JP5600618B2 - 気泡シートの製造装置及び気泡シートの製造方法 - Google Patents
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また、気泡シートにさらなる付加機能(断熱性など)を付与すべく、たとえば、アルミ蒸着シートなどの外層シートが積層された気泡シートも実用化されている。
特許文献1には、従来技術として、多数の中空突起の成形されたキャップシート、バックシート及び外層シート(機能性シートとも呼ばれる。)を有する気泡シートの製造方法が記載されている(特許文献1の図10参照)。
この気泡シートの製造方法は、真空成形ロールが多数の中空突起(キャップとも呼ばれる。)の成形されたキャップシートを連続的に形成し、溶融樹脂からなるバックシートを、加圧ロールによりキャップシートに押し付け、これによって、キャップシートの裏面にバックシートを融着させるとともに、外層シートを真空成形ロールに送り出し、キャップシートの裏面にバックシートを順次貼り合わせる際に、同時に外層シートを加圧ロールによってバックシートの裏面に貼り合わせる方法であった。
上記の空気溜まり131の発生を低減する技術として、たとえば、特許文献1に、ロール本体の外周面にキャップ成形用の吸引キャビティを多数個凹設した真空成形ロールを利用して突状のキャップを複数成形したキャップシートと、当該キャップシートのうちキャップの底部側に貼り合わされるバックシートと、当該バックシートに貼り合わされて外部に表出する外面部として機能する外層シートとを積層状に備えた気泡シートを製造する気泡シートの製造方法の技術が開示されている。
また、製造装置や温度制御が複雑化するといった不具合を回避し、生産性などを向上させることが要望されていた。
さらに、図9に示す外層シート13には、空気溜まり131やうねり132が形成されており、より一層審美性を向上させることも要望されていた。
この気泡シートの製造装置は、キャップシートを供給するキャップシート供給手段と、バックシートを供給するバックシート供給手段と、外層シートを供給する外層シート供給手段と、外層シートが掛けられ、該外層シートをバックシートに押し当て積層する板状のブレードと、外周面にキャップ成形用の複数の吸引キャビティが凹設され、キャップシート、及び、積層された外層シートとバックシートが掛けられ、キャップシートに中空突起を形成し、該キャップシートとバックシートとを融着する真空成形ロールと、キャップシート、バックシート及び外層シートを真空成形ロールに押圧する加圧ロールと、真空成形ロールから気泡シートを剥離させる剥離ロールとを備え、ブレードによって外層シートとバックシートとが積層される積層ポイントから加圧ロールの押圧ポイントまでの距離を、100mm以内とした構成としてある。
この気泡シートの製造方法は、キャップシート供給手段がキャップシートを供給する工程と、バックシート供給手段がバックシートを供給する工程と、外層シート供給手段が外層シートを供給する工程と、板状のブレードが、該ブレードに掛けられた外層シートをバックシートに押し当て積層する工程と、外周面にキャップ成形用の複数の吸引キャビティが凹設され、キャップシート、及び、積層された外層シートとバックシートが掛けられる真空成形ロールが、キャップシートに中空突起を形成し、該キャップシートとバックシートとを融着する工程と、加圧ロールがキャップシート、バックシート及び外層シートを真空成形ロールに押圧する工程と、剥離ロールが真空成形ロールから気泡シートを剥離させる工程とを有し、ブレードによって外層シートとバックシートとが積層される積層ポイントから加圧ロールの押圧ポイントまでの距離を、100mm以内とした方法としてある。
さらに、加圧ロールが外層シートを強制的に冷却したり、加圧ロールの押圧ポイントの下流側において、外層シートを強制的に冷却することにより、うねりなどが発生しない張られた状態に外層シートを成形でき、さらに審美性を向上させることができる。
図1は、本発明の第一実施形態にかかる気泡シートの製造装置を説明するための概略図を示している。
図1において、本実施形態の気泡シートの製造装置1は、多数の中空突起の成形されたキャップシート11、このキャップシート11と融着されるバックシート12、及び、このバックシート12と融着される外層シート13を有する気泡シート10の製造装置である。この気泡シートの製造装置1は、キャップシート供給手段2、バックシート供給手段3、外層シート用ローラ4、ブレード5、真空成形ロール6、加圧ロール7、及び、剥離ロール9などを備えた構成としてある。
また、本実施形態の気泡シートの製造装置1は、上述した第二従来例の気泡シートの製造装置101(図10参照)と比べると、一対の加圧ローラ105の代わりにブレード5を備えている点、及び、加圧ロール107の代わりに加圧ロール7を備えている点などが相違する。なお、図10において、図1と同様の構成部分については同一の符号を付してある。
本実施形態の気泡シートの製造装置1によって製造される気泡シート10は、上述したように、多数の中空突起(キャップとも呼ばれる。)の成形されたキャップシート11と、キャップシート11のうちキャップの底部側に融着されるほぼ平坦なバックシート12と、バックシート12に融着されて外部に露出するほぼ平坦な外層シート13とを積層状に有している。
上記キャップシート11やバックシート12に使用する樹脂として、たとえば、ポリエチレンやポリプロピレンなどが挙げられる。また、好ましくは、キャップシート11とバックシート12との融着不良を防止するために、低融点のメタロセンポリエチレンなどを使用してもよい。
なお、アルミシートは、上記構造に限定されるものではなく、たとえば、アルミ箔層と樹脂層とを有する構造であってもよい。
また、本発明の外層シートは、アルミニウムと樹脂とを有するアルミシート、防錆シート、織布及び/又は不織布と樹脂とを有する布シート、ラミネートシート、並びに、クラフトパルプと樹脂とを有するクラフトシートの少なくとも一つであってもよい。さらに、アルミシートの代わりに、アルミニウム以外の金属と樹脂とを有する金属シートでもよい。
キャップシート供給手段2は、キャップシート用押出機21及びキャップシート用フラットダイ22などを有しており、キャップシート11を真空成形ロール6に供給する。
また、バックシート供給手段3は、バックシート用押出機31及びバックシート用フラットダイ32などを有しており、バックシート12を、外層シート用ローラ4を介して真空成形ロール6に供給する。
なお、図1に示すバックシート供給手段3が、図10に示すバックシート供給手段3より、外層シート用ローラ4に近い位置に設けられている点については後述する。
また、本実施形態では、キャップシート用フラットダイ22やバックシート用フラットダイ32を用いてキャップシート11やバックシート12を押し出して製膜する、いわゆる「押出法」を用いたが、これに限定されるものではなく、たとえば、ロールに巻かれた樹脂シートを加熱しながら供給する、いわゆる「フィルム法」を用いてもよい。ただし、通常、押出法が用いられ、フィルム法に比べて、生産性や経済性などを向上させることができる。
外層シート供給手段として、外層シート用ローラ4が設けられており、この外層シート用ローラ4に、予め製造された外層シート13を巻いたロールが取り付けられている。外層シート用ローラ4は、外層シート13を、ブレード5を介して真空成形ロール6に供給する。
ブレード5は、金属製(通常、鋼製)であり、外層シート用ローラ4の軸心方向に細長い、ほぼ矩形状の平板としてあり、外層シート13が滑らかに移動するように、両端部に曲面を有している。このブレード5は、外層シート13が掛けられ、該外層シート13をバックシート12に押し当て積層する。この押し当て距離は、数mm(たとえば、5mm)であり、外層シート13とバックシート12とのパスラインを一緒にし、外層シート13とバックシート12との間への空気の侵入を防止する。これにより、空気溜まり131によって、いびつに膨らんでいるように見えるといった不具合を回避することができ、審美性を向上させることができる。
このブレード5は、たとえば、気泡シート10の幅が約2mである場合であっても、ほぼ変形せず、また、振動等もほとんど発生しないので、外層シート13にしわが発生するといった不具合や、バックシート12や外層シート13が突然切れてしまうといった不具合を防止することができる。
なお、ポイントP1からポイントP2までの距離を100mm以内とする理由は、100mmを超えると、積層されたバックシート12の温度が低下し、融着強度が低下するおそれがあるからである。また、積層されたバックシート12の温度低下を抑制するために、加熱手段(図示せず)を設けると、製造装置や温度制御が複雑化するからである。
また、ブレード5の形状などは、特に限定されるものではなく、たとえば、湾曲面(この湾曲面は、加圧ロール7と同心円となる円の円弧とほぼ同じ曲率半径を有する。)を有する形状であってもよい。このようにしても、ポイントP1からポイントP2までの距離をさらに短くすることができ、融着強度が低下するといった不具合を防止することができる。
真空成形ロール6は、外周面にキャップ成形用の複数の吸引キャビティ61が凹設されている。すなわち、真空成形ロール6は、たとえば、上述した特許文献1の図4に示すように、ロール本体の外周面に多数個凹設されたキャップ成形用の吸引キャビティと、吸引キャビティの底壁部に嵌合可能なプラグと、ロール本体の一端から他端に亘って形成され両端を開口した吸引用横孔と、各吸引キャビティの底壁部に設けられ、それらの吸引キャビティをそれぞれ対応する吸引用横孔に連通させる円筒状の真空通路とを具備してなり、吸引用横孔の両端を真空吸引源に接続し得るように構成されている。
この真空成形ロール6は、キャップシート11、及び、ブレード5によって積層された外層シート13とバックシート12が掛けられ、キャップシート11に中空突起を形成し、該キャップシート11とバックシート12とを融着する。
加圧ロール7は、通常、ウレタン製の円筒部、及び、鋼製のほぼ円柱状の回転軸を有しており、キャップシート11、バックシート12及び外層シート13を真空成形ロール6に押圧する。これにより、キャップシート11、バックシート12及び外層シート13を強固に、かつ、確実に融着することができる。
このようにすると、真空成形ロール6への押圧を確実に行いつつ、ポイントP1からポイントP2までの距離を100mm以内とすることができる。
また、ウレタン製の円筒部は、図示してないが、両端部の直径が、中央部の直径より徐々に細くなる形状としてもよい。これにより、真空成形ロール6への押圧を確実にかつ均一に行うことができる。
また、本実施形態では、d=100mmとしてあり、図10に示す加圧ロール107の直径d1より細くなっている。
このようにすると、バックシート12の温度低下が抑制され、外層シート13やキャップシート11との融着強度が低下するといった不具合を防止することができる。さらに、外層シート用ローラ4とブレード5との間の加熱手段や、積層されたバックシート12の温度低下を抑制するための加熱手段などを設ける必要がなくなり、製造装置や温度制御が複雑化するといった不具合を回避でき、生産性などを向上させることができる。
なお、上記の理由は、ポイントP3からポイントP1までの距離が100mmを超えると、バックシート用フラットダイ32から押し出されたバックシート12が冷却し、外層シート13やキャップシート11との融着に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。
剥離ロール9は、通常、円筒部を有しており、真空成形ロール6から気泡シート10を剥離させる。
なお、気泡シートの製造方法の第一実施形態は、多数の中空突起の成形されたキャップシート11、このキャップシート11と融着されるバックシート12、及び、このバックシート12と融着される外層シート13を有する気泡シート10の製造方法であり、気泡シートの製造装置1により好適に行われる。
図2において、まず、キャップシート供給手段2がキャップシート11を供給する(ステップS1)。この工程では、キャップシート11の原料であるペレットをキャップシート供給手段2のキャップシート用押出機21において溶融し、この溶融したペレットが熱可塑化状態にある膜状のキャップシート11としてキャップシート用フラットダイ22から押し出され、回転する真空成形ロール6に供給される。
なお、ポイントP1からポイントP2までの距離、及び、ポイントP3からポイントP1までの距離は、図10に示すポイントP11からポイントP12までの距離、及び、ポイントP13からポイントP11までの距離より、それぞれ短くなっている。
なお、剥離された気泡シート10は、巻取ロール(図示せず)に巻き取られる、あるいは、次工程(たとえば、ライナーシート融着工程など)を経て、巻取ロールに巻き取られる。
図4は、本発明の第二実施形態にかかる気泡シートの製造装置を説明するための概略図を示している。
図4において、本実施形態の気泡シートの製造装置1aは、上述した第一実施形態の気泡シートの製造装置1と比べると、加圧ロール7aが強制的に冷却されている点などが相違する。なお、本実施形態の他の構成は、気泡シートの製造装置1とほぼ同様としてある。
したがって、図4において、図1と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
加圧ロール7aは、通常、ウレタン製の円筒部、及び、鋼製のほぼ円筒状の回転軸を有しており、回転軸に冷水が供給され、強制的に冷却されている。この加圧ロール7aは、キャップシート11、バックシート12及び外層シート13を真空成形ロール6に押圧するとともに、外層シート13を強制的に冷却する。これにより、キャップシート11、バックシート12及び外層シート13を強固に、かつ、確実に融着することができるとともに、外層シート13を強制的に冷却し、外層シート13やバックシート12が加圧ロール7aに巻き付くといった不具合を防止する。
また外層シート13は、中空突起内に気泡が密閉された後に、中空突起内の空気が冷え、その冷えた分だけ中空突起内の空気の容積が減ることにより、キャップシート11の中空突起に対応する部分が、中空突起の頭頂部側にくぼもうとする。これに対し、加圧ロール7aが外層シート13を強制的に冷却することにより、外層シート13が大きくくぼもうとする前に、強制的に冷却されるので、くぼみ量が低減される。
また、図5に示すように、加圧ロール7aを設ける代わりに、加圧ロール7及び冷却用ロール7a´を設けてもよい。冷却用ロール7a´は、金属製のロールであり、この軸心は、加圧ロール7の軸心と真空成形ロール6の軸心を通る仮想直線状に位置している。この冷却用ロール7a´は、加圧ロール7のウレタン製の円筒部と当接し、円筒部の表面を効果的に冷却することができ、また、機械的強度に優れているので、加圧ロール7のたわみを矯正することができる。なお、冷却用ロール7a´は、回転軸に冷水が供給されることにより冷却される構成としてもよく、また、二以上の冷却用ロール7a´が加圧ロール7のウレタン製の円筒部と当接する構成としてもよい。
本実施形態の気泡シートの製造方法は、上述した第一実施形態の気泡シートの製造方法と比べると、ステップS6において、加圧ロール7aがキャップシート11、バックシート12及び外層シート13を真空成形ロール6に押圧するとともに、強制的に冷却されている加圧ロール7aが、外層シート13を冷却する点などが相違する。この工程では、積層され外層シート13及びバックシート12、並びに、中空突起の形成されたキャップシート11を真空成形ロール6に押圧し、外層シート13とバックシート12との融着、及び、バックシート12とキャップシート11との融着をより確実かつ強固なものとするとともに、外層シート13を強制的に冷却し、外層シート13やバックシート12が加圧ロール7aに巻き付くといった不具合を防止する。
なお、本実施形態の他の方法は、第一実施形態とほぼ同様としてある。
図6は、本発明の第三実施形態にかかる気泡シートの製造装置を説明するための概略図を示している。
図6において、本実施形態の気泡シートの製造装置1bは、上述した第二実施形態の気泡シートの製造装置1aと比べると、強制冷却手段8を備えた点などが相違する。なお、本実施形態の他の構成は、気泡シートの製造装置1aとほぼ同様としてある。
したがって、図6において、図4と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
強制冷却手段8は、通常、ファンやケーシングなどを有し、加圧ロール7の押圧ポイント(ポイントP1)の下流側において、外層シート13を強制的に冷却する。
ここで、外層シート13は、中空突起内に気泡が密閉された後に、中空突起内の空気が冷え、その冷えた分だけ中空突起内の空気の容積が減ることにより、キャップシート11の中空突起に対応する部分が、中空突起の頭頂部側にくぼもうとする。これに対し、強制冷却手段8を設けることにより、外層シート13が大きくくぼもうとする前に、強制的に冷却されるので、くぼみ量が低減される。
このようにすると、厚いPE(ポリエチレン)層によって冷却時の収縮量が低減され、くぼみ量をさらに低減することができる。
図7は、本発明の第三実施形態にかかる気泡シートの製造方法を説明するための概略フローチャート図を示している。
図7において、本実施形態の気泡シートの製造方法は、上述した第二実施形態の気泡シートの製造方法と比べると、強制冷却工程(ステップS6a)を有する点などが相違する。なお、本実施形態の他の方法は、第二実施形態とほぼ同様としてある。
したがって、図6において、第二実施形態と同様の工程については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
このようにして製造された気泡シート10は、図8に示すように、上述した図3の外層シート13と比べると、くぼみ130が発生するものの、くぼみ量が低減され(くぼんではいるものの、ピンと張られた状態となり)、たるんだ外層シート13によってうねり132(図3参照)が見られるといった不具合が改善され、審美性をさらに向上させることができる。なお、図8に示す画像は、スキャナにて読み込んだ画像である。
例えば、気泡シートの製造装置1、1a、1bによって製造される気泡シート10は、キャップシート11、バックシート12及び外層シート13を有する三層構造の気泡シートとしてあるが、これに限定されるものではない。たとえば、図示してないが、中空突起の頭頂部側に平坦なライナーシートを積層した四層構造の気泡シートや、ライナーシートに第二の外層シート(たとえば、アルミシート、あるいは、アルミシート以外の機能性シート)を積層した五層構造の気泡シートでもよい。このようにしても、本発明の効果を発揮することができる。
2 キャップシート供給手段
3 バックシート供給手段
4 外層シート用ローラ
5 ブレード
6 真空成形ロール
7、7a、107 加圧ロール
7a´ 冷却用ロール
8 強制冷却手段
9 剥離ロール
10 気泡シート
11 キャップシート
12 バックシート
13 外層シート
21 キャップシート用押出機
22 キャップシート用フラットダイ
31 バックシート用押出機
32 バックシート用フラットダイ
61 吸引キャビティ
105 加圧ローラ
130 くぼみ
131 空気溜まり
132 うねり
Claims (8)
- 多数の中空突起の成形されたキャップシート、このキャップシートと融着されるバックシート、及び、このバックシートと融着される外層シートを有する気泡シートの製造装置において、
前記キャップシートを供給するキャップシート供給手段と、
前記バックシートを供給するバックシート供給手段と、
前記外層シートを供給する外層シート供給手段と、
前記外層シートが掛けられ、該外層シートを前記バックシートに押し当て積層する板状のブレードと、
外周面にキャップ成形用の複数の吸引キャビティが凹設され、前記キャップシート、及び、前記積層された外層シートとバックシートが掛けられ、前記キャップシートに前記中空突起を形成し、該キャップシートと前記バックシートとを融着する真空成形ロールと、
前記キャップシート、バックシート及び外層シートを前記真空成形ロールに押圧する加圧ロールと、
前記真空成形ロールから前記気泡シートを剥離させる剥離ロールと
を備え、
前記ブレードによって前記外層シートと前記バックシートとが積層される積層ポイントから前記加圧ロールの押圧ポイントまでの距離が、100mm以内である
ことを特徴とする気泡シートの製造装置。 - 前記真空成形ロールの直径Dに対する前記加圧ロールの直径dの比が、0.2<d/D<0.5であることを特徴とする請求項1に記載の気泡シートの製造装置。
- 前記加圧ロールが強制的に冷却されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の気泡シートの製造装置。
- 前記加圧ロールの押圧ポイントの下流側において、前記外層シートを強制的に冷却する強制冷却手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の気泡シートの製造装置。
- 前記外層シートが、アルミニウムと樹脂とを有するアルミシート、防錆シート、織布及び/又は不織布と樹脂とを有する布シート、ラミネートシート、並びに、クラフトパルプと樹脂とを有するクラフトシートの少なくとも一つであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の気泡シートの製造装置。
- 多数の中空突起の成形されたキャップシート、このキャップシートと融着されるバックシート、及び、このバックシートと融着される外層シートを有する気泡シートの製造方法において、
キャップシート供給手段が前記キャップシートを供給する工程と、
バックシート供給手段が前記バックシートを供給する工程と、
外層シート供給手段が前記外層シートを供給する工程と、
板状のブレードが、該ブレードに掛けられた前記外層シートを前記バックシートに押し当て積層する工程と、
外周面にキャップ成形用の複数の吸引キャビティが凹設され、前記キャップシート、及び、前記積層された外層シートとバックシートが掛けられる真空成形ロールが、前記キャップシートに前記中空突起を形成し、該キャップシートと前記バックシートとを融着する工程と、
加圧ロールが前記キャップシート、バックシート及び外層シートを前記真空成形ロールに押圧する工程と、
剥離ロールが前記真空成形ロールから前記気泡シートを剥離させる工程と
を有し、
前記ブレードによって前記外層シートと前記バックシートとが積層される積層ポイントから前記加圧ロールの押圧ポイントまでの距離が、100mm以内であることを特徴とする気泡シートの製造方法。 - 強制的に冷却されている前記加圧ロールが、前記外層シートを冷却することを特徴とする請求項6に記載の気泡シートの製造方法。
- 強制冷却手段が、前記加圧ロールの押圧ポイントの下流側において、前記外層シートを強制的に冷却する工程を有することを特徴とする請求項6又は7に記載の気泡シートの製造方法。
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