专利名称：薄膜包装体的制造方法及制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜包装体的制造方法及其装置，一面连续地供给带状的包装薄膜，一面使该包装薄膜形成预定截面形状的筒状，在把需包装物充填其中并制造薄膜包装体的过程中，把形成筒状的包装薄膜边缘相互重叠起来的重叠部分在最合适的状态中同时进行稳定并熔接。
现在已经使用的薄膜包装体的制造方法或制造装置，在连续地供给带状包装膜的同时，把其形成预定截面形状的筒状，在其中充填食品或电气零件、工业产品等需包装物并进行包装。
作为现有的实例，在日本1987年公开的昭和62年专利申请公开第251325号分报中，表示出制造用薄膜包装的香肠、火腿或干酷等食品的炮弹型包装体的技术。在1991年申请公开的平成3年专利申请公开第29714号公报中，表示出制造枕式包装体的技术。而且在1987年申请公开的昭和62年专利申请公开第28345号公报中，表示出制造在薄膜中包装盘或箱产品等的固定形状物品的收缩包装体的技术。
这些现有的包装方法，它们都共同具有同需包装物形状或所希望的产品形状相配合来把包装薄膜形成筒状的工序和对形成的薄膜的横向边缘相互重叠起来的重叠部分进行熔接并形成纵向密封线的工序。通过由导热板的传热、由高频电场的感应电发热、由超声波振动的自身发热等，在压接上述重叠部分薄膜的同时进行加热从而使薄膜相互间熔融并粘接在一起，由此形成该纵向密封。
在熔接薄膜时，把薄膜的熔接控制并保持在良好的状态中，对于得到其有优良密封性的包装体是非常重要的。因为不管是薄膜的加热温度低而使包装体的密封不好，还是反之加热温度过高而使薄膜材料变质，薄膜变得过薄等，都造成密封强度低。特别是，在把需包装物密封以后进行加热杀菌和加热收缩的包装体中，由于通过加热而使包装体内部压力升高，要求得到高密封强度来使密封状态得到良好控制。
一方面，决定包装体的密封性好的密封参数是熔接时的加热温度、薄膜彼此间的压力、加热时间等，其中薄膜彼此间的压力和时间能够由装置比较容易地控制。而加热薄膜的温度，已有技术是这样完成的对导热板密封是通过调整导热板温度，对于高频密封是通过调整高频电源输入或输出，对于超声波密封是通过改变喇叭的振幅等，所以，这些调整工作，中间是通过经验来操作装置，并进行包装体的制造试验，通过试验在同时用肉眼观察所制造的包装体的密封状态，从而实现调节操作。
现有的加热薄膜温度的控制方法，都是仅仅调节所供给的加热能量，这就不能成为直接反映薄膜熔接部分的实际温度的控制方法，这是因为对薄膜熔接部分的温度，并不是仅仅由上述加热能量唯一地决定，其还要受到薄膜相互间的压力、薄膜的材质和厚度、薄膜行进速度等各种条件的影响。
所以应当考虑下述方式直接检测出薄膜熔接部分的温度，根据该检测信号来调节上述加热能量。但是，在使用热电偶接触式温度传感器来进行温度检测的方法中，由于热电偶必须直接接触成为熔融或软化状态的薄膜，就会使薄膜受到损伤。另外，尽管可以使用象红外线温度计那样的非接触温度计，但对这种温度检测方法，用于温度检测的装置昂贵，就不利于在薄膜包装装置中积极地采用。
本发明的目的就是解决上述问题，要能够容易地观察到形成密封线部分的薄膜的实际温度，根据该实际温度状态来调节供给能量，从而能够得到最合适的密封状态。
根据本发明的薄膜包装体制造方法，其特征在于，具有把连续地供给的带状薄膜形成筒状的工序;把形成筒状的带状薄膜的重叠部分熔接并形成熔接线的工序;给熔接之后形成熔接线的筒状薄膜提供截面扩张力的扩张工序，根据上述扩张工序中的熔接线的横向变形来调节上述熔接工序中的重叠部分熔接状态。
根据本发明的薄膜包装体的制造装置，其特征在于设置有把连续供给的带状薄膜形成筒状的成形部件;把形成筒状的带状薄膜的重叠部分进行熔接并形成熔接线的熔接部件;与形成熔接线的筒状薄膜内表面相接触并具有比该内径尺寸大的外径尺寸的扩张部件;通过上述熔接部件对重叠部分的熔接状态进行调节的调节装置。
在该装置中，在形成熔接线的筒状薄膜扁平地压紧时的折叠宽度尺寸为S时，扩张部件最好具有等于上述折叠宽度尺寸S加上0.2至2mm的尺寸的外周长度。
通过上述措施，平面状的包装薄膜形成筒状，在薄膜边缘部分相互重叠的重叠部分上通过例如高频来施加纵密封从而成为筒状薄膜。在该筒状薄膜纵密封线形成之后，使用如扩张环等，使其内径尺寸增加预定数量那样来进行扩张。在熔接时，加热薄膜时的熔融过度的情况下，通过内径扩张在筒状薄膜上由所施加的周向扩张力使熔接线沿横向膨胀变形。进一步加强薄膜熔融，则筒状薄膜在熔接线部分向左右裂开。而且，在经过设置了上述扩张环的扩张区域并确定连续输送的筒状薄膜熔接线的横向变形的同时，如果在熔接部件中改变所提供的加热能量，例如调节加热能量的水平成为上述变形发生之前的状态，就可以把包装装置设定在最合适的熔接状态中。根据使用的薄膜材质、厚度、包装体的尺寸、熔接部件与扩张部件的距离、熔接部件的种类等，由扩张环等来适当地确定筒状薄膜的内径扩张率。
下面通过参照附图来说明本发明。
图1是表示薄膜包装体制造装置的一个实例的侧视图;图2是其斜视图。
本装置是一种连续充填包装装置，用于制造以香肠、火腿或干酷等为主的加工食品作为需包装物的炮弹型薄膜包装体，图1和图2中省略了后段的压扁机构、结扎/切断机构。
在图1和图2中，标号5是充填管口。加工食品等需包装物，通过未图示的定量泵以一定流量连续地由充填管口5供给。在充填管口5的上部外周处设置成形部件6。如图2所示，该成形部件6是以不锈钢等金属板卷绕形成圆筒状，其边缘部分6a和6b具有微小间隙并相互重合。在成形部件6上固定有耳状支承片6c，该支承片6c固定在壳体内部，成形部件6大体上与充填管口5同心放置。
在充填管口5外周的上述成形部件6的下方位置上，固定有电极支承筒21，在该电极支承筒21的外面固定阴极侧高频电极10。在该高频电极10的相对位置上，配置有固定在电极支承臂11a下端上的阳极侧高频电极11。该电极支承臂11a能够向图1中箭头所示方向移动，由于在操作中通过弹簧(未图示)的压紧力以能够调节的预定压力夹住薄膜，而使高频电极11压到高频电极10上。如图1所示，由高频电能发生部件25给高频电极10和11供给高频电能，通过调节部件26的调节操作就可以改变高频电能的强弱。
在电极支承筒21的上端形成上部定径环21a。由该定径环21a的直径d决定形成筒状并熔接时的薄膜筒内径d。在充填管口5的下端配置支承筒22，并在其下端形成下部定径环22a。该下部定径环22a的直径与上述上部定径环21a的直径d大致相同。
由电极10和11在熔接部分下方位置上配置支承筒23，在该支承筒23的下端形成扩张环23a。该扩张环23a的直径D略大于上述定径环21a、22a的直径d(即形成筒状薄膜筒的内径d。)。
图1和图2所示的薄膜包装体的制造装置中，从原匹料(“原反”)平面状地引出的薄膜由导辊9a、9b引导，输送到成形部件6的上缘。如图2所示，在成形部件6的上缘薄膜1被折叠而成为沿着成形部件6的内周表面的状态。通过该成形部件6的内周表面使薄膜1形成圆筒状。成形部件6的边缘部分6a和6b通过微小间隙相对，从而引导薄膜1的一侧边缘部分1a处于成形部件6的边缘部分6a的内表面上，并引导薄膜1的另一侧边缘部分1b处于成形部件6的边缘部分6b的内表面，其结果使得在通过成形部件6时薄膜1的边缘部分1a同其边缘部分1b的外侧处于重叠状态。
由成形部件6形成筒状的薄膜1，在其边缘部分1a和1b重叠的状态下由高频电极10和11夹住并进行熔接，从而构成了形成熔接线2的筒状薄膜体16。在筒状薄膜体16的内部连续地充填来自充填管口5的需包装物。筒状薄膜体16被薄膜输送滚子12和13夹住并以预定的输送速度向下方输送。通过用该输送滚子12和13的下方输送筒状薄膜体1b，从而把来自导辊9a、9b的平面状薄膜连续不断地送入成形部件6。
此后，在未图示的压扁机构部件中，把已放入需包装物的筒状薄膜体16间断地进行压扁从而形成排除了需包装物的扁平薄膜部分。在结扎/切断机构部件中收紧该扁平部分的薄膜，用铝线等线夹结扎住该收紧部分二道，在二道结扎部分的中间切断薄膜，制成炮弹型薄膜包装体。
本发明的成形部件6并不仅限于圆筒形，也可以是适合于所包装物形状或希望的产品形状的方筒形等。如图的实施例中，虽然薄膜1两边缘部分1a、1b相互间以沿着筒状薄膜体16的圆筒表面的状态重叠并形成重叠部分1c，但本发明也能适用于，例如边缘部分1a和1b从筒状薄膜体16的表面上具有大致垂直的状态，薄膜内表面相互间成为人字形状相连，从而在以人字形状态相连的部分薄膜处形成熔接线2。象这样的薄膜1的边缘部分1a和1b以人字状态进行熔接的情况，已由日本1991年公开的平成3年实用新型公开第78708号公报上等所记载。也就是说，根据本发明的薄膜熔接状态的控制，如果可以是在熔接线2上施加后述的内径扩张力的状态下，也能适用而不受包装形态和重叠部分的重叠方式的限制。
象上述那样形成熔接线2之后的筒状薄膜体16通过扩张23a的外周。此时的筒状薄膜体16成为比由定径环21a决定的内径尺寸d。略大的内径尺寸D，由此用扩张环23a使内径得以扩张。由于通过该内径的扩张使筒状薄膜向其周向产生张力，则该张力集中地作用在通过加热熔融而容易变形的熔接线2上，其结果，就出现了按照熔融程度的熔接线2的状态变化。图4、图5、图6是表示根据薄膜的熔融程度在通过扩张孔23a之后熔接线上所示的出现的变形的正视图。
在熔接线2部分的薄膜的熔融不过度的情况下，尽管由于扩张环23a的扩张力而使薄膜1受到周向张力，熔接线2也没有向两边扩展，如图4所示，以一定速度V下降的薄膜包装体16的熔接线仍然呈直线状而没有变化。
在熔接线2部分的薄膜的熔融过度的情况下，由于由扩张环23a的扩张力而使薄膜1受到张力，熔融过度的熔接线2向两边扩展，熔接线2的中央部分的厚度变薄。由此，如图5所示，就呈现出通过扩张环23a的熔接线2向两边分成2条那样的外观。而且，由于在熔接线2处的薄膜的熔融过度，如图6所示，熔接线2在中间部分分别向两边产生了裂缝。该裂缝到了从外观上完全能够用肉眼看到的程度。
如上述那样，在用电极10和11熔接了上述重叠部分1c之后，用扩张环23a来给筒状薄膜16提供内径扩张力，通过监视此时通过扩张环23a的熔接线2的横向变形，就能够得到熔接线2处的薄膜1的熔融状态是哪种程度。但是，如图5、图6所示，熔接线上发生横向变形时的薄膜熔融程度，要根据由扩张环23a产生的内径扩张率来决定。这是因为由扩张环23a的直径D而使薄膜的周向张力发生变化，由该张力而使熔接张2横向变化时的薄膜1的熔融程度发生变化。
因此，根据本发明的发明人所做的实验结果，在形成筒状的筒状薄膜16成为扁平时的折叠宽度为图3所示的S，此时，就有对应于该S加上0.2至2mm的值Sa的周长，决定了扩张环23a的直径D。最好知道，与S加上0.2至1mm的值所对应的周长作为扩张环23a的直径D是最合适的。由于作用在筒状薄膜体16上的上述张力集中作用在通过加热熔融而容易变形的熔接线2上，从折叠宽度S为10mm程度的小口径薄膜包装体到S超过200mm的大口径薄膜包装体，无论哪种尺寸的薄膜包装体，该(Sa-S)的值都是有效的。通过把(Sa-S)设定为上述范围的数值，如果把由高频电极10和11所提供的高频电能设定为在开始发生图5所示那样的熔接线2分叉之前的状态中，就能够形成具有最合适熔融状态的熔接线2。
在电极10或11同扩张环23a之间的间隔L，即被熔接部件进行加热熔接的薄膜到达扩张部件前的冷却距离上，开始确认熔接线2的变形(分叉和裂缝)时的薄膜熔接程度(熔接线2部分的温度)发生变化。这是因为上述间隔L关系到从用电极10和11熔接薄膜时到薄膜受到扩张环23a所产生的张力的温度下降。在本发明的熔接线2的温度控制中，该间隔L关系到控制的灵敏度，一般L小则灵敏度好。特别是，由于把间隔L和上述(Sa-S)的值都设定为小的，由高灵敏度就能够进行高精度的熔接线2的温度控制。而且，上述间隔L根据薄膜的行进速度一般最好选择为10-300mm。
在薄膜包装体的制造开始时，首先把扩张环23a的直径D设定为上述理想值，把薄膜1连续地提供给成形部件6，象图2所示那样用高频电极10和11熔接薄膜1的边缘部分1a和1b并连续地形成熔接线2，供给需包装物，用薄膜输送滚轮12和13连续地输送筒状薄膜体16。然后，操作图1所示的调节部件26，逐渐地提高提供给高频电极10和11的高频电能。在把高频电能提高到某一程度时，如图4所示那样，熔接薄膜1的边缘部分1a和1b的熔接线2就连续地形成为直线。若再进一步提高高频电能，如图5所示那样，在扩张环23a的位置上，熔接线2开始向两边分叉，若再提高高频电能，如图6所示那样，在熔接线2部分上就产生裂缝。
所以在逐渐地提高高频电能时，通过把高频电能固定到熔接线在发生向两边分叉之前的状态上，就能形成最合适的熔融状态的熔接线2，这样就可以结束调节。
实施例1使用的装置吴羽化学工业株式会社制造的连续包装充填装置(使用高频熔接电极)。
使用的薄膜偏二氯化乙烯和氯化乙烯树脂的共聚物且双轴延伸的薄膜(吴羽化学工业株式会社制造，商品名“クレハロニ”)薄膜厚度二张重叠的薄膜其厚度尺寸为0.04mm所制造的薄膜包装体的折叠宽度S55mm扩张环23a的直径D35.33mm(对应于S+0.5mm的折叠宽度)实施例2使用的装置与实施例1相同使用的薄膜与实施例1相同薄膜的厚度与实施例1相同所制造的薄膜包装体的折叠宽度S23mm(与实施例1相同)扩张环23a的直径D14.77mm(对应于S+0.2mm的折叠宽度)实施例3
使用的装置与实施例1相同使用的薄膜与实施例1相同薄膜的厚度与实施例1相同所制造的薄膜包装体的折叠宽度S120mm扩张环23a的直径D77.16mm(对应于S+1.2mm的折叠宽度)对于上述各实施例，首先提供需包装物，供给薄膜1并由成形部件6形成筒状，用高频电极10和11夹住薄膜1的边缘部分1a和1b，用薄膜输送滚轮12和13把筒状薄膜体向下方传送，与此同时逐渐地提高提供给上述高频电极10和11的高频电能。用眼观察扩张环23a的位置上的熔接线2，在该熔接线2开始向两边分叉之前固定高频输出。
在高频输出固定之后，接着从充填管口5连续地供给鱼肉香肠用的材料，与此同时对筒状薄膜体16进行压扁(分肉)、结扎、切断各操作，各实施例中都分别制造了200个炮弹型包装体。而且用铝线作为结扎材料。
通过制造之后的观察，在所制造的包装体熔接线2部分上没有见到薄膜剥落和熔接线2破损的发生。
然后在各实施例中把各200个的每个所制造的包装体移到高压加热杀菌(蒸馏器)工序。以后观察全部包装体，证实在熔接线2部分上完全没有破损等。
以上说明了熔接线2熔接状态的调节可以这样进行在通过目视确定了熔接线2的横向变形的同时，逐渐地提高供给熔接部件的能量，在熔接线2开始变形之前的水平上设定供给能量。尽管该调节法是简单并且有效的理想方法，但本发明并不仅限于此。例如，也可以这样构成通过光学的检测措施或用图像分析的检测措施等，来自动地检测熔接线2的横向变形，根据该检测信号自动控制提供给熔接部件的能量。
作为其它的变形例子，可以这样构成把相当于扩张环23a的扩张部件机械地、电气地或热地变化其外径尺寸，即作用在筒状薄膜体16周向的张力是可变的，根据该外径尺寸变化和熔接线宽度变化的关系来设定给熔接部件的能量输出水平。
最后，本发明的薄膜包装体的制造方法及制造装置，可以由使用导热板的热熔措施和使用测量头和喇叭的超声波熔接措施等其它的熔接措施来代替使用高频电极10和11的高频熔接措施，限于具有配合需包封物的形状或希望的产品形状而把包装薄膜形成筒状的工序，以及把成形的薄膜横向边缘部分相互重叠的重叠部分熔接并形成纵向密封线的工序，也能够适用于制造枕形包装体和收缩包装体等其它包装体。在本实施例中省略了充填和压扁工序，如果用进行把筒状薄膜体16压成扁平并在扁平的横向上横向截断而进行横向密封来代替用铝线等的结扎，就能制造出仅两头封口的包装袋。本发明的薄膜包装袋含有这样的包装袋。
根据上述的本发明，可以把由高频熔接等形成的熔接线的熔融状态在短时间内简单地调节为最合适。
图1是表示根据本发明的一个薄膜包装体制造装置的例子的侧视图;
图2是表示图1装置的斜视图;
图3是用于说明薄膜包装体的折叠宽度，(A)是薄膜包装体成为扁平状态的截面图，(B)是其正视图;
图4是表示熔接线的熔融没有过度时的薄膜包装体的制造过程的正视图;
图5是表示熔接线的熔融过度时的薄膜包装体的制造过程的正视图;
图6是表示熔接线的熔融很过度时的薄膜包装体的制造过程的正视图。
其中1 薄膜1c 重叠部分2 熔接线5 充填管口6 成形部件10、11 高频电极12、13 膜输送滚轮16 筒状薄膜体21a 上部定径环23a 扩张环
权利要求
1.薄膜包装体的制造方法，其特征是具有把连续地供给的带状薄膜形成筒状的工序；把形成筒状的带状薄膜的重叠部分熔接并形成熔接线的工序；给熔接之后形成熔接线的筒状薄膜提供截面扩张力的扩张工序，根据所述扩张工序中的熔接线横向变形来调节上述熔接工序中的重叠部分的熔接状态。
2.薄膜包装体的制造装置，其特征是设置有把连续地供给的带状薄膜形成筒状的成形部件;把形成筒状的带状薄膜的重叠部分熔接并形成熔接线的熔接部件;与形成熔接线的筒状薄膜内表面相接触并具有比其内径尺寸大的外径尺寸的扩张部件;通过上述熔接部件来调节重叠部分熔接状态的调节装置。
3.根据权利要求2所述的薄膜包装体的制造装置，其特征在于在把形成上述熔接线的筒状薄膜压紧成扁平时，折叠宽度尺寸为S时，扩张部件具有相当于上述折叠宽度尺寸S加0.2至2mm的外周长度。
全文摘要
用高频电极10和11夹住由成型部件形成筒状的薄膜1并进行熔接，形成熔接线2。在上述电极10和11之下配置比上部定径环21a等的直径稍大的扩张环23a。连续地形成并通过扩张环23a，一边用肉眼观察熔接线一边逐渐增强提供给电极10和11的高频电能。由于供给电能变高，熔接线2的熔融过度，则受到扩张环23a的扩张力的熔接线2向两分叉。通过把高频电能固定到该分叉产生之前，就能够有最合适熔融状态的熔接线2。
文档编号B65B51/00GK1078439SQ9310367
公开日1993年11月17日 申请日期1993年3月11日 优先权日1992年3月12日
发明者丹野尚司, 濑谷清美 申请人:吴羽化学工业株式会社