JP2014046655A - 積層フィルムの立体成形方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱や冷却の必要がなく、冷間で立体成形することができるとともに、積層合成樹脂フィルムを重ね合わせた状態であって両外側や一方側に張り出させるように立体成形することができ、連続的に高速で立体成形することもできる積層フィルムの立体成形方法およびその装置を提供する。
【解決手段】 少なくとも最内面の柔らかい内面フィルム１１と外面側の強度の高い外面フィルム１２とがラミネートされた積層合成樹脂フィルム１０を冷間で厚み方向に圧縮成形することで、圧縮成形部１３を外面側に張り出させて張出し部１４とし、圧縮成形部１３を立体成形する。
これにより、加熱や冷却の必要がなく、加工に要する電力などのエネルギを大幅に削減し、加工時間を短縮して高速加工できるようになる。
【選択図】 図３

Description

この発明は積層フィルムの立体成形方法およびその装置に関し、包装用パウチなどに用いられる積層合成樹脂フィルムに注出口などを張り出させる立体成形を冷間で簡単に圧縮成形できるようにしたものであり、特に２枚の積層合成樹脂フィルムを重ね合わせてヒートシールがなされた後であっても適用することができるものである。

積層合成樹脂フィルムに立体成形を施す必要がある場合の一つに、液体や粉体などの流動性を有する内容物を密封包装し、別の容器に移し替えて使用するためなどの詰め替え用として用いられる包装用パウチの注出口があり、立体成形により注出口を両外側に張り出すようにして流路を確保することで移し替えを容易とするようにしている。

このような包装用パウチの注出口の成形は、上下に重ね合わせる２枚の積層合成樹脂フィルムのそれぞれに熱プレス成形より張り出し部を成形した後、冷却し、外側に張り出した部分を重ね合わせて注出口を構成するようにしており、特許文献１には、積層フィルムを予熱した後プレス成形し、同時に型内で冷却することを特徴とする技術が開示され、特許文献２には、プラスチックフィルムを加熱した後、冷却しながら成形することを特徴とする技術が開示されている。

特開２０００−３４３６０３号公報 特開２００１−１８９９６号公報

ところが、これまでの積層合成樹脂フィルムに注出口となる張り出し部を立体成形するためには、加熱してプレス成形し、成形状態が戻らないように冷却する必要があるため、加熱に要する時間と冷却に要する時間が必要となるとともに、パンチとダイとを用いるプレス加工であるため連続加工ができず、加工速度に限界があり、高速加工が難しいという問題がある。
また、プレス成形では、パンチとダイとの間に積層合成樹脂フィルムを挟んで加工することからパンチとダイとの接触面積に対応した大きな加工圧力を加える必要があるとともに、プレス成形にともないスライドの往復動によって振動が発生するという問題がある。
また、張り出し部の形状が非対称な場合、圧力に偏りが生じて加工が不安定になるほか、工具の寿命が短くなるという問題もある。
さらに、包装用パウチでは、予め２枚の積層合成樹脂フィルムをヒートシールしてパウチの状態とした後、注出口をプレス成形することはできず、上下２枚の別々にプレス成形した積層合成樹脂フィルムを重ね合わせて周囲をヒートシールするなどで貼り合わせて包装用パウチを完成しなければならず、貼り合わせの際に前後・左右のずれが生じるとともに、プレス成形に伴う加工伸びによるずれが生じるという大きな問題がある。
また、ずれを見込んだマージンを設けるために注出口の大きさに比べて小さな張り出し部しか成形できないという問題がある。

この発明はかかる従来技術の有する課題を解決するためになされたもので、加熱や冷却の必要がなく、冷間で立体成形することができるとともに、積層合成樹脂フィルムを重ね合わせた状態であって両外側や一方側に張り出させるように立体成形することができ、連続的に高速で立体成形することもできる積層フィルムの立体成形方法およびその装置を提供しようとするものである。

上記従来技術が有する課題を解決するため鋭意研究開発を進めたところ、包装用パウチに用いられる積層合成樹脂フィルムは、通常、最内面がヒートシール性を有する柔らかいフィルム、例えばポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムなどで、外面側に強度の高い延伸フィルム、例えばポリアミドフィルムやポリエステルフィルムなどが積層された多層フィルムである。このような多層フィルムに対し、冷間で立体成形したい部位を厚み方向に圧縮成形すると、圧力が解放された後に、圧縮した部位が強度の高いフィルム側に張り出す現象が生じることを見出し、この発明を完成したものである。また、この冷間での立体成形は、複数枚の多層フィルムを重ねた状態で圧縮成形することもでき、それぞれの多層フィルムの強度の高いフィルム側に張り出すようにしたり、一方の多層フィルムだけに張り出すようにすることも可能であることも見出した。
このような冷間で立体成形したい部位を厚み方向に圧縮成形することにより立体成形するこの発明の具体的な構成は、以下のとおりである。

すなわち、この発明の請求項１記載の積層フィルムの成形方法は、少なくとも最内面の柔らかい内面フィルムと外面側の強度の高い外面フィルムとがラミネートされた積層合成樹脂フィルムを冷間で厚み方向に圧縮成形し、当該圧縮成形部を外面側に張り出させるようにしたことを特徴とするものである。

この発明の請求項２記載の積層フィルムの成形方法は、請求項１記載の構成に加え、前記積層合成樹脂フィルムを内面フィルム同士を対向させて重ね、これら２枚の積層合成樹脂フィルムの圧縮成形部を外面側に張り出させるようにしたことを特徴とするものである。

この発明の請求項３記載の積層フィルムの成形方法は、請求項１または２記載の構成に加え、前記積層合成樹脂フィルムの圧縮成形割合を、少なくとも総厚みの３０％として外面側に張り出させるようにしたことを特徴とするものである。

この発明の請求項４記載の積層フィルムの成形方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、前記積層合成樹脂フィルムの圧縮成形部周囲へのはみ出し変形を抑制して成形するようにしたことを特徴とするものである。

この発明の請求項５記載の積層フィルムの成形方法は、請求項２〜４のいずれかに記載の構成に加え、前記２枚の積層合成樹脂フィルムを圧縮成形する一対の加工部のうち、一方の加工部表面の摩擦力を他方より大きくして、圧縮成形部を一方の外面側に張り出させるようにしたことを特徴とするものである。

この発明の請求項６記載の積層フィルムの成形方法は、請求項２〜５のいずれかに記載の構成に加え、前記２枚の積層合成樹脂フィルムの両側縁部を側部シールするとともに、下縁部を底部シールして上縁部に形成される開口部から内容物を充填しシールする包装用パウチが構成され、当該包装用パウチに前記圧縮成形により外面側に張り出す張出し部を形成するようにしたことを特徴とするものである。

この発明の請求項７記載の積層フィルムの成形方法は、請求項１〜６のいずれかに記載の構成に加え、前記冷間圧縮成形を、相対向する一対の成形ロールを用いてロータリー加工するようにしたことを特徴とするものである。

この発明の請求項８記載の積層フィルムの成形方法は、請求項７記載の構成に加え、前記成形ロールによるロータリー加工には、前記圧縮成形加工に加え、積層合成樹脂フィルムを切断するフルカット加工、積層合成樹脂フィルムの途中まで切り込むハーフカット加工の少なくともいずれか１つの加工を１回転中に行うようにしたことを特徴とするものである。

この発明の請求項９記載の積層フィルムの成形装置は、相対向する一対の成形ロールと、この成形ロールに設けられ少なくとも最内面の柔らかい内面フィルムと外面側の強度の高い外面フィルムとがラミネートされた積層合成樹脂フィルムを厚み方向に冷間で圧縮成形する圧縮成形部とを備えてロータリー加工可能に構成され、前記圧縮成形部は圧縮成形された被圧縮成形部を外面側に張り出し可能に構成されていることを特徴とするものである。

この発明の請求項１０記載の積層フィルムの成形装置は、請求項９記載の構成に加え、前記積層合成樹脂フィルムが内面フィルム同士を対向させて重ねて構成され、前記圧縮成形部は、２枚の積層合成樹脂フィルムの被圧縮成形部を外面側に張り出し可能に構成されていることを特徴とするものである。

この発明の請求項１１記載の積層フィルムの成形装置は、請求項１０記載の構成に加え、前記２枚の積層合成樹脂フィルムは両側縁部が側部シールされるとともに、下縁部を底部シールして上縁部に内容物を充填する開口部が形成された包装用パウチが構成され、前記圧縮成形部は当該包装用パウチに外面側に張り出す張出し部を形成可能に構成されていることを特徴とするものである。

この発明の請求項１２記載の積層フィルムの成形装置は、請求項９〜１１のいずれかに記載の構成に加え、前記成形ロールには、前記圧縮成形部に加え、積層合成樹脂フィルムを切断するフルカット加工部、積層合成樹脂フィルムの途中まで切り込むハーフカット加工部の少なくともいずれかの加工部を設けて１回転中に全加工部による加工を可能に構成したことを特徴とするものである。

この発明の請求項１記載の積層フィルムの成形方法によれば、少なくとも最内面の柔らかい内面フィルムと外面側の強度の高い外面フィルムとがラミネートされた積層合成樹脂フィルムを冷間で厚み方向に圧縮成形するようにしたので、当該圧縮成形部を外面側に張り出させることができ、圧縮成形部を立体成形することができる。
これにより、加熱や冷却の必要がなく、加工に要する電力などのエネルギを大幅に削減でき、加工時間を短縮して高速加工ができる。

この発明の請求項２記載の積層フィルムの成形方法によれば、前記積層合成樹脂フィルムの内面フィルム同士を対向させて重ね、これら２枚の積層合成樹脂フィルムを冷間で圧縮成形するようにしたので、重ね合わせた２枚の積層合成樹脂フィルムであっても圧縮成形部を外面側に張り出させることができ、簡単に立体成形することができる。

この発明の請求項３記載の積層フィルムの成形方法によれば、前記積層合成樹脂フィルムの圧縮成形割合を、少なくとも総厚みの３０％として外面側に張り出させるようにしたので、簡単かつ確実に立体成形することができる。

この発明の請求項４記載の積層フィルムの成形方法によれば、積層合成樹脂フィルムの圧縮成形部周囲へのはみ出し変形を抑制して成形するようにしたので、圧縮成形した部位の周囲には大なり小なりフィルムが押し出されて盛り上がるはみ出し変形が生じ、圧縮力を解放した後、張出し部の周囲を取り巻く谷状折れ線として痕跡が残ることがあるが、積層合成樹脂フィルムの圧縮成形部周囲へのはみ出し変形を抑制することで、谷状折れ線が形成されないようにすることができるとともに、張出し部の高さが目減りすることを防止することができる。

この発明の請求項５記載の積層フィルムの成形方法によれば、前記２枚の積層合成樹脂フィルムを圧縮成形する一対の加工部のうち、一方の加工部表面の摩擦力を他方より大きくして、圧縮成形するようにしたので、圧縮成形した一方の外面側にだけ張り出させるようすることができ、重ね合わせた２枚のフィルムの一方だけに立体成形することができる。

この発明の請求項６記載の積層フィルムの成形方法によれば、前記２枚の積層合成樹脂フィルムの両側縁部を側部シールするとともに、下縁部を底部シールして上縁部に形成される開口部から内容物を充填しシールする包装用パウチが構成され、当該包装用パウチに前記圧縮成形により外面側に張り出す張出し部を形成するようにしたので、ヒートシールなどでシールされた内容物充填前の包装用パウチであってもそのまま圧縮成形することで、両外側面に張り出すように注出口を簡単に立体成形することができる。
これにより、圧縮成形部にずれが生じることもなく、各工程での加工によるずれを考慮する必要がなく、精度良く立体成形することができるとともに、シール際まで届く大きな立体成形を行うこともできる。また、加工に加熱や冷却の必要がないことから圧縮成形部の熱変形による戻りを防止することができ、レトルト処理が行われる包装用パウチに適用することができる。

この発明の請求項７記載の積層フィルムの成形方法によれば、前記冷間圧縮成形を、相対向する一対の成形ロールを用いてロータリー加工するようにしたので、加工領域を点または線状とすることができ、大きな加工力を簡単に得ることができるとともに、連続・高速加工もでき、回転加工により振動も少なくなる。

この発明の請求項８記載の積層フィルムの成形方法によれば、前記成形ロールによるロータリー加工には、前記圧縮成形加工に加え、積層合成樹脂フィルムを切断するフルカット加工、積層合成樹脂フィルムの途中まで切り込むハーフカット加工の少なくともいずれか１つの加工を１回転中に行うようにしたので、成形ロールに立体成形用の加工部だけでなく、フルカットやハーフカットの加工部を設けることで、これらの加工を自由に組み合わせて１回転中に加工することができ、効率的に加工することができる。

この発明の請求項９記載の積層フィルムの成形装置によれば、相対向する一対の成形ロールと、この成形ロールに設けられ少なくとも最内面の柔らかい内面フィルムと外面側の強度の高い外面フィルムとがラミネートされた積層合成樹脂フィルムを厚み方向に冷間で圧縮成形する圧縮成形部とを備えてロータリー加工可能に構成され、前記圧縮成形部は圧縮成形された被圧縮成形部を外面側に張り出し可能に構成したので、成形ロール間に積層合成樹脂フィルムを送って厚み方向に圧縮成形することで、強度の高い外面フィルム側に張り出すように立体成形することができ、平面プレスに比べ小さな力で振動の発生を抑えて加工することができ、コンパクトな装置で、立体加工することができる。

この発明の請求項１０記載の積層フィルムの成形装置によれば、前記積層合成樹脂フィルムが内面フィルム同士を対向させて重ねて構成され、前記圧縮成形部は、２枚の積層合成樹脂フィルムの被圧縮成形部を外面側に張り出し可能に構成したので、２枚重ねた積層合成樹脂フィルムであっても厚み方向に圧縮成形することで、両外側に張り出すように加工することができる。

この発明の請求項１１記載の積層フィルムの成形装置によれば、前記２枚の積層合成樹脂フィルムは両側縁部が側部シールされるとともに、下縁部を底部シールして上縁部に内容物を充填する開口部が形成された包装用パウチが構成され、前記圧縮成形部は当該包装用パウチに外面側に張り出す張出し部を形成可能に構成したので、充填前のヒートシールがなされた包装用パウチであっても厚み方向に圧縮成形することで、簡単に注出口を立体成形することができる。

この発明の請求項１２記載の積層フィルムの成形装置によれば、前記成形ロールには、前記圧縮成形部に加え、積層合成樹脂フィルムを切断するフルカット加工部、積層合成樹脂フィルムの途中まで切り込むハーフカット加工部の少なくともいずれかの加工部を設けて１回転中に全加工部による加工を可能に構成したので、成形ロールに圧縮成形の加工部だけでなく、フルカットやハーフカットの加工部を設けておくことで、１回転中に種々の加工を組み合わせて行うことができるとともに、装置も成形ロールだけでよく、コンパクトにすることができる。

この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかり、（ａ）は成形対象の包装用パウチの正面図、（ｂ）は注出口部分の拡大横断面図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかる成形対象の包装用パウチの部分正面図および各加工が施された部分の部分拡大図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかる１枚の積層フィルムに対する成形原理の概略説明図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかり、（ａ）は１枚の積層フィルムに対するはみ出し変形の概略説明図、（ｂ）はその抑制の概略説明図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかる２枚の積層フィルムを重ねた場合に対する成形原理の概略説明図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかり、（ａ）は平面プレス成形装置の概略説明図、（ｂ）はロータリー加工装置の概略説明図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかるロータリー加工による２枚の積層フィルムに対する成形原理の概略説明図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかるロータリー加工による２枚の積層フィルムに対する片側だけの成形原理の概略説明図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかるロータリー加工による各加工に用いる加工部（成形刃）の概略説明図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかるロータリー加工装置の成形ロールの概略説明図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかるロータリー加工装置の各成形ロールの各加工に用いる加工部（成形刃）の概略説明図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかる成形ロールの各加工部（成形刃）を部分的に拡大して示した概略説明図であり、（ａ）は展開図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’における縦断面図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の他の一実施の形態にかかる成形ロールの各加工部（成形刃）を部分的に拡大して示した概略説明図であり、（ａ）は展開図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’における縦断面図である。 この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその装置の一実施の形態にかかり、（ａ）は包装用パウチの易開封溝を上下でずらしてハーフカットする場合の加工位置の概略説明図、（ｂ）は包装用パウチの易開封溝を上下で本数を変えてハーフカットする場合の加工位置の概略説明図である。

以下、この発明の積層フィルムの立体成形方法およびその成形装置の実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
この発明の積層フィルムの立体成形方法は、積層フィルムを冷間で厚み方向に圧縮成形することで、圧力を解放した後、圧縮成形部を外面側に張り出させるように立体成形することができるものである。また、この発明の積層フィルムの立体成形方法では、単体（１枚）の積層フィルムだけでなく、重ね合わせた積層フィルムにも重ね合わせたままで適用できるもので、重ねた積層フィルムの両側への張り出しや片側だけの張り出しも可能なものである。

この積層フィルムの立体成形方法は、例えば図１に示した包装用パウチ１の注出口２を両外側に張り出させて流路３を確保するための張り出し成形に適用できるほか、図２に示すように、包装用パウチ１に、注出口２に連通する連通路４を張り出して立体成形したり、模様５の立体成形や文字・点字６などを張り出すように立体成形することに適用でき、図示しない立体成形による滑り止めなどの成形にも適用することができる。

なお、この積層フィルムの立体成形方法は、包装用パウチのほか、広く単体（１枚）の積層フィルムだけでなく、重ね合わせた積層フィルムに対して流路、模様、文字や点字、滑り止めなどの凹凸部などを張り出すように立体成形する場合に適用できるものであり、重ねた積層フィルムに対しては両外側への張り出しや片側だけの張り出しも可能なものである。

この積層フィルムの立体成形方法では、積層フィルムとして、例えば包装用パウチ１に用いられている積層合成樹脂フィルム１０が用いられ、少なくとも最内面の柔らかい内面フィルム１１と外面側の強度の高い外面フィルム１２とがラミネートされた積層フィルムが用いられる。
包装用パウチの積層合成樹脂フィルム１０は、最内面の柔らかい内面フィルム１１としてヒートシール性を有するフィルム、例えばポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムなどが用いられ、外面側の強度の高い外面フィルム１２として、例えば延伸フィルムが用いられ、ナイロンフィルムやＰＥＴフィルムなどのポリアミドフィルムやポリエステルフィルムなどが用いられる。
なお、内面フィルムと外面フィルムの間、あるいは外面フィルムの外側に、さらに他の合成樹脂フィルムが積層されていても良い。
また、包装用パウチの積層合成樹脂フィルム１０では、通常、内面フィルムの厚さが６０〜２００μｍ程度とされ、外面フィルムの厚さが１０〜２０μｍ程度とされてラミネートされ、内面フィルムの方が外面フィルムより３〜２０倍程度厚くなっている。また、積層フィルムの総厚みが、他の層を含む場合は、それも含めて７０〜３００μｍ程度となっている。

このような積層合成樹脂フィルム１０の立体成形方法では、図３に示すように、冷間で立体成形したい部位１３を厚み方向に圧縮成形すると、圧縮した部位１３が圧力を解放した後に強度の高いフィルム１２側に張り出す現象が生じ張出し部１４となることを立体成形の原理とするものである。
この圧縮成形による強度の高い外面フィルム１２側への張り出し現象は、積層合成樹脂フィルム１０を総厚みの３０％程度圧縮した際に出現し、そのメカニズムは必ずしも明らかではないが、厚み方向に圧縮すると、変形するのは、専ら強度の弱い柔軟な内面フィルム１１であって、圧縮された面から押し出されるように大きく伸び、強度の高い外面フィルム１２はラミネートされていることから内面フィルム１１の伸びに応じて伸ばされるが、圧縮力を取り除いた後、内外面フィルム１１，１２の厚みが復元する際の挙動において、内面フィルム１１の復元が大きく、外面フィルム１２の復元はわずかで、外面フィルム１２に剪断変形的な伸びの影響が残るなど内外面フィルム１１，１２の間で何らかの違いがあるためと考えられる。
なお、内面フィルムが柔らかいことを示す指標としては様々あるが、例えば、弾性率やヤング率が外面フィルムより小さいこと、あるいは、降伏伸度や破壊伸度が外面フィルムより大きいことなどが挙げられる。

また、積層合成樹脂フィルム１０を冷間で厚み方向に圧縮成形する際、図４（ａ）に示すように、圧縮した部位１３の周囲には、大なり小なり内外面フィルム１１，１２が押し出されて盛り上がるはみ出し変形部１５が生じ、圧縮力を解放した後、張出し部１４の周囲を取り巻く谷状折れ線１６として痕跡が残ることがある。
この谷状折れ線１６が形成されると、張出し部１４の輪郭を際立たせる効果もあるが、張出し部１４の高さｈが加工高さＨに対して目減りする。
そこで、谷状折れ線１６が形成されないようにするには、積層合成樹脂フィルム１０の圧縮成形部１３の周囲へのはみ出し変形を抑制すると良い。
具体的な方法としては、圧縮力を付与する加工部の角部を丸める、加工部をテーパー状に突出させる、などの手法もあるが、例えば図４（ｂ）に示したように、加工部１７の周囲にフランジ部１７ａを形成しておき、フィルム１０の元厚み以上に盛り上がることができないようにしてやれば、より確実に谷状折れ線１６の形成が抑制され、張出し部１４の加工高さＨを有効に利用できる。

この積層合成樹脂フィルム１０の厚み方向への冷間での圧縮成形による強度の高い外面フィルム１２側への張り出し現象は、図５に示すように、包装用パウチ１のように、積層合成樹脂フィルム１０の内面フィルム１１，１１同士を対向させて重ねた状態（少なくとも立体成形する部位は貼り合わせていない状態）で厚み方向に圧縮成形した場合であっても、それぞれの積層合成樹脂フィルムが、強度の高い外面フィルム側に張り出す現象が起こり、両側から厚み方向に圧縮成形する場合であっても、片側から厚み方向に圧縮成形する場合のいずれであっても、厚み方向に３０％程度圧縮成形することで、同様に、それぞれの強度の高い外面フィルム側に張り出すように立体成形することができる。

また、この積層合成樹脂フィルムの厚み方向への圧縮成形方法では、図６に示すように、冷間で厚み方向に総厚みの３０％程度圧縮することで、外面フィルム１２、（１２）側に張り出すようにできることから、圧縮成形装置としては、平面的に圧縮する平面プレス加工装置３０や一対の成形ロールを用いて回転しながら圧縮するロータリー加工装置４０を用いて立体成形することができる。
なお、平面プレス加工装置３０やロータリー加工装置４０のフレームやスライド機構、回転軸受機構、駆動機構などの構成は、従来から使用されているものを適用すれば良く、具体的な説明は省略する。

特に、積層合成樹脂フィルム１０、（１０）を一対の成形ロール４１，４２によるロータリー加工装置４０で圧縮成形する場合には、成形ロール４１，４２による加工が点接触または線接触でなされることから、パンチ３１とアンビル（受け台）３２を面接触させて加工する平面プレス加工装置３０に比べ、接触面積が非常に小さく、必要な成形力を簡単に加えることができるとともに、装置自体を小型化し、フレームなどの構造を簡素化することができ、省エネルギー化を図ることができる。さらに、プレスの間欠的な往復運動がなくロールの回転によって加工するので、フィルムを搬送しながら連続的に成形することができ、装置の振動を抑制することもできる。

この積層合成樹脂フィルムの立体成形方法では、冷間での厚み方向への圧縮成形割合が総厚みの３０％程度となるように、図７にロータリー加工装置４０での例を示すように、成形ロール４１の加工部４３の成形ロール４２に対する加工代を調整することで、２枚重ね合わせた積層合成樹脂フィルム１０，１０のそれぞれの外面フィルム１２，１２の外面側に張出し部１４，１４を確実に張り出させることができる。
なお，圧縮成形割合が５０％程度を越えると、フィルムにクラックが生じたり破断したりするおそれが出てくる。

ロータリー加工においては加工位置が逐次回転方向に移動するため、回転方向Ｒに沿って（図７の右向き）フィルムを送り出す引張力が作用すると同時に、フィルムの噛み込み側（図７の左側）にはフィルムを押し出す剪断作用が累積する。前述した原理から推定すると、フィルムに作用する剪断引張力が大きいほど立体成形の張り出し量も大きくなると考えられ、この点でもロータリー加工による製造が好適である。
ただし、回転方向Ｒの下流側にフィルムを押し出す作用の累積が大きくなりすぎると、フィルムに皺が生じることがあるので、回転方向Ｒに沿って加工と解放とが繰り返されるように、加工部を適宜の長さに区切って配置することが望ましい。また、例えば図２に示した連通路４の立体成形に見られるように、回転方向Ｒと直角方向に加工部を細分化することによっても、皺の発生を防止することができる。

また、この積層合成樹脂フィルムの立体成形方法では、加工部４３表面の摩擦力が立体成形の張り出し量に影響し、加工部４３を構成する金属の平坦面のままよりも、表面にセロハンテープ、紙ヤスリ、スポンジなどを貼り付けて摩擦力を増加させた方が、張り出し量が大きくなる。加工部４３表面を凹凸形状に加工するなど直接粗面化する（例えば図８中に拡大して示す）ことによっても同様な効果が得られる。
このような作用の原理も詳細は不明だが、外面フィルム１２の変形が表面側から拘束されることにより、内面フィルム１１と外面フィルム１２の間に生じる剪断力が大きくなるためではないかと推定される。
さらに、この積層合成樹脂フィルムの立体成形方法では、一方の成形ロール４１の加工部４３表面の摩擦力を、他方の成形ロール４２表面より大きくすることによって、図８に示すように、主として加工部４３により圧縮成形した一方側（図示例では上側）の積層合成樹脂フィルム１０の内外面フィルム１１、１２だけを張り出すように張出し部１４を立体成形することができる。
具体的には、成形ロール４２表面は金属のままとして、加工部４３表面のみを、前述した摩擦力を増大させる構成とすればよい。

同様に、重ね合わせた積層合成樹脂フィルム１０，１０の向かい合う内面フィルム１１，１１間の摩擦力よりも、加工部４３表面と一方の側の外面フィルム１２の間の摩擦力が大きくなるようにすると、一方の側のみの張出し部１４がより明瞭に成形される。
このような現象が起こる理由も定かではないが、他方の側の外面フィルム１２と成形ロール４２表面の摩擦が小さく、あるいは２枚の積層合成樹脂フィルム１０，１０間の摩擦が小さくなると、圧縮力が他方の側の積層合成樹脂フィルム１０の内外面フィルム１１、１２間の剪断力に変換される際に滑りが生じて、有効に作用しないためではないかと思われる。

さらに、この積層合成樹脂フィルムの立体成形方法では、積層合成樹脂フィルム１０，１０を内面フィルム１１，１１を対向させて２枚重ねて圧縮成形する場合には、製袋後、内容物の充填前の包装用パウチ１のように２枚の積層合成樹脂フィルム１０，１０がヒートシールされ、両縁部をサイドシールしてサイドシール部（側部シール部）７，７を形成するとともに、底部に２つ折にした底部フィルム８を挟んで底部シールして底部シール部９，９を形成して、上縁部が開口した袋状とされた状態（図１参照）であってもそのまま圧縮成形することができ、一度の加工で表裏両面１０，１０の内外面フィルム１１，１２にそれぞれ張り出し部１４，１４を加工することができる。

この２枚重ねた積層合成樹脂フィルムに対する立体成形方法によれば、２枚の積層合成樹脂フィルム１０，１０が予めヒートシール７，９が施されていることから、２枚の積層合成樹脂フィルム１０，１０の位置ずれのおそれは全くなく、前後・左右や加工伸びによる位置ずれを考慮する貼り合わせのためのマージンを設ける必要がなく、加工精度を向上することができる。

次に、このような積層フィルムの立体成形方法には、積層フィルムの圧縮成形に加えて積層フィルムを切断するフルカット加工、積層フィルムを途中まで切り込むハーフカット加工などの加工を組み合わせて行うことができ、成形ロールによるロータリー加工では、１回転中にこれらの加工を組み合わせて行うことができる。

例えば図９に包装用パウチ１への各加工の組み合わせに用いる成形ロールの加工部（成形刃）ついて示すように、この包装用パウチでは、外形の切断にフルカット加工５１が行われ、注出口２の易開封溝２ａの加工にハーフカット加工５２が行われ、２枚の積層合成樹脂フィルム１０，１０をそれぞれ途中まで切り込むようにすることが行われ、フルカット加工部（成形刃）５１ａは、重ねたフィルムの厚み方向全厚みを切り込むように形成され、ハーフカット加工部（成形刃）５２ａは、１枚の厚み方向の中間まで切り込むように形成され、立体成形による張出し部１４を成形するための圧縮部位１３の加工部（成形刃）４３（フォーミングプレート）は厚み方向に３０％程度圧縮成形するように、それぞれの加工代が調整され、さらに張出し部１４を片側だけ張り出す場合は加工部４３表面の摩擦力が調整されて、簡単に加工することができる。なお、図中５２ｂは対向側の成形ロールからハーフカット加工する際のアンビル部である。

図１０はロータリー加工装置４０の成形ロール４１，４２の概略説明図である。
成形ロール４１は加圧ロールであり、周面に加工部（成形刃）が設けられる。成形ロール４２はアンビル（受け台）ロールであり、ロータリー加工の基準面を構成する単純な円筒形状であるが、必要に応じて加工部（成形刃）を設けることができる。成形ロール４１の両端縁のベアラー５３、５３は、成形ロール４２に直接当接し、高い加工精度を維持する。積層フィルム（包装用パウチ）はベアラー５３、５３の間に導入され、加工を受ける。
成形ロール４１，４２には、図１１に展開して示すように、包装用パウチ１の加工に必要な各加工部４３，５１，５２が設けられ、成形ロール４１，４２の１回転中に全ての加工が行われるようになっている。
成形ロール４２側の図１１（ｂ）で網掛けで示した部分はロールの基準面である。パウチの輪郭線で示した部位は、凹凸としての加工部（成形刃）は形成されていないが、成形ロール４１側のフルカット加工５１の成形刃に対応するアンビル部として働く。
図１２および図１３はそれぞれ、成形ロール４１，４２の各加工部（成形刃）を部分的に拡大して示した概略説明図であり、（ａ）は展開図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’における縦断面図である。
成形ロール４１には、加工部（成形刃）４３，５１ａ，５２ａ，５２ｂが、加工代が調整されて設けられている。また、成形ロール４２の加工部（成形刃）は、ロールの基準面から周囲を掘り下げた形で形成されていて、加工代は成形ロール４１側のみで調整するようにされている。
このような成形ロール４１，４２による成形加工では、ロールの基準面から考えると、積層合成樹脂フィルムは一方側（成形ロール４１側）から圧縮されるが、成形ロール４２の加工部４３の周りに掘り下げた溝（フィルムの逃げ部４４）があることにより、実質的には両面から圧縮されたのと同様の加工を受ける。両面から圧縮すると、両外側への張り出し形状をより対称に近い形に整えることができる。
ハーフカット加工部（成形刃）５２ａも同様に周囲に逃げ部４４を形成し、成形ロール４１側のハーフカット加工アンビル部（加工部）５２ｂによりフィルムが押し込まれる余地を設けることで、ハーフカットを可能としている。
以上の例では、成形ロール４１を加工部側、成形ロール４２をアンビル側と、基本的な役割を分離したが、いうまでもなく、双方を加工部とし、両面から圧縮成形する態様であってもよい。

この２枚の積層合成樹脂フィルムのそれぞれに行うハーフカット加工５２は、注出口２の易開封溝２ａを成形する場合に、両側（上下）の易開封溝２a,２ａの位置を易開封に支障のない範囲でわずかにずらして行うようにし、例えば、図１４に示すように、上下に配置した積層合成樹脂フィルムで加工位置を１ｍｍ程度ずらす。
これにより、ハーフカット加工５２，５２による切り込み過ぎ等による影響を回避することができる。

さらに、ハーフカット加工５２による加工位置を上下でずらして行うのに加え、片側に１箇所の易開封溝２ａを成形し、他方側では、片側の１箇所の易開封溝２ａを挟む両側に少なくとも２箇所など複数個所の易開封溝２ａ，２ａを成形するように上下のハーフカット加工位置をずらすことで、切り込み過ぎによる問題を解消することができる。
このようにハーフカット位置をずらして複数本の易開封溝２ａを設けると、開封時の引き裂き方向を安定して誘導することができる。

また、フルカット加工５１を組み合わせる場合には、積層合成樹脂フィルムを切断することができ、包装用パウチ１の外形を切断して成形したり、易開封溝２ａの外側にノッチ２ｂを切断して成形することでき、開封を一層容易にすることができる。
なお、いうまでもなく、張出し部の立体成形、ハーフカット、フルカットの各加工は、適宜別工程で行うこともできる。
注出口２の易開封溝２ａを成形するハーフカット加工を別工程とする場合は、立体成形に先立って行うのが好ましい。また、別工程とする場合、ハーフカット加工、フルカット加工には、レーザーなど成形刃による加工以外の加工方法を採用してもよい。
逆に、本発明の成形ロールに、上述した圧縮成形、ハーフカット、フルカットの各加工部位とともに、例えば一対の凹凸型によるエンボス加工のような、公知の加工手段をさらに付加することもできる。

このような積層フィルムの立体成形方法および装置によれば、少なくとも最内面の柔らかい内面フィルム１１と外面側の強度の高い外面フィルム１２とがラミネートされた積層合成樹脂フィルム１０を冷間で厚み方向に圧縮成形することで、圧縮成形部１３を外面側に張り出させて張出し部１４とすることができ、圧縮成形部１３を立体成形することができる。
これにより、従来のような加熱や冷却の必要がなく、加工に要する電力などのエネルギを大幅に削減でき、加工時間を短縮して高速加工することができる。

１ 包装用パウチ（スタンディングパウチ）
２ 注出口
２ａ 易開封溝
２ｂ ノッチ
３ 流路
４ 連通路
５ 模様
６ 文字・点字
７ サイドシール部
８ 底部フィルム
９ 底部シール部
１０ 積層合成樹脂フィルム（積層フィルム）
１１ 内面フィルム
１２ 外面フィルム
１３ 圧縮部位（圧縮成形部）
１４ 張出し部（立体成形部）
１５ はみ出し変形部
１６ 谷状折れ線
１７ 加工部
１７ａ フランジ部
３０ 平面プレス装置
３１ パンチ
３２ アンビル
３３ 加工部（成形刃）
４０ ロータリー加工装置
４１ 成形ロール
４２ 成形ロール
４３ 加工部（成形刃）
４４ 逃げ部
５１ フルカット加工
５１ａ フルカット加工部（成形刃）
５２ ハーフカット加工
５２ａ ハーフカット加工部（成形刃）
５２ｂ ハーフカット加工アンビル部
５３ ベアラー
Ｈ 加工高さ
ｈ 張り出し高さ
Ｒ 成形ロールの回転方向

Claims (12)

1. 少なくとも最内面の柔らかい内面フィルムと外面側の強度の高い外面フィルムとがラミネートされた積層合成樹脂フィルムを冷間で厚み方向に圧縮成形し、当該圧縮成形部を外面側に張り出させるようにしたことを特徴とする積層フィルムの立体成形方法。
2. 前記積層合成樹脂フィルムを内面フィルム同士を対向させて重ね、これら２枚の積層合成樹脂フィルムの圧縮成形部を外面側に張り出させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の積層フィルムの立体成形方法。
3. 前記積層合成樹脂フィルムの圧縮成形割合を、少なくとも総厚みの３０％として外面側に張り出させるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の積層フィルムの立体成形方法。
4. 前記積層合成樹脂フィルムの圧縮成形部周囲へのはみ出し変形を抑制して成形するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層フィルムの立体成形方法。
5. 前記２枚の積層合成樹脂フィルムを圧縮成形する一対の加工部のうち、一方の加工部表面の摩擦力を他方より大きくして、圧縮成形部を一方の外面側に張り出させるようにしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の積層フィルムの立体成形方法。
6. 前記２枚の積層合成樹脂フィルムの両側縁部を側部シールするとともに、下縁部を底部シールして上縁部に形成される開口部から内容物を充填しシールする包装用パウチが構成され、当該包装用パウチに前記圧縮成形により外面側に張り出す張出し部を形成するようにしたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の積層フィルムの立体成形方法。
7. 前記冷間圧縮成形を、相対向する一対の成形ロールを用いてロータリー加工するようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の積層フィルムの立体成形方法。
8. 前記成形ロールによるロータリー加工には、前記圧縮成形加工に加え、積層合成樹脂フィルムを切断するフルカット加工、積層合成樹脂フィルムの途中まで切り込むハーフカット加工の少なくともいずれか１つの加工を１回転中に行うようにしたことを特徴とする請求項７記載の積層フィルムの立体成形方法。
9. 相対向する一対の成形ロールと、この成形ロールに設けられ少なくとも最内面の柔らかい内面フィルムと外面側の強度の高い外面フィルムとがラミネートされた積層合成樹脂フィルムを厚み方向に冷間で圧縮成形する圧縮成形部とを備えてロータリー加工可能に構成され、前記圧縮成形部は圧縮成形された被圧縮成形部を外面側に張り出し可能に構成されていることを特徴とする積層フィルムの立体成形装置。
10. 前記積層合成樹脂フィルムが内面フィルム同士を対向させて重ねて構成され、前記圧縮成形部は、２枚の積層合成樹脂フィルムの被圧縮成形部を外面側に張り出し可能に構成されていることを特徴とする請求項９記載の積層フィルムの立体成形装置。
11. 前記２枚の積層合成樹脂フィルムは両側縁部が側部シールされるとともに、下縁部を底部シールして上縁部に内容物を充填する開口部が形成された包装用パウチが構成され、前記圧縮成形部は当該包装用パウチに外面側に張り出す張出し部を形成可能に構成されていることを特徴とする請求項１０記載の積層フィルムの立体成形装置。
12. 前記成形ロールには、前記圧縮成形部に加え、積層合成樹脂フィルムを切断するフルカット加工部、積層合成樹脂フィルムの途中まで切り込むハーフカット加工部の少なくともいずれかの加工部を設けて１回転中に全加工部による加工を可能に構成したことを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の積層フィルムの立体成形装置。

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