(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシールにおける圧着圧を、
（１）ヒートシール温度がヒートシール材の融点より低い場合にはヒートシール温度における水蒸気圧−０．０５ＭＰａ以上とし、
（２）ヒートシール温度がヒートシール材の融点以上の場合にはヒートシール温度における水蒸気圧＋０．１３ＭＰａ以上とする
ことを特徴とするヒートシール方法
【請求項２】
ヒートシールされる対象物が親水性層を含む積層フィルムである請求項１記載のヒートシール方法
【請求項３】
ヒートシール部の圧着代がヒートシール材の層厚の２０〜７０％である請求項１又は２記載のヒートシール方法
【請求項４】
ヒートシール部に網目加工が施される請求項１、２又は３記載のヒートシール方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックフィルムやシートのヒートシール方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックのフィルムやシートを使った袋の生産や袋や容器に製品を充填した後の封緘には、プラスチックの熱可塑性を利用したヒートシールが使われている。
【０００３】
加熱、加圧接触によるヒートシール方法の概略を図１に示す。ヒートシールはヒートシール層１を対面接触させ、表層材２に発熱体３を接触させて伝熱でヒートシール層を加熱する。
これ以外に、熱風、超音波、電界、磁界を与えてヒートシール面を直接加熱したり、境界面に発熱現象を起こさせて加熱する方法もある。
【０００４】
いずれの方法も熱接着の完成には、使用材料の耐熱性を考慮して、加熱上限温度の制限を設定した上で、ヒートシール層をその溶融温度付近あるいはそれ以上に加熱する必要がある。
【０００５】
ところが、ヒートシール部に、時折白濁や気泡の取込を生じることがあった。
従来は、その対策として、ヒートシール温度をなるべく低くしたり、印刷層やアルミニウム層を設けてこれらを遮蔽したり目立なくしたりしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、ヒートシール部に白濁や気泡の取込の問題を解決するヒートシール方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、この白濁や気泡には、フィルム素材そのものに問題があることを見出した。すなわち、ヒートシール材に溶剤や未重合成分が残っていて、これがヒートシール時の熱で気化して発泡していたのである。特に、ヒートシールされる対象物がポリアミドやエチレン‐ビニルアルコール共重合体などの親水性層を含む積層物である場合には、この親水性層は水分を含みやすく、これがヒートシール時の熱で気化し、発泡する。これらは液体が気化するので体積が約１０００倍にもなり、微量であっても眼に見える気泡を形成して白濁させていたのである。
【０００８】
そして、この白濁は美粧性を悪くするばかりでなく、ヒートシール性も劣化させていたのである。
【０００９】
そこで、本発明者は、この対策として、ヒートシール時の圧着圧を高めて水分の気化を抑制することを考えた。
【００１０】
その結果、基本的に、ヒートシールにおける圧着圧をヒートシール温度における水蒸気圧以上とすることによって、水分ばかりでなく溶剤や未重合成分等の気化も抑制して気泡発生の問題を解決することができた。そして、さらに、ヒートシール温度がヒートシール材の融点より低い場合にはヒートシール材がまだ溶融していないため、この圧着圧をヒートシール温度における水蒸気圧−０．０５ＭＰａまで下げても気泡発生の問題を回避できることを見出した。
本発明は、これらの知見に基いてなされたものであり、ヒートシールにおける圧着圧を、
（１）ヒートシール温度がヒートシール材の融点より低い場合にはヒートシール温度における水蒸気圧−０．０５ＭＰａ以上とし、
（２）ヒートシール温度がヒートシール材の融点以上の場合にはヒートシール温度における水蒸気圧＋０．１３ＭＰａ以上とする
ことを特徴とするヒートシール方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、ヒートシール時の気泡発生問題を解決して、気泡発生により美粧性の低下をなくすことができるばかりか、気泡発生によるヒートシール性の低下もなくすことができる。特に、ヒートシール材が透明な場合には、ヒートシール部の透明性も確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明が適用されるヒートシール対象物の種類は特に限定されず、フィルムやシートに幅広く適用できる。フィルムやシートの厚みも特に限定されないが２０〜１５０μｍ程度、通常３０〜１２０μｍ程度である。
【００１３】
このフィルムやシートは単層であっても多層であってもよい。いずれにしても少なくとも片面はヒートシール材よりなる。このヒートシール材はプラスチック、すなわち、熱可塑性樹脂であればよいが、代表的なものはポリオレフィン、特に、ポリエチレンやポリプロピレン等である。このヒートシール材の厚みは１０〜１００μｍ程度、通常２０〜８０μｍ程度である。
【００１４】
フィルムやシートは、湿気や酸素に対するバリヤ性の向上、剛性の調節、突刺し強度の向上、印刷適性などの観点から種々の層が組み合わされることが多い。そして、そのなかには、ポリアミド（商品名「ナイロン」）やエチレン・ビニルアルコール共重合体などの親水性層が組込まれることがある。本発明者は、この親水性層に含まれる水分がヒートシールの際の発泡の大きな原因になっていることを見い出した。この発泡の問題は、主に、ヒートシール時に軟化や溶融が起こる層であり、従って、親水性層それ自身あるいは隣接層が軟化や溶融が起こる場合に大きな問題となる。
【００１５】
ヒートシールに用いる装置は、市販のものをそのまま、あるいは適宜加工を施して用いることができる。しかしながら、加熱温度の再現性が１〜３℃、圧着圧の再現性が０．０１〜０．０５ＭＰａの装置の使用が好ましい。
【００１６】
本発明におけるヒートシール温度とは、厳密には、ヒートシール材のヒートシール面の温度であるが、通常は圧着する発熱体の温度とほとんど同じであるので、これをヒートシール温度として用いている。ヒートシール温度は、ヒートシールを実施している者がその目的に応じて設定しており、本発明のヒートシール方法もその温度を採用することができる。一例として、剥がれシールと破れシールの境界温度付近とすることができる。これは本発明者が開発したもので特開２００５−７８４４号公報等に記載されている。
【００１７】
本発明の方法は、ヒートシール時の圧着圧に特徴がある。すなわち、従来は０．２０ＭＰａ程度で行なっていたところを、ヒートシール温度における水蒸気圧に対応してこの圧着圧をより高く設定するのである。これは、ヒートシール時の発泡を抑制するためであり、ヒートシール材がヒートシール時に液状に溶融しているか否かによって発泡のしやすさが異なるので２つに分けることができる。圧着圧の上限は、ヒートシールが維持できる上限、つまり、圧着圧によってヒートシール材がヒートシール部から押出されてヒートシールを維持できなくなってしまうようなことがない上限である。
【００１８】
このような観点で、ヒートシールを行う発熱体間にスペーサを設けて発熱体間の接近距離を規制することができ、それによって圧着圧の上限を大幅に引上げることができる。このスペーサの厚さは、ヒートシール材同士が接触するところ（これを０％とする。）から完全に押出されてしまうところ（これを１００％とする。）までの範囲から定められるが、２０〜７０％程度、好ましくは３０〜６０％程度が適当である。
【００１９】
また、ヒートシール時の圧着ムラによる残存痕跡を細分化するためにヒートシール部に網目模様を施こすことができる。すなわち、ヒートシール対象物の厚さ班、圧着面の表面班、平行度ずれ等で起こる微細な圧着ムラによる微細な発泡が成長して大きくならないように、初期の発泡の大きさに相当するピッチの網目を圧着体の表面に施して分散制御する。この網目模様は深さが１〜３０μｍ程度が好ましい。
【００２０】
ヒートシール後は、発泡を抑制するために速かに冷却することが好ましい。冷却手段としては、冷風吸付、冷却ロール等の冷却ブロックの押付等がある。
【実施例】
【００２１】
図２に示す装置を使用した。
【００２２】
この装置は、互いに移動接近してヒートシールを行う一対の発熱体３、３よりなり、いずれも内部にヒータ７と温度センサ８が埋込まれている（一方のみが図示されている。）。温度センサ８は温度調節装置９に接続され、それによってヒータ７を制御して発熱体３の温度を調節できるようになっている。
【００２３】
一方の発熱体３には、加圧装置１０が取付けられていて、この加圧装置１０には圧力源１１が配管接続されている。この圧力源を制御することによってヒートシールする圧着圧を加減できるようになっている。
【００２４】
このヒートシール装置を用いたヒートシール操作は次のように自動で行われる。
【００２５】
まず、ヒータ７に通電して発熱体３、３の表面温度を互いに同一の所定温度に調節して待機させる。
【００２６】
次に、２枚の積層フィルム５、５が各ヒートシール層１を向い合わせにした状態で発熱体３、３間に移送され、停止する。
【００２７】
発熱体３、３が互いに前進してヒートシールを行い、後退する。
【００２８】
ヒートシールが行われた積層フィルム５、５は直ちに移動してヒートシール部位の冷却プレスによって冷却され、ヒートシールが完結する。
【００２９】
この装置を用いて、次の積層フィルム５のヒートシール試験を行った。
ＰＥＴ１２μｍ／ナイロン１５μｍ／ＣＰＰ６０μｍ
ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート
ＣＰＰ：未延伸ポリプロピレン
融点１５０℃、軟化開始温度１３８℃（実測値）
ナイロンには水分が１０容積％含まれている。
圧着時間は発熱体を目標温度に設定して５〜１０秒とし、加熱温度と圧着圧を変化させて、ヒートシール部の発泡状態を評価した。得られた結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
圧着圧０．２ＭＰａで行った場合と、圧着圧を高めた本発明の方法で得られた場合の各ヒートシール状態を図５の写真に示す。本発明の方法での圧着圧は、１４５℃が０．３ＭＰａ以上、１５０℃が０．５ＭＰａ以上、そして１５５℃が０．５７ＭＰａ以上である。
【００３２】
次に、圧着圧０．２ＭＰａで行ったヒートシールと、圧着圧を調節して行ったヒートシールの引張強さをヒートシール温度を変えて測定した結果を図４に示す。引張り強さはＪＩＳＺ０２３８で測定した。本発明の方法で得たヒートシールでは全てヒートシール面に泡が認められなかったのに対し、圧着圧０．２ＭＰａで行ったヒートシールでは、０．２ＭＰａの水蒸気圧は１３４℃なので試験温度帯では全てヒートシール部に泡が発生しており、しかも引張強さも本発明で得られたヒートシールよりも下回っている。この結果から、本発明によって、ヒートシールの劣化が改善されていることも確認できた。
【００３３】
この事例において図３に示すように、一方の発熱体３上にスペーサ４を配置して圧着代の下限を規制してヒートシールを行った。そして、スペーサ４の高さを２枚の積層フィルム５、５の合計厚みと同じ、合計厚み−２０μｍ、合計厚み−４０μｍの三種を用いて圧力調整機能と接着層のはみ出し防御性を確かめた。
【００３４】
その結果、〔０〕では発泡が大、〔−２０μｍ〕、〔−４０μｍ〕では発泡の抑制が巧くできた。〔−２０μｍ〕では、接着層のはみ出しが少なかった。試験材料のヒートシール層は６０μｍであるから圧着代は接着層の３０〜６０％程度が好ましいことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の方法は、広くヒートシール方法に適用できるものであるが、特に親水性層を含む積層フィルムを発泡問題を生じることなくヒートシールできるので、この積層フィルムのヒートシールに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ヒートシール状態を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例で使用したヒートシールの概略構成を示す図である。
【図３】図２の発熱体心スペーサを設けた状態を示す図である。
【図４】本発明の方法と従来法で得た各ヒートシールの引張強さとヒートシール温度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の方法と従来法で得た各ヒートシールの状態を示す写真である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ヒートシール層
２  表層材
３  発熱体
４  スペーサ
５  積層フィルム
７  ヒータ
８  温度センサ
９  温度調節装置
１０  加圧装置
１１  圧力源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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