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JP2024040544A - A heat-sealing device that forms a composite heat-sealing structure in which a strip-shaped peelable seal is added in the longitudinal direction of the strip-shaped peelable seal. - Google Patents

A heat-sealing device that forms a composite heat-sealing structure in which a strip-shaped peelable seal is added in the longitudinal direction of the strip-shaped peelable seal. Download PDF

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JP2024040544A JP2022144954A JP2022144954A JP2024040544A JP 2024040544 A JP2024040544 A JP 2024040544A JP 2022144954 A JP2022144954 A JP 2022144954A JP 2022144954 A JP2022144954 A JP 2022144954A JP 2024040544 A JP2024040544 A JP 2024040544A
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Abstract

To provide a heat sealing device capable of surely sealing even if a heat-sealing material has rigidity similar to a cup or a tray.SOLUTION: In a heat sealing device that performs heat sealing by sandwiching and crimping a heat-sealing material between crimping bodies of which at least one is a heating body, a linear projection is provided on a heating surface of the heat-sealing material of the heating body, an elastic body is arranged on the heating surface of the heat-sealing material on both sides of the leaner projection, and a composite heat sealing structure to which a linear peelable seal is added in a longitudinal direction of a strip-shaped peelable seal is formed.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、帯状の剥がれシールの長尺方向に線条の剥がれシールが付加された複合ヒートシール構造を形成するヒートシール装置に関するものである。 The present invention relates to a heat-sealing device that forms a composite heat-sealing structure in which a linear peel-off seal is added in the longitudinal direction of a strip-shaped peel-off seal.

プラスチックフィルムやシートを適用した柔軟包装袋はプラスチックの熱可塑性を利用した熱接着(ヒートシール)で密封されている。この熱接着の強さは、接着面の温度上昇と共に接着層が軟化して接着面間の界面接着(剥がれシール)状態で上昇し、溶融状態に到達すると接着層(シーラント層)はペースト状になって冷却すると接着面がモールド状態(一体)になった凝集接着(破れシール)となる。上記の界面接着での接着強さは、溶着面温度(加熱温度)と加熱速さ(Hishinuma効果)がパラメータになっている。 Flexible packaging bags made of plastic film or sheet are sealed using heat sealing, which utilizes the thermoplasticity of plastic. The strength of this thermal bond increases as the temperature of the bonding surface increases, the bonding layer softens and becomes an interfacial bond (peelable seal) between the bonding surfaces, and when it reaches a molten state, the bonding layer (sealant layer) becomes paste-like. When cooled, the adhesive surface becomes a cohesive adhesive (broken seal) in a molded state (integrated). The adhesive strength in the above-mentioned interface adhesion is determined by the welding surface temperature (heating temperature) and heating speed (Hishinuma effect).

このようにヒートシールには、接着面が剥離可能な剥がれシールと剥離できない破れシールがあるが、開封の便利さから剥がれシール適用の期待が高まっている。 As described above, there are two types of heat seals: peelable stickers whose adhesive surface can be peeled off, and tearable stickers that cannot be peeled off, but there are growing expectations for the application of peelable stickers because of the convenience of opening.

ヒートシールによって形成される袋にはいくつかの種類があるが、そのなかで、ガセット袋などの場合には、ガセット折部やセンターシール部をさらにヒートシールする端部では袋を形成するフィルムやシートの枚数が増し、その境界が段差になっている。ガセット袋は、両側にガセット折部があり、中央縦方向には合掌貼りされたセンターシールがある。これらの個所は4枚部となっており、その間は2枚部となっているので、その境界は段差部になっている。このような段差がある袋を剥がれシールでヒートシールすると段差部に漏れを生じていることを本発明者は発見し、この問題を、帯状に形成されている剥がれシールの長尺方向に線条シールを付加する新たなヒートシール構造を開発して解決した(特許文献1)。 There are several types of bags formed by heat sealing, but among them, in the case of gusset bags, the film forming the bag is The number of sheets has increased, and the boundaries between them have become stepped. The gusset bag has gusset folds on both sides, and a center seal with a gassho attached in the vertical direction. These parts have four parts, and there are two parts between them, so the boundary between them is a stepped part. The inventor discovered that when a bag with such a step is heat-sealed with a peel-off seal, leakage occurs at the step. The problem was solved by developing a new heat seal structure that adds a seal (Patent Document 1).

通常のヒートシール方法は、ヒートジョーを用いた間欠式の加熱方法である。この方法は、一対の加熱体の間にヒートシール材料を置き、一方又は双方の加熱体を進退させてヒートシールを行なう方法である。これに用いる装置において、対向する加熱体はそれぞれ内部にヒーターが埋設され、そのヒートシール面近傍にはさらにヒートパイプが埋め込まれている。いずれの加熱体もヒーターの近傍には温度調節センサや、さらにヒートシール面には加熱体表面温度を測定するセンサが取り付けられている。そして、ヒートシール面はカバー材で覆われている。ヒートシール材料(ワーク)を一方の加熱体の上に置き、他方の加熱体を下降させてヒートシール材料を圧着してヒートシールを行なう。 A typical heat sealing method is an intermittent heating method using heat jaws. In this method, a heat sealing material is placed between a pair of heating bodies, and heat sealing is performed by moving one or both of the heating bodies back and forth. In the device used for this, a heater is embedded inside each of the opposing heating bodies, and a heat pipe is further embedded in the vicinity of the heat sealing surface. Each of the heating bodies is equipped with a temperature control sensor near the heater, and a sensor for measuring the surface temperature of the heating body on the heat sealing surface. The heat-sealed surface is covered with a cover material. A heat sealing material (work) is placed on one heating element, and the other heating element is lowered to press the heat sealing material to perform heat sealing.

ヒートシール終了後は加熱体を上昇させてヒートシール材料を取り出し、この間欠動作を繰返す。線条シールを付加する方法では、加熱体のヒートシール面に線条の突起、他方の加熱体の表面には3~5mmの耐熱弾性体を設けている。この場合、カバー材は装着しない。 After heat sealing is completed, the heating element is raised to take out the heat sealing material, and this intermittent operation is repeated. In the method of adding a filamentous seal, a filamentous protrusion is provided on the heat sealing surface of the heating element, and a heat-resistant elastic body with a thickness of 3 to 5 mm is provided on the surface of the other heating element. In this case, no cover material is attached.

この装置の概略を図10に示す。同図において、加熱体は上下に配置されて、上方の加熱体の加熱面には線条突起が設けられ、下方の加熱体の加熱面上には弾性体が装着されている。加熱体の間にはヒートシールされるピロー袋が置いてある。上方の加熱体が下降してピロー袋を押付けると圧着部が全長に亘ってヒートシールされ、その際、線条突起は弾性体に押込まれる。 A schematic diagram of this device is shown in FIG. In the figure, the heating bodies are arranged one above the other, a linear protrusion is provided on the heating surface of the upper heating body, and an elastic body is mounted on the heating surface of the lower heating body. A heat-sealed pillow bag is placed between the heating elements. When the upper heating element descends and presses against the pillow bag, the crimp portion is heat-sealed over its entire length, and at this time, the filamentous protrusions are pushed into the elastic body.

特許第5779291号公報Patent No. 5779291

本発明者が先に開発した線条突起のヒートシール装置では、線条突起を弾性体に押込んで、線条シールを形成しているので、ヒートシール材料に剛性があると線条シールの接着強度が不充分になるという問題を生じた。 In the heat-sealing device for filamentous protrusions that was previously developed by the present inventor, the filamentous protrusions are pushed into an elastic body to form a filamentous seal. This resulted in a problem of insufficient strength.

通常のプラスチック材の剛性(ヤング率)は、数十MPaである。しかし、市場に普及している中身が見易い透明性と適当な剛さが発現する延伸フィルムは、結晶の方向性化により、その剛性は非常に大きくなり、常温では3,000~4,000MPaとなっている。
今日の包装に適用されている代表的なプラスチック材のヤング率のカタログデータを表1に示した。
The rigidity (Young's modulus) of ordinary plastic materials is several tens of MPa. However, the stretched film that is popular in the market and has transparency that makes it easy to see the contents and appropriate stiffness has a very high stiffness due to the orientation of the crystals, reaching 3,000 to 4,000 MPa at room temperature. It has become.
Table 1 shows catalog data on the Young's modulus of typical plastic materials used in today's packaging.

Figure 2024040544000002
Figure 2024040544000002

特に、片面が剛体であるカップやトレーの場合は、線条シールの形成が容易でなかった。 In particular, in the case of cups and trays where one side is rigid, it is not easy to form a filamentous seal.

本発明者は、上記問題を解決するべく鋭意検討を進め、線条突起によるシールと面圧着によるシールを切り離して、それぞれの圧着操作を確実に行えるようにすることに想到した。そして、線条突起によるシールは、弾性体を用いずに、線条突起をヒートシール材料を介して接着対向する加熱体に押圧すれば、ヒートシール材料に剛性があっても線条シールを確実に形成できるのではないかと考えた。そうすると、線条突起により平面部の圧着応力が不足するので、線条突起の両側に弾性体を配置して平面部の圧着応力を高めることを考えた。 In order to solve the above problem, the inventor of the present invention conducted extensive research and came up with the idea of separating the seal by the linear protrusion from the seal by surface pressure bonding, thereby making it possible to reliably perform the respective crimping operations. Sealing using linear protrusions can be achieved by adhering the linear protrusions through the heat-sealing material and pressing them against the opposing heating element without using an elastic body. I thought that it might be possible to form a In this case, the crimp stress on the flat portion would be insufficient due to the striated protrusions, so we considered increasing the crimp stress on the flat portion by arranging elastic bodies on both sides of the striated protrusions.

そこで、これを確認するために、図1に示す装置を作製した。この装置は、加熱体である上下のヒートバーよりなり、このヒートバーを下降させてヒートシール材料を圧着してヒートシールする装置であり、下のヒートバーには、線条突起のあるヒートバー(下1)と、線条突起のないヒートバー(下2)の2種類を準備した。線条突起の大きさは、先端幅0.3mm、底部幅0.5mmの断面が台形であり、高さは0.5mmである。線条突起のないヒートバー(下2)には弾性体としてショアA50で厚さ3mmのシリコンゴム板を設置した。 Therefore, in order to confirm this, an apparatus shown in FIG. 1 was manufactured. This device consists of upper and lower heat bars that are heating bodies, and is a device that lowers these heat bars to press and heat-seal the heat-sealing material. Two types of heat bars (lower 2) were prepared: and a heat bar without striated protrusions. The linear projection has a trapezoidal cross section with a tip width of 0.3 mm and a bottom width of 0.5 mm, and a height of 0.5 mm. A 3 mm thick silicone rubber plate made of Shore A50 was installed as an elastic body on the heat bar (lower 2) without linear protrusions.

シリコンゴム板の圧縮代と圧着圧の関係を、ショアA50、A70で厚さ3mm、5mmについて測定した結果を図2に示す。この結果から、ゴム板には圧縮代と発生応力との関係で所望の特性が含まれるショアA50で厚さ3mmのものを用いた。 FIG. 2 shows the results of measuring the relationship between the compression margin and the crimp pressure of silicone rubber plates for shore A50 and A70 with thicknesses of 3 mm and 5 mm. Based on this result, a rubber plate having Shore A50 and a thickness of 3 mm, which has the desired characteristics in terms of compression allowance and generated stress, was used.

ヒートシール材料には、市場に最も普及している、OPP30μm/LLDPE25μmの2層フィルムを用いた。表層材のOPPは融点165℃、ビカット軟化温度80~100℃であり、シーラントのLLDPEは融点111~124℃、ビカット軟化温度41~85℃である。試験標本には、真中で折込んで2枚重ねにしたものと(ワーク(1))とピロー袋にする幅10mmのセンターシール(Lf)を設けたもの(ワーク(2))の2種類を用い、圧着面積は長さ(L)45mm又は90mmで幅(W)16mmとした。 As the heat-sealing material, a two-layer film of OPP 30 μm/LLDPE 25 μm, which is the most popular on the market, was used. The surface material OPP has a melting point of 165°C and a Vicat softening temperature of 80 to 100°C, and the sealant LLDPE has a melting point of 111 to 124°C and a Vicat softening temperature of 41 to 85°C. Two types of test specimens were used: one with two sheets folded in the middle (work (1)) and one with a center seal (Lf) of 10 mm width to make a pillow bag (work (2)). The crimping area was set to have a length (L) of 45 mm or 90 mm and a width (W) of 16 mm.

圧着時間は、ヒートバーの接触面温度の99%に到達できるよう約5秒間とし、圧着荷重は、標本に掛かる圧着圧が推奨圧着圧の最低である0.1MPa付近になるように48Nと100Nを選択した。 The crimping time was approximately 5 seconds to reach 99% of the contact surface temperature of the heat bar, and the crimping load was 48N and 100N so that the crimping pressure applied to the specimen was around 0.1 MPa, which is the lowest recommended crimping pressure. Selected.

圧着面積と圧着荷重による発生圧着応力を表2に示す。 Table 2 shows the crimping stress generated by the crimping area and the crimping load.

Figure 2024040544000003
Figure 2024040544000003

加熱面温度を90~128℃に変化させてヒートシールを行い、得られたヒートシール縁に深傷液(JIS Z 2343-2に相当)を点滴して、液の通過の有無をルーペで観察した。 The heating surface temperature was changed from 90 to 128°C to perform heat sealing, and deep scratch liquid (equivalent to JIS Z 2343-2) was dripped onto the resulting heat-sealed edge, and the passage of the liquid was observed with a magnifying glass.

2枚重ねの試験標本のヒートシール結果を表3に示す。同表において、線条突起部である「一条あり」はヒートバー(下1)を用いて得られた結果であり、平面部である「平面」と折曲部である「コーナ」はヒートバー(下2)を用いて得られた結果である。 Table 3 shows the heat sealing results for the two-ply test specimen. In the same table, "with one stripe" which is a striated protrusion is the result obtained using the heat bar (lower 1), and "flat" which is a flat part and "corner" which is a bent part is a result obtained using a heat bar (lower 1). These are the results obtained using 2).

Figure 2024040544000004
Figure 2024040544000004

表3から分かるように、線条突起による局部圧着(一条あり)では、荷重の48N、100Nのいずれの場合も、折曲部であるコーナも含め、シーラントのLLDPEの軟化が始まる94℃から密封が完成している。 As can be seen from Table 3, in local crimping using linear protrusions (with one strip), under both 48N and 100N loads, sealing begins at 94°C, where the LLDPE of the sealant begins to soften, including the bending corners. has been completed.

一方、平面部の密封は、表層材のOPPの軟化が進む110℃から始まっている。これは、プラスチック材の密封が接着強さでなく、接着面の気密状態で完成する物理現象だからである(第25回日本包装学会年次大会要旨集2016)。 On the other hand, the sealing of the flat part started at 110° C., when the OPP of the surface layer material softened. This is because the sealing of plastic materials is a physical phenomenon that is achieved not by adhesive strength but by the airtightness of the adhesive surface (Collection of Abstracts of the 25th Annual Conference of the Japan Society of Packaging 2016).

折曲部であるコーナの密封は、表層材のOPPの軟化がより進む113℃より高い114~116℃の加熱を要しており、圧着圧が0.15MPaに高まることによって113℃付近に低下している。 Sealing the corner, which is a bent part, requires heating to 114-116°C, which is higher than the 113°C where the OPP surface material softens more, and as the pressure increases to 0.15 MPa, the temperature decreases to around 113°C. are doing.

この結果、線条突起をヒートシール材料を介して直接金属板である対向するヒートバーに押し付けても、2枚重ねで僅か110μmの厚みのヒートシール材料が切断せず、形成された線条シール部の破断強度も問題ないことが確認された。 As a result, even when the linear protrusions are directly pressed against the opposing heat bar, which is a metal plate, through the heat-sealing material, the heat-sealing material, which is only 110 μm thick when stacking two sheets, does not break, and the formed linear seal part It was confirmed that there was no problem with the breaking strength.

2枚重ねに加えて4枚重ねになるセンターシールを有するピロー袋の試験標本のヒートシール結果を表4に示す。この実験では、ヒートバー(下1)の線条突起の両側にヒートバー(下2)に用いたシリコンゴム板を配置した。 Table 4 shows the heat-sealing results for test specimens of pillow bags having center seals with four layers in addition to two layers. In this experiment, the silicone rubber plates used for the heat bar (lower 2) were placed on both sides of the linear projections of the heat bar (lower 1).

Figure 2024040544000005
Figure 2024040544000005

表4に示されているように、4枚部はいずれもLLDPEの軟化が始まる94℃から密封が完成している。これは、4枚部の平面圧着は開始から2枚部の圧着に到達する迄全荷重が掛って高圧着圧(≒0.2~0.6MPa)になっているからである。 As shown in Table 4, all four parts were completely sealed at 94°C, when the LLDPE began to soften. This is because the entire load is applied from the start of plane crimping of the 4-sheet portion until the crimping of the 2-sheet portion is reached, resulting in a high crimping pressure (≈0.2 to 0.6 MPa).

線条突起による圧着は、4枚部と2枚部の段差部の貫通孔をなくすために、表層材のOPPの軟化が始まる112~113℃から密封が完成している。 In order to eliminate the through-holes in the stepped portion between the 4-piece and 2-piece parts, crimping using the linear protrusions completes the sealing at 112-113°C, when the OPP of the surface layer material begins to soften.

2枚部と4枚部の圧着は、2枚分の陥没の後に始まるから2枚部の圧着が不十分となる。不足分は、軟化温度で補うので、密封完成は114~116℃にシフトしている。 Since the crimping of the 2-sheet portion and the 4-sheet portion begins after the depression of the 2-sheet portion, the crimping of the 2-sheet portion becomes insufficient. The deficiency is compensated for by the softening temperature, so the sealing completion is shifted to 114-116°C.

以上の結果から、線条突起の両側に弾性体を配置してヒートシールを行えば、平面部に段差があっても平面部を良好な圧着圧で圧着でき、線条シールも良好に形成できるので、ヒートシール材料に剛性が残っていても良好な複合ヒートシール構造を形成できることを見出した。 From the above results, if heat sealing is performed with elastic bodies placed on both sides of the filamentous protrusions, the flat part can be crimped with good pressure even if there is a step, and the filament seal can also be formed well. Therefore, we have found that a good composite heat-sealed structure can be formed even if the heat-sealed material remains rigid.

すなわち、本発明は、少なくとも一方が加熱体である圧着体の間にヒートシール材料を挟んで圧着することによりヒートシールするヒートシール装置において、該加熱体のヒートシール材料の加熱面に線条突起が設けられるとともに、該線条突起の両側のヒートシール材料の加熱面に弾性体が配置されていることを特徴とする、帯状の剥がれシールの長尺方向に線条の剥がれシールが付加された複合ヒートシール構造を形成するヒートシール装置を提供するものである。 That is, the present invention provides a heat sealing device that performs heat sealing by sandwiching and pressing a heat sealing material between compression bodies, at least one of which is a heating body, in which linear protrusions are formed on the heating surface of the heat sealing material of the heating body. A strip-shaped peel-off seal is added in the longitudinal direction of the strip-shaped peel-off seal, characterized in that an elastic body is arranged on the heating surface of the heat-sealing material on both sides of the filament protrusion. A heat sealing device that forms a composite heat sealing structure is provided.

本発明により、ヒートシール材料の剛性によらず、線条シールを含む複合ヒートシール構造のヒートシールを剥がれシールで形成することができ、カップやトレーであっても気密性の高いシールが得られる。 According to the present invention, a heat seal with a composite heat seal structure including a filament seal can be formed with a peel-off seal regardless of the rigidity of the heat seal material, and a highly airtight seal can be obtained even for a cup or tray. .

本発明の構成を確認するために行ったヒートシール装置の正面と側面の概略図Schematic diagrams of the front and side views of the heat sealing device used to confirm the configuration of the present invention シリコンゴム板の圧縮代と発生応力の関係を示すグラフGraph showing the relationship between compression allowance of silicone rubber plate and generated stress 本発明のヒートシール装置の一例の正面とそのA-A´線の断面の概略図Schematic diagram of the front view of an example of the heat sealing device of the present invention and its cross section taken along line AA' 図3のヒートシール装置のヒートバー(上)の拡大図Enlarged view of the heat bar (top) of the heat sealing device in Figure 3 図3のヒートシール装置でピロー袋をヒートシールした際の圧縮代と発生応力の関係を示すグラフA graph showing the relationship between compression allowance and generated stress when a pillow bag is heat-sealed using the heat-sealing device shown in Figure 3. ヒートシール材料としてOPP/LLDPE積層フィルムを用いた場合の接着面温度とヒートシール強さの関係を示すグラフGraph showing the relationship between adhesive surface temperature and heat seal strength when OPP/LLDPE laminated film is used as the heat seal material 本発明のヒートシール装置をカップの蓋シールに適用した一例の正面とそのヒートバーの裏面の概略図Schematic diagrams of the front side and the back side of the heat bar of an example in which the heat sealing device of the present invention is applied to sealing the lid of a cup. その場合の接着面温度とヒートシール強さの関係を示すグラフGraph showing the relationship between adhesive surface temperature and heat seal strength in that case その場合の接着面温度と界面温度の圧着時間変化を示すグラフGraph showing changes in bonding surface temperature and interface temperature over time for bonding in that case. 従来の複合ヒートシール構造を形成するヒートシール装置の正面と側面の概略図Front and side schematic diagrams of a heat sealing device forming a conventional composite heat seal structure

本発明のヒートシール装置でヒートシールされるヒートシール材料は、少なくとも一方が熱可塑性樹脂でもう一方がこの熱可塑性樹脂と熱接着する材料であればよいが、通常は、両方共熱可塑性樹脂のフィルムやシートで包装袋や包装容器などに形成される。 The heat-sealing materials to be heat-sealed by the heat-sealing device of the present invention may have at least one thermoplastic resin and the other material that can be thermally bonded to the thermoplastic resin, but usually both are thermoplastic resins. Formed into packaging bags, packaging containers, etc. using films or sheets.

包装袋には、2枚のシートを重ねて4辺をシールする四方シール袋、シートを折り重ねて3辺をシールする三方シール袋、袋のセンター部分を合掌貼にするピロー袋、センター部分を重ね合わせた封筒袋、ピロー袋の両側にまち(襠)を設けたガセット袋などがある。 Packaging bags include four-sided seal bags that are made by stacking two sheets and sealing the four sides, three-sided seal bags that are made by folding sheets and sealing three sides, pillow bags that have gassho stickers on the center part of the bag, and pillow bags that have the center part sealed. There are stacked envelope bags and gusset bags with gussets on both sides of the pillow bag.

包装容器は、カップやトレーなどの上部開口をシートでヒートシールしたものである。 The packaging container is a cup, tray, etc. whose upper opening is heat-sealed with a sheet.

ヒートシール材料であるフイルムやシートは、ヒートシールできる層があれば単層であっても複数層から形成されていてもよい。このヒートシールできる層の材質はヒートシールできるものであればよいが、通常は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン共重合体などである。その外、結晶化していないポリエチレンテレフタレートなども用いうる。ヒートシールできる層の厚さも特に制限されないが、通常3~200μm程度、典型的には5~150μm程度である。段差部の埋め合わせのためには、ヒートシールできる層の厚さが材料全体の厚さの20%以上であることが必要である。 The film or sheet that is the heat-sealing material may be formed of a single layer or a plurality of layers as long as there is a layer that can be heat-sealed. The material of this heat-sealable layer may be any material as long as it can be heat-sealed, and is usually polyethylene, polypropylene, ethylene copolymer, or the like. In addition, non-crystallized polyethylene terephthalate may also be used. The thickness of the heat-sealable layer is also not particularly limited, but is usually about 3 to 200 μm, typically about 5 to 150 μm. In order to compensate for the step portion, it is necessary that the thickness of the heat-sealable layer be 20% or more of the total thickness of the material.

複数層からなるフイルムやシートは、印刷適性、破損耐性、ガスバリア性の向上、製袋の剛性調整、軟化状態の加熱板への粘着防止の改善等を期して、2種以上の材料を積層したものであり、少なくとも一方の表面層にはヒートシールできる層である接着層(シーラント)が配置される。そして、袋の外面となる表層材は接着層の適用温度域では熱可塑性が起こらない材料が選ばれる。 Multi-layer films and sheets are made by laminating two or more types of materials in order to improve printability, breakage resistance, gas barrier properties, adjust the rigidity of bag making, and improve prevention of adhesion to softened heating plates. An adhesive layer (sealant), which is a heat-sealable layer, is disposed on at least one surface layer. The surface layer material that forms the outer surface of the bag is selected from a material that does not become thermoplastic in the temperature range to which the adhesive layer is applied.

複数層からなるフイルムやシートの厚さも特に制限されないが、通常20~200μm程度、典型的には20~120μm程度である。 The thickness of a film or sheet consisting of multiple layers is also not particularly limited, but is usually about 20 to 200 μm, typically about 20 to 120 μm.

袋や容器のヒートシールの幅も通常の幅でよく、一般に3~20mm程度、典型的には5~15mm程度である。このヒートシール幅はヒートシール部全てが同一でもよく、あるいは、例えば上辺シールとセンターシールで異なっていてもよい。
本発明のヒートシール装置で形成される複合ヒートシール構造は、剥がれシールで帯状に設けられた帯状剥がれヒートシールと、その内に長尺方向に設けられた線条剥がれヒートシールよりなる。
帯状剥がれヒートシールは、包装袋の場合には開封しようとする辺に設けられ、その幅は、一般に3~30mm程度、典型的には5~15mm程度である。剥がれ強さである接着強度(ヒートシール強さ)は通常2~15N/15mm程度、一般的には
2~12N/15mm程度が好ましい。この範囲に設定すれば例えばこどもでは開け難い制限のある用途別の易開封に対応できる。
The width of the heat-sealed bag or container may be a normal width, generally about 3 to 20 mm, typically about 5 to 15 mm. This heat-sealing width may be the same for all the heat-sealing portions, or may be different for, for example, the top seal and the center seal.
The composite heat-seal structure formed by the heat-sealing device of the present invention consists of a strip-shaped peel-off heat seal provided in a strip-like shape with a peel-off seal, and a linear peel-off heat seal provided within the strip-shaped peel heat seal in the longitudinal direction.
In the case of a packaging bag, the peel-off heat seal band is provided on the side where the bag is to be opened, and its width is generally about 3 to 30 mm, typically about 5 to 15 mm. The adhesive strength (heat seal strength), which is peel strength, is usually about 2 to 15 N/15 mm, and generally preferably about 2 to 12 N/15 mm. By setting within this range, for example, it is possible to support easy-to-open packaging for different uses that are difficult for children to open.

線条シールの幅は0.05~2mm程度、好ましくは0.1~1.5mm程度であり、また深さは0.05~2mm程度、好ましくは0.1~1.5mm程度である。線条シールの接着強さは2~15N/15mm程度、好ましくは2~12N/15mm程度とするのがよい。
この線条シールは帯状剥がれヒートシールの長手方向に設けられ、ヒートシール面の中央ではなく外縁に寄せて線条シールを帯状剥がれヒートシールの中央に設けるよりも剥がれシール面を包装袋の内側により大きく設けることが好ましく、例えば、内縁から全幅の60~80%程度の範囲が適当である。
The width of the filamentous seal is about 0.05 to 2 mm, preferably about 0.1 to 1.5 mm, and the depth is about 0.05 to 2 mm, preferably about 0.1 to 1.5 mm. The adhesive strength of the filamentous seal is preferably about 2 to 15 N/15 mm, preferably about 2 to 12 N/15 mm.
This filamentous seal is provided in the longitudinal direction of the strip-shaped peel-off heat seal, and is placed closer to the outer edge of the heat-sealed surface rather than in the center. It is preferable to provide it large; for example, a range of about 60 to 80% of the total width from the inner edge is appropriate.

線条シールは、原則として1本であるが、本発明の作用効果を損なわない範囲で、局部圧着荷重を増加して複数、例えば2本あるいは3本設けることも可能である。 In principle, there is one filament seal, but it is also possible to provide a plurality of filament seals, for example two or three, by increasing the local pressure bonding load within a range that does not impair the effects of the present invention.

ヒートシール面が曲線の場合には、線条シールはこの曲線に沿って設けることが好ましい。 When the heat-sealing surface is curved, it is preferable that the linear seal is provided along this curve.

本発明のヒートシール装置は、本発明者が先に開発した複合ヒートシール構造を形成するヒートシール装置(特許文献1)を改良するものであり、その弾性体を線条突起を有する加熱体に対向する圧着体から線条突起を有する加熱体側に移し、その線条突起の両側に配置している。 The heat-sealing device of the present invention is an improvement on the heat-sealing device (Patent Document 1) that forms a composite heat-sealing structure that was previously developed by the present inventor, and the elastic body is replaced with a heating body having linear protrusions. They are moved from the opposing crimping bodies to the side of the heating body having the linear protrusions, and are placed on both sides of the linear protrusions.

加熱体は、基本的には、従来のヒートシール装置のものと同じであり、基本的に一対の加熱体の加熱面が平行に、従って、ヒートシール時には全面が均等な圧力で加圧するように構成、配置される。加熱面は通常は平面である。そして、その少なくとも一方の加熱面の幅が、ヒートシール材料に形成するヒートシール部のみを加熱しうるようになっている。他方の加熱面は、一方の加熱面と同一であってもよく、あるいは、それより広く、台として機能させるものであってもよい材質は熱伝導性の高い銅、アルミニウム、真鍮やステンレススチールが用いられる。 The heating elements are basically the same as those in conventional heat sealing equipment, and the heating surfaces of the pair of heating elements are basically parallel, so that the entire surface is pressurized with equal pressure during heat sealing. configured and arranged. The heating surface is usually flat. The width of at least one of the heating surfaces is such that only the heat seal portion formed in the heat seal material can be heated. The other heating surface may be identical to the first heating surface, or it may be larger and serve as a base.The material may be copper, aluminum, brass or stainless steel with high thermal conductivity. used.

しかしながら、カップやトレーなどをヒートシールする場合は、加熱体は蓋材を圧着する側に設けられ、カップやトレーを受ける側は加熱機構のない圧着体が使用される。 However, when heat sealing a cup, a tray, etc., a heating body is provided on the side that presses the lid material, and a crimping body without a heating mechanism is used on the side that receives the cup or tray.

加熱体とヒートシール材料を挟圧させるあるいは解放する作動機構は、従来のヒートシール装置と同じでよく、作動は、一方の加熱体のみを動かしても両方を動かしてもよい。 The operating mechanism for compressing or releasing the heating element and the heat-sealing material may be the same as that of conventional heat-sealing devices, and the operation may be performed by moving only one heating element or both.

加熱体を加熱する加熱機構も従来のヒートシール装置と同じでよく、通常は電気が用いられる。 The heating mechanism for heating the heating element may be the same as that of conventional heat sealing devices, and electricity is usually used.

線条突起は、少なくとも一方が加熱体である圧着体において、加熱体の加熱面に設けられ、その幅や長さはヒートシールで形成される線条シールに対応したものとする。また、断面形状も線条シールに対応した形状とされ、例えば円弧状とか台形にされる。一方、高さは、線条突起の両側に配置される弾性体が先ず段差のある平面部の圧着に必要な圧着圧を発生させる。一条突起による2/4枚部の段差の密封には、材料厚さの2枚分以上の塑性変形を必要とするから、この分も平面部の圧着代に追加される。従って一条突起の作動開始は塑性変形代分を先行する高さの設定をする。弾性体の厚みH(mm)の、(1/2)H<h<H-0.1mmの範囲内になるようにする。 In a compression bonded body in which at least one side is a heating element, the linear protrusion is provided on the heating surface of the heating element, and its width and length correspond to the linear seal formed by heat sealing. Further, the cross-sectional shape is also made into a shape corresponding to the filamentous seal, such as an arcuate shape or a trapezoid. On the other hand, regarding the height, the elastic bodies disposed on both sides of the linear protrusion first generate the crimping pressure necessary for crimping the flat portion with the step. Sealing the level difference in the 2/4 plate portion with a single protrusion requires plastic deformation equal to or more than two pieces of material thickness, so this amount is also added to the crimping allowance of the flat portion. Therefore, the start of operation of the single protrusion is set at a height that precedes the plastic deformation allowance. The thickness H (mm) of the elastic body should be within the range of (1/2)H<h<H-0.1 mm.

弾性体は、平面部の圧着を適正圧で行うものであり、ヒートシール温度に耐える耐熱性も必要であるので、シリコンゴム、フッ素ゴムなどが好ましい。そして、硬さがショア硬さでA40~A90程度、厚さが0.5~8mm程度、好ましくは1~5mm程度の板体が通常使用される。この厚さは、ヒートシール時に元の厚さの50%以内の圧縮代で0.01~0.4MPa程度、好ましくは0.1~0.3MPa程度の圧着圧が発生するように設定される。 The elastic body is used to press the flat portions under appropriate pressure, and must also have heat resistance that can withstand heat sealing temperatures, so silicone rubber, fluororubber, or the like is preferable. A plate having a shore hardness of about A40 to A90 and a thickness of about 0.5 to 8 mm, preferably about 1 to 5 mm is usually used. This thickness is set so that a compression pressure of about 0.01 to 0.4 MPa, preferably about 0.1 to 0.3 MPa, is generated during heat sealing with a compression amount within 50% of the original thickness. .

本発明のヒートシー装置では、ヒートシール時に線条突起で通常金属面である加熱体等の圧着体にヒートシール材料を押付けているので、その際のヒートシール材料の切断を防止するために、いずれかの圧着体の圧着面にストッパを設けることができる。このストッパは、圧着時に圧着体間に間隙を残すものであり、厚さは切断を防止できる程度、例えば、0.05~0.15mm程度あればよい。材質、形状等はヒートシール材料に被害を与えなければよい。 In the heat-sealing device of the present invention, during heat-sealing, the heat-sealing material is pressed against a pressure-bonding body such as a heating body, which is usually a metal surface, using linear protrusions. A stopper can be provided on the crimping surface of the crimping body. This stopper leaves a gap between the crimped bodies during crimping, and the thickness should be such that it can prevent cutting, for example, about 0.05 to 0.15 mm. The material, shape, etc. should be selected as long as they do not damage the heat-sealing material.

加熱体等の圧着体の進退には、エアシリンダ、油圧シリンダ等を用い、あるいはバネによる荷重の付加を利用でき、これらを用いた場合、通常は所定の間隔を残して圧着できるので、上記のストッパは通常は不要であり、安全のために設ける。 To move the crimping body such as a heating body back and forth, an air cylinder, a hydraulic cylinder, etc., or the addition of a spring load can be used.When these are used, crimping can be performed with a predetermined gap left, so the above-mentioned method is not possible. A stopper is normally not required and is provided for safety.

本発明のヒートシール装置を用いたヒートシール条件は、ヒートシール材料の種類と形態等に応じて、段差部に貫通孔が残存しないよう設定される。その際、圧着圧は平面部が0.01~0.4MPa程度、好ましくは0.1~0.3MPa程度になるように調整するのがよい。また、線条突起部は、例えば0.3mmの幅の突起で80N/cmの荷重を超すと圧着面が白濁して脆くなるので20~80N/cm、好ましくは30~60N/cmになるようにするのがよい。これは0.2~0.5mmの幅ではほぼ同じになる。 Heat-sealing conditions using the heat-sealing device of the present invention are set so that no through holes remain in the stepped portion, depending on the type and form of the heat-sealing material. At this time, it is preferable to adjust the compression pressure so that the flat portion is approximately 0.01 to 0.4 MPa, preferably approximately 0.1 to 0.3 MPa. In addition, for the striated protrusions, for example, if the load exceeds 80 N/cm for a protrusion with a width of 0.3 mm, the crimped surface will become cloudy and brittle, so the pressure should be 20 to 80 N/cm, preferably 30 to 60 N/cm. It is better to This becomes almost the same for widths of 0.2 to 0.5 mm.

表5に、本発明者が測定した代表的なプラスチック材料の加熱温度(接着面)と密着達成温度とヒートシール強度の関係を示す。 Table 5 shows the relationship between the heating temperature (adhesive surface), the temperature at which adhesion is achieved, and the heat seal strength of typical plastic materials measured by the present inventor.

Figure 2024040544000006
最短平衡温度加熱は収斂値の98~99%になる加熱を意味する。
LDPE 融点105~115℃ ビカット軟化点95~109℃
LLDPE 融点111~130℃ ビカット軟化点41~85℃
CPP 融点135~165℃ ビカット軟化点80~100℃
OPP 融点165℃ ビカット軟化点(100)℃
( )は推定値
溶着面温度計測法;“MTMS”を適用し、標本の接着面に溶着面温度センサを挿入して、計測し、その温度を溶着面(接着面)温度として利用する。常温に冷却後、加熱標本の接着エッジに探傷液(“一条シール”チェッカー)を点滴する。液の浸透状態を目視(ルーペ)確認して、密封性の是非を評価。
Figure 2024040544000006
Shortest equilibrium temperature heating means heating to 98-99% of the convergence value.
LDPE Melting point: 105-115℃ Vicat Softening point: 95-109℃
LLDPE Melting point: 111-130℃ Vicat Softening point: 41-85℃
CPP melting point 135-165℃ Vicat softening point 80-100℃
OPP melting point 165℃ Vicat softening point (100)℃
Values in parentheses are estimated values Welding surface temperature measurement method: “MTMS” is applied, a welding surface temperature sensor is inserted into the bonding surface of the specimen, the temperature is measured, and the temperature is used as the welding surface (bonding surface) temperature. After cooling to room temperature, drip the flaw detection liquid (“single seal” checker) onto the adhesive edge of the heated specimen. Check the state of liquid penetration visually (with a magnifying glass) and evaluate the sealability.

同表に示すように、CPPは110℃、ヒートシール強さ0.2N/15mm、LDPEは94℃、ヒートシール強さ0.1N/15mm、OPP/LLDPEは106℃、ヒートシール強度7N/15mm、OPP/CPPは113℃、ヒートシール強さ0.4N/15mmで密着達成している。 As shown in the table, CPP is 110℃, heat seal strength 0.2N/15mm, LDPE is 94℃, heat seal strength 0.1N/15mm, OPP/LLDPE is 106℃, heat seal strength 7N/15mm. , OPP/CPP achieved close adhesion at 113°C and heat seal strength of 0.4N/15mm.

従来はヒートシール強さと密着達成は強い相互関係があるとされていた。
しかし、OPP/LLDPEの例にみられるように、94℃(0.3N/15mm)から接着は発現しているのに、密着の完成は106℃以上になっている。OPP/CPPでは、軟化温度域の113℃の0.4(N/15mm)で密着が完成している。この知見から、密着の完成は、材料の剛性を低下させる軟化温度が支配していることが分かる。
Previously, it was thought that there was a strong correlation between heat seal strength and adhesion.
However, as seen in the example of OPP/LLDPE, although adhesion appears from 94°C (0.3N/15mm), adhesion is not completed at 106°C or higher. In OPP/CPP, adhesion is completed at 0.4 (N/15 mm) in the softening temperature range of 113°C. This finding indicates that the completion of adhesion is dominated by the softening temperature, which reduces the stiffness of the material.

実施例1
図3に示すヒートシール装置を用いた。
この装置は、ヒートバー(上)とヒートバー(下)からなっており、ヒートバー(下)は固定されていて、ヒートバー(上)が駆動源により上下動してヒートシール材料を圧着するようになっている。
Example 1
A heat sealing device shown in FIG. 3 was used.
This device consists of a heat bar (top) and a heat bar (bottom).The heat bar (bottom) is fixed, and the heat bar (top) is moved up and down by a drive source to compress the heat sealing material. There is.

駆動源の下端には駆動板が取付けられていて、その下には受け弾性体が配置されており、ヒートバー(上)は駆動板を取付けられた初期圧着圧設定ネジで支承されている。 A drive plate is attached to the lower end of the drive source, a receiving elastic body is arranged below it, and the heat bar (upper) is supported by an initial pressure setting screw to which the drive plate is attached.

受け弾性体は、その大きさを変えてヒートシール材料の圧着圧を変更するものであり、駆動源に精密制御のできるエアシリンダ等の荷重装置を採用して供給空気圧の調整で荷重調整すれば、受け弾性体は不要になる。 The receiving elastic body changes the crimp pressure of the heat-sealing material by changing its size, and if a load device such as an air cylinder that can be precisely controlled is used as the drive source and the load is adjusted by adjusting the supply air pressure. , the receiving elastic body becomes unnecessary.

ヒートバー(上)のヒートシール材料加熱面である下面には、中央部に線条突起が形成され、その両側には弾性体が配置されている。 On the lower surface of the heat bar (upper), which is the heating surface of the heat-sealing material, a linear projection is formed in the center, and elastic bodies are arranged on both sides of the linear projection.

ヒートバー(下)のヒートシール材料加熱面である上面は両側が削取されてヒートシール幅Wとなっており、前端部と後端部にはヒートバー(上)のストッパが設けられている。駆動源にエアシリンダ等を使用すればストッパは省略できる。 The upper surface of the heat-sealing material heating surface of the heat bar (lower) is shaved off on both sides to have a heat-sealing width W, and stoppers of the heat bar (upper) are provided at the front and rear ends. If an air cylinder or the like is used as the drive source, the stopper can be omitted.

弾性体と受け弾性体にはいずれもA50で厚さ3mmのシリコンゴム板(弾性係数100N/cm/0.1cm)を使用した。
4枚部/2枚部の平面圧着を達成するために先ず、0.3mm圧縮した。
線条突起は、(高さh)=(3-0.3)=2.7mm、基端部の幅2mm、先端部の幅0.3mmの台形状とした。
Both the elastic body and the receiving elastic body were A50 silicone rubber plates with a thickness of 3 mm (elastic modulus: 100 N/cm 2 /0.1 cm).
In order to achieve flat crimping of the 4-piece/2-piece parts, first, the pieces were compressed by 0.3 mm.
The striated projection was trapezoidal with (height h) = (3-0.3) = 2.7 mm, a width of 2 mm at the proximal end, and a width of 0.3 mm at the distal end.

ヒートシール材料には、0.03mmのOPP(融点165℃、ビカット軟化点100℃付近)を表層とし、0.03mmのLLDPE(融点111-130℃、ビカット軟化点41-85℃)を接着層とする2層フィルムをピロー袋にする状態で使用し、ヒートシールは幅1cm、長さ10cmとした。受け弾性体は幅W1を2cmとし、長さLwを2~10cmに変化させて圧着圧を制御した。 The heat seal material has a surface layer of 0.03 mm OPP (melting point 165°C, Vicat softening point around 100°C) and an adhesive layer of 0.03 mm LLDPE (melting point 111-130°C, Vicat softening point 41-85°C). A two-layer film was used in the form of a pillow bag, and the heat seal was made into a width of 1 cm and a length of 10 cm. The width W1 of the receiving elastic body was 2 cm, and the length Lw was varied from 2 to 10 cm to control the crimp pressure.

本発明の一条突起の機能を確認するために、ヒートシール面の弾性体を付けずに、標本幅を10mmに設定して、受け弾性体の長さLwを変えて、圧縮代dと線条突起1cm当りの発生応力を求めた結果を表6に示す。 In order to confirm the function of the single protrusion of the present invention, we set the sample width to 10 mm without attaching the elastic body on the heat sealing surface, changed the length Lw of the receiving elastic body, and changed the compression allowance d and the filament. Table 6 shows the results of determining the stress generated per 1 cm of protrusion.

Figure 2024040544000007
Figure 2024040544000007

線条突起による密封性については、0.3mm幅の圧着代では、Lを5~10mmに変化させると20~60N/cmの荷重で塑性変形による密着ができる。
又、Lw=5mmとして、圧縮代を0.3~0.7とすれば、30~70N/cmの適正圧着荷重が作れることが分かった。
Regarding the sealing performance by the linear protrusions, with a crimping margin of 0.3 mm width, if L is changed from 5 to 10 mm, close contact can be achieved by plastic deformation under a load of 20 to 60 N/cm.
Furthermore, it was found that if Lw=5 mm and the compression allowance was set to 0.3 to 0.7, an appropriate crimping load of 30 to 70 N/cm could be created.

ピロー袋には2枚部に加えてセンターシールの4枚部があるので、圧着は4枚部から始まり、圧縮代が0.2mm付近から2枚部の圧着も始まって、2枚部にも0.2MPaの圧着圧が掛かるのは0.4mm付近となる。 Since the pillow bag has 4 center seal parts in addition to the 2 part, crimping starts from the 4 part, and when the compression allowance is around 0.2 mm, the crimping of the 2 part starts, and then the 2 part also begins. The crimping pressure of 0.2 MPa is applied at around 0.4 mm.

この圧縮代と圧着圧の関係の実測値をモデル化して図5に示す。 The actual measured value of the relationship between this compression allowance and the crimp pressure is modeled and shown in FIG.

この検討結果から、線条突起の先端が材料を押し始める圧縮開始点を0.3mmとするとの一条突起の高さは(H-0.3)mmとなる。突起の材料への食い込みは実測から0.2mmとなり、この間は平面部の圧縮も並行する。圧縮代0.5mmの時、線条突起の圧縮力が40N/cmになる様子を図5に挿入した。線条突起の圧力上昇傾斜は、受け弾性体の面積とバネ定数で選択する。 From this study result, assuming that the compression start point at which the tip of the linear protrusion starts pushing the material is 0.3 mm, the height of the linear protrusion is (H-0.3) mm. According to actual measurements, the protrusion penetrates into the material by 0.2 mm, and during this time, the flat part is also compressed in parallel. Figure 5 shows how the compression force of the striated protrusions becomes 40 N/cm when the compression width is 0.5 mm. The pressure increase slope of the linear protrusion is selected based on the area of the receiving elastic body and the spring constant.

この事例の駆動源の圧縮代0.5mmでは、平面圧着部の荷重が80N/cm×10=800N、線条突起部の荷重が40N/cm×10=400Nとなり、総荷重が1200Nとなる。ヒートバー(上)、(下)の間に0.5mm厚のストッパを設置すれば、総荷重を1200Nに抑えて過加圧による切断を回避できる。 In this example, when the compression margin of the drive source is 0.5 mm, the load on the flat crimped part is 80 N/cm 2 × 10 = 800 N, the load on the linear protrusion is 40 N/cm × 10 = 400 N, and the total load is 1200 N. . If a stopper with a thickness of 0.5 mm is installed between the heat bars (upper) and (lower), the total load can be suppressed to 1200 N and cutting due to overpressure can be avoided.

実施事例標本の接着面温度とヒートシール強さ(全面)の関係を図6の線Aに示した。線状突起の発生荷重を作成して、各加熱温度での密封化荷重を試行錯誤で検知して、密封化の加熱温度との関係を(B)に示した。密封化は113℃付近で40N/cmで完成することが分かった。112℃以下では70N/cmを掛けても密封化できなかった。
標本の軟化特性が関係していることが分かった。表層材のシュリンク温度帯の122℃以降では、20N/cmの荷重でも密封が可能になっている。この標本の剥れシールの112℃以下では、80N/cmの荷重でも密封化は困難であることが分かった。OPPフイルムが表層材の場合、113~120℃で剥れシール帯が発現するシーラントの選択を促している。
The relationship between the bonding surface temperature and the heat sealing strength (over the entire surface) of the example specimen is shown in line A in FIG. The load generated by the linear protrusion was created, and the sealing load at each heating temperature was detected by trial and error, and the relationship between the sealing and heating temperature is shown in (B). It was found that sealing was completed at 40 N/cm at around 113°C. At temperatures below 112°C, sealing could not be achieved even when 70 N/cm was applied.
It was found that the softening properties of the specimen were related. In the shrink temperature range of the surface material of 122° C. or higher, sealing is possible even with a load of 20 N/cm. It was found that sealing was difficult even under a load of 80 N/cm at temperatures below 112° C. of the peeled seal of this specimen. When OPP film is used as the surface material, it is recommended to select a sealant that peels off and forms a sealing band at 113 to 120°C.

実施例2
図7に示す装置を作製してカップのシールを行った。
この装置は、円形ヒートバーとカップの圧着受台からなっており、圧着受台は固定されていて、円形ヒートバーが駆動源により上下動して蓋材をカップ本体に圧着するようになっている。
Example 2
The apparatus shown in FIG. 7 was manufactured to seal a cup.
This device consists of a circular heat bar and a crimp pedestal for the cup. The crimp pedestal is fixed, and the circular heat bar is moved up and down by a drive source to crimp the lid material onto the cup body.

駆動源の下端には円形駆動板が取付けられていて、その下には受け弾性体を十文字に配置して均圧化を図っており、円形ヒートバーは円形駆動板に取付けられた初期圧着圧設定ネジで支承されている。 A circular drive plate is attached to the lower end of the drive source, and pressure receiving elastic bodies are arranged in a cross pattern under it to equalize the pressure.The circular heat bar is attached to the initial crimp pressure setting attached to the circular drive plate. It is supported with screws.

受け弾性体は、その大きさを変えて蓋材のカップ本体への圧着圧を変更するものであり、駆動源にエアシリンダ等を採用すれば、受け弾性体は不要になる。 The receiving elastic body changes the pressure of the lid material against the cup body by changing its size, and if an air cylinder or the like is used as the driving source, the receiving elastic body becomes unnecessary.

円形ヒートバーの下面には円形線条突起が形成され、その両側には弾性体が配置されている。 A circular protrusion is formed on the lower surface of the circular heat bar, and elastic bodies are arranged on both sides of the protrusion.

圧着受台の周縁部4箇所にはストッパが設けられている。駆動源にエアシリンダ等を使用すればストッパは省略できる。 Stoppers are provided at four locations on the periphery of the crimp pedestal. If an air cylinder or the like is used as the drive source, the stopper can be omitted.

線条突起は、高さ0.7mm、基端部の幅0.4mm、先端部の幅0.2mmの台形状とした。弾性体にはA50で厚さ1mmのシリコンゴム板を使用し、受け弾性体には、A50で厚さ3mmのシリコンゴム板を使用した。 The striated protrusions were trapezoidal with a height of 0.7 mm, a width of 0.4 mm at the proximal end, and a width of 0.2 mm at the distal end. An A50 silicone rubber plate with a thickness of 1 mm was used as the elastic body, and an A50 silicone rubber plate with a thickness of 3 mm was used as the receiving elastic body.

ヒートシールするカップには、カップのフランジ面の外形が65mm、ラウンジ幅3.5mmのA社市販品を用いた。カップ本体は、紙にプラスチック材料を含浸した厚さ0.4mmで形成されており、蓋材には、厚さ0.1mmのイージーピールシーラント仕様のアルミラミフィルムを用いた。 The cup to be heat-sealed was a commercially available product from Company A with a flange surface diameter of 65 mm and a lounge width of 3.5 mm. The cup body was made of paper impregnated with a plastic material and had a thickness of 0.4 mm, and the lid material was an aluminum laminate film with an easy-peel sealant specification and a thickness of 0.1 mm.

加熱は、円形ヒートバーからの片面加熱で行った。圧着には0.2mmの圧縮代で平面部に40N/cmを荷重した。 Heating was performed by single-sided heating from a circular heat bar. For crimping, a load of 40 N/cm was applied to the flat part with a compression margin of 0.2 mm.

接着面温度を66℃から142℃まで加熱温度を変えてヒートシール強さを測定した結果を図8に示す。 FIG. 8 shows the results of measuring the heat seal strength while changing the heating temperature of the adhesive surface from 66° C. to 142° C.

その結果、73℃で平面部の密封が完成してヒートシール強度が上昇し、剥がれシール面が均一になる温度帯は90℃付近からであった。線条突起による密封は92℃で完成し、110℃付近からはヒートシール強度が上昇した。一方、118℃付近からヒートシールエッジに溶融したシーラントがはみ出すことが分かった。これらの結果から、剥がれシールで密封化して追加熱を防御できる温度範囲は90~118℃であった。 As a result, the sealing of the flat part was completed at 73°C, the heat sealing strength increased, and the temperature range in which the peeling and sealing surface became uniform was around 90°C. Sealing by the linear protrusions was completed at 92°C, and the heat seal strength increased from around 110°C. On the other hand, it was found that the molten sealant began to protrude from the heat-sealed edges from around 118°C. From these results, the temperature range in which additional heat can be protected by sealing with a peelable seal is 90 to 118°C.

同一温度の両面加熱の場合は、時間を掛けて加熱をすれば、溶着面(接着面)は、蓋材の外面と接触する温度に収斂(平衡温度)する。
片面加熱の場合は、材料内の温度分布は、(加熱面温度)/受け台温度の差分に応じて、ほぼ直線的に分布するので、溶着面(接着面)と≪界面温度≫間には、自然に温度差が出る。
ヒートバーの加熱面温度を190~220℃にしてヒートシールを行い、圧着時の界面温度(弾性体の表面温度)と(特別に用意した溶着面温度計で)接着面温度の応答を測定した結果を図9に示し、その圧着時間1.0~1.5秒の間の加熱面温度、界面温度、溶着面温度の詳細な関係を表7に示す。
In the case of heating both sides at the same temperature, if the heating is performed over time, the temperature of the welded surface (adhesive surface) will converge (equilibrium temperature) at which it contacts the outer surface of the lid material.
In the case of single-sided heating, the temperature distribution within the material is approximately linear depending on the difference between (heating surface temperature)/cradle temperature, so there is a , there will be a natural temperature difference.
Results of heat sealing with the heating surface temperature of the heat bar set to 190 to 220 degrees Celsius, and measuring the response of the interface temperature (surface temperature of the elastic body) during crimping and the bonding surface temperature (with a specially prepared welding surface thermometer). is shown in FIG. 9, and Table 7 shows the detailed relationships among the heating surface temperature, interface temperature, and welding surface temperature during the compression time of 1.0 to 1.5 seconds.

Figure 2024040544000008
Figure 2024040544000008

その結果、例えば、加熱時間を1.3秒とすると、加熱面温度が190℃の場合、接着面温度が96℃になり、加熱面温度が220℃の場合、接着面温度が110℃となって、図8の適正加熱温度帯に入る。 As a result, for example, if the heating time is 1.3 seconds, if the heating surface temperature is 190°C, the bonding surface temperature will be 96°C, and if the heating surface temperature is 220°C, the bonding surface temperature will be 110°C. Then, the temperature falls within the appropriate heating temperature range shown in FIG.

本発明は、剛性のあるヒートシール材料であっても線条シールを加えることにより、形成される包装体に段差があっても確実に密封することができるので、剛性のあるヒートシール材料を含め幅広く適用でき、特に、カップやトレー等に利用できる。 The present invention can reliably seal even if there are steps in the formed package by adding a filament seal even to a rigid heat seal material. It can be applied to a wide range of applications, especially for cups, trays, etc.

すなわち、本発明は、少なくとも一方が加熱体である圧着体の間にヒートシール材料を挟んで圧着することによりヒートシールするヒートシール装置において、
前記ヒートシール材料に帯状の剥がれシールを形成する前記加熱体の加熱面に、前記帯状の剥がれシール内の長尺方向に線条の剥がれシールを付加する線条突起突が、前記加熱面から突出して設けられるとともに、前記線条突起の両側の前記加熱面上に弾性体が配置されていることを特徴とする複合ヒートシール構造を形成するヒートシール装置を提供するものである。
That is, the present invention provides a heat-sealing device that performs heat-sealing by sandwiching a heat-sealing material between pressure-bonding bodies, at least one of which is a heating body, and crimping the heat-sealing material.
A linear projection protruding from the heating surface of the heating element that forms a strip-shaped peel-off seal on the heat-sealing material adds a strip-shaped peel-off seal in the longitudinal direction of the strip-shaped peel- off seal. The present invention provides a heat-sealing device forming a composite heat-sealing structure , characterized in that an elastic body is arranged on the heating surface on both sides of the linear protrusion.

すなわち、本発明は、少なくとも一方が加熱体である圧着体の間にヒートシール材料を挟んで圧着することによりヒートシールするヒートシール装置において、
前記ヒートシール材料に帯状の剥がれシールを形成する前記加熱体の加熱面に、前記帯状の剥がれシール内の長尺方向に線条の剥がれシールを付加する線条突起が、前記加熱面から突出して設けられるとともに、前記線条突起の両側の前記加熱面上に弾性体が配置されていることを特徴とする、複合ヒートシール構造を形成するヒートシール装置を提供するものである。
That is, the present invention provides a heat-sealing device that performs heat-sealing by sandwiching a heat-sealing material between pressure-bonding bodies, at least one of which is a heating body, and crimping the heat-sealing material.
A filamentous protrusion that adds a filamentous peel-off seal in the longitudinal direction of the strip-shaped peel-off seal protrudes from the heating surface of the heating body that forms a strip-shaped peel-off seal on the heat-sealing material. The present invention provides a heat seal device for forming a composite heat seal structure, characterized in that elastic bodies are arranged on the heating surfaces on both sides of the linear protrusions.

Claims (4)

少なくとも一方が加熱体である圧着体の間にヒートシール材料を挟んで圧着することによりヒートシールするヒートシール装置において、該加熱体のヒートシール材料の加熱面に線条突起が設けられるとともに、該線条突起の両側のヒートシール材料の加熱面に弾性体が配置されていることを特徴とする、帯状の剥がれシールの長尺方向に線条の剥がれシールが付加された複合ヒートシール構造を形成するヒートシール装置 In a heat sealing device that performs heat sealing by sandwiching and pressing a heat sealing material between crimping bodies, at least one of which is a heating body, a linear protrusion is provided on the heating surface of the heat sealing material of the heating body; A composite heat-seal structure is formed in which a strip-shaped peel-off seal is added in the longitudinal direction of the strip-shaped peel-off seal, which is characterized by an elastic body being placed on the heating surface of the heat-seal material on both sides of the striated projections. Heat sealing device 線条突起の高さh(mm)が、両側に設置された弾性体の厚みH(mm)の、(1/2)H<h<H-0.1mmの範囲にある請求項1記載のヒートシール装置 The height h (mm) of the linear protrusion is in the range of (1/2)H<h<H−0.1 mm of the thickness H (mm) of the elastic body installed on both sides. heat sealing device 請求項1記載のヒートシール装置を用いてヒートシールを行う方法において、ヒートシール材料の平面部の圧着圧が0.01~0.4MPaであることを特徴とするヒートシール方法 A method for heat sealing using the heat sealing device according to claim 1, characterized in that the pressure of the flat surface of the heat sealing material is 0.01 to 0.4 MPa. ヒートシール材料がカップ又はトレーである請求項3記載のヒートシール方法 The heat sealing method according to claim 3, wherein the heat sealing material is a cup or a tray.
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