(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記加熱機構は、前記折り曲げ端部を前記加熱機構における加熱面に対して摺動させ、前記折り曲げ端部付近における前記折り曲げ部の折り曲げ側の表面を空気に曝させることを特徴とする請求項3または4に記載のパウチの折り曲げ加工装置。
【背景技術】
【0002】
従来、姿勢良く立たせたり、剛性を高めたり、掴んだ際の手触りを良くしたりするために、シール部を折り曲げたパウチが知られている。このシール部を折り曲げる方法として、本出願人はすでに特許文献1に記載のような連続的な折り曲げ加工方法及び折り曲げ加工装置を提案している。
【0003】
この折り曲げ加工方法を用いた折り曲げ加工装置は、パウチを一方向に搬送する搬送機構と、搬送しながらパウチを折り曲げる金型を備えた折り曲げ機構と、折り曲げ部の形状を維持した状態で加熱する加熱機構と、によって構成される。前記金型は、パウチのシール部を連続的に折り曲げる螺旋状の隙間が設けられ、この隙間に進入したシール部を、搬送方向に進むにつれて徐々に折り曲げて、出口側でパウチの収納部側へ折り返す。
【0004】
また、前記折り曲げ機構は、前記金型を加熱するヒータを有し、シール部全体を加熱して軟化させながら折り曲げて、次に、加熱機構は、折り曲げ形状を維持した状態で、折り曲げ部とその近傍をさらに加熱して応力を緩和し、スプリングバックによる形状戻りを低減させ、所定の折り曲げ形状を維持させる。
【0005】
しかしながら、この従来の方法では、前記加熱機構において、折り曲げ部とその近傍を広範囲で加熱するため、軟化した折り曲げ部近傍と加熱金型表面との摩擦により、パウチ表面にシワが発生してしまう場合があった。また、シール部を形成するヒートシール性樹脂が融け出して、金型表面に付着したり、融け出して固化した樹脂カスがパウチに残留することがあった。これは、シール部が折り曲げられることで、シール部における折り曲げ方向の先端側端部において、フィルムの内面の一部が露出してしまうことが主な原因であることが分かった。
【0006】
なお、シワの発生やヒートシール性樹脂の融け出しを防止するために、加熱機構の加熱温度を下げると、折り曲げ部のスプリングバックが大きくなり、そのため、応力緩和させるために加熱時間を長くしなければならない。また、高温で加熱すると、フィルムが結晶化して白化するおそれがあり、更に、パウチの折り曲げ形状を安定させるための冷却時間も長くなり生産効率が低下してしまう。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、これら実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0016】
本発明の実施形態に係るパウチ1は、
図1に示すように、一対のフィルム(前面フィルム2A及び後面フィルム2B)を有している。そして、これら一対のフィルムの両サイドは、それぞれシール部4によってシールされている。また、これら一対のシール部4の間に収納部6が設けられている。ここでは、収納部6におけるシール部4が折り曲げられる側のフィルム面を後面、その反対側のフィルム面を前面としている。また、前面フィルム2Aと後面フィルム2Bの下端部には二つ折り状態で熱溶着される底面フィルム3が設けられ、前面フィルム2Aと底面フィルム3、及び後面フィルム2Bと底面フィルム3がそれぞれ底部シール部3aにてヒートシールされている。前面フィルム2Aと後面フィルム2Bの上端は開放されており、内容物が充填された後にヒートシールされる。
【0017】
なお、上述した前面フィルム2A,後面フィルム2B及び底面フィルム3は、従来公知のパウチに使用された樹脂フィルムを用いることができる。例えば、ポリプロピレンやポリエチレン等のオレフィン樹脂等のヒートシール性を有する熱可塑性樹脂からなる単層フィルム、或いはこれらのヒートシール性を有する熱可塑性樹脂フィルムをパウチの内層とし、ポリエステル,ナイロン等の熱可塑性樹脂、金属箔等の他のフィルムを積層した2層以上の層構成を有する積層フィルムを使用することができる。そして内層のヒートシール性樹脂が熱溶着されることによりシール部4を形成する。また、本発明の実施形態によるパウチ1の形状は、ヒートシール性樹脂が熱溶着されることによりシール部4を形成したパウチであれば、これに限定されず、例えば、底面フィルム3がない平パウチでもよい。
【0018】
図1(B)及び(C)に示すように、左右のシール部4が、収納部6の一方のフィルム面である後面フィルム2B側に折り曲げられている。シール部4においては、上記の通り、ヒートシール性樹脂の溶着部により形成されている。
【0019】
シール部4を含む部分は、直線的に伸びる折り曲げ予定線7aを境にして折り曲げられている。そして、折り曲げ予定線7aは、
図1(D)に示すように、シール部4の内側縁4iから所定寸法だけ僅かに収納部6側に位置している。フィルムの厚みにもよるが、折り曲げ予定線7aは、シール部4の内側縁4iから2.5mm程度収納部6側へ離れた位置にすると好適である。なお、図示していないが、折り曲げ予定線7aをシール部4上とし、シール部4を折り曲げて折り曲げ部7を形成しても良い。
【0020】
折り曲げ予定線7aで折り曲げられた折り曲げ部7は、
図1(C)に示すように、収納部6を構成する後面フィルム2Bのフィルム面に面接触する形状となっている。そして、折り曲げ部7の外側縁に折り曲げ端部7bが形成される。また、折り曲げ部7の形成と共に、シール部4における折り曲げ方向の先端側端部4aにおいて、後面フィルム2Bと前面フィルム2Aとにズレが生じてしまい、後面フィルム2Bの内面フィルムであるヒートシール性樹脂が少し外面にでてしまう。
【0021】
次に、本発明の実施形態に係るパウチの折り曲げ加工方法について説明する。本発明の実施形態に係る折り曲げ加工方法は、外力を加えてシール部4を折り曲げる折り曲げ工程
と、折り曲げ部7における折り曲げ端部7bを部分的に加熱して応力を緩和させ、折り曲げ部7の形状を保持させる加熱工程とを備えている。
【0022】
折り曲げ工程においては、
図2(A)及び(B)に示すように、シール部4を含む部分を、折り曲げ予定線7aに沿って収納部6に接触するまで折り曲げて折り曲げ部7を形成する。
【0023】
次工程である加熱工程においては、
図2(C)に示すように、折り曲げ部7が形成された直後から、折り曲げ端部7bを加熱用金型420に対して当接させて加熱し、折り曲げ部7を形成する。このように、加熱工程で折り曲げ部7の折り曲げ端部7bを加熱しても、折り曲げ部7を構成するシール部4には熱が加わらない、或いは加わりづらいため、確実に折り曲げ部7を形成し、シール部4における折り曲げ方向の先端側端部4aはヒートシール性樹脂の融点以下を保つことができる(
図2(D))。また、このように折り曲げ端部7bを部分的に加熱するため、シール部4上の折り曲げ予定線7aを折り曲げて、折り曲げ部7を形成することも可能である。この場合でも、シール部4における先端側端部4aはヒートシール性樹脂の融点以下を保つことができる。従って、上記の通り、シール部4における先端側端部4aにおいては、後面フィルム2Bの内面フィルムであるヒートシール性樹脂が少し外面に露出しているものの、ヒートシール性樹脂の融け出しを抑制し、樹脂カスのパウチ残留を防ぐことができる。
【0024】
次に、本発明の実施形態に係るパウチの折り曲げ加工装置の全体構成について、特に
図3を参照して説明する。折り曲げ加工装置は、パウチ1を搬送する搬送機構20と、パウチ1を予熱するプレヒート機構10と、パウチ1のシール部4を折り曲げる折り曲げ機構30と、折り曲げ機構30によって形成した折り曲げ部7の折り曲げ端部7bを部分的に加熱する加熱機構40と、加熱機構40の下流側に適宜配置される冷却機構50と、を備えている。
【0025】
プレヒート機構10は、
図3(B)に示すように、シール部4が通過する隙間11を有するプレヒート型12と、プレヒート型12を加熱するヒータ13とを有し、シール部4とその近傍を所定温度まで加熱する。加熱温度は、パウチ内面材(ヒートシール性樹脂)の融点近傍の温度であり、後段の折り曲げ機構30でシワを発生させない程度に軟化させる。
【0026】
搬送機構20は、搬送方向にそれぞれ所定間隔を空けて配置される複数の搬送ローラ対21により構成されている(
図6参照)。搬送ローラ対21は、パウチ1の表裏面のそれぞれに配置される一対の搬送ローラ21a,21bにより構成される。また、これら複数の搬送ローラ対21は、プレヒート機構10から冷却機構50に至る範囲に複数配置されており、パウチ1を一対の搬送ローラ21a,21bにより挟んで搬送する。なお、特に図示はしないが、搬送ローラ対21と干渉しないように、パウチ1を案内する搬送ガイドを設けることができる。また、搬送ローラ対21は、シール部4を折り曲げた折り曲げ部7に干渉しないように、パウチ1の収納部6の中央領域を挟むように配置されている。
【0027】
なお、搬送機構20としては、搬送方向にパウチ1を搬送可能な所定の駆動力が得られれば、特に上述したローラ搬送方式である必要はなく、ベルト駆動やエアー搬送機構等、種々の搬送方式を採用することができる。
【0028】
次に、折り曲げ機構30について
図4を参照して説明する。折り曲げ機構30では、搬送されるパウチ1のシール部4に対して、それぞれ平行に配置される金型310を備えている。
図4(A)及び(B)に示すように、金型310は、シール部4の折り曲げ方向の外側に設けた外型312と、シール部4の折り曲げ方向の内側に設けた内型313と、を
備え、これら外型312と内型313との間に隙間311が形成される。
【0029】
搬送されるパウチ1は、
図4(C)に示すように、シール部4を含む部分(パウチ1の両サイド部)が、外型312と内型313との間の隙間311を通過する過程で、搬送方向Xと平行な折り曲げ予定線7aにて内側に折り曲げられる。そして、シール部4を含む部分は、内型313の終端を通り過ぎた位置で、外型312により収納部6まで折り曲げられる。
【0030】
加熱機構40は、後ほど詳しく説明するが、シール部4における折り曲げ方向の先端側端部4aをヒートシール性樹脂の融点以下に保ちつつ、搬送されるパウチ1の折り曲げ端部7bを部分的に加熱するように構成されている。また、シール部4における先端側端部4aをヒートシール性樹脂の融点以下に、より確実に保つために、シール部4における先端側端部4aをヒートシール性樹脂の融点以下に冷却する冷却手段が設けられる構成を採用するのが望ましい。
【0031】
そして、加熱機構40を通過したパウチ1は、冷却機構50に送られて冷却され、折り曲げ部7の形状の安定化が行われる。冷却機構50は、搬送ガイドと、搬送ガイドを冷却する冷却装置とを備えたものを好適に用いることができる。なお、冷却装置としては、冷却水や冷却ガスなどの冷却媒体を流すクーラーや、冷却ファンなどを適用できる。これらの冷却装置によって、搬送ガイドを構成する部品(熱交換ブロック)を冷却することができる。冷却機構50においては、要するに、パウチのシール部の折り曲げ形態を維持した状態で冷却できるものであればよい。
【0032】
以下、加熱機構40について、より具体的な例を用いて説明する。
【0033】
(第1実施形態)
図5〜
図7を参照して、本発明の第1実施形態に係る加熱機構について説明する。
図5は本発明の第1実施形態に係る加熱機構の概略平面図である。
図6及び
図7は本発明の第1実施形態に係る加熱機構の概略断面図であり、
図6は
図5中A−A断面図であり、
図7は
図5中B−B断面図である。また、
図7(A)はパウチ1が通過していない状態を示し、同図(B)はパウチ1が通過中の状態を示している。
図5及び
図6中の矢印Pはパウチ1の搬送方向を示している。
【0034】
本実施形態に係る加熱機構40は、土台410と、土台410の両サイドに設けられる一対の加熱用金型420と、これら一対の加熱用金型420と搬送機構20との間にそれぞれ配置される一対の出口側下方ガイド430と、一対の加熱用金型420の内壁面にそれぞれ固定される一対の出口側上方ガイド440とを備えている。
図5では、加熱機構40を短く例示しているが、必要な加熱時間にあわせて、加熱用金型420は長くても良いし、いくつかの加熱用金型420を搬送方向に並べて、最も下流の加熱金型420に出口側上方、下方ガイド430、440を設けてもよい。
【0035】
一対の加熱用金型420の内壁面同士の間隔は、折り曲げ加工が施されたパウチ1の幅よりも少し狭くなる(例えば、1mm程度狭くなる)ように設定されている。これにより、パウチ1が加熱機構40を通過する際には、折り曲げ部7における折り曲げ端部7bが加熱用金型420の表面(加熱面に相当)によって、少し(例えば、0.5mm程度)内側に押し込まれた状態でパウチ1は搬送される。従って、パウチ1が加熱機構40を通過する間、折り曲げ端部7bはより確実に加熱用金型420の表面に接触した状態となる。なお、加熱用金型420は、その内部に設けられたヒータ421により加熱される。
【0036】
一対の出口側下方ガイド430、及び一対の出口側上方ガイド440は、加熱機構40
の出口付近において、搬送されるパウチ1の折り曲げ部7の折り曲げ状態を、より確実に維持させるために設けられている。これにより、加熱機構40から冷却機構50に対して安定的にパウチ1の折り曲げ部7を閉じた状態で送り込むことができる。
【0037】
そして、本実施形態においては、折り曲げ端部7bが加熱機構40により加熱されている際に、シール部4における折り曲げ方向の先端側端部4aをヒートシール性樹脂の融点以下に冷却する冷却手段として、パウチ1の表面にエアーを吹き付ける吹付機構が設けられている。この吹付機構は、エアーポンプ450と、エアーポンプ450により供給されるエアーの通路(エアーノズル451等により形成される通路)とから構成される。土台410には、複数の貫通孔411が形成されており、エアーポンプ450から供給されるエアーは、土台410の下側から複数の貫通孔411を介して土台410の上部に吹き出される。これにより、パウチ1が加熱機構40を通過する際に、折り曲げ部7の表面にエアーが吹き付けられる。
【0038】
以上のような構成により、パウチ1が加熱機構40を通過する際においては、パウチ1は、搬送機構20(複数の搬送ローラ対21)と、加熱用金型420の内壁面と、一対の出口側下方ガイド430と、一対の出口側上方ガイド440に対してのみ接触し、その他の部材に対しては接触しない。また、パウチ1が加熱機構40を通過する際において、一対の出口側下方ガイド430及び一対の出口側上方ガイド440に到達するまでの間、パウチ1の折り曲げ部7においては、折り曲げ端部7bのみが加熱用金型420の内壁面に対して接触し、その他の部分は他の部材に対しては接触しない。更に、搬送されるパウチ1が加熱機構40により加熱されている間、折り曲げ端部7bは加熱用金型420の内壁面(加熱面)に対して摺動し、折り曲げ端部7b付近における折り曲げ部7の折り曲げ側の表面は空気に曝されている。なお、加熱用金型420の内壁面と出口側下方ガイド430との間には隙間が設けられている。従って、パウチ1が出口側下方ガイド430を通過している際においても、折り曲げ端部7b付近における折り曲げ部7の折り曲げ側の表面は空気に曝されている。そのため、上述したように、複数の貫通孔411から吹き付けられるエアーがなくても、シール部4における先端側端部4aはヒートシール性樹脂の融点以下に保つことが可能である。
【0039】
以上のように、搬送されるパウチ1が加熱機構40により加熱されている間、折り曲げ端部7bは部分的に加熱されながら、その付近における折り曲げ部7の折り曲げ側の表面は空気に曝された状態となっていることと、折り曲げ部7の表面にエアーが吹き付けられることとが相俟って、より確実にシール部4における先端側端部4aはヒートシール性樹脂の融点以下に冷却される。従って、パウチ1の折り曲げ端部7bの部分的な加熱により、パウチを搬送する際のシワの発生を抑制し、折り曲げ端部7bを低温で効率よく応力緩和させることができる。よって、フィルムの白化も防止できると共に、パウチの折り曲げ形状を安定させる冷却時間も短縮化でき、生産効率を高めることができる。更に、折り曲げ部7の表面は空気に曝され、シール部4における先端側端部4aがヒートシール性樹脂の融点以下に保たれることに加えて、積極的に冷却手段により冷却されることにより、確実にヒートシール性樹脂の融け出してしまうことが抑制され、これに伴いパウチの樹脂カスの残留も抑制される。また、もし、ヒートシール性樹脂の一部が融け出してしまっても、エアーが吹き付けられることにより、その表面には瞬間的にスキン層が生成され、それ以上融け出してしまうことが抑制される。
【0040】
(第2実施形態)
図8〜
図10には、本発明の第2実施形態が示されている。本実施形態においては、上記第1実施形態の構成に加えて、加熱機構に、入口側下方ガイドを設ける場合の構成を示す。その他の構成および作用については第1実施形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
図8は本発明の第2実施形態に係
る加熱機構の概略平面図である。
図9及び
図10は本発明の第2実施形態に係る加熱機構の概略断面図であり、
図9は
図8中A−A断面図であり、
図10は
図8中B−B断面図である。また、
図10(A)はパウチ1が通過していない状態を示し、同図(B)はパウチ1が通過中の状態を示している。
【0041】
本実施形態に係る加熱機構40においては、上記第1実施形態で示した加熱機構40の構成に加えて、一対の入口側下方ガイド460が設けられている。その他の構成については上記第1実施形態で説明した通りである。上記第1実施形態に示す加熱機構40の場合、搬送されるパウチ1は、加熱機構40の入り口付近では、搬送機構20によってのみ支持されるため、パウチ1の両サイド付近がばたついてしまうおそれがある。そこで、本実施形態においては、一対の加熱用金型420と搬送機構20との間にそれぞれ配置される一対の入口側下方ガイド460が設けられている。これにより、加熱機構40の入口付近においても、パウチ1の両サイド付近のばたつきを抑制することができる。ここで、入口側下方ガイド460と加熱用金型420の内壁面との間には隙間が設けられている。従って、上記第1実施形態の場合と同様に、搬送されるパウチ1が加熱機構40により加熱されている間、折り曲げ端部7bは加熱用金型420の内壁面(加熱面)に対して摺動するものの、折り曲げ端部7b付近における折り曲げ部7の折り曲げ側の表面は空気に曝されている。
図8では、加熱機構40を短く例示しているが、必要な加熱時間にあわせて、加熱用金型420を長くし、入口側下方ガイド460と出口側下方ガイド430が、さらに離れていても良いし、いくつかの加熱用金型420を搬送方向に並べて、最も上流の加熱金型420に入口側下方ガイド460を設け、最も下流の加熱金型420に出口側上方、下方ガイド430、440を設けてもよい。
【0042】
以上のように、本実施形態に係る加熱機構40においても、上記実第1実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の場合には、加熱機構40の入口付近において、パウチ1の両サイド付近がばたついてしまうことを抑制することができる。なお、パウチ1が入口側下方ガイド460を通過する際、パウチ1は下方からエアーが吹き付けられて、エアーはパウチ1と入口側下方ガイド460の上面との間を流れていく(
図10(B)参照)。そのため、パウチ1が入口側下方ガイド460に対して接触してしまうことを抑制することができる。従って、もし、ヒートシール性樹脂の一部が融け出してしまっても、融け出したヒートシール性樹脂が入口側下方ガイド460に付着してしまうことを抑制することができる。
【0043】
ここで、入口側下方ガイド460の上面における加熱用金型420の内壁面に近い側の端縁には、
図10に示すように、湾曲面状の面取り(いわゆるR面)461を形成すると好適である。このような面取り461を設けることで、パウチ1が通過していない状態において、コアンダー効果によりエアーポンプ450から供給されるエアーを入口側下方ガイド460側に向けて流れるようにすることができる(
図10(A)参照)。これにより、加熱用金型420の内壁面の温度が低下してしまうことを抑制することができ、かつ、入口側下方ガイド460を冷やすことができる。
【0044】
(第3実施形態)
図11には、本発明の第3実施形態が示されている。上記第1実施形態及び第2実施形態においては、冷却手段として、パウチの表面にエアーを吹き付ける吹付機構を用いる場合の構成を示したが、本実施形態においては、冷却手段として冷却ブロックを用いる場合の構成を示す。その他の構成および作用については第1実施形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
図11は本発明の第3実施形態に係る加熱機構の概略断面図である。なお、
図11は、上記第1実施形態における
図7(B)に相当する断面図である。
【0045】
本実施形態においては、土台410上に、加熱用金型420に隣接するように、冷却ブロック470が設けられている。特に、図示はしていないが、冷却ブロック470が加熱用金型420と同様に一対設けられる。冷却ブロック470は、その内部に設けられた通路471に、冷却水や冷却ガスなどの冷却媒体が流れることにより冷却される。本実施形態においては、折り曲げ部7が冷却ブロック470の表面を摺動することにより、シール部4における折り曲げ方向の先端側端部4aがヒートシール性樹脂の融点以下に保たれる。
【0046】
(第4実施形態)
図12には、本発明の第4実施形態が示されている。本実施形態においては、上記第3実施形態の変形例を説明する。基本的な構成は第3実施形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
図12は本発明の第4実施形態に係る加熱機構の概略断面図である。なお、
図12は、上記第1実施形態における
図7(B)に相当する断面図である。
【0047】
本実施形態においては、土台410上に、加熱用金型420と隙間Sを空けて冷却ブロック470が設けられている。特に、図示はしていないが、冷却ブロック470が加熱用金型420と同様に一対設けられる。冷却ブロック470は、その内部に設けられた通路471に、冷却水や冷却ガスなどの冷却媒体が流れることにより冷却される。本実施形態においては、折り曲げ部7が冷却ブロック470の表面を摺動することにより、シール部4における折り曲げ方向の先端側端部4aがヒートシール性樹脂の融点以下に保たれる。また、本実施形態においては、加熱用金型420と冷却ブロック470との間に隙間Sが設けられているので、加熱用金型420と冷却ブロック470との間での熱交換を抑制することができる。
【0048】
(第5実施形態)
図13には、本発明の第5実施形態が示されている。本実施形態においては、上記第3実施形態の変形例を説明する。基本的な構成は第3実施形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
図13は本発明の第5実施形態に係る加熱機構の概略断面図である。なお、
図13は、上記第1実施形態における
図7(B)に相当する断面図である。
【0049】
本実施形態においては、土台410上に、冷却ブロック470と、この冷却ブロック470と加熱用金型420との間に配置される断熱部材480とが設けられている。特に、図示はしていないが、冷却ブロック470及び断熱部材480が加熱用金型420と同様に一対設けられる。冷却ブロック470は、その内部に設けられた通路471に、冷却水や冷却ガスなどの冷却媒体が流れることにより冷却される。本実施形態においては、折り曲げ部7が冷却ブロック470の表面を摺動することにより、シール部4における折り曲げ方向の先端側端部4aがヒートシール性樹脂の融点以下に保たれる。また、本実施形態においては、加熱用金型420と冷却ブロック470との間に断熱部材480が設けられているので、加熱用金型420と冷却ブロック470との間での熱交換を抑制することができる。
【0050】
(その他)
上記実施形態においては、1段階での折り曲げ加工を行う場合を例にして説明したが、2段階の折り曲げ(2本の折り曲げ予定線での2段階の折り曲げ加工)でもよく、3段階以上の多段階での折り曲げ加工(3つ以上の折り曲げ線での折り曲げ加工)を行うようにしてもよい。また、1重の折り曲げ部を形成するだけでなく、2重の折り曲げ部を形成するようにしてもよい。
【0051】
また、上記実施形態では、シール部としてサイドシール部を例示して説明したが、本発明は、サイドシール部に限定されず、トップシール部等パウチの縁部のシール部について適用可能である。
【0052】
また、上記実施形態では、折り曲げ機構30については、シール部4を含む部分を収納部6に接触するまで折り曲げる構成について説明したが、収納部6に接触しない位置まで折り曲げるようにしてもよい。
【0053】
更に、冷却手段については、上記各実施形態に示したものに限定されることはなく、各種の装置を適用することができる。例えば、ペルティエ素子を内蔵する冷却ブロックを用いてシール部を冷却することもできる。