JP2005125719A

JP2005125719A - 引裂き容易な熱可塑性樹脂繊維不織布又はフィルムの製法

Info

Publication number: JP2005125719A
Application number: JP2003366483A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Nakatsu; 高義中津
Original assignee: Muro Corp
Current assignee: Muro Corp
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】本発明は熱可塑性樹脂フィルムまたは/ 及び熱可塑性繊維からなる不織布の袋を、使用時にロールから引き出して、一枚づつ指で引きちぎって使用できるロール状物を開発しようとするものである。ロール中には多数の袋が連結した、帯状の細長い長尺シートがロール状に巻かれた状態となっていて、袋と袋との連結部分には指で容易に引き裂けるような溝が形成されている。
【解決手段】熱可塑性樹脂フィルムまたは、熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に超音波発振子を圧着し、超音波ビームの照射点を連続した線状に移動させて、超音波が照射された部分を溶融しフィルムまたはシートの表面に、断面がＵ字状或いはＶ字状の連続した溝を形成させ、その際溝の底部が極めて薄いフィルム状の構造となるように、超音波ビームの照射度を調節することによって、熱可塑性樹脂フィルムまたは熱可塑性繊維からなる不織布シートに、指で容易に引裂き可能な連続した線状の溝を形成させる方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は超音波加熱装置によって、熱可塑性樹脂フィルムまたは、熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に、指で容易に引裂き可能な溝を形成させる方法に関するものであり、且つその切断面がシート等のカッターによる切断面と同程度のシャープさを有する点に特徴がある。

本発明は熱可塑性樹脂フィルムまたは、熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に超音波ビームを照射してフィルムまたはシートの表面に、断面がＵ字状或いはＶ字状の溝を形成させる方法である。その際溝の底部が極めて薄いフィルム状の構造となるように、超音波ビームの照射度を調節することによって、熱可塑性樹脂フィルムまたは熱可塑性繊維からなる不織布シートに、指で容易に引裂き可能な連続した線状の溝を形成させることができる。更にこの方法を適用することよって、２層の熱可塑性樹脂フィルムまたは、２層の熱可塑性繊維からなる不織布シート或いは、熱可塑性樹脂フィルム及び熱可塑性繊維の不織布シートからなる２層のシートを含む、多数の袋が連続して結合された帯状体のシートがロール状に巻かれた形状とすることができる。個々の袋を使用する時には、ロールから袋を１枚づつ指でちぎって使用することができる。

従来から単層或いは複層の熱可塑性樹脂フィルムまたは、熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に、超音波ビームを照射して溶融し、単層または複数層のフィルムまたはシートを、溶断或いは融着する方法はよく知られていた。しかし、その際超音波ビームの照射度を調節することによって、融着部分に断面がＵ字状或いはＶ字状で底部が極めて薄く、指で容易に引き裂けるような溝を形成して利用することは全く知られていなかった。

本発明は熱可塑性樹脂フィルムまたは/ 及び熱可塑性繊維からなる不織布の袋を、使用時にロールから引き出して、一枚づつ指で引きちぎって使用できるロール状物を開発しようとするものである。ロール中には多数の袋が連結した、帯状の細長い長尺シートがロール状に巻かれた状態となっていて、袋と袋との連結部分には指で容易に引き裂けるような溝が形成されている。

本発明者等は熱可塑性樹脂フィルムまたは/ 及び熱可塑性繊維からなる不織布のシートを、長さ方向の中心線で折り返した重ね合わせた長尺シートを、超音波加熱装置によって幅方向に一定間隔で融着と溶断を同時に行う操作によって、多数の袋を製造していた。この操作では溶融により切断された線の両側の部分で、重ね合わされた２枚のシートが融着して積層されるため、袋が形成される工程となっている。融着と溶断の度合は超音波ビームの照射度を調節することによって、適当な溶断状態とその両側の融着・積層状態を保持するようになっている。

たまたま熱可塑性繊維（ポリプロピレン）からなる不織布のシートを使用して、前述の融着・溶断作業をしていた時、融着はほぼ充分であったが、溶断の状態やや不十分のため個々の袋が分離されず、多数の袋が連続した状態の細長いシートが得られた。切断部分の状態を調べるため試しに指で引き裂いてみると、極めて弱い力で容易に引き裂けることと、その引き裂けた部分があたかもシートをカッターで切断した時の切断面と同様なシャープさを有することに驚かされた。若しこのような融着状態が安定して再現できるならば、このようにして加工されたシートをロール状に巻き、使用時には一枚づつ指でちぎって使用できる、ロール状製品ができるのではないかとの着想を得た。

しかし、このような微妙な融着・溶断状態が安定して再現できるか否かは甚だ疑問であった。このため超音波ビームの照射度を調節するために、超音波発振子の発振強度と、発振子のシートを介してアンビルへの圧着圧力を調節しながら、何度か再現実験を繰り返した。その結果、意外にもこのような微妙な融着・溶断状態が比較的容易に再現することが可能であることが分った。更にこのように微妙な融着・溶断状態であるにもかかわらず、引き裂き易さの度合及び切れ口の状態は、同じ融着・溶断線のどの部分においても、超音波ビームの照射度を設定し直して何度も試験した結果、シートの引き裂き易さとシャープな切り口が安定して再現できることが分った。これによって充分に工業的生産工程にも適用可能性についての示唆が得られた。

これは最近の超音波照射装置には照射強度や発振子の圧着圧力を高精度で調節できる、デジタル式の調節機構が組み込まれているため、超音波ビームの照射度を高精度で再現できることもその一因である。しかし、このような一見微妙な融着・溶断状態が、或る程度の範囲内の条件で形成できることが最も大きな原因であったことが確かめられた。

超音波照射によるプラスチックフィルムや不織布シートの、融着或いは溶断加工は以前から広く行われている方法である。従って、当業者には融着と溶断の間の過渡的な状態として、溶融された部分に溝状の構造が生成され、切断寸前の過程ではその部分が非常に薄くなった不安定な状態が存在する可能性があることは、充分に想像できることであった。しかし、このような過渡的な過程で瞬間的に発生する不安定な融着・溶断状態が、容易に再現可能となり且つ安定的に生産工程への適用が可能になるとは、到底考えられないことであった。

しかし、本発明者等はたまたま加工条件の設定を誤った結果、融着はされたが溶断不十分な状態を有するシートが生成した。その原因を調べる過程において、偶然に一見極めて不安定に思われるこのような融着・溶断状態が、以外にも或る程度の条件変動の範囲内では、再現が可能であることを見出した。これが本発明に到達する第一の発見である。これによってこの工程が工業的生産に適用の可能性があることが分ってきた。更にこの未知な融着・溶断状態を利用すれば、新たな商品開発の可能性もあるのではないかと考えられるようになった。

次に熱可塑性繊維からなる不織布シート原料を原料として、このような融着・溶断状態を有するシート或いは袋を作成して、この溝状の線から指で引き裂いてみると極めて容易に引き裂けると共に、その切り口があたかもカッターナイフで切った場合とほぼ同様な程度にシャープであり、充分に商品価値を有する切り口が得られることを見出した。これが本発明に到達する第二の発見である。

次にこのような融着・溶断状態における溝状部分の構造を、高倍率の拡大鏡で調べた結果溝の断面形状はＵ字状ないしＶ字状で、Ｕ字状に近くその底部は極めて薄いフィルム状の溝が長さ方向に沿って形成されていることが分った。しかも、ある程度の範囲内で条件が変動しても、この薄いフィルム状部分は破れずに、指で容易に引き裂ける範囲内の厚さに形成さていることが確かめられた。

例えば、ゴム風船に空気を入れて膨らませて破裂させる迄の過程をみると、最後の段階において風船が膨張してゴム膜が非常に薄くなった状態で、尚相当時間膨張を継続した後破裂する経過が観察される。前述の融着・溶断状態における溝の底部のフィルムの状態も、あたかもこの風船の最後の段階のように、ある程度の幅がある条件の範囲内で生成したフィルムは、破れずにしかも引き裂き易い厚さを持っている状態に相当しているとも考えられる。ちなみにこの融着・溶断状態で生成された、シートが指で容易に引き裂ける状態における、溝状構造の底部のフィルム状部分の厚さの測定を、査型電子顕微鏡で試みたが、試料の調整が難しく成功しなかった。しかし、この部分のフィルムが予想以上に薄いらしいことだけは確かなようである。

若し、このような融着・溶断状態を達成するために許容される、原料シートの不織布の組織、厚さその他性状のバラツキ、高周波電流の変動、超音波発振子のシート面への圧着圧力の変動等の許容範囲が、極めて狭小であるならば、原料シートの不織布組織等の性状はある程度の変動は避けられないので、如何に最近の超音波照射装置に備えられているデジタル式調節機構が高精度であるとしても、工業生産に適用できるとは到底考えられないからである。

更に、最近は熱可塑性樹脂フィルムまたは/ 及び熱可塑性繊維からなる不織布のシート等の、超音波照射装置による融着と溶断を同時に行う操作は広く行われている。このような状況を考慮して、先行文献についても調査したが、前述の融着・溶断のような特異な熱可塑性シートの加工方法についての記載は全く見出せなかった。更に各種の２層の熱可塑性樹脂フィルムまたは、２層の熱可塑性繊維からなる不織布シート或いは、熱可塑性樹脂フィルム及び熱可塑性繊維の不織布シートからなる２層のシートについても試験したが、いずれの場合にも引き裂き易さ及び切り口のシャープさについて、ほぼ同様な結果が得られた。前述の発見及びこれらの知見に基づいて、更に広範囲の熱可塑性シートに関する融着・溶断工程について検討した結果本発明に到達した。

すなわち、熱可塑性樹脂フィルムまたは、熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に超音波発振子を圧着し、超音波ビームの照射点を連続した線状に移動させて、超音波が照射された部分を溶融しフィルムまたはシートの表面に、断面がＵ字状或いはＶ字状の連続した溝を形成させ、その際溝の底部が極めて薄いフィルム状の構造となるように、超音波ビームの照射度を調節することによって、熱可塑性樹脂フィルムまたは熱可塑性繊維からなる不織布シートに、指で容易に引裂き可能な連続した線状の溝を形成させる方法である。

更に、２層の熱可塑性樹脂フィルムまたは、２層の熱可塑性繊維からなる不織布シート或いは、熱可塑性樹脂フィルム及び熱可塑性繊維の不織布シートからなる２層のシートの表面に、超音波発振子を圧着して超音波ビームの照射点を連続した線状に移動させることによって、超音波ビームが照射された線の中心部分は溶融されて断面がＵ字状或いはＶ字状の溝が形成され、その溝の両側は２層のシートが融着・積層された構造となるが、その際溝の底部が極めて薄いフィルム状の構造となるように、超音波ビームの照射度を調節することによって、２層の熱可塑性樹脂フィルムまたは、２層の熱可塑性繊維からなる不織布シート或いは、熱可塑性樹脂フィルム及び熱可塑性繊維の不織布シートからなる２層のシートに、指で容易に引裂き可能な連続した線状の溝と、その両側に２層のシートが積層された構造を形成させる方法である。

また、超音波発振子として回転する円盤状で、その円周部分の断面が鋭角である発振子と、熱可塑性樹脂フィルムまた/ 及び、熱可塑性繊維からなる不織布シートを介して、入射した超音波を反射させるアンビルが金属製回転円盤からなる、超音波照射装置を使用することを特徴とする、前述の熱可塑性樹脂フィルムまたは/ 及び熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に、指で容易に引裂き可能な溝を形成させる方法である。

或いは超音波発振子として、回転する円盤状でその円周部分の断面が鋭角の発振子と、その両側に円盤状超音波発振子とほぼ同じ直径を有する、２枚の歯車状の超音波発振子を併設し、円盤状超音波発振子と共に回転する超音波の照射装置を使用することを特徴とする、前述の熱可塑性樹脂フィルムまたは/ 及び熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に、２本の歯車状の超音波発振子によって形成された融着帯とその間に、指で容易に引裂き可能な溝を形成させる方法または、更に超音波発振子として先端が円錐状の発振子と、入射した超音波を反射させる金属製アンビルからなる、超音波照射装置を使用することを特徴とする、前述の熱可塑性樹脂フィルムまたは/ 及び熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に、指で容易に引裂き可能な溝線を形成させる方法も本発明に含まれている。

また、２層の熱可塑性樹脂フィルムまたは、２層の熱可塑性繊維からなる不織布シート或いは、熱可塑性樹脂フィルム及び熱可塑性繊維の不織布シートからなる２層のシートを加工して、多数の袋が帯状に連結された状態で巻き取られてロール状とする。そのロールに含まれる個々の袋と袋の間には、請求項２記載の方法でつくられた指で容易に引裂き可能な連続した線状の溝を有し、使用時に１枚づつ袋を指でちぎって使用できるロール状物も本発明に含まれている。

本発明の超音波照射装置によって、熱可塑性樹脂フィルムまたは、熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に、指で容易に引裂き可能な連続した線状の溝を形成させる方法を使用すれば、従来は１枚づつ分離されていたこれらの不織布シート等の多数の袋が、帯状に連結された状態で巻き取られたロール状とすることができる。このようなコンパクトな形状とすれば収納や使用時の取り扱いが容易となる。不織布の袋をこのような形状とした商品は今までにない形態である。

プラスチックフィルムの袋は従来からミシン目を入れることによって、１枚づつ袋を指でちぎって使用することが可能であったが、不織布の袋はミシン目を入れた場合、引き裂いた口の繊維がはみ出して乱れ醜い形状となるため、商品包装等には使用できない。本発明方法によれば可能となるため新しい商品の包装形態として、種々の商品の包装用等にも適用可能である。

以下、実施例を挙げて図面によって本発明を具体的に説明する。

図１に本発明方法を実施するための、２層の熱可塑性樹脂フィルムまたは、２層の熱可塑性繊維からなる不織布シート或いは、熱可塑性樹脂フィルム及び熱可塑性繊維の不織布シートからなる２層のシートの、超音波照射による製袋装置のフローシートの一例を示す。

超音波照射による溶着装置１［ブラザー工業（株）製、ＢＵＳ−２１５型］は、図に示すように原料シート送り出しローラー２、超音波照射の間シートを保持するためのクランパー３、超音波発振用電源装置４、超音波発振子５、アンビル６、溶着シート取り出しローラー７及びシート巻き取りユニット８からなっている。原料である長尺の不織布シート９は予め長さ方向の中心線を軸として、折り返して重ね合わされた細長い長尺シートの形状とされていて、製袋のため本装置１で加工される。これらの各ユニットは総て超音波照射操作と連動して作動するよう設定されている。尚ここには超音波発振子として、回転円盤状発振子の両側に２枚の歯車状の超音波発振子を併設タイプを示している。

原料の不織布シート９は、間欠的に作動する原料シート送り出しローラー２によって、矢印の方向に製袋される袋の幅の長さづつ送り出される。不織布シート９が一定の長さだけ送り出されると、上からクランパー３が降りてシート９が、超音波発振子５とアンビル６の間に固定される。超音波発振用電源装置４から予め設定された強度の高周波電流が供給されて、超音波発振子５に供給される。超音波発振子５とアンビル６は予め設定された速度で回転すると共に、超音波発振子５は予め設定された圧着圧力で、シート９をアンビル６との間に挟んだ状態を保持しながら、原料シート９の一端からシートの幅方向に他端まで移動する。

この操作によって超音波が照射されたシート９上の線に沿って、本発明の融着・溶断構造が形成される。この線の中心部分は溶融されて断面がＵ字状或いはＶ字状の溝が形成され、その溝の両側は２層のシートが融着・積層された構造となっている。また溝の底部は極めて薄いフィルム状の構造となっている。このような融着・溶断構造を有する溝を形成させる操作は、主として超音波発振用電源装置４から発生させる高周波電流の強度と、超音波発振子５のシートへの圧着圧力の調節によってなされる。これらの調節には或る程度の熟練は必要であるが、充分に安定した工業的生産状態を維持することが可能である。この操作によってシート上で超音波が照射された線に沿って、融着・溶断線１０が形成される。

このようにしてシート上における融着・溶断線の形成が完了すると、シートを超音波発振子５とアンビル６との間に保持していた、クランパー３が上がりシートは取り出しローラー７によって間欠的に送り出され、シート巻き取りユニット８で順次一定の太さのロールに巻き取られる。ロール内のシートには多数の袋が帯び状に連結されていて、使用時には外側から１枚づつ袋を指でちぎって使用できるようになっている。

本発明の新規な融着・溶断状態を含む不織布及びフィルムのバッグは、新しい包装用資材として、種々の商品の包装及びその他の分野での利用が考えられる。プラスチックフィルムの場合には、ミシン目を入れることによって本発明とほぼ同様な効果が得られるが、不織布の場合はミシン目では引き裂き口から繊維がはみ出して乱れて醜い形状となるため、商品包装等には適用できない。このため本発明は不織布シートの場合に特に効果的であり、不織布のバッグ等の新規な包装資材として広範囲な利用可能性が考えられる。

本発明方法を実施するための、超音波照射による製袋装置のフローシートを示す。

符号の説明

１超音波照射による溶着装置
２原料シート送り出しローラー
３クランパー
４超音波発振用電源装置
５超音波発振子
６アンビル
７溶着シート取り出しローラー
８溶着シート巻き取りユニット
９原料シート
10 超音波照射された融着・溶断線

Claims

熱可塑性樹脂フィルムまたは、熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に超音波発振子を圧着し、超音波ビームの照射点を連続した線状に移動させて、超音波が照射された部分を溶融しフィルムまたはシートの表面に、断面がＵ字状或いはＶ字状の連続した溝を形成させ、その際溝の底部が極めて薄いフィルム状の構造となるように、超音波ビームの照射度を調節することによって、熱可塑性樹脂フィルムまたは熱可塑性繊維からなる不織布シートに、指で容易に引裂き可能な連続した線状の溝を形成させる方法。
２層の熱可塑性樹脂フィルムまたは、２層の熱可塑性繊維からなる不織布シート或いは、熱可塑性樹脂フィルム及び熱可塑性繊維の不織布シートからなる２層のシートの表面に、超音波発振子を圧着して超音波ビームの照射点を連続した線状に移動させることによって、超音波ビームが照射された線の中心部分は溶融されて断面がＵ字状或いはＶ字状の溝が形成され、その溝の両側は２層のシートが融着・積層された構造となるが、その際溝の底部が極めて薄いフィルム状の構造となるように、超音波ビームの照射度を調節することによって、２層の熱可塑性樹脂フィルムまたは、２層の熱可塑性繊維からなる不織布シート或いは、熱可塑性樹脂フィルム及び熱可塑性繊維の不織布シートからなる２層のシートに、指で容易に引裂き可能な連続した線状の溝と、その両側に２層のシートが積層された構造を形成させる方法。
超音波発振子として、回転する円盤状でその円周部分の断面が鋭角である発振子と、熱可塑性樹脂フィルムまた/ 及び、熱可塑性繊維からなる不織布シートを介して、入射した超音波を反射させるアンビルが金属製回転円盤からなる、超音波照射装置を使用することを特徴とする、請求項１または２記載の熱可塑性樹脂フィルムまたは/ 及び熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に、指で容易に引裂き可能な溝を形成させる方法。
超音波発振子として、回転する円盤状でその円周部分の断面が鋭角の発振子と、その両側に円盤状超音波発振子とほぼ同じ直径を有する、２枚の歯車状の超音波発振子を併設し、円盤状超音波発振子と共に回転する超音波の照射装置を使用することを特徴とする、請求項３記載の熱可塑性樹脂フィルムまたは/ 及び熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に、２本の歯車状の超音波発振子によって形成された融着帯とその間に、指で容易に引裂き可能な溝を形成させる方法。
超音波発振子として先端が円錐状の発振子と、入射した超音波を反射させる金属製アンビルからなる、超音波照射装置を使用することを特徴とする、請求項１または２記載の熱可塑性樹脂フィルムまたは/ 及び熱可塑性繊維からなる不織布シートの表面に、指で容易に引裂き可能な溝線を形成させる方法。
２層の熱可塑性樹脂フィルムまたは、２層の熱可塑性繊維からなる不織布シート或いは、熱可塑性樹脂フィルム及び熱可塑性繊維の不織布シートからなる２層のシートからなる、多数の袋が帯状に連結された状態で巻き取られてロール状となり、そのロールに含まれる個々の袋と袋の間には、請求項２記載の方法でつくられた指で容易に引裂き可能な連続した線状の溝を有し、使用時に１枚づつ袋を指でちぎって使用できるロール状物。