JP2003200501A - 多層プラスチックフィルムの加工方法及び加工装置 - Google Patents

多層プラスチックフィルムの加工方法及び加工装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は加工温度に加熱されたフィルム
（１）をデフレクションロール（５）に通して行う所定
の封着温度以上で封着可能な層を有する多層プラスチッ
クフィルム（１）の加工方法及び加工装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、フィルム搬送方向（１０）に
見てデフレクションロール（５）の手前に冷却装置
（３）を設け、これによって封着層をデフレクションロ
ールに到達する前に封着温度より低い温度に冷却し、フ
ィルム（１）特に封着層とデフレクションロール（５）
の粘着を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温封着層を有す
る多層プラスチックフィルムの加工のための独立請求項
の上位概念に基づく加工方法及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】フィルムの多くの応用分野では良好な操
作特性と高い加工速度が問題になる。加工の１つの重要
な要因は多層フィルムの封着性である。
【０００３】包装機でフィルムは包装物にかぶせられ、
フィルムは重なり区域を互いに接着される。この接着
は、一般に同時押出しによってベースフィルム上に被着
された封着層によって行われる。そのために外部から熱
を送り込んで封着層を熱しなければならない。必要な封
着温度に到達するとフィルム層の接着が生じる。
【０００４】ポリマーフィルムが、熱不良導体であるこ
とは周知である。このフィルムを所定の封着温度に達す
るまで加熱するには若干の時間が必要である。この時間
は包装のために全体として必要な時間の大きな割合を占
め、従って到達可能な加工速度を大いに左右する。
【０００５】封着開始温度を引き下げ、同時押出し層を
改質することによって、全加工時間に占める封着過程の
時間の割合を減少することができる。それとともに可能
な加工速度が上昇する。このような封着フィルムの製造
のために、様々な加熱及び冷却操作が必要である。これ
はロールでの接触加熱又は冷却もしくは適当に温度調節
した空気の送風によって行われる。さらにフィルムを加
工機械に通さなければならない。これはたいていガイド
ロールとデフレクションロールによって行われる。その
場合代表的な加工温度は８０℃ないし２２０℃である。
封着層は代表的には目下のところ１００−１４０℃の温
度で活性化される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、加工温度は、
ますます低い温度を目指す傾向がある。例えば、封着温
度７０−８０℃の封着層用ポリマーが現在テストされて
いる。加工温度と封着温度の大きな温度差は加工機で−
特に加熱ロールとデフレクションロールで−問題を生じ
る。封着温度を超える表面温度のロールで粘着が起こ
り、このため封着層が破壊される。しかもその結果、設
備の停止を要する故障を招くことがある。
【０００７】フィルム及び封着層の封着温度を超える加
熱は、無接触加熱で行うことができる。熱い封着層と接
触するロールによるフィルムの方向転換は、たとえデフ
レクションロールを冷却しても危険である。フィルムが
デフレクションロールに初めて到達するときに、デフレ
クションロールと接触する層の温度が依然として高すぎ
るからである。
【０００８】本発明の課題は、封着温度が極めて低い封
着性積層フィルムで、封着性被覆を傷つけ又はロールを
損傷することなくデフレクションロールを使用すること
ができる、封着性外層を有する多層プラスチックフィル
ムの加工方法及び加工装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
の解決は独立請求項に示した特徴によって行われる。本
発明に基づき多層プラスチックフィルムとデフレクショ
ンロールの本来の接触の前に冷却装置をデフレクション
ロールに前置し、この冷却装置が危険な外側封着層を安
全な温度レベルに冷却することを提案する。
【００１０】そのためにデフレクションロールに到達す
る前に、製品通路の封着層をささえる側に高性能な短い
冷却装置を配設する。
【００１１】本発明の好ましい実施形態では、冷却装置
は１組のノズルからなり、これによって冷気が高速で封
着層に吹付けられる。こうして場合によっては冷却され
たデフレクションロールに到達したときに前述の問題が
起こらないように外層を冷却することができる。
【００１２】本発明において重要なのは、冷却装置によ
ってフィルム全体の温度レベルを低下しすぎることな
く、おおむね危険な外層にだけ作用が及ぶことである。
なるべく短い距離で高い熱伝達が得られるように冷却装
置を設計すれば、ポリマーの比較的不良な熱伝導がフィ
ルム各層の内部への冷却の過激な浸透を阻止する。ま
た、高い熱伝達によって、デフレクションロール又はガ
イドロールに到達する前に封着層の十分な冷却が得られ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を図
面を参照して説明する。図面とその説明により発明のそ
の他の特徴、利点及び応用が明らかになる。図１は本発
明の冷却装置３のフィルム加工設備の配置の概略図を示
す。
【００１４】本発明の冷却装置３において、下側に封着
層Ｌを被着した多層プラスチックフィルム１がフィルム
進行方向１０へ左から冷却装置３に進入する。冷却装置
３は、フィルム１の下側に配設されたノズルボックスか
らなる。ノズルボックスは、フィルムの下側に差し向け
られた多数の空気ノズル４を有する。ノズルボックス
は、空気冷却装置７が冷却し送風機６が吹き込む空気を
分配する。上向きのノズル４によって空気がフィルム１
の封着温度を超える熱い層に高速で吹付けられる。高い
空気速度、フィルム１とノズルの僅かな間隔及び十分に
大きな温度差に基づく高い熱伝達によって、フィルム１
の封着層Ｌの急速な冷却が起こる。
【００１５】フィルムのポリマーの不良な熱伝導が、中
間のフィルム層から冷却されたフィルム層Ｌへの熱の急
速な再流出を阻止する。空気温度、空気速度及び送風時
間を適当に選択することによって、フィルムのデフレク
ションロール５に接触する側は冷却装置の出口で、デフ
レクションロールと問題なく接触できる十分に低い温度
を有する。
【００１６】デフレクションロール５自体は、水冷によ
り冷却される。水冷却装置９により冷却された水がポン
プ８に駆動されて、デフレクションロール５の冷却回路
を循環する。
【００１７】図２にフィルム搬送時の様々な位置又は時
期ｔ１ないしｔ５を表示した。以下の図面とその説明で
これを参照する。
【００１８】図３は、プラスチックフィルム内の温度の
熱計算のために例えば１２の等しい厚さの層Ａ−Ｌに区
分された多層プラスチックフィルム１の横断面概略図を
示す。フィルム１の外側は本例では層Ａからなり、内側
の封着層は例えば層Ｌである。層Ａ−Ｌは理論的には層
界によって互いに分離されている。例えば１つの層界は
層ＡとＢの接合部である。
【００１９】熱計算ではビンダー・シュミット（Ｂｉｎ
ｄｅｒ・Ｓｃｈｍｉｔｄ）の差分法により所定の時期に
それぞれの層界で温度を計算した。図面に示す近似的温
度曲線は、ある時期に各層に現われる温度を結びつける
ことによって生じたものである。
【００２０】図４は、時間に関係する個々のフィルム層
Ａ−Ｌの計算上の温度曲線を示す。横軸に計算の個々の
時間段階をとり、縦軸は温度Ｔを示す。特に図２に示し
た時期ｔ１−ｔ５を参照する。
【００２１】時期ｔ１にフィルム１のすべての層Ａ−Ｌ
の温度は、例えば１３０℃と仮定した加工温度で一定で
ある。これが冷却装置３に進入する前の状況である。フ
ィルムの厚さにわたる温度分布は差がまったくない。フ
ィルムは全体に一様に加熱されている。
【００２２】時期ｔ２に冷却装置３はすでにフィルム１
を内側から冷却している。層Ｌは約１２０℃の温度しか
ないが、外側の層Ａでは依然として１３０℃の一定の加
工温度が支配する。
【００２３】時期ｔ３即ち冷却装置３を退出する時にフ
ィルム１の内側（層Ｌ）がさらに冷却されている。外側
（層Ａ）ではすでに僅かな温度低下が認められる。
【００２４】時期ｔ４即ち被冷デフレクションロール５
に到達した時にフィルム１の全体の温度が再び幾らか上
昇している。このことは、時期ｔ３即ち冷却装置３から
の退出時と時期ｔ４即ちデフレクションロール５への到
達時の間に環境条件２例えば１３０℃に基づき、フィル
ム１に再び熱が短時間供給されることに関連がある。さ
らにフィルム１の内部の熱の流れに基づき、高温側と低
温側との間に平衡が生じる。デフレクションロール５に
到達する時に封着層Ｌの温度が大幅に引き下げられるか
ら、デフレクションロール５の上で粘着が起こらない。
【００２５】時期ｔ５はデフレクションロール５を退出
する時のフィルム１の温度を示す。約２５℃に冷却され
たデフレクションロール５によってフィルム１の全体の
温度がさらに低減し、特にデフレクションロールと接触
する封着層Ｌの温度が大幅に引き下げられている。
【００２６】冷却装置３へのフィルム１の進入からデフ
レクションロール５へのフィルム１の到達までの間に、
周縁層Ｌの温度が封着温度を下回るまで低減されるよう
に、冷却装置３の必要冷却能力を選定しなければならな
い。これは空気速度、空気温度、送風ボックスの長さ及
びノズル４とフィルム１の間隔によって行うことができ
る。
【００２７】図５は、フィルム１の種々の層Ａ−Ｌの温
度の計算上の時間的経過を示す。横軸に個々の層Ａ−Ｌ
が認められる。縦軸に温度Ｔをとった。線図は、図２に
示した様々な位置及び時期ｔ１、ｔ３、ｔ４及びｔ５の
フィルム内部の温度の経過を示す。
【００２８】時期ｔ１にフィルムは全体が加熱され、例
えば１３０℃の加工温度を有する。時期ｔ３で冷却装置
３を退出する時に被冷側の温度が大幅に引き下げられて
いるが、反対側は依然としてほぼ初期温度である。続い
て冷却装置３からデフレクションロール５（時期ｔ４）
へ移行する時にフィルム内部の温度が幾らか均等化し、
特に内側の層Ｋ及びＬでは１３０℃の環境温度に基づき
再び若干上昇する。
【００２９】次に、この場合温度を計算上２５℃と仮定
した被冷デフレクションロール５との接触により、フィ
ルム１の内側の層Ｌの温度が８０℃以下に大幅に低下す
る。外側（層Ａ）では温度がおよそ１２６℃に留まる。
【００３０】従って、プロセスの最適化のために冷却装
置３の適正な設計とともに、送風装置３とデフレクショ
ンロール５の間隔をなるべく小さくすることに注意しな
ければならない。距離が短ければ短いほど、この区域の
フィルム１の温度上昇も少なくなる。
【００３１】さらに、デフレクションロールの温度の例
えば２５℃への過激な冷却がフィルム全体の温度レベル
に大きな影響を及ぼすことは明らかである。フィルム１
とデフレクションロール５の粘着を回避するには、デフ
レクションロールの温度が層Ｌの封着温度より僅かに、
例えば５℃低ければ十分であることが判明した。このこ
とを図６及び７に示す。
【００３２】図６及び７は、図４及び５と同様である
が、この場合はデフレクションロールの温度だけが例え
ば９０℃に引き上げられた。フィルムの内側層Ｌは封着
温度より依然として十分に低い温度に冷却されるが、全
体としてフィルム内部の温度は均等に分布している。
【００３３】図８は、発明の別の実施形態を示す。この
場合はフィルム１の外側の層、即ち封着層の反対側の層
に送風ノズル１４を有する加熱装置１３が配属され、フ
ィルム１の外側に熱を供給し、一方、内側は冷却装置３
によって冷却される。こうしてフィルムに常に外側から
熱が供給されるので、フィルムの平均温度の低下が最小
化される。このような加熱装置をデフレクションロール
の周囲に配設して、フィルム１の外側に熱を供給しても
よい。また空気ノズル１１を有する加熱装置１２を冷却
装置３の手前に配設し、この加熱装置１１がフィルム１
の内側に熱を供給し、冷却装置３に至るまでフィルム１
を加工温度に保つこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷却装置を有するフィルム加工設
備の部分概略図である。
【図２】種々の加工時期を示した図１の部分図である。
【図３】種々の層Ａ−Ｌに区分された多層プラスチック
フィルムの横断面概略図である。
【図４】デフレクションロールを激しく冷却した場合の
個別層Ａ−Ｌの計算上の温度経過と時間の関係図であ
る。
【図５】デフレクションロールを激しく冷却した場合の
所定の時期の個別層Ａ−Ｌの計算上の温度の図である。
【図６】デフレクションロールを僅かに冷却した場合の
個別層Ａ−Ｌの計算上の温度経過と時間の関係図であ
る。
【図７】デフレクションロールを僅かに冷却した場合の
所定の時期の個別層Ａ−Ｌの計算上の温度の図である。
【図８】補助加熱装置を有する発明の別の実施形態の図
である。
【符号の説明】
１ 多層プラスチックフラットフィルム ３ 冷却装置 ５ デフレクションロール １０ フィルム搬送方向 Ｌ 外側層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス、ルーツ ドイツ連邦共和国リンダウ、バツィーンシ ュトラーセ、18カー (72)発明者 アドルフ、ミュラー ドイツ連邦共和国アハベルク、ゼンティス シュトラーセ、22 Ｆターム(参考） 3E094 AA16 FA21 GA01 HA20 4F211 AD08 AD20 TA01 TC13 TH09 TQ11

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プラスチックフラットフィルムを加工前に
    加工温度に加熱し、プラスチックフラットフィルムの封
    着可能な外層（Ｌ）を少なくとも１個のデフレクション
    ロール（５）と接触させて行う所定の封着温度以上で封
    着可能な外層（Ｌ）を有する多層プラスチックフラット
    フィルム（１）の加工方法において、多層プラスチック
    フラットフィルム（１）の封着可能な外層（Ｌ）をデフ
    レクションロールに到達する前に封着温度より低い温度
    に冷却し、プラスチックフラットフィルムのその他の層
    は加工温度のレベルをほぼ維持することを特徴とする加
    工方法。
  2. 【請求項２】封着層（Ｌ）の冷却のために冷気を使用す
    ることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
  3. 【請求項３】デフレクションロール（５）を封着温度よ
    り低い温度に冷却することを特徴とする請求項１に記載
    の加工方法。
  4. 【請求項４】デフレクションロール（５）に到達する前
    及び／又はデフレクションロール（５）と接触する時
    に、多層プラスチックフラットフィルム（１）の封着層
    （Ｌ）の反対側の層（Ａ）に熱を供給することを特徴と
    する請求項１に記載の加工方法。
  5. 【請求項５】封着温度が加工温度より低いことを特徴と
    する請求項１に記載の加工方法。
  6. 【請求項６】加工温度に加熱したプラスチックフラット
    フィルム（１）を少なくとも１個のデフレクションロー
    ル（５）と接触させて行う所定の封着温度以上で封着可
    能な層（Ｌ）を有する多層プラスチックフラットフィル
    ム（１）の加工装置において、フィルム搬送方向に見て
    デフレクションロールの（５）の手前に冷気を放出する
    冷却装置（３）が設けられ、これによって封着層（Ｌ）
    をデフレクションロール（５）に到達する前に封着温度
    より低い温度に冷却することを特徴とする加工装置。
  7. 【請求項７】冷却装置（３）が封着層（Ｌ）に差し向け
    られた複数個の空気ノズル（４）からなり、この空気ノ
    ズルが冷気を封着層に導くことを特徴とする請求項６に
    記載の加工装置。
  8. 【請求項８】冷却装置（３）に加熱装置（１３）が対設
    されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の加
    工装置。
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