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粉体特性による分類

粉体名称はもちろんの事ですが、同じ粉体名称でも加工状態により特性が変わりますので、嵩比重(見掛固め比重・ゆるめ比重)、粒度、水分、製品温度、安息角、吸湿性、付着性、流動性、磨耗性、毒性、帯電性、潮解性等々の粉体情報を先ず確認する必要があります。
袋詰めするに当たり、粉体特性として、嵩比重は充填重量と袋の容積、固め・ゆるめ比重は圧縮性や脱気性、粒度は流動性や脱気性や付着性、水分は流動性や変性度合、製品温度は噴流性、安息角はブリッジ性や付着性、吸湿性や潮解性は充填環境や気密性、帯電性は付着性などの要素に大きく影響します。

使用袋による袋詰機の選定

使用する袋がオープン袋形式の場合には、オープン袋包装機を選定

多目的に広く使用されているタイプで、特に1kg以下の充填量の場合や、25kg程度の充填量であっても気密性を絶対条件とする場合、袋最内層が樹脂フィルムの場合などはオープン袋形式が選定されます。
事前に計量して充填するネット計量式(高能力可能)と充填しながら計量するグロス計量式があります。少量充填の場合にはボリューム充填式もあります。
本形式は粒状製品の充填に適しています。気密性が高いので粉体充填にも広く使用されていますが、高流動性粉体・高付着性粉体・嵩比重が非常に軽い粉体、並びに袋への充填が高充満率を要する場合には不適です。
袋の封緘は、ヒートシールやミシン掛けが主流です。袋容積に余裕が無いと封緘が出来ませんので、袋詰後の袋荷姿はダブついたものになります。

使用する袋がバルブ袋形式の場合には、吹込み式包装機(パッカー)を選定

主に業務用で5~30kgの充填量の製品に適しています。粉体から粒体まで充填可能ですが、パッカー機種選定が必要となります。(機種選定につきましては別途記述)
基本的に全機種とも充填しながら計量するグロス計量式です。
オープン袋形式機器に比べると、少量の包装においては価格的・設置スペース的にもパッカー単体で袋詰作業が完了するバルブ袋形式の方が優れています(大量生産となると優劣付けがたい)。また、密封状態での充填のため外部からの異物混入が回避できるのもバルブ袋の特長です。また、袋への高充満率充填が可能なため袋詰後の袋荷姿はしっかりした状態に仕上ります。
セメント・消石灰などの高流動性粉体や小麦粉・澱粉などの食品粉体、またホワイトカーボンなどの低嵩密度粉体やPVCなどの付着性粉体などは、バルブ袋形式が主流です。

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バルブ袋の形態について

大きく分けて内弁袋と外弁袋があります。昨今では両底を折って糊で貼る両底貼袋形式が主流となっていますが、両底をミシン掛けする両ミシン掛け袋形式もあります。
内弁袋は自動給袋できますが、外弁袋は自動給袋できないのが一般的です(一部可能)。
内弁袋は、弁部の逆止弁により袋内製品で簡易的に塞がれます。しかし、封緘していないので弁部から多少の粉漏れは発生します。
外弁袋は、弁部外側を手動で内部に折り込んで封緘するタイプですので、弁部からの粉漏れは発生しません。
内弁袋で弁部を封緘できるタイプが口封式内弁袋(PV袋やSS袋)です。
口封式内弁袋の封緘は、口封機を使用して自動封緘あるいは手動アイロン掛け等により行います。(オープン袋の完全密封シールの気密性には及びません)
袋の構成は、クラフト紙のみ、クラフト紙の中間にPEやラミネートを入れた防湿タイプ、PEのみ、PPクロスのみ等あらゆるタイプがありますが、外層クラフト紙で最内層PEの袋は現在の処ありません。
充満率の高い充填が可能であるため、オープン袋に比べて袋寸法が小さくなります。そのため、パレットに綺麗に積付けでき、はみ出しにくい仕上がりとなります。

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バルブ袋・オープン袋への充填技術

バルブ袋に充填する場合、製品と共に空気も充填され、その空気(背圧)に打ち勝って充填しないと高充満率充填ができません。クラフト紙だけで構成されている袋の場合には、クラフト紙がフィルターとなり空気が抜けますが、気密層のPEなどが構成される袋の場合には、空気を抜かないと破裂するなど、押し込みが効かなくて充填完了しません。パッカーの方式にも寄りますが、基本的に袋から強制的に余分な空気を引き抜いて破裂を回避します。袋からの背圧に対しては、それに打ち勝つための工夫が各方式に個別にあります。

オープン袋包装機では重力落下を利用して製品を袋に投入します。空気抜けの無い袋においては、袋内や製品内に入った空気の逃げ場が無く不安定な荷姿になります。これを回避する為、肩押え装置(充填後の余分な袋内空間を減らす)やタッピング、あるいは脱気棒を挿入して粉体内の脱気を行います。脱気効果やフィルター選定などの工夫があります。また、袋投入口を封緘するにあたり、シール不良となる粉体付着回避も重要なポイントです。

バルブ袋の形態について

パッカーは大きく分けて、スクリュー式、エアースライド式、インペラー式があります。

スクリュー式の特徴

回転するスクリューとエアーの併用により充填します。あらゆる粉体に対応できますが、粒体のみの充填は不適合です。動力を使用しているため、充填スピードと計量精度のコントロールが他のパッカーに比べると抜群にしやすいのが特長です。仕様変更をする事により殆どの粉体充填に対応できますが、粉体により軸受けやスクリューの摩耗があり、部品交換・メンテナンスが必要となります。
 スクリュー式は回転制御だけでなく、スクリューのピッチや撹拌軸の形状、機内ホッパー形状、混合エアー量と供給・排気形式などでも性能が左右されます。

エアースライド式の特徴

密閉した機内ホッパー内に加圧と共に流動化エアーを入れて充填する構造です。粉体・粒体共に充填可能な万能パッカーです。スクリュー式と比べると若干能力や計量精度が出しにくい点と機械高さが高くなる点があります。しかしながら、あらゆる粉体・粒体に対応できる点、内部構造に軸受け等の駆動部が無いのでコンタミを回避できる点、残留粉が少ない点、摩耗する部位があまり無いので維持メンテナンスが殆ど不要な点、動力が無く制御のみのため消費電力は数百ワットと省エネな点、低嵩密度粉体などの充填に適している点があります。

インペラー式の特徴

他のパッカーに比べると簡単な構造で、回転する羽根とエアーにより充填します。セメントや消石灰の様な高流動性粉体用パッカーであり、流動性の悪い粉体には適しません。充填スピードは他形式のパッカーに比べるとかなり早いですが、そのため計量精度は低下します。

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空気輸送方式の選定

圧送方式の特徴

この方式は輸送配管内が大気圧より高い場合で、輸送元にコンプレッサーや送風機が設置されており、加圧空気が輸送管内に送り込まれて製品と共に輸送されます。製品混入機付近の圧力が最も高いところで粉粒体を輸送管内に押し込まなければならないため、空気の吹き出しを防ぐための混入機が必要です。しかし、輸送先のサイクロン分離器は大気圧に近く、しかも圧力が低い管外へ排出しますので、その構造及び設備は簡単です。
大量輸送、長距離輸送に適しています。

吸引式の特徴

空気輸送のための動力源が輸送先に設けられており、輸送配管内の空気を吸引するため各部の圧力は大気圧以下になり、動力源(排風機)に近いほど負圧が大きくなるのが特徴です。吸込み部は大気圧に近く、粉粒体の吸込みが容易ですので、混入機は2次エアーの入る簡単なパイプ構造ですが、輸送先のサイクロン分離器付近は負圧が大きく、ここから粉粒体だけを管外へ取り出すには、外部からの空気漏れに注意が必要です。
各所に散在する輸送物を収集するのに適しています。

高濃度輸送の特徴

空気に比べて製品の混合比が高い状態での輸送方法です。圧送方式のみで、圧縮空気を使用した輸送方式で輸送配管口径が小さくても高能力輸送が可能です。使用する空気の圧力は高いものの、低濃度に比べると使用する空気量は少なく、輸送先では圧力抜きが必要ですが空気処理量も少ないので、簡易的なフィルターで処理が可能です。輸送中の偏析や水分変化が少ないが、輸送距離や能力に制限がある場合もあります。

低濃度輸送の特徴

空気に比べて製品の混合比が低い状態での輸送方式です。圧送方式と吸引方式があります。送風機を使用した輸送方式であり、高濃度輸送に比べると輸送配管口径は大きくなります。使用する空気圧力は低いですが空気量が多く輸送先では分離のための空気処理装置が必要です。大量輸送や長距離輸送に適しています。

コンテナバッグ充填での考察

コンテナバッグは数百キロから1トン程度までの充填量を要するフレキシブルコンテナバック(フレコン)です。クラフト袋詰め製品と同じく、製品を納入する形態として使用される他、保管用タンク代わりにも使用できる便利な包装形態です。
粒状製品や脱気し易い粉体製品の場合には、フレコンは自立しますので、パレットに搭載してフォークリフト等で掬い上げての輸送が容易に行えます。しかしながら、流動性が高く空気が抜けにくい粉体製品の場合には、フレコンの自立が不安定であるため、フォークリフトにアタッチメントを取付けて吊り下げ輸送が一般的です。(フォークリフト爪に直接吊下げるのは労働安全衛生法上問題です)
この場合、充填計量器の上でフレコンを直接吊り上げるには有効高さが必要となる事や、計量器に接触する問題などがあり、系外へ排出するのが一般的な方法です。
パレットマガジンから計量台へパレットを搬送し、充填計量、排出をチェーンコンベアやローラー等で行うシステムがその一例です。
また、限られたバック容積に所定の重量を充填したい場合には、フレコンを搖動や振動させる装置、あるいは供給側にて粉体を脱気しながら充填する方法などがあります。
昨今、安全管理面からフレコン内層にPE袋を入れたり、外層にキャップ・ハカマを装着するケースも増えてきております。その他、充填中の発塵を抑えたい、バッグを粉で汚したくない、サンプリングを取りたい、バッグ装着を簡易に行いたい、1人に作業員で効率よく袋詰めを行いたい、フレコンへの金属混入検査を行いたいなどの色々な要求がございますが、お客様のご要望に沿う提案を行い、その設計製造を弊社では行っております。

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