JP4928877B2

JP4928877B2 - 気泡シート体の製造方法、気泡シート体

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Publication number: JP4928877B2
Application number: JP2006242577A
Authority: JP
Inventors: 正和北澤; 正基岩坂
Original assignee: Kawakami Sangyo KK
Current assignee: Kawakami Sangyo KK
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: JP2008062504A

Description

本発明は、気泡シート体の製造方法、及び当該製造方法を利用して製造される気泡シート体に関するものである。

凸状のキャップを多数設けたキャップフィルムと、平坦なバックフィルムとを貼り合わせてなる気泡シート体が緩衝包装材や断熱材等として広く使用されている。このような気泡シート体の製造方法としては、「フィルム法」及び「押出法」が知られている。

フィルム法は、図４に示すように、第１のロールＸ１に巻いたキャップフィルムＸＣＦを加熱した状態で成形ロールＸ２に送り出し、成形ロールＸ２の真空吸引作用により、ロール本体の外周面に多数個凹設したキャップ成形用の吸引キャビティの形状に対応する凸状のキャップを多数成形したキャップフィルムＸＣＦを連続的に形成し、第２のロールＸ３に巻いたバックフィルムＸＢＦを成形ロールＸ２に送り出し、その送出の過程で完全な溶融状態又は溶融状態に近い状態まで加熱したバックフィルムＸＢＦを加圧ロールＸ４により前記キャップフィルムＸＣＦに押し付け、これによって、キャップフィルムＸＣＦの裏面にバックフィルムＸＢＦを融着させた気泡シート体ＸＳを製造する方法である。

一方、押出法は、図５に示すように、第１のフラットダイＹ１から膜状の溶融樹脂を熱可塑状態で逐次押し出し、この溶融樹脂に成形ロールＹ２を利用してキャップを多数成形したキャップフィルムＹＣＦを連続的に形成するとともに、第２のフラットダイＹ３から膜状の溶融樹脂からなるバックフィルムＹＢＦを熱可塑状態で逐次押し出し、このバックフィルムＹＢＦを加圧ロールＹ４により前記キャップフィルムＹＣＦに押し付け、これによって、キャップフィルムＹＣＦの裏面にバックフィルムＹＢＦを融着させた気泡シート体ＹＳを製造する方法である（例えば特許文献１参照）。

なお、フィルム法及び押出法ともに、剥離ロールＸ５（Ｙ５）によって気泡シート体Ｘ１（Ｙ１）を成形ロールＸ２（Ｙ２）から剥離し、その後図示しない巻取ロールによって巻き取る手順は同じである。
特開平１０−１８０８６９号公報

しかしながら、フィルム法を利用して気泡シート体を製造する場合、極めて薄いフィルムを用いて気泡シート体を製造できないという問題点がある。これは、バックフィルムとして極めて薄いフィルムを適用した場合、キャップフィルムに融着させる際に薄膜のフィルムを溶融状態又はそれに近い状態になるまで加熱する必要があることに起因するものである。すなわち、薄膜のフィルムは加熱工程を経ることにより抗張力が低下するため、送出（繰出）工程や巻取工程の際に掛かるテンションによって千切れ易く、一方でこのような不具合を防止するためには、全くテンションを掛けない状態でフィルムを送り出す（繰り出す）、又は巻き取らなければならず、この条件を満たす環境下で気泡シート体を製造することは事実上不可能であり、フィルムの薄肉化、ひいては気泡シート体全体の薄肉化というニーズに応えることができなかった。

一方、押出法によって気泡シート体を製造する場合には、キャップフィルム及びバックフィルムとして、各フラットダイ（キャップフィルム用フラットダイＹ１及びバックフィルム用フラットダイＹ３）から押し出した溶融樹脂を適用するため、フィルムの薄肉化、ひいては気泡シート体全体の薄肉化というニーズに応えることが可能である。そのため、近時では、押出法が主流となり、生産速度の高速化も相俟って薄肉の気泡シート体が大量生産されている。

このような技術背景において、最近では気泡シート体の高機能化も求められており、種々の機能を発揮すべく、導電性カーボンを３０ｗｔ％以上練り込んだ樹脂や分解性樹脂を利用した気泡シート体も商品化されているが、このような樹脂の中には、伸びが極端に悪く、フラットダイから成形ロールに至るまでに端部が千切れるいわゆる「耳切れ」が生じ易いものがあり、押出法に適さないものがある。

さらに、気泡シート体に求められる機能として、長期間の保管にも耐え得る高耐久性が挙げられる。そこで、この要求に応えるべく、各フィルムにガスバリア層を形成して空気の漏洩を防止し得る気泡シート体が開発されている。通常、ガスバリア層は各フィルムの中間層に形成されており、このようなガスバリア層を有するフィルムはそれ自体単体で３層状をなすものである。このような３層状のフィルムをフラットダイによって製膜する場合、単層のフィルムを製膜するフラットダイと比較して巾寸法が増大し、構造も複雑なものとなる。特に、厚み方向に、ＰＥ（ポリエチレン）層／ＮＹ（ナイロン）層又はＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体）層／ＰＥ層の順に積層し、ＮＹ（ナイロン）層又はＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体）層がバリア層として機能するフィルム（以下、「バリア性フィルム」と称す）は、ＰＥ層とＮＹ（又はＥＶＯＨ）層とを接着するためにこれらの間に接着性樹脂（ＡＰ）を介さなければならず、図６に示すように、実質３種５層のフィルムが製膜可能なフラットダイＹ１´、Ｙ３´が必要となる。しかしながら、３種５層に対応可能なフラットダイＹ１´、Ｙ３´はさらに巾広のものとなり、このような大型のフラットダイＹ１´、Ｙ３´を気泡シート体の製造ラインに組み込むことは、製造ライン全体の大型化、構造複雑化を招来し、採用し難いという問題があった。

従って、バリア性フィルムを用いて気泡シート体を製造する場合には、予め製膜したフィルムを用いる前記フィルム法を選択するしかないと思われるが、フィルム法の場合には前述の通り薄いフィルムを適用することができないという問題があった。また、フィルム法においてバリア性フィルムを適用する場合には、前述した加熱時の千切れを防止するために各層の厚みをある程度大きくしてフィルム全体の肉厚を大きくする必要があるが、このようなフィルム全体の厚肉化により、耐熱温度や抗張力が極端に高くなり、ＰＥ等の単層フィルムと比較して加熱及び真空成形を好適に行うことができず、結果的にキャップの成形不良を招来するという問題があった。なお、成形ロールの直径を大きく設定して成形ロールに対するフィルムの接触時間を長くすれば、キャップの成形を好適に行うことが可能であると考えられるが、この場合、成形ロールの大型化及び重量化を伴うため、このような成形ロールは天井クレーン等の搬送機による搬送も出来ず、工業機械としての適格性に劣り、実用性に欠けるという問題が発生する。

しかして、本願発明者らが実験したところ、フィルム法の場合、全体の肉厚が８０μｍ以下のフィルムであれば加熱・溶融時に千切れ易く、全体の肉厚が７０μｍ以上のフィルムであれば耐熱温度及び抗張力が高過ぎてキャップの成形が困難である、との結果を得た。つまり、フィルム法では、加熱・溶融時の千切れを防止し且つキャップの成形にも適したフィルムの肉厚は存在せず、フィルム法のみでは限界があるという事実を見出した。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、主たる目的は、キャップの成形容易性を確保しつつ成形ロールに至るまでに生じ得る耳切れ等の損傷を防止することが可能な気泡シート体の製造方法を提供することにある。

すなわち、本発明の気泡シート体の製造方法は、予めオフライン上で製膜されたフィルムを、気泡シート体製造機を用いた製造ライン上で加熱して真空成形又は圧空成形により凸状のキャップを複数成形してなるキャップフィルムに、予めオフライン上で製膜された平坦なバックフィルムを、前記製造ライン上でフラットダイから熱可塑状態で逐次押し出される低密度ポリエチレンからなるシーラント層を介して融着させたものであり、前記キャップフィルム及び前記バックフィルムが、中間層にガスバリア層として機能するナイロン層を有し、両外層にポリエチレン層を有しているものであり、且つ、前記キャップフィルム及び前記バックフィルムの肉厚が、それぞれ８０μｍ未満のものであることを特徴とする。

このようなものであれば、シーラント層を介してバックフィルムをキャップフィルムに融着させるため、バックフィルムを加熱する必要がなく、バックフィルムとして極めて薄いフィルムを採用した場合であっても、このバックフィルムが成形ロールに至るまでの過程で抗張力が低下することなく、耳切れ等のフィルムの損傷を有効に回避することができる。さらに、キャップフィルムとして極めて薄いフィルムを採用することにより、各キャップを精度良く成形することができ、キャップの成形容易性を確保することができる。特に、キャップフィルム及びバックフィルムとして予め製膜したものを適用するため、オフライン上で均一な厚みのフィルムを製造しさえすれば、フラットダイによって製膜する態様と比較してより均一な厚みのフィルムを提供することができ、気泡シート体の商品的価値を有効に高めることができる。また、オフライン上で異なる原料、異なる厚み、異なる構成（単層又は多層等）のフィルムを製造しておけば、フィルムを交換、又はフィルムを巻いたロール毎交換することによって、多品種小ロット生産にも好適に対応することが可能である。

具体的な実施態様としては、前記キャップフィルム又は前記バックフィルムの少なくとも何れか一方が、ガスバリア層を有する多層フィルムである態様や、前記キャップフィルム又は前記バックフィルムの少なくとも何れか一方が、無機フィラーを３０ｗｔ％以上含有するフィルムである態様が挙げられる。特に、ガスバリア層を有する多層フィルムを採用する場合であっても、このような多層フィルムを予めオフライン上で製膜しているため、押出法の場合に生じる不具合、すなわち、巾広のフラットダイを適用することによる製造ライン全体の大型化、構造複雑化という不具合を回避することができる。さらに、無機フィラーを３０ｗｔ％以上含有したフィルムを採用する場合であっても、このようなフィルムを予めオフライン上で製膜しているため、押出法の場合に生じる不具合、すなわち無機フィラーを３０ｗｔ％以上含有するフィルムをフラットダイで製膜して成形ロールに送り出す際に、伸びの悪さに起因する耳切れの発生という不具合を回避することができる。

また、本発明の気泡シート体は、凸状のキャップを複数有するキャップフィルムと、当該キャップフィルムのうち前記キャップの底部側に貼り合わされる平坦なバックフィルムとを貼り合わせてなる気泡シート体であって、前記キャップフィルムが、予め製膜されたフィルムを加熱し、真空成形又は圧空成形によって凸状のキャップを複数成形したものであり、前記バックフィルムが、予め製膜された平坦なフィルムであり、前記キャップフィルムと前記バックフィルムとを、フラットダイから熱可塑状態で逐次押し出される溶融樹脂からなるシーラント層を介して融着させていることを特徴とする。

このようなものであっても、上述した効果と略同様の効果を得ることができる。

さらに、前記キャップフィルム又は前記バックフィルムの少なくとも何れか一方が、ガスバリア層を有する多層フィルムである態様や、前記キャップフィルム又は前記バックフィルムの少なくとも何れか一方が、無機フィラーを３０ｗｔ％以上含有するフィルムである態様であれば、フラットダイを用いた押出法の場合に生じ得る不具合を悉く回避し、気泡シート体の耐久性や導電性を有効に高めることができる。

以上説明したように本発明によれば、フィルム法と押出法とを組み合わせるというこれまでにない新規有用な技術的思想を根幹とすることにより、キャップの成形容易性を確保しつつ成形ロールに至るまでに生じ得る耳切れ等の損傷を防止することが可能である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る気泡シート体Ｓは、気泡シート体製造機１を用いた製造ライン上で製造される。

気泡シート体製造機１は、図１に示すように、予め製膜したキャップフィルムＣＦをロール状に巻いてなる第１のロール２と、第１のロール２から供給されるキャップフィルムＣＦに複数のキャップＣＦａを成形する成形ロール３と、予め製膜したバックフィルムＢＦをロール状に巻いてなる第２のロール４と、シーラント層として機能する溶融樹脂Ｐを逐次押出供給するフラットダイ５と、成形ロール３により多数のキャップＣＦａを成形したキャップフィルムＣＦの裏面側に第２のロール４から供給されたバックフィルムＢＦを、フラットダイ５から供給される溶融樹脂Ｐを介して押し付けて融着する加圧ロール６と、溶融樹脂Ｐを介してキャップフィルムＣＦとバックフィルムＢＦとを融着した気泡シート体Ｓを成形ロール３から剥離する剥離ロール７と、剥離ロール７によって剥離された気泡シート体Ｓを巻き取る図示しない巻取ロールとを少なくとも備えたものである。

キャップフィルムＣＦ及びバックフィルムＢＦは、オフライン上でそれぞれ予め製膜されたものであり、それぞれガスバリア層を有する多層フィルムである。これらキャップフィルムＣＦ及びバックフィルムＢＦは、共に略同一の構造をなし、各層の肉厚、及びフィルム全体の肉厚も略同一に設定されたものである。以下、キャップフィルムＣＦの断面を模式的に示す図２を参照して具体的に説明する。キャップフィルムＣＦは、中間層にガスバリア層として機能するＮＹ（ナイロン）層ＣＦ１を有し、外層にＰＥ（ポリエチレン）層ＣＦ２を有し、ＮＹ層ＣＦ１とＰＥ層ＣＦ２との間にこれらＮＹ層ＣＦ１とＰＥ層ＣＦ２とを接着するためのＡＰ（接着性樹脂）層ＣＦ３を有した３種５層状のものである。本実施形態では、ＮＹ層ＣＦ１の肉厚を略５μｍ、各ＰＥ層ＣＦ２の肉厚を略１２．５μｍ、各ＡＰ層ＣＦ３の肉厚を略５μｍに設定している。その結果、フィルムＣＦの全体厚み寸法は略５０μｍとなる。

成形ロール３は、例えば、外周面に吸引キャビティ等のキャップ成形部３１を多数設け、平坦なキャップフィルムＣＦに対して真空吸引によりキャップ成形部３１の形状に対応した多数のキャップＣＦａを連続的に成形するものである。

また、本実施形態では、フラットダイ５、加圧ロール６、剥離ロール７及び巻取ロールとして、既知のものを適用しているため、これらについての詳細な説明は省略する。

フラットダイ５から押し出されて供給される溶融樹脂Ｐは、例えばＭＦＲの値が７であるＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）からなる単層のものである。そのため、このような単層状の膜を製膜するフラットダイ５として巾寸法が小さく且つ構造も単純なものを適用することができる。

次に、このような気泡シート体製造機１を利用して気泡シート体Ｓを製造する手順、及び作用について説明する。

先ず、第１のロール２から平坦なキャップフィルムＣＦが加熱ロール８を経由して成形ロール３に送り出される。そして、成形ロール３の真空吸引作用により、キャップ成形部３１の形状に対応するキャップＣＦａをキャップフィルムＣＦに複数成形する。本実施形態では、キャップフィルムＣＦが肉厚を略５０μｍとした極めて薄いフィルムであるため、耐熱温度や抗張力が極端に高くなることに起因する各キャップＣＦａの成形不良が生じず、各キャップＣＦａを精度良く成形することが可能である。一方、第２のロール４から平坦なバックフィルムＢＦが加熱されることなく常温の状態で成形ロール３に送り出される。本実施形態では、バックフィルムＢＦとして肉厚が略５０μｍのものを適用している。従来のフィルム法では、第２のロール４から成形ロール３に至るまでの過程でバックフィルムＢＦを加熱するため、ＰＥ層／ＮＹ（又はＥＶＯＨ）層／ＰＥ層のフィルムの場合、全体の肉厚が８０μｍ以上のものでなければ耳切れが生じ易いが、本実施形態では、第２のロール４から成形ロール３に至るまでの過程でバックフィルムＢＦを加熱しないため、耳切れが生じるおそれがない。このバックフィルムＢＦを、加圧ロール６によりキャップフィルムＣＦの裏面側（各キャップＣＦａの底部側）に押し付ける。その際、バックフィルムＢＦとキャップフィルムＣＦとの間に、フラットダイ５から供給される薄膜状の溶融樹脂Ｐを介在させ、この溶融樹脂Ｐがシーラント層として機能することによりキャップフィルムＣＦの裏面側（各キャップＣＦａの底部側）にバックフィルムＢＦを貼り合わせる。これにより、図３に示すように、溶融樹脂からなるシーラント層Ｐを介してキャップフィルムＣＦの裏面側（各キャップＣＦａの底部側）にバックフィルムＢＦを貼り合わせた３層状の気泡シート体Ｓが連続的に製造され、その後、剥離ロール７によって成形ロール３から剥離され、巻取ロールによって巻き取られる。

以上の手順によって製造される気泡シート体Ｓは、バリア性のフィルムＣＦ、ＢＦを用いて高耐久性を実現したものであるにも拘らず十分なフレキシブル性を有した薄いものとなり、広い用途にも適用可能な汎用性に富むものとなる上、各フィルムＣＦ、ＢＦの単位長さあたりの原材料を抑えることができ、コスト面においても優れたものとなる。

このように、本実施形態では、バックフィルムＢＦを加熱する工程を経ることがないため、バックフィルムＢＦとして極めて薄いフィルムを採用した場合であっても、このバックフィルムＢＦが成形ロール３に至るまでの過程で抗張力が低下することなく、耳切れ等の損傷を有効に回避することができる。さらに、キャップフィルムＣＦとして極めて薄いフィルムを採用することにより、各キャップＣＦａを精度良く成形することができ、キャップＣＦａの成形容易性を確保することができる。特に、キャップフィルムＣＦ及びバックフィルムＢＦとして予め製膜したものを適用するため、オフライン上で均一な厚みのフィルムを製造しさえすれば、フラットダイ５によって製膜する態様と比較してより均一な厚みのフィルムを提供することができ、気泡シート体Ｓの商品的価値を有効に高めることができる。また、オフライン上で異なる原料、異なる厚み、異なる構成（単層又は多層等）のフィルムを製造しておけば、フィルムを交換、又はフィルムを巻いたロール毎交換することによって、多品種小ロット生産にも好適に対応することが可能である。

特に、本実施形態では、キャップフィルムＣＦ及びバックフィルムＢＦが、ガスバリア層（ＮＹ層）を有する多層フィルムであるため、クリープの発生を防止し、長期の保管にも耐え得る耐久性を有する薄肉の気泡シート体Ｓとなり、実用性に優れたものとなる。

なお、本発明は、以上に詳述した実施形態に限られるものではない。

例えば、各フィルムの肉厚（各層の肉厚）はそれぞれ８０μｍ未満のものであれば適宜変更しても構わない。

また、キャップフィルム又はバックフィルムの少なくとも何れか一方が、無機フィラーを３０ｗｔ％以上含有するフィルムであっても構わない。このようなフィルムを予めオフライン上で製膜するため、押出法の場合に生じる不具合、すなわち無機フィラーを３０ｗｔ％以上含有するフィルムをフラットダイで製膜して成形ロールに送り出す際に、伸びの悪さに起因する耳切れの発生という不具合を回避することができる。

また、キャップを成形する方法として、真空成形に替えて圧空成形を採用しても構わない。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態に係る気泡シート体製造機を模式的に示す図。同実施形態に係るキャップフィルムの断面を模式的に示す図。同実施形態に係る気泡シート体の要部断面を模式的に示す図。フィルム法によって気泡シート体を製造する手順を模式的に示す図。押出法によって気泡シート体を製造する手順を模式的に示す図。３種５層のフィルムを製膜するフラットダイを製造ライン上に組み込んだ態様を模式的に示す図。

符号の説明

５…フラットダイ
ＢＦ…バックフィルム
ＣＦ…キャップフィルム
ＣＦ１…ガスバリア層（ＮＹ層）
ＣＦａ…キャップ
Ｐ…シーラント層
Ｓ…気泡シート体

Claims

予めオフライン上で製膜されたフィルムを、気泡シート体製造機を用いた製造ライン上で加熱して真空成形又は圧空成形により凸状のキャップを複数成形してなるキャップフィルムに、予めオフライン上で製膜された平坦なバックフィルムを、前記製造ライン上でフラットダイから熱可塑状態で逐次押し出される低密度ポリエチレンからなるシーラント層を介して融着させたものであり、
前記キャップフィルム及び前記バックフィルムが、中間層にガスバリア層として機能するナイロン層を有し、両外層にポリエチレン層を有しているものであり、且つ、前記キャップフィルム及び前記バックフィルムの肉厚が、それぞれ８０μｍ未満のものであることを特徴とする気泡シート体の製造方法。
前記キャップフィルム又は前記バックフィルムの少なくとも何れか一方が、無機フィラーを３０ｗｔ％以上含有するフィルムである請求項１記載の気泡シート体の製造方法。