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多様な製品に対応するフローパック包装機と、単一製品専用機との違いを生む特長
フローパック包装機——フィンシールおよびクロスシール機構を用いて、連続したフィルムチューブで製品を包み込む水平式包装機——は、一見すると機械的にシンプルに見えます。フィルムが展開され、製品が投入され、包装が行われ、完成品が排出されます。しかし、長年にわたり1種類の製品を安定して運転できる機械と、メンテナンス時間をほとんど消費せずに5種類の異なる製品フォーマットへ柔軟に対応できる機械との差は、ショールームでのデモンストレーションでは目立たない設計上の細部にあり、それが日々の生産現場においては極めて重要な意味を持ちます。
フィルムパス設計から始めます。フローパック包装機では、フィルムがアンワインドラールから張力ローラーを通り、成形ショルダー（平らなフィルムを製品の周りでチューブ状に折りたたむカーブした金属ガイド）の上を越えてシールジョーへと送られます。このパス上のすべてのローラー軸受、フィルム接触面、および曲げ半径は、薄手のフィルム（厚手のフィルムなら無視される張力下で伸びる）、印刷済みフィルム（±0.5 mm以内の位置精度が求められ、ずれを防ぐ必要があります）、および表面摩擦係数の異なるフィルム（同一のローラー配置でも走行特性が異なります）の取り扱い性能に影響を与えます。エコ・マシナリー社のDXDシリーズフローパック包装機では、サーボ駆動によるフィルム供給と電子同期式水平シールを採用しており、機械速度変化に伴ってフィルム引き出し長にばらつきを生じさせる原因となる機械式カムやリンク機構を排除しています。
シールジョーの構成：熱・圧力・時間
なぜジョーの設計が包装品質を左右するのか
フローパック包装機の横シール用ジョーは、分速60袋以上という高速で通過するフィルムの2層に、熱・圧力・加圧時間の3つを同時に作用させる必要があります。ジョーの表面形状（平滑・ギザギザ・パターン加工）によってフィルムに熱が伝達され、内側のシール材層が溶融します。さらに適切な圧力を加えることで、溶けた2層が完全に融合し、連続した均一なシールが形成されます。熱が不足すると、指で軽く押すだけでシールが剥がれてしまいます。逆に熱が強すぎると、外側のフィルム層が変形し、見た目が悪く、荷重下で容易に破断する不良シールとなります。エコ社のDXD-1200／1600水平式包装機では、サーボ制御によるジョー温度管理により、シールバーの温度を設定値から±1℃以内に高精度で維持。生産工程中の徐々なる温度ドリフトを防ぎ、長時間の連続運転でも安定したシール品質を実現しています。
2つ目のシーリングに関する検討事項は、ジャワの交換速度です。今日プロテインバーを、明日はハードウェア部品を包装する必要がある機械では、ジャワの幅、シーリング温度、さらにはジャワ表面の形状も異なる場合があります。ボルトとねじ穴による固定ではなく、片持ちマウントや迅速クランプ機構を採用した、ジャワの簡単交換設計を導入することで、交換作業時間を30分から10分未満に短縮できます。エコ・マシナリー社の機械は、ユーザーにやさしいHMIインターフェースを備えており、各製品ごとに温度・速度・袋長の設定をレシピとして保存・呼び出し可能なので、製品切替え時のオペレーターによるセットアップ時間が最小限に抑えられます。
実際の活用事例：コントラクトメーカーが直面する多品種対応の課題
英国にあるある契約包装工場では、チョコレートバー、ベーカリー製品のスライス、ペット用おやつ、ハードウェア類のブリスター包装など、14種類の異なる製品を同一のフローラップ包装ラインで生産している。当初、各製品の切替には45分を要していた。その内訳は、成形ショルダーとシールジョーの交換に20分、温度および速度設定を試行錯誤で調整するのに15分、不良品が発生する検証運転に10分であった。1日に4回の切替を行う場合、このラインでは1日あたり3時間の生産時間が失われており、12時間シフトの約25％に相当していた。
この工程では、ECHO Machinery社のサーボ駆動フローパックラッパーへとアップグレードし、レシピベースのHMI制御を導入しました。このソリューションでは、機種変更を2種類に分類しました。すなわち、「迅速な機種変更」（フィルムサイズや製品形状の変更で、クイッククランプ式フォーミングショルダーの交換と保存済みレシピの呼び出しにより約10分）と、「完全洗浄付き機種変更」（食品用と非食品用製品間のアレルゲン除去を目的とした洗浄で約30分）です。その結果、2シフト制や追加機械の導入なしに、1日あたりの生産時間が2.5時間延長され、週当たりで1日分の生産能力に相当する処理量向上を実現しました。また、現在では小ロット生産についても短納期での受注が可能となり、機種変更に長い時間を要する競合他社では採算が取れず断らざるを得ない案件を積極的に獲得できるようになりました。
よく 聞かれる 質問
フローパックラッパーとは何ですか？
フローパック包装機は、棒状の食品（チョコレートバー、グラノラバー、プロテインバー）、焼き菓子（ペストリーや個別包装されたクッキー）、医療機器（シリンジやポーチ入りカテーテル）、ハードウェア（多個包装されたネジやボルト）など、フィロウスタイルの包装（フィンシールおよびクロスシールによる閉じ込み）が有効な固体製品全般を包装します。エコ・マシーンは、製菓・スナック・医薬品分野向けにこれらの機械を供給しています。
フローパック包装機で対応可能なフィルムの厚さ範囲はどれくらいですか？
ほとんどのフローパック機は、20～80マイクロメートルの厚さのフィルムに対応しています。最小厚さは成形ショルダーと張力制御システムによって決まります（薄いフィルムほど伸びやすく、しわになりやすいため）。最大厚さはシールジョーの温度およびジョーギャップによって決まります（厚いフィルムほど信頼性の高いシールを得るために必要な熱エネルギーが大きくなります）。
フローパック包装機において、特に重要な保守点は何ですか？
シール用ジョーの清掃は毎日行い、炭化したフィルム残渣の蓄積を防ぎます。残渣は断熱材として機能し、熱伝達効率を低下させ、シール不良を引き起こします。フォーミングショルダーの傷は週1回点検してください。傷があると摩擦が生じ、フィルムが位置ずれを起こします。シール用ジョーのテフロンテープは月1回交換してください。摩耗したテフロンテープでは熱伝達が不均一になります。ECHO Machineryでは、保守メンテナンススケジュールおよびスペアパーツの在庫状況をご提供しています。
フローパック包装機の最大処理速度はどれくらいですか？
シングルレーン型機械：分間60～200パック。ECHO社のDXD-1200／1600などの高速機種では、小サイズ包装物に対して分間1,200～1,600パックまで対応可能です。実際の処理速度は、製品の長さ（長い製品ほどフィルム送りを遅くして十分なシール保持時間を確保する必要があります）、フィルムの種類（厚手のフィルムやコールドシールフィルムでは、シール速度を落とす必要があります）、および製品供給の安定性によって左右されます。
コールドシール包装とは何ですか？また、ヒートシールとの違いは何ですか？
コールドシール包装は、フィルムにあらかじめ塗布された圧着性接着剤を用いる方式で、シール用のジャワが加える圧力によって接着が成立します。熱を必要としないため、チョコレートバーなど熱に弱い製品にとって非常に重要です。熱シールでは45℃を超える温度が必要となり、製品表面が溶けてしまう恐れがあるからです。コールドシールは接着剤が圧力下で十分な保持時間を要するため、速度はやや遅く（分間40～80パック）なります。これは、熱シールと同等の強度のシールを実現するためです。
フローパック包装機を製品に合わせるにはどうすればよいですか？
フィルム幅は製品の周囲長に、フォーミングショルダーの形状は製品の外形に（平たい製品と丸い製品ではショルダーの幾何学的形状が異なります）、シールジャワの幅は包装後の長さに、またインフィード方式は製品の搬送形態に合わせて選定します（一定間隔での供給にはラグチェーン式、不規則な間隔での供給にはベルト式が適しています）。エコーマシンリー社のアプリケーションエンジニアが、こうした最適なマッチングをサポートいたします。