、横シール刃１０４ａの包装用フィルムＦの送り方向の両端縁からそれぞれ２．０ｍｍ以内の位置に設ける。
これによれば、横シール部１０５上の、包装体Ｗの被包装物充填スペース側のシールエッジ近傍に判定用突条１４が形成されることになるため、該判定用突条１４の撮影画像から、横シール部１０５上の、被包装物の充填スペースにつながる発泡や皺等の貫通孔や時間経過後に貫通するような擬似貫通孔からなるシール不良の発生を検出することができる。

なお、ヒートシール部は、一般にシールエッジから６００μｍ以上の長さ（包装用フィルムＦの送り方向）で完全にヒートシールされていれば、十分な引張強度が得られることが知られている。そのため、本発明では、横シール刃１０４ａの計測用条溝１３によって、横シール部１０５の充填スペース側のシールエッジから２．０ｍｍ以内の長さ位置に形成される判定用突条１４を観察することを提案するものである。これによれば、横シール部１０５のシール強度に直接影響を与えるシール不良および、時間の経過と共にシールエッジまで進展する可能性のあるシール不良（シールエッジから２．０ｍｍ以内の位置にあるシール不良）を検出することができるため、横シール部１０５からの液洩れや、遅れ洩れの発生を正確に予測することができる。

また、判定用突条１４の横シール部１０５表面からの高さ（図３（ｂ）のｈ）は、０．０２〜０．８ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．１〜０．６ｍｍである。この範囲とすることで、判定用突条１４に生じた歪み部分Ｄを、画像処理装置２１において撮影画像から検出することができ、また後述するような判定用突条１４の影を利用した判定も有効に行うことができる。

判定条件としては、とくに限定されるものではないが、例えば、画像処理装置２１内に蓄積された基準画像データや基準特徴データを用いることができる。

基準画像データは、良品の基準画像および／または不良品の基準画像からなり、良品の基準画像としては直線状の、歪みのない判定用突条１４の画像の他、歪み部分Ｄがあるものの不具合を発生する程度ではないものも含まれる。一方、不良品の基準画像とは、過去に液洩れや遅れ洩れを生じた判定用突条１４の歪み部分Ｄの画像を、不具合の種類（皺、発泡、樹脂だまり等）や特徴（位置、大きさ等）毎に分類したものである。

また、基準特徴データは、過去に撮影された判定用突条１４の画像データから、液洩れの発生要因となった歪み部分Ｄを特徴（長さ、幅、傾きなど）毎に抽出してデータ化（数値化）したものである。

とくに、判定条件として、図３（ａ）に示すように判定用突条１４の上端角部１４ａに向かって斜め上方からＬＥＤライト等の照明設備１７から光を照射し、その際に形成される判定用突条１４の影１６を利用することが好ましい。これによれば、判定用突条１４に歪み部分Ｄが発生すると、該歪み部分Ｄの影１６も同様に歪んだ状態となり、しかも横シール部１０５上に斜投影されて強調して現れるため、歪み部分Ｄの特定が容易である。さらに、この方法によれば、影１６が投影された横シール部１０５位置に発泡等のシール不良部分があった場合にも、影１６が歪んで現れるため、横シール部１０５内におけるシール不良の発生を特定することもできる。

なお、歪み部分Ｄは、影１６を撮像装置２０によって撮影し、その撮影画像から画像処理装置２１によって特定する。特定方法としては、例えば図３（ｂ）に示すように影１６の、判定用突条１４の側端縁１４ｂからの距離ｄを、画像処理装置２１に蓄積された基準値と比較することによって行い、距離ｄの基準値とのズレや、歪み部分Ｄの範囲等から液洩れや遅れ洩れの発生を予測することができる。なお、判定用突条１４への照明設備１７からの照射角度θは、判定用突条１４の上端面１４ｃに対して１０〜７０°、好ましくは３０〜６０°、さらに好ましくは４５°付近とし、この場合に、影１６を利用した歪み部分Ｄの特定と液洩れ発生の予測を有効に行うことができる。

画像処理装置２１において、判定結果が不良品（液洩れの可能性あり）となった場合には、図４に示すように画像処理装置２１から充填包装機１０の制御部１１へ排除信号を出力し、該当する包装体Ｗを、充填包装機１０に設けた排出部１２から別ラインへと排出されるようにすれば、液洩れの可能性のある包装体Ｗが出荷されるおそれがない。なお、包装体Ｗには、包装用フィルムＦに予めバーコードやＱＲコード（登録商標）等を印刷しておくことが好ましく、該バーコード等によって画像データと包装体Ｗとを照合できるようにしておけば、該当する包装体Ｗを正確に排出部１２から排出することができる。

撮像装置２０は、第１横シールロール１０４によって間欠的に形成される横シール部１０５の全幅を、所要のタイミングで撮影できれば、どの位置に設けても良いが、図１のように第２横シールロール１０６を設ける場合には、該第２横シールロール１０６によって判定用突条１４が押し潰されてしまうことから、図１に示すように第１横シールロール１０４下方の、第２横シールロール１０６との間に設けことが好ましい。

また、撮像装置２０は、包装用フィルムＦの走行速度および／または第１横シールロール１０４の回転速度に同期して撮影可能であり、例えば、包装用フィルムＦまたは第１横シールロール１０４の駆動モータやローラーに設けた位置センサから図４に示すように充填包装機１０の制御部を介して撮像指令信号を撮像装置２０に送り、そのタイミングに合わせて撮影するようにすれば、横シール部１０５を所期した位置において正確に撮影することができる。

１０ 充填包装機
１１ 制御部
１２ 排出部
１３ 計測用条溝
１４ 判定用突条
１４ａ 上端角部
１４ｂ 側端縁
１４ｃ 上端面
１６ 影
１７ 照明設備
２０ 撮像装置
２１ 画像処理装置
１００ ガイドロッド
１０１ 縦シールロール
１０２ 縦シール部
１０３ 充填ノズル
１０４ 第１横シールロール
１０４ａ 横シール刃
１０５ 横シール部
１０６ 第２横シールロール
１０７ 切断機構
Ｗ 包装体
Ｒ フィルムロール
Ｆ、Ｆ’ 包装用フィルム
Ｍ 被包装物
Ｄ 歪み部分

Claims (3)

1. 金属箔を積層してなる包装用積層フィルムを幅方向に折返すと共に、その両側端縁どうしを長手方向に連続的にヒートシールして筒状体とする一対の縦シールロールと、前記筒状体の全幅方向をヒートシールする一対の横シールロールと、を備える充填包装機によって製造され、液状物を充填包装した金属箔積層フィルムからなる充填包装体の横ヒートシール部からの液状被包装物の洩れ出しを予測する方法であって、
   一対の前記横シールロールのそれぞれの表面に突設された対面する一対の横シール刃のいずれか一方の表面の、該横シール刃の前記包装用積層フィルムの送り方向の各シールエッジからそれぞれ２．０ｍｍ以内の位置に、該横シール刃の幅方向に全幅にわたって計測用条溝を形成し、該横シール刃どうしによって前記筒状体を挟みつけて全幅方向に横ヒートシールする際に、該計測用条溝に対応して前記充填包装体の横ヒートシール部の幅方向に沿って現れる判定用突条を、前記横シールロール下において撮像装置を使って撮影し、
   該撮影画像に写る前記判定用突条の歪みを、前記包装用積層フィルムの走行速度および／または前記横シールロールの回転速度に同期して撮影が可能な画像処理装置を用いて特定すると共に、該画像処理装置に蓄積された判定条件に基づき、前記横ヒートシール部内におけるシール不良の発生と該シール不良に起因する液洩れの発生を予測することを特徴とする金属箔積層フィルムからなる充填包装体からの液洩れ発生の予測方法。
2. 前記判定用突条は、前記横ヒートシール部表面からの高さが０．０２〜０．８ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の金属箔積層フィルムからなる充填包装体からの液洩れ発生の予測方法。
3. 前記判定条件は、前記判定用突条のいずれか一方の上端角部に対して、該判定用突条の上端面とのなす角度が１０〜７０°となる方向から光を照射した際に形成される影の形状に基づくものであることを特徴とする請求項１または２に記載の金属箔積層フィルムからなる充填包装体からの液洩れ発生の予測方法。

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