JP2011201022A - 気泡シート - Google Patents

Abstract

【課題】気泡シート本来の柔軟性を損なうことなく、適度の腰の強さを備えた気泡シートを提供する。
【解決手段】中空状に膨出するとともに、円形状に開口する同一形状の多数の突起２０が規則的な配列で成形されたキャップフィルム２に、突起２０の開口部を封止するバックフィルム３を少なくとも積層してなる気泡シートにおいて、任意に選択した隣接する三つの突起２０ａ，２０ｂ，２０ｃの中心Ｏ_ａ，Ｏ_ｂ，Ｏ_ｃを結んでなる三角形Ｏ_ａＯ_ｂＯ_ｃの三つの角のそれぞれの角度を６０±２．５゜として、三角形Ｏ_ａＯ_ｂＯ_ｃが正三角形状となるように相互の位置関係を維持しつつ、三角形Ｏ_ａＯ_ｂＯ_ｃの各辺の長さをＰ、突起２０の基部の外径をＤとしたときに、両者の間に、１．０５Ｄ≦Ｐ≦１．１５Ｄなる関係が成り立つように各突起２０を配列させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、独立した多数の気泡を有する気泡シートに関する。

従来、中空状に膨出する多数の突起が形成されたキャップフィルムに、突起内に空気を封入するバックフィルムを積層することによって形成された、独立した多数の気泡を有する気泡シートが、包装用の緩衝材をはじめとする各種の用途に広く利用されている。

このような気泡シートは、例えば、多数の吸引孔が設けられた成形ロールの外周面に、溶融状態にある樹脂製のフィルム材を接触させて中空状に膨出する突起を真空成形した後に、成形された突起の開口部を封止するバックフィルムを積層するなどして製造することができる（特許文献１など参照）。

特開平１１−２１６７７０号公報

ところで、このような気泡シートを緩衝材として実際に使用する場面では、例えば、ロール状に巻き取られた長尺な気泡シートを巻き出しながら大きな荷物に巻き付けて梱包したり、予め所定の大きさに切り揃えられた気泡シートを菓子箱などの中敷きとして利用したりするなど、種々の使用態様がある。

これらの使用態様においては、その作業効率を高めることが求められるものの、柔軟な素材からなる気泡シートは腰が弱く、作業者が片手で持ったときに手元で垂れ下がってしまうことが多々ある。そうすると、作業者は、その都度、両手で気泡シートを持ち直すなどしなければならず、作業効率を低下させる原因にもなっていた。
また、気泡シートの裁断や製袋を自動機で行う場合にも、腰の弱い気泡シートはガイドロールなどの送り機構に巻き付き易く、運転の障害となることもあった。

このような不具合を改善するために第一に考えられるのは、気泡シートを厚肉にするなどして、気泡シートの腰を強くして折れ曲がり難くすることである。
しかしながら、気泡シートを単に厚肉にしたのでは、気泡シートが本来的に備える柔軟性が損なわれてしまい、包装に不向きなものになってしまいかねない。

そこで、本発明者は、気泡シート本来の柔軟性を損なうことなく、適度の腰の強さを備えた気泡シートを提供すべく鋭意検討を重ねたところ、気泡シートに形成される突起の配列に着目し、本発明を完成するに至った。
すなわち、従来の気泡シートにおける突起の配列の一例を図６に示すが、この例にあっては、突起１２０が形成されていない部分が、図中に示す一点鎖線に沿って一定の幅で直線状に連なって存在している。そして、このような部分では、キャップフィルムとバックフィルムとが平面的に融着されているだけであり、この部分で気泡シートが折れ曲がり易くなっているという知見を得た本発明者は、突起が形成されていない部分が直線状に連ならないように所定の配列で突起を形成することで、気泡シートの腰が適度に強くなることを見出して本発明を完成させた。

本発明に係る気泡シートは、中空状に膨出するとともに、円形状に開口する同一形状の多数の突起が規則的な配列で成形されたキャップフィルムに、前記突起の開口部を封止するバックフィルムを少なくとも積層してなる気泡シートであって、前記突起から任意に選択した隣接する三つの突起の中心を結んでなる三角形の三つの角のそれぞれの角度が６０±２．５゜となるとともに、当該三角形の各辺の長さＰと、前記突起の基部の外径Ｄとの間に、１．０５Ｄ≦Ｐ≦１．１５Ｄなる関係が成り立つように前記突起が配列されている構成としてある。

本発明によれば、その柔軟性を損なわせたりすることなく、従来品と同等の肉厚としたままで気泡シートの腰を適度に強くすることができる。

本発明に係る気泡シートの製造工程の一例を示す説明図である。 本発明に係る気泡シートにおける突起の配列の一例を示す説明図である。 本発明に係る気泡シートにおける突起の配列を説明する説明図である。 図２のＡ−Ａ断面図、及び当該断面に相当する部位における突起を成形する吸引孔の断面図である。 本発明の実施例及び比較例における評価試験についての説明図である。 従来の気泡シートにおける突起の配列の一例を示す説明図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る気泡シートの製造工程の一例を示す説明図であり、本実施形態における気泡シート１は、例えば、次のようにして製造することができる。

まず、図示しない押し出し機に取り付けられたフラットダイ２１から材料樹脂を押し出してなる樹脂フィルム２ａを、多数の吸引孔４１が設けられた成形ロール４の外周面に当該樹脂フィルム２ａが溶融状態で接触するように供給する。成形ロール４に設けられた吸引孔４１のそれぞれは、図示しない真空ポンプにつながれており、吸引孔４１内を減圧して成形ロール４の外周面に接触する樹脂フィルム２ａを真空成形することによって、中空状に膨出する多数の突起２０が成形されたキャップフィルム２を形成する。
このとき、本実施形態にあっては、気泡シート１の柔軟性を損なうことなく、気泡シート１の腰が適度に強くなるように、キャップフィルム２には、円形状に開口する同一形状の多数の突起２０が所定の配列で成形されるようにするが、これについては後述する。

次に、真空成形によって突起２０が成形されたキャップフィルム２には、成形ロール４に密着した状態のまま、突起２０の開口側にバックフィルム３を積層する。バックフィルム３は、図示しない押し出し機に取り付けられたフラットダイ３１から押し出され、成形ロール４に密着するキャップフィルム２と押圧ロール５０との間に溶融状態で供給されて、熱融着によってキャップフィルム２と積層一体化される。

これにより、突起２０内に空気を封入してなる独立した多数の気泡を有する気泡シート１が製造され、剥離ロール６によって成形ロール４から剥離された気泡シート１は、図示しない巻き取りロールに巻き取られていく。
なお、各フラットダイ２１,３１から材料樹脂を押し出してなる樹脂フィルム２ｂ及びバックフィルム３の厚みは、それぞれの材料樹脂の吐出量やラインスピードなどを適宜調整することで所定の厚みとすることができるが、通常は、５〜１５０μｍ程度とされる。

気泡シート１の製造に用いる材料樹脂としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂などのポリオレフィン系樹脂を単独で、又は二種以上を混合して用いることができる。
ポリプロピレン系樹脂としては、例えば、プロピレンホモポリマー、又はプロピレンと他のオレフィンとの共重合体などが例示できる。プロピレンと共重合される他のオレフィンとしては、エチレン、ブテン−１、イソブチレン、ペンテン−１などのα−オレフィンが挙げられ、これらの他のオレフィンとの共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体のいずれであってもよい。
また、ポリエチレン系樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、直鎖状超低密度ポリエチレン（ＬＶＬＤＰＥ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが例示できる。

前述したように、本実施形態にあっては、気泡シート１の柔軟性を損なうことなく、気泡シート１の腰が適度に強くなるように、円形状に開口する同一形状の多数の突起２０が所定の配列で成形されるようにする。そのような配列の一例を図２に示すが、この例では、気泡シート１の横方向（ＴＤ：Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ／前述したようにして製造される気泡シート１の送り方向に直交する方向に相当）に沿って複数の突起２０が並んでおり、このような突起２０の列が、同じ列の横方向に隣接する突起２０の間に、隣の列の突起２０が互い違いに位置するように、気泡シート１の縦方向（ＭＤ：Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ／前述したようにして製造される気泡シート１の送り方向に相当）に沿って連続している。

そして、任意に選択した隣接する三つの突起２０の中心を結んでなる三角形の三つの角のそれぞれの角度を６０±２．５゜として、当該三角形が正三角形状となるように相互の位置関係を維持しつつ、当該三角形の各辺の長さをＰ、突起２０の基部の外径をＤとしたときに、両者の間に、１．０５Ｄ≦Ｐ≦１．１５Ｄなる関係が成り立つように、各突起２０を規則的に配列させてある。
このような配列とすることで、任意に選択した隣接する三つの突起２０のうち二つの突起２０の基部の外周縁に共通に接する接線が、残りの一つの突起２０と交差するようになる。

このことを、図３に基づいて説明する。図３には、隣接する三つの突起２０ａ，２０ｂ，２０ｃの中心Ｏ_ａ，Ｏ_ｂ，Ｏ_ｃを結んでなる三角形Ｏ_ａＯ_ｂＯ_ｃが正三角形状となり、かつ、二つの突起２０ａ，２０ｂの基部の外周縁に共通に接する接線に、残りの一つの突起２０ｃの基部の外周縁も接するように配置した例を実線で示している。
なお、図３にあっては、突起２０ａ，２０ｂ，２０ｃの基部の外周縁のみを実線で示している。

この図３に実線で示す配置において、突起２０ｃの中心Ｏ_ｃから三角形Ｏ_ａＯ_ｂＯ_ｃの辺Ｏ_ａＯ_ｂにおろした垂線と当該辺Ｏ_ａＯ_ｂとの交点をｈとすると、三角形Ｏ_ａＯ_ｂＯ_ｃの辺Ｏ_ａＯ_ｃの長さＰと線分Ｏ_ｃｈの長さとの比は２：３^１／２であるから、線分Ｏ_ｃｈの長さは３^１／２×２^−１×Ｐとなる。そして、図中実線で示す配置では、線分Ｏ_ｃｈの長さは突起２０の基部の外径Ｄと等しくなることから、線分Ｏ_ｃｈの長さが突起２０の基部の外径Ｄよりも小さくなれば、すなわち、
３^１／２×２^−１×Ｐ＜Ｄ・・・（１）
なる関係が成り立てば、図中鎖線で示すように、突起２０ｃ側において二つの突起２０ａ，２０ｂの基部の外周縁に共通に接する接線が、突起２０ｃと交差することになる。
なお、図中鎖線で示す突起２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、上記（１）式の関係を満足するように、図中実線で示す突起２０ａ，２０ｂ，２０ｃの配列を修正したものである。また、図中鎖線で示すのは、配列が修正された突起２０ａ，２０ｂ，２０ｃの基部の外周縁である。

したがって、上記（１）式をＰについて解くと、Ｐ＜３^−１／２×２×Ｄ≒１．１５４Ｄとなり、Ｐ≦１．１５Ｄなる関係が成り立つことが、二つの突起２０ａ，２０ｂの基部の外周縁に共通に接する接線が、残りの一つの突起２０ｃと交差する条件になる。
ここで、隣接する三つの突起２０の中心を結んでなる三角形の各辺の長さＰの下限を１．０５Ｄ（１．０５Ｄ≦Ｐ）とするのは、当該長さＰがこれよりも小さくなると、突起２０が近接しすぎてしまい、突起２０に空気を封入してなる気泡の密閉性を保つのが難しくなってしまうためである。

このように、任意に選択した隣接する三つの突起２０の中心を結んでなる三角形の三つの角のそれぞれの角度が６０±２．５゜となるように突起２０を配列させるとともに、当該三角形の各辺の長さＰと、突起２０の基部の外径Ｄとの間に、１．０５Ｄ≦Ｐ≦１．１５Ｄなる関係が成り立つように突起２０を配列させることにより、気泡シート１を任意の方向（図２に代表的な三方向を一点鎖線で示す）に沿った直線上には、必ず突起２０が形成された立体的な部分が存在することになる。これにより、突起２０が形成されていない平面的な部分が直線状に連ならないようにして、気泡シート１が折れ曲がり難くなるようにすることができる。

その結果、本実施形態によれば、前述したようにして気泡シート１を製造するに際して、樹脂フィルム２ｂ（キャップフィルム２）やバックフィルム３の厚みを従来品と同等にしたままで気泡シート１の柔軟性を損なうことなく、気泡シート１の腰を適度に強くすることが可能になり、緩衝材として使用する際の作業性が向上する。
また、気泡シート１に形成される突起２０の配列を上記のようにすることで、突起２０が密に配列され、緩衝材としての機能向上を図ることができる。緩衝材としての機能を向上させるにあたり、気泡シート１の平面に占める突起２０の総面積は５０％以上であるのが好ましく、より好ましくは６５％以上である。
なお、突起２０の総面積は、突起２０の基部の外周縁によって囲まれる部分の面積の総和をいうものとする。

ここで、前述したようにして気泡シート１を製造するにあたり、成形ロール４に設けられる吸引孔４１は、成形しようとする突起２０の形状や、その配列に応じて設けられている。
なお、図４（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４（ｂ）は、当該断面に相当する部位における突起２０を成形する吸引孔４１の断面を示している。

本実施形態において、突起２０の基部は、キャップフィルム２とバックフィルム３との融着部から突起２０が立ち上がりはじめる部位をいうものとし、図示する例では、成形ロール４に設けられた吸引孔４１の面取りされた開口部の周縁に相当する。このとき、吸引孔４１の形状がそのまま忠実に転写されて突起２０が成形されれば、吸引孔４１の開口部の径Ｄ_１が、突起２０の基部の外径Ｄに等しくなるが、実際にはそのようにならないこともある。このため、成形ロール４に吸引孔４１を設けるにあたっては、実際に成形される突起２０の基部の外径Ｄを考慮して、吸引孔４１の開口部の径Ｄ_１や吸引孔４１の配列を適宜調整するのが好ましい。
また、突起２０の開口形状は、必ずしも真円に成形されるわけではない。このような場合には、突起２０の基部の外径Ｄは、気泡シート１の横方向に沿った突起２０の基部の最大外径部の径を実際に測定した値と、気泡シート１の縦方向に沿った突起２０の基部の最大外径部の径を実際に測定した値との相加平均によって求められた値とする。さらに、突起２０が真円に成形されない場合、突起２０の中心は、気泡シート１の横方向に沿った突起２０の最大外径部を通る線と、気泡シート１の縦方向に沿った突起２０の最大外径部を通る線との交点とする。

また、突起２０内に空気が封入される際、通常、その雰囲気温度は１００℃以上の高温になっているが、これが常温に低下すると、突起２０内に空入された空気が収縮する。このため、気泡シート１に形成された突起２０の大きさは、一般には、成形ロール４に設けられた吸引孔４１よりも小さくなっているが、気泡シート１に形成された突起２０から、成形ロール４に設けられた吸引孔４１の形状を推測するのは可能である。

例えば、適当な大きさに揃えて裁断された気泡シート１と、厚さ１ｍｍの板紙とを、水平面上に気泡シート１、板紙の順に交互に十枚ずつ重ねて２００ｇのおもりを載せたときの水平面から最も上位に重ねられた板紙の上面までの高さをＲとすると、突起２０の高さＨ_０は（Ｒ−１０）／１０から求められるが、このようにして求めた突起２０の高さＨ_０と、吸引孔４１の深さＨとの間には、Ｈ_０≒０．８Ｈなる関係が成り立つ。これは、突起２０内に封入される際の空気の体積（吸引孔４１の体積に相当する）をＶ１、そのときの温度をＴ１（例えば、１００℃）とし、温度Ｔ２（例えば、２０℃）のときに突起２０内に封入されている空気の体積をＶ２とすると、Ｖ１／Ｔ１＝Ｖ２／Ｔ２なる関係が成り立ち（シャルルの法則）、Ｖ２／Ｖ１＝Ｔ２／Ｔ１＝（２７３＋２０）／（２７３＋１００）≒０．８となることからも裏づけられる。

したがって、前述したようにして成形された突起２０は、一般に、突起２０の頂面側の角部が最も薄肉となるように成形される傾向にあるが、このことと、上記のようにして求められた気泡の高さＨ_０とを勘案すれば、気泡シート１に形成された突起２０の形状から、成形ロール４に設けられた吸引孔４１の形状を推測することができる。

次に、具体的な実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。

［実施例］
材料樹脂として、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を用いて、図１に示す装置により、キャップフィルム２の目付け量が２６ｇ／ｍ^２、バックフィルム３の目付け量が１４ｇ／ｍ^２となるようにして、目付け量４０ｇ／ｍ^２の気泡シート１を製造した。

成形ロール４０の外周面に設けられた各吸引孔４１は、円柱状に穿設され（図４（ｂ）参照）、その寸法は、深さｄが４．０ｍｍ、Ｃ０．２ｍｍで面取りした開口部の直径Ｄ_１が１０．４ｍｍ、それ以外の部分の直径Ｄ_２が１０ｍｍ、底面側の角部の曲率半径がＲ１ｍｍであった。
また、気泡シート１に形成される突起２０の配列が、図２に示す配列と同様となるようにしたところ、製造された気泡シート１において、任意に選択した隣接する三つの突起２０の中心を結んでなる三角形の三つの角のそれぞれの角度は６０゜であった。また、当該三角形の各辺の長さＰは１１．０ｍｍ、突起２０の基部の外径Ｄは１０．４ｍｍであり、１．０５Ｄ≦Ｐ≦１．１５Ｄの条件を満たしていた。
なお、本実施例の気泡シート１の平面に占める突起２０の総面積は８１．０％であった。

（評価試験）
得られた気泡シート１から、ＴＤ１００ｍｍ×ＭＤ３００ｍｍで矩形状の試験片１０を切り出した。そして、突起２０側が上面になるようにして、この試験片１０の長手方向に沿った半分の部分を載置台７に水平に支持させた（図５参照）。このとき、試験片１０の載置台７に支持されていない部分の先端側が載置台７の支持面に対して垂れ下がった長さｘを測定したところ、その値は５８ｍｍであった。また、ＴＤ３００ｍｍ×ＭＤ１００ｍｍで矩形状の試験片１０を切り出して、同様の評価試験を行ったところ、試験片１０の載置台７に支持されていない部分の先端側が載置台７の支持面に対して３２ｍｍ垂れ下がった。
なお、図５は、上記した評価試験についての説明図であるが、図中突起２０の図示を省略している。

［比較例］
突起の配列が、任意に選択した隣接する三つの突起の中心を結んでなる三角形の三つの角のそれぞれの角度は６０゜であるものの、当該三角形の各辺の長さＰが１４．５ｍｍ、突起２０の基部の外径Ｄが１０．４ｍｍであり、１．０５Ｄ≦Ｐ≦１．１５Ｄの条件を満たしていない以外は、実施例と同様にして気泡シートを製造した。
なお、本比較例の気泡シートの平面に占める突起２０の総面積は４６．６％であった。

（評価試験）
得られた気泡シートから、ＴＤ１００ｍｍ×ＭＤ３００ｍｍで矩形状の試験片１０を切り出して、実施例と同様の評価試験を行ったところ、試験片１０の載置台７に支持されていない部分の先端側が１０７ｍｍ垂れ下がった。また、ＴＤ３００ｍｍ×ＭＤ１００ｍｍで矩形状の試験片１０を切り出して、これについても同じように評価試験を行ったところ、試験片１０の載置台７に支持されていない部分の先端側が７６ｍｍ垂れ下がった。
いずれの場合も実施例に比べて大きく垂れ下がっており、実施例の気泡シートは折れ曲がり難く、腰が強くなっていることが確認できた。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。

例えば、前述した実施形態では、気泡シート１の横方向に沿って複数の突起２０が並び、このような突起２０の列が、同じ列の横方向に隣接する突起２０の間に、隣の列の突起２０が互い違いに位置するように、気泡シート１の縦方向に沿って連続する配列を示して説明した。しかしながら、突起２０の配列は、気泡シート１の縦方向に沿って複数の突起２０が並び、このような突起２０の列が、同じ列の縦方向に隣接する突起２０の間に、隣の列の突起２０が互い違いに位置するように、気泡シート１の横方向に沿って連続するようにしてもよく、任意に選択した隣接する三つの突起２０の配列が前述したような関係を満足していれば、これらに限定されない。

また、前述した実施形態では、気泡シート１をキャップフィルム２とバックフィルム３とからなる二層構造としたが、本発明では、これに限定されない。特に図示しないが、必要に応じて突起２０の頂面側にライナーフィルムを積層した三層構造としてもよい。このとき、ライナーフィルムは、押出機に取り付けられたフラットダイから材料樹脂を押し出して連続供給することによって、突起２０の頂面側に積層されるようにすることができる。さらに、アルミニウム箔などの金属箔や、これ以外の素材からなる層を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて積層することもできる。

また、前述した実施形態では、キャップフィルム２とバックフィルム３とを積層一体化するにあたり、押圧ロール５を用いているが、例えば、バックフィルム３をキャップフィルム２に積層するに先だって、バックフィルム３に静電気を帯びさせることにより、静電気によってバックフィルム３をキャップフィルム２に密着させて両者を互いに熱融着させるようにしてもよい。このようにすれば、バックフィルム２に余計な外力が作用せず、バックフィルム３の偏肉化を抑制することができる。

また、前述した実施形態では、突起２０が真空成形されてキャップフィルム２となる樹脂フィルム２ｂと、キャップフィルム２に形成された突起２０に空気を封入するバックフィルム３とが、押し出し機に取り付けられたフラットダイ２１，３１から押し出されて供給される例を示したが、本発明では、これに限定されない。当該樹脂フィルム２ｂと当該バックフィルム３とは、予め所定の厚みでフィルム状に成形されたものを加熱溶融しつつ、突起２０の真空成形や、熱融着が可能な溶融状態で供給するようにしてもよい。これは、必要に応じて突起２０の頂面側に積層されるライナーフィルムについても同様である。

また、前述した実施形態では、突起２０が円柱状に成形される例を示したが、本発明では、これに限定されない。突起２０は、円錐台状に成形されたものであっても、半球状に成形されたものであってもよい。円形状に開口する同一形状の多数の突起２０が、前述したような配列で成形されていればよい。

また、本発明に係る気泡シートは、緩衝材として使用する以外にも、断熱材としての用途など従来品と同様に各種の用途に広く利用することができ、断熱材として使用する場合にも、これを敷設する際の作業性の向上が期待できる。

本発明は、柔軟性を損なうことなく、適度の腰の強さを備えた気泡シートを提供する。

１ 気泡シート
２ キャップフィルム
２０ 突起
３ バックフィルム

Claims (3)

1. 中空状に膨出するとともに、円形状に開口する同一形状の多数の突起が規則的な配列で成形されたキャップフィルムに、前記突起の開口部を封止するバックフィルムを少なくとも積層してなる気泡シートであって、
   前記突起から任意に選択した隣接する三つの突起の中心を結んでなる三角形の三つの角のそれぞれの角度が６０±２．５゜となるとともに、当該三角形の各辺の長さＰと、前記突起の基部の外径Ｄとの間に、１．０５Ｄ≦Ｐ≦１．１５Ｄなる関係が成り立つように前記突起が配列されていることを特徴とする気泡シート。
2. 任意に選択した隣接する三つの突起のうち二つの突起が横方向又は縦方向に沿って並び、
   残りの一つの突起側において当該二つの突起の基部の外周縁に共通に接する接線が、当該残りの一つの突起と交差する請求項１に記載の気泡シート。
3. 気泡シートの平面に占める前記突起の総面積が５０％以上である請求項１又は２のいずれか一項に記載の気泡シート。

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