JP5978571B2 - 剥離装置及び剥離方法 - Google Patents

Description

本発明は複数の層体が積層された積層体を部分的に剥離する剥離装置及びその剥離方法に関する。

図７及び図８は包装材料２１０の概略断面図である。積層体である包装材料２１０は基材層２１１、金属箔層２１２、熱接着性樹脂層２１３が順次積層されている。

このような包装材料２１０の層間接着強度は引張試験により得られる接着強度で評価される。特許文献１及び特許文献２に引張強度を測定するための引張強度測定装置が開示されている。この装置で包装材料２１０の層間接着強度を測定する場合、図８に示すように、前処理として金属箔層２１２と熱接着性樹脂層２１３の一部を剥離して引張強度測定装置が挟持する部分を予め確保する必要がある。

従来、この前処理は機械的に行われず、手動により行われていた。具体的には、図９に示すように、矩形状に予め断裁された包装材料２１０の試験片を用意し、幅方向に基材層２１１側から金属薄層２１２に達するが金属薄層２１２を貫通しない切目（ハーフカット）を入れる。次に、この試験片の両端を手指で挟持しながら熱接着性樹脂層２１３が破断しないように包装材料２１０にかける力の向き及び大きさを微調整しながら両端を引っ張る（図９中矢印参照）。これにより、熱接着性樹脂層２１３を延伸させながら熱接着性樹脂層２１３を金属箔層２１２から剥離することができる。

特開２００６−１４５３９４号公報 特開２００９−２２９２８０号公報

しかしながら、包装材料２１０の金属箔層２１２と熱接着性樹脂層２１３の層間接着強度が高い場合、手動で包装材料２１０を部分的に剥離することが困難となっていた。

また、手動で包装材料２１０を剥離すると、毎回かける力の方向及び大きさが安定しないので接合面と剥離面の境界にある剥離線を一定形状に形成することができない。このため、引張強度測定装置で測定される層間接着強度の結果にバラつきが発生し、測定値の精度が低下する問題があった。

本発明は上記問題点に鑑み、容易に積層体を剥離することが可能であり、剥離線の形状を一定形状に安定して形成することができる剥離装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、弾性体を介して積層体を挟持する第１挟持部と第２挟持部を有し、第２挟持部に対して第１挟持部を平面視において対向方向にスライド自在に設け、第１挟持部の挟持位置が第２挟持部の挟持位置に対して前記積層体の挟持方向にずれて位置するとともに第１挟持部のスライド方向が前記積層体の挟持方向に略直交することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の剥離装置において、第１挟持部は第２挟持部に対して前記積層体の挟持方向に自在に位置決め可能であることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の剥離装置において、第１挟持部のスライド方向の動力を制御する制御部を備えることを特徴としている。

また本発明は、少なくとも第１層体と第２層体とを有する積層体の剥離方法であって、前記積層体を矩形状に断裁する第１工程と、断裁した前記積層体を短手方向にハーフカットして第２層体に切断線を入れる第２工程と、前記切断線を挟んで第１挟持部及び第２挟持部の２箇所で前記積層体を挟持する第３工程と、第２挟持部に対して第１挟持部を平面視において対向方向にスライドさせて前記積層体を引っ張る第４工程と、を有し、第１挟持部の挟持位置が第２挟持部の挟持位置に対して第１層体側であって前記積層体の挟持方向にずれて位置し、第１挟持部のスライド方向が前記積層体の挟持方向に略直交することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の剥離方法において、前記切断線の延出方向が第１挟持部のスライド方向と前記積層体の挟持方向にそれぞれ略直交することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の剥離方法において、第１挟持部が前記切断線に沿って前記積層体を挟持することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の剥離方法において、第４工程において、第１挟持部の初動から所定時間内に最も引張力の荷重を大きくし、その後引張力の荷重を低下させることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、第１挟持部の挟持位置は第２挟持部の挟持位置に対して挟持方向にずれて位置する。このため、平面視において第２挟持部との対向方向にスライドする第１挟持部を積層体の挟持方向に対して略直交にスライドさせると、積層体にかかる力は第２挟持部へ向かう方向と積層体を引き剥がす方向の２方向に分解される。これにより、第１挟持部を一方向にスライドさせるのみで積層体を引き剥がす力が積層体に働き、容易に積層体を剥離することができる。また、一方向に引っ張って積層体を剥離するため剥離線も一定形状に形成され易い。また、第１挟持部と第２挟持部は弾性体を介して積層体を挟持しており、積層体にかかる力の向きが弾性体の変形により微調整される。したがって、剥離工程中に積層体が破断するのを防いで積層体を安定的に剥離することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の剥離装置において、第１挟持部は第２挟持部に対して積層体の挟持方向に自在に位置決め可能であるため、積層体の層間接着強度、大きさ、材質に応じて挟持方向の高さを調整することができる。これにより、積層体にかかる力を積層体の剥離に最適な方向に設定することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１の構成又は第２の構成の剥離装置において、第１挟持部のスライド方向の動力を制御する制御部が設けられおり、第１挟持部が積層体を引張る力を単位時間ごとに制御すれば積層体を破断させることなく積層体を安定的に剥離することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、積層体を短手方向にハーフカットして第２層体に切断線を入れることにより、積層体を引っ張った際に切断線を基点として剥離が開始される。引張開始前は切断線と剥離線が一致しており、引張開始直後に剥離線が切断線と分離しながら積層体の剥離が継続する。このとき、第１挟持部を一方向にスライドさせて剥離を行うため、剥離線を一定形状に安定して形成することができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第４の構成の剥離方法において、切断線の延出方向を第１挟持部のスライド方向と積層体の挟持方向にそれぞれ略直交するように形成されており、剥離線の延出方向が切断線の延出方向と一致しながら積層体の剥離が継続する。これにより、剥離線を一定形状に安定して形成することができる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第４の構成又は第５の構成の剥離方法において、第１挟持部が切断線に沿って積層体を挟持することにより、引張開始直後に剥離線と切断線の延出方向が一致し易い。これにより、剥離線を一定形状に安定して形成することができる。

また、本発明の第７の構成によれば、上記第４の構成〜第６の構成の剥離方法において、第１層体を第２層体の初期剥離にもっとも強い荷重がかかって層間剥離が開始する。その後、引張力の荷重を低下させることにより第１層体の破断を防ぎながら積層体の剥離を継続することができる。

本発明の実施形態に係る剥離装置の斜視図 本発明の実施形態に係る剥離装置の側面図 本発明の実施形態に係る剥離装置における積層体に係る力を模式的に示す概略図 本発明の実施形態に係る剥離装置に使用される積層体の上面図 本発明の実施形態に係る剥離装置に使用される積層体の断面図 本発明の実施形態に係る剥離装置において積層体が挟持された状態を拡大して示す側面図 一般的な積層体である包装材料の概略断面図 前処理が施された一般的な積層体である包装材料の概略断面図 従来の積層体の剥離方法を模式的に示す概略図

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明の実施形態に係る剥離装置１の斜視図であり、図２は剥離装置１の側面図である。なお、説明のために第１挟持部５のスライド方向（図２の紙面左右方向）をＸ方向とし、積層体１０の挟持方向（図２の紙面上下方向）をＺ方向とし、切断線１０ａの延出方向（図２の紙面前後方向）をＹ方向とする。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向はそれぞれ直交している。

剥離装置１は、第１挟持部４及び第２挟持部５と、引張部３と、台座２と、制御部（不図示）とを有し、剥離される積層体１０は第１挟持部４及び第２挟持部５の２箇所で挟持される。第２挟持部５は固定部（不図示）により台座２に固定され可動しない。一方、第１挟持部４は台座２上の引張部３に連結固定され、台座２上をＸ方向にスライド移動する。積層体１０を第２挟持部５及び第１挟持部４で挟持して第１挟持部４をＸ方向に移動させると積層体１０はＸ方向に引っ張られる。制御部は引張部３の引張力を単位時間ごとに制御することができる。

第１挟持部４の第１挟持位置４ｅは第２挟持部５の第２挟持位置５ｅに対してＺ方向にずれて位置する。しかし、Ｘ−Ｙ平面視において第１挟持部４は第２挟持部に対して対向しており対向方向（Ｘ方向）にスライド自在である。また、第１挟持部４にはＺ方向に自在に移動させることができる可動機構（不図示）が設けられている。これにより、第１把持部４をＺ方向に自在に位置決めすることができる。

第１挟持部４は第１レバー４ａを起こすことにより第１圧着部４ｃ、４ｄ間が開き、第１レバー４ａを引くことにより第１圧着部４ｃ、４ｄ間が閉じる。このとき、第１圧着部４ｃ、４ｄとの間に積層体１０を挟んで保持する。第１挟持位置４ｅとは第１圧着部４ｃ、４ｄ間が閉じたときの第１圧着部４ｃ、４ｄ間の挟持面の位置を意味する。

第１圧着部４ｃ、４ｄは所定の厚みを有する弾性体により構成される。弾性体の一例として合成樹脂が挙げられる。具体的にはテフロン（登録商標）ゴム、ニトリルゴムなどの一定の弾性力を有し、滑り難くい材質であることが好ましい。積層体１０を弾性体により両面から挟持することにより、積層体１０を引っ張る際に積層体１０にかかる力の向きが弾性体の変形で微調整される。これにより、積層体１０にかかる破断につながる無理な力を弾性体が吸収して積層体１０が破断するのを防ぐことができる。また、滑り難い材質を用いることにより、積層体１０を引っ張る際に積層体１０が第１挟持部４から抜けるのを防ぐことができる。

また、第１圧着部４ｃ、４ｄの厚みが大きすぎると積層体１０を水平方向に引っ張る際に第１圧着部４ｃ、４ｄが大きく変形して積層体１０を安定的に保持できない。また、積層体１０を第１圧着部４ｄの圧着面に載置して接着シートを上から貼り付けてもよい。これにより、積層体１０が圧着部４ｄの上面に貼着されて積層体１０を安定的に保持することができる。

第２挟持部５は、積層体１０を保持した状態で台座２に固定される。積層体１０の保持手段は第１挟持部５と同一であり、第２挟持部５は第２レバー５ａ、第２圧着部５ｃ、５ｄを備える。これにより、第１挟持部４と同様の機構により積層体１０を挟んで保持する。

引張部３はＸ方向に第１挟持部４をスライド移動させることができる。引張部３は油圧式、電動式、手動式であってもよい。また、制御部により引張部３の引張力を単位時間ごとに制御することができる。これにより、第１挟持部４の初動から所定時間内に最も引張力の荷重を大きくし、その後引張力の荷重を低下させることができる。

図３は積層体１０にかかる力を示している。図３に示すように、積層体１０をＸ方向に力Ｆで引っ張った場合、接合面と剥離面の境界にある剥離線１０ｂ上の剥離点Ｐを作用点としてＸ方向と反対方向に反作用の力Ｆ’を受ける。この反作用の力Ｆ’は剥離点Ｐを起点にＭ１方向とＭ２方向に分解される。Ｍ１方向は固定された第２挟持部５へ向かう方向である。Ｍ２方向はＭ１方向と直交する方向であり、接合する層体を引き剥がす方向である。

Ｘ−Ｚ平面において、第２挟持部５の挟持位置５ｅから剥離点Ｐがθ度ずれている場合、Ｍ１方向にかかる力はＦ’ｃｏｓθとなり、Ｍ２方向にかかる力はＦ’ｓｉｎθの力となる。

なお、Ｘ−Ｚ平面における剥離点Ｐのずれは第１挟持部４をＺ方向に上下に移動させることにより調整することができる。これにより、積層体１０の層間接着強度、材質に応じて最適な角度θを設定することができる。

次に剥離装置１を用いた積層体１０の剥離方法について説明する。第１工程において、矩形状に断裁された積層体１０を作製する。例えば、積層体１０は第１層体である熱接着性樹脂層１３、第２層体である金属箔層１２、基材層１１が順次積層されており、剥離装置１を用いて熱接着性樹脂層１３を金属箔層１２から部分的に剥離することができる。

図４は剥離装置１に使用される積層体１０の上面図であり、図５は剥離装置１に使用される積層体１０の断面図である。第２工程において積層体１０をＹ方向に基材層１１側から金属薄層１２に達するが金属薄層１２を貫通しない切目（ハーフカット）を入れて切断線１０ａを形成する。これにより、熱接着性樹脂層１３と金属薄層１２の一部を残して基材層１１と金属箔層１２の一部が切断される。

図６は積層体１０が挟持された状態を拡大して示す剥離装置１の側面図である。第３工程において切断線１０ａに沿って積層体１０の一端を第１挟持部４で挟持し、他端を第２挟持部５で挟持する。切断線１０ａは第１挟持部４と第２挟持部５の間に位置する。また、第１挟持位置４ｅは第２挟持位置５ｅに対して熱接着性樹脂層１３側であってＺ方向にずれて位置する。

第４工程では第２挟持部５を固定した状態で第１挟持部４をＸ方向に引っ張る。このとき、引張部３は第１期間及び第２期間と２段階に分けて第１挟持部４を引っ張る。第１期間は引っ張りを開始した始動時から所定時間内の期間をいう。第２期間は第１期間終了後の所定時間内の期間をいう。第１期間は引張工程において最も引張力の荷重を大きく設ける。これは接合する積層体は引き剥がし時に最も大きな荷重を必要とするからである。第２期間は第１期間より低い荷重で第１挟持部４を引っ張る。これにより、熱接着性樹脂層１３が破断するのを防止することができる。第２期間経過後、引張部３は積層体１０が破断する前に引っ張りを終了する。

本実施形態によると、弾性体を介して積層体１０を挟持する第１挟持部４と第２挟持部５を有し、第２挟持部５に対して第１挟持部４がＸ−Ｙ平面視において対向方向にスライド自在に設けられ、第１挟持部４の挟持位置４ｅが第２挟持部５の挟持位置５ｅに対して積層体１０の挟持方向（Ｚ方向）にずれて位置するとともに第１挟持部４のスライド方向（Ｘ方向）が積層体１０の挟持方向（Ｚ方向）に略直交している。このため、第１挟持部４をＸ方向にスライドさせると、積層体１０にかかる力Ｆ’は積層体１０の剥離線１０ｂ上の点を作用点として第２挟持部へ向かう方向（Ｍ１方向）と積層体１０を引き剥がす方向（Ｍ２方向）の２方向に分解される。これにより、第１挟持部４をＸ方向にスライドさせるのみで容易に積層体１０を部分的に剥離することができる。また、一方向（Ｘ方向）に引っ張って積層体１０を剥離するため剥離線１０ｂを一定形状に安定して形成することができる。また、第１挟持部４と第２挟持部５は弾性体４ｃ、４ｄ、５ｃ、５ｄを介して積層体１０を挟持しており、積層体１０にかかる力の向きが弾性体の変形により微調整される。したがって、剥離工程中に積層体１０が破断するのを防ぎながら積層体１０を安定的に剥離することができる。

また、第１挟持部４は第２挟持部５に対して積層体１０の挟持方向（Ｚ方向）に自在に位置決め可能である。このため、積層体１０の層間接着強度、大きさ、材質に応じて挟持方向（Ｚ方向）の高さを調整して積層体１０にかかる力Ｆ’を積層体１０の剥離に最適な方向に設定することができる。

また、第１挟持部４のスライド方向（Ｘ方向）の動力を制御する制御部を設けることにより、引張力を調整しながら積層体１０を引っ張ることにより、積層体１０を破断させることなく安定的に積層体１０を剥離することができる。

また、積層体１０を短手方向にハーフカットして剥離する第２層体（金属箔層１２）に切断線１０ａを入れることにより、積層体１０を引っ張った際に切断線１０ａを基点として剥離が開始される。このとき、引張開始前は切断線１０ａと剥離線１０ｂが一致しており、引張開始直後に剥離線１０ｂが切断線１０ａと分離しながら積層体１０の剥離が継続する。したがって、積層体１０を一方向（Ｘ方向）に引っ張ることにより剥離線１０ｂの延出方向を一定方向に保持しながら剥離を継続することができる。このため、剥離線１０ｂを一定形状に形成することができる。したがって、積層体１０ごとに剥離面の形状がばらつくのを抑えることができる。

また、切断線１０ａの延出方向（Ｚ方向）を第１挟持部４のスライド方向（Ｘ方向）と積層体１０の挟持方向（Ｚ方向）にそれぞれ略直交するように形成することにより、剥離線１０ｂの延出方向を切断線１０ａの延出方向（Ｚ方向）と一致させながら剥離が継続することができる。これにより、剥離線１０ｂを一定形状に安定して形成することができる。

また、第１挟持部４が切断線１０ａに沿って積層体１０を挟持することにより、初期剥離において剥離線１０ｂと切断線１０ａの延出方向が一致し易い。これにより、剥離線を一定形状に安定して形成することができる。

また、第１挟持部４の初動から所定時間内に最も引張力の荷重を大きくすることにより、第１層体（熱接着性樹脂層１３）の第２層体（金属箔層１２）からの初期剥離にもっとも強い荷重をかけて層間剥離が開始することができる。その後、引張力の荷重を低下させることにより第１層体（熱接着性樹脂層１３）の破断を防ぎながら積層体１０の剥離を継続することができる。

なお、本実施形態の説明の中で使用した包装材料は一例であって、少なくとも第１層体及び第２層体が積層された積層体からなる包装材料であれば、他の層が含まれていてもよい。この場合、ハーフカットの切れ込みの深さを調整することにより第１層体及び第２層体間を部分的に剥離することができる。

本発明は、積層体の層間接着強度を測定するための試験片を作製する剥離装置に利用可能である。

１ 剥離装置
２ 台座
３ 引張部
４ 第１挟持部
４ａ 第１レバー
４ｃ、４ｄ 第１圧着部
４ｅ 第１挟持位置
５ 第２挟持部
５ａ 第２レバー
５ｃ、５ｄ 第２圧着部
５ｅ 第２挟持位置
１０ 積層体
１０ａ 切断線
１０ｂ 剥離線
１１ 基材層
１２ 金属箔層
１３ 熱接着性樹脂層
Ｐ 剥離点

Claims (7)

1. 弾性体を介して積層体を挟持する第１挟持部と第２挟持部を有し、第２挟持部に対して第１挟持部を平面視において対向方向にスライド自在に設け、第１挟持部の挟持位置が第２挟持部の挟持位置に対して前記積層体の挟持方向にずれて位置するとともに第１挟持部のスライド方向が前記積層体の挟持方向に直交し、第１挟持部及び第２挟持部のみで前記積層体を保持することを特徴とする剥離装置。
2. 第１挟持部は第２挟持部に対して前記積層体の挟持方向に自在に位置決め可能であることを特徴とする請求項１に記載の剥離装置。
3. 第１挟持部のスライド方向の動力を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の剥離装置。
4. 少なくとも第１層体と第２層体とを有する積層体の剥離方法であって、
   前記積層体を矩形状に断裁する第１工程と、断裁した前記積層体を短手方向にハーフカットして第２層体に切断線を入れる第２工程と、前記切断線を挟んで第１挟持部及び第２挟持部の２箇所で前記積層体を挟持する第３工程と、第２挟持部に対して第１挟持部を平面視において対向方向にスライドさせて前記積層体を引っ張る第４工程と、を有し、第１挟持部の挟持位置が第２挟持部の挟持位置に対して第１層体側であって前記積層体の挟持方向にずれて位置し、第１挟持部のスライド方向が前記積層体の挟持方向に直交することを特徴とする剥離方法。
5. 前記切断線の延出方向が第１挟持部のスライド方向と前記積層体の挟持方向にそれぞれ直交することを特徴とする請求項４に記載の剥離方法。
6. 第１挟持部が前記切断線に沿って前記積層体を挟持することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の剥離方法。
7. 第４工程において、第１挟持部の初動から所定時間内に最も引張力の荷重を大きくし、その後引張力の荷重を低下させることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載の剥離方法。

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