JP6125707B1 - 微多孔プラスチックフィルムの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 パターンロール及びアンビルロールの撓みを防止しつつ、プラスチックフィルムに多数の微細孔を形成する装置を提供する。【解決手段】 固定フレーム30，30に回転自在に支持された第一のロール10と、可動フレーム40，40に沿って昇降自在な第二のロール20と、可動フレーム40，40を水平な円弧状ガイドレール52，52に沿って回動させる第一の駆動手段70と、第二のロール20を昇降させるために可動フレーム40，40に取り付けられた第二の駆動手段80，80とを具備し、第一及び第二のロール10，20の一方がパターンロールで他方がアンビルロールであり、第一の駆動手段70の作動により第一のロール10の中心軸線に対して第二のロール20の中心軸線を水平面内で傾斜させた状態で、高硬度微粒子によりプラスチックフィルムに多数の微細孔を形成する微多孔プラスチックフィルムの製造装置。【選択図】 図2

Description

本発明は、パターンロール及びアンビルロールの撓みを防止しつつ、高い通気性及び透湿性を有する微多孔プラスチックフィルムを精度良く製造する装置に関する。

従来からパン類、菓子類、野菜類、納豆やキムチ等の発酵食品等は、紙製又はプラスチックフィルム製の袋に入れて販売されている。紙製の袋は高い通気性及び透湿性を有するが、内容物が見えないという問題がある。またプラスチックフィルム製の袋は、内容物が見えるが、十分な通気性及び透湿性を有さないので、食品の風味及び食感を著しく損ねることが問題である。

内容物がよく見えるとともに高い通気性及び透湿性を有するプラスチックフィルムを得るために、プラスチックフィルムに多数の微細孔を形成する装置が知られている。例えば、特開平6-71598号（特許文献1）は、長尺プラスチックフィルムを供給するための供給手段と、鋭い角部を有するモース硬度が5以上の多数の高硬度微粒子がロール面に固着した第一のロール（パターンロール）と、前記第一のロールに対して逆方向に回転可能な平坦なロール面を有する第二のロール（金属ロール）と、長尺プラスチックフィルムへの押圧力を調節するためにいずれか一方のロールの両端部付近に設けられた圧力調節手段と、前記第一のロールに高電圧を供給する手段とを具備し、前記第一及び第二のロールのいずれか一方又は両者が配列方向に移動自在である微多孔フィルムの製造装置を開示している。第一及び第二のロールは平行に配置され、その間を長尺プラスチックフィルムが通過する間に、第一のロールの多数の高硬度微粒子により多数の微細孔が形成される。

しかし、図16に示すように、パターンロール10及びアンビルロール（金属ロール）20の隙間を通る10〜100μm程度の厚さのプラスチックフィルム（図示せず）に多数の微細孔を形成する際、パターンロール10及び金属ロール20に大きな負荷をかけるので、両ロール10、20は撓み、幅方向中央部の隙間Gが広くなる傾向がある。不均一な隙間Gで形成される微細孔の開口径及び深さは幅方向中央部と周辺部とで異なり、通気度が均一な微多孔プラスチックフィルムF’が得られない。

このため、パターンロール10の上部及び／又は金属ロール20の下部にバックアップロールを配置し、パターンロール10及び金属ロール20の撓みを低減することも行われてきた。しかし、パターンロール10のロール面に多数の高硬度微粒子が固着しているので、バックアップロールとして表面が硬くないゴムロール等を使用しなければならず、パターンロール10及び金属ロール20の撓みを十分に防止することはできなかった。

特開平6-328483号（特許文献2）は、ほぼ平行に配置された6つのロールによってゴム及びプラスチック等の熱可塑性の高分子材料をカレンダー加工する装置であって、第一〜第五のロールの真下に第六のロールが配置されており、第五のロールを微小角度だけ傾斜させるクロス手段を具備するカレンダー加工装置を開示している。しかし、クロス手段による第五のロールの傾斜角は一定であり、所望の傾斜角が得られる駆動手段を具備していない。そのため、特許文献2に記載の構造の装置をプラスチックフィルムに微細孔を形成するために用いたとしても、種々のサイズ及び分布を有する微細孔の形成に対応することができない。

特開平6-71598号公報 特開平6-328483号公報

従って本発明の目的は、パターンロール及びアンビルロールの撓みを防止しつつ、プラスチックフィルムに多数の微細孔を精確かつ効率良く形成することができる装置を提供することである。

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、図1(a) 及び図1(b) に示すように、撓んだパターンロール10及びアンビルロール20を、それらの中心軸線が微小な角度θだけ傾斜した状態で接触させると、僅かに湾曲したパターンロール10及びアンビルロール20は螺旋状に等しい圧力で線接触し、幅広のプラスチックフィルムFに対しても、多数の微細孔を幅方向に均一に形成することができることを発見し、本発明に想到した。

すなわち、本発明の微多孔プラスチックフィルムの製造装置は、
左右一対の固定フレームに回転自在に支持された第一のロールと、
前記第一のロールとプラスチックフィルムを介して接するように、左右一対の可動フレームに沿って昇降自在な第二のロールと、
前記第一のロールと前記第二のロールとの隙間に前記プラスチックフィルムを通過させる搬送手段と、
一対の前記可動フレームを左右一対の水平な円弧状ガイドレールに沿って回動させる第一の駆動手段と、
前記第二のロールを昇降させるために前記可動フレームの各々に取り付けられた第二の駆動手段と、
前記第一のロールを回転させる第三の駆動手段と、
前記第二のロールを回転させる第四の駆動手段とを具備し、
前記第一及び第二のロールの一方が鋭い角部を有する多数の高硬度微粒子をロール面にランダムに有するパターンロールで、他方がアンビルロールであり、
前記第一の駆動手段の作動により前記第一のロールの中心軸線に対して前記第二のロールの中心軸線を水平面内で傾斜させた状態で、前記第一のロールと前記第二のロールとの隙間に前記プラスチックフィルムを通過させ、前記高硬度微粒子により前記プラスチックフィルムに多数の微細孔を形成することを特徴とする。

本発明の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、
第一の駆動手段に連結した水平プレートの両端に、前記可動フレームが固定された可動プレートが固定されており、
前記可動プレートの各々の底面のガイド溝が前記円弧状ガイドレールの各々と係合しているのが好ましい。

本発明の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、
前記第一のロールと前記第二のロールとの隙間より下流の位置に、多数の微細孔を形成したプラスチックフィルム（穿孔プラスチックフィルム）と接触する歪み取りロールと、前記歪み取りロールの両端を回転自在に支持する軸受の高さを変更する一対の第五の駆動手段とが配置されており、
前記第五の駆動手段の少なくとも一方を稼働させることにより前記歪み取りロールの少なくとも一方の端部を昇降し、もって穿孔プラスチックフィルムに対して前記歪み取りロールを上下方向に傾斜させて、前記第一のロールの中心軸線と前記第二のロールの中心軸線との傾斜により前記穿孔プラスチックフィルムに生じた歪みを吸収するのが好ましい。前記第五の駆動手段は油圧シリンダであるのが好ましい。

本発明の微多孔プラスチックフィルムの製造装置はさらに、
前記第一のロールと前記第二のロールの隙間の下流に、製造された穿孔プラスチックフィルムの性状を観察するセンサを具備するとともに、
前記センサの信号に応じて前記第一及び第二の駆動手段及び前記第五の駆動手段を作動させ、もって所望の穿孔プラスチックフィルムが得られるように、前記第一のロールと前記第二のロールとの隙間、前記第一のロールの中心軸線に対する前記第二のロールの中心軸線の水平方向傾斜角、及び前記歪み取りロールの上下方向傾斜角を調節する手段とを具備するのが好ましい。

本発明の微多孔プラスチックフィルムの製造装置は、前記第一のロールの中心軸線に対する前記第二のロールの中心軸線の水平方向傾斜角が0°、及び前記歪み取りロールの上下方向傾斜角が0°の状態で前記プラスチックフィルムの穿孔を開始した後、前記センサの信号に応じて前記第一及び第二の駆動手段及び前記第五の駆動手段を作動させるのが好ましい。

本発明の微多孔プラスチックフィルムの製造装置は、前記第一のロールがパターンロールであり、前記第二のロールがアンビルロールであるのが好ましい。

前記パターンロールの高硬度微粒子は5以上のモース硬度を有するのが好ましい。

前記アンビルロールは平坦なロール面を有する金属ロールか、前記パターンロールの高硬度微粒子に対応する開口径分布及び深さ分布を有する多数の凹部がランダムに形成されている金属ロールであるのが好ましい。

前記パターンロールのロール面における前記高硬度微粒子の面積率は10〜70％であるのが好ましい。

前記アンビルロールが、前記パターンロールの高硬度微粒子に対応する開口径分布及び深さ分布を有する多数の凹部がランダムに形成されている金属ロールである場合、前記アンビルロールのロール面における前記凹部の面積率は10〜70％であるのが好ましい。

本発明の装置では、固定フレームに回転自在に支持された第一のロール（例えば、パターンロール）に対して第二のロール（例えば、アンビルロール）を可動フレームに沿って昇降自在とし、かつ可動フレームを左右一対の水平な円弧状ガイドレールに沿って回動させる構造としているので、プラスチックフィルムに形成する微細孔の開口径、深さ、面密度等に応じて第一のロールの中心軸線に対する第二のロールの中心軸線の水平方向傾斜角を適宜設定することができ、もって最適な状態でプラスチックフィルムに多数の微細孔を幅方向に均一に形成することができる。また、第一のロールと第二のロールとの隙間より下流の位置に、多数の微細孔を形成したプラスチックフィルム（穿孔プラスチックフィルム）と接触する歪み取りロールを設け、歪み取りロールを穿孔プラスチックフィルムに対して上下方向に傾斜させることにより、第一のロールの中心軸線と第二のロールの中心軸線との傾斜により穿孔プラスチックフィルムに生じた歪みを吸収し、穿孔中にプラスチックフィルムが破断したり、皺が寄ったりするのを防止することができる。本発明の装置により形成された微多孔プラスチックフィルムは、適度の通気性及び透湿性が要求されるパン類、菓子類、野菜類、納豆やキムチ等の発酵食品等の包装用フィルムに好適である。

相対的に傾斜するパターンロール及びアンビルロールを示す斜視図である。 相対的に傾斜するパターンロール及びアンビルロールを示す平面図である。 本発明の第一の実施形態による微多孔プラスチックフィルムの製造装置の主要部を示す正面図である。 本発明の第一の実施形態による微多孔プラスチックフィルムの製造装置の右側面図である。 土台に固定した円弧状ガイドレールを示す平面図である。 円弧状ガイドレールと左右一対の可動フレームとの関係を示す部分省略平面図である。 円弧状ガイドレールに沿って移動自在な可動フレームの構造を示す分解側面図である。 図2から第二のロール及び第二の駆動手段を省略した正面図である。 本発明の装置に設けられた歪み取りロール及び第五の駆動手段を示す背面図である。 本発明の装置に設けられた歪み取りロールが上下方向に傾斜した状態を示す背面図である。 パターンロールの一例を示す断面図である。 パターンロールと平坦なロール面を有するアンビルロールとの組合せを示す正面図である。 パターンロールとロール面に凹部を有するアンビルロールとの組合せを示す正面図である。 パターンロールと平坦なロール面を有するアンビルロールとの組合せによりプラスチックフィルムを穿孔する様子を示す断面図である。 パターンロールとロール面に凹部を有するアンビルロールとの組合せによりプラスチックフィルムを穿孔する様子を示す断面図である。 平坦なロール面を有する金属ロールに凹部形成用パターンロールを押圧することにより第二のアンビルロールを作製する様子を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態による微多孔プラスチックフィルムの製造装置を示す側面図である。 第二のロールが第一のロールに平行なときの左右一対の可動フレームと一対の円弧状ガイドレールとの関係を示す平面図である。 第二のロールが第一のロールに対して水平面内で反時計方向に傾斜したときの左右一対の可動フレームと一対の円弧状ガイドレールとの関係を示す平面図である。 第二のロールが第一のロールに対して水平面内で時計方向に傾斜したときの左右一対の可動フレームと一対の円弧状ガイドレールとの関係を示す平面図である。 プラスチックフィルムに微細孔を形成する際にパターンロールとアンビルロールとが撓む様子を示す概略図である。

本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明するが、特に断りがなければ一つの実施形態に関する説明は他の実施形態にも適用される。また下記説明は限定的ではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変更を施しても良い。

[1] 第一の実施形態
図2及び図3に示すように、本発明の第一の実施形態による微多孔プラスチックフィルムの製造装置は、プラスチックフィルムFに微細孔を形成するために対向して設けられた第一のロール10及び第二のロール20と、第一のロール10の一対の軸受11，11を支持する門形の固定フレーム30，30と、第二のロール20の一対の軸受21，21を支持する左右一対の可動フレーム40，40と、各可動フレーム40，40が固定された可動プレート61，61と、可動プレート61，61に固定された水平プレート60，60と、水平プレート60，60を回転させるために土台50の上面に固定された第一の駆動手段70と、各可動フレーム40，40に沿って第二のロール20の各軸受21，21を上下動させる第二の駆動手段80，80と、第一のロール10を回転させるための第三の駆動手段90と、第二のロール20を回転させるための第四の駆動手段100と、プラスチックフィルムFが巻回された第一のリール151と、製造された微多孔プラスチックフィルムF’を巻回するための第二のリール152と、プラスチックフィルムF及び微多孔プラスチックフィルムF’を案内する複数のガイドロール及びニップロールとを具備する。第一のロール10と第二のロール20の隙間Gの下流に、多数の微細孔を形成したプラスチックフィルム（穿孔プラスチックフィルム）F’と接触する歪み取りロール120と、歪み取りロール120の両端を回転自在に支持する軸受121，121の高さを変更する一対の第五の駆動手段130，130とを配置するのが好ましい。

第一及び第二のロール10，20の一方はパターンロールであり、他方はアンビルロールである。以下の実施形態では第一のロール10をパターンロールとし、第二のロール20をアンビルロールとして説明するが、勿論限定的ではなく、第一のロール10がアンビルロールで、第二のロール20がパターンロールでも良い。

(1) 固定部
図3に示すように、縦フレーム111と、縦フレーム111の上端部に水平に固定された横フレーム112とからなるフレーム構造体110は土台50に固定されており、左右一対の横フレーム112の各々に固定フレーム30が垂下するように固定されている。図2に示すように、各固定フレーム30にパターンロール10の軸受11が回転自在に固定されており、パターンロール10は固定フレーム30に対して昇降することなく、所定の位置で回転する。また図4に示すように、土台50の上面に左右一対の平板51，51が固定されており、各平板51の上面に円弧状ガイドレール52がボルトで固定されている。土台50の中央部に、第一の駆動手段70を支持するフレーム74が固定される平板77が固定されている。

(2) 可動部
図2及び図5から明らかなように、各固定フレーム30の下に可動フレーム40が位置し、各可動フレーム40は可動プレート61の上面に固定されている。図6に示すように、各可動プレート61の底面に、円弧状ガイドレール52が摺動自在に係合するガイド溝62aを有するガイドブロック62がボルトで固定されている。両可動プレート61，61は水平プレート60の両端にボルトで固定されている。

水平プレート60に連結している第一の駆動手段70は、モータ71と、モータ71の軸72に連結した減速機73と、減速機73を支持するフレーム74と、軸72に固定されたコネクタプレート75とを具備する。フレーム74は土台50上の平板77に固定されている。また、コネクタプレート75はボルト76で水平プレート60に固定されている。

各可動フレーム40のブラケット41に第二の駆動手段80が固定されている。各第二の駆動手段80は、可動フレーム40に固定されたブラケット41に支持された歯車装置81と、歯車装置81に減速機82を介して連結したモータ83と、歯車装置81に取り付けられたスクリュージャッキ84と、スクリュージャッキ84から突出する雄ねじ部材85とを有する。アンビルロール20の各軸受21は、弾性手段86を介してスクリュージャッキ84の雄ねじ部材85に支持されている。弾性手段86はコイルバネ等の弾性部材及びロードセンサを具備し、アンビルロール20の軸受21に過大な衝撃がかかるのを防止する。図3及び図7に示すように、可動フレーム40の前方側面にはアンビルロール20の軸受21の背面のガイド部材22が係合する垂直ガイドレール44が設けられているので、アンビルロール20の軸受21は可動フレーム40の垂直ガイドレール44に沿って昇降自在である。

(3) パターンロールの駆動手段
図2に示すように、パターンロール10を駆動する第三の駆動手段90は、モータ91と、モータ91の回転軸にチェーン92を介して連結した減速機93と、減速機93の回転軸に連結したカップリング装置94とを具備し、カップリング装置94から延在するシャフト95はパターンロール10の軸受11に連結している。

(4) アンビルロールの駆動手段
図2に示すように、アンビルロール20を駆動する第四の駆動手段100は可動フレーム40に固定されたブラケット42に固定されている。第四の駆動手段100は、モータ101と、モータ101の回転軸にチェーン102を介して連結した減速機103と、減速機53の回転軸に連結したカップリング装置104とを具備し、カップリング装置104から延在するシャフト105はアンビルロール20の軸受21に連結している。

(5) 歪み取りロール
相対的に傾斜したパターンロール10とアンビルロール20との隙間Gを通過して多数の微細孔が形成されたプラスチックフィルム（微多孔プラスチックフィルム）F’には歪みが生じているので、そのまま巻き取ると破断等の不具合が生じるおそれがある。そのため、図3に示すように、パターンロール10とアンビルロール20との隙間Gのすぐ下流の位置に、歪み取りロール120を設けるのが好ましい。図8(a) に示すように、歪み取りロール120の両端を回転自在に支持する軸受121，121は、それぞれ一対の固定フレーム30，30にブラケット31を介して固定された第五の駆動手段130，130により上下動される。図示の例では、各第五の駆動手段130は、固定フレーム30に固定されたブラケット31に支持された油圧シリンダー131と、油圧シリンダー131のピストンロッド132とからなり、ピストンロッド132の先端にユニバーサルジョイント133を介して歪み取りロール120の軸受121が取り付けられている。従って、図8(b) に示すように、第五の駆動手段130，130を独立に駆動することにより歪み取りロール120の両端の高さを変更することができる。すなわち、歪み取りロール120を水平軸（パターンロール10の中心軸線と平行）に対して所望の角度δで傾斜させることができる。

歪み取りロール120の下流にガイドロール140があるので、微多孔プラスチックフィルムF’は、パターンロール10とアンビルロール20との隙間Gとガイドロール140との間で、傾斜した歪み取りロール120により左右で異なる張力を受け、歪みが低減する。例えば、微多孔プラスチックフィルムF’の進行方向左側が右側より前方に出るようにアンビルロール20を傾斜させた場合、歪み取りロール120の左側端部が右側端部より高くなるように、一対の第五の駆動手段130，130のピストンロッド132，132のストロークを調整すると、相対的に傾斜したパターンロール10及びアンビルロール20により微細孔を形成してなる微多孔プラスチックフィルムF’から歪みが十分に除去され、巻き取り工程中に破断や皺等の不具合が生じるおそれが小さくなる。

(6) パターンロール
図9に示すように、パターンロール10は、金属製ロール本体10aのロール面10bに多数の高硬度微粒子10cをニッケルめっき等のめっき層10dによりランダムに固着したロールが好ましい。このようなパターンロール10の具体例は、例えば特開平5-131557号、特開平9-57860号及び特開2002-59487号に記載されている。

高硬度微粒子10cは鋭い角部を有するとともに、5以上のモース硬度を有するのが好ましい。鋭い角部を有する高硬度微粒子10cはダイヤモンド微粒子であるのが好ましく、特にダイヤモンドの粉砕微粒子が好ましい。

形成する微細孔の深さ及び開口径に応じて、高硬度微粒子10cは10〜500μmの範囲内の粒径分布を有するのが好ましい。高硬度微粒子10cの粒径が10μm未満であると、プラスチックフィルムFに十分な微細孔を形成できない。一方、高硬度微粒子10cの粒径が500μm超であると、プラスチックフィルムFに形成される微細孔が大きすぎる。高硬度微粒子10cの粒径の下限は20μmがより好ましく、30μmが最も好ましい。また、高硬度微粒子10cの粒径の上限は400μmがより好ましく、300μmが最も好ましい。

(i) 使用するプラスチックフィルムFの材質及び厚さ、(ii) 形成する微細孔の深さ、開口径及び密度、及び(iii) アンビルロール20に凹部20bを設けるか否かに応じて、パターンロール10のロール面に固着させる高硬度微粒子10cの粒径分布は異なるので、上記範囲内で、高硬度微粒子10cの粒径分布を適宜選択するのが好ましい。

高硬度微粒子10cは3以下のアスペクト比を有するのが好ましい。アスペクト比が3以下であることにより、高硬度微粒子10cは球体に近い多角体形状を有する。高硬度微粒子10cのアスペクト比は2以下がより好ましく、1.5以下が最も好ましい。

高硬度微粒子10cの約1/2〜2/3はめっき層10dに埋設されており、めっき層10dの表面から突出する高硬度微粒子10cの高さ分布は10〜400μmの範囲であるのが好ましい。高硬度微粒子10cの高さが10μm未満であると、十分な微細孔が形成されない。一方、高硬度微粒子10cの高さが400μm超であると、プラスチックフィルムFに形成される微細孔が大きすぎる。高硬度微粒子10cの高さ分布の下限は20μmがより好ましく、30μmが最も好ましい。また、高硬度微粒子10cの高さ分布の上限は300μmがより好ましく、200μmが最も好ましい。

パターンロール10のロール面10bにおける高硬度微粒子10cの面積率（高硬度微粒子10cがパターンロール10の表面を占める割合）は10〜70％が好ましい。高硬度微粒子10cの面積率が10％未満であると、プラスチックフィルムFに十分な密度で微細孔を形成することができない。一方、パターンロール10のロール面10bに高硬度微粒子10cを70％超の面積率で固着させることは事実上困難である。高硬度微粒子10cの面積率の下限は20％がより好ましく、上限は60％がより好ましい。

プラスチックフィルムFの穿孔中にパターンロール10が撓むのを防止するために、パターンロール10のロール本体10aは硬質金属により形成するのが好ましい。硬質金属としては、SKD11のようなダイス鋼が挙げられる。

(7) アンビルロール
パターンロール10と組合せるアンビルロール20は、プラスチックフィルムFにパターンロール10の高硬度微粒子10cが十分に進入できるとともに、穿孔工程での負荷に対して十分な耐変形性を発揮するために、高強度で硬質の金属により形成するのが好ましい。そのため、アンビルロール20を高強度の耐食性ステンレススチール（SUS440C，SUS304等）により形成するのが好ましい。また、アンビルロール20を、ダイス鋼のような硬質金属の内層と、SUS304のような高強度の耐食性ステンレススチールからなる外層との二層構造にしても良い。外層の厚さは実用的には20〜60 mm程度で良い。

(8) パターンロールとアンビルロールとの組合せ
パターンロールとアンビルロールとの組合せは、図10(a) に示すようにパターンロール10と平坦なロール面を有するアンビルロール（第一のアンビルロール）20との組合せの場合と、図10(b) に示すようにパターンロール10とロール面20aに多数の凹部20bを有するアンビルロール（第二のアンビルロール）20’との組合せの場合とがある。

(a) パターンロールと第一のアンビルロールとの組合せ
ロール面10aに多数の高硬度微粒子10cを有するパターンロール10と平坦なロール面20aを有するアンビルロール（第一のアンビルロール）20とを組合せる場合、図11に示すようにパターンロール10と第一のアンビルロール20との間を通るプラスチックフィルムFは高硬度微粒子10cに押されて開口し、プラスチックフィルムFに微細孔F₁が形成される。高硬度微粒子10cは第一のアンビルロール20のロール面20aに深く進入することができないので、得られる微多孔プラスチックフィルムF’の開口率は、パターンロール10とロール面20aに多数の凹部20bを有するアンビルロール20’との組合せほど高くはない。

(b) パターンロールと第二のアンビルロールとの組合せ
ロール面10aに多数の高硬度微粒子10cを有するパターンロール10とロール面20aに多数の凹部20bを有するアンビルロール（第二のアンビルロール）20’とを組合せる場合、図12に示すようにパターンロール10と第二のアンビルロール20’との間を通るプラスチックフィルムFは高硬度微粒子10cに押されて塑性変形し、第二のアンビルロール20’の凹部20bに進入する。高硬度微粒子10cが第二のアンビルロール20’の凹部20bに接触する領域で、プラスチックフィルムFに微細孔F₁が形成される。

後述するように、パターンロール10の高硬度微粒子10cは第二のアンビルロール20’の凹部20bに嵌合するので、高硬度微粒子10cと凹部20bとはサイズ及び形状ができるだけ近い必要がある。そのためには、高硬度微粒子10cの粒径分布の幅はできるだけ狭いのが好ましい。ここで、「粒径分布の幅」は最大粒径と最小粒径との差を意味する。勿論、凹部20bの開口径分布の幅（最大開口径と最小開口径との差）もできるだけ狭いのが好ましい。

第二のアンビルロール20’の凹部20bは10〜400μmの範囲の開口径分布及び10〜400μmの範囲の深さ分布を有するのが好ましい。凹部20bの開口径及び深さが10μm未満であると、プラスチックフィルムFに十分に多くの微細孔F₁を形成することができない。一方、凹部20bの開口径及び深さが400μm超であると、プラスチックフィルムFに形成される微細孔F₁が大きすぎる。凹部20bの開口径及び深さの下限は20μmがより好ましく、30μmが最も好ましい。また、凹部20bの開口径及び深さの上限は300μmがより好ましく、200μmが最も好ましい。

第二のアンビルロール20’の凹部20bの面積率（凹部20bがアンビルロール表面を占める割合）は10〜70％が好ましい。凹部20bの面積率が10％未満であると、プラスチックフィルムFに微細孔を十分な密度で形成することができない。一方、第二のアンビルロール20’のロール面に凹部20bを70％超の面積率で形成するのは事実上困難である。凹部20bの面積率の下限は20％がより好ましく、上限は60％がより好ましい。

パターンロール10の高硬度微粒子10cの粒径はそれと同じ面積を有する円の直径（円相当径）により表し、アンビルロール20の凹部20bの開口径はそれと同じ面積を有する円の直径（円相当径）により表す。

パターンロール10と第二のアンビルロール20’との組合せにより、パターンロール10と第一のアンビルロール20との組合せの場合より多くの微細孔F₁をプラスチックフィルムFに形成することができる。

第二のアンビルロール20’は、図13に示すように、平坦なロール面を有する金属ロール20”に、ロール本体10aのロール面に多数の高硬度微粒子10cがめっき層10dによりランダムに固着された凹部形成用パターンロール10’を押圧することにより作製する。パターンロール10と同様に、凹部形成用パターンロール10’における高硬度微粒子10cは鋭い角部を有するとともに、5以上のモース硬度、3以下のアスペクト比、10〜500μmの範囲の粒径分布、及び10〜400μmの範囲の高さ分布（めっき層10dの表面から）を有するのが好ましい。高硬度微粒子10cの粒径は20〜400μmがより好ましく、30〜300μmが最も好ましい。

凹部形成用パターンロール10’における高硬度微粒子10cのアスペクト比は2以下がより好ましく、1.5以下が最も好ましい。また、高硬度微粒子10cの面積率は好ましくは10〜70％であり、より好ましくは20〜60％である。

上記の通り、凹部形成用パターンロール10’はパターンロール10と同じ高硬度微粒子分布を有しても良いので、パターンロール10を凹部形成用パターンロール10’として用いても良い。

高硬度微粒子（例えば、ダイヤモンド微粒子）10cは金属ロール20”より十分に硬いので、凹部形成用パターンロール10’の押圧により金属ロール20”のロール面に高硬度微粒子10cに対応する凹部20bが形成される。金属ロール20”のロール面に形成された凹部20bの周囲に形成されたバリは研摩等により除去する。凹部20bが形成された金属ロール20”は第二のアンビルロール20’として機能する。

(9) センサ
パターンロール10とアンビルロール20との隙間Gの下流に、隙間Gから出る穿孔プラスチックフィルムF’の性状（微細孔の孔径分布及び開口率、フィルムの皺等）を観察するためのセンサ145を設けるのが好ましい。本発明の装置はまた、センサ145の信号を入力する制御装置（図示せず）を具備する。制御装置は、センサ145の出力信号に応じて、所望の穿孔プラスチックフィルムF’を得るためのパターンロール10とアンビルロール20との隙間、パターンロール10の中心軸線に対するアンビルロール20の中心軸線の水平方向傾斜角θ、及び歪み取りロール120の上下方向傾斜角δを調節する信号を生成する。

[2] 第二の実施形態
第二の実施形態の装置は、バックアップロール以外基本的に第一の実施形態の装置と同じ構成であるので、両者に共通の部材には同じ参照番号を付与し、バックアップロール以外の説明は省略する。

図14に示すように、穿孔工程中のパターンロール10の変形量を低減するために、第二の実施形態の装置はパターンロール10の上方にバックアップロール160を具備する。バックアップロール160はパターンロール10に接触するので、ゴムロール等のようにロール面が比較的柔軟なロールであるのが好ましい。バックアップロール160は、一対の横フレーム112，112の間に設けられた第二の横フレーム113に固定された一対の固定フレーム30，30の垂直ガイドレール34に沿って昇降自在である。

バックアップロール160の両軸受161，161は、一対の固定フレーム30，30のブラケット36，36に固定された一対の第六の駆動手段170，170により駆動される。各第六の駆動手段170は、モータ171と、モータ171に連結した減速機172と、減速機172に連結するとともに固定フレーム30のブラケット36に取り付けられたスクリュージャッキ173と、スクリュージャッキ173から突出する雄ねじ部材174と、雄ねじ部材174の下端に設けられた弾性手段175とを有する。弾性手段175はコイルバネ等の弾性部材及びロードセンサを具備し、バックアップロール160の軸受161に過大な衝撃がかかるのを防止する。

図14に示すように、モータ171の駆動によりスクリュージャッキ173の雄ねじ部材174を下降させると、弾性手段175を介してバックアップロール160の軸受161は下方に押圧される。その結果、バックアップロール160はパターンロール10を押圧し、穿孔工程中のパターンロール10の変形量を低減する。パターンロール10の変形量が低減すると、パターンロール10とアンビルロール20との相対的な傾斜角を小さくできるので、微多孔プラスチックフィルムF’に生じる歪みを小さくできるという利点がある。

[3] 微多孔プラスチックフィルムの製造
(1) プラスチックフィルム
本発明の穿孔装置により微細孔を形成するプラスチックフィルムFは、パターンロール10の高硬度微粒子10cにより微細孔を形成し得る柔軟性と、相対的に傾斜したパターンロール10とアンビルロール20との隙間Gを通過する際に破断や皺等の不具合が生じるおそれがない程度に高い強度及び硬さを有する必要がある。このようなプラスチックとして、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリブチレンテレフタレート（PBT）等のポリエステル類、延伸ポリプロピレン（OPP）等のポリオレフィン類、ナイロン（Ny）等のポリアミド類、ポリ塩化ビニル類、ポリ塩化ビニリデン類、ポリスチレン類等の熱可塑性可撓性ポリマーが好ましい。

パン類、菓子類、野菜類、納豆やキムチ等の発酵食品等の包装用微多孔プラスチックフィルムを形成するプラスチックフィルムFの厚さは10〜100μmの範囲内であるのが好ましい。プラスチックフィルムFの厚さが10μm未満であると、包装用フィルムとしての強度が不十分である。一方、プラスチックフィルムFの厚さが100μm超であると、包装用フィルムとして硬すぎる。プラスチックフィルムFの厚さはより好ましくは20〜80μmであり、最も好ましくは30〜60μmである。

プラスチックフィルムFは、単層フィルムに限らず、積層フィルムでも良い。特にヒートシールを行う場合、内層にLLDPEやEVAcのような低融点樹脂からなるシーラント層を設けるのが好ましい。シーラント層の厚さは20〜60μm程度で良い。

(2) プラスチックフィルムの穿孔
第一の実施形態では、アンビルロール20が下降位置でパターンロール10と平行の状態にある（パターンロール10の中心軸線に対するアンビルロール20の中心軸線の水平方向傾斜角θが0°である）ときに、パターンロール10及びアンビルロール20を回転させる第三及び第四の駆動手段90，100を作動させながら、第一のリール151から巻き戻されたプラスチックフィルムFを、パターンロール10とアンビルロール20との大きな隙間Gに通し、歪み取りロール120、ガイドロール140、及び複数のガイドロール及びニップロールを経て、第二のリール152に巻き取る。

この状態で第一の駆動手段70及び第二の駆動手段80，80を作動させることにより、アンビルロール20を上昇させるとともに、パターンロール10に対して水平面内で傾斜させる。アンビルロール20の上昇により、隙間GでプラスチックフィルムFは次第にパターンロール10とアンビルロール20に接触し、押圧されるようになる。

第一の駆動手段70により水平プレート60が左右に回転すると、一対の可動プレート61，61は円弧状ガイドレール52，52に沿って摺動（回動）するので、可動フレーム40，40に両軸受21，21が固定されたアンビルロール20は、パターンロール10と平行な状態［図15(a)］から、水平面内で反時計方向に傾斜した状態［図15(b)］又は時計方向に傾斜した状態［図15(c)］まで回動することができる。このため、パターンロール10とアンビルロール20の隙間Gを通るプラスチックフィルムFにかかる応力は横手方向に均一化される。

隙間Gから出るプラスチックフィルムF（穿孔開始後は穿孔プラスチックフィルムF’）の性状をセンサ145により観察し、センサ145の信号を制御装置（図示せず）に出力し、制御装置で所望の穿孔プラスチックフィルムF’を得るためのパターンロール10とアンビルロール20との隙間、パターンロール10の中心軸線に対するアンビルロール20の中心軸線の水平方向傾斜角θ、及び歪み取りロール120の上下方向傾斜角δを調節する信号を生成する。その信号に応じて、第一の駆動手段70の回転を制御し、パターンロール10の中心軸線に対するアンビルロール20の中心軸線の水平方向傾斜角θを最適化する。勿論、制御装置の別の出力信号により、第二の駆動手段80及び第五の駆動手段130を作動し、パターンロール10とアンビルロール20との隙間G、及び歪み取りロール120の上下方向傾斜角δも最適化する。この状態で、プラスチックフィルムFを穿孔して、所望の穿孔プラスチックフィルムF’を形成し、第二のリール152に巻き取る。

[4] 微多孔プラスチックフィルム
本発明の装置により製造される微多孔プラスチックフィルムは、パターンロール10とアンビルロール20との押圧力及び傾斜角を調整することにより、100〜7000 g/m²・24hr・40℃90%RHの透湿度を有することができる。透湿度はJIS Z 0208の「防湿包装材料の透過湿度試験方法」に基づき測定する。透湿度が100 g/m²・24hr・40℃90%RH未満であると、微多孔プラスチックフィルムはパン、野菜等の食品等に必要な透湿性を有さない。一方、透湿度が7000 g/m²・24hr・40℃90%RH超であると、透湿性が高すぎる。微多孔プラスチックフィルムの透湿度は好ましくは200〜6000 g/m²・24hr・40℃90%RHであり、より好ましくは300〜6000 g/m²・24hr・40℃90%RHである。微多孔プラスチックフィルムの透湿度は、包装すべき内容物に応じて上記範囲内で適宜設定することができる。

10・・・第一のロール（パターンロール）
10a・・・ロール本体
10b・・・ロール面
10c・・・高硬度微粒子
10d・・・めっき層
11・・・軸受
20・・・第二のロール（アンビルロール）
20a・・・ロール本体
20b・・・凹部
21・・・軸受
30・・・固定フレーム
31，36・・・ブラケット
34・・・垂直ガイドレール
40・・・可動フレーム
41，42・・・ブラケット
44・・・垂直ガイドレール
50・・・土台
51・・・平板
52・・・円弧状ガイドレール
60・・・水平プレート
61・・・可動プレート
62・・・ガイドブロック
62a・・・ガイド溝
70・・・第一の駆動手段
71・・・モータ
72・・・モータの軸
73・・・減速機
74・・・フレーム
75・・・コネクタプレート
76・・・ボルト
77・・・平板
80・・・第二の駆動手段
81・・・歯車装置
82・・・減速機
83・・・モータ
84・・・スクリュージャッキ
85・・・雄ねじ部材
86・・・弾性手段
90・・・第三の駆動手段
91・・・モータ
92・・・チェーン
93・・・減速機
94・・・カップリング装置
95・・・シャフト
100・・・第四の駆動手段
101・・・モータ
102・・・チェーン
103・・・減速機
104・・・カップリング装置
105・・・シャフト
110・・・フレーム構造体
111・・・縦フレーム
112・・・横フレーム
113・・・第二の横フレーム
120・・・歪み取りロール
121・・・歪み取りロールの軸受
130・・・第五の駆動手段
131・・・油圧シリンダー
132・・・ピストンロッド
133・・・ユニバーサルジョイント
140・・・ガイドロール
145・・・センサ
151・・・プラスチックフィルムを巻回したリール
152・・・穿孔プラスチックフィルムを巻回するリール
160・・・バックアップロール
161・・・軸受
170・・・第六の駆動手段
171・・・モータ
172・・・減速機
173・・・スクリュージャッキ
174・・・雄ねじ部材
175・・・弾性手段
F・・・プラスチックフィルム
F’・・・微多孔プラスチックフィルム
F₁・・・微細孔
G・・・第一のロールと第二のロールの隙間
θ・・・第一のロールの中心軸線に対する第二のロールの中心軸線の水平方向傾斜角
δ・・・歪み取りロールの上下方向傾斜角

Claims (11)

1. 微多孔プラスチックフィルムの製造装置であって、
   左右一対の固定フレームに回転自在に支持された第一のロールと、
   前記第一のロールとプラスチックフィルムを介して接するように、左右一対の可動フレームに沿って昇降自在な第二のロールと、
   前記第一のロールと前記第二のロールとの隙間に前記プラスチックフィルムを通過させる搬送手段と、
   一対の前記可動フレームを左右一対の水平な円弧状ガイドレールに沿って回動させる第一の駆動手段と、
   前記第二のロールを昇降させるために前記可動フレームの各々に取り付けられた第二の駆動手段と、
   前記第一のロールを回転させる第三の駆動手段と、
   前記第二のロールを回転させる第四の駆動手段とを具備し、
   前記第一及び第二のロールの一方が鋭い角部を有する多数の高硬度微粒子をロール面にランダムに有するパターンロールで、他方がアンビルロールであり、
   前記第一の駆動手段の作動により前記第一のロールの中心軸線に対して前記第二のロールの中心軸線を水平面内で傾斜させた状態で、前記第一のロールと前記第二のロールとの隙間に前記プラスチックフィルムを通過させ、前記高硬度微粒子により前記プラスチックフィルムに多数の微細孔を形成することを特徴とする微多孔プラスチックフィルムの製造装置。
2. 請求項1に記載の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、
   第一の駆動手段に連結した水平プレートの両端に、前記可動フレームが固定された可動プレートが固定されており、
   前記可動プレートの各々の底面のガイド溝が前記円弧状ガイドレールの各々と係合していることを特徴とする微多孔プラスチックフィルムの製造装置。
3. 請求項1又は2に記載の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、
   前記第一のロールと前記第二のロールとの隙間より下流の位置に、多数の微細孔を形成したプラスチックフィルム（穿孔プラスチックフィルム）と接触する歪み取りロールと、前記歪み取りロールの両端を回転自在に支持する軸受の高さを変更する一対の第五の駆動手段とが配置されており、
   前記第五の駆動手段の少なくとも一方を稼働させることにより前記歪み取りロールの少なくとも一方の端部を昇降し、もって穿孔プラスチックフィルムに対して前記歪み取りロールを上下方向に傾斜させて、前記第一のロールの中心軸線と前記第二のロールの中心軸線との傾斜により前記穿孔プラスチックフィルムに生じた歪みを吸収することを特徴とする微多孔プラスチックフィルムの製造装置。
4. 請求項3に記載の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、前記第五の駆動手段が油圧シリンダであることを特徴とする微多孔プラスチックフィルムの製造装置。
5. 請求項3又は4に記載の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、さらに
   前記第一のロールと前記第二のロールの隙間の下流に、製造された穿孔プラスチックフィルムの性状を観察するセンサを具備するとともに、
   前記センサの信号に応じて前記第一及び第二の駆動手段及び前記第五の駆動手段を作動させ、もって所望の穿孔プラスチックフィルムが得られるように、前記第一のロールと前記第二のロールとの隙間、前記第一のロールの中心軸線に対する前記第二のロールの中心軸線の水平方向傾斜角、及び前記歪み取りロールの上下方向傾斜角を調節する手段とを具備することを特徴とする微多孔プラスチックフィルムの製造装置。
6. 請求項5に記載の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、
   前記第一のロールの中心軸線に対する前記第二のロールの中心軸線の水平方向傾斜角が0°、及び前記歪み取りロールの上下方向傾斜角が0°の状態で、前記プラスチックフィルムの穿孔を開始した後、前記センサの信号に応じて前記第一及び第二の駆動手段及び前記第五の駆動手段を作動させることを特徴とする微多孔プラスチックフィルムの製造装置。
7. 請求項1〜6のいずれかに記載の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、前記第一のロールがパターンロールであり、前記第二のロールがアンビルロールであることを特徴とする微多孔プラスチックフィルムの製造装置。
8. 請求項1〜7のいずれかに記載の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、前記パターンロールの高硬度微粒子が5以上のモース硬度を有することを特徴とする微多孔プラスチックフィルムの製造装置。
9. 請求項1〜8のいずれかに記載の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、前記アンビルロールが平坦なロール面を有する金属ロールか、前記パターンロールの高硬度微粒子に対応する開口径分布及び深さ分布を有する多数の凹部がランダムに形成されている金属ロールであることを特徴とする微多孔プラスチックフィルムの製造装置。
10. 請求項1〜9のいずれかに記載の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、前記パターンロールのロール面における前記高硬度微粒子の面積率が10〜70％であることを特徴とする微多孔プラスチックフィルムの製造装置。
11. 請求項1〜10のいずれかに記載の微多孔プラスチックフィルムの製造装置において、
    前記アンビルロールが、前記パターンロールの高硬度微粒子に対応する開口径分布及び深さ分布を有する多数の凹部がランダムに形成されている金属ロールであり、
    前記アンビルロールのロール面における前記凹部の面積率が10〜70％であることを特徴とする微多孔プラスチックフィルムの製造装置。

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