JP2007535424A - ブリスタシートを製造する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

ブリスタシートを製造する方法において、
ａ）底部フィルム、中央フィルム及び頂部フィルムをそれぞれのか粒から開始して押出す段階と、
ｂ）前記中央フィルムを熱成形する段階と、
ｃ）前記底部及び頂部フィルムを較正及び部分的に冷却する段階と、
ｄ）前記底部及び頂部フィルムの各々の少なくとも一方の側面を加熱し、これらの２つの底部及び頂部フィルムを前記熱成形した中央フィルムに結合する段階と、
を包含する。

Description

本発明は、ブリスタシート、特にポリプロピレンから作られるブリスタシートを製造する方法及び装置に関する。

ブリスタシートは、おおよそ、３００ｇ／ｍ^２まで変る坪量、すなわち、１平方メートル当たりの重量を有することができるポリプロピレンハニカムシートを称している。この製品は、たとえ良好なレジリエンス（すなわち、破壊強度）を有していても、例えば剛性及び硬さが非常に大きいという特別の特性を有している。この製品は、また、３０÷５０％の、充填ファクター、すなわち、製品により占有されている総容量に対してのプラスチック材料の容量の割合を有している。

この特別のハニカム構造のために、気泡シートは特別に興味を引く抵抗／比重量比を有しており、特に、この特性は包装産業において特別に興味を引き、重要なことであり、包装産業においては包装製品の重量を徐々に減少せしめ、したがって過剰包装現象を排除せしめるという特別の傾向がある。

当業界の現在の技術レベルにおいては、３つの異なるフィルムを熱結合して作られる気泡シートを使用しており、３つの異なるフィルムのひとつ（中央フィルム）は熱成形したフィルムである。熱成形により、中央フィルムはハニカム形状の特徴を備え、したがって３方向における慣性静止モーメントのかなりの増大を保証し、それ故相対抵抗率を増大せしめる。

当業界の現在の技術レベルによる製品の概要は、図１に示されている。図１は、上側又は頂部フィルム、中央の熱成形したフィルム及び下側又は底部フィルムを示す。中央フィルムの特別の構造は、最終製品に機械的特性（剛性、負荷抵抗など）及び機能的特性（軽さ、展性など）を与え、これらの特性は、最近、図１に示されているような気泡シート及び類似する製品を種々の適用に使用させるようにして、優れた結果を得ている。

上述したブリスタシートの製造は、しかしながら、種々の欠点を有している。ブリスタシートの製造のために現在用いられている方法は、実際に、非常に複雑な製造方法であって、高コストであり、特に現在の産業界の要求と比較できるものではない。

３つの異なるフィルムから作られて中央の熱成形したフィルムを包含する、ハニカム構造を備えているブリスタシートの製造のために現在用いられている方法は、本質的に２つある。これらの方法は根本的な相異を有し、第１の製造方法はバッチ方法、すなわちオフーラインであり、これに対して第２の製造方法は連続方法である。これらの方法は、しかしながら、適当な品質の最終製品を得ることを可能にするものではない。得られたブリスタシートは、実際に、その汎用性を保証するその特別の特性の幾つかが欠けている。

当業界の現在の技術レベルによる第１の方法（バッチ方法）は、同一の内部構造を有して（一般には、単一の層とされている、すなわち、単一の材料から成る）ボビンにすでに巻かれている３つのフィルムから開始する。これらの開始フィルム製品として、他の特別のユニットで予め製造されているフィルム製品を用いている。

中央層を形成するフィルムは、それから、ほどかされて加熱され、特別のコンフォーミングローラの機械的作用によって又は真空の形成でもって熱成形され、これに対して頂部及び底部として中央フィルムに結合しようとする２つのフィルムは次々にほどかされて、材料の軟化温度よりも高い温度（“ビカー”温度）にまで加熱され、その後熱成形フィルムに２つのプレッシングローラの機械的作用により接着される。

このようにして得られた製品は、図１に示されている気泡シートに類似する気泡シートである。

この方法は、種々の問題及び欠点を有する。第１に、種々の通路が気泡シートを得るために必要である。すなわち、この方法は、当然に熱／電気エネルギーの消費を伴なう、３つの平らなフィルムの押出し通路を用い、これにこれらのフィルムを冷却することが続き（他のエネルギーの使用を伴なう）、また、冷却したこれらのフィルムをそれぞれボビンに供給して貯蔵することが続き、更に、熱成形及び結合を行うために３つのフィルムの第２の加熱及び冷却が続き、これは時間及びコストの更なる相当の増大を伴う。このような方法全体のエネルギーバランスは、明らかに、少しもよくない。

更に、ブリスタシートにより要求される特性に依存する坪量（すなわち、厚さ）、色彩などの見地からの顧客の要求を満足せしめるために、種々の単一フィルムボビンを十分に供給する倉庫を有することが必要であり、このような倉庫は兵站学的にも経済学的にも非常に厄介なものである。このように種々の坪量及び種類のフィルムの広大な倉庫を手に入れて維持することが必要であることは、また、輸送コストの増大を生じせしめる。この方法は、また、多くの量の製造スクラップが作られることからよくないものである。このようなスクラップは、明らかに、単一フィルムのボビン交換ごとに（すなわち、バッチ方法が再び開始されるたびごとに）作られ、また最終製品の縁を切断することにより作られる。この切断は、気泡シートが物理−機械的要求のみならず一定の美観を満足するのを保証するために必要とされる。

当業界の現在の技術レベルによる第２の方法は、本質的にキャスト技術に基づく連続方法である。すなわち、この第２の方法は、水又は他の冷却液体の循環により低温度に維持されるシリンダにより冷却した平らなプラスチックフィルムを押出すようにしている。

この第２の方法により得られる気泡シートの品質は、しかしながら、機械的特性と外観との両方の点から不十分である。この不十分な最終品質は、また、明らかに、製品を一定の適用のために使用できるかどうかに影響する。

当業界の現在の技術レベルによる連続方法の概要を述べれば、次のとおりである。２つのフィルムを同時に押出しするようにし、一方のフィルムは冷却式コンフォーミングシリンダ上に直接送り出され、コンフォーミングシリンダはハニカムの原板部を有し、その内部に真空が特定のポンプでもって形成される。

このフィルムは、したがって、押出しから得られるそれ自身の熱素成分を搾取することにより熱成形され、したがって、フィルムを２回加熱しなければならない必要性を排除する。一方、底部を形成する下側フィルムは、前述したように、同時に押出され、それから前記熱成形フィルムの背面部分上に直接送り出され、プレッシングロールにより前記熱成形フィルムに即座に接着する。プレッシングロールは、一定圧力を増大せしめ、したがって、接着を容易にする。

しかしながら、底部フィルムが熱成形フィルムに、この熱成形フィルムがまだ高温であるときに（特に、高い坪量の場合であって、熱成形フィルムの熱素成分が非常に高く、コンフォーミングシリンダにより完全に吸収されていないときに）接着されることから、製品の変形が生ずる。特に、気泡の縁が一層明らかに変形することは明らかであり、これは最終製品の平面性をかなり制限し、気泡シートを他の製品、たとえばＴＮＴ、紙、アルミニウムなどの製品に結合しなければならないときにはネガティブな結果を生じせしめる。

次に、上側又は頂部層を形成するフィルムは、すでに形成されているフィルムのボビンから来て、不連続に結合される。したがって、このフィルムは加熱して（エネルギー消費の問題を繰り返す）、機械的なプレッシングロール装置により熱成形フィルムに接着しなければならない。熱成形フィルムも、また、接着を容易にするために再び加熱しなければならず、更なるエネルギー消費を伴う。

この方法は、更に、二次元的であるがなお一層重大な追加の問題を有する。すなわち、実際に、第３の層、すなわち頂部フィルムの結合は底部フィルムがすでに完全に冷却されているときに行われ、したがって気泡シート全体の熱不均衡がある。実際に、頂部フィルムはビカー値に近い温度を有するのに対し、底部フィルムはおおよそ室温に近い温度を有する。

このことは、必然的に内部引張りを生じせしめる。このような内部引張りは特殊のオーブンの使用でもって最少にしなければならず、このオーブンは製品全体を“緩和”して、残留引張りを少なくとも理論的には安定及び消去する。しかしながら、実際は、とりわけ気泡シートの最終坪量をひんぱんに変えなければならないときに、満足した結果を得るのが少しも容易ではない。この坪量の変化は、実際に異なる作動状態を要求するものでなく、一定の過渡期（この過渡期には当然に廃棄製品が多く作られる）の後に達することができるのものである。

更に、当業界の現在の技術レベルによるこの第２の方法は、かなりのエネルギー浪費と最終使用のために常に適当ではない製品の最終品質とを生じせしめる２つの異なる連続する段階を包含する。

本出願人は、驚いたことに、本発明による特別の方法が当業界の現在の技術レベルの欠点を除去することができることを見つけた。

したがって、本発明の対象は、ブリスタシートを製造する方法において、
ａ）底部フィルム、中央フィルム及び頂部フィルムをそれぞれのか粒から開始して押出す段階と、
ｂ）前記中央フィルムを熱成形する段階と、
ｃ）前記底部及び頂部フィルムを較正及び部分的に冷却する段階と、
ｄ）前記底部及び頂部フィルムの各々の少なくとも一方の側面を加熱し、これらの２つの底部及び頂部フィルムを前記熱成形した中央フィルムに結合する段階と、
を包含することを特徴とする方法、に関する。

本発明の他の対象は、ブリスタシートを製造する装置において、押出し装置を形成する少なくとも３つの押出しヘッドを包含すると共に、これらの押出しヘッドに熱成形及び冷却装置が続き、これらの熱成形及び冷却装置がそれから結合装置に接続されていることを特徴とする装置、に関する。

本発明の更に他の対象は、本発明による方法により得ることができるブリスタシートを保護要素又は包装要素として使用することを特徴とするブリスタシートの使用、に関する。

押出しフィルムの各々は、好適には、少なくとも３つの層から成る。

本発明による方法の主たる利点は、単一の製造段階によるブリスタシートの製造にあり、その結果、エネルギー消費が少なくなること、及び、間接的に、主として廃棄製品の徹底的な減少により環境への影響が少なくなることにある。

他の利点は、シートを形成する各々の単一フィルムが同時押出しの方法により同時に押出される３つの層から成ることにより保証される完全接着の結果として、層間はく離がないことである。

本発明による方法によれば、また、当業界の現在の技術レベルによる方法に存在する他の問題、すなわち、ブリスタシートを構成する３つのフィルム間が離れる危険なしに、良好な物理−機械的特性を有しまた同時に比較的低い温度での結合を可能にする材料の混合体を見つけ出す必要性を軽減又は完全に排除することができる。

この種類の混合体は、明らかに、最終製品、すなわちブリスタシートの製造方法の要求と特性の要求との間の妥協の結果である。しかし、この混合体は妥協の製品であるので、勿論両方の要求を１００％満足するものではない。

詳細には、本発明による方法により得ることができるブリスタシートは、上側又は頂部フィルムと、中央の熱成形したフィルムと、下側又は底部フィルムとから成る。

各々の単一フィルムは、好適には、図２に示されているように、構造体Ａ-Ｂ-Ａである３つの層から成る。２つの外側層Ａはコポリマーポリプロピレンフィルム（好適には、プロピレン鎖に挿入されたエチレン及び／又はブタン単量体を備えているブロック又はランダムポリプロピレン共重合体）から成り、このフィルムは特にフィルムを高温結合するために適当であると共に同時に接着及び比較的低い接続温度を保証する化学的特性を有する。

内部層Ｂはホモポリマーポリプロピレンフィルム、すなわち、プロピレン単量体から成り、このフィルムは特に高い物理−機械的特性を有し、したがって最終製品、すなわちブリスタシートに機械的抵抗及び軽さの観点から望まれている品質を保証する。

具体的には、上述した熱成形の段階ｂ）は、問題なしに熱成形することができるようにするために、中央フィルムをビカー値（この値はポリマーの種類と厳密に関連する）に近い温度に維持するようにする。ビカー値に近い温度とは、ビカー温度からビカー温度よりも約５℃低い温度までの温度範囲にあるものとする。

中央フィルムは、それから、完全には冷却されない。

上述した底部及び頂部フィルムの較正及び部分冷却の段階ｃ）は、最終製品に対して要求される特性に関連するこれらの底部及び頂部フィルムの較正に一連のカレンダを使用するようにしている。より詳細には、上述した較正及び部分冷却の段階ｃ）は、要求される最終坪量、いかなる場合でも、おおよそ、１００μｍから１０００μｍまでの範囲の坪量に関連する可変厚さでの底部及び頂部フィルムの較正を包含する。前記カレンダは、底部及び頂部フィルムを、ビカー温度よりも低い温度であってビカー温度にできる限り近い温度にまで、より具体的には、ビカー温度からビカー温度よりも５℃低い温度まで温度範囲にまで冷却する。

これらのカレンダは、しかしながら、２つの底部及び頂部フィルムの熱素成分を完全に吸収することができない。

押出し、熱成形、較正及び部分冷却の段階ａ）−ｃ）の終りにおいて、３つのフィルムは完全に結晶化させられ、したがって機械的作用がないときには変形不可能であるが、しかしまだ比較的熱い。

したがって、上述した段階ｄ）は、制限した量の熱の使用でもって底部及び頂部フィルムの各々の少なくとも一方の側面を加熱するようにし、これにより、中央の熱成形フィルムへの底部及び頂部フィルムの同時結合を２つのプレッシングロールによって行うようにする。

本発明によるブリスタシートの製造方法の他の利点は、次のとおりである。第１に、本発明による方法は、か粒（グラニュール）から開始し、中間通路なしに完成製品を直接に製造する連続方法である。したがって、ボビン倉庫は必要ではなく、兵站学及び輸送の観点からかなりの経済的利点を伴う。

また、要求されるいかなる坪量（この坪量は明らかに限定した変化範囲内である）のブリスタシートを、実際にはちょうど折よくなにがしかの色を付けて直接に製造することができ、厚さ変化を得るために廃棄される製品は最少とされる。

本発明による方法は、また、ブリスタ、すなわち中央の熱成形フィルムとの結合近くに維持されている十分に高い熱素成分のために、２つの頂部及び底部フィルムを多少加熱するだけが必要とされることから得られるかなりのエネルギー節約を可能とする。

本発明による方法は、更に、単一フィルムの接合性に影響を及ぼすことなしに、３つのフィルムの中央層（すなわち、層Ｂ）として高い機械的特性を有する材料を使用できるという他の利点を有する。

また、最終製品の機械的性質に影響を及ぼすことなしに、３つの層の２つの外側層（すなわち、２つの層Ａ）として高い接合性の性質を有する材料を使用することができる。

更に、本発明による方法は、連続方法であるので、開始の作動の間に、及び、とりわけ、レジーム（regime）状態の下で、スクラップを最少にする確実な利点を有する。なぜなら、最終製品の特性の著しい変化なしに、層Ｂのエキストルーダを提供するために切断した縁をリサイクルすることができるためである。

本発明による方法による得られるブルスタシートは、また、とりわけ、対称構造（すなわち、頂部及び底部フィルムの厚さが実質的に同一である）を有するフィルムの場合において、頂部及び底部フィルムを中央ブリスタ、すなわち熱成形層に同時に結合するために、したがって同一の熱状態でもって結合するために、残留内部引張りが全くないことを特徴とする。

更に、ブリスタシートは、フィルムの結合がビカー値に近い温度で行われるために及び外側層Ａのために特別の材料、すなわち、比較的制限した接触圧力の存在の下でよく接着することができる材料を使用するために、高い平面性を有する。

最後に、本発明による方法は、いかなる問題もなしに、頂部及び底部フィルムのカレンダによる較正のために高い坪量を有するフィルムを製造することができる。

本発明による方法の特徴及び利点は、本発明によるブリスタシート製造装置の側面図を示す添付図面（図３）を参照して述べられる下記の例示的であって非限定的な説明から一層明らかになるであろう。

図３は、本発明によるブリスタシート製造方法を実施する装置の概要を示し、特に、３つのフィルムの押出し及び結合ヘッドの区域を参照するものとする。

図３を参照するに、符号１は押出しヘッドを示し、符号２は較正装置のカレンダを示し、符号３は熱成形コンフォーミングシリンダを示し、符号４は結合用プレッシング装置を示し、符号５は後熱シリンダを示し、符号６はプリングシリンダを示し、符号７は頂部及び底部フィルムＡを示し、符号８は熱成形フィルムＢを示し、及び符号９はテンパリングオーブンを示す。

これらの装置は、当分野の専門家によく知られているので詳細には説明しない。

頂部及び底部フィルムの較正及び冷却装置は、カレンダ２により作動し、優れた寸法公差を保証する。この装置は、実際に、明らかにラインの速度に加えて、キャスティングカレンダ間の距離に簡単に作用することにより、広い坪量範囲を有するフィルムの製造を可能とし、これらのキャスティングカレンダの接線に一致して材料の小さなメニスカスを形成する。上述したように、前記カレンダは、非常に短い時間で、頂部及び底部のポリプロピレンフィルムの完全な結晶化を行い、したがって、非常に遅い又は一部分だけの結晶化の場合に発生する代表的な“スポット”構造を防止する。とりわけ、高い坪量の場合において、頂部及び底部フィルムの熱素成分は、しかしながら、完全には吸収されない。

この通路は、頂部又は底部のフィルムをブリスタ又は中央の熱成形フィルムに結合することを行うために、押出し中頂部又は底部のフィルムに与えられた熱の一部分を利用することを実現することに特に基づく本発明による方法の基礎であり、中央の熱成形フィルムは、冷却されているコンフォーミングシリンダ３により及び中央フィルム８をビカー温度よりも低い温度にもたらす内部吸引でもって、伝統的な方法で形成される。この場合において、しかしながら、また、中央フィルムの熱素成分の一部分を保存する。

フィルム走行部（すなわち、頂部、底部及び中央フィルムがたどる通路）は、非常に重要であり、頂部及び底部フィルム７が最良な状態の下で後熱シリンダ５に接近するように行われる。これは、頂部及び底部フィルム７が結合を直接可能にするような温度で後熱シリンダ５に到達し、又はどんな場合でも結合を行うために最少量の熱を要求することを意味する。結合は、２つのプレッシングロール４により２つの外側フィルムに対して同時に行われ、製品はそれから他の一対のロール又はプリングシリンダ６から引っぱり出される。

底部及び頂部フィルムは、好適には、実質的に同じ長さを有するフィルム走行又は供給通路を通して中央の熱成形フィルムとの結合に達する。

中央の熱成形装置及びその両側の較正及び冷却装置は、その後、３つのフィルムを結合装置に供給し、この結合装置では、フィルム走行部又は供給通路は実質的に同じである。

結合の後、テンパリングオーブン９において、有益には、強い非対称構造を有するブリスタシートを製造するときに、すなわち、底部フィルムを頂部フィルムとは非常に異なるようにするときに、これらの２つのフィルムの構造を異なるようにすることができ、この構造の相違はこれら２つのフィルムの異なる熱素成分及びそれ故異なる冷却率により異なる残留内部引張りの形成を導く。

当業界の現在の技術レベルによるブリスタシートの概要を示す図である。 本発明による方法により製造されるブリスタシートの好適な構造を示す図である。 本発明によるブリスタシート製造方法を実施する装置に側面図である。

Claims (21)

1. ブリスタシートを製造する方法において、
   ａ）底部フィルム、中央フィルム及び頂部フィルムをそれぞれのか粒から開始して押出す段階と、
   ｂ）前記中央フィルムを熱成形する段階と、
   ｃ）前記底部及び頂部フィルムを較正及び部分的に冷却する段階と、
   ｄ）前記底部及び頂部フィルムの各々の少なくとも一方の側面を加熱し、これらの２つの底部及び頂部フィルムを前記熱成形した中央フィルムに結合する段階と、
   を包含することを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記底部、中央及び頂部フィルムの各々が少なくとも３つの層の多層構造体であることを特徴とする方法。
3. 請求項１記載の方法において、前記底部、中央及び頂部フィルムの各々が３層に同時押出して作った多層構造体であり、この同時押出しの３層構造体が内部のポリプロピレンホモポリマー層と２つの外側のポリプロピレンコポリマー層とから成ることを特徴とする方法。
4. 請求項３記載の方法において、前記同時押出しの３層構造体が、内部のポリプロピレンホモポリマー層（Ｂ）と２つの外側のポリプロピレンコポリマー層（Ａ）とから成る構造（ＡＢＡ）を有することを特徴とする方法。
5. 請求項３又は４記載の方法において、前記ポリプロピレンコポリマーが、プロピレン及びエチレン及び／又はブテン単量体の反復単位から成るランダム又はブロック共重合体であることを特徴とする方法。
6. 請求項１記載の方法において、前記熱成形する段階ｂ）で、前記中央フィルムがビカー値に近い温度に維持されていることを特徴とする方法。
7. 請求項１記載の方法において、前記熱成形する段階ｂ）で、前記中央フィルムがビカー温度からビカー温度よりも５℃低い温度までの温度範囲に維持されていることを特徴とする方法。
8. 請求項１記載の方法において、前記底部及び頂部フィルムを較正及び部分的に冷却する段階ｃ）が、おおよそ１００μｍから１，０００μｍまでの厚さ範囲でそれらの較正をするようにしたことを特徴とする方法。
9. 請求項１記載の方法において、前記底部、中央及び頂部フィルムを較正及び部分的に冷却する段階ｃ）が、ビカー温度からビカー温度に近い温度までの温度範囲に冷却するようにしたことを特徴とする方法。
10. 請求項１記載の方法において、前記底部及び頂部フィルムを較正及び部分的に冷却する段階ｃ）で、ビカー温度からビカー温度よりも５℃低い温度までの温度範囲に冷却するようにしたことを特徴とする方法。
11. 請求項１記載の方法において、前記熱成形した中央フィルムへの前記底部及び頂部フィルムの結合が同時であることを特徴とする方法。
12. 請求項１記載の方法において、前記底部及び頂部フィルムが、実質的に等しい長さを有するフィルム走行又は供給通路を通して、前記熱成形した中央フィルムとの結合に達することを特徴とする方法。
13. ブリスタシートを製造する装置において、押出し装置を形成する少なくとも３つの押出しヘッドを包含すると共に、これらの押出しヘッドに熱成形及び冷却装置が続き、これらの熱成形及び冷却装置がそれから結合装置に接続されていることを特徴とする装置。
14. 請求項１３記載の装置において、前記ブリスタシートの頂部及び底部のフィルムのために前記較正及び冷却装置がカレンダ（２）により作動することを特徴とする装置。
15. 請求項１４記載の装置において、前記キャスティングカレンダ（２）間の距離が可変でことを特徴とする装置。
16. 請求項１３記載の装置において、前記熱成形装置が内部サクションを有する冷却型のコンフォーミングシリンダ（３）から成ることを特徴とする装置。
17. 請求項１３記載の装置において、前記結合装置の前に後熱シリンダ（５）を包含することを特徴とする装置。
18. 請求項１３記載の装置において、前記結合装置がプレッシングシリンダ（４）から成ることを特徴とする装置。
19. 請求項１３記載の装置において、前記結合装置の後にプリングシリンダ（６）及びテンパリングオーブン（９）が続いていることを特徴とする装置。
20. 請求項１３記載の装置において、中央の前記熱成形装置及びその両側の前記較正及び冷却装置が３つのフィルムを前記結合装置に供給し、前記結合装置でのフィルム走行又は供給通路の長さが実質的に同一であることを特徴とする装置。
21. 請求項１〜１２項のいずれか一項に記載の方法により得ることができるブリスタシートを保護要素又は包装要素として使用することを特徴とするブリスタシートの使用。

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