菱沼技術士事務所  
 

ヒートシール溶着面温度測定法:

[(1) ヒートシールの役割機能]
[(2) ヒートシールの大原則]
[(3) ヒートシールの従来の課題]
[(4) ヒートシールのHACCP管理]
[(5) 「溶着面温度測定法」;“MTMS”とは?]
[(6) 進化する“MTMS”]
[(7) “MTMS”による従来のヒートシール技法の検証]
[(8) “MTMS”の導入方法]
[(9) “MTMS”による新ビジネス展開]
[(10) ヒートシールの確実実施への提案]
[(11) “MTMS”関連工業所有権の取得、出願]
[(12) ヒートシールの革新:「コンサルティングパック」]

(1) ヒートシールの役割機能
  医薬品/食品の小分け計量・充填・包装操作の安全性評価におけるヒートシールの役割機能を示した。包装材料のバリア性も不完全なヒートシール技法によって台無しになる。
(2) ヒートシールの大原則
  ヒートシールを完成する原則はシンプルです。
(1) ヒートシール層の溶着温度が分かること
(2) ヒートシールの溶着面温度が確実に溶着温度より高めること
(3) 包装材料の熱容量に見合った加熱時間を与えること
(4) 表層材がオーバーヒートにならないような加熱温度、時間を選ぶこと

★実際には溶着したサンプルを引っ張り試験等で確認していますので“正常品”は原則を一応達しています。しかし、材料の適正範囲の加熱コントロールは不可能です。
過加熱(オーバーヒート)によって、プラスチック材料は基本性能を簡単に逸脱します。

オーバーヒートを避けようとすると加熱不足が発生します。
この問題がヒートシールの長年の課題です
(3) ヒートシールの従来の課題
 
ヒートシールの質問
現行のヒートシールマネージメント方法では、当該のヒートシールの溶着面の温度の計測情報が得られないので、引っ張り試験、加重試験の事後評価しかできないので、定量的な事前評価ができないので基本的課題が山積しています。

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(4) ヒートシールのHACCP管理
  HACCPには運用の7原則がある。この原則とヒートシールの達成要件を【図】にまとめた。
ヒートシールをHACCP管理に持ち込むためには、各項目の【事前検証】方法が必要である。 “MTMS”による検証方法を併記した。

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(5) 「溶着面温度測定法」;“MTMS”とは?
1) 開発コンセプト
溶着面温度測定法;“MTMS”の開発の背景と狙い
・経験則からの脱皮
・数量管理化
・事後評価から事前評価
           
・溶着面温度の直接測定法の開発
・加熱面温度と溶着面温度の相関の利用
・溶着面温度基点の伝熱特性情報の活用
・ヒートシールマネージメントの高信頼化(HACCP対応)
・従来法の定量的検証
 
  “MTMS”の特長
1.溶着面に微細センサを挿入して溶着面温度を直接測定
2.包装材料毎の溶着面温度の微小変化からヒートシーラントの溶着温度を決定
3.包装材料毎の表面加熱温度と溶着面温度を直接測定
4.所望の溶着温度に調節する表面温度と到達時間を検証
5.包装材料毎の溶着面温度ベースヒートシール強さが表現できる

2) “MTMS”の方式
“MTMS”と従来方法を【図】によって説明する
【従来法】

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【MTMS】

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3) “MTMS”の特長
(1)[溶着面温度測定法]:“MTMS”の基本機能 

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 ジョータイプのヒートシール装置のモデルを右上図に示した。
 下図は熱流伝達要素を抵抗、熱容量要素を容量の電気回路(アナログ)に置き換えて表わした。
  熱反応は温度のみの函数であるが、ヒートシールの3要素は、何故か「温度」、「時間」、「圧力」と言われてきている。この認識がヒートシールを理論的に捉える上での妨げになっていた。
 ヒートシールの完成要素は温度 のみである。
 「時間」の要素が入り込むのは、熱伝達能力が有限であることと被加熱材の熱容量によって発生する。
 「圧力」は(揮発成分や未重合成分が含まれる場合を除き)材料と加熱体の密着性(材料の歪)の補完要素に過ぎずヒートシールの主制御要素ではない。
 実際には0.1〜0.2MPの圧着で熱伝導値は一定になる。
 従来のヒートシールの管理は加熱体のヒーターの温度調節設定値基準で行われている。実際の管理を必要とする溶着面温度点には“遥かに遠い”
 もし溶着面温度を直接測定することができるならば従来の管理方法では解析が困難であった“遥かに遠い”要素を容易に解析・補正することが可能になる。
 微細な溶着面の高速な温度変化を高精度で直接測定する [溶着面温度測定法]:“MTMS”は包装関係者の長年の期待に応えるべく開発された。
 “MTMS”時間的に変化する加熱を行ない溶着面温度の連続測定結果の変化を演算することによって材料の溶着温度を簡易に検知することができる。
 更に「“MTMS”キット」の加熱体の表面に実際のヒートシール装置に使用するカバー材と同一の材料を装着することによって加熱体の「表面温度」「溶着面温度」の測定結果を対比することによって、従来は困難であったヒートシール条件のシミュレーションが容易に可能になる。
 これらのシミュレーションは少量の試料でラボでの実施が可能になった。
 手間、テスト材料の削減、作業時間の大幅省略が可能になった。
溶着面温度情報の容易な取得と利用は、ヒートシールの課題解析の定量評価が可能になった。

  (2)包装材料毎の簡易な溶着温度の確定方法
 
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  (3)応答速度とヒートシール条件(運転)の設定方法
 
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  (4)“MTMS”キットの紹介
「溶着面温度測定法」;“MTMS”を容易に実施して戴くために、・マニュアルタイプ ・自動タイプの測定キットを提供しています。

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4) 従来法の検証(基本機能)
従来から「ヒートシールの3要素」を“MTMS”によって検証した結果を紹介します。
従来法の定義の曖昧さが理解できる
(1) 各部位の測定事例(4面の同時測定)
(2) 圧力の影響
  ・圧力
  ・揮発成分
(3) 表面温度


5) 従来法の検証(既存のヒートシール技法の加熱検証)
(1) インパルスシール
(2) インダクションシール
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(6) 進化する“MTMS”
  “MTMS”は進化を続けています。ヒートシール界に新規な技法を提供しています。
 ヒートシール解析の進化≪事例≫
・ヒートシール状態[ASTM]定義の“MTMS”による解説
・Peel Seal の活用でコストダウン 
・「角度法」剥離によるPeel Seal とTear Seal の識別法
・「剥離エネルギー」法によるヒートシール幅の決定
・1点の測定で他の条件の溶着面温度応答がパソコン・シミュレーションできる!
(7) “MTMS”による従来のヒートシール技法の検証
  溶着面温度の直接測定によって得られる情報を基に以下のような検証に応用できる
 ☆圧着圧の適正検証
 ☆加熱むらの検証
 ☆多段加熱の適正設定
 ☆Peel Seal 制御
 ☆揮発成分を含んだヒートシールの設定
 ☆実機の性能検証、“不具合”の摘出
 ☆各種加熱方法の適正診断と条件設定
  ・片側加熱
  ・インパルスシール
  ・超音波加熱、
  ・インダクションシール、
  ・熱風加熱
  ・放電加熱
 ☆ヒートシールのHACCP検証
(8) “MTMS”の導入方法
 
容易に“MTMS”ワールドにお入り戴くために3Stepにわけて、最終的には商品に反映する特許ライセンスを含めたのオールラウンドプログラムを用意しています

≪コンサルティングサービスステップ≫
Step1 基本データ測定サービス
Step2 現地診断サービス
Step3 “MTMS”実践サービス

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(9) “MTMS”による新ビジネス展開
 
貴社の製品にヒートシールの品質保証のために “MTMS”マークを付けませんか?

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(10) ヒートシールの確実実施への提案
1) ヒートシール実施分担  
ヒートシールの確実な達成キーワードの
(1) 包装材料毎の溶着温度情報
(2) 最適加熱温度帯情報
(3) 包装材料の熱容量(応答速度)
を関係者間で確実伝達/協業する必要がある。
好ましい分担を【表】と【図】で示した。

<表をクリックすると拡大表示します>
 

<図をクリックすると拡大表示します>


2) “MTMS”ヒートシールマネージメントの改善成果のまとめ
ヒートシール管理に関係する各要素に付いて、“MTMS”と従来法の比較をまとめた結果を【表】に示した

<図をクリックすると拡大表示します>


3) “MTMS”による現行ヒートシール技法の検証
実用化されているヒートシール技法の特徴と用途のまとめ;
コメントは“MTMS”の機能から観た菱沼技術士事務所の見解

<図をクリックすると拡大表示します>
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(11) “MTMS”関連工業所有権の取得、出願
 
・アメリカ特許 : 取得 [US 6,197,136 B1]
: 取得 [US 6,952,959 B2]
・日本特許 : 取得 [特許第3318866号]
: 取得 [特許第3465741号]
: 取得 [特許第xxxxxxx号]
・実用新案 : 登録済み [特許第3465741号]
・商標登録 : 出願済み
・関連特許出願 : 多数
(12) ヒートシールの革新:「コンサルティングパック」
  ヒートシール技法の革新:
「コンサルティングパック」の提供のご案内の概要

貴社では
◇ ヒートシールの加熱温度をどのようにして決めていますか?
◇ ヒートシールの加熱時間(運転速度)をどのようにして決めていますか?
◇ 適用している包装材料の最適な条件ヒートシール条件を決めていますか?
◇ 装置又は包装材料のヒートシールの信頼性をどのような方法で保証していますか?

従来は

図のような責任分担の回避をしていませんでしたか?
この結果、消費者が迷惑していました。


こんな改善を狙います
幣所の学位論文に集大成した溶着面温度をパラメータにしたヒートシールの革新技法:溶着面温度測定法;“MTMS”の関連情報の
 ◇関連取得特許の「通常実施権」の契約
 ◇特許出願済みノウハウ
 ◇発表文献のノウハウ
 ◇実施上のコンサルティング
のライセンス/ノウハウ/を統合したコンサルティングの展開で従来の課題の“不具合”の因果関係を明確にしましょう。

 この展開によって、従来、不明確であった業界内の包装材料メーカ、包装機械メーカそして消費者向け商品の製造者の曖昧な役割分担が確立できます。
 先ず、 ヒートシールの包装機械/包装材料のメーカーの協業によるヒートシール情報の確実な提供環境を確立しましょう。 ヒートシールの包装機械/包装材料のメーカーのユーザーの顧客満足(CS)を達成できます。

何が今までのヒートシール管理と違うの?
 従来のヒートシール管理は引張強さ(JIS法)が大きくなれば“良好”としていました。 
この結果、引張試験では大きな強さが出ても、破袋やピンホールの原因になるヒートシール線に接着層がはみ出してできる“ポリ玉”の原因になっていました。 “不具合”が起こると対策として接着層を厚くしていましたが、この対策はかえって、“ポリ玉”の生成を増長させる原因になっていました。 この提案では、引張強さの立ち上がり領域の剥れシール(Peel seal)領域迄、管理の対象を広げました。 この結果、包装材料のヒートシールの本来の特性を確実に知ることができるようになりました。 今迄の管理の仕方の“過ち”を数多く発見することができ、“手詰まり”になっていた改善が一気に展開できるようになりました。


「コンサルティング・パック」は何を提供するのか?
(1) 論文で提案した方法の主要部分は特許出願・取得(日本/アメリカ)しています。 取得特許の「通常実施権」を一括セットで提供します。
(2) 取得と出願済み特許を実施する上でのコンサルティングを特別価格で実施します。
(3) 特許とノウハウの製品/商品へ直ちに実施反映できます。
(4) 幣所が発表済みの論文のノウハウコンサルティングも(2)と同様に扱います。
(5) “MTMS”測定サービス特価で対応します。
(6) “MTMS”キット≫の導入に特別価格を設定します。
(7) ヒートシールと包装の周辺技法の取得特許と出願の「実施権」を特別価格で提供します。
(8) (7)の実施上のコンサルティングを特別価格で実施します。

「コンサルティング・パック」の特典
 本提案は、新しいヒートシールの管理法の普及を目指しています。
 「コンサルティング・パック」の契約の実効は、契約後に発生する新規の製品への限定でなく、既に稼動中の包装材料機械にも遡って適用します。
 販売済みの機械、包装材料で抱えている“不具合”にも、幣所の知的所有権とノウハウが直ぐに適用できます。

「コンサルティング・パック」の契約はどのようにすればよいのか?
 業態に合わせた3種のタイプと規模に応じた方法を用意しています。
 この中から貴社のニーズに合わせてお選び下さい。



1式にまとめた「パンフレット」バージョン(PDF)も用意してあります。
ご入用の方は幣所迄ご連絡下さい。
 E-mail: rxp10620@nifty.com