JP2010120225A - 段ボール代替の気泡シート - Google Patents

Abstract

【課題】Ａ式段ボールの自動封緘機の好適に適用でき、且つ、軽量化を実現し得る段ボール代替の気泡シートを提供する。
【解決手段】本発明に係る段ボール代替の気泡シートＡは、次の（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすものとしている。（ａ）キャップフィルム１が中間層１２と外側層１１、１３とを有する３層からなり、その中間層１２がホモポリプロピレンからなるものである。（ｂ）ＪＩＳ Ｋ ７２０３に定める方法により測定した曲げ強度が、０．００１ＭＰａ以上、且つ、１０ＭＰａ以下である。（ｃ）ＪＩＳ Ｋ ７１０６に定める方法により２回続けて曲げこわさを測った場合、２回目の数値が１回目の数値の５０％以上である。（ｄ）気泡の粒配列が、気泡の直径をＤ、同列における気泡の配列ピッチをＰ、隣接する列同士の気泡のずれ角度をθとした場合、Ｐ＝１．０５Ｄ〜１．３Ｄ、θ＝５０°〜６５°である。
【選択図】図３

Description

本発明は、梱包などに好適に使用される段ボール代替の気泡シートに関する。

既に本件出願人は、段ボールの代替品として使用可能な気泡シートを提案している（例えば、特許文献１参照）。

この時本件発明者らは、従来プラスチック段ボールと称されていたものより柔らかいシート状物を提示している。しかしながら、かかるシート状物の性状を柔らかく設定しすぎると、いわゆる段ボールと同等に取り扱うことが難しくなり、広く普及している段ボール箱の自動封緘機にかけた場合に、フラップ部分の硬さ及び反発力が充分でないため旨く封緘できないという事態を招くことがあった。

一方、従来プラスチック段ボールと称されるものは、その名称とうらはらに硬いうえに反発力が大きく、Ａ式段ボール箱の自動封緘機には使用できなかった。これらの機械は通常ガイドロールかアームを介してシートを折り曲げて癖をつけてからテープを貼ったりホットメルトで貼り合せたりするようになっている。しかし、硬さや反発力が大きすぎるとその力でテープを引き剥がしたり、ホットメルトが冷却固化する以前に貼り合わせ面が剥がれていたりしてしまうという問題があった。

本件発明者らは研究のすえに、ＪＩＳ Ｋ ７２０３に定める方法により測定した曲げ強度が０．００１ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下であり、同一検体でＪＩＳ Ｋ ７１０６に定める方法により２回続けて曲げこわさを測った場合、２回目の数値が１回目の数値の５０％以上、さらに好ましくは６５％以上となるように設定した気泡シートであれば、上述した剥がれの問題が発生しない範囲でフラップ部分の硬さ及び反発力が充分なものとなり、前述した自動封緘機にかけることが可能であることを発見した。

しかし、従来の２層ないし３層の気泡シートで上記の条件を満たし、なおかつ箱を作った時にある程度の自立性を持ったものにするには、かなり単位面積あたりの重量が大きいものにならざるを得なかった。

重量が増加するということは、近年施行された容器包装リサイクル法や使用原料の増加による二酸化炭素推定発生量の増加からしても好ましくない。

そこで、本件発明者らは上記の条件を満たしながら、可能な限り軽量で環境負荷の小さな気泡シートを生み出すべくさらに探求を進めた。

そのために、まず本件発明者らは、気泡シートの腰（強度）の強さを不当に低下させることなく軽量化を図るために、キャップフィルムとバックフィルムとライナーフィルムの厚みのバランスに注目した。そして、その延長として気泡の粒配列にも配慮を致し本発明の基礎となる知見を得たものである。

ちなみに、気泡シートのような製品は、その成り立ちから考えるに本来キャップフィルムとバックフィルムの２層品であった。しかし、このような気泡シートでキャップフィルムを内側にして袋を作ると、袋内の粒が邪魔をして内容物が入れにくくなる。これを改善するために、キャップフィルムの頂部に薄いフィルムを貼ったのが３層気泡シートの始まりである。しかして、従来の気泡シートでは、剛性不足で段ボールの代替としての使用に耐えるものではなかった。
特願２００４−３４５９４号公報

本発明は、以上のような事情及び知見に基づいてなされたものであり、広く普及しているＡ式段ボールの自動封緘機にかけることが難しいという課題と、前記自動封緘機にかけることを主体に開発すると単位面積当りの重量が増加する傾向があるという課題を共に解決しようとするものであり、段ボールの代替として前記自動封緘機を用いて適切に梱包作業を行なうことができる上に、箱を作った場合に適度な自立性があり、しかも使用材料が少なく軽量で環境負荷の小さな段ボール代替の気泡シートを提供することを目的としている。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構成を採用したものである。すなわち、本発明に係る段ボール代替の気泡シートは、キャップフィルムとバックフィルムとライナーフィルムとの３層からなり、次の（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすことを特徴とするものである。
（ａ）キャップフィルムが少なくとも両面が他の層に接する中間層を有する３層以上の層からなり、その中間層がホモポリプロピレンからなるものである。
（ｂ）ＪＩＳ Ｋ ７２０３に定める方法により測定した曲げ強度が、０．００１ＭＰａ以上、且つ、１０ＭＰａ以下である。
（ｃ）ＪＩＳ Ｋ ７１０６に定める方法により２回続けて曲げこわさを測った場合、２回目の数値が１回目の数値の５０％以上である。
（ｄ）気泡の粒配列が、気泡の直径をＤ、同列における気泡の配列ピッチをＰ、隣接する列同士の気泡のずれ角度をθとした場合、Ｐ＝１．０５Ｄ〜１．３Ｄ、θ＝５０°〜６５°である。

ここで、前記（ｂ）の曲げ強度に関する記述と（ｃ）の曲げこわさに関する記述は、気泡シートに、段ボールと同等の強度特性を発揮させるための条件、換言すれば、段ボール用の自動封緘機にかけて不具合なく封緘することができるための条件を開示したものあり、前述したように、多くの試行錯誤を繰り返した末に得られた知見に基づく。

すなわち、前記（ｂ）で示す曲げ強度が１０ＭＰａを越えると、気泡シートの硬さや反発力が大きくなり過ぎ、自動封緘機で一旦貼り合わせた面が剥がれてしまうという不具合を招きやすくなる。一方、０．００１ＭＰａを下回ると、腰がきわめて弱くなるため事実上ＪＩＳ Ｋ ７２０３に定める測定が不可能になるだけでなく、自動封緘機にかけた場合には、フラップが倒れてしまい、ガイドローラーに引っかかってフラップの閉鎖やテープ止めがうまくできないという事態を招く。また、前記（ｂ）に示す曲げこわさに係る特性値が５０％未満となると、折癖がつきやすいものとなり、同じくフラップの倒れ等により自動封緘が実用上不可能になる。この曲げこわさに関する特性値は大きいほど好ましいが、どのようなフィルム材料を用いても物質の性質上、自ずとその上限が存在するものであり、事実上１００％はありえない。

ここで、前記（ａ）の記述は、省資源の観点から材料並びに構成の最適なバランスを模索する過程で見出された条件を開示するものである。

すなわち、キャップフィルムが少なくとも両面が他の層に接する中間層を有する３層以上の層からなり、その中間層がホモポリプロピレンからなるものであると、強度的観点からも有効に向上し得るものになり、特に３層以上の多層構造を適用することにより、腰の強さを不当に低下させることなく強度を担保しつつ軽量化することが可能となる。本発明者の研究するところによれば、前述した（ｄ）の条件範囲が実用上最もバランスがよく、腰の強さと軽量化を両立させることができる。

このような構成の気泡シートであれば、前記（ｂ）及び（ｃ）の条件が成立していることによって段ボールの自動封緘機にかけて実用上問題のない封緘作業を行なうことができるという効果が得られるだけでなく、前記（ａ）及び（ｄ）の条件が成立していることによって構造的な強度バランスが良好なものとなり、箱を作った場合の適度な自立性を少ない材料を用いて実現することが可能となる。

前記中間層に接する層の主原料として、汎用の合成樹脂の何を用いてもよいが、エチレン成分を含むポリプロピレン、中でも、特にポリプロピレン中でもエチレンコンテンツ３％以上のランダムポリプロピレン、好ましくはエチレンコンテンツ５〜１０％のスーパーランダムポリプロピレンを用いると、加工性に優れるだけでなく耐摩耗性に富み、フラップ部の繰り返し折り曲げにも強い段ボール代替の気泡シートが得られる。

なお、前記バックフィルムと前記ライナーフィルムの一方又は両方がホモポリプロピレンからなる層を有するものとしてもよい。その場合には、ホモポリプロピレンからなる層を表面に出るような２層のものとしてもよい。

本発明は以上のような構成であるから、段ボールの自動封緘機にかけることができる上に、腰の強さを確保するための構造的なバランスに優れており、可能な限り軽量化を図ることができる環境負荷の小さい段ボール代替の気泡シートを提供することができるものである。

本実施形態係る段ボール代替の気泡シート（以下、気泡シートと記す）Ａは、図２に示すように、荷物の梱包・運搬などに好適に適用し得る箱Ｂを形成している。この箱Ｂは、例えば一般の段ボール箱Ｂの製造に広く用いられているＡ式段ボールの自動封緘機によって、通常の段ボール箱と同様に形成されたものである。

ここで本実施形態に係る気泡シートＡは、図３に示すようなキャップフィルム１とバックフィルム２とライナーフィルム３との３層からなり、次の（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすことを特徴とするものである。（ａ）キャップフィルムが少なくとも両面が他の層に接する中間層を有する３層以上の層からなり、その中間層がホモポリプロピレンからなるものである。（ｂ）ＪＩＳ Ｋ ７２０３に定める方法により測定した曲げ強度が、０．００１ＭＰａ以上、且つ、１０ＭＰａ以下である。（ｃ）ＪＩＳ Ｋ ７１０６に定める方法により２回続けて曲げこわさを測った場合、２回目の数値が１回目の数値の５０％以上である。（ｄ）気泡の粒配列が、気泡の直径をＤ、同列における気泡の配列ピッチをＰ、隣接する列同士の気泡のずれ角度をθとした場合、Ｐ＝１．０５Ｄ〜１．３Ｄ、θ＝５０°〜６５°である。

なお、図３には気泡シートＡを模式的に示しているが、実際には、通常の製造方法に準じた方法により作られた気泡シートを用いる。すなわち、気泡シートの製造技術において留意すべきは、真空成形の金型形状に、成形されたキャップの形状が一致しないことである。気泡シート製造時のキャップフィルムは、溶融状態から金型により成形されたばかりで、依然として高い温度にあり、これに張り合わされるバックフィルムは溶融状態で接触するので、キャップに閉じこめられる空気は、当然に高い温度にある。一定の容積の空間に密閉された空気が、温度の低下により収縮する結果、気泡シートの形状は、それに応じて収縮する。よく知られているように、どの製品にも気泡に張りがないのは、そのためである。いま、概略を理解するため、気泡形成時の空気の温度が１００℃、気泡シート製品の環境温度が２０℃である場合を想定すると、内部の空気の体積は、７８．５％に減少しているはずである。実際に測定してみると、製造時の温度条件、気泡シートの目付、各フィルム厚さの比などによって多少異なるが、おおむね７０〜８５％の範囲にある。

気泡シート製品は、常にこのような状況に置かれているため、これを緩衝剤として使用し、面方向に負荷が加わったとき、圧力を受けた気泡内部に空気により気泡が横方向に張り出す、「胴ぶくれ」を生じた状態で落ち着く。このようにして、緩衝剤として機能しているときの気泡は、金型キャビティが与える高さから上記した空気の冷却収縮による気泡容積の減少分を差し引いたよりも、さらに低くなっている。この様子を実測するには、たとえば、たて×横１００ｍｍの気泡シートを１０枚、間に厚さ１ｍｍの厚紙を挟んで重ね、上から２００ｇの加重をかけて、積み重なった気泡シートの厚さを測定し、厚紙の分を差し引いて、平均の気泡高さを算出する、という試験を行なう。

以下、斯かる気泡シートＡの構成について説明する。そして勿論、以下に示すキャップフィルム１、バックフィルム２及びライナーフィルム３は、以下に示す範囲で異なった素材のものとしても、同一又は同系の樹脂により作られたものとしてもよい。

キャップフィルム１は、キャップフィルム１が中間層１２と外側層１１、１３とを有する３層からなり、図１に示すような配置にキャップ１０を形成し得るものであり、全体の厚みに対する厚み比を、例えば５５％に設定したものとしている。具体的にはキャップフィルム１は、外側層１１、１３を、本実施形態では例えばエチレン成分を含むポリプロピレン、さらに具体的にはエチレンコンテンツ５〜１０％のスーパーランダムポリプロピレンからなるものとしている。そして中間層１２は、本実施形態ではホモポリプロピレンを使用することにより、キャップフィルム１自体を剛性に優れたものとしている。なおキャップフィルム１は、具体的には形成されるキャップ１０の粒径Ｄを１０ｍｍ、粒高さを４ｍｍ、そして粒間の距離すなわちピッチＰを１１．５ｍｍ、そして隣接する列同士の気泡ｂすなわちキャップ１０のずれ角度θを６０°に設定している（図１）。

バックフィルム２は、キャップフィルム１とともに気泡ｂを形成し得るものであり、本実施形態ではその一例としてポリエチレンを用いているが、既存の種々の材料を用いることが可能である。勿論、上記外側層１１、１３等と同様に、エチレンコンテンツ５〜１０％のスーパーランダムポリプロピレンを用いたものとしてもよい。また全体の厚みに対する厚み比を、例えば３５％に設定したものとしているが、厚みを適宜調整したり、多層に構成したりしてもよい。

ライナーフィルム３は、バックフィルム２に対してキャップフィルム１を介して反対側に配置されたものであり、上述したものと同じくその一例としてポリエチレンを用いているが、既存の種々の材料を用いることが可能である。勿論、上記外側層１１、１３等と同様に、エチレンコンテンツ５〜１０％のスーパーランダムポリプロピレンを用いたものとしてもよい。また全体の厚みに対する厚み比を、例えば１０％に設定したものとしているが、厚みを適宜調整したり、多層に構成したりしてもよい。

以上のように、本実施形態に係る段ボール代替の気泡シートＡによれば、上述の構成とすることにより前記（ｂ）及び（ｃ）の条件が成立していることによって段ボールの自動封緘機にかけて実用上問題のない封緘作業を行なうことができるという効果が得られるだけでなく、前記（ａ）及び（ｄ）の条件が成立していることによって構造的な強度バランスが良好なものとなり、箱Ｂを作った場合の適度な自立性を少ない材料を用いて実現することが可能となる。

特に本実施形態に係る気泡シートは、中間層１２に接している外側層１１、１３にエチレンコンテンツ５〜１０％のスーパーランダムポリプロピレンを用いることにより、中間層との接合を良好なものとして好適に製造し得るものとなっているのみならず、一般に「固くて脆い」とされるホモポリプロピレンの特性を好適に補うことによって、高い曲げこわさを保ちながら衝撃に対する強度を有効に向上せしめたものとなっている。

＜変形例＞
以下、上記実施形態の変形例について説明するが、本実施形態に相当する構成要素には同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略するものとする。

すなわち本変形例に斯かる気泡シートＡ１では、図４に示すように、上記実施形態と同様のキャップフィルム１、バックフィルム２を有するとともに、ライナーフィルム３を２層としており、表面に面している表層３１を上記中間層１２と同じホモポリプロピレンからなるものとしている。なおキャップフィルムに接している内側層３２は上記実施形態と同様にポリエチレンを用いても良いが、表層３１との接着を良好に行うために、上記外側層１１、１３と同じエチレンコンテンツ５〜１０％のスーパーランダムポリプロピレンとしてもよい。

このような構成とすることにより、同じ重量でも曲げ強度、曲げこわさを有効に向上させることによって、より軽量化を図れる気泡シートＡ１を実現することができる。

以上、本発明の実施形態並びに変形例について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、上記実施形態並びに変形例ではキャップフィルム及びバックフィルムを単層並びに２層とした構成を開示したが、勿論３層以上としたり、ライナーフィルムを２層以上の多層としたりすることも可能である。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

以下に、本発明の実施例について詳述するが、本発明は当該実施例に限定されるものではない。

本実施例では、上記実施形態の気泡シートに該当する実施例１及び比較例１を供試材料として用いて、以下に記す試験を行う曲げ強度、曲げこわさの試験を行うとともに、Ａ式段ボール箱の自動封緘機に対する適性を調査した。

＜試験材料＞
実施例１として、キャップシートは全体の厚みからの厚み比を５５％とした３層構造のものとし、中間層はホモポリプロピレンからなるものとして全体の厚みからの厚み比を１５％とし、中間層の表面に接する外側層をエチレンコンテンツ８％のスーパーランダムポリプロピレンからなるものとして全体からの厚み比をそれぞれ２０％とした。バックシート、ライナーシート共にポリエチレンを用い、全体の厚みに対するキャップシート、バックシート及びライナーシートの厚み比をそれぞれ３５％及び１０％とした。気泡の粒径を１０ｍｍ、粒の高さを４ｍｍ、そして粒間のピッチを１１．５ｍｍとするとともに、隣接する列同士の気泡のずれ角度を６０°とした気泡シートを用いた。なお当該気泡シートの重量は１平方メートル当たり１３５ｇであった。
比較例１として、材質をキャップシート、バックシート、ライナーシート共にポリエチレンを用い、全体の厚みに対するキャップシート、バックシート及びライナーシートの厚み比をそれぞれ実施例１と同じく５５％、３５％及び１０％とし、気泡の粒径を１０ｍｍ、粒の高さを４ｍｍ、そして粒間のピッチを１１．５ｍｍとする気泡シートを用いた。なお当該気泡シートの重量は１平方メートル当たり１５０ｇとであった。

＜試験方法＞
Ａ型ＪＩＳ Ｋ ７２０３に定める方法により測定した曲げ強度、及び、ＪＩＳ Ｋ ７１０６に定める方法による曲げこわさの測定を行った。
そしてＡ式段ボールの自動封緘機として株式会社京都製作所のＫＴＢ−１００を用い、上記の実施例１、比較例１及び比較例２に対して、当該自動封緘機に対する適性を調査した。なお表中、Ａ式段ボールの自動封緘機に対する適性の評価として、段ボール同様に使用し得るという結果を得たものには○を、何らかの原因により適性を示さなかったものについては×を記入した。

＜試験結果＞
上述した試験における実施例１及び比較例１の結果を下記表１に記す。

以上のように、実施例１は、段ボール代替品として使用し得る条件、すなわちＡ式段ボールの自動封緘機に対する適性を示している。しかも、比較例１に対しては１割の軽量化を実現しながら強度に優れた段ボール代替気泡シートとなっていることが分かった。

また実施例１においては自動封緘機によってフラップの閉鎖、テープ止めといった工程が容易に行えるものとなっていたが、比較例１においてはフラップが倒れたために当該フラップの部分が自動封緘機のガイドローラーに引っ掛かってしまいフラップの閉鎖、テープ止めといった工程に適し得ないものであることが分かった。

本発明の気泡シートにおける粒の配置に係る説明図。 本発明の一実施形態に係る気泡シートによって形成された箱の外観図。 同実施形態に係る模式的な断面図。 同実施形態の変形例に係る模式的な断面図。

符号の説明

Ａ、Ａ１…段ボール代替の気泡シート（気泡シート）
１…キャップフィルム
１２…中間層
２…バックフィルム
３…ライナーフィルム
ｂ…気泡

Claims (4)

1. キャップフィルムとバックフィルムとライナーフィルムとの３層からなり、次の（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすことを特徴とする段ボール代替の気泡シート。
   （ａ）キャップフィルムが少なくとも両面が他の層に接する中間層を有する３層以上の層からなり、その中間層がホモポリプロピレンからなるものである。
   （ｂ）ＪＩＳ Ｋ ７２０３に定める方法により測定した曲げ強度が、０．００１ＭＰａ以上、且つ、１０ＭＰａ以下である。
   （ｃ）ＪＩＳ Ｋ ７１０６に定める方法により２回続けて曲げこわさを測った場合、２回目の数値が１回目の数値の５０％以上である。
   （ｄ）気泡の粒配列が、気泡の直径をＤ、同列における気泡の配列ピッチをＰ、隣接する列同士の気泡のずれ角度をθとした場合、Ｐ＝１．０５Ｄ〜１．３Ｄ、θ＝５０°〜６５°である。
2. 前記中間層に接する層の主原料として、エチレン成分を含むポリプロピレンを用いている請求項１記載の段ボール代替の気泡シート。
3. 前記エチレン成分を含むポリプロピレンを、エチレンコンテンツ５〜１０％のスーパーランダムポリプロピレンとしている請求項２記載の段ボール代替の気泡シート。
4. 前記バックフィルムと前記ライナーフィルムの一方又は両方がホモポリプロピレンからなる層を有するものである請求項１又は２記載の段ボール代替の気泡シート。

Images