ヒートシールの進化

2023 年 3 月 7 日 スポンサー付きコンテンツ別

Charles H. Trillich著 / Packworld USA共同創設者

ヒートシール技術は、精密なヒートシールによってコストを削減し、利益を増やすために、何十年にもわたって進化してきました。 この記事では、これらの進歩と、毎回完璧なシールを取得する方法について考察します。

近年、プラスチックフィルムの切断および／またはシール、およびプラスチック部品の接合の方法および手段は、事実上毎回完璧な接合を保証するプロセス制御の開発および導入により、芸術から科学へと進歩しました。 この機能の開発は、検証が必要で失敗が許されない重要な用途、特にライフサイエンス分野でのプラスチック包装材料の需要によって推進されてきました。

プラスチック材料をヒートシールする技術は、熱可塑性材料自体の開発とほぼ同時に始まりました。 当初、材料のシールは、単純なホットワンドまたはシールバーを使用した手動手段によって行われていました。 手動でシールする場合、シールのタイミングと品質は一貫性がなく、オペレータのスキルに依存していました。 さらに、シール手段を取り外したとき、シールはまだ熱かった。 プラスチック材料のヒートシールはシールが冷えるまでしっかりと接着しないため、シールの完全性は「ホットタック」、つまりシールプロセスで熱いうちにフィルム層が互いに接着する能力に依存していました。 プラスチックフィルムは、「ホットタック」の性質を高めるために改良されました。 これによりフィルムのコストが増加しましたが、最終的なシール強度は必ずしも向上しませんでした。 その間、シールの完全性や外観が損なわれないように、温かいフィルムを細心の注意を払って取り扱うことが非常に重要でした。 インパルスシーリング機の導入前は、「ホットバー」または「ホットプラテン」を備えた機械によってシーリングが行われていました。 ホットバーとプラテンは、特定の用途にとって冷却制御がそれほど重要ではない用途に今でも使用されています。 「ホットバー」を備えたプラスチックシーリングマシンは、バーのシール面に均一な加熱を与えるためにバー内にできるだけ注意深く配置されたカートリッジヒーターで常に加熱されるシーリングバーを使用します。 常時加熱されたバーとプラテンは、機械の速度とシールする材料の性質により、熱の影響を受ける可能性が広い用途に役立ちます。 一部のプラスチック フィルム材料は広い温度範囲でシール可能であり、シール温度が大きく変動しても正常にシールできます。 ただし、多くのフィルムはシール温度範囲の許容範囲が広くありません。 プラスチック材料をシールしたり組み立てたりするほとんどの作業では、時間と温度管理の欠如によって引き起こされる不良品が発生するリスクとそれに伴うコストを負担する余裕がありません。 これは、ヘルスケア、食品、貴重品または有害な材料の包装に特に当てはまります。 1940 年代半ばに「インパルスヒートシール」が市場に導入されました。 これは、2 層以上のプラスチック フィルムに押し付けられた比較的薄い加熱要素を介して瞬間的な電力パルスを提供する機会を提供したため、ヒート シール技術への重要な貢献でした。 バンドに供給されたエネルギーは材料を接合するのに十分な熱を生成し、シールバンドが冷えて許容できるシールを形成するのに十分な時間ジョーを閉じたままにすることができました。 インパルスシール技術は徐々に受け入れられるようになり、特にポリエチレンや類似製品のシールにおいて、市場で大きなシェアを獲得しました。 初期のインパルスヒートシール機は、ヒートシールバンドに印加する電圧を設定し、シールサイクルのタイミングを設定することによってのみ制御できました。 手動操作の機械では、シーリングバンドとバーの温度がサイクルごとに徐々に暖かくなるため、各サイクルの継続時間はオペレーターのスキルによってサイクルごとに決定されました。 サイクルを追加するたびに同量のエネルギーがシール部材に追加されると、シール温度は徐々に上昇し、最終的には高温になりすぎます。 したがって、過熱を避けるために頻繁に調整する必要があります

1970 年代、ドイツの TOSS GmbH は、高応答温度制御システムの必要性を認識しました。 このシステムは、ヒートシール バンドの温度を常に監視し、その温度をミリ秒単位で所定の設定値まで上昇させ、所定のシール時間の間、正確な設定値に保持してシールを接着して冷却する必要があります。 新しいシステムには、古いニクロム ヒートシール バンドに代わる独自の合金も必要でした。 その後、TOSS Alloy-20® が導入されました。 この新しい合金は、温度の関数として電気抵抗を予測可能かつ測定可能に変化させることができました。 超高応答コントローラーを使用して、ヒートシール バンドの抵抗の変化を監視することで、ヒートシール バンドの実際の温度を監視できます。

TOSS テクノロジーの応用が徐々に展開されるにつれ、ますます多くのカスタム パッケージング機械メーカーが自社の機械のパフォーマンスを保証するために TOSS システムを採用するようになりました。 精度の向上の価値が明らかになりました。 これにより、TOSS テクノロジーのみを使用したヒートシール機の標準ラインの需要が生まれました。 1995 年、PackworldUSA はこの需要に応えて設立されました。 PackworldUSA は、精度、品質、耐久性が最優先であるという理念のもと、ヒートシール機の製造市場に参入しました。 この哲学は成功していることが証明されています。 PackworldUSA マシンの価値は、完璧さとプロセス検証が不可欠なヘルスケアおよびライフ サイエンス企業によって初めて認識されました。 耐久性のある精密ヒートシール機が毎回完璧なシールを作ることですぐに利益を得ることができることは、他の業界でもすぐに認識されました。

Packworld USA によるスポンサー コンテンツ