JP2013006307A

JP2013006307A - 積層体製造装置

Info

Publication number: JP2013006307A
Application number: JP2011139388A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takahashi; 健二高橋; Yoshikazu Takeshima; 良和竹島; Seiji Miyoshi; 誠治三好
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2031-06-23
Also published as: JP5874211B2

Abstract

【課題】凹凸模様を形成するロールの設備コストが低減でき、凹凸模様を形成するロールの交換が容易で、短時間で交換可能な積層体製造装置を提供する。
【解決手段】基材１が通過する方向にバックアップロール１０とニップロール１１とチルロール１２がこの順に配置され、押出機を経てＴダイ１３より溶融した熱可塑性樹脂を垂下させて形成した樹脂膜２と基材１とをバックアップロール１０とニップロール１１との間乃至はニップロール１１とチルロール１２との間に通過させて積層体を製造する装置であって、前記バックアップロール１０の外周面に凹凸模様１０ａが形成され、且つ、前記バックアップロール１０の直径が前記チルロール１２の直径より小さく着脱可能に設けられていることを特徴とする積層体製造装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチックフィルムを主とした基材と熱可塑性樹脂をＴダイよりフィルム状に押出して形成された樹脂膜を積層すると同時に積層された積層体の表面に凹凸模様を形成する積層体製造装置に関する。

従来、押出機を経てＴダイから溶融押出しされた熱可塑性樹脂膜はプラスチックフィルム、金属箔、合成紙、紙等の基材と重ね合わせてチルロール（冷却ロール）とニップロールとの間を通過させたときに押圧することにより積層され、チルロールにより冷却されて積層体が製造されている。

この場合、ラミネートされた積層体に要求される性能に応じて、チルロール表面に形成された凹凸模様を積層体の表面に賦型することにより種々の凹凸模様を形成することが行われており、チルロールは表面に形成された凹凸模様が異なる種類のものが複数本準備されているのが通常であり、積層体に要求される滑り性、ブロッキング性、透明性、意匠性等の性能を満たすために、基材の種類、押出す熱可塑性樹脂の種類等を勘案して複数本のチルロールの中から最適の凹凸模様を有するチルロールが選択され使用されている。また、意匠性、ブランド性を高めるために特殊なデザインやロゴ、或いはホログラム等の凹凸模様を施したチルロールが使用されることもある。

チルロールは押出された熱可塑性樹脂膜の冷却効率を高めるために、通常、直径６００ｍｍφ程度のものが使用されており、重量物であるので取扱いに手間がかかると共に労働負荷がかかるものである。

積層体の凹凸模様を変更する場合には、その都度、所望の凹凸模様を有するチルロールに交換をする必要がある。チルロール交換に際し、まず旧チルロールに駆動伝達しているタイミングベルト等を外し、ボルトを取外して軸受カバーを取外し、旧チルロールをクレーン等で持ち上げ取り外し、所望の凹凸模様を有するチルロールに交換し、再び、上記とは逆の手順で取付ける。これらのチルロール交換作業は、手間がかかるものであり、交換時間がかかり過ぎるという問題や労働負荷がかかるという問題があった。

一方、このような課題を解決するものとして、エクストルジョンラミネーターにおいて、冷却するクーリングロール（チルロール）の軸受が下側の支持台のみで構成されたエクストルジョンラミネーターのクーリングロール支持装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の支持装置によりチルロール交換時間は短縮された。しかし、チルロールは複数本を準備しなければならず、チルロールは高価であり設備コストが嵩むという問題がある。また、チルロールは重量物であるので取扱いに手間がかかり交換時間の短縮には限界があり、まだ十分とは言えないのが実情である。

また、万線状パターン群でなる微細な凹凸部が施されている金属版を冷却ロール（チルロール）に装着し、Ｔ型ダイスから押出した溶融合成樹脂を金属版の装着された冷却ロールに押出し、冷却し製膜すると同時に、万線状パターン群でなる微細な凹凸パターンを樹脂表面に形成する凹凸パターンを有するシートの製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献２に開示された技術は、金属版を歪まずに装着するにはスキルが要求され、熟練者でないと装着に手間がかかるという問題や、装着した合わせ目が発生するという問題があり、チルロール交換時間が短時間で、設備コストが少なくてすむ積層体製造装置の開発が望まれている。

実開平５−７４３６号公報特開２００７−１１８２７４号公報

そこで本発明者は、上記課題に鑑み、鋭意、研究の結果、凹凸模様をバックアップロールに形成し、バックアップロールを着脱可能にすることにより、チルロール交換作業を少なくできることを見出し、本願発明に至った。すなわち、本発明の目的は、凹凸模様を形成するロールの設備コストが低減でき、凹凸模様を形成するロールの交換が容易で、短時間で交換可能な積層体製造装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を達成するために、請求項１記載の本発明は、基材が通過する方向にバックアップロールとニップロールとチルロールがこの順に配置され、押出機を経てＴダイより溶融した熱可塑性樹脂を垂下させて形成した樹脂膜と基材とをバックアップロールとニップロールとの間乃至はニップロールとチルロールとの間に通過させて積層体を製造する装置であって、前記バックアップロールの外周面に凹凸模様が形成され、且つ、前記バックアップロールの直径が前記チルロールの直径より小さく着脱可能に設けられていることを特徴とする積層体製造装置である。

また、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の積層体製造装置において、前記チルロールの直径が４００〜８００ｍｍφであり、前記バックアップロールの直径が１２０〜２５０ｍｍφであることを特徴とするものである。

また、請求項３記載の本発明は、請求項１又は２記載の積層体製造装置において、前記押出機が、基材が通過する方向と平行に移動可能であることを特徴とするものである。

また、請求項４記載の本発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の積層体製造装置において、前記バックアップロール、前記ニップロールおよび前記チルロールの中心が略水平に位置することを特徴とするものである。

本発明の積層体製造装置は、基材が通過する方向にバックアップロールとニップロールとチルロールがこの順に配置され、押出機を経てＴダイより溶融した熱可塑性樹脂を垂下させて形成した樹脂膜と基材とをバックアップロールとニップロールとの間乃至はニップロールとチルロールとの間に通過させて積層体を製造する装置であって、前記バックアップロールの外周面に凹凸模様が形成され、且つ、前記バックアップロールの直径が前記チルロールの直径より小さく着脱可能に設けられている構成とすることにより、凹凸模様の変更に際しては、従来のようにチルロール交換をすることなく、バックアップロールの交換をすることになり、バックアップロールはチルロールに比べ小径であり取扱いが簡便となり、交換時間が短縮される。また、チルロールに比べ、バックアップロールは小径であり、安価となるので設備コストが低減できる。さらに、チルロールの交換頻度が少なくなるので労働負荷が軽減される。また、Ｔダイより溶融した熱可塑性樹脂をバックアップロールとニップロールとの間に垂下させて樹脂膜を形成しバックアップロールとニップロールとの間に基材と樹脂膜とを通過させ押圧し、チルロールで冷却させることにより、基材の表面または基材と樹脂膜の両表面に凹凸模様を形成すると同時に積層することができる。

また、請求項２記載の本発明は、前記チルロールの直径が４００〜８００ｍｍφであり、前記バックアップロールの直径が１２０〜２５０ｍｍφであるので、バックアップロールの軽量化が図れ、取扱いが一層容易となる。

また、請求項３記載の本発明は、押出機が、基材が通過する方向と平行な方向に移動できるので、凹凸模様を形成する必要がない場合、押出機を移動してＴダイより溶融した熱可塑性樹脂をニップロールとチルロールとの間に垂下させて樹脂膜を形成し、基材と樹脂膜をニップロールとチルロールとの間に通過させ押圧し積層することができる。

本発明に係る積層体製造装置を示す概略図である。本発明に係る積層体製造装置をエクストルージョンラミネーターのラミネート部に搭載した概略図である。本発明に係る積層体製造装置を用いた積層体製造方法の他の例を示す概略図である。

上記の本発明について、図面等を用いて以下に詳述する。
図１は本発明に係る積層体製造装置を示す概略図、図２は本発明に係る積層体製造装置をエクストルージョンラミネーターのラミネート部に搭載した概略図、図３は本発明に係る積層体製造装置を用いた積層体製造方法の他の例を示す概略図であり、図中の１は基材、２は樹脂膜、３は凹凸模様を有する積層体、３’は積層体、４は巻取、１０はバックアップロール、１０ａは凹凸模様、１１はニップロール、１２はチルロール、１３はＴダイ、２０は第１給紙装置、２１はＡＣコーティング装置、２２は乾燥装置、２３はラミネート部、２４は巻取装置をそれぞれ示す。

図１は本発明に係る積層体製造装置を示す概略図であって、積層体製造装置は、エクストルージョンラミネーターのラミネート部に載置されるものである。積層体製造装置は、図１に示すように基材１が通過する方向（以下、ウェブ走行方向という。）にバックアップロール１０とニップロール１１とチルロール１２がこの順に配置され、押出機（図示しない）を経てＴダイ１３より溶融した熱可塑性樹脂を垂下させて形成した樹脂膜２と基材１とをバックアップロール１０とニップロール１１との間に通過させて凹凸模様を有する積層体３を製造する装置である。

また、押出機はウェブ走行方向と平行に移動可能とすることもできる。その場合、押出機に固定して設置されたＴダイ１３は押出機と共にウェブ走行方向と平行に移動する。後述するが、図１の破線で示した部分まで移動させるとニップロール１１とチルロール１２との間にＴダイ１３より溶融した熱可塑性樹脂を垂下させて形成された樹脂膜２を導くことができ、ニップロール１１とチルロール１２との間に樹脂膜２と基材１を通過させて積層体３’（図３参照）を製造することができる。なお、図中の破線は移動したＴダイと樹脂膜を示し、符号は省略している。また、凹凸模様を有する積層体３の凹凸模様は図示していない。

チルロール１２には駆動手段が設けられ、エクストルージョンラミネーターにおける基材の走行速度はチルロール１２の周速と同調するようになっている。バックアップロール１０とニップロール１１は、例えばエアシリンダー等を介してチルロール１２に圧着できるように圧着手段を備えている。
樹脂膜２と基材１とをバックアップロール１０とニップロール１１との間乃至はニップロール１１とチルロール１２との間に通過させて積層体を製造する際には、圧着手段によりニップロール１１を介してバックアップロール１０がチルロール１２に圧着されている。
バックアップロール１０とニップロール１１は駆動手段がなくてもよいが、樹脂膜２と基材１とをバックアップロール１０とニップロール１１との間で積層する場合には、バックアップロール１０には駆動手段（図示しない）を設ける方が好ましい。
また、バックアップロール１０、ニップロール１１及びチルロール１２には、ロールの軸方向の両端に通じる中空部（図示しない）を有しており、ロールの軸の一端から中空部を経て他端に流れる例えば水等の冷却流体が連続して供給され樹脂を適正な温度に冷却する冷却手段を備えている。さらに、バックアップロール１０の冷却能力を高めるためにバックアップロール１０に圧着する冷却ロール（図示しない）を設けることができる。

バックアップロール１０の外周面に凹凸模様１０ａが形成され、且つ、バックアップロール１０の直径がチルロール１２の直径より小さく着脱可能に設けられている。
そして、図１に示すようにバックアップロール１０とニップロール１１との間に基材１と樹脂膜２とを通過させ、チルロール１２にニップロール１１を介してバックアップロール１０を圧着させることにより、バックアップロール１０の外周面に形成された凹凸模様１０ａが基材１の表面または基材１と樹脂膜２の両表面に賦型されると同時に積層され、その後、凹凸模様を有する積層体３はチルロール１２の表面に巻き付けられつつ適正な温度に冷却される。なお、チルロール１２は矢印で示したように時計回りの方向に回転している。

バックアップロール１０の表面に設けられる凹凸模様１０ａは、特に限定されるものではなく、例えば、石目、布目、砂目模様等を施して積層体の滑り性、ブロッキング性を向上させたり、或いは、デザインやホログラム等の凹凸模様を施して意匠性を高めたり、或いは文字記号、万線、抽象模様等を施しブランド性を高めたりすることができる。

凹凸模様１０ａの作製方法としては、中空部を備えたステンレス鋼、鉄鋼等からなるバックアップロール１０の外周面に、例えばクロムメッキ、銅メッキ、ニッケルメッキ等のメッキ処理を施した後に、そのメッキ面に対してダイヤモンドバイトや金属砥石等を用いた除去加工、レーザー加工等を行う方法、又は銅メッキ、ニッケルメッキ等のメッキ処理を施した後にケミカルエッチングを行なう方法等が挙げられるが、これらの手法に特に限定されるものではない。もちろん、凹凸模様を施した後、さらに表面にクロムメッキ等を施し耐久性を持たせることもできる。

このようにバックアップロール１０に凹凸模様を形成することにより、新たな凹凸模様が要求される作業に切替を行う場合には、従来のようにチルロール１２を交換する必要がなく、バックアップロール１０を交換すればよい。さらにバックアップロール１０の直径がチルロール１２の直径より小さく着脱可能に設けられているので、バックアップロール１０の軽量化が図れ、取扱いが簡便となり、交換時間が短時間となる。さらに、チルロールに比べ、バックアップロールは小径であり、設備コストが低減できる。また、チルロール１２の直径が４００〜８００ｍｍφであり、バックアップロール１０の直径が１２０〜２５０ｍｍφであることが好ましく、バックアップロール１０の直径が２５０ｍｍφを超えると重量が増加し、取扱いに手間がかかり、交換時間も長くなり、さらに、バックアップロールのコストも高いものとなる。バックアップロール１０の直径が１２０ｍｍφ未満では十分な冷却性能が得られない。

また、バックアップロール１０とニップロール１１とチルロール１２の配置位置は、バックアップロール１０、ニップロール１１およびチルロール１２の中心を結ぶ線が曲線又は勾配がある直線でもよいが、図１に示すように略水平線上に位置するように配置することが好ましい。なぜなら、樹脂膜２の垂下位置がバックアップロール１０側、ニップロール１１側、又はチルロール１２側に偏ることなく、バックアップロール１０とニップロール１１との接点又はニップロール１１とチルロール１２との接点となるようにできるので基材１と樹脂膜２との良好な接着強度が得られ、あるいは、基材１が樹脂膜２の熱で異常に伸びることがないので品質が良好となる。
また、ニップロール１１は、中空部を備えたステンレス鋼、鉄鋼等の鉄芯の外周面に例えばエチレンプロピレンゴム等の合成ゴムで被覆され、さらに合成ゴムの外周面に耐熱性、離型性のあるシリコンゴムが被覆され、適宜、硬度が調整されたものが用いられる。ニップロール１１の直径は、通常、１５０〜２５０ｍｍφである。

図２は、本発明に係る積層体製造装置をエクストルージョンラミネーターのラミネート部に搭載した概略図である。エクストルージョンラミネーターは、図２に示すように基材１がコイル状に巻き取られた巻取４を取付けて巻き戻す第１給紙装置２０、第１給紙装置２０より繰り出された基材１にアンカー剤（ＡＣ剤）の希釈溶液を塗布するＡＣコーティング装置２１、ＡＣ剤の希釈剤を乾燥させる乾燥装置２２、第１給紙より繰り出された基材１とＴダイより熱可塑性樹脂を溶融押出した樹脂膜とを積層するラミネート部２３、凹凸模様を有する積層体３をコイル状に巻き取る巻取装置２４から構成され、各装置間にウェブをサポートする複数のガイドロールやその他の付属装置が搭載されている。

上記ラミネート部２３には、本発明に係る積層体製造装置が搭載されており、図２には、基材１が通過する方向に回転する外周面に凹凸模様１０ａが形成されたバックアップロール１０とニップロール１１とチルロール１２がこの順に配置され、押出機を経てＴダイ１３より溶融した熱可塑性樹脂を垂下させて形成した樹脂膜２と基材１とをバックアップロール１０とニップロール１１との間に通過させ、チルロール１２にニップロール１１を介してバックアップロール１０を圧着させることにより、バックアップロール１０の外周面に形成された凹凸模様１０ａが基材１の表面または基材１と樹脂膜２の両表面に賦型されると同時に積層され、その後、凹凸模様を有する積層体３はチルロール１２の表面に巻き付けられつつ適正な温度に冷却され、複数のガイドロールを経て巻取装置２４に巻き上げられて巻取となるものである。
なお、図２にはＴダイを備えたラミネート部２３がひとつであるシングルラミネーターを例示したが、ラミネート部２３と巻取装置２４との間にさらにＮｏ．２ラミネート部を備えたタンデムラミネーターであってもよい。タンデムラミネーターの場合には、ラミネート部２３又はＮｏ．２ラミネート部に本発明の積層体製造装置を搭載することができる。また、図示していないが、第二給紙装置を設け、第二給紙装置より他方の基材をチルロール１２側からバックアップロール１０とニップロール１１の間に供給し、第一給紙装置２０から供給された一方の基材１とを樹脂膜２でサンドイッチラミネーションすることもできる。

図３は、本発明に係る積層体製造装置を用いた積層体製造方法の他の例を示す概略図であり、押出機をウェブ走行方向と平行に移動させ、押出機を経てＴダイより溶融した熱可塑性樹脂をニップロール１１とチルロール１２との間に垂下させて樹脂膜２を形成し、基材１と樹脂膜２とをニップロール１１とチルロール１２との間を通過させ、チルロール１２にバックアップロール１０とニップロール１１を圧着させることにより、基材１と樹脂膜２とを積層し、その後、積層体３’はチルロール１２の表面に巻き付けられつつ適正な温度に冷却されるものである。

本発明において、チルロール１２は反転可能な駆動手段を備えていることが好ましく、本発明の積層体製造装置の図１の例では、チルロール１２は時計回り方向に回転しており、図３に示す積層体製造法の他の例では、時計回りと反対方向に回転している。このように押出機をウェブ方向と平行に移動できる構成とする方が好ましく、基材１の表面または基材１と樹脂膜２の両表面に凹凸形成を行わない場合、押出機を移動してＴダイより溶融した熱可塑性樹脂を押出し形成した樹脂膜の垂下させる位置、基材１を走行させる位置及びチルロール１２の回転方向をそれぞれ変更をする操作だけで積層材の形成内容変更が可能となり利便性が供与できる。なお、押出機は、従来と同様にウェブ走行方向と直交する方向に前進、後退できる手段を有していることは言うまでもない。

本発明に用いられる基材としては、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリエチレン等のフィルムやセロハンや上記のフィルムにポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール等のガスバリア性樹脂組成物を塗布してガスバリア層を設けたもの、あるいは、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化インジウム、酸化錫、酸化ジルコニウム等の無機物を蒸着して蒸着層を設けたものを用いることができる。また、これらのフィルムとしては、未延伸フィルム、一軸方向ないし二軸方向に延伸したフィルムが使用でき、上記のフィルムの単体もしくはこれらを組合せて積層したものを用いることができる。なお、未延伸フィルムは第二給紙装置より供給し、列挙した上記の基材とサンドイッチラミネーションするのが好ましい。

本発明に用いられる熱可塑性樹脂としては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状（線状）低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタアクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−メタアクリル酸エステル共重合体、非晶性ポリエステル系等の樹脂が挙げられる。

１基材
２樹脂膜
３凹凸模様を有する積層体
３’ 積層体
４巻取
１０バックアップロール
１０ａ凹凸模様
１１ニップロール
１２チルロール
１３Ｔダイ
２０第１給紙装置
２１ＡＣコーティング装置
２２乾燥装置
２３ラミネート部
２４巻取装置

Claims

基材が通過する方向にバックアップロールとニップロールとチルロールがこの順に配置され、押出機を経てＴダイより溶融した熱可塑性樹脂を垂下させて形成した樹脂膜と基材とをバックアップロールとニップロールとの間乃至はニップロールとチルロールとの間に通過させて積層体を製造する装置であって、
前記バックアップロールの外周面に凹凸模様が形成され、且つ、前記バックアップロールの直径が前記チルロールの直径より小さく着脱可能に設けられていることを特徴とする積層体製造装置。
前記チルロールの直径が４００〜８００ｍｍφであり、前記バックアップロールの直径が１２０〜２５０ｍｍφであることを特徴とする請求項１記載の積層体製造装置。
前記押出機が、基材が通過する方向と平行に移動可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の積層体製造装置。
前記バックアップロール、前記ニップロールおよび前記チルロールの中心が略水平に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層体製造装置。