TWI709471B - 多微孔塑膠薄膜的製造裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其具備：第一輥，其旋轉自如地被支持在固定框架上；第二輥，其沿著可動框架升降自如；第一驅動手段，其使可動框架轉動；及，第二驅動手段，其被安裝在可動框架上並用以使第二輥升降；其中，第一輥和第二輥的其中一方是在輥面上具有多數個高硬度微粒子之圖案輥，另一方是砧輥，在藉由第一驅動手段的作動而使第二輥的中心軸線相對於第一輥的中心軸線在水平面內傾斜的狀態下，藉由高硬度微粒子而在塑膠薄膜上形成多數個細微孔。

Description

多微孔塑膠薄膜的製造裝置
本發明關於一種製造裝置，其能夠防止圖案輥和砧輥(anvil roll)的彎曲，並且精度良好地製造具有高透氣性和透濕性的多微孔塑膠薄膜。
先前的麵包類、點心類、蔬菜類、納豆和泡菜等的發酵食品等，被放入紙製或塑膠薄膜製的袋子中並販賣。紙製的袋子，雖然具有高透氣性和透濕性，但是會有看不見內容物的問題。又，塑膠薄膜製的袋子，雖然可以看見內容物，但是卻有不具充分的透氣性和透濕性而顯著地破壞食品的風味和口感的問題。
為了得到一種可以清楚看見內容物並且具有高透氣性和透濕性的塑膠薄膜，已知一種在塑膠薄膜上形成多數個細微孔之裝置。
例如，日本特開平6-71598號公報，揭露一種多微孔薄膜的製造裝置，具備：塑膠薄膜供給手段，其用以供給長條狀塑膠薄膜；第一輥(圖案輥)，其在輥面上黏固有多數個莫氏硬度(Mohs’ hardness)5以上的具有銳利角部之高硬度微粒子；第二輥(金屬輥)，其可相對於前述第一輥以反方向旋轉並具有平坦的輥面；壓力調整手段，其為了調整對於長條狀塑膠薄膜的推壓力而被設置在任一方的輥的兩端部附近；及，高電壓供給手段，其將高電壓供給至前述第一輥；其中，前述第一輥和第二輥的一方或雙方在排列方向上移動自如。第一輥和第二輥被平行地配置，並藉由第一輥的多數個高硬度微粒子而在通過第一輥和第二輥之間的長條狀塑膠薄膜上形成多數個細微孔。
但是，如第16圖所示，當厚度8～100μm程度的塑膠薄膜(未圖示)通過圖案輥10和砧輥(金屬輥)20的間隙而在該塑膠薄膜上形成多數個細微孔時，因為大的負荷施加至圖案輥10和金屬輥20上，所以兩輥10、20會彎曲而使得寬度方向中央部的一方相較於兩側邊緣部會有間隙G擴大的傾向。因此，利用不均勻的間隙G而形成的細微孔的開口直徑(opening diameter)和深度，在薄膜的寬度方向中央部和兩側邊緣部不同，而不能夠得到在寬度方向的透氣度均勻的多微孔塑膠薄膜Fa。
因此，在圖案輥10的上部及/或砧輥20的下部配置背托輥(backup roll)，並也實行降低圖案輥10和砧輥20的彎曲的方案。但是，在圖案輥10的輥面上黏固有多數個高硬度微粒子，所以只可以使用表面不硬的橡膠輥等來作為背托輥，而不能夠充分地防止圖案輥10和砧輥20的彎曲。
日本特開平6-328483號公報，揭露一種壓光加工(calendering)裝置，是藉由幾乎平行配置的6個輥來對於橡膠或熱可塑性聚合物的薄膜進行壓光加工的裝置，在第一至第五輥的正下方配置第六輥，並具有交叉(cross)手段來使第五輥僅傾斜微小角度。但是，利用交叉手段產生的第五輥的傾斜角是一定的，壓光加工裝置不具備驅動手段來得到想要的傾斜角。因此，即便使用此壓光加工裝置來在塑膠薄膜上形成細微孔，也不能夠在寬度方向均勻地形成具有各種尺寸和分布之細微孔。
[發明所欲解決的問題] 因此，本發明的目的是提供一種製造裝置，其能夠防止圖案輥和砧輥的彎曲，並且精確且效率良好地在塑膠薄膜上於寬度方向均勻地形成多數個細微孔。
[解決問題的技術手段] 鑒於上述目的而深入研究的結果，本發明人發現，如第1圖(a)和第1圖(b)所示，如果使因為應力而些許彎曲的圖案輥10和砧輥20的中心軸線僅傾斜微小的角度θ，則圖案輥10和砧輥20以同等的壓力螺旋狀地進行線接觸，即便對於寬度大的塑膠薄膜F也能夠在寬度方向均勻地形成多數個細微孔，從而完成本發明。
亦即，本發明的多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其特徵在於，具備： 第一輥，其旋轉自如地被支持在左右一對的固定框架上；第二輥，其以經由塑膠薄膜而與前述第一輥接觸的方式，沿著左右一對的可動框架升降自如；搬送手段，其使前述塑膠薄膜通過前述第一輥與前述第二輥的間隙；第一驅動手段，其使一對的前述可動框架轉動；第二驅動手段，其被安裝在各個前述可動框架上並用以使前述第二輥升降；第三驅動手段，其使前述第一輥旋轉；及，第四驅動手段，其使前述第二輥旋轉；其中，前述第一輥和第二輥的其中一方是在輥面上無規律地(randomly)具有多數個(複數個)高硬度微粒子之圖案輥，另一方是砧輥；並且，在藉由前述第一驅動手段的作動而使前述第二輥的中心軸線相對於前述第一輥的中心軸線在水平面內傾斜的狀態下，使前述塑膠薄膜通過前述第一輥與前述第二輥的間隙，並藉由前述高硬度微粒子而在前述塑膠薄膜上形成多數個(複數個)細微孔。
較佳是一對的前述可動框架，藉由前述第一驅動手段而沿著左右一對的水平的圓弧狀引導軌道(guide rail)轉動。
較佳是固定有前述可動框架之可動片(plate)，被固定在已連結於第一驅動手段上之水平片的兩端。
較佳是各個前述可動片的底面的引導溝與各個前述圓弧狀引導軌道卡合。
較佳是在比前述第一輥與前述第二輥的間隙更下游處，配置：矯直輥，其與已形成有多數個細微孔之塑膠薄膜(穿孔塑膠薄膜)接觸；及，一對的第五驅動手段，其改變軸承的高度，該軸承支持前述矯直輥的兩端以使該矯直輥旋轉自如；其中，藉由使前述第五驅動手段的至少一方運轉來使前述矯直輥的至少一方的端部升降，從而使前述矯直輥相對於穿孔塑膠薄膜在上下方向傾斜，藉此吸收由於前述第二輥的中心軸線相對於前述第一輥的中心軸線的傾斜而在前述穿孔塑膠薄膜上產生的歪曲。
較佳是本發明的多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其中，進一步在比前述第一輥與第二輥的間隙更下游處具備感測器，該感測器觀察所製造的穿孔塑膠薄膜的特性(characteristic)；並且，具備信號產生手段(控制裝置)，該信號產生手段接受前述感測器的輸出信號，並以可得到想要的穿孔塑膠薄膜的方式來產生：用以調整前述第一輥與前述第二輥的間隙之信號、用以調整前述第二輥的中心軸線相對前述第一輥的中心軸線的水平方向傾斜角之信號、及用以調整前述矯直輥的上下方向傾斜角之信號。
較佳是在前述第二輥的中心軸線相對前述第一輥的中心軸線的水平方向傾斜角是0°、及前述矯直輥的上下方向傾斜角是0∘的狀態下，在開始對前述塑膠薄膜進行穿孔後，對應於前述感測器的輸出信號來使前述第一驅動手段和第二驅動手段及前述第五驅動手段作動。
較佳是前述第一輥是圖案輥，前述第二輥是砧輥。
較佳是前述圖案輥的高硬度微粒子具有銳利角部，並且具有5以上的莫氏硬度。
較佳是前述砧輥是具有平坦的輥面之金屬輥、或是無規律地形成有多數個(複數個)凹部之金屬輥，該多數個凹部具有對應於前述圖案輥的高硬度微粒子之開口直徑分布和深度分布。
較佳是前述高硬度微粒子在前述圖案輥的輥面上的面積率是10〜70%。
較佳是當前述砧輥是無規律地形成有多數個凹部之金屬輥，該多數個凹部具有對應於前述圖案輥的高硬度微粒子之開口直徑分布和深度分布時，前述凹部在前述砧輥的輥面上的面積率是10〜70%。
雖然參照附加圖式來詳細地說明本發明的實施形態，但是如果沒有特別說明，則關於一個實施形態的說明也適用於其他的實施形態。又，下述說明並非用以限定，也可以在本發明的技術思想的範圍內實施各種變化。
[1]第一實施形態
如第2圖和第3圖所示，本發明的第一實施形態的多微孔塑膠薄膜的製造裝置，具備：第一輥10和第二輥20，其對向地設置以在塑膠薄膜F上形成細微孔；左右一對的固定框架30、30，其支持第一輥10的一對的軸承11、11；左右一對的可動框架40、40，其支持第二輥20的一對的軸承21、21；可動片61、61，其固定有各可動框架40、40；水平片60，其固定有可動片61、61；第一驅動手段70，其被固定在地基50的頂面以使水平片60旋轉；第二驅動手段80、80，其使第二輥20的各軸承21、21沿著各可動框架40、40上下移動；第三驅動手段90，其使第一輥10旋轉；第四驅動手段100，其使第二輥20旋轉；第一捲筒151，其捲繞有塑膠薄膜F；第二捲筒152，其捲繞有製造後的多微孔塑膠薄膜Fa；及，複數個引導輥和咬送輥(nip roll)，其引導塑膠薄膜F和多微孔塑膠薄膜Fa。較佳是在第一輥10與第二輥20的間隙G的下游，配置有矯直輥120，其與形成有多數個(複數個)細微孔之塑膠薄膜(穿孔塑膠薄膜)Fa接觸；及，一對的第五驅動手段130、130，其改變軸承121、121的高度，該等軸承121、121支持矯直輥120的兩端以使該矯直輥120旋轉自如。
第一輥和第二輥10、20的其中一方是圖案輥，另一方是砧輥。在以下的實施形態中，以將第一輥10設為圖案輥，並將第二輥20設為砧輥的方式進行說明，但是當然不受限於此。也可以將第一輥10設為砧輥，並將第二輥20設為圖案輥。
(1)固定部 如第2圖和第3圖所示，框架構造體110被固定在地基50上，該框架構造體110是由縱向框架111、111及被固定在縱向框架111、111的上端部之左右一對的橫向框架112、112所構成，固定框架30以自各個橫向框架112、112垂下的方式被固定。如第2圖所示，圖案輥10的各軸承11以旋轉自如的方式被支持在各固定框架30上，圖案輥10不會相對於固定框架30升降，並在規定的位置旋轉。又如第4圖所示，左右一對的平板51、51被固定在地基50的頂面，在各平板51的頂面利用螺栓固定有各圓弧狀引導軌道52。在地基50的中央部的平板77，固定有用以支持第一驅動手段70之框架74。
(2)可動部 由第2圖和第5圖可明確得知，被固定在各可動片61的頂面上之各可動框架40，位於各固定框架30的下方。如第6圖所示，在各可動片61的底面，利用螺栓固定有引導區塊62，該引導區塊62具有引導溝62a，該引導溝62a滑動接觸自如地卡合圓弧狀引導軌道52。兩可動片61、61利用螺栓而被固定在水平片60的兩端。
連結至水平片60上之第一驅動手段70，具備：馬達71；減速機73，其與馬達71的軸72連結；框架74，其支持減速機73；及，連接片75，其被固定在軸72上。框架74被固定在地基50上的平板77。又，連接片75利用螺栓76而被固定在水平片60上。
各第二驅動手段80被固定在各可動框架40的支架(bracket)41上。各第二驅動手段80，具有：齒輪裝置81，其被支持在已固定於可動框架40上之支架41上；馬達83，其經由減速器82而連結至齒輪裝置81；螺旋千斤頂(screw jack)84，其被安裝在齒輪裝置81上；及，公螺絲構件85，其自螺旋千斤頂84突出。砧輥20的各軸承21，經由緩衝裝置86而被支持在螺旋千斤頂84的公螺絲構件85上。緩衝裝置86，具備螺旋彈簧(coil spring)等的彈性構件和荷重感測器(load sensor)，並防止過大的衝擊施加至砧輥20的軸承21。如第3圖和第7圖所示，在各可動框架40的前面，設置有與砧輥20的各軸承21的背面的引導構件22卡合之垂直引導軌道44，所以砧輥20的軸承21沿著可動框架40的垂直引導軌道44升降自如。
(3)圖案輥的驅動手段 如第2圖所示，用以使圖案輥10旋轉之第三驅動手段90，具備：馬達91；減速機93，其經由鍊條(chain)92而連結至馬達91的旋轉軸；及，耦合(coupling)裝置94，其連結至減速機93的旋轉軸；其中，自耦合裝置94延伸的軸桿(shaft)95連結至圖案輥10的軸承11。
(4)砧輥的驅動手段 如第2圖所示，用以使砧輥20旋轉之第四驅動手段100，被固定在已固定於其中一方的可動框架40上之支架42上。第四驅動手段100，具備：馬達101；減速機103，其經由鍊條102而連結至馬達101的旋轉軸；及，耦合裝置104，其連結至減速機103的旋轉軸；其中，自耦合裝置104延伸的軸桿105連結至砧輥20的軸承21。
(5)矯直輥 在已通過相對地傾斜之圖案輥10與砧輥20的間隙G並形成有多數個細微孔之塑膠薄膜(多微孔塑膠薄膜)Fa上會產生歪曲，所以如果直接捲取則可能會產生斷裂等不良情況。因此，如第3圖所示，較佳是將矯直輥120設置在圖案輥10與砧輥20的間隙G的下游不遠的位置。如第8圖(a)所示，將矯直輥120的兩端支持成旋轉自如之軸承121、121，分別地藉由第五驅動手段130、130而上下移動，該第五驅動手段130、130經由支架31、31而被固定於一對的固定框架30、30上。在圖式的例子中，各第五驅動手段130，是由被固定於各固定框架30、30上之各支架31所支持的缸體(較佳是氣壓缸或油壓缸)131、及以滑動接觸自如的方式自缸體131突出的活塞桿(piston rod)132所構成，並且矯直輥120的軸承121經由萬向接頭(universal joint)133而被安裝在活塞桿132的先端。因此，如第8圖(b)所示，藉由獨立地驅動第五驅動手段130、130，能夠改變矯直輥120的兩端的高度。亦即，能夠相對於水平(與圖案輥10的中心軸線平行)，使矯直輥120以所希望的角度δ傾斜。
在比矯直輥120的更下游處具有引導輥140，因此，多微孔塑膠薄膜Fa，在圖案輥10與砧輥20的間隙G與引導輥140之間，藉由傾斜的矯直輥120而在左右受到不同的張力，從而減低歪曲。例如，當以使多微孔塑膠薄膜Fa的行進方向左側比右側更往前方突出的方式而使得砧輥20傾斜時，如果以使矯直輥120的左側端部比右側端部更高的方式來調整一對的第五驅動手段130、130的活塞桿132、132的衝程(stroke)，則藉由相對地傾斜的圖案輥10和砧輥20，由形成細微孔而成之多微孔塑膠薄膜Fa充分地除去歪曲，從而減少在捲取步驟中產生斷裂或皺褶等不良情況的可能性。
(6) 圖案輥 如第9圖所示，圖案輥10，較佳是藉由鎳鍍覆等的鍍覆層10d而在金屬製輥本體10a的輥面10b上無規律地黏固有多數個高硬度微粒子10c而成之輥。這種圖案輥10的具體例，例如記載在日本特開平5-131557號公報、日本特開平9-57860號公報、及日本特開2002-59487號公報中。
較佳是高硬度微粒子10c具有銳利角部(稜角部，corner)，並且具有5以上的莫氏硬度。高硬度微粒子10c，較佳是鑽石微粒子，特佳是鑽石的粉碎微粒子。
較佳是對應於形成的細微孔的深度和開口直徑，而使用一種具有在10～500μm的範圍內的粒徑分布之高硬度微粒子10c。如果高硬度微粒子10c的粒徑未滿10μm，則不能夠在塑膠薄膜F上產生充分的細微孔。另一方面，如果高硬度微粒子10c的粒徑超過500μm，則在塑膠薄膜F上形成的細微孔太大。高硬度微粒子10c的粒徑的下限，更佳是20μm，最佳是30μm。又，高硬度微粒子10c的粒徑的上限，更佳是400μm，最佳是300μm。
對應於(i)使用的塑膠薄膜F的材質和厚度、(ii)形成的微細孔的深度、開口直徑及密度、及(iii)在砧輥20的輥面上是否設置凹部20b，使黏固在圖案輥10的輥面上的高硬度微粒子10c的粒徑分布不同，較佳是在上述範圍內適當地選擇高硬度微粒子10c的粒徑分布。
較佳是高硬度微粒子10c具有3以下的長寬比(aspect ratio)。如果長寬比是3以下，則高硬度微粒子10c成為近乎球體的多角體形狀。高硬度微粒子10c的長寬比，更佳是2以下，最佳是1.5以下。
較佳是高硬度微粒子10c的大約1/2〜2/3，被埋設在鍍覆層10d中，而從鍍覆層10d的表面突出的高硬度微粒子10c的高度分布是在10〜400μm的範圍內。如果高硬度微粒子10c的高度未滿10μm，則不能夠產生充分的細微孔。另一方面，如果高硬度微粒子10c的高度超過400μm，則在塑膠薄膜F上形成的細微孔太大。高硬度微粒子10c的高度分布的下限，更佳是20μm，最佳是30μm。又，高硬度微粒子10c的高度分布的上限，更佳是300μm，最佳是200μm。
高硬度微粒子10c在圖案輥10的輥面10b上的面積率(高硬度微粒子10c在圖案輥10表面上佔有的比率)，較佳是10〜70%。如果高硬度微粒子10c的面積率未滿10%，則無法在塑膠薄膜F上以充分的密度來形成細微孔。另一方面，要使高硬度微粒子10c黏固在圖案輥10的輥面上的面積率超過70%有實質上的困難。高硬度微粒子10c的面積率，其下限更佳是20%，其上限更佳是60%。
為了防止在對塑膠薄膜F進行穿孔時，圖案輥10發生彎曲，所以較佳是使用硬質金屬來形成圖案輥10的輥本體10a。作為硬質金屬，舉例有SKD11(型號)這樣的模具鋼(die steel)。
(7) 砧輥 與圖案輥10組合的砧輥20，為了使圖案輥10的高硬度微粒子10c充分地進入塑膠薄膜F中，並且對於穿孔步驟中的負荷發揮充分的耐變形性，較佳是藉由高強度且硬質的金屬來形成。因此，較佳是藉由高強度的耐腐蝕性不銹鋼(SUS440C、SUS304等)來形成砧輥20。又，也可以將砧輥20做成兩層結構，該兩層結構具有模具鋼這樣的硬質金屬的內層、及由SUS304這樣的高強度的耐腐蝕性不銹鋼構成的外層。外層的厚度，在實用上也可以是20～60mm的程度。
(8)圖案輥與砧輥的組合 圖案輥與砧輥的組合，包括如第10圖(a)所示的圖案輥10與具有平坦的輥面之砧輥(第一砧輥)201的組合、及如第10圖(b)所示的圖案輥10與在輥面20a上具有多數個(複數個)凹部20b之砧輥(第二砧輥)202的組合。
(a)圖案輥與第一砧輥的組合 當在輥面10b上具有多數個高硬度微粒子10c之圖案輥10與具有平坦的輥面20a之第一砧輥201組合時，如第11圖所示，通過圖案輥10與第一砧輥201之間的塑膠薄膜F，被高硬度微粒子10c推壓而開口並在塑膠薄膜F上產生細微孔F1 。高硬度微粒子10c不能夠深入第一砧輥201的輥面20a，所以可得到的多微孔塑膠薄膜Fa的開口率(aperture ratio)，不如圖案輥10與在輥面20a上具有多數個凹部20b之第二砧輥202的組合那麼高。
(b)圖案輥與第二砧輥的組合 當在輥面10b上具有多數個高硬度微粒子10c之圖案輥10與在輥面20a上具有多數個凹部20b之第二砧輥202組合時，如第12圖所示，通過圖案輥10與第二砧輥202之間的塑膠薄膜F，被高硬度微粒子10c推壓而產生塑性變形並進入第二砧輥202的凹部20b中。在高硬度微粒子10c接觸至第二砧輥202的凹部20b的區域中，於塑膠薄膜F上形成細微孔F1 。
如後述，圖案輥10的高硬度微粒子10c必須嵌合至第二砧輥202的凹部20b，所以高硬度微粒子10c與凹部20b在尺寸和形狀上必須盡可能地相似。因此，高硬度微粒子10c的粒徑分布的幅度較佳是盡可能地狹小。此處，「粒徑分布的幅度」是指最大粒徑與最小粒徑的差值。當然，凹部20b的開口直徑分布的幅度(最大開口直徑與最小開口直徑的差值)，較佳是也盡可能地狹小。
第二砧輥202的凹部20b，較佳是具有10～400μm的範圍內的開口直徑分布和10～400μm的範圍內的深度分布。如果凹部20b的開口直徑和深度未滿10μm，則在塑膠薄膜F上不能夠產生充分多的細微孔F1 。另一方面，如果凹部20b的開口直徑和深度超過400μm，則在塑膠薄膜F上形成的細微孔F1 太大。凹部20b的開口直徑和深度的下限，更佳是20μm，最佳是30μm。又，凹部20b的開口直徑和深度的上限，更佳是300μm，最佳是200μm。
第二砧輥202的凹部20b的面積率(凹部20b在砧輥的表面上佔有的比率)，較佳是10〜70%。如果凹部20b的面積率未滿10%，則無法在塑膠薄膜F以充分的密度來形成細微孔。另一方面，要將凹部20b以超過70%的面積率形成在第二砧輥202的輥面上有實質上的困難。凹部20b的面積率，其下限更佳是20%，其上限更佳是60%。
圖案輥10的高硬度微粒子10c的粒徑，是藉由與該高硬度微粒子10c具有相同面積的圓的直徑(圓當量直徑，equivalent circle diameter)來表示；第二砧輥202的凹部20b的開口直徑，是藉由與該凹部20b具有相同面積的圓的直徑(圓當量直徑)來表示。
藉由圖案輥10與第二砧輥202的組合，相較於圖案輥10與第一砧輥201的組合，能夠在塑膠薄膜F上形成更多的細微孔F1 。
第二砧輥202，如第13圖所示，是以將在輥本體15a的輥面上藉由鍍覆層15d而無規律地黏固有多數個高硬度微粒子15c之凹部形成用圖案輥15，對具有平坦的輥面之金屬輥203進行推壓的方式製作。與圖案輥10同樣，在凹部形成用圖案輥15上的高硬度微粒子15c，較佳是具有銳利角部，並且具有5以上的莫氏硬度、3以下的長寬比、10～500μm的範圍的粒徑分布及10～400μm的範圍的高度分布(從鍍覆層15d的表面起算)。高硬度微粒子15c的粒徑，更佳是20～400μm，最佳是30～300μm。
凹部形成用圖案輥15的高硬度微粒子15c的長寬比，更佳是2以下，最佳是1.5以下。凹部形成用圖案輥15的高硬度微粒子15c的面積率，較佳是10～70%，更佳是20～60%。
如上述，凹部形成用圖案輥15，也可以具有與圖案輥10相同的高硬度微粒子分布，所以也可以使用圖案輥10來作為凹部形成用圖案輥15。
高硬度微粒子(例如，鑽石微粒子)15c，比金屬輥203堅硬許多，所以藉由凹部形成用圖案輥15的推壓，而可以在金屬輥203的輥面上形成對應於高硬度微粒子15c之凹部20b。藉由研磨等來除去在金屬輥203的輥面上形成的凹部20b的周圍的毛邊(burr)。將形成有凹部20b之金屬輥203作為第二砧輥202而發揮機能。
(9)感測器 較佳是在比圖案輥10與砧輥20的間隙G更下游處，設置感測器145，該感測器145用以觀察自間隙G出來的穿孔塑膠薄膜Fa的特性(細微孔的孔徑分布及開口率、皺褶等)。本發明的裝置也具備控制裝置(未圖示)，該控制裝置輸入感測器145的輸出信號。為了得到想要的穿孔塑膠薄膜Fa，控制裝置對應於感測器145的輸出信號來產生信號，該信號用以調整圖案輥10與砧輥20的間隙、相對於圖案輥10的中心軸線之砧輥20的中心軸線的水平方向傾斜角θ、及矯直輥120的上下方向傾斜角δ。
[2]第二實施形態 第二實施形態的裝置，除了背托輥以外，基本上具有與第一實施形態的裝置相同的構成，所以對於兩者共通的構件賦予相同的參照號碼，並省略背托輥以外的說明。
如第14圖所示，為了減少穿孔步驟中的圖案輥10的變形量，第二實施形態的裝置在圖案輥10的上方具備背托輥160。背托輥160接觸圖案輥10，所以較佳是橡膠輥等這種輥面比較柔軟的輥。背托輥160，沿著被固定於已設置在一對的橫向框架112、112之間的第二橫向框架113上之一對固定框架30、30的垂直引導軌道34、34而升降自如。
背托輥160的兩軸承161、161，藉由已被固定於一對的固定框架30、30的支架36、36上之一對的第六驅動手段170、170來驅動。各第六驅動手段170，具備：馬達171；減速機172，其連結至馬達171；螺旋千斤頂173，其連結至減速機172並且被安裝在固定框架30的支架36上；公螺絲構件174，其自螺旋千斤頂173突出；及，緩衝裝置175，其被設置在公螺絲構件174的下端。緩衝裝置175，具備螺旋彈簧等的彈性構件和荷重感測器，並防止過大的衝擊施加至背托輥160的軸承161。
如第14圖所示，如果藉由馬達171的驅動來使螺旋千斤頂173的公螺絲構件174下降，則經由緩衝裝置175來將背托輥160的軸承161朝向下方推壓。其結果，背托輥160將圖案輥10朝向下方推壓，並減少穿孔步驟中的圖案輥10的變形量。如果減少圖案輥10的變形量，則能夠縮小圖案輥10和砧輥20的相對傾斜角，所以具有在多微孔塑膠薄膜Fa上產生的歪曲變小的優點。
[3]多微孔塑膠薄膜的製造 (1)塑膠薄膜 藉由本發明的穿孔裝置來形成細微孔之塑膠薄膜F，必須具有可以藉由圖案輥10的高硬度微粒子10c來形成細微孔的柔軟性、及當通過相對地傾斜的圖案輥10與砧輥20的間隙G時不會產生斷裂或皺褶等不佳情況的程度之高強度和硬度。作為這種塑膠薄膜，較佳是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)等聚酯類，延伸聚丙烯(OPP)等聚烯烴類，尼龍(Ny)等聚醯胺類，聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚苯乙烯等熱可塑性可撓性聚合物。
塑膠薄膜F，其用以形成麵包類、點心類、蔬菜類、納豆和泡菜等的發酵食品等之包裝用多微孔塑膠薄膜，其厚度較佳是在8〜100μm的範圍內。如果塑膠薄膜F的厚度未滿8μm，則其強度不夠作為包裝用薄膜。另一方面，如果塑膠薄膜F的厚度超過100μm，則其太硬而不能夠作為包裝用薄膜。塑膠薄膜F的厚度，更佳是10〜80μm，最佳是12〜60μm。
塑膠薄膜F，不限於單層薄膜，也可以是積層薄膜。特別是當進行熱密封(heat seal)時，較佳是在內層設置由LLDPE(線性低密度聚乙烯)或EVAc(乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物)這種低熔點樹脂所構成的密封層(sealant layer)。密封層的厚度較佳是20〜60μm的程度。
(2)塑膠薄膜的穿孔 在第一實施形態中，當砧輥20在下降位置是位於與圖案輥10平行的狀態(砧輥20的中心軸線相對於圖案輥10的中心軸線的水平方向傾斜角θ是0∘)時，一邊使第三和第四驅動手段90、100作動以使圖案輥10和砧輥20旋轉，一邊使已自第一捲筒(reel)151反繞的塑膠薄膜F，通過圖案輥10與砧輥20的大的間隙G，並經過矯直輥120、引導輥140、及複數個引導輥和咬送輥，而捲繞至第二捲筒152。
如果使第二驅動手段80、80作動，則砧輥20上升並使得塑膠薄膜F在間隙G依序地接觸至圖案輥10和砧輥20而被推壓。
如果使以點O作為中心之第一驅動手段70作動(旋轉)，則連結至水平片60之一對的可動片61、61沿著圓弧狀引導軌道52、52左右旋轉，兩軸承21、21被固定在可動框架40、40上之砧輥20，在水平面內自與圖案輥10平行的狀態(第15圖(a))朝向逆時針方向(第15圖(b))或順時針方向(第15圖(c))傾斜。如果砧輥20相對於圖案輥10在水平面內朝向逆時針方向或順時針方向傾斜成所希望的角度θ，則施加至通過圖案輥10與砧輥20的間隙G之塑膠薄膜F之應力在橫方向上均勻化。
藉由感測器145來觀察自間隙G出來的塑膠薄膜F(穿孔開始後是穿孔塑膠薄膜Fa)的特性，將感測器145的輸出信號輸出至控制裝置(未圖示)，並為了得到想要的穿孔塑膠薄膜Fa而在控制裝置中產生：第一信號，其調整(最佳化)圖案輥10與砧輥20的間隙；第二信號，其調整(最佳化)砧輥20的中心軸線相對於圖案輥10的中心軸線的水平方向傾斜角θ；及，第三信號，其調整(最佳化)矯直輥120的上下方向傾斜角δ。在此狀態下，對塑膠薄膜F進行穿孔，形成想要的穿孔塑膠薄膜Fa，並在最後捲繞至第二捲筒152上。
[4]多微孔塑膠薄膜 藉由本發明的裝置所製造的多微孔塑膠薄膜，藉由調整圖案輥10與砧輥20的推壓力和傾斜角θ，而能夠具有100〜7000 g/m2 ‧24hr‧40℃90％RH的透濕度。透濕度是基於JIS Z 0208的「防濕包裝材料的透過濕度試驗方法」來測定。如果透濕度未滿100 g/m2 ‧24hr‧40℃90％RH，則多微孔塑膠薄膜不具有麵包、蔬菜等食品等所需要的透濕性。另一方面，如果透濕度超過7000 g/m2 ‧24hr‧40℃90％RH，則透濕性太高。多微孔塑膠薄膜的透濕度，較佳是200〜6000 g/m2 ‧24hr‧40℃90％RH，更佳是300〜6000 g/m2 ‧24hr‧40℃90％RH。多微孔塑膠薄膜的透濕度，能夠對應於要包裝的內容物而在上述範圍內適當地設定。
[發明效果] 本發明的裝置，是相對於旋轉自如地被支持在固定框架上之第一輥(例如，圖案輥)，使得第二輥(例如，砧輥)沿著可動框架升降自如，且使得可動框架轉動的構造，所以能夠對應於在塑膠薄膜上形成的細微孔的開口直徑、深度、表面密度(surface density)等而適當地設定第二輥的中心軸線相對於第一輥的中心軸線的水平方向傾斜角，從而能夠在最適當的狀態下在塑膠薄膜上將多數個細微孔在寬度方向均勻地形成。又，在比第一輥與第二輥的間隙更下游處，設置矯直輥，該矯直輥使穿孔塑膠薄膜相對於上下方向傾斜，藉此吸收由於第一輥的中心軸線與第二輥的中心軸線的傾斜而在穿孔塑膠薄膜上產生的歪曲，並能夠防止在穿孔中的塑膠薄膜斷裂或造成皺褶等。藉由本發明的裝置所形成的多微孔塑膠薄膜，是具有被要求的適度的透氣性和透濕性之包裝用薄膜，而適用於包裝麵包類、點心類、蔬菜類、納豆和泡菜等的發酵食品等的食品。
10‧‧‧第一輥(圖案輥)10a‧‧‧第一輥的輥本體10b‧‧‧第一輥的輥面10c‧‧‧第一輥的高硬度微粒子10d‧‧‧第一輥的鍍覆層11‧‧‧第一輥的軸承15‧‧‧凹部形成用圖案輥15a‧‧‧凹部形成用圖案輥的輥本體15c‧‧‧凹部形成用圖案輥的高硬度微粒子15d‧‧‧凹部形成用圖案輥的鍍覆層20‧‧‧第二輥(砧輥)20a‧‧‧平坦的輥面20b‧‧‧在輥面上的凹部21‧‧‧第二輥的軸承
22:第二輥的引導構件
30:固定框架
31、36:固定於固定框架上之支架
34:固定框架的垂直引導軌道
40:可動框架
41、42:固定於可動框架上之支架
44:可動框架的垂直引導軌道
50:地基
51:平板
52:圓弧狀引導軌道
60:水平片
61:可動片
62:引導區塊
62a:引導溝
70:第一驅動手段
71:第一驅動手段的馬達
72:第一驅動手段的馬達的軸
73:第一驅動手段的減速機
74:第一驅動手段的框架
75:第一驅動手段的連接片
76:第一驅動手段的螺栓
77:在地基的中央部的平板
80:第二驅動手段
81:第二驅動手段的齒輪裝置
82‧‧‧第二驅動手段的減速器83‧‧‧第二驅動手段的馬達84‧‧‧第二驅動手段的螺旋千斤頂85‧‧‧第二驅動手段的公螺絲構件86‧‧‧第二驅動手段的緩衝裝置90‧‧‧第三驅動手段91‧‧‧第三驅動手段的馬達92‧‧‧第三驅動手段的鍊條93‧‧‧第三驅動手段的減速機94‧‧‧第三驅動手段的耦合裝置95‧‧‧第三驅動手段的軸桿100‧‧‧第四驅動手段101‧‧‧第四驅動手段的馬達102‧‧‧第四驅動手段的鍊條103‧‧‧第四驅動手段的減速機104‧‧‧第四驅動手段的耦合裝置105‧‧‧第四驅動手段的軸桿110‧‧‧框架構造體111‧‧‧縱向框架112‧‧‧橫向框架113‧‧‧第二橫向框架120‧‧‧矯直輥121‧‧‧矯直輥的軸承130‧‧‧第五驅動手段131‧‧‧固定於可動框架上之支架所支持的缸體132‧‧‧缸體的活塞桿133‧‧‧萬向接頭140‧‧‧引導輥145‧‧‧感測器151‧‧‧第一捲筒(捲繞有塑膠薄膜之捲筒)152‧‧‧第二捲筒(捲繞有穿孔塑膠薄膜之捲筒)160‧‧‧背托輥161‧‧‧背托輥的軸承170‧‧‧第六驅動手段171‧‧‧第六驅動手段的馬達172‧‧‧第六驅動手段的減速機173‧‧‧第六驅動手段的螺旋千斤頂174‧‧‧第六驅動手段的公螺絲構件175‧‧‧第六驅動手段的緩衝裝置201‧‧‧第一砧輥202‧‧‧第二砧輥203‧‧‧金屬輥F‧‧‧塑膠薄膜Fa‧‧‧多微孔塑膠薄膜F1‧‧‧細微孔G‧‧‧第一輥與第二輥的間隙O‧‧‧點θ‧‧‧相對第一輥的中心軸線之第二輥的中心軸線的水平方向傾斜角δ‧‧‧矯直輥的上下方向傾斜角
第1圖(a)是繪示相對地傾斜的圖案輥和砧輥之立體圖。 第1圖(b)是繪示相對地傾斜的圖案輥和砧輥之平面圖。 第2圖是繪示本發明的第一實施形態的多微孔塑膠薄膜的製造裝置的主要部分之正面圖。 第3圖是繪示本發明的第一實施形態的多微孔塑膠薄膜的製造裝置之右側面圖。 第4圖是繪示已固定至地基上之圓弧狀引導軌道之平面圖。 第5圖是繪示圓弧狀引導軌道與左右一對的可動框架的關係之部分省略平面圖。 第6圖是繪示沿著圓弧狀引導軌道移動自如的可動框架的構造之側面分解圖。 第7圖是繪示自第2圖的裝置省略第二輥和第二驅動手段之正面圖。 第8圖(a)是繪示在本發明的裝置上設置的矯直輥和第五驅動手段之背面圖。 第8圖(b)是繪示在本發明的裝置上設置的矯直輥在上下方向傾斜的狀態下之背面圖。 第9圖是繪示圖案輥的一例之剖面圖。 第10圖(a)是繪示圖案輥與具有平坦的輥面之砧輥的組合之正面圖。 第10圖(b)是繪示圖案輥與在輥面上具有凹部之砧輥的組合之正面圖。 第11圖是繪示藉由圖案輥與具有平坦的輥面之砧輥的組合來對塑膠薄膜進行穿孔的狀態之剖面圖。 第12圖是繪示藉由圖案輥與在輥面上具有凹部之砧輥的組合來對塑膠薄膜進行穿孔的狀態之剖面圖。 第13圖是繪示藉由將凹部形成用圖案輥對具有平坦的輥面之金屬輥推壓以製作第二砧輥的狀態之概略剖面圖。 第14圖是繪示本發明的第二實施形態的多微孔塑膠薄膜的製造裝置之側面圖。 第15圖(a)是繪示當第二輥平行於第一輥時的左右一對的可動框架與一對的圓弧狀引導軌道的關係之平面圖。 第15圖(b)是繪示當第二輥相對於第一輥在水平面內往逆時針方向傾斜時的左右一對的可動框架與一對的圓弧狀引導軌道的關係之平面圖。 第15圖(c)是繪示當第二輥相對於第一輥在水平面內往順時針方向傾斜時的左右一對的可動框架與一對的圓弧狀引導軌道的關係之平面圖。 第16圖是以誇張的方式繪示當在塑膠薄膜上形成細微孔時的被配置成平行的圖案輥和砧輥彎曲的狀態之概略圖。
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10:第一輥(圖案輥)
11:第一輥的軸承
20:第二輥(砧輥)
21:第二輥的軸承
30:固定框架
40:可動框架
41、42:固定於可動框架上之支架
50:地基
51:平板
52:圓弧狀引導軌道
60:水平片
61:可動片
62:引導區塊
62a:引導溝
70:第一驅動手段
71:第一驅動手段的馬達
72:第一驅動手段的馬達的軸
73:第一驅動手段的減速機
74:第一驅動手段的框架
75‧‧‧第一驅動手段的連接片
76‧‧‧第一驅動手段的螺栓
80‧‧‧第二驅動手段
81‧‧‧第二驅動手段的齒輪裝置
82‧‧‧第二驅動手段的減速器
83‧‧‧第二驅動手段的馬達
84‧‧‧第二驅動手段的螺旋千斤頂
85‧‧‧第二驅動手段的公螺絲構件
86‧‧‧第二驅動手段的緩衝裝置
90‧‧‧第三驅動手段
91‧‧‧第三驅動手段的馬達
92‧‧‧第三驅動手段的鍊條
93‧‧‧第三驅動手段的減速機
94‧‧‧第三驅動手段的耦合裝置
95‧‧‧第三驅動手段的軸桿
100‧‧‧第四驅動手段
101‧‧‧第四驅動手段的馬達
102‧‧‧第四驅動手段的鍊條
103‧‧‧第四驅動手段的減速機
104‧‧‧第四驅動手段的耦合裝置
105‧‧‧第四驅動手段的軸桿
112‧‧‧橫向框架

Claims (11)

  1. 一種多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其特徵在於，具備：第一輥，其旋轉自如地被支持在左右一對的固定框架上；第二輥，其以經由塑膠薄膜而與前述第一輥接觸的方式，沿著左右一對的可動框架升降自如；搬送手段，其使前述塑膠薄膜通過前述第一輥與前述第二輥的間隙；第一驅動手段，其使一對的前述可動框架轉動；第二驅動手段，其被安裝在各個前述可動框架上並用以使前述第二輥升降；第三驅動手段，其使前述第一輥旋轉；及，第四驅動手段，其使前述第二輥旋轉；其中，前述第一輥和第二輥的其中一方是在輥面上無規律地具有多數個高硬度微粒子之圖案輥，另一方是砧輥；並且，在藉由前述第一驅動手段的作動而使前述第二輥的中心軸線相對於前述第一輥的中心軸線在水平面內傾斜的狀態下，使前述塑膠薄膜通過前述第一輥與前述第二輥的間隙，並藉由前述高硬度微粒子而在前述塑膠薄膜上形成多數個細微孔。
  2. 如請求項1所述之多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其中，一對的前述可動框架，藉由前述第一驅動手段 而沿著左右一對的水平的圓弧狀引導軌道轉動。
  3. 如請求項2所述之多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其中，固定有前述可動框架之可動片，被固定在已連結於第一驅動手段上之水平片的兩端；並且，各個前述可動片的底面的引導溝與各個前述圓弧狀引導軌道卡合。
  4. 如請求項1所述之多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其中，在比前述第一輥與前述第二輥的間隙更下游處，配置：矯直輥，其與已形成有多數個細微孔之塑膠薄膜也就是穿孔塑膠薄膜接觸；及，一對的第五驅動手段，其改變軸承的高度，該軸承支持前述矯直輥的兩端以使該矯直輥旋轉自如；並且，藉由使前述第五驅動手段的至少一方運轉來使前述矯直輥的至少一方的端部升降，從而使前述矯直輥相對於穿孔塑膠薄膜在上下方向傾斜，藉此吸收由於前述第二輥的中心軸線相對於前述第一輥的中心軸線的傾斜而在前述穿孔塑膠薄膜上產生的歪曲。
  5. 如請求項4所述之多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其中，進一步在比前述第一輥與第二輥的間隙更下游處具備感測器，該感測器觀察所製造的穿孔塑膠薄膜的特性；並且，具備信號產生手段，該信號產生手段接受前述感測器的輸出信號，並以可得到想要的穿孔塑膠薄膜的方式來產生：用以調整前述第一輥與前述第二輥的間隙之信 號、用以調整前述第二輥的中心軸線相對前述第一輥的中心軸線的水平方向傾斜角之信號、及用以調整前述矯直輥的上下方向傾斜角之信號。
  6. 如請求項5所述之多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其中，在前述第二輥的中心軸線相對前述第一輥的中心軸線的水平方向傾斜角是0°及前述矯直輥的上下方向傾斜角是0°的狀態下，在開始對前述塑膠薄膜進行穿孔後，對應於前述感測器的輸出信號來使前述第一驅動手段和第二驅動手段及前述第五驅動手段作動。
  7. 如請求項1所述之多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其中，前述第一輥是圖案輥，前述第二輥是砧輥。
  8. 如請求項1所述之塑膠薄膜的製造裝置，其中，前述圖案輥的高硬度微粒子具有銳利角部，並且具有5以上的莫氏硬度。
  9. 如請求項1所述之多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其中，前述高硬度微粒子在前述圖案輥的輥面上的面積率是10~70%。
  10. 如請求項1所述之多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其中，前述砧輥是具有平坦的輥面之金屬輥、或是無規律地形成有多數個凹部之金屬輥，該多數個凹部具有對應於前述圖案輥的高硬度微粒子之開口直徑分布和深度分布。
  11. 如請求項10所述之多微孔塑膠薄膜的製造裝置，其中，前述砧輥是無規律地形成有多數個凹部之 金屬輥，該多數個凹部具有對應於前述圖案輥的高硬度微粒子之開口直徑分布和深度分布，並且，前述凹部在前述砧輥的輥面上的面積率是10~70%。
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