JP2014240283A - 板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとの接合方法、及びその方法を用いた物品の固定・包装方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】商品を台紙上に固定することを目的とする。【解決手段】板紙の上に熱可塑性樹脂製フィルムを配し、高周波加熱に用いる加熱コイル部を、熱可塑性樹脂製フィルム側に配し、この加熱コイル部に高周波を流すことによって、板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとを接合する方法であり、熱可塑性樹脂製フィルムと板紙との間には、常温で接着剤能を発揮する接着剤層又はホットメルト材からなる接着剤層は配されておらず、熱可塑性樹脂製フィルムは、テンションがかけられると共に、板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとの間に隙間を有し、加熱コイル部及び所定の補助材を熱可塑性樹脂製フィルムに押し付ける際、補助材を熱可塑性樹脂製フィルムに先に押し付け、次いで、加熱コイル部を押し付けることにより接合を行う。【選択図】なし

Description

この発明は、板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとを、高周波加熱によって接合する方法、及びその方法を用いて物品を固定・包装する方法に関する。

テレビ、ラジオ、インターネット、カタログ等の媒体を通じて通信販売される商品は、段ボール箱等の外装用箱体に包装されて送られる場合が多い。

このとき、外装用箱体と商品との間には空間が生じる。この空間が存在すると、輸送時の振動や衝撃等によって、外装用箱体の中で商品が移動し、商品の破損が生じるおそれがある。これに対し、この空間を緩衝材によって埋めることが考えられる。

しかし、緩衝材を詰め込むための手間がかかり、また、開梱後の廃棄処理にも手間がかかるという問題点を有する。

これに対し、特許文献１に記載の方法で、物品を外装用箱体内に固定・包装する方法が知られている。これは、外装用箱体の底面とほぼ同じ大きさで、かつこの外装用箱体に挿入できる台紙の上に商品を載せ、これを２つ折りの熱収縮性フィルムの間に挟む。次いで、熱収縮性フィルムの端縁部を熱溶着させて、台紙と商品とを熱収縮性フィルムの中に封じ込める。そして、これらを加熱器の中に入れて加熱して熱収縮フィルムを収縮させることにより、熱収縮性フィルムを台紙及び商品と密着させ、商品を台紙に固定する。そして、これを外装用箱体内に挿入することにより、商品が外装用箱体内で移動することなく、包装することができる。

特開２００８−１３１９７号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の方法では、商品が熱収縮性フィルムの収縮温度まで加熱されるので、商品によっては、好ましくない場合がある。
これに対し、台紙の上に商品を載せて、フィルムを被せ、商品が台紙の上を移動しない程度にテンションをかけ、その状態で、フィルムと台紙とを接着剤で接着する方法が考えられる。
しかし、この場合、場合によっては、接着剤が商品に付着するおそれがある。
さらに、フィルムにテンションがかかっており、これを押さえ込んで接合する場合、フィルムの破断が生じるおそれがある。

そこでこの発明は、上記の問題点を解消し、商品を台紙上に固定することを目的とする。

この発明は、板紙の上に熱可塑性樹脂製フィルムを配し、高周波加熱に用いる加熱コイル部を、上記熱可塑性樹脂製フィルム側に配し、この加熱コイル部に高周波を流すことによって、上記板紙と上記熱可塑性樹脂製フィルムとを接合する方法であり、上記熱可塑性樹脂製フィルムと上記板紙との間には、常温で接着能を発揮する接着剤層又はホットメルト材からなる接着剤層は配されておらず、上記熱可塑性樹脂製フィルムは、テンションがかけられると共に、上記板紙と上記熱可塑性樹脂製フィルムとの間に隙間を有し、上記加熱コイル部及び下記に示す補助材を上記熱可塑性樹脂製フィルムに押し付ける際、上記補助材を上記熱可塑性樹脂製フィルムに先に押し付け、次いで、上記加熱コイル部を押し付けることにより上記接合を行う、板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとの接合方法を採用することにより、上記課題を解決したのである。
・上記熱可塑性樹脂製フィルムが上記板紙に接するように上記加熱コイル部を押し付けたとき、前記熱可塑性樹脂製フィルムの張力がより大きくなる側の上記加熱コイル部の側面部に取り付けられる、クッション性を有する補助材。

そして、板紙の上に物品を載せ、これを覆うように熱可塑性樹脂製フィルムを配し、この熱可塑性樹脂製フィルムの四方を引っ張り、物品の移動が抑制されるようにテンションをかけたものについて、この方法を用いることにより、板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとの接合方法を行うことにより、物品を固定し、包装する方法を提供することができる。

この発明によると、板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとの接合部分のみに高周波による加熱が生じるので、物品が加熱されるのを抑制できる。
また、常温で接着能を発揮する接着剤層やホットメルト材からなる接着剤層を用いないので、接着剤による物品の汚れを防止することができる。
さらに、熱可塑性樹脂製フィルムにテンションをかけた状態で板紙に接合するので、間に物品を挟んだ場合、この物品を固定することが可能となる。
さらにまた、所定の補助材を用いるので、テンションがかかった熱可塑性樹脂製フィルムを押さえ込んで接合する際に、フィルムの破断が生じるのを防止できる。

（ａ）（ｂ）この発明で用いられる加熱コイル部及び補助材の組合せの例を示す斜視図 （ａ）〜（ｃ）この発明におけるフィルムの固定方法の例を示す模式図 物品を板紙上に固定する方法の例を示す模式図

この発明は、板紙の上に熱可塑性樹脂製フィルムを配し、高周波加熱により両者を接合する方法についての発明である。
具体的には、板紙の上に熱可塑性樹脂製フィルムを配した状態で、高周波加熱に用いる加熱コイル部を上記熱可塑性樹脂製フィルム側に配し、この加熱コイル部に電流を流すことによって高周波を生じさせ、上記熱可塑性樹脂製フィルムを加熱することにより、上記板紙と上記熱可塑性樹脂製フィルムとを接合する方法である。

上記板紙とは、木材化学パルプ、古紙などを配合した厚い紙の総称をいい、板紙抄紙機で製造され、紙質は硬く、腰が強い紙をいう（ＪＩＳ Ｐ ０００１（番号４００１））。この例としては、段ボール原紙、白板紙等があげられ、主に包装材料として使用される。

上記板紙の外表面には、板紙の主構成成分であるパルプ以外の成分からなる表面層が形成されてもよい。この表面層を構成する成分としては、無機質、インキ、ニス等があげられる。この無機質としては、タルク、クレー等があげられる。
ただし、上記熱可塑性樹脂製フィルムと接合される側の上記板紙の外表面には、上記熱可塑性樹脂製フィルムと熱融着可能な熱可塑性樹脂からなる層は配されない。この発明は、熱可塑性樹脂同士の熱融着による両者の接合を目的とするものではないからである。

また、上記熱可塑性樹脂製フィルムと接合される側の上記板紙の外表面には、常温で接着剤能を発揮する接着剤層又はホットメルト材からなる接着剤層は配されない。この発明は、これらの接着剤層による両者の接合を目的とするものではないからである。

上記熱可塑性樹脂製フィルムは、熱可塑性樹脂からなるフィルムであり、上記高周波による加熱により、上記板紙と接合可能なフィルムである。このフィルムを構成する熱可塑性樹脂の例としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体含有樹脂、すなわち、エチレン・酢酸ビニル共重合体又はこれを含有する混合樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等があげられる。

上記高周波による加熱により、上記板紙との接合をより容易に可能とする上記熱可塑性樹脂製フィルムとしては、上記した熱可塑性樹脂からなるフィルムのうち、その熱可塑性樹脂の損失係数（ε・ｔａｎδ）が所定範囲のものがよい。上記損失係数を上記の範囲内とすることにより、高周波加熱を行うことにより、接着不良や熱可塑性樹脂製フィルムの切れ等が生じることなく、上記板紙と十分に接合することが可能となる。

上記損失係数（ε・ｔａｎδ）の範囲は、０．００５以上がよく、０．０２以上が好ましい。０．００５より小さいと、高周波加熱による上記板紙との接合が十分でなくなる傾向がある。損失係数（ε・ｔａｎδ）は、大きい方が好ましいが、フィルムの入手の容易性の観点から、上限は、１．０で十分である。

この熱可塑性樹脂製フィルムの厚さは、８μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。８μｍ未満だと、溶融してもエッジ切れを起こす可能性が高い。一方、厚さの上限は、特に限定されるものではなく、１０００μｍくらいで十分である。

上記高周波加熱とは、コイルに電流を流すことにより、高周波の強い電界を生じさせ、これにより、対象物の分子レベルでの振動、衝突等を生じさせ、自己発熱を生じさせることをいう。この高周波加熱装置は、電源部と高周波の強い電界を発生させる加熱コイル部（高周波バー）を有する装置である。この高周波加熱装置としては、例えば、山本ビニター（株）製：高周波ウエルダー等があげられる。上記高周波加熱における高周波の条件としては、出力０．５〜２０ｋＷ、発生周波数１〜５０ＭＨｚの低ＲＦ周波数等があげられる。
この高周波加熱に用いられる加熱コイル部は、内部にコイルが配され、ここに電流を流すことにより、高周波の強い電界を生じさせることができる。

この発明において、この加熱コイル部は、接合部位に合わせて、直線状、波線状、矩形状、Ｌ字状、四辺形状、五角形状等、任意の形状をとることができる。例えば、直線状に接合を行う場合は、図１（ａ）（ｂ）に示すような直線状の加熱コイル部１１が用いられる。

この加熱コイル部１１の側面部には、クッション性を有する補助材１２が取り付けられる。後述するように、上記熱可塑性樹脂製フィルムは、テンションがかけられ、かつ、上記板紙と上記熱可塑性樹脂製フィルムとの間に隙間を有する状態に配される。このとき、加熱コイル部１１のみを上記熱可塑性樹脂製フィルムに押し付けると、上記加熱コイル部１１の側面の一方又は両方において、上記熱可塑性樹脂製フィルムにより大きなテンションがかかることになる。この場合、加熱コイル部１１の一方又は両方の側縁部で、フィルムの破断が生じる場合がある。

この破断を防止するため、熱可塑性樹脂製フィルム２２が板紙２１に接するように加熱コイル部１１を押し付けたとき、この熱可塑性樹脂製フィルムの張力がより大きくなる側の上記加熱コイル部１１の側面部に、補助材１２が取り付けられる。このようにすると、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、加熱コイル部１１及び補助材１２を熱可塑性樹脂製フィルム２２に押し付ける際、まず、補助材１２が熱可塑性樹脂製フィルム２２に先に押し付けられ、板紙２１に接することとなる。次いで、加熱コイル部１１が押し付けられることになる。この場合、図２（ｂ）に示すように、補助材１２で熱可塑性樹脂製フィルム２２が板紙２１に接した状態にすることにより、熱可塑性樹脂製フィルム２２にかかるテンションが緩和される。そして、補助材１２はクッション性を有するので、そのまま縮み、図２（ｃ）に示すように、加熱コイル部１１を熱可塑性樹脂製フィルム２２に押し付けることが可能となり、両者を接合させることができる。また、このとき、加熱コイル部１１の一方又は両方の側縁部での破断を抑制することができる。

補助材１２の下端面の位置は、加熱コイル部１１の下端面の位置より下方にある。この両者間の距離は、０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上が好ましい。０．２ｍｍより短いと、フィルムが直接金型に触れてしまうという問題点を生じる場合がある。一方、この距離の上限は、３ｍｍ以下であることが好ましく、約１．５ｍｍであることが好ましい。３ｍｍより長いと、フィルムが十分に圧着されないという問題点が生じる場合がある。

この補助材１２は、図１（ａ）に示すような、加熱コイル部１１の一方の側面部に限られるものではなく、図１（ｂ）に示すような、加熱コイル部１１の両方の側面部に配してもよい。加熱コイル部１１は、上記したように、熱可塑性樹脂製フィルム２２が板紙２１に接するように上記加熱コイル部１１を押し付けたとき、この熱可塑性樹脂製フィルム２２の張力がより大きくなる側の上記加熱コイル部１１の側面部に、少なくとも配置されればよく、張力の小さくなる側の上記加熱コイル部１１の側面部に配されるのを妨げない。また、熱可塑性樹脂製フィルム２２が板紙２１に接するように上記加熱コイル部１１を押し付けたとき、加熱コイル部１１の両側面部の熱可塑性樹脂製フィルム２２の張力が同等になる場合は、経験上、フィルムの破断が生じやすい側に少なくとも配置すればよく、両側に配してもよい。

加熱コイル部１１と補助材１２とは互いに接していてもよいが、加熱コイル部１１に発生する高周波により、補助材１２が加熱され、収縮するおそれがあるので、図１（ａ）（ｂ）に示すように、ある程度離し、固定材１３で保持してもよい。
この加熱コイル部１１と補助材１２との距離は、５ｍｍ以下がよく、４ｍｍ以下が好ましい。５ｍｍより大きいと、補助材が鉛直に変形せずに曲がってしまうという問題点を有する。一方、この距離の下限は、特に限定されないが、補助材１２の熱収縮の抑制を考慮に入れる場合は、０．１ｍｍ以上がよく、０．５ｍｍ以上が好ましい。０．１ｍｍより小さいと、加熱コイル部１１に発生する高周波によって、補助材１２が加熱され、熱収縮するおそれがある。

上記の加熱コイル部を構成する部材としては、クッション性を有するものなら特には限定されない。そのなかでも、発泡樹脂は、形状の加工の容易な点で取り扱いが容易となる。この発泡樹脂を構成する樹脂としては、ポリスチレン、ポリウレタン等があげられる。

次に、板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとの接合方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂製フィルム２２にテンションをかけ、かつ、板紙２１と熱可塑性樹脂製フィルム２２との間に隙間を有するように配する。
この状態の例としては、図３に示すような、板紙２１の上に物品を載せこれを覆うように熱可塑性樹脂製フィルム２２を配する形があげられる。このとき、熱可塑性樹脂製フィルム２２の四方を引っ張り、物品２３の移動が抑制されるようにテンションがかけられる。

次いで、図１（ａ）又は（ｂ）に示される加熱コイル部１１及び補助材１２を用いる。このとき、図３の場合においては、少なくとも物品２３のある側に補助材１２が配されるようにする。そして、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、補助材１２及び加熱コイル部１１を順番に熱可塑性樹脂製フィルム２２に押し付け、両者の接合を行う。すなわち、補助材１２を熱可塑性樹脂製フィルム２２に先に押し付け、次いで、加熱コイル部１１を押し付けることにより両者の接合を行う。
これにより、図３においては、物品が、板紙２１と熱可塑性樹脂製フィルム２２との間に、固定され、かつ、包装される。
このとき、使用される板紙２１が、外装用箱体の底面とほぼ同じ大きさで、かつこの外装用箱体に挿入できる程度の大きさの場合、この包装体を外装用箱体に収納することにより、物品をその外装用箱体内に固定することができる。このため、配送中に物品が外装用箱体内で移動することが抑制され、配送中の破損等を防止することができる。

この発明による方法により得られる接合体は、緩衝性や固定性が必要な輸送包装、透明性が必要な商品包装等に使用することができる。

以下、この発明を、実施例を用いてより具体的に示す。
まず、使用した原材料について示す。

＜原材料＞
（板紙）
・段ボールシート…レンゴー（株）製：Ｃ５、Ｋ５、表面塗工：なし

（熱可塑性樹脂製フィルム）
・ポリ塩化ビニルフィルム…オカモト（株）製：一般用ＰＶＣ、厚さ３００μｍ、ε・ｔａｎσ＝０．３１５〜０．４５、以下、「ＰＶＣ」と略する。
・ポリウレタンフィルム…日本マタイ（株）製：エスマーＵＲＳ、厚さ１００μｍ、ε・ｔａｎσ＝０．０７〜０．１５６、以下、「ＰＵ」と略する。
・ポリエチレン−エチレンビニルアセテート混合フィルム…宇部興産（株）製：ＵＢＥストレッチＡ−５、厚さ１８μｍ、ε・ｔａｎσ＝０．０７５４、以下、「ＰＥ−ＥＶＡ」と略する。
・ポリエチレンテレフタレートフィルム…東洋紡績（株）製：ＳＣ８０７、厚さ１８μｍ、ε・ｔａｎσ＝０．０５、以下、「ＰＥＴ１」と略する。
・ポリエチレンテレフタレートフィルム…東洋紡績（株）製：ＥＳ１００、厚さ２５μｍ、ε・ｔａｎσ＝０．０５、以下、「ＰＥＴ２」と略する。

［実施例１〜５、比較例１〜５］
図３に示すように、板紙の上に箱体（１５０ｍｍ×１００ｍｍ×７０ｍｍ）を載せ、その上から、熱可塑性樹脂製フィルムをかぶせ、その四辺を手で引っ張り、フィルムがピンと張った状態にした。
次いで、山本ビニター（株）製：ハイブリッド高周波ウエルダーＹＴＯ−５の高周波バー（加熱コイル部）を、熱可塑性樹脂製フィルム側から、熱可塑性樹脂製フィルムが板紙に接するように押し付け、下記の条件で両者の溶着試験を行った。
このとき、実施例１〜５においては、高周波バー（加熱コイル部）の箱体がおかれた側の側面に、１ｍｍの間隔を開けて、補助材（有功社シトー貿易（株）製：ＭＡＰスポンジ、軟質タイプ（硬さ４０度）、補助材の下端面は、高周波バー（加熱コイル部）の下端面より、２ｍｍ長い。）を取り付けた。
一方、比較例１〜５においては、補助材は用いられていない。
結果を表１に示す。
・電流設定：０．２８〜０．３５Ａ
・溶着時間：２秒
・熱板温度：８０℃
・離型シート：０．５ｍｍ厚ベークライト
・冷却時間：５秒
・高周波出力：５ｋＷ
・発振周波数：４０．１６ＭＨｚ

［比較例６］
ヒートシール装置として、インパルスシーラー（志賀包装機（株）製：ＳＧ−６３０−ＥＴＳ５）を用い、１８０℃で熱融着試験を行った以外は、実施例１と同様にした。その結果、ＰＶＣフィルムがコートボールに融着する前に、エッジ切れが生じた。

（結果）
実施例１〜５と比較例１〜５との対比より、補助材を用いると、フィルムの破断が抑制されることが明らかとなった。

１１ 加熱コイル部
１２ 補助材
１３ 固定材
２１ 板紙
２２ 熱可塑性樹脂製フィルム
２３ 物品

Claims (5)

1. 板紙の上に熱可塑性樹脂製フィルムを配し、
   高周波加熱に用いる加熱コイル部を、上記熱可塑性樹脂製フィルム側に配し、この加熱コイル部に高周波を流すことによって、上記板紙と上記熱可塑性樹脂製フィルムとを接合する方法であり、
   上記熱可塑性樹脂製フィルムと上記板紙との間には、常温で接着剤能を発揮する接着剤層又はホットメルト材からなる接着剤層は配されておらず、
   上記熱可塑性樹脂製フィルムは、テンションがかけられると共に、上記板紙と上記熱可塑性樹脂製フィルムとの間に隙間を有し、
   上記加熱コイル部及び下記に示す補助材を上記熱可塑性樹脂製フィルムに押し付ける際、上記補助材を上記熱可塑性樹脂製フィルムに先に押し付け、次いで、上記加熱コイル部を押し付けることにより上記接合を行う、板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとの接合方法。
   ・上記熱可塑性樹脂製フィルムが上記板紙に接するように上記加熱コイル部を押し付けたとき、前記熱可塑性樹脂製フィルムの張力がより大きくなる側の上記加熱コイル部の側面部に取り付けられる、クッション性を有する補助材。
2. 上記熱可塑性樹脂製フィルムの損失係数（ε・ｔａｎδ）は、０．００５以上である、請求項１に記載の板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとの接合方法。
3. 上記熱可塑性樹脂製フィルムは、エチレン・酢酸ビニル共重合体含有樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂からなるフィルムである請求項２に記載の板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとの接合方法。
4. 上記熱可塑性樹脂製フィルムの厚さは、８μｍ以上３００μｍ以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとの接合方法。
5. 板紙の上に物品を載せ、これを覆うように熱可塑性樹脂製フィルムを配し、
   この熱可塑性樹脂製フィルムの四方を引っ張り、物品の移動が抑制されるようにテンションをかけ、
   請求項１に記載の方法にしたがって、板紙と熱可塑性樹脂製フィルムとの接合方法を行う、物品の固定・包装方法。

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