JP3974517B2 - 少なくとも三つのバイアスカット層を有する多層フィルム - Google Patents

Description

【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は多層バイアスカットフィルムに関する。とりわけ、本発明は、フィルム内において機械加工方向を変えるように異なるバイアス角度でバイアスカットされた、単軸方向に配向された数層の熱可塑性フィルムで製造された多層バイアスカットフィルムに向けられている。
【０００２】
従来の技術
本発明は、同じバイアス角度で切断された二層又は四層のバイアスカットフィルムを有する多層フィルムの改良である。単軸に配向された熱可塑性フィルムから二層の交差積層されたフィルムを製造する工程が現在使用されている。この工程は、±４５°の角度に配向された最初のフィルムの機械加工方向で、又は「機械加工方向の角度」とここで用いられるように、フィルムを製造するために、±４５°偏向して熱可塑性フィルムを最初の単軸方向（機械加工方向）に切断する。４５°の機械加工方向の角度を有する二つのフィルムは、互いに交差する±４５°の機械加工方向の角度で、二層の交差積層されたフィルムを製造するように積層される。機械加工方向の角度がここで使用される場合、バイアスカットフィルムを横断する角度で、バイアスカットの角度に依存する、単軸方向の熱可塑性フィルムを一方向にバイアスカットすることによって、再び方向付けられる又は配向される、最初に製造されたフィルムの機械加工方向を基準とするということが理解される。
【０００３】
二つ又は四つの層の交差積層されたフィルムの工程で使用される装置は、従来技術の工程と題する欄において開示されている。
【０００４】
本発明は、少なくとも二つの層が異なる機械加工方向の角度を有する、三つ以上の層のバイアスカットフィルムを有する多層フィルムに向けられている。とりわけ、本発明は、少なくとも二つの層が異なる機械加工方向の角度を有する、２０〜７０°の機械加工方向の角度を各々が有する、三つ以上のバイアスカットフィルム層で交差積層されたフィルムに向けられている。
【０００５】
従来技術及び本発明の好適な実施例の説明
本発明は、交差積層した二つ又は四つの層のバイアスカットフィルムを有する多層フィルムの改良である。本発明は、従来技術の交差積層した多層のフィルムを製造するために用いられるのと同じ装置及び工程を全般的に用いる。
【０００６】
従来技術の工程
従来技術の多層フィルムは、本質的に三つの段階の工程で製造される。図１を参照すると、第一の段階では、ロールの形態の、単軸に配向されたフィルムを製造する。図２を参照すると、第二の段階では、最初の機械加工方向が、バイアスカットフィルムの縁に対する角度（機械加工方向の角度）に再び方向付けられる又は配向されるように、フィルムをバイアスカットする。図３を参照すると、第三の段階では、二つの一バイアスカット層のフィルムを積層し、交差積層された多層フィルムを製造する。
【０００７】
図１を参照すると、フィルム製造装置１０が示されている。とりわけ、熱可塑性フィルム等級の樹脂が、押出し機１３のホッパ１２内に導入され、ダイ１４を通して押し込まれる。ダイ１４は好ましくは円形であり、通常空気である気体の流れが、押出された円形のプラスチック内に吹き付けられ、熱可塑性材のバブル１５を形成する。垂直上方に吹き付けられる、バブル１５は、筒状のバブルを二層だが周方向に連続したフィルムに折り畳むローラ１６、１７に到達する前に冷える。フィルムは、ローラ１６、１７からローラ１８上へほぼ水平に引き抜かれる。次いで、フィルムは、延伸及び焼鈍処理部２０を通過する前に、一つ以上のローラ１９の下を通過する。フィルムは、フィルムの軸線方向又は機械加工方向にフィルムを各々が引き抜く、一連の延伸ローラ２１によって延伸させられる。好ましくは、フィルムは、延伸及び焼鈍処理部２０の上部において、焼鈍オーブンを通してフィルムを通過させることによって焼鈍させられる。フィルムは、延伸及び焼鈍処理部２０を出て、ローラ２２を越えて駆動ローラ２３の間から一つの管巻取り機２４へ進む。ロール２５の形態のフィルム２６は、巻取り機２４上で収集され、所望量が収集されると、ロール２５が巻取り機２４から除去される。
【０００８】
図４に示すように、フィルムがロール２５上で巻かれる時のフィルム２６又は最初のフィルムの機械加工の方向は、フィルムを製造する工程を通して機械加工方向に対して単軸である。管巻取り機２４上に巻き取られるフィルム２６は、一定厚さをもった熱可塑性材でなく、折り畳まれた管又はシリンダであり、それゆえ、一つの管又は管状フィルムと称されるということが理解される。
【０００９】
図２を参照すると、バイアスカット装置３０が示されている。ロール２５の形態の一つの管状の、単軸に配向されたフィルム２６は回転装置３１内に挿入される。回転装置３１は、回転しかつ折り畳まれた管状フィルム２６を解くモータ３２によって駆動される。複数のローラ３３は、回転ロール２５から管状フィルム２６を引き抜く。管状フィルム２６は、空気によって開放され、回転ホーン又はマンドレル３４上に押される。ホーン又はマンドレル３４は、別個のモータと、ホーン３４の回転用支持部材３５とを有する。次いで、最初のフィルム２６の管は、±４５°の角度だけ偏向したナイフ３５で切断される。従来技術の工程では、変動分は約２°である。フィルム３７は、独立した駆動モータを有する巻取り機３８に引き抜かれ、ロール３９の形態でフィルム３７は収集される。フィルム３７は、管ではない一つのシートであり、図５（ａ）又は（ｂ）に示すように、±４５°の機械加工方向の角度を有する。
【００１０】
図３を参照すると、交差する層が積層するフィルムを製造する装置４０が示される。ロール３９の形態のフィルム３７はロールアンワインダー４１上に配置され、第二のロール３９の形態のフィルム３７は、フィルム上で示されている同じ機械加工方向を各々が有する、層４３及び４４それぞれが互いに向けて解かれるように、ロールアンワインダー４２上に配置される。二つの層４３及び４４は、加圧ローラ４５とチルローラ４６の間のニップを通る。積層体を押出す押出し機ダイ４７がローラ４５とローラ４６の間のニップの直上方にある。好ましくは層４３及び４４がポリエチレンであり、押出し加工品はポリエチレンの混合物である。押出し機４８は、ダイ４７に積層体を連続的に送る。積層体は、層４３と層４４との間で押出され、加圧ローラ４５と、積層体が瞬間的に冷却されるチルローラ４６との間を通過する前に薄い層を形成する。ローラ４９は、交差する層が積層するフィルム５０の垂直方向を巻取り機５２へ変える。ローラ４９と巻取り機５２の間にある交差積層したフィルム５０に示されているように、二つの個々のバイアスカットフィルムの機械加工方向の角度が交差している。
【００１１】
図３に示すように、二つのロールの形態のフィルム３７、すなわち、同じ機械加工方向の角度を各々が有する層４３及び４４は、互いに向けて解かれて積層する。この場合、二つのシートが同じであっても、機械加工方向の角度は互いに交差する。この交差の方向の角度は、ここでは、交差積層する、又は交差積層した多層フィルムを製造すると称される。唯一の機械加工方向の角度のフィルムが従来技術において用いられているということが強調される。従来技術の一部として、二つの交差積層した、二層のバイアスカットフィルムは、四つのバイアスカット層フィルムを製造するようにさらに積層されている。図５に示すように、バイアスカットフィルムの各層は、図示と同じ機械加工方向を有する。これらのバイアスカットフィルムは、交差積層した外形を有するが、バイアスカットフィルムの各々において同じ機械加工方向の角度が用いられるので、二つのバイアスカット層は、一方向における機械加工方向の角度を有し、他の二つのバイアスカット層は、交差方向における同じ機械加工方向の角度を有する。
【００１２】
本発明及び本発明の好適な実施例
要約すると、本発明は、従来技術の装置をほぼ全般的に使用する。しかしながら、従来技術の工程から明らかでないことは、異なる機械加工方向の角度を有するフィルムを用いて多層フィルムを製造するために、同じ所望幅のフィルムを製造するために工程及び装置を修正しなければならないということである。特定の幅で、フィルムを製造する時に異なる寸法の装置を使用しなければならない。図２に示すバイアスカット段階について注目すると、フィルム２６が４５°未満の角度で切断される時、同じロール２５の形態のフィルム２６において４５°の角度で切断されるフィルムより幅広いフィルムが製造され、同様に、フィルム２６が４５°を超えた角度で切断される時、４５°の角度で切断されるフィルムより幅の狭いフィルムが製造される。交差積層フィルムを製造するために使用されている二つのフィルムが一様な幅を有しないであろうので、異なる角度で切断されているフィルムが積層される時、この結果としての異なる幅は、効率の良い製造に対して障害となる。機械加工方向の角度を変えることにより同じロール２５の形態のフィルム２６からフィルム３７の幅を変えるということが明らかであるならば、従来技術の工程において一様性が課されるということ、特に、工程を効率良くするように、従来技術の工程における全ての段階が厳しい一様な操作仕様の下で維持される及び維持されなければならないということが理解される。
【００１３】
本発明は、フィルム内において所望の機械加工方向の角度を選択すること以上のことを必要としている。所望の機械加工方向の選択は、少なくとも二層は異なる機械加工方向の角度を有する、三つ以上のバイアスカット層を有する多層フィルムを製造する時の開始地点としうる。しかしながら、異なる寸法の装置の有効性は、少なくとも二つのバイアスカット層は異なる機械加工方向の角度を有する、三つ以上の層を有する多層フィルムを製造するために採用しうる、機械加工方向の角度の選択のパラメータを設定する別の開始地点ともしうる。いずれのアプローチで開始するとしても、工程、及びありうる装置は、著しく異なる機械加工方向の角度を有する二つの異なるフィルムを製造する時に著しく異なるパラメータを有する。多層フィルム製品において組み合わされる、二つのフィルム内において所望の幅を得ることを保証するために、さらなるパラメータが管理される。
【００１４】
本発明では、好ましくは、押出し機１３と、異なる周長を有する、単軸方向に配向されたロールの形態のフィルム２６を製造することができる、ダイ１３とを用いる。押出し機１３において変更することで、バイアスカット部３０内において所望の幅を作るために、バブル１５の異なる周長を得るのに十分である。一方、単軸方向に配向されたロールの形態のフィルムを製造するために、少なくとも二つのラインが必要とされ、一方のラインが他方のラインよりも小さな周長のロール２５の形態のフィルム２６を製造するということが求められる。二つのフィルム製造装置１０を使用する場合、製造する各幅のフィルムを処理するために、二つの延伸及び焼鈍部２０、ローラ及び巻取機が必要とされるということになる。フィルム製造装置のバイアスカット部において、一つのホーン又はマンドレル３４を使用することができず、フィルム製造装置１０で製造するフィルムの異なる周長を処理するために、異なる直径のホーン３４又は異なる直径に調節可能なホーン３４が必要とされる。
【００１５】
本発明の工程で多数の熱可塑性フィルムを製造することができる。好適な熱可塑性材料はポリオレフィン、特にポリエチレン及びポリプロピレンである。
【００１６】
積層工程は、二つのシートのニップ内に積層体を押出すことであり、これは好適な工程である。ポリエチレンのバイアスカットフィルムによる好適な積層体は、多層フィルム内で一層を形成する、高密度のポリエチレンと低密度のポリエチレンの混合物であり、機械加工方向が単軸方向に配向されているので、積層の層は、バイアスカットされず、機械加工方向の角度を持たない層である。バイアスカットされたフィルムを積層するために積層体が押出される時、別の層のフィルムが多層フィルム製品に追加されるということに注意すべきである。それゆえ、二つのバイアスカットフィルムは、押出された積層体と積層され、三層フィルム製品が製造される。しかしながら、ここでは、積層が、複数のバイアスカットフィルム間の接合を形成する任意の方法を含むように用いられており、必ずしも別の層を多層製品へ追加しない、熱シール又は溶接などの工程も積層に含まれる。これらの工程は、フィルムの縁に沿って、又は、フィルム幅を横断してランダムな個所で、加熱されたロッド又はローラを使用する公知の工程である。積層工程では複数のフィルム間で接着剤を使用してもよい。この積層工程においてどんな工程が使用されようと、多層製品が製造される。
【００１７】
本発明の多層フィルムの特徴について以下の例を用いて示す。
【００１８】
例１
ポリエチレン樹脂は、押出機１３のホッパ１２内に導入され、バブル１５に溶融して吹かれる。フィルムのバブルは、折り畳まれ、延伸させられて焼鈍される一つの管に形成される。ロール２５の形態の、単軸に配向されたフィルム管は、ロール２５として収集される。同じ条件、すなわち、押出し機の条件、バブル寸法、延伸及び焼鈍部及び巻取機内のローラの速度を維持することにより、第二のロール２５の形態の、単軸に配向されたフィルム管が収集される。
【００１９】
ポリエチレンのフィルム管の各ロール２５は、回転装置３１内に配置されており、解かれ、回転しているホーン３４上へ移動する。ナイフ３５は、±４０°のバイアス角度で各ロールの形態のフィルム２５を切断し、二つのロールの形態のバイアスカットフィルム３７を製造し、このフィルム３７は巻取機３８上に巻かれて収集される。製造されるフィルムの公称幅は１．５ｍ（５９インチ）である。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、±４０°の機械加工方向を有する、二つのロール３９の形態のバイアスカットフィルム３７は、図３に示す方向でアンワインダー４１及び４２上に配置され、交差積層されるフィルムは、図６（ｃ）に示すように製造される。
【００２０】
フィルム製造段階においてより大きなバブルが使用され、かつナイフ３５のバイアス角度が±５３°である点を除くと、前述の工程が繰り返されて二つのロール３９の形態のフィルム３７を製造する。製造されるフィルムの公称幅は１．５ｍ（５９インチ）である。図６（ｄ）及び（ｅ）に示すように、±５３°の機械加工方向の角度を有する、二つのロール３９の形態のバイアスカットフィルム３７は、図３に示す方向でアンワインダー４１及び４２上に配置され、交差積層されるフィルムは、図６（ｆ）に示すように製造される。
【００２１】
交差積層された三層のフィルム（ｃ）及び（ｆ）がアンワインダー４１及び４２内に配置され、多層フィルム（ｇ）内の四つのバイアスカットフィルム層を有する七つの層に交差積層される。±５３°の機械加工方向の角度を有する一ロールの形態のフィルムと、±４０°の機械加工方向の角度を有する一ロールの形態のフィルムを交差積層させることができ、多層フィルム製品の特定の機械加工方向の角度は選択事項であるので、この方向の角度を示していない。
【００２２】
バイアス角度又は機械加工方向の角度を用いると、±２°の許容範囲を生じることになる。同様に、公称幅の使用は、最小の許容範囲内にある。
【００２３】
本発明によって高められる最も重要な物理的特性は引き裂き抵抗である。単軸に配向されたフィルムは、機械加工方向に引き裂くことに極端に弱いことが公知である。この特性は、前述のように、従来技術の交差積層された製品によって高められている。しかしながら、引き裂き抵抗は、本発明のフィルムにおいて複数倍高められている。
【００２４】
例２
例１の手順の後、±４６°、±４３°、±４８°、±５６°それぞれの機械加工方向の角度を有する、四つのバイアスカットフィルムが製造される。二つのバイアスカットフィルムを選択すると、交差積層されるフィルムが製造される。第二の交差積層されるフィルムが二つの残りのバイアスカットフィルムを用いて製造される。次いで、二つの交差積層されるフィルムが積層される。七層が交差積層されるフィルムは、異なる機械加工方向の角度を有する、全てのバイアスカット層を有する。異なる機械加工方向の角度で多層フィルムを製造する時、３°と５０°の機械加工方向の角度の差を有することが好ましいが、これに限定するということは意味しない。この製品は、特別な引き裂き強度を有し、従来技術のフィルムで不可能であった旗又はフラグに有用でありうる。
【００２５】
図示したように、可能であり、かつ請求の範囲に記載しているように全てが本発明内と考えられる、多くの変形例がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術の熱可塑性フィルム製造工程の等角図である。
【図２】 従来技術のバイアスカット工程の等角図である。
【図３】 従来技術の配向される積層体の工程の等角図である。
【図４】 従来技術のフィルムの上面図であり、切断される前の機械加工方向を示す。
【図５】 フィルムの各層（１）、（２）、（３）及び（４）の機械加工方向の角度が同じである、従来技術の四層のバイアスカットフィルムを用いて製造される多層フィルムの上面図である。
【図６】 フィルム（ｃ）に交差積層される一つの機械加工方向の角度を有する二つのフィルム（ａ）及び（ｂ）と、フィルム（ｆ）に交差積層される、フィルム（ａ）及び（ｂ）とは異なる機械加工方向の角度を有する二つのフィルム（ｄ）及び（ｅ）の上面図であり、二層のフィルム（ｃ）及び（ｆ）が積層されて本発明の多層フィルム（ｇ）を製造する。

Claims (14)

1. 少なくとも二つのバイアスカット層が異なる機械加工方向の角度値を有する、少なくとも三つのバイアスカット層の熱可塑性フィルムを備えた多層フィルム。
2. 前記熱可塑性フィルムの材料はポリオレフィンである請求項１に記載の多層フィルム。
3. 前記ポリオレフィンはポリエチレンである請求項２に記載の多層フィルム。
4. バイアスカットされたポリオレフィンフィルムの四つのシートがあり、二つのシートは±４０°の機械加工方向の角度値を有し、残りの二つのシートは±５３°の機械加工方向の角度値を有する請求項１に記載の多層フィルム。
5. 異なる機械加工方向の角度値を各々が有する少なくとも三つのバイアスカットされた熱可塑性フィルムを備えた多層フィルム。
6. 前記機械加工方向の角度値は３〜５０°だけ異なる請求項５に記載の多層フィルム。
7. 前記機械加工方向の角度値が２０°から７０°の間で選択される請求項５に記載の多層フィルム。
8. 少なくとも四つのバイアスカット層は、異なる機械加工方向の角度値を有する請求項５に記載の多層フィルム。
9. ポリオレフィンのフィルムの四つのバイアスカットシートがあり、各層が異なる機械加工方向の角度値を有する請求項５に記載の多層フィルム。
10. 機械加工方向における最小の差を有する複数の前記層は、隣接していない請求項９に記載の多層フィルム。
11. 機械加工方向の角度値を各々が有する少なくとも三つのバイアスカット熱可塑性フィルムを備え、少なくとも二つの層は、異なる機械加工方向の角度値を有する多層交差積層フィルム。
12. 前記機械加工方向の角度値は２０°〜７０°である請求項１１に記載の多層交差積層フィルム。
13. バイアスカットポリオレフィンフィルムの四つのシートがあり、二つのシートは±４０°の機械加工方向角度値を有し、残りの二つのシートは±５３°の機械加工方向角度値を有する請求項１１に記載の多層交差積層フィルム。
14. 前記熱可塑性フィルムの材料はポリエチレンである請求項１１に記載の多層交差積層フィルム。

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