ヒートシーラー

ヒートシーラーは、熱を使用して製品、包装、その他の熱可塑性材料をシールするために使用される機械です。均一な熱可塑性単層、または少なくとも 1 つの層が熱可塑性である複数の層を持つ材料をシールできます。ヒートシールは、2 つの類似した材料を結合することも、一方に熱可塑性層がある異種材料を結合することもできます。

ヒートシールは、熱と圧力を使用して、 1つの熱可塑性プラスチックを別の同様の熱可塑性プラスチックにシールするプロセスです。^[1] 直接接触によるヒートシール法では、一定に加熱されたダイまたはシーリングバーを使用して、特定の接触領域または経路に熱を加え、熱可塑性プラスチックをシールまたは溶接します。ヒートシールは、ヒートシールコネクタ、熱活性化接着剤、フィルムメディア、プラスチックポート、ホイルシールなど、多くの用途に使用されています。

ヒートシールコネクタは、多くの民生用電子機器や医療機器、通信機器でLCD をPCBに接続するために使用されています。

熱接着剤を使用した製品のヒートシールは、透明なディスプレイ画面を消費者向け電子製品に固定するため、および部品の設計要件やその他の組み立て上の考慮事項により熱かしめや超音波溶接が選択できない場合のその他の密封された熱可塑性アセンブリまたはデバイスに使用されます。

ヒートシールは、血液、ウイルス、および今日の医療分野で使用されている他の多くのテストストリップデバイス用の血液検査フィルムおよびフィルターメディアの製造にも使用されています。ラミネートホイルとフィルムは、医療用熱可塑性トレイ、マイクロタイター（マイクロウェル）プレート、ボトル、および容器の上部にヒートシールされ、医療検査デバイス、サンプル収集トレイ、および食品用容器の密封や汚染防止に使用されます。

プラスチック バッグやその他の梱包材は、多くの場合、ヒート シーラーによって形成され、密封されます。医療用バッグと液体バッグは、医療、バイオエンジニアリング、食品業界で使用されます。液体バッグは、ホイル、フィルター メディア、熱可塑性プラスチック、ラミネートなど、さまざまな材料から作られています。^{[引用が必要]}

• ホットバーシーラーは、一定の温度に保たれた加熱ツールを備えています（直接接触熱シールとも呼ばれます）。1つまたは複数の加熱バー、アイロン、またはダイを使用して材料に接触し、界面を加熱して結合を形成します。バー、アイロン、およびダイにはさまざまな構成があり、リリース層で覆ったり、さまざまな滑らかなインターポーザー材料（テフロンフィルムなど）を使用して、熱いツールへの固着を防止したりできます。^[2]
• 連続ヒートシーラー（バンド型ヒートシーラーとも呼ばれる）は、加熱要素上の移動ベルトを利用します。
• インパルスヒートシーラーには、弾力性のある合成ゴムとフィルムまたは布の剥離面の間にニクロムの加熱要素（1つまたは2つ）が配置されています。加熱要素は継続的に加熱されるわけではなく、電流が流れているときにのみ熱が発生します。材料をヒートシーラーに入れると、圧力によって所定の位置に保持されます。電流は、必要な温度を作り出すために、指定された時間加熱要素を加熱します。加熱が停止した後、ジョーは材料を所定の位置に保持します。冷却水が使用される場合もあります。これにより、応力が加わる前に材料を溶融することができます。^{[3] [4] [5]}

• ホットメルト接着剤は、接合箇所にストリップまたはビーズ状に塗布できます。また、以前の製造工程で表面の 1 つに塗布し、再活性化して接着することもできます。
• ホット ワイヤー シーリングでは、加熱されたワイヤーで表面を切断し、溶融エッジ ビードで接合します。通常、バリア特性が重要な場合には使用されません。
• 誘導シールは、ボトルキャップの内側シールに使用される非接触型のシールです。
• 非接触誘導による誘導溶接ヒートシール
• 超音波溶接では、加圧状態で保持されているワークピースに高周波の超音波音響振動を適用して溶接を行います。

ヒートシーラーの一種は、温室や小屋などの軽量農業用建物のプラスチック製サイドパネルを組み立てるのにも使用されます。このバージョンは、4 つの車輪によって床に沿って誘導されます。

良好なシールは、適切な清潔な材料と時間、温度、圧力によって実現されます。 ^{[6] [7] [8]ヒートシールの強度を測定するための}標準的な 試験方法が いくつかあります。さらに、パッケージ試験は、完成したパッケージが指定された圧力または真空に耐える能力を判断するために使用されます。密封されたパッケージが完全性、バリア特性、および無菌性を保持する能力を判断するための方法がいくつかあります。

ヒートシール工程は、 HACCP、統計的工程管理、ISO 9000などのさまざまな品質管理システムによって制御できます。仕様が満たされ、最終的な材料/パッケージが最終用途に適していることを確認するために、検証および妥当性確認プロトコルが使用されます。^[9]

ヒートシールの効果は、多くの場合、管理仕様、契約、規制で詳細に説明されています。品質管理システムでは、定期的な主観的評価が求められることがあります。たとえば、シールによっては、引っ張るだけで接着の有無や破損のメカニズムを判断できるものもあります。プラスチックフィルムによっては、偏光を使用してヒートシールの複屈折を強調することで、観察を強化できます。敏感な製品用のシールには、定量テストを使用した徹底した検証および妥当性確認プロトコルが必要なものもあります。テスト方法には次のものがあります。

シール強度テストは剥離テストとも呼ばれ、柔軟なバリア材料内のシール強度を測定します。この測定は、シール内の一貫性の判定や、パッケージ システムの開封力の評価に使用できます。シール強度は、プロセス検証、プロセス制御、および機能に使用する定量的な測定です。シール強度は、開封力とパッケージの完全性だけでなく、一貫したシールを作成するパッケージ プロセスの能力の測定にも関係します。

破裂試験は、パッケージの強度と変形を判定するために使用されます。破裂試験は、パッケージが破裂するまで圧力をかけることによって行われます。破裂試験の結果には、破裂圧力データと、シールが破損した場所の説明が含まれます。この試験方法は、ASTM F1140 で定義されている破裂試験をカバーしています。クリープ試験は、パッケージが長期間圧力を保持する能力を判定します。クリープ試験は、前回の破裂試験の最小破裂圧力の約 80% に圧力を設定して行われます。シールが破損するまでの時間または事前に設定された時間が測定されます。

パッケージの完全性の判定。パッケージは、水と​​染料の混合物が入った透明な容器に沈められます。容器内に真空状態が生成され、一定時間維持されます。真空状態が解除されると、穴の開いたパッケージから染料が吸い込まれ、不完全な密封状態が明らかになります。

• 気密シール
• ビニール袋
• プラスチック溶接
• シュリンクラップ
• 引張試験
• ワクタイト

• セルケ、S、「プラスチック包装」、2004 年、ISBN 1-56990-372-7 
• ソロカ、W、「パッケージング技術の基礎」、IoPP、2002 年、ISBN 1-930268-25-4 
• ヤム、KL、「パッケージング技術百科事典」、ジョン ワイリー アンド サンズ、2009 年、ISBN 978-0-470-08704-6 
• Crawford, Lance、「ポート シーリング: 効果的なヒート シーリング ソリューション」。Wayback Machineに 2018-05-15 にアーカイブされました。Plastic Decorating Magazine。2013 年 1 月/2 月版。ISSN 1536-9870  。(カンザス州トピーカ: Peterson Publications, Inc.)。セクション: アセンブリ: 36 ～ 39 ページ、Crawford の記事をカバーしています。
• ASTM D3078 – 気泡放出によるフレキシブル包装の漏れの判定のための標準試験方法
• ASTM F88 – フレキシブルバリア材料のシール強度試験方法
• ASTM F1140 - 非拘束パッケージの内部加圧破損抵抗の標準試験方法
• ASTM F2029 – シール強度で測定されたフレキシブルウェブのヒートシール性の判定のためのヒートシールの標準的実施方法
• ASTM F2054 – 拘束プレート内の内部空気加圧を使用したフレキシブルパッケージシールの破裂試験の標準試験方法
• ASTM F2824 – 柔軟で剥がせる蓋付きの丸型カップおよびボウル容器のメカニカルシール強度試験の標準試験方法

• ウィキメディア・コモンズのヒートシーラー関連メディア
• インパルスシーラーの分解と回路図