縦型製袋充填シール機（VFFS）とは？ – 効率的な包装のための究極ガイド

縦型製袋充填シール機（VFFS）は、連続したフィルムロールから袋を成形し、製品を充填して密封する自動包装システムです。VFFS機では、平らな包装フィルム（通常はプラスチック製またはラミネート加工）が機械に投入され、垂直成形チューブに巻き付けられ、その縁に沿って密封されて連続した袋チューブが形成されます。その後、製品（粉末、顆粒、スナック菓子、液体など）が開封された袋に充填されます。袋の上部が熱シールされ、包装が完成します。

この製袋・充填・シール工程は非常に汎用性が高い。VFFS機は固形物と液体の両方の製品を確実に処理することができ、業界筋によると「固形物と液体の両方を袋詰めできる」とのことだ。VFFSのコンセプトは1936年にウォルター・ズヴォイヤーが取得した特許に遡り、現在では世界中で高速包装に使用されている。 食品ペット用品、 化学物質など。包装専門家は、VFFSシステムが食品用途と非食品用途の両方において「耐久性と汎用性に優れた包装自動化」を提供すると指摘しています。

用語：業界では、VFFS機は垂直型袋詰め機、または単に製袋充填シール機（垂直型を指す場合）と呼ばれることもあります。パッケージを「成形、充填、密封」する機械はすべて製袋充填シールシステムであり、VFFSは垂直型であることを示します。その他の名称には、垂直製袋充填シール機、垂直製袋充填機、垂直製袋シール機などがあります。いずれの場合も、フィルムから袋を成形し、製品を充填し、密封するまでを1サイクルで連続的に行う統合組立ラインプロセスに重点が置かれています。

VFFSマシンの仕組み

VFFS機は、コンパクトな垂直レイアウトで包装工程を自動化します。基本的な操作手順は次のとおりです。

1. 映画の巻き戻しとガイド： 大きなロール状の包装フィルムが機械に取り付けられています。ローラーとテンショナーがフィルムを滑らかに整列させながら機械内に送り込みます。
2. バッグの形成： 平らなフィルムは成形装置（成形チューブ）を通過し、垂直のチューブに巻き付けられます。長い垂直シールジョーがフィルムの端を加圧・加熱し、フィンシールで密封することで、連続した垂直のチューブを形成します。
3. 底部シーリング: 充填前に、フィルムチューブの底部が閉じられます。水平方向のシーリングバーが熱と圧力を加え、袋の底部をシールします。このシールは、機械の設計に応じて、フィルムの動きを止めて断続的に行うことも、フィルムの移動に合わせて連続的に行うこともできます。
4. 製品充填: 袋の上部を開けると、機械が製品を送り出します。充填方法は製品によって異なります。小さな固形物やスナック類は計量フィーダーで計量し、投入します。粉末はオーガー式充填機、液体はポンプ式充填機または容積式充填機で充填します。充填センサーにより、各袋に正確な重量または容積が充填されます。
5. トップシーリングとカッティング： 充填後、水平シールジョーが閉じて袋の上部と次の袋の底部をシールします。同じジョーには通常、充填された袋をチューブから切り離すカッターが内蔵されており、これにより袋のシールと分離がワンアクションで完了します。
6. バッグ排出: 完成した袋は出口コンベアに排出されます。サイクルはすぐに繰り返され、その下には新しい袋が成形されます。

この連続サイクルは、袋のサイズと製品の流れに応じて、1分間に数百個の袋を生産できます。精密な電子制御により、フィルムの送り出し、シール時間、充填量が同期されます。例えば、センサーがフィルムの位置を追跡し、正確なカットを実現し、計量システムが充填重量の均一性を確保します。

オプション機能：多くのVFFSラインには、包装品質を向上させるための追加機能が組み込まれています。内蔵プリンターはフィルムに日付やバッチコードを刻印でき、ガス充填ユニットはシール前にパウチに不活性ガス（窒素など）を注入することで保存期間を延長できます。また、切り取りノッチ、ジッパー、ハンドルなどを装備することも可能です。これらの機能はすべて、連続成形・充填・シールサイクルの一部としてインラインで実行されます。

VFFSマシンの主要コンポーネント

VFFS マシンは、相互にリンクされた複数のサブシステムで構成されています。

• フィルムの巻き出しと張力制御: フィルムロールを保持し、機械内に送り込みます。ローラーとセンサーが適切な張力と位置合わせを維持します。
• チューブとカラーの成形： フィルムを管状に成形するための中空の金属管（多くの場合、調整可能なカラー付き）です。この管の直径によって袋の幅が決まります。
• 垂直シーリングバー: 成形チューブに沿って走る長い加熱ジョー。フィルムの端を挟み、熱と圧力を加えることで、垂直方向の連続シールを形成します。
• 水平シールおよび切断ジョー： 一対のジョーがフィルムをシールし、袋の上部と底部を形成します。その後、内蔵のナイフまたは熱線が完成した袋をフィルムから切り離します。
• 充填システム: 各袋に製品を充填する装置。一般的な装置としては、バルク固体用のマルチヘッド計量機、粉末用のオーガー式またはピストン式充填機、液体用のポンプ式充填機などがあります。
• 制御システム: 機械の機能を制御するプログラマブルロジックコントローラ（PLC）またはコンピュータ。オペレーターはタッチスクリーンインターフェースを介してパラメータ（袋の長さ、充填重量、速度）を入力します。
• 補助アタッチメント: コンベア（製品の投入、バッグの排出）、プリンター/コーダ、ガスフラッシュ システム、安全ガード。

スムーズな動作を実現するには、各コンポーネントが連携して動作する必要があります。例えば、適切な張力制御はフィルムのしわを防ぎ、正確なシール圧力は均一で漏れのないシールを実現します。

VFFSマシンの種類

VFFS マシンはさまざまな構成で利用できます。

• モーションタイプ: 間欠式（スタート・ストップ）と連続式。間欠式機はフィルムを送り出し、停止させてシールします。連続式機はフィルムを動かしながら、可動式のシールバーで袋を閉じます。連続式VFFS機は高速（多くの場合、1分間に数百袋を処理）を実現し、間欠式機はよりシンプルで、より重いフィルムや製品の負荷に対応できます。
• 駆動システム: 空圧式とサーボ式。空圧式VFFS機は、エアシリンダーを用いてシールとカッターを駆動するため、シンプルさと信頼性に優れています。サーボ駆動式機は電動サーボモーターを使用し、シールと切断工程において高精度かつ高速な動作を実現します。また、サーボ駆動式はデジタル制御やロボットとの統合も容易です。
• シングルウェブとデュアルウェブ: ほとんどのVFFS機は、1枚のフィルムウェブから袋を成形します（3面シールまたはピローパウチを作成）。デュアルウェブ（4面シール）VFFS機は、2枚のフィルム（袋の片面に1枚ずつ）を使用し、複数の素材を用いた構造を必要とする医療用パウチや特殊用途のパウチに適しています。
• バッグフォーマット: VFFSラインは、成形チューブとジョーを交換することで、様々な袋のスタイルに合わせて構成を変更できる場合が多くあります。一般的な形状としては、ピロー袋、ガセット袋（スタンドアップ袋）、クワッドシール袋、または平底袋などがあります。特定の形状専用の機械もあれば、複数の形状を迅速に切り替えられる機械もあります。

選択は生産ニーズによって異なります。例えば、小規模生産者はコスト削減のために間欠式空気圧VFFSを選択する一方、大規模メーカーはスループットの最大化のために連続式サーボ駆動VFFSを使用する場合があります。

VFFS機 - 小型垂直クランプ＆プル包装機	粉末包装用VFFS機	電子スケール付きVFFSマシン

VFFSマシンの用途

VFFS マシンは幅広い市場にサービスを提供しています。

• 食品: スナック食品（チップス、ポップコーン、ナッツ類）、キャンディー、ドライフルーツ、シリアル、ベーカリー製品は、一般的にVFFS機で袋詰めされます。砂糖、塩、スパイス、米、小麦粉といった主食は、計量されてパウチに詰められることがよくあります。多くの冷凍食品（野菜、ピザなど）もVFFS包装を使用しています。
• 液体とソース: スープ、ソース、ジュース、調味料などの液体製品は、縦型袋詰め機でパウチに詰められることがよくあります。縦型であることで、注ぎやすい製品の充填が容易になります。Carepac社によると、VFFS機は、安定性と漏れ防止の包装が求められる液体製品に最適です。
• コーヒーと紅茶: 焙煎業者やティーブレンダーは、挽いたコーヒー豆、ホールビーンズ、茶葉の充填にVFFSマシンを使用しています。これらのラインでは、香りを保つためにガスフラッシングがしばしば行われます。シングルサーブ用のコーヒーポッドやティーバッグも、様々な垂直成形充填ラインで製造されています。
• ペットフード: ドライ ペットフード食品、おやつ、サプリメントはVFFSシステムを用いて包装されます。これらの機械は、大型で重い袋（ドッグフードなど）や小型のおやつ袋に充填することができ、多くの場合、再封可能なジッパーやハンドルが組み込まれています。
• 医療および医薬品: 衛生基準に基づいて製造された VFFS マシンは、粉末、錠剤、滅菌医療用品をホイルまたはラミネート袋に包装できます。
• 工業製品および消費財: 洗剤（粉末/液体）、化学薬品、金物（ナット、ボルト）、種子などの製品も VFFS ラインで袋詰めされます。
• 化粧品・特殊製品: スパソルト、化粧品パウダー、ハーブミックス、その他の特殊品は、多くの場合、VFFS システムで梱包されます。

VFFS マシンは多用途であるため、食品用途と非食品用途の両方に使用されます。

VFFSパッケージの利点

垂直製袋充填シールシステムには多くの利点があります。

• 高スループット: 自動化により、手作業による方法よりもはるかに速い生産速度を実現します。VFFSラインは1分間に数百個のパウチを生産できます。
• 一貫性と品質: 自動化により、均一な充填とシールが保証されます。この精度により、廃棄物が削減され、すべてのパッケージが仕様を満たすことが保証されます。その結果、一貫して高品質なパッケージが実現します。
• 柔軟性: VFFS機は、袋のサイズ、スタイル、素材を素早く切り替えることができます。メーカーは、SKUの変更時にダウンタイムを最小限に抑えるために、工具不要の調整方法を採用することがよくあります。
• コンパクトなフットプリント: 縦型機械は、多くの横型パッカーよりも床面積をあまり占有しません。このコンパクトな設計は、スペースが限られた施設にとって有利です。
• 梱包コストの削減: ロールストックから袋を成形することで、既製の袋を購入する必要がなくなります。フィルムロールは一般的に安価で、包装資材の在庫も少なくて済みます。
• 強化された保護: しっかりと密封されたパウチは、製品を湿気や汚染物質から保護します。ガス充填などのオプション機能により、鮮度をさらに維持できるため、VFFSは生鮮食品に最適です。
• 素材の多様性: VFFS機は、幅広い種類のフィルム（ポリエチレン、ラミネートフィルム、生分解性フィルムなど）に対応します。薄いスナックフィルムから高強度ラミネートフィルムまで、あらゆるフィルムを加工できます。
• 簡単な統合: VFFS ラインは、上流の計量機や充填機、下流のコンベアやケースパッカーとシームレスに統合され、完全に自動化された梱包セルを作成します。

VFFSマシンは、業務を効率化することで、高い投資収益率を実現することがよくあります。多くのメーカーが、需要に効率的に対応し、コストを削減するためにVFFSにアップグレードしています。

VFFSと他の包装方法の比較

VFFSは、フォーム・フィル・シール包装の一種です。比較のために：

• 水平成形充填シール（HFFS）： HFFS機は、コンベアに沿って水平に袋を成形・密封します。平らで硬い製品（焼き菓子やバーなど）を非常に高速で成形できますが、設置面積が広くなる傾向があります。また、液体よりも固形物の処理に優れています。一方、VFFS機は、ばらばらの顆粒や液体の成形に優れており、設置面積も小さく抑えられます。
• 既製のポーチフィラー: これらは 既製バッグ（ジッパーポーチ、成形済みバッグ） その後、充填・密封されます。この方法では、事前にカスタムバッグを注文・保管する必要があります。VFFSマシンは、フィルムロールからオンデマンドでパウチを形成するため、この手間がかかりません。
• 手動/半自動: 手作業による袋詰めとシール作業は時間がかかり、仕上がりも不安定です。半自動機でも手作業は必要です。全自動VFFSラインは、処理能力と仕上がりの安定性を大幅に向上させます。

最適な方法は製品と生産量によって異なります。多くの場合、VFFSはスピード、自動化、柔軟性の理想的なバランスを実現します。

拡張機能とアクセサリ

最新の VFFS ラインには、機能を追加するためのアタッチメントが含まれていることがよくあります。

• ガスフラッシング / MAP: 袋内の酸素を不活性ガス（窒素など）に置き換えて保存期間を延長します。
• 再封可能な留め具: 消費者が簡単に再封できるよう、スライダージッパーまたはティアストリップが組み込まれています。
• 切り取りノッチとイージーオープン： 簡単に開けられるように、切り込みやミシン目を入れています。
• インライン印刷: 日付/ロットコーダとラベルプリンタがフィルムパスに統合されています。
• マルチヘッド計量機: 複数の成分またはさまざまな重量の袋を正確に充填します。
• ロボット統合: サーボ駆動の VFFS マシンは、ケース梱包やトレイの積載用のロボットと組み合わせることができます。
• 自動フィルム接合： ハイエンドシステムは、機械を停止せずに新しいフィルムロールを接合します。

これらの機能により、基本的な VFFS マシンが完全な包装ラインに変わり、包装準備が整ったラベル付きの完成したポーチを出力します。

結論

垂直製袋充填シール機は、袋の成形、充填、シールを単一の自動化プロセスに統合することで、包装に革命をもたらしました。業界の専門家は、VFFSシステムが比類のない効率性と柔軟性を提供すると指摘しています。多様な製品やフォーマットに対応し、ガスフラッシュやジッパーなどの高度な機能を搭載することで、あらゆる要件に対応できます。つまり、VFFS技術は依然として大量包装の基盤であり続けています。製造業のトレンドがスピードと自動化を重視する中、VFFSシステムは効率的な包装ラインの主力製品であり続けるでしょう。

FAQ: 縦型製袋充填シール機（VFFS機）