JP3952575B2 - プラスチック気泡シートの製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック気泡シートの製造装置に関し、その装置を使用して実施するプラスチック気泡シートの製造方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンを代表とするポリオレフィンを主な材料として、２枚のプラスチックフィルムで多数の小さな密閉室に空気を封入してなる気泡シートが、包装用緩衝材を中心とする用途に向けられている。
【０００３】
この種の気泡シートは、通常、Ｔダイから押し出したプラスチックを成形ロールとよばれる、多数の凹みをもった円柱状の真空成形装置に供給し、真空成形によって凹みの形状に対応した多数の突起を設けたキャップフィルムを用意し、その突起の底面の側に平坦なプラスチックのフィルムをバックフィルムとして貼り合わせることによって製造している。 貼り合わせは、ふつう熱融着によっていて、成形ロール上で加圧ロールとよばれるロールで、キャップフィルムに向かってバックフィルムを押圧して行なう。
【０００４】
気泡シートは、気泡の形状・寸法・配列などによって多数のグレードがあり、それぞれのグレードの製造には、当然に、それぞれに対応する成形ロールが必要である。 少ロットの製造に当たって成形ロールを交換するときには、多大の労力と長い時間とを要し、その前後で材料の損失が少なからず生じるから、工業的実施には不利である。
【０００５】
成形ロールの交換を速やかに行なうことを意図して、出願人は、さきにターレット式の「成形ロール交換装置」を発明して、すでに提案した（特開平２−５０８１６号）。 この装置は、たとえば４本の成形ロールを円周上等間隔に配置したターレット機構を採用し、製造された気泡シートを成形ロールから分離するための剥離ロールを、成形ロール交換時に一時退避させる構造を取っている。 それによって、成形ロールの交換が容易に、かつ短時間で行なえるようになり、押出機の運転を中断することなく（ラインスピードは低下させるが）成形ロールを交換することが可能になった。
【０００６】
しかしながら、より好ましい運転は、成形ロールの交換の際に、押出機の運転を中断しないだけでなく、押し出しにより形成されたフィルムを切断することなく押し出しを続けることである。 それが実現すれば、成形ロールの交換に要する時間と労力が、さらに軽減され、材料の損失も少なくて済む。 この場合、プラスチック材料は、製品である気泡シートの２種のグレードの間をつなぐ、２枚のフィルムが単に積層されただけのものであって、リサイクルが容易である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第一の目的は、上記したさきに出願人の提案した装置を改良し、成形ロールの交換がいっそう円滑に、かつより短時間で行なえるとともに、Ｔダイから押し出されるプラスチック材料を切断することなく交換作業を完了することができ、それによって材料の損失をさらに減少させたプラスチック気泡シートの製造装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の第二の目的は、上記の装置を使用して、特定のプラスチック材料からなる気泡シートを製造する方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の目的を達成する気泡シートの製造装置は、図１および図７に示すように、プラスチックフィルムを押し出すための並行に配置した２個のＴダイ（１Ａ，１Ｂ）、それらＴダイの下方にあって、一方のフィルム（ＣＦ）を真空成形して型の凹みの形状に応じた多数の突起を有するキャップフィルムとするための、ほぼ水平に置かれた成形ロール、他方のフィルム（ＢＦ）をバックフィルムとしてキャップフィルムの突起の底面に貼り付けて、空気が封入された多数の密閉室を有する気泡シート（ＡＢ）を製造するための、成形ロールの一方の側、図１では左側に、これに接して置かれた加圧ロール（３）、成形ロールの加圧ロールとは反対の側、図１では右側に置かれて、製造された気泡シートを成形ロールから剥離するための剥離ロール（４）、剥離された気泡シートを巻き取り手段に導くためのガイドロール（５）および巻き取り手段から本質的に構成されるプラスチック気泡シート製造装置において、成形ロールが、凹みの形状・寸法および配置の少なくとも１種において異なる２個の成形ロール（２Ａ，２Ｂ）の組からなり、２個の成形ロールは並行に配置され、それらの中央に軸をもつ回転支持体（６）と、回転支持体から両側に延びる２組の軸受アーム（７Ａ，７Ｂ）によって支持され、回転支持体の１８０度の回転によって相互に位置を交換するとともに、相互に遠ざかり、または接近することにより、稼働する成形ロールを切り換えることが可能であり、加圧ロール（３）は成形ロールに対して押圧に至るまで近づき、また離れることが可能であり、剥離ロール（４）は、その位置を、運転時には成形ロールの側方にあるが、成形ロール切り換え時には成形ロール下方に移動することが可能であるように構成し、かつ、剥離ロールは、その移動につれて、ガイドロール上方から剥離ロールに接するまで移動して剥離ロールと共働してフィルムの通過位置を規定する第一のピンチロール（８）を伴ない、ガイドロール（５）もまた、運転時にはその下方にあって成形ロール切り換え時にはガイドロールに接するまで上昇してガイドロールと共働してフィルムの通過位置を規定する第二のピンチロール（９）を伴なう構造を特徴とする製造装置である。
【００１０】
この装置は、図示してないが、回転駆動源、真空源、冷却水供給手段などの付帯する設備を有すべきことはいうまでもない。
【００１１】
【発明の実施形態】
本発明の気泡シート製造装置を使用する気泡シートの製造は、定常運転状態に関する限り、既存の装置の運転と異なるところはなく、図１に示すように、ひとつのＴダイ（１Ａ）から押し出されたプラスチックフィルムを成形ロールで真空成形してキャップとし、いまひとつのＴダイ（１Ｂ）から押し出されたプラスチックフィルムをバックフィルムとして、加圧ロール（３）でキャップフィルムに押圧し融着させてキャップ内に空気を封入し、このようにして製造された気泡シートを剥離ロール（４）で成形ロール（２Ａ）から分離し、ガイドロール（５）により巻き取り手段（図示してない）へ導くことからなる。
【００１２】
成形ロール交換の手順は、つぎのとおりである。 まず、図２にみるように、加圧ロール（３）が成形ロール（２Ａ）から離れ、剥離ロール（４）が成形ロール（２Ａ）の側方、図では右側から、左下方に移動し、それに伴って第一のピンチロール（８）が左方に移動し、剥離ロールと共働してフィルムを挟み、その通路を規制する。 同時に、ガイドロール（５）の下方にあった第二のピンチロール（９）が上方に移動し、ガイドロールと共働してフィルムを挟み、やはりその通路を規制する。 これらのロールの移動は、その回転軸を支承する軸受を油圧機構などにより移動させることによって、容易に実現する。
【００１３】
成形ロール交換に当たっては、真空吸引は停止するから、フィルムは押し出された２枚のフィルムが単に積層されて厚くなった状態で存在する。 剥離ロールの移動に伴って成形ロールからガイドロールに至るフィルムの経路が短くなるから、フィルムのたるみを防ぐために、成形ロールの回転を若干遅くするか、ガイドロールおよび巻き取り手段の回転を若干速くするか、または両方を同時に行なう。
【００１４】
続いて、図３に示すように、成形ロール（２Ａ，２Ｂ）を支持する軸受アーム（７Ａ，７Ｂ）を縮め、それらを相互に近づける。
【００１５】
次に、図４に示すように、成形ロールの回転支持体（６）を１８０度回転させて、さきほどまで使用していた成形ロール（２Ａ）に代えて、いまひとつの成形ロール（２Ｂ）を、稼働位置の若干右側に配置する。
【００１６】
配置換えが終わったならば直ちに、図５に示すように、縮んでいた軸受アーム（７Ａ，７Ｂ）を伸長させ、成形ロール（２Ｂ）を、成形ロール（２Ａ）がもとあった場所に位置させる。
【００１７】
それに続いて、第一および第二のピンチロール（８，９）をもとの位置に復帰させ、剥離ロール（４）およびガイドロール（５）との共働によるフィルム通路の規制を解く。 そこで剥離ロール（４）をもとの位置すなわち成形ロール（２Ｂ）に戻し、その回転速度を速くする。 このようにして準備が整ったならば、真空吸引や冷却水の供給を再開し、図６に示すように、成形ロール（２Ｂ）を使用して、新しいグレードの気泡シートの製造を開始する。 成形ロールの交換時に発生した積層シートは、巻き取りに当たって除去すれば、前記のようにリサイクルできる。 交換の間、押出機のラインスピードを、連続運転に支障がない限度で低下させておくことにより、リサイクルすべき材料の量は、僅かなものにすることができる。
【００１８】
上述のように、本発明においては２本の成形ロールを、回転支持体の回転と軸受アームの伸縮とによって相互に位置を入れ替え、かつ２個のピンチロールの移動とそれぞれの剥離ロールまたはガイドロールとの共働によって、押出機の連続運転下に、フィルムを切断して処理する必要のない、短時間の成形ロール交換を実現したものである。
【００１９】
本発明の装置において、Ｔダイとして多層ダイスを使用すれば、特性の異なる２種のプラスチックからなる積層フィルムを構成材料とする気泡シートを製造することができる。 たとえば、ガスバリヤ性の高いエチレン−酢酸ビニル共重合体とポリエチレンとを組み合わせれば、気泡内部の空気が抜けにくい気泡シートが得られる。
【００２０】
多層ダイスとしては、もちろん常用の、図８に示すようなマルチマニホールドタイプのもの、すなわちダイヘッド内に異種の溶融プラスチックを貯留するマニホールドをそれぞれ設け、そこからダイスリットに向けて溶融プラスチックの流れを押し出して合流させる構造のものが使用できるが、近年普及しつつあるフィードブロックタイプのもの、すなわち図９に示すような断面構造のものを使用することが好ましい。 その理由は、図８と図９との対比から容易に知られるとおり、ダイヘッドの厚さが、マルチマニホールドタイプのものは２層から３層へと積層数を増すほど厚くならざるを得ないのに対し、フィードブロックタイプであれば、ダイヘッドの高さは増しても厚さは増さなくて済むからであって、成形ロールの回転による位置の交換は、フィードブロックタイプの多層ダイスの採用により、著しく容易になる。
【００２１】
ただし、フィードブロックタイプの多層ダイスを使用した場合には、溶融流動性（ＭＩを尺度とする）に大きな差のあるプラスチックを組み合わせると、両層の厚さを均一にすることに困難が生じやすいことに留意すべきである。 同種のプラスチックであって一方が着色されているものや、特殊な添加剤を含有するものとそうでないものとの組み合わせとか、流動性にあまり差のないプラスチックどうしの組み合わせが無難である。
【００２２】
本発明の装置を使用して実施する気泡シートの製造は、任意のプラスチック材料を対象とすることができるが、とくにその意義を発揮するのが、溶融押出し後に熱処理を施すことなく成形することが適切であるものや、溶融押出しの温度をできるだけ低くすることが好ましいものを使用する場合である。 具体的には、いわゆる「ＬＬ」ポリエチレンとくにメタロセン触媒を使用して製造したポリエチレンや、帯電防止剤を混入したプラスチックを使用する場合である。 在来のＬＤポリエチレンを材料とする場合は、比較的高温で押し出して、いったん冷却して延伸することにより強度を出した後、再度加熱して可塑性を生じさせ、気泡シートの製造を行なっていた。 これに対し、ＬＬポリエチレンは、延伸処理をしなくてもかなりの強度を示すから、Ｔダイから押し出したままで加工するのが有利である。 帯電防止剤は一般に界面活性剤であって、プラスチックの押し出し温度近辺の温度に達すると、分解を始める。 この傾向は、気泡シートの帯電防止において通常好まれる、速効性の帯電防止剤において著しいから、押し出し温度はなるべく低いことが要望される。 本発明は、このような要望に応えることができ、たとえば、従来のポリエチレンを対象として２２０℃で行なわれていたする押し出しを、２００℃で実施できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の装置を使用して気泡シートの製造を行なえば、気泡の形状・寸法・配置の少なくとも一つが異なるグレードの気泡シートの製造を連続的に行なうための成形ロールの切り換えを、ほぼ自動的といえるほど容易に、かつ、ごく短時間で実施することができ、その間の材料の損失を最小限に止めることができる。 この装置を使用して特定のプラスチックを材料とする気泡シートの製造を行なうことにより、低い押し出し温度で、従って材料の熱劣化を防ぎ、帯電防止剤などの添加剤の損失を低減して、有利に製造を進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の気泡シート製造装置の作用を説明するために、装置の主要部の位置を表した概念的な側面図であって、成形ロール「Ａ」を稼働させて気泡シートを製造している状態を示す。
【図２】 成形ロールの切り換えのため、加圧ロールが離れるとともに剥離ロールが移動し、それに伴って第一および第二のピンチロールが移動した状態を示す。
【図３】 図２に続いて、成形ロールの支持アームが収縮し、回転支持体の回転に備えた状態を示す。
【図４】 回転支持体が回転して成形ロールを「Ａ」から「Ｂ」に交換し、続いて支持アームが伸長するところを示す。
【図５】 成形ロールの支持アームが伸長し、第一および第二のピンチロールが元の位置に復帰した状態を示す。
【図６】 剥離ロールが元の位置に復帰し、成形ロール「Ｂ」を稼働させて気泡シートを製造している状態を示す。
【図７】 図１の気泡シート製造装置において、Ｔダイを除く矢視方向の平面図。
【図８】 多層ダイスにおいて常用の、マルチマニホールドタイプのものの内部構造を示す横断面図。
【図９】 多層ダイスの変更態様である、フィードブロックタイプのものの内部構造を示す横断面図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ Ｔダイ
２Ａ，２Ｂ 成形ロール
３ 加圧ロール
４ 剥離ロール
５ ガイドロール
６ 回転支持体
７Ａ，７Ｂ 軸受アーム
８ 第一のピンチロール
９ 第二のピンチロール

Claims (6)

1. プラスチックフィルムを押し出すための並行に配置した２個のＴダイ（１Ａ，１Ｂ）、それらＴダイの下方にあって、一方のフィルム（ＣＦ）を真空成形して型の凹みの形状に応じた多数の突起を有するキャップフィルムとするための、ほぼ水平に置かれた成形ロール、他方のフィルム（ＢＦ）をバックフィルムとしてキャップフィルムの突起の底面に貼り付けて、空気が封入された多数の密閉室を有する気泡シート（ＡＣ）を製造するための、成形ロールの一方の側に、これに接して置かれた加圧ロール（３）、成形ロールの加圧ロールとは反対の側に置かれて、製造された気泡シートを成形ロールから剥離するための剥離ロール（４）、剥離された気泡シートを巻き取り手段に導くためのガイドロール（５）および巻き取り手段から本質的に構成されるプラスチック気泡シート製造装置において、成形ロールが、凹みの形状・寸法および配置の少なくとも１種において異なる２個の成形ロール（２Ａ，２Ｂ）の組からなり、２個の成形ロールは並行に配置され、それらの中央に軸をもつ回転支持体（６）と、回転支持体から両側に延び、伸縮可能な２組の軸受アーム（７Ａ，７Ｂ）によって支持され、回転支持体の１８０度の回転によって相互に位置を交換するとともに、軸受アームが伸縮するにつれて２本の成形ロールが相互に遠ざかり、または接近することにより、稼働する成形ロールを切り換えることが可能であり、加圧ロール（３）は成形ロール（２Ａ，２Ｂ）に対して押圧に至るまで近づき、また離れることが可能であり、剥離ロール（４）は、その位置を、運転時には成形ロールの側方にあるが、成形ロール切り換え時には成形ロール下方に移動することが可能であるように構成し、かつ、剥離ロールは、その移動につれて、ガイドロール上方から剥離ロールに接するまで移動して剥離ロールと共働してフィルムの通過位置を規定する第一のピンチロール（８）を伴ない、ガイドロール（５）もまた、運転時にはその下方にあって成形ロール切り換え時にはガイドロールに接するまで上昇してガイドロールと共働してフィルムの通過位置を規定する第二のピンチロール（９）を伴なう構造を特徴とする製造装置。
2. Ｔダイとして、２種以上のプラスチックの積層フィルムを押し出すことのできる多層ダイスを備えた請求項１のプラスチック気泡シートの製造装置。
3. 多層ダイスが、フィードブロックタイプのダイスである請求項２のプラスチック気泡シートの製造装置。
4. 請求項１に記載の製造装置を使用し、プラスチック材料として、メタロセン触媒を用いたオレフィンの重合によって得たポリオレフィンを使用して実施するプラスチック気泡シートの製造方法。
5. 請求項１に記載の製造装置を使用し、プラスチック材料として、帯電防止剤を含有させたプラスチックを使用して実施するプラスチック気泡シートの製造方法。
6. 請求項２に記載の製造装置を使用し、２種以上のプラスチック材料のうち少なくとも１種がガスバリヤ性の高いものを組み合わせて実施するプラスチック気泡シートの製造方法。

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