JP7623623B2 - 製袋充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、包装袋及び製袋充填方法に関する。

特許文献１には、内容物を変質させる可能性のある加熱工程を行うことなく、充填物を保護するために必要な張りを筒状フィルムに持たせることができる包装袋の製袋充填方法が開示されている。

特開２００３－２９１９０７号公報

一方で、文献１のような形状のラミネートフィルム等を用いて製造した包装袋の場合、包装袋に張りを持たせたときに横シール部の近傍において包装袋が膨らみにくく、張りを持たせにくいため、改善の余地があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、膨らみやすく、張りを持たせやすい包装袋の製袋充填方法を提供することである。

本発明によれば、充填工程と、挟みこみ工程と、横シール工程と、切断工程を備える、製袋充填方法であって、前記充填工程では、樹脂フィルムの下側を閉塞させた下側横シール部を備える筒体内に内容物を充填し、前記挟みこみ工程では、１対のシャッター部材で前記筒体の上方を挟みこみ、鉛直方向における前記シャッター部材と前記筒体との相対的な位置を変化させることにより、前記筒体の前記内容物を収容する部分に張りを持たせ、前記横シール工程では、前記内容物が充填された部位よりも高い位置において前記筒体に対して横シールを行うことによって横シール部を形成し、
前記切断工程では、前記横シール部を切断して上下に分割することによって下流側の包装袋の上側横シール部と、上流側の筒体の下側横シール部を形成し、前記上側横シール部及び前記下側横シール部の内縁の両端には外側に向かって凸となる左湾曲部及び右湾曲部が設けられ、前記上側横シール部及び前記下側横シール部の左右方向の長さをＷｓとし、前記左湾曲部及び前記右湾曲部の左右方向の長さをＷｌ，Ｗｒとすると、Ｗｒ／Ｗｓ及びＷｌ／Ｗｓは、それぞれ、０．１～０．４であり、前記左湾曲部及び右湾曲部の曲率半径をＲｌ，Ｒｒとすると、Ｒｌ及びＲｒは、それぞれ、３５～６０ｍｍである、方法が提供される。

このような構成とすることにより、膨らみやすく、張りを持たせやすい包装袋を製造することが可能となる。

内容物が入っていない状態の包装袋１の平面図である。 内容物が入った状態の包装袋１の斜視図である。 フィルム２の層構成図である。 製袋充填機１００の構成図である。 製袋充填機１００の横シール機１１６近傍の拡大図であり、横シール機１１６で横シール部１１を形成している状態を示す。 図５の状態から、横シール機１１６が開き、横シール部１１がプレス兼カッター１１８の位置に移動した後の状態を示す。 図６の状態から、プレス兼カッター１１８で横シール部１１を挟持している状態を示す。 図７の状態から、プレス兼カッター１１８及びしごきロール１１５が開いた後の状態を示す。 図８の状態から、内容物Ｗをさらに投入した後にしごきロール１１５が閉じた後の状態を示す。 図９の状態から、密着部３ａがシャッター部材１２３の位置に移動した後の状態を示す。 図１０の状態から、シャッター部材１２３が筒体３を挟み込み、垂直方向下方へ移動した状態を示す。 図１１の状態から、横シール機１１６で横シール部１１を形成している状態を示す。 図１２の状態から、プレス兼カッター１１８で横シール部１１を挟持している状態を示す。 図１３の状態から、プレス兼カッター１１８及びしごきロール１１５が開いた後の状態を示す。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．包装袋１
図１～図３に示すように、本発明の一実施形態の包装袋１は、フィルム２に縦シール部７を形成して構成された筒体３と、上側横シール部４と、下側横シール部５を備える。包装袋１内には、通常、内容物が充填されているが、図１では、便宜上、内容物が充填されていない状態の包装袋１を示している。内容物の例としては、フラワーペースト、ジャム、餡等の粘稠性食品が挙げられる。

以下、図１の上下左右を包装袋１の上下左右として説明を進める。具体的には、筒体３の軸方向が上下方向である。縦シール部７を手前側に配置したときの左右が包装袋１の左右である。また、縦シール部７側の面を前面とし、その対向する面を背面とする。

包装袋１の左右方向の長さは、例えば、１４０～２４０ｍｍであり、１６０～２２０ｍｍが好ましい。この長さは、具体的には例えば、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０、２２０、２３０、２４０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。この値が小さすぎると、製袋充填の際に内容物が包装袋１の内面に付着してしまって充填しにくくなる場合がある。この問題は、内容物の粘稠性が高い場合に顕著である。［包装袋１の上下方向の長さ／包装袋１の左右方向の長さ］の値は、例えば、１．５～５であり、２～４が好ましい。この値は、具体的には例えば、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

筒体３は、フィルム２を筒状に湾曲させてフィルム２の両端を重ね合わせた状態でヒートシールすることによって形成することができる。ヒートシールによって、縦シール部７が形成される。

上側横シール部４及び下側横シール部５は、それぞれ、筒体３の上側及び下側を閉塞させるように設けられる。横シール部４，５は、それぞれ、筒体３の上端及び下端に沿って形成することが好ましい。横シール部４，５は、縦シール部７に直交するように形成することが好ましい。横シール部４，５は、それぞれ、筒体３をヒートシールすることによって形成することができる。

横シール部４，５は、一例では、上下方向に並ぶ複数の線状シール部（図１の点線で示す部位）４ａ，５ａで構成される。各線状シール部４ａ，５ａは、横シール部４，５の左右方向に延びるように設けられる。複数の線状シール部４ａ，５ａは、平行に配置されることが好ましい。線状シール部４ａ，５ａを設けるピッチは、２～５ｍｍであることが好ましい。このピッチは、具体的には例えば、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

フィルム２は、熱収縮性フィルム（いわゆるシュリンクフィルム）を用いる。熱収縮性フィルムとは、たとえば延伸処理（一軸延伸または二軸延伸）を行うことで熱収縮性を備えた樹脂製のフィルムである。

包装袋１の横シール部４，５に近い部位では、包装袋１が膨らみにくいために、包装袋１が扁平な形状になり、包装袋１の転がし搬送を阻害する。この傾向は、横シール部４，５の内縁の両端に、外側に向かって凸となる湾曲部が設けられていなかったり、湾曲部が設けられていても、その左右方向の長さが小さかったりする場合に特に顕著になる。

そこで、本実施形態では、横シール部４，５の内縁の両端に外側に向かって凸となる左湾曲部４ｌ，５ｌ及び右湾曲部４ｒ，５ｒを設けている。また、横シール部４，５の左右方向の長さをＷｓとし、左湾曲部４ｌ，５ｌ及び右湾曲部４ｒ，５ｒの左右方向の長さをＷｌ，Ｗｒとすると、Ｗｒ／Ｗｓ及びＷｌ／Ｗｓを、それぞれ、０．１～０．４としている。このような湾曲部を形成することで、図２に示すように、横シール部４，５の近傍においても包装袋１が膨らみやすくなり、その外形が略円柱になるので、包装袋１の転がし搬送がスムーズになる。ＷｒとＷｌは同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。Ｗｒ／Ｗｓ及びＷｌ／Ｗｓは、具体的には例えば、０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．３５、０．４であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。Ｗｓは、包装袋１の左右方向の長さと同様である。Ｗｌ，Ｗｒは、例えば１０～１００ｍｍであり、２０～５０ｍｍが好ましい。Ｗｌ，Ｗｒは、具体的には例えば、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

また、左湾曲部４ｌ，５ｌ及び右湾曲部４ｒ，５ｒは円弧状であることが好ましく、その曲率半径をＲｌ，Ｒｒとすると、Ｒｌ／Ｗｓ及びＲｒ／Ｗｓは、それぞれ、０．１～０．４であることが好ましい。Ｒｌ／Ｗｓ及びＲｒ／Ｗｓは、具体的には例えば、０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．３５、０．４であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。Ｒｌ，Ｒｒは、例えば２０～６０ｍｍであり、３０～５０ｍｍが好ましい。Ｒｌ，Ｒｒは、具体的には例えば、具体的には例えば、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

図３に示すように、フィルム２は、基材層２ａとシーラント層２ｂを有する積層フィルムであることが好ましく、基材層２ａとシーラント層２ｂの間に接着層２ｃを備えることがさらに好ましい。

基材層２ａは、包装袋１の外表面に露出するように配置され、シーラント層２ｂは、包装袋１の内表面に露出するように配置される。シーラント層２ｂ同士がヒートシールされることによって、縦シール部７及び横シール部４，５が形成される。

基材層２ａは、強度に優れて高い耐衝撃性を有する素材により形成されている。基材層２ａとしては、例えば、熱収縮性のポリアミド、ポリオレフィン、ポリエチレン等が用いられる。接着層２ｃは、基材層２ａとシーラント層２ｂを互いに積層するように接着するための層であり、接着層２ｃとしては、例えば、ポリエチレン等が用いられる。

基材層２ａのポリアミドは、芳香族ポリアミドを含むものが好ましい。この場合、基材層２ａがＭＤ方向の直線カット性を有し、かつバリア性に優れるからである。芳香族ポリアミドとしては、特に制限はないが、キシリレンジアミンと炭素数が６～１２のα，ω脂肪族ジカルボン酸とからなるポリアミド構成単位を分子鎖中に７０モル％以上含有している樹脂等が使用できる。具体的には、ポリメタキシリレンアジパミド、ポリメタキシリレンピメラミド、ポリメタキシリレンアゼラミド、ポリパラキシリレンアゼラミド、ポリパラキシリレンデカナミドなどの単独重合体、メタキシリレン／パラキシリレンアジパミド共重合体、メタキシリレン／パラキシリレンピメラミド共重合体、メタキシリレン／パラキシリレンアゼラミド共重合体、メタキシリレン／パラキシリレンセパカミド共重合体などの共重合体が挙げられるが、ポリメタキシリレンアジパミド（以下、「ＭＸＤ６」という）が強度やガスバリア性等の基本特性に優れ、工業的にも比較的入手しやすい点から好ましい。

シーラント層２ｂは、ヒートシール性に優れた樹脂で形成可能である。シーラント層２ｂとしては、例えば、直鎖状低密度ポリエチレンで形成することができる。シーラント層２ｂを構成するフィルムとしては、ＭＤ方向の直線カット性を有するものが好ましい。

また、基材層２ａとシーラント層２ｂの少なくとも一方が直線カット性を有することが好ましい。シーラント層２ｂの厚さは、基材層２ａの厚さの２倍以上であることが好ましく、フィルム２全体の厚さの半分以上であることが好ましい。

フィルム２は、厚さ１０μｍ～２０μｍ、例えば１５μｍの基材層２ａと、厚さ１０μｍ～３０μｍ、例えば２０μｍの接着層２ｃと、厚さ３０μｍ～５０μｍ、例えば４０μｍのシーラント層２ｂを積層して形成することができ、フィルム２として、通常は５０μｍ～１００μｍの厚さを有する。

また、基材層２ａとシーラント層２ｂとは、接着層２ｃにより互いに積層するように接着されているが、例えば、接着層２ｃとしてポリエチレンを使用し、押し出しラミネート法を用いて基材層２ａとシーラント層２ｂとを互いに接着することができる。また、接着層２ｃとしてポリエチレン以外の材料を使用し、ドライラミネート法を用いて基材層２ａとシーラント層２ｂとを互いに接着することもできる。あるいは、接着層２ｃを用いない融着を利用することもできる。このようにして、基材層２ａ、接着層２ｃ、シーラント層２ｂから形成されるフィルム２は、高い強度、耐衝撃性、密封性、防気性等を有している。

２．製袋充填方法
次に、図４～図１４を用いて、フィルム２を用いた製袋充填方法について説明する。この方法は、縦型の製袋充填機１００を用いて実施可能である。

＜Ｓ１：フィルム湾曲工程＞
図４に示すように、ロール状原反Ｆから繰り出されたフィルム２は、複数の繰り出しロール１２０、１２１を経てフォーマ１１２に導かれる。ロール状原反Ｆからフォーマ１１２までの経路途中にはセンサ１１９が配されており、フィルム２に長さ方向において一定間隔で印刷されたレジマークを検知して、製袋充填機１００の軌道上に一定の長さのフィルム２を一定の時間間隔で送り出せるようになっている。フィルム２は、フォーマ１１２を通過する間に筒状に湾曲されて、湾曲した先端の両側縁部がオーバーラップした形態となる。オーバーラップした部分には重ね合わせ部が形成される。

なお、フォーマ１１２の手前の位置で、フィルム２に印字を行う印字工程を備えてもよい。この印字は、包装袋１の前面（縦シール部７側の面）となる領域に行うことが好ましい。この場合、後述する切断工程でコンベア１３０上に落下した包装袋１を、縦シール部７が上側になるようにした状態で搬送する際に、印字が適切になされているかどうかを確認することができる。

＜Ｓ２：縦シール工程＞
次に、フィルム２の重ね合わせ部を縦シール機１１３にてヒートシールし、縦シール部７を形成する。縦シール機１１３は、一対のシールロールを備え、フィルム２が一定の時間間隔で移動するタイミングに合わせて、フィルム２の重ね合わせ部を一対のシールロールで挟持しながら一対のシールロールを互いに逆方向に回転させることでフィルム２を送り出しながらヒートシールを行う。フィルム２に縦シール部７を形成することによって、筒体３が形成される。その後、送りロール１１４を回転させることで、筒体３を所定の長さだけ下流に移動させる。

＜Ｓ３：横シール工程＞
図５に示すように、筒体３の所定位置を横シール機１１６にてヒートシールし、横シール部１１を形成する。横シール部１１は、下流側の包装袋１の上側横シール部４と上流側の筒体３の下側横シール部５が繋がって構成されており、後述する切断工程において上下に分割される。横シール機１１６は、一対のシールバー１１６ａを備え、上記所定位置を一対のシールバー１１６ａで所定時間挟持することでヒートシールを行う。

シールバー１１６ａは、一例では、図１の左右方向に延びる凸条と凹条が上下方向に交互に並ぶ形状を有する。この場合、凸条が押圧された部位において、線状シール部（図１の点線で示す部位）４ａ，５ａが形成される。

＜Ｓ４：切断工程＞
次に、図６に示すように、送りロール１１４をさらに回転させることで、横シール部１１をプレス兼カッター１１８の位置に移動させる。プレス兼カッター１１８は、一対のバー１１８ａを備える。

次に、図７に示すように、プレス兼カッター１１８を閉じて横シール部１１を挟圧して冷却するとともに、カッター刃（不図示）で横シール部１１を切断して上下に分割することによって、下流側の切断片Ｕの上側横シール部と、上流側の筒体３の下側横シール部５を形成する。切断片Ｕは、横シール部１１を切断すると、コンベア１３０上へ落下する。

＜Ｓ５：充填工程＞
次に、図８に示すように、しごきロール１１５を開くと、以前の工程でホッパ１１１から投入されてしごきロール１１５の上側に溜まっている内容物Ｗがしごきロール１１５の下側に落下する。筒体３には下側横シール部５が形成されているので、落下した内容物Ｗは、筒体３内に充填される。筒体３の周囲には、１対のシャッター部材１２３が配置されている。シャッター部材１２３は、水平方向および垂直方向に移動可能に構成されている。

内容物Ｗをさらに筒体３内に投入し、筒体３内の内容物Ｗがセンサ１２２の位置にまで到達すると、図９に示すように、しごきロール１１５を閉じることによって、内容物Ｗをしごきロール１１５の上側部分と下側部分に分断する。しごきロール１１５の下側部分の内容物が包装袋１の一袋分の内容物である。また、しごきロール１１５を閉じることによって筒体３に密着部３ａが形成され、密着部３ａと下側横シール部５の間に内容物が収容された部分である袋部３ｂが形成される。

＜Ｓ６：送り工程＞
次に、しごきロール１１５を閉じたまま、送りロール１１４を回転させることで、図１０に示すように、密着部３ａをシャッター部材１２３の位置にまで移動させる。

＜Ｓ７：挟み込み工程＞
次に、図１１に示すように、シャッター部材１２３を水平方向に移動させて筒体上方の密着部３ａを挟みこみ、さらに、シャッター部材１２３を鉛直方向下方へ移動させる（図１１における矢印参照）ことで、袋部３ｂに対して張りを持たせることができる。ここで、シャッター部材１２３は、横シール機１１６よりも下方まで移動させることが好ましい。このようにすることで、袋部３ｂに持たせた張りを維持したまま、横シールを行うことが可能となる。

その後、図１２に示すように、シャッター部材１２３を袋部３ｂの上方に維持したまま横シール工程（Ｓ３）を実施することで、内容物Ｗが充填された部位（袋部３ｂ）よりも高い位置（密着部３ａ）において、袋部３ｂに張りを持たせたまま横シール部１１を形成することができ、包装袋１が形成される。

そして、図１３に示すように、シャッター部材１２３をもとの位置に戻し、後続の切断工程（Ｓ４）を行う。これにより、図１４に示すように、包装袋１がコンベア１３０上へ落下する。

このようにして、Ｓ３～Ｓ７の工程を繰り返すことによって、内容物Ｗが充填された包装袋１を連続的に製造することができる。なお、本実施形態における包装袋１の製造において、熱処理工程は行わない。

以上のようにして、本実施形態における製袋充填方法では、熱収縮フィルムで構成される筒体３に対して上述した挟みこみ工程を行うことによって包装袋１に必要な張りを持たせている。このようにすることで、非熱収縮性のラミネートフィルムに比べて、ピンホールなどが発生しにくいより高い強度を備える包装袋を製造することが可能となる。

３．他の実施形態
上記実施形態では、シャッター部材１２３を鉛直方向下方へ移動させているが、この態様に限定されることはない。例えば、シャッター部材１２３が筒体３を挟みこんだ状態で、筒体３を鉛直方向上方へ移動させることにより、筒体３に張りを持たせてもよい。このように、筒体３を挟みこんだシャッター部材１２３と筒体３との鉛直方向における相対的な位置を変化させることにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

１ ：包装袋
２ ：フィルム
２ａ ：基材層
２ｂ ：シーラント層
２ｃ ：接着層
３ ：筒体
３ａ ：密着部
３ｂ ：袋部
４ ：横シール部
４ａ ：線状シール部
４ｌ ：左湾曲部
４ｒ ：右湾曲部
５ ：横シール部
５ａ ：線状シール部
５ｌ ：左湾曲部
５ｒ ：右湾曲部
７ ：縦シール部
１１ ：横シール部
１００ ：製袋充填機
１１１ ：ホッパ
１１２ ：フォーマ
１１３ ：縦シール機
１１４ ：送りロール
１１５ ：ロール
１１６ ：横シール機
１１６ａ ：シールバー
１１８ ：プレス兼カッター
１１８ａ ：バー
１１９ ：センサ
１２０ ：繰り出しロール
１２１ ：繰り出しロール
１２２ ：センサ
１２３ ：シャッター部材
１３０ ：コンベア

Claims (1)

1. 充填工程と、挟みこみ工程と、横シール工程と、切断工程を備える、製袋充填方法であって、
   前記充填工程では、樹脂フィルムの下側を閉塞させた下側横シール部を備える筒体内に内容物を充填し、
   前記挟みこみ工程では、１対のシャッター部材で前記筒体の上方を挟みこみ、鉛直方向における前記シャッター部材と前記筒体との相対的な位置を変化させることにより、前記筒体の前記内容物を収容する部分に張りを持たせ、
   前記横シール工程では、前記内容物が充填された部位よりも高い位置において前記筒体に対して横シールを行うことによって横シール部を形成し、
   前記切断工程では、前記横シール部を切断して上下に分割することによって下流側の包装袋の上側横シール部と、上流側の筒体の下側横シール部を形成し、
   前記上側横シール部及び前記下側横シール部の内縁の両端には外側に向かって凸となる左湾曲部及び右湾曲部が設けられ、前記上側横シール部及び前記下側横シール部の左右方向の長さをＷｓとし、前記左湾曲部及び前記右湾曲部の左右方向の長さをＷｌ，Ｗｒとすると、Ｗｒ／Ｗｓ及びＷｌ／Ｗｓは、それぞれ、０．１～０．４であり、
   前記左湾曲部及び右湾曲部の曲率半径をＲｌ，Ｒｒとすると、Ｒｌ及びＲｒは、それぞれ、３５～６０ｍｍである、方法。