JPWO2008120804A1 - 直線的易裂性プラスチックフィルム、その製造方法及び装置 - Google Patents

直線的易裂性プラスチックフィルム、その製造方法及び装置 Download PDF

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Abstract

少なくとも一面に横手方向に延在する多数の実質的に平行なハーフカットを有する長尺の直線的易裂性プラスチックフィルムを製造する装置であって、(a) 円周面に軸線方向に延在する少なくとも１つのカム部を有するロールと、(b) 前記プラスチックフィルムの厚さより狭い間隔で前記ロールと平行に配置されたカッタとを有し、前記ロールが回転すると前記カム部は前記プラスチックフィルムを前記カッタに間欠的に押し付け、もって前記プラスチックフィルムにハーフカットを形成する装置。

Description

本発明は、優れた直線的易裂性を有するプラスチックフィルム、及びかかる直線的易裂性プラスチックフィルムを切りくずの発生を伴わずに低廉に製造できる方法及び装置に関し、特に幅方向に直線的易裂性を有するプラスチックフィルム及びその製造方法及び装置に関する。
開封が容易な包装袋について現在まで色々開発されている。例えば特開平5-42951号は、周端のヒートシール部に凹凸部を線状に設けた易開封性袋を提案している。凹凸部は、図10に示すように、振動する超音波ホーン200と凹凸状の円周面を有するロール300との間にプラスチックフィルム100のヒートシール部を通過させることにより形成される。しかしロール300で形成される凹凸はプラスチックフィルム100の塑性変形によるものであり、十分な易裂性を有さない。
WO2003/091003号は、円周面に多数の微細な突起を有するロールを加圧下でプラスチックフィルムに摺接させることにより、プラスチックフィルムの表面に平行な線状痕を形成する方法を開示している。線状痕を有するプラスチックフィルムは任意の位置から直線的に裂くことができる。しかし、この製造方法では切りくずが発生するという問題がある。
従って本発明の目的は、優れた直線的易裂性を有するプラスチックフィルムを提供することである。
本発明のもう一つの目的は、かかる直線的易裂性プラスチックフィルムを切りくずの発生を伴わずに低廉に製造できる方法及び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、(a) 円周面に軸線方向カム部を有するロールと、前記ロールと平行なカッタとをプラスチックフィルムの厚さより狭い間隔で配置し、それらの間にプラスチックフィルムを通すとともに、前記ロールの回転によりカム部を前記カッタに間欠的に接近させることにより、切りくずの発生を伴わずにプラスチックフィルムの表面に平行なハーフカットを形成できること、かつ(b) このようにして得られたハーフカット付きプラスチックフィルムは優れた直線的易裂性を有することを発見し、本発明に想到した。
すなわち、本発明の長尺の直線的易裂性プラスチックフィルムは、少なくとも一面に横手方向に延在する多数の実質的に平行なハーフカットを有することを特徴とする。
前記ハーフカットは面全体に形成されているのが好ましい。これにより、プラスチックフィルムを任意の位置から実質的に直線的に裂くことができる。十分な直線的易裂性を確保するために、前記ハーフカットの深さはプラスチックフィルムの厚さの10〜50％であるのが好ましい。
少なくとも一面に横手方向に延在する多数の実質的に平行なハーフカットを有する長尺の直線的易裂性プラスチックフィルムを製造する本発明の方法は、(1) 円周面に軸線方向に延在する少なくとも１つのカム部を有するロールと、前記ロールと平行なカッタとを前記プラスチックフィルムの厚さより狭い間隔で配置し、(2) 前記ロールと前記カッタとの間に、前記ロールの軸線方向と直交する方向に前記プラスチックフィルムを走行させ、(3) 前記ロールを回転させて、前記カム部により前記プラスチックフィルムを前記カッタに間欠的に押し付け、もって前記プラスチックフィルムにハーフカットを形成することを特徴とする。
前記カム部と前記カッタとの間隔を前記プラスチックフィルムの厚さの10〜50％とするのが好ましい。前記プラスチックフィルムの全面に前記ハーフカットを形成するのが好ましい。前記ロールの周速度を前記プラスチックフィルムの走行速度の10〜50倍とするのが好ましい。
少なくとも一面に横手方向に延在する多数の実質的に平行なハーフカットを有する長尺の直線的易裂性プラスチックフィルムを製造する本発明の装置は、(a) 円周面に軸線方向に延在する少なくとも１つのカム部を有するロールと、(b) 前記プラスチックフィルムの厚さより狭い間隔で前記ロールと平行に配置されたカッタとを有し、前記ロールが回転すると前記カム部は前記プラスチックフィルムを前記カッタに間欠的に押し付け、もって前記プラスチックフィルムにハーフカットを形成することを特徴とする。
前記ロールは複数のカム部をほぼ等間隔に有するのが好ましい。前記カム部と前記カッタとの間隔は前記プラスチックフィルムの厚さの10〜50％であるのが好ましい。
前記カッタのホルダーは装置のフレームに取り付けられた弾性板に固定されており、前記ホルダーは前記ロールに沿って前記フレームに固定された複数の付勢手段と係合するのが好ましい。前記付勢手段を作動させることにより前記ホルダーを押圧すると、前記弾性板が押圧力に応じて弾性変形することにより前記ホルダーに固定された前記カッタの位置が微細に調整され、もって前記カム部と前記カッタとの間隔が前記プラスチックフィルムの幅全体で実質的に均一になる。前記弾性板は弾性変形自在な薄肉部を有するのが好ましい。
本発明では、プラスチックフィルムの厚さより狭い間隔で配置されたカム部付きロールとカッタとの間にプラスチックフィルムが走行し、ロールの回転によりカム部がプラスチックフィルムをカッタに間欠的に押し付けるので、切りくずの発生を伴わずにプラスチックフィルムの表面に多数の平行なハーフカットを形成できる。このようにして得られた直線的易裂性プラスチックフィルムは任意の位置から実質的に直線的に裂くことができる。
プラスチックフィルムがロールのカム部により押圧される前の状態を示す概略断面図である。 プラスチックフィルムがロールのカム部により押圧され、カッタに接触した状態を示す概略断面図である。 ロールのカム部がカッタと最接近し、プラスチックフィルムにハーフカットが形成される様子を示す概略断面図である。 ロールのカム部がカッタから遠ざかり、プラスチックフィルムがカッタから離隔した状態を示す概略断面図である。 本発明の直線的易裂性プラスチックフィルムの製造装置を示す概略断面図である。 ロール及びカッタを示す部分拡大断面図である。 ロールへのカム部の取り付け機構を示す部分拡大分解図である。 ホルダーへのカッタの取り付け機構を示す部分拡大分解図である。 本発明の好ましい一実施形態による直線的易裂性プラスチックフィルムの製造装置を示す概略図である。 ロールとカッタとの関係を示す概略図である。 プラスチックフィルムにハーフカットを形成する様子を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態による直線的易裂性プラスチックフィルムの製造装置を示す概略図である。 従来の包装材の製造装置を示す概略図である。
[1] 直線的易裂性プラスチックフィルムの製造方法及び装置
図１(a) に示すように、複数のカム部20を有する回転ロール２とカッタ３とが長尺プラスチックフィルム1'の厚さより狭い間隔で配置されている。カム部20とカッタ３との間隔d1はプラスチックフィルム1'の厚さTの10〜50％が好ましい。プラスチックフィルム1'に対するカッタ３の角度θ1は、90±10°とするのが好ましく、90±5°とするのがより好ましい。カッタ３の刃先角度θ2は30〜45°が好ましい。
カム部20は、ロール２の半径に対して後方に傾斜した前面部20aを有し、カッタ３と最接近する頂部20bは丸みを帯びている。この構造により、カム部20がプラスチックフィルム1'に接触したときに、プラスチックフィルム1'の破断が防止される。プラスチックフィルム1'はロール回転方向と同じ方向に走行させるのが好ましい。鋭利なハーフカット10を形成するために、ロール２の周速Vrとプラスチックフィルム1'の走行速度Vfとの比を10〜50とするのが好ましく、20〜40とするのがより好ましい。勿論Vr/Vfの範囲は限定的ではなく、例えば上限は製造速度を犠牲にすれば幾らでも大きくできる。このようなVr/Vfの比を得るために、プラスチックフィルム1'の走行速度Vfは10〜500 m/分が好ましく、10〜300 m/分がより好ましい。ロール２の回転速度は、例えば直径が20〜300 mmの場合、1,000〜4,000 rpmが好ましい。
図１(a)〜(d)に示すように、カム部20はカッタ３と離隔した位置ではプラスチックフィルム1'とも離隔しているが、カッタ３に接近するとプラスチックフィルム1'をカッタ３に押し付けるようになる。図１(c) に示す最接近の位置では、プラスチックフィルム1'にハーフカット10が形成される。
図２及び３に示すように、ロール２は、その回転軸がプラスチックフィルム1'の横手方向と平行となるように固定されている。ロール２の軸線方向長さはプラスチックフィルム1'の幅より長く、プラスチックフィルム1'の幅全体がロール２のカム部20に接触するようになっている。ロール２の直径Dは例えば２〜30 cmである。ロール２に設けるカム部20の数はロール２の直径Dにも依るが、生産性を考慮して４個以上が好ましい。
カム部20はロール２と一体的でも良いが、図４に示すように着脱式であるのが好ましい。この場合、カム部材20'は一面に断面四角状の凸条20aを有し、カム部材20'と係合するくさび部材21は凸条20aと係合する凹条21aと傾斜面21bとを有し、くさび部材21と係合するナット部材22はくさび部材21の傾斜面21bと相補的な傾斜面22aを有する。カム部材20'、くさび部材21及びナット部材22をロール２の溝120に入れ、ボルト23をナット部材22を介してロール２のネジ孔120aに螺合すると、カム部材20'はくさび部材21を介してナット部材22により押され、カム部材20'の二面は溝120の二面120a及び120bに強固に当接される。これにより、カム部材20'は正確に位置決めされる。
図２及び３に示すように、カッタ３を固定するホルダー4，4'は、装置のフレーム70に取り付けられた弾性金属板６に固定されている。弾性金属板６にはホルダー4，4'の取り付け位置の周囲に弾性変形自在な薄肉部60を設けても良い。フレーム70にはエアシリンダ又は油圧シリンダの付勢手段５が取り付けられている。付勢手段５のシャフト5aの先端には押圧手段5bが取り付けられており、押圧手段5bの表面にゴム等からなる緩衝板50が設けられている。図５に示すように、カッタ３を保持するホルダー4，4'はネジにより螺合され、一方のホルダー片4にはカッタ３の端部30が当接する段部40が設けられている。
図６は本発明の好ましい一実施形態による直線的易裂性プラスチックフィルムの製造装置を示す。この装置は、プラスチックフィルム1'の流れに沿って二箇所のハーフカット形成部を有する。各ハーフカット形成部において、カム部20を有するロール２の両側にカッタ３，３が配置されている。各カッタ３とカム部20を有するロール２との位置関係は上記の通りである。
図７に示すように、本発明の好ましい一実施形態では、ロール２に沿って複数の付勢手段５がほぼ等間隔に配置されている。本発明によりハーフカットを形成するプラスチックフィルム1'の厚さは通常10〜40μm程度であるので、ハーフカットの深さを数μmの精度で制御しなければならない。しかしながら、約１mもの長さのロール２及びカッタ３の間隔を全長にわたって数μmの精度で制御するのは非常に困難である。そこで、カッタ３を固定するホルダー4，4'が固定された弾性金属板６を付勢手段５により押圧することにより得られる弾性金属板６の微小な弾性変形を利用すると、カッタ３の位置を数μmの精度で制御することができる。弾性金属板６に薄肉部60を設けると、比較的小さな押圧力で弾性金属板６を平行移動させることができ、カッタ３の位置制御がより精確になる。カッタ３の高い位置精度を確保するために、弾性金属板６は比較的厚い方が好ましい。例えば、弾性金属板６は約１cmと厚く、薄肉部60の厚さは約半分である。
例えば約１mのカッタ３の場合、カッタ３とカム部20との間隔を長手方向に沿って均一にするのは困難であるので、複数の付勢手段５を設ける必要がある。付勢手段５の間隔は限定的ではないが、約10〜30 cmで良い。個々の付勢手段５の作動は、カッタ３とカム部20との間隔が全長にわたって同じになるように制御する。
図６に示す装置において、プラスチックフィルム1'は複数のニップロールにより張力を与えられ、二箇所のハーフカット形成部を通過する。ニップロール７によりプラスチックフィルム1'に掛ける幅当りの張力は例えば0.5〜10 kgf/mである。各ハーフカット形成部ではロール２の両側にカッタ３，３が配置されているので、図８に示すように、プラスチックフィルム1'に２回ハーフカット10が形成される。装置全体でハーフカット10が４回形成されるので、最終的に得られる直線的易裂性プラスチックフィルムは非常に多数のハーフカット10を有することになる。
ハーフカット10の間隔d（mm）、プラスチックフィルム1'の走行速度Vf（mm/分）、ロール２の回転速度Vt（rpm）、ロール２の段数n、ロール２が有するカム部20の数m（個）、及び一本のロール２当たりのカッタ３の数pの間には、d×n×m×p＝Vf/Vtにより表される関係がある。例えば図６に示す装置で、両ロール２，２の回転速度Vtを2,000 rpmとし、プラスチックフィルム1'の走行速度Vfを32 m/分とすると、ハーフカット10の間隔dは１mmとなる。
ロール２の周速度は、プラスチックフィルム1'の走行速度の10〜50倍であるのが好ましい。図1(c) に示すように、カッタ３がプラスチックフィルム1'に進入している間もプラスチックフィルム1'は走行しているので、ハーフカット10の幅はカッタ３の厚さより僅かながら大きくなる。つまり、ハーフカット10はカッタ３により僅かに擦られる。上記比が10〜50倍の範囲内であれば、ハーフカット10の幅とカッタ３の厚さとの差は極小であるので、ハーフカット10が乱れたり、プラスチックフィルム1'が破断したりすることはない。
図９は、本発明の別の実施態様による直線的易裂性プラスチックフィルムの製造装置を示す。この装置は、ロール２に曲面状の先端部を有するカム部20が８個設けられている以外、図２に示す装置と同じである。
[2] プラスチックフィルム
プラスチックフィルム1'は、例えばポリエステル、ポリアリーレンサルファイド（ポリフェニレンサルファイド等）、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリスチレン、ABS樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。プラスチックフィルム1'は、多数の微細孔を有してもよい。微細孔は0.5〜100μmの平均開口径を有し、かつ平均密度は約500個/cm2以上であるのが好ましい。微細孔は特許2063411号に記載の方法により形成することができる。
[3] 直線的易裂性プラスチックフィルム
上記方法により得られる本発明の長尺な直線的易裂性プラスチックフィルム１は、少なくとも一面に横手方向に延在する多数の実質的に平行なハーフカット10を有するので、任意の位置から実質的に直線的に裂くことができる。ハーフカット10はプラスチックフィルムの全面に形成されているのが好ましい。強度と直線的易裂性を両立するために、ハーフカット10の深さは、直線的易裂性プラスチックフィルム１の厚さの10〜50％であるのが好ましい。
以上の通り図面を参照して本発明を説明したが、本発明はそれらに限定されず、技術的思想を変更しない限り種々の変更を加えることができる。
本発明の直線的易裂性プラスチックフィルムは、食品、医薬、弁等の種々の包装材に利用できる。直線的易裂性プラスチックフィルムからなる包装袋はいかなる位置からも直線的に裂けるので、開封の不便は全くない。その上、一般に量産される包装袋のヒートシールは長尺プラスチックフィルムの横手方向に設けられるので、横手方向にハーフカットが設けられた本発明の直線的易裂性プラスチックフィルムを用いると、ヒートシールと平行に開封するのが容易となる。また本発明の直線的易裂性プラスチックフィルムを用いると、開封幅を維持するためのテープを予め包装袋に設けておく必要もなくなる。

Claims (14)

  1. 少なくとも一面に横手方向に延在する多数の実質的に平行なハーフカットを有することを特徴とする長尺の直線的易裂性プラスチックフィルム。
  2. 請求項１に記載の直線的易裂性プラスチックフィルムにおいて、前記ハーフカットが面全体に形成されていることを特徴とする直線的易裂性プラスチックフィルム。
  3. 請求項１又は２に記載の直線的易裂性プラスチックフィルムにおいて、前記ハーフカットの深さは前記プラスチックフィルムの厚さの10〜50％であることを特徴とする直線的易裂性プラスチックフィルム。
  4. 少なくとも一面に横手方向に延在する多数の実質的に平行なハーフカットを有する長尺の直線的易裂性プラスチックフィルムを製造する方法であって、(1) 円周面に軸線方向に延在する少なくとも１つのカム部を有するロールと、前記ロールと平行なカッタとを前記プラスチックフィルムの厚さより狭い間隔で配置し、(2) 前記ロールと前記カッタとの間に、前記ロールの軸線方向と直交する方向に前記プラスチックフィルムを走行させ、(3) 前記ロールを回転させて、前記カム部により前記プラスチックフィルムを前記カッタに間欠的に押し付け、もって前記プラスチックフィルムにハーフカットを形成することを特徴とする方法。
  5. 請求項４に記載の直線的易裂性プラスチックフィルムの製造方法において、前記カム部と前記カッタとの間隔を前記プラスチックフィルムの厚さの10〜50％とすることを特徴とする方法。
  6. 請求項４又は５に記載の直線的易裂性プラスチックフィルムの製造方法において、前記プラスチックフィルムの全面に前記ハーフカットを形成することを特徴とする方法。
  7. 請求項４〜６のいずれかに記載の直線的易裂性プラスチックフィルムの製造方法において、前記ロールは複数のカム部をほぼ等間隔に有することを特徴とする方法。
  8. 請求項４〜７のいずれかに記載の直線的易裂性プラスチックフィルムの製造方法において、前記ロールの周速度を前記プラスチックフィルムの走行速度の10〜50倍とすることを特徴とする方法。
  9. 少なくとも一面に横手方向に延在する多数の実質的に平行なハーフカットを有する長尺の直線的易裂性プラスチックフィルムを製造する装置であって、(a) 円周面に軸線方向に延在する少なくとも１つのカム部を有するロールと、(b) 前記プラスチックフィルムの厚さより狭い間隔で前記ロールと平行に配置されたカッタとを有し、前記ロールが回転すると前記カム部は前記プラスチックフィルムを前記カッタに間欠的に押し付け、もって前記プラスチックフィルムにハーフカットを形成することを特徴とする装置。
  10. 請求項９に記載の直線的易裂性プラスチックフィルムの製造装置において、前記カム部と前記カッタとの間隔が前記プラスチックフィルムの厚さの10〜50％であることを特徴とする装置。
  11. 請求項９又は10に記載の直線的易裂性プラスチックフィルムの製造装置において、前記ロールは複数のカム部をほぼ等間隔で有することを特徴とする装置。
  12. 請求項９〜11のいずれかに記載の直線的易裂性プラスチックフィルムの製造装置において、前記カッタのホルダーは装置のフレームに取り付けられた弾性板に固定されており、前記ホルダーは前記ロールに沿って前記フレームに固定された複数の付勢手段と係合し、前記付勢手段を作動させることにより前記ホルダーを押圧すると、前記弾性板が押圧力に応じて弾性変形することにより前記ホルダーに固定された前記カッタの位置が微細に調整され、もって前記カム部と前記カッタとの間隔が前記プラスチックフィルムの幅全体で実質的に均一になることを特徴とする装置。
  13. 請求項９〜12のいずれかに記載の直線的易裂性プラスチックフィルムの製造装置において、前記カッタのホルダーは装置のフレームに取り付けられた弾性板に固定されており、前記ホルダーは前記ロールに沿って前記フレームに固定された複数の付勢手段と係合し、前記付勢手段を作動させることにより前記ホルダーを押圧すると、前記弾性板が押圧力に応じて弾性変形することにより前記ホルダーに固定された前記カッタの位置が微細に調整され、もって前記カム部と前記カッタとの間隔が前記プラスチックフィルムの幅全体で実質的に均一になることを特徴とする装置。
  14. 請求項13に記載の直線的易裂性プラスチックフィルムの製造装置において、前記弾性板は弾性変形自在な薄肉部を有することを特徴とする装置。
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