JPH03502441A - 本質的に熱可塑材よりなる管片で構成される開口を閉鎖するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本質的に熱可塑材よりなる管片で構成される開口を閉鎖するための装置 本発明は、特にポリエチレンである熱可塑材よりるなる管片で本質的に構成され る開口、特に包装袋の充填開口を閉鎖するための装置であって、高温空気用導管 と、これに接続されるノズル・ヘッドとを有している装置に関する。

例えば、動物の餌、建築材料、猫用寝ワラ等のように、末端消費者へ小さい束に して届けられるとともに、歓待として取り扱われる日常生活の必需品を工業的に 製造する場合、それらの製品は、自動包装ライン上で、通常の方法により紙袋な いし袋状のものに詰められて包装される。これらの紙袋ないし袋状のものは、例 えば、砂糖等のための紙からなる袋の場合のように、小さい容器に作られるけれ ども、例えば、はぼ中間の重さの束にされる草花用土壌、泥炭または例えば猫用 寝ワラの場合のように、より重い束のための袋は、しばしばプラスチック製フィ ルムで作られる。

しばしば例えばポリエチレンのような熱可塑材で作られるこれらのプラスチック 製袋は、例えば袋の底に配置されてもよい充填開口上まで、通常の方法により合 理的な詰込みないし包装を行なうために、先に準備として折畳まれて溶着され、 この後、それらは、充填機械上で、前記充填開口を通して、それぞれの歓待を充 填される。

前記充填工程の後、前記プラスチック製袋の充填開口は閉鎖されねばならず、こ の際、製品が空気に敏感な場合、あるいは充填済みプラスチック製袋の後の移送 時に、美観上もしくはコスト上の理由により、環境に接すべきでない製品の場合 は、前記充填開口を可能な限り気密に閉鎖することが問題となる。

特に管片の形にも作られる前記充填開口は、この目的のために、加熱され、つぎ に相互に対向する壁を溶着させることにより閉鎖され、この際、前記管片は、２ つの締付は顎間で押しつぶされる。

前記管片ないし前記充填開口の内壁の加熱は、高温空気により通常の方法で行な われ、この目的のため、前記開口内へノズル・ヘッドが挿入され、このノズル・ ヘッドは、若干数の、半径方向に配置され、かつ前記開口の内側の表皮面に向け られた空気出口を備えている。前記高温空気で導入されるエネルギにより、前記 高温空気を当てられる前記管片ないし前記充填開口の複数の領域が軟化され、そ して、特に軸方向にも移動可能な前記ノズル・ヘッドの引き戻しの後に、圧縮に より相互に溶着される。前記閉鎖工程を短縮するために、また、既に前記袋内に ある、場合によっては温度に敏感な散製品の面前に熱エネルギが導入されるのを 回避するために、前記閉鎖すべき管片は、前記袋を作る他の材料の融点よりも低 い融点を有する追加の熱可塑性プラスチック材料で、内側を被覆されることが実 際に可能である。

この対策にもかかわらず、その成果、すなわち製作された溶着継ぎ目の品質、な らびにこれに伴い、前記袋内に包装された数々のそれぞれが外へ流れ出すことに 抗する確実性、また場合によっては空気の侵入に抗する確実性は、しばしば満足 し得ない状態となっている。

前記充填開口を閉鎖する溶着継ぎ目の質がしばしば欠陥を持つことの根拠は、と りわけ、次のことに見出される。

すなわち、従来のノズル・ヘッドを用いると、熱は、前記充填開口の内側の表皮 面のうちの、溶解すべき領域内へ均一に、かつ充分に誘導されることができない ことである。

これの根拠は、とりわけ、従来のノズル・ヘッドの直径が、前記閉鎖すべき充填 開口よりも、かなりの寸法に亘って小さくならねばならないことにあり、この理 由は、もしそうでなければ、前記融解されたプラスチックは、前記ノズル・ヘッ ドの引抜きの際にこれと接触することになり、そして、前記充填開口および、こ の結果前記袋の全体が、前記ノズル・ヘッドに付着することになるからである。

したがって、前記ノズル・ヘッドの直径をこのように比較的小さい寸法にする結 果、前記充填開口内に挿入されたノズル・ヘッドと、前記充填開口のうちの、内 側の部分的に加熱されるべき表皮面との間には、リング状の隙間が残存し、この 結果、前記ノズル・ヘッドにより導入される高温空気流の大部分は、使用されず に外部へ逃げ去り、あるいは、前記袋の内部に到達して、そこで前記充填品を望 ましくない状態に加熱することになる。

直ちに理解できるように、これはエネルギの損失につながり、この損失は、大量 の品が袋内に詰められて閉鎖される大型機械において、かなりの量になり得るも のである。

しかも、前記ノズル・ヘッドの対応する空気出口と、これに対向する加熱すべき 対応個所との間を大きく離すと、前記高温空気がこの距離を乗り越える際に冷却 が生じるので、従来のポリエチレン材料を処理する際には、前記空気出口におけ る温度を２５０℃から３００℃までに調節しなければならない。これにより接合 を行なう全伝達熱中の温度レベルが全体に高くなること等の理由により、前記包 装機械全体の放射損失も明らかに大きくなる。

したがって、本発明が基礎とする課題は、最初に述べた種類の装置を改良して、 包装袋における前記した種類の開口を閉鎖する溶着継ぎ目の質を改善するととも に、費やすべき仕事量が低減されるようにすることである。

前記課題の解決策は、同種の装置において、前記ノズル・ヘッドが少なくとも２ つの部材からなり、これらが互いに対して移動可能となっていることを特徴とす る。

本発明の他の有利な実施例は、前記ノズル・ヘッドのうちの少なくとも１つの部 材が、１本の軸の周りに支持されていることを特徴とする。

本発明の他の有利な実施例は、前記ノズル・へ・ソドの移動可能な部材の軸が、 前記ノズル・ヘッドの主軸線に対して直角に配置されていることを特徴とする。

本発明の他の有利な実施例は、前記ノズル・へ・ソドが多数の空気出口を備え、 これらが、本質的に、前記ノズル・ヘッドの主軸線から半径方向に離して配置さ れていることを特徴とする。

本発明の他の有利な実施例は、前記複数の空気出口力（，１平面内で本質的に円 形リング状に配置されていることを特徴とする。

本発明の他の有利な実施例は、前記複数の空気出口力（、周囲を取り巻く１つの 順向に配置されていることを特徴とする。

本発明の他の有利な実施例は、前記リング状に配置された空気出口に平行に、少 なくとも１つの環状隆起が配置されていることを特徴とする。

本発明の他の有利な実施例は、前記空気出口が配置されている領域における前記 ノズル・ヘッドの周囲部が、可変となっていることを特徴とする。

本発明の他の有利な実施例は、前記ノズル・ヘッドの全体が、これの主軸線の方 向内で、軸方向に移動可能となっていることを特徴とする。

本発明の他の有利な実施例は、前記ノズル・ヘッドが、本質的にシリンダ状の基 本形状を備えていることを特徴とする。

本発明の他の有利な実施例は、前記本質的にシリンダ状のノズル・ヘッドが、複 数の（少なくとも２つの）部材で構成され、これらの部材の横断面が本質的に扇 形であり、この扇形の中心角が、完全円形のうちの、前記ノズル・ヘッドの部材 の数に対応する逆比例部材であることを特徴とする。

本発明の他の有利な特徴は、前記本質的にシリンダ状のノズル・ヘッドが、その 一端部に、前記空気出口の領域につながる円錐形の区域を備えていることを特徴 とする。

本発明の他の有利な実施例においては、これが、前記ノズル・ヘッドのうちの、 前記空気出口の領域の反対側の端部に配置された傾斜形の突出部と、前記ノズル ・ヘッドが軸方向に移動する際に、前記突出部が移動する方向内に突出したスト ッパとを備えている。

本発明の他の有利な実施例は、前記ストッパが、回転可能に支持されたロールを 備えていることを特徴とする。

本発明の他の有利な実施例は、前記ノズル・ヘッドが本質的に３つの部材からな り、これらのうち、２つの翼が、第３の（中間の）部材に設けられた軸の周りで 揺動可能となっていることを特徴とする。

本発明の他の有利な実施例は、前記第３構成部材が、本質的に、相互に接続され た２枚のプレートからなる形状を有し、これらの互いの（内側の）間隔が、前記 両方の異なる部材の幅に対応し、また、前記両方の異なる部材の回転軸が、プレ ートからプレートまで、直角に延在するように配置されていることを特徴とする 。

本発明の他の有利な実施例においては、これが、弾性材料で被覆された少なくと も１枚の押圧プレートを備えている。

本発明の他の実施例においては、これが、小さい曲率半径を有するエツジを持っ た少なくとも１枚の押圧プレートを備えている。

本発明によるノズル・ヘッドの好ましい実施例においては、これが、２つの相互 に対向するように配置された部材を備え、これらの部材は、それぞれの軸の周り に回転可能に支持されているとともに、これらの部材のそれぞれの端部に傾斜形 の突出部を備え、この、もしくは、これらの突出部は、前記ノズル・ヘッドの軸 方向移動の際に、ストッパに当接し、この状態より、前記当接した各部材は同時 に相互にクチバシ状に広げられる。前記ノズル・ヘッドがクチバシ状に広げられ ることにより、このノズル・ヘッドは、周囲部を均一に拡大されることになり、 そして、閉鎖すべき充填開口の内壁に当接するようになる。

円形リング状に配置されるのが有利な前記空気出口が、閉じられないようにする ため、および、溶融したプラスチックが前記ノズル・ヘッドに付着しないように するため、前記空気出口は、周囲を取り巻く頭内に配置されるように設けられる ことが可能である。前記最初に記載した環状隆起の直径よりも、幾分中さい直径 を有することが優先される第２の環状隆起を、前記頚の他側に、すなわち、つま り前記袋の内部から背けられた位置に設けることにより、前記閉鎖すべき開口の 内壁と、この第２環状隆起との間には、環状スリット（隙間）が残存するの・で 、前記第２の、つまり特に上方に位置してもよい環状隆起の直径の適切な寸法決 定を行なうとともに、これと同時に並行して、前記残存する環状スリットの寸法 決定を行なうことにより、前記ノズル・ヘッド／充填開口の総合配置による流れ の抵抗が調節され、この結果、所定の作用圧力において溢れ出る空気量を一定に することができる。

前記頚、およびこれの上方に張り渡される前記充填開口の溶着すべき壁、ならび に、場合によっては前記両方の環状隆起により、いわば溝が形成され、その溝内 に空気が流れ込み、ここで、高いレイノルズ数に基づき、乱流となる。

この配置構造により、正確な所定の領域が加熱されて、溶融されるようになるこ とが達成され、しかも、このことは、前記空気流が接線方向へ偏向されることに より、今までよりも本質的に均一な結果となる。

さらに、前記空気出口と、前記加熱すべき領域との間の間隔が減少されるので、 本質的に低温での空気流の使用が可能となる。実際に完成した１つの実験的装置 においては、高温空気流の不可欠の温度を、約２５０℃から、約１００℃〜１８ ０℃まで低下させることができたが、これにもかかわらず、達成された結果は、 より良好であった。

前記空気流の温度の低下は、かなりのコスト節約につながることが、直ちに理解 される。それ以上のコスト節約も達成される。なぜなら、前記空気流をより正確 に案内することに基づき、前記空気流の体積を減少することができるからである 。さらに、必要ならば下側に配置される環状隆起により、前記充填されるべき散 製品が、高温空気流に触れないようにすることもできる。

本発明による装置においては、前記加熱された複数の壁をプレスするのに必要な 複数の押圧顎を、予め異なる形質に形成することも可能である。例えば、第１の 押圧顎を、例えばモース・ゴム（Ｍｏｏｓｇｕｉｓｉ）のような、弾力のある材 料で被覆することができ、他方、第２の、対応するように形作られた押圧顎は、 小さい曲率半径を有する比較的鋭いエツジを備えるようにすることもできる。こ の方法により、前記加熱され、かつ溶着されるべき領域において、高圧の表面プ レスが達成される。

以下、本発明は図面に基づいてさらに詳細に説明される。

図面において、 第１図は、本発明による装置のうちの２部分から構成されたノズル・ヘッドと、 これに付属するストッパとを部分的に断面で示し、 第２図は、付属のストッパを有した、本発明による３部分からなるノズル・ヘッ ドの図を示し、第３図は、本発明による３部分からなるノズル・ヘッドの部分的 に断面にした同一の図であって、その外観における半分が、旋回可能な部材を省 略されている様子を示し、第４図は、同一のノズル・ヘッドの部分的に断面にし た側面図を示し、そして 第５図は、部分的に横断面にした同一のノズル・ヘッドの平面図であって、第３ 図に示されているさらに他の部材が省略されている様子を示している。

第１図から見て取れるように、本発明による装置は、１つの変形例において、ノ ズル・ヘッド１を具備し、ノズル・ヘッド１は、２つの鏡像的対称形の半割部も しくは部材２および３からなっている。前記部材３は、軸４の周りで回転できる ように支持され、同様に前記部材２は、ここではさらに詳細には図示されない、 対応するように配置された軸の周りに回転できるように支持されている。前記ノ ズル・ヘッドの全体形状は、はぼシリンダ形であり、この場合、部材２ないし３ のそれぞれの横断面は、本質的に半円形である。前記ノズル・ヘッドのうち、図 では下側の端部が、円錐体５に移行している。前記ノズル・ヘッドのうちの中間 におけるシリンダ形部材と、前記円錐体５との間には頚６があり、！’Ｊｉ６に おいては、複数の空気量ロアが円形リング状に配置されている。これらの空気量 ロアは、通路８を経て、前記部材２および３のそれぞれに設けられた内側空洞９ に接続され、この空洞９は、概略的に図示された接続用短片ｌＯを経て、図示さ れていない高温空気用導管に接続され、そしてそこから高温空気を流入される。

前記ノズル書ヘッドのうちの、図では上方の他端部において、両方の部材２およ び３がそれぞれ、傾斜形の突出部１１を備えている。前記ノズル・ヘッドの全体 が、矢印１２の軸方向に進められれば、前記傾斜形の突出部１１は、複数のスト ッパ１３に係合し、ストッパ１３は、必要ならば、回転可能に支持されたロール として形成されることも可能である。

前記ノズル・ヘッドが矢印１２の方向へさらに推進されると、前記半割部２およ び３がそれらの各軸の周りで回転し、このとき、前記ノズル・ヘッドの下側の端 部は、複数の矢印１４の方向へ同時にクチバシ状に広げられる。さらに充分に広 げられると、前記半割部２ないし３のそれぞれの下側の端部で、前記類６に対し て平行となっている環状隆起１５が、ここでは理想化されて図示されている閉鎖 すべき充填開口の壁１６に当接する。前記空洞９および前記各通路８を通って流 れ、そして前記空気比ロアにおいて流出する高温空気は、前記壁１６および前記 凹んだ頚６との間に形成された環状スリット１７内に到達し、ここで、その高温 空気は、渦を巻くようにされ、そしてその温熱が前記冷たい壁１６へ与えられる 。第２の環状隆起１８と前記壁１６との間に形成され、かつ、同様に円形リング 状となっているスリット１９を通って、前記空気は制御されながら逃げることが できる。

その簡単な構成を特徴とするこのノズル・ヘッドの欠点は、広げられた状態にあ る前記両方の半割部ないし部材２および３間に残存しているスリットを通して、 前記充填開口の加熱すべき壁の一部が、高温空気により直接激突されないことで ある。この欠点は、第２図に示されているような、本発明によるノズル・ヘッド の幾分費用のかかる構造により、解消されることが可能である。

第２図に示されているノズル・ヘッド２０は、３部分からなる構成を特徴とし、 この場合、２つの同一の翼状に配置された外側部材２′および３′の各々は、軸 ４′ないし４′の周りで回転可能な状態で、中間部２１に取り付けられている。

その作用態様は、前記した種類の開口を閉鎖するための、第１図に示された本発 明によるノズル・ヘッドないし本発明による装置の実施例に、完全に類似してい る。第２図に示されているように、垂直に配置されるノズル・ヘッドにおいては 、前記部材２′ないし３′の重心を適切に選択することにより、これらは、ノズ ル・ヘッド２０を復帰させる際に、すなわち前記矢印１２の反対方向へ復帰させ る際に、重力の影響の下で、自らそれらの最初の位置へ戻ることが達成される。

第２図に示された３部分からなるノズル・ヘッドの内部構造は、第３，４および ５図でさらに詳細に示され、この場合、外観を良くするために半割部の翼２′は 省略され、また前記具３′は、完全に閉じられた位置で示されている。

前記ノズル・ヘッド２０は、上から下へ拡大された中間部２１で構成され、中間 部２１は、本質的に、領域２２において相互に接続された２枚のプレート２３お よび２４からなる幾何学的基本形状を備えている。これらのプレート間に、外側 へ回転させることの可能な前記具３′と、ここには図示されていないｌ！２′　 とが載置されている。前記中間部２１の上部には、高温空気用導管へ接続するた めの孔２５が設けられている。

前記高温空気は、前記孔２５を通って、前記側々の構成部材２’　、　　３’お よび２１により形成された空洞９′内へ流れ、そして、そこから複数の通路８′ を通り、類６内に円形リング状に配置された複数の出ロアまで流れる。

第２図から見て取れるように、１つの翼３′の複数の空気比ロアは、成る角度で 垂直に配置されることが可能であるので、全ての空気出口の全体は、翼２′およ び３′が外側へ開かれた際に、−緒にほぼ１平面内に位置することができる。

熱可塑性プラスチックからなる包装材料の開口を閉じるための装置の、本発明に 従う構成により、前記開口を閉じる溶着継ぎ目の品質が向上すると同時に、費や すべき仕事量が化し、またこれに伴いコストが低下する。

前記の説明、図面、ならびに請求の範囲において明らかにされた本発明の特徴は 、本発明の種々異なる実施例においての本発明の現実化のために、本質的に、単 独でまたは任意の組合わせで存在することができる。

国際調査報告

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．特にポリエチレンである熱可塑性材よりなる管片で本質的に構成される開口 、特に包装袋の充填開口を閉鎖するための装置であって、高温空気用導管と、こ れに接続されるノズル・ヘッドとを有している装置において、前記ノズル・ヘッ ド（１，２０）が、少なくとも２つの部材（２，３，２′，３′，２１）から構 成され、これらは、互いに対して移動可能であることを特徴とする開口を閉鎖す る装置。
2. ２．前記ノズル・ヘッド（１，２０）のうちの少なくとも１つの部材（２，３， ２′，３′）が、軸（４，４′，４′）の周りで回転できるように支持されてい ることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. ３．前記ノズル・ヘッドのうちの移動可能な部分の軸（４，４′，４′）が、前 記ノズル・ヘッドの主軸線（２６）に対して直角に配置されていることを特徴と する請求項２記載の装置。
4. ４．前記ノズル・ヘッド（１，２０）が、多数の空気出口（７）を備え、これら の空気出口は、本質的に前記ノズル・ヘッドの主軸線（２６）から半径方向に離 間状態に配置されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の装置 。
5. ５．前記空気出口（７）が、１平面内で本質的に円形リング状に配置されている ことを特徴とする請求項４記載の装置。
6. ６．前記空気出口が、周囲を包囲した頸（６）内に配置されていることを特徴と する請求項１〜６いずれか１項記載の装置。
7. ７．前記リング状に配置された空気出口（７）に対して平行に、少なくとも１つ の環状隆起（１５，１９）が配置されていることを特徴とする請求項６記載の装 置。
8. ８．前記ノズル・ヘッド（１，２０）の周囲部が、前記空気出口の配置されてい る領域において、可変であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の 装置。
9. ９．前記ノズル・ヘッドの全体が、その主軸線の方向内で、軸方向に移動可能で あることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載の装置。
10. １０．前記ノズル・ヘッド（１）が、本質的にシリンダ状の基本形状を備えてい ることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載の装置。
11. １１．前記本質的にシリンダ状のノズル・ヘッド（１）が、複数の（少なくとも ２つの）部材（２，３）から構成され、これらの横断面は本質的に扇形であり、 この扇形の中心角は、完全円形のうち、前記ノズル・ヘッドの部材の数に対応す る逆比例部分であることを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. １２．前記本質的にシリンダ状のノズル・ヘッド（１）が、その一端部に、前記 空気出口（７）の領域につながる円錐形の区域（５）を備えていることを特徴と する請求項１０または１１記載の装置。
13. １３．前記ノズル・ヘッドのうち、前記空気出口の領域から反対側の端部に配置 された傾斜形の突出部と、前記ノズル・ヘッドが軸方向に移動する際に、前記突 出部の移動する方向内に突出したストッパ（１３）とを少なくとも具備すること を特徴とする請求項１〜１２いずれか１項記載の装置。
14. １４．前記ストッパ（１３）が、回転可能に支持されたロールを備えていること を特徴とする請求項１３記載の装置。
15. １５．前記ノズル・ヘッド（２０）が、本質的に３つの部材（２′，３′，２１ ）から構成され、これらのうち、２つの翼（２′，３′）が、第３の（中間の） 部材（２１）に設けられた軸（４′，４′）の周りで回転可能であることを特徴 とする請求項１〜１４いずれか１項記載の装置。
16. １６．前記第３構成部材（２１）が、本質的に、相互に接続された２枚のプレー ト（２３，２４）からなる形状を備え、これらのプレートの相互の（内側の）間 隔は、前記両方の異なる部材（２′，３′）の幅に対応し、前記両方の異なる部 材（２′，３）の回転軸（４′，４′）は、プレート（２３）からプレート（２ ４）まで直角に延在するように配置されていることを特徴とする請求項１４記載 の装置。
17. １７．弾性材料を積層された押圧プレートを少なくとも具備することを特徴とす る請求項１〜１６いずれか１項記載の装置。
18. １８．小さい曲率半径を有するエッジを備えた押圧プレートを少なくとも具備す ることを特徴とする請求項１〜１８いずれか１項記載の装置。