JP2013006309A

JP2013006309A - 積層体製造装置

Info

Publication number: JP2013006309A
Application number: JP2011139392A
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: JP5810666B2

Abstract

【課題】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。
【解決手段】ニップロールとチルロールとの間に、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通過させて積層体を製造する装置であって、少なくともチルロールが第一チルロールと第二チルロールを備え、前記第一チルロールが前記ニップロール側に位置しその外周面に凹凸模様が形成され、且つ、前記第一チルロールの直径が前記第二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。
【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。

図３は従来の積層体製造装置を示す概略図である。押出機(図示しない)を経てＴダイ１１４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１０２と基材１０１と重ね合わせた状態でニップロール１１１とチルロール１１３との間を通過させ、チルロール１１３にバックアップロール１１０とニップロール１１１を圧着させることにより、チルロール１１３の外周面に形成された凹凸模様が樹脂膜１０２に賦型されると同時に積層され、チルロール１１３の表面に巻き付けられつつ冷却され、凹凸模様が形成された積層体１０３となってチルロール１１３から移動して複数のガイドロールを経て巻取装置(図示しない)に巻取られる。
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１１３の交換に際し、まず旧チルロール１１３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、現状のチルロールとニップロールの間に凹凸模様を形成した小径のチルロールを新たに追加し、該小径のチルロールを着脱可能にし、該小径のチルロールを交換することにより、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、ニップロールとチルロールとの間に、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通過させて積層体を製造する装置であって、少なくともチルロールが第一チルロールと第二チルロールを備え、前記第一チルロールが前記ニップロール側に位置しその外周面に凹凸模様が形成され、且つ、前記第一チルロールの直径が前記第二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、前記第二チルロールの直径が４００〜８００ｍｍφであり、前記第一チルロールの直径が１２０〜２５０ｍｍφであることを特徴とするものである。

本発明の積層体製造装置は、ニップロールとチルロールとの間に、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通過させて積層体を製造する装置であって、少なくともチルロールが第一チルロールと第二チルロールを備え、前記第一チルロールが前記ニップロール側に位置しその外周面に凹凸模様が形成され、且つ、前記第一チルロールの直径が前記第二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、第一チルロールのみを交換することになり、第一チルロールは第二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、第二チルロールに比べ、第一チル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、第二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ニップロールと第一チルロールとの間に垂下させて樹脂膜を形成しニップロールと第一チルロールとの間に基材と樹脂膜とを通過させ押圧し、第二チルロールで冷却させることにより、樹脂膜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、前記第二チルロールの直径が４００〜８００ｍｍφであり、前記第一チルロールの直径が１２０〜２５０ｍｍφであるので、第一チルロールの軽量化が図れ、取扱いが一層容易となる。

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。従来の積層体製造装置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は従来の積層体製造装置を示す概略図であり、図中の１、１０１は基材、２、１０２は樹脂膜、３、１０３は凹凸模様を有する積層体、４は巻取、１０、１１０はバックアップロール、１１、１１１はニップロール、１２は第一チルロール、１２ａは凹凸模様、１３は第二チルロール、１４、１１４はＴダイ、２０は第一給紙装置、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、１１３はチルロールをそれぞれ示す。

図１は本発明に係る積層体製造装置の一実施形態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が通過する方向にバックアップロール１０とニップロール１１と第一チルロール１２と第二チルロール１３が順に配置され、押出機（図示しない）を経てＴダイ１４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とをニップロール１１と第一チルロール１２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。

第一チルロール１２と第二チルロール１３は近接して設けられ、両チルロール１２、１３にはそれぞれ駆動手段が設けられている。バックアップロール１０とニップロール１１は、第一チルロール１２に圧着できるように例えばエアシリンダー等の圧着手段を備えている。樹脂膜２と基材１とをニップロール１１と第一チルロール１２との間に通過させて積層体を製造する際には、ニップロール１１とバックアップロール１０を圧着手段により第一チルロール１２に圧着される。バックアップロール１０は必須とするものではないが、ニップロール１１を第一チルロール１２に均一に圧着できるのでバックアップロール１０を設けるほうが好ましい。
また、バックアップロール１０、ニップロール１１、第一チルロール１２及び第二チルロール１３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。

第一チルロール１２の外周面に凹凸模様１２ａが形成され、且つ、第一チルロール１２の直径が第二チルロール１３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に示すようにニップロール１１と第一チルロール１２との間に基材１と樹脂膜２とを通過させ、第一チルロール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、第一チルロール１２の外周面に形成された凹凸模様１２ａが樹脂膜２の表面または樹脂膜２と基材１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は第二チルロール１３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、図中に示した矢印は基材及び積層体の走行する方向、第一チルロール及び第二チルロールの回転方向を示すものである。

第一チルロール１２の表面に設けられる凹凸模様１２ａ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１２ａの作製方法としては、中空部を備えたステンレス鋼、鉄鋼等からなる第一チルロール１２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。

このように第一チルロール１２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、従来のように第二チルロール１３を交換する必要がなく、第一チルロール１２のみを交換すればよい。さらに第一チルロール１２の直径が第二チルロール１３の直径より小さく着脱可能に設けられているので、第一チルロール１２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、第二チルロール１３に比べ、第一チルロール１２は小径であり、設備コストが低減できる。また、第二チルロール１３の直径が４００〜８００ｍｍφであり、第一チルロール１２の直径が１２０〜２５０ｍｍφであることが好ましく第一チルロールの直径が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、さらにコストも高いものとなる。第一チルロール１２の直径が１２０ｍｍφ未満では十分な冷却性能が得られない。

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一給紙装置２０、第一給紙装置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、第一給紙装置より繰り出された基材と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、第一給紙装置２０側から巻取装置２４側に向かって、バックアップロール１０とニップロール１１と第一チルロール１２と第二チルロール１３がこの順に配置され、押出機を経てＴダイ１４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とをニップロール１１と第一チルロール１２との間に通過させ、第一チルロール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、第一チルロール１２の外周面に形成された凹凸模様１２ａが樹脂膜２の表面または樹脂膜２と基材１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は第二チルロール１３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第二チルロール１３側の上方からニップロール１１と第一チルロール１２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。

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、未延伸フィルムの場合に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、１０１基材
２、１０２樹脂膜
３、１０３凹凸模様を有する積層体
４巻取
１０、１１０バックアップロール
１１、１１１ニップロール
１２第一チルロール
１２ａ凹凸模様
１３第二チルロール
１４、１１４Ｔダイ
２０第一給紙装置
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
１１３チルロール

Claims

ニップロールとチルロールとの間に、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通過させて積層体を製造する装置であって、
少なくともチルロールが第一チルロールと第二チルロールを備え、前記第一チルロールが前記ニップロール側に位置しその外周面に凹凸模様が形成され、且つ、前記第一チルロールの直径が前記第二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。
前記第二チルロールの直径が４００〜８００ｍｍφであり、前記第一チルロールの直径が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。