(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設置した金属製の円筒の表面に多数のくぼみを設け、真空吸引源に接続した真空成形ロールの表面に、Ｔ−ダイから押し出され、可塑化状態にあるプラスチックシートを連続的に供給して真空成形することにより多数のキャップを有するキャップシートを成形し、そのキャップの底面に平坦なバックシートを貼り合わせて多数の密閉された空気室を形成することからなるプラスチック気泡シートの製造方法において、少なくともキャップシートとするプラスチック材料として、結晶性のポリオレフィンであって、その冷却過程において結晶化により温度低下が緩やかに進む領域の上限の温度と下限の温度との幅が２０℃以内であり、かつ、結晶化熱が０．４０Cal／g・deg.以上であるものを使用し、キャップシート用のシートが真空成形ロールに接触するに先立ってこれを冷却して、結晶化により温度低下が緩やかに進む領域内の温度までシートの温度を下げ、結晶化の進行に伴う発熱のためにシートの温度低下が緩やかになっている間に真空成形を行なってキャップシートを得ることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
キャップシート用のシートを押し出すＴ−ダイのリップと、シートが真空成形ロールに接触する点との間の距離が５〜２０cmの範囲にある装置を使用し、キャップシートの材料とする結晶性ポリオレフィンの融点をＫｍ（絶対温度で表示）とするとき、キャップシート用シートがＴ−ダイから押し出された点（Ａ点）における温度を（１．１１〜１．３４）Ｋｍの範囲に選び、真空成形ロールに接触する点（Ｃ点）における温度が（０．９６〜１．０４）Ｋｍの範囲になるように冷却を行なって実施する請求項１の製造方法。
【請求項３】
キャップシート用のシートを冷却する手段として、真空成形ロールの直前に設けたエアーナイフまたは温度調節された冷却ロールを使用する請求項１の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック気泡シート、すなわち、プラスチックの真空成形により成形した、多数のキャップを有するキャップフィルムのキャップの底面に、平坦なバックフィルムを貼り合わせて、多数の密閉された空気室を形成した製品（以下、「気泡シート」と略称する）の製造方法の改良に関する。本発明は、緩衝材として使用したときに圧縮強度が強く、剛性も高められたものを、高い生産性をもって製造する方法を提供する。
【０００２】
気泡シートには、材料とするフィルムをもっと厚くし、シートと呼ぶ方が適切なものを用いた製品もある。本発明の対象は、この厚手の気泡シートが主力であるから、以下の記述においてはそれぞれ「キャップシート」および「バックシート」の語を用いるが、「キャップフィルム」および「バックフィルム」からなる薄手の気泡シートをも包含する。
【０００３】
【従来の技術】
緩衝材として使用する気泡シートの性能のうちで、圧縮強度は重要な特性であって、これは空気室の破れ易さによって決定される。空気室が圧縮に耐えかねて破れるとき、その破れる部分はどこかといえば、キャップの鉢すなわち頂の周囲と、キャップの脚すなわち裾野の部分である。これらの箇所は、屈曲しているので、キャップの真空成形のときに、フィルムの肉厚が薄くなりがちで、弱点になる。若干誇張してキャップの肉厚の部分による差異を示せば、図１Ｃのようになる。
【０００４】
気泡シート全体として材料の厚さを増して行けば、上記の弱点部分も肉厚になって丈夫になるから、圧縮強度を高めることはできる。しかし、それではコストが高くなるし、資源の浪費にもつながる。できるだけ少ない材料で、必要な緩衝能力を備えた気泡シートを提供するのが望ましいことはいうまでもない。
【０００５】
同様の問題は、気泡シートの剛性すなわち腰の強さに関してもある。気泡シートは、その用途にもよるが、あまりに軟らかい製品は使いにくく、ある程度の腰があるものが好まれる。腰の強弱は、使用する材料と、フィルムの厚さによって決定されるので、材料が定められていれば、腰の強いものを製造するには、フィルムを厚くするしかない。それでは、上記したコスト低減と資源有効利用の要請に反する。
【０００６】
一方、気泡シートの生産現場では、なるべくラインスピードを速めて、設備を効率的に使用したいという希望がある。現在、気泡シートの製造にほぼ全面的に採用されている方法は、上記のように、溶融状態のキャップシート用シートを真空成形ロールでキャップシートに成形し、それがロール表面にある間にキャップ底面に溶融状態のバックシートを接触させ、加圧ロールで加圧して貼り合わせたのち、真空成形ロールから剥離することからなっている。ラインスピードをあまり高くすると、キャップの成形が不完全に終わったり、剥離の際にキャップが破れたりするトラブルが生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、気泡シートの製造に関する上記の諸問題を解決し、改善された圧縮強度と剛性を有する気泡シートを、高い生産性をもって製造することが可能な方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラスチック気泡シートの製造方法は、図２に示すように、回転可能に設置した金属製の円筒の表面に多数のくぼみを設け、真空吸引源（図示してない）に接続した真空成形ロール（４）の表面に、可塑化状態にあるプラスチックシートをキャップシート用シート（１）として連続的に供給して真空成形することにより多数のキャップを有するキャップシートを成形し、そのキャップの底面に平坦なバックシート（２）を貼り合わせて多数の密閉された空気室を形成することからなる気泡シート（３）の製造方法において、少なくともキャップシートとするプラスチック材料として、結晶性のポリオレフィンであって、その冷却過程において結晶化により温度低下が緩やかに進む領域の上限の温度と下限の温度との幅が２０℃以内であり、かつ、結晶化熱が０．４０Cal／g・deg.以上であるものを使用し、キャップシート用のシート（１）が真空成形ロール（４）に接触するに先立って、冷却手段（５，５’）によりこれを冷却して、キャップシート用のシートが真空成形ロールに接触するに先立ってこれを冷却して結晶化により温度低下が緩やかに進む温度までシートの温度を下げ、結晶化の進行に伴う発熱のためにシートの温度低下が緩やかになっている間に真空成形を行なってキャップシートを得ることを特徴とする。
【０００９】
図２において、符号（６）は、キャップシートに対してバックシートを貼り付けるための加圧ロール、符号（７）および（８）はそれぞれキャップシート用のシートおよびバックシートを溶融押し出しするＴ−ダイ、符号（９）は、製品気泡シートを真空成形ロールから剥離する剥離ロールである。
【００１０】
【発明の実施形態】
結晶性ポリオレフィンの結晶化は、たとえばインフレーションフィルムの製造において、リングダイを出たフィルムが、ある距離を走って冷却が進んだとき、その透明性が低下して、いわゆる「フロストライン」が生じる、というような現象を通じて観察される。溶融状態の結晶性ポリオレフィンが冷却されたとき、或る温度において結晶化が開始し、このとき、ポリオレフィン内部では結晶化の進展に伴って結晶化熱が発生するため、温度の低下が結晶化熱により遅らされて、結晶化の大部分が完了するまでフィルムの温度低下が緩やかに進み、温度があまり変化しないかのように見える。結晶化が完了すると、温度低下の速度は、開始前と同様に速くなる。この、温度低下が緩やかに進む上限の温度と下限の温度との間を、「結晶化温度領域」と呼ぶ。本発明は、この温度領域において、プラスチックシートを真空成形の対象とする点に特徴がある。
【００１１】
前述の、従来技術によるときにキャップの頂の周囲および裾野が肉薄になる理由として、つぎのような機構が考えられる。すなわち、溶融状態にあるキャップフィルム用フィルムは、真空成形ロールのくぼみに吸引されると、まず、図１Ａに見るように、くぼみの縁で限定された内部がくぼみに引き込まれて行き、図１Ｂのように、その中央部分がくぼみの底に着く。このとき、くぼみの縁に当たる部分のフィルムは流動性が高いから、くぼみ内部に引き込まれる部分に引きずられて、肉薄になる。くぼみの底の中央部に着いたフィルムは、その場所に固定され、冷却されるため、もはやあまり変形しないが、底の周辺の部分は、その後に吸引されて広がり、くぼみの隅に至るから、引き延ばされて肉薄になる。
【００１２】
これに対して、本発明では、真空成形されるポリオレフィンが結晶化の進行段階にあるから、真空成形が適用可能な程度の可塑性は有するものの、高い流動性はなくなっていて、変形に引きずられてフィルムの面内で流動することが、溶融状態にあるフィルムよりは少なく、肉厚の差が生じにくい。これを図１に対応させて示せば、図３Ａおよび図３Ｂのとおりであって、図３Ｃに断面を示すようなキャップが成形される。
【００１３】
このような機構により、肉厚の場所による差が小さいキャップシートを製造する上で使用すべき結晶性のポリオレフィンは、結晶化温度領域の幅、すなわちポリオレフィンの冷却過程において、結晶化により温度低下が緩やかに進む領域の上限の温度と下限の温度との幅が２０℃以内、好ましくは１５℃以内であり、結晶化熱が０．４０Cal／g・deg.以上のものである。結晶化温度領域の幅が広いものや、結晶化熱の量が小さいものは、プラスチックシートの冷却過程で温度の低下があまり緩やかにならず、下記の機構に基づく発明の効果が十分に発現しない。結晶性ポリオレフィンのもつこのような特性は、キャップフィルムだけもっていればよいが、操業の便宜や製品の反りを避けるといった観点からは、バックフィルムも、同じ結晶性ポリオレフィンを使用する方が有利である。
【００１４】
本発明の製造方法を実施するに適した装置は、キャップシート用のシートを押し出すＴ−ダイのリップ（図２のＡ点）と、シートが真空成形ロールに接触する点（図２のＣ点）との間の距離が、おおよそ５〜２０cm、すなわち１５〜４５cmの範囲にあるものが好都合である。下限の１５cmは、実装置においてこの程度の距離がなければ、シート冷却手段を設けるのが困難だからであり、上限は、コントロールされた冷却を行なう上で、あまり距離（Ａ−Ｃ）を長くすることは好ましくないからである。押し出された溶融シートの温度を結晶化温度領域にするためには、それがまだ高温のうちに強制冷却を行なうことが適切である。
【００１５】
実際の温度についていえば、キャップシートの材料とする結晶性ポリオレフィンの融点をＫｍ（絶対温度で表示）とするとき、キャップシート用シートがＴ−ダイから押し出された点（Ａ点）における温度を（１．１１〜１．３４）Ｋｍの範囲に選び、真空成形ロールに接触する点（Ｃ点）における温度が（０．９６〜１．０４）Ｋｍの範囲になるように冷却を行なって実施することが推奨される。たとえば、融点１２０℃の常用のポリエチレンに対しては、Ａ点の温度を１６３〜２５３℃の範囲から選び（代表的には２３０℃）、Ｃ点の温度が１０５〜１３５℃になるように冷却するのがよい。同様に、融点９８℃の高流動性のポリエチレンに対しては、Ａ点の温度を１３９〜２２４℃の範囲から選び（代表的には１８０℃）、Ｃ点の温度が８３〜１１３℃になるように冷却するのがよい。
【００１６】
キャップシート用のシートに対する冷却手段としては、図２に例示したような、真空成形ロールの直前に設けたエアーナイフ（５，５’）、または温度調節された冷却ロールを使用するとよい。エアーナイフは、図示した例ではキャップシート用のシート（１）の両側に設けてあるが、どちらか一方の側におけば済むこともある。どの程度の強さの冷却をすべきかは、供給されるキャップシート用のシートの温度、厚さ、比熱、結晶化温度、ラインスピードおよび冷却手段から真空成形ロールまでの距離、といった因子によって決定されるので、当業者は、必要により若干の実験を行なうことにより、適切な操業条件を見出せるであろう。
【００１７】
【実施例１】
材料として、ＨＤＰＥ「ＫＥＩＹＯポリエチＴ４０１０」（京葉ポリエチレン(株)製）を使用し、図２に示した構成の装置を用いて、気泡シートを製造した。シートの厚さおよびキャップは、つぎのとおりでる。
キャップシート：４７０μｍ    バックシート：２４５μｍ
キャップ：径５mm、高さ５mm、ピッチ８mmの千鳥配置。
【００１８】
この気泡シート製品について、圧縮強度および剛性を測定し、在来の同じシート厚の気泡シートと比較した。圧縮強度は、平らな板の上に直径６７cmに切り抜いた気泡シートを置き、同じ大きさの板を介して０．５ｍ／min.の速度で圧縮し、潰れたときの荷重をもって表した。剛性は、１２０mm×３０mmの短冊状の試験片を、支持スパン９０mm、三点曲げ試験で３．０mm／min.の速度で曲げたときの弾性勾配を測定することによって評価した。その結果を、透明性のデータとともに、下に示す。
0004759853.tif 000002
【００１９】
【発明の効果】
本発明の気泡シートの製造方法は、キャップフィルムの材料として結晶性ポリオレフィンを選び、溶融押し出しされた状態のキャップシート用のシートを冷却して、結晶化温度領域にある間、すなわち結晶化が進行している段階で真空成形ロールに供給し、キャップの成形を行なうことにより、キャップの肉厚の場所による差を小さくし、顕著な弱点のない気泡シートを製造することに成功した。結晶化段階における真空成形は、延伸を伴うから、キャップそれ自体が強化されるという効果もあり、シートの透明性も向上する。
【００２０】
このようにして、気泡シートの主要な用途である緩衝材の分野で、圧縮強度が増大し、かつ剛性も改善された製品が提供できる。これは、同じ量の材料を使用するのであれば、改善された圧縮強度と剛性を有するものを、同じ圧縮強度と剛性でよければ、より少ない量の材料で、所望の性能をもったものが得られることを意味する。
【００２１】
結晶化段階で真空成形を行なうことはまた、従来技術よりも高いラインスピードで操業することを可能にする。その理由は、ひとつは、キャップシート用のシートが凝固の直前で真空成形ロールに供給されるため、ロールへの接触から成形の完了までに要する時間が短くて済むことであり、いまひとつは、真空成形ロールからの製品気泡シートの剥離性がよく、高速で剥離してもトラブルの発生が少ないことである。なお、キャップシート用のポリオレフィンに含まれていた揮発性成分は、すべて真空成形ロールに至るまでに揮発し去るから、真空成形ロールの真空吸引孔を詰まらせるなどのトラブルも少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術による気泡シートのキャップ成形時の過程を観念的に示した断面図であって、Ａは真空吸引が始まった段階、Ｂは真空成形が終わる直前の段階を示し、Ｃは、真空成形されてできたキャップを示す。
【図２】  本発明に従う気泡シートの製造方法を説明するための、装置の主要部を示す概念的な図。
【図３】  本発明による気泡シートのキャップ成形時の過程を観念的に示した断面図であって、図１に対応して、Ａは真空吸引が始まった段階、Ｂは真空成形が終わる直前の段階を示し、Ｃは、真空成形されてできたキャップを示す。
【符号の説明】
１  キャップシート用シート
２  バックシート
３  気泡シート
４  真空成形ロール
５，５’  冷却手段（エアーナイフ）
６  加圧ロール
７，８  Ｔ−ダイ
９  剥離ロール
Ａ  キャップシート用シートがダイリップを出た点
Ｃ  キャップシート用シートが真空成形ロールに接触する点
【図１】
0004759853.tif 000003
【図２】
0004759853.tif 000004
【図３】
0004759853.tif 000005