(57)【要約】      （修正有）【課題】フィルム内部に含まれる添加剤を減少させることで、フィルムに関する諸特性の低下を防ぐと共にコスト削減を実現する押出成形装置並びに樹脂フィルムの製造方法を提供する。【解決手段】フィルムを押出成形により製造する押出成形装置２０において、Ｔダイ２から吐出された溶融樹脂３を冷却ロール４へ押し付ける機能を備えるエアチャンバー６と、エアチャンバー６へ添加剤を噴出・拡散させる機能を備える添加剤吐出機構５を有する押出成形装置２０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムを押出成形により製造する押出成形装置において、
Ｔダイから吐出された溶融樹脂を冷却ロールへ押し付ける機能を備えるエアチャンバーと、
前記エアチャンバーへ添加剤を噴出・拡散させる機能を備える添加剤吐出機構を有することを特徴とする押出成形装置。
【請求項２】
前記添加剤の一部を回収する機能を備える添加剤回収機構を有することを特徴とする請求項１に記載の押出成形装置。
【請求項３】
前記エアチャンバーと前記冷却ロールとの間にフェルトを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出成形装置。
【請求項４】
前記エアチャンバーの送風口に圧縮空気を均一に拡散するメッシュを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の押出成形装置。
【請求項５】
前記添加剤吐出機構は前記エアチャンバー内の前記メッシュに対し前記冷却ロール側に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の押出成形装置。
【請求項６】
押出成形による樹脂フィルムの製造方法であって、
添加剤吐出機構によりエアチャンバー内部へ添加剤を噴出・拡散させる工程と、
前記エアチャンバーによりＴダイから吐出された溶融樹脂を冷却ロールへ押し付けると共に前記添加剤を前記溶融樹脂表面に付着させる工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする樹脂フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフィルムに対する添加剤の使用量を低減させることが可能な押出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
包装材は、食料品や医薬品等を包装する包装袋等に使用されており、包装袋の内容物は、液状、粉末状、ペースト状、固形状等、様々な状態を有している。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアミド、ポリエステル等のフィルムを利用したプラスチックフィルム製包装体がよく利用されている。
【０００３】
こうした包装袋には、内容物充填時の充填適性や、包装材料に外力が加わった際の袋の破損が無い事、気密性、包装袋を開封する際の開封性などの特性が求められる。こうした包装袋を得るために、包装材料には、良好な耐衝撃性、ヒートシール性、引裂き性、剛性、バリア性などのほか、加工工程での良好な滑性、耐ブロッキング性、巻取性などの特性も求められている。
【０００４】
添加剤は包装材の基材となるフィルムに滑り性、耐衝撃性、耐突刺性、腰強度、引き裂き性、濡れ性等、性能の向上もしくは粘着性、発色性、抗菌性等の性能を付与するために使用される。
【０００５】
従来、添加剤はフィルムの原料となるペレットと共に、もしくはマスターバッチ化され押出機に材料として投入され、出来上がったフィルム全体の表面または内部に点在することで機能を発現している。
【０００６】
添加剤の一例として、アンチブロッキング（ＡＢ）剤をフィルム材料に混入することで、巻き取ったフィルム同士が張り付くブロッキングの防止や、フィルム同士の滑り性を向上させることができる。しかし、ＡＢ剤を過剰に添加すると、フィルムの透明性の低下や、フィルムの諸特性が低下するといった問題がある。特許文献１ではこの課題を改善するため、従来ＡＢ剤に使用されていたシリカではなく、繊維状マグネシウムオキシサルフェートを使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第１９５５６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示の技術は、フィルム材料に添加剤を一様に混入しているため、フィルム全体の表面及び内部に添加剤が点在することとなる。そのため、例えばＡＢ剤のようにフィルム表面に点在する添加剤によって諸物性の向上を図る場合、フィルム内部に点在する添加剤は物性向上に寄与しない。さらに、フィルムにとって添加剤は本来異物であるため、特許文献１にも記載があるように、屈折率の変化による透明性の低下、点在するＡＢ剤がボイドとなり機械的強度の低下などフィルムの特性低下に繋がる。
【０００９】
また、不必要なＡＢ剤を添加している分、製造コストや材料費が高くなるといった問題があった。
【００１０】
上記問題点を鑑みて、本発明ではフィルム内部に含まれる余分な添加剤を限りなく少なくし、フィルム特性の低下を防ぐと共にコスト削減を実現することが可能な押出成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた第一の様態は、フィルムを押出成形により製造する押出成形装置において、Ｔダイから吐出された溶融樹脂を冷却ロールへ押し付ける機能を備えるエアチャンバーと、前記エアチャンバーへ添加剤を噴出・拡散させる機能を備える添加剤吐出機構を有することを特徴とする押出成形装置である。
また、前記溶融樹脂へ付着しなかった前記添加剤を回収する機能を備える添加剤回収機構を有することを特徴とする。
また、前記エアチャンバーと前記冷却ロールとの間にクッション材としてフェルトを備えることを特徴とする。
また、前記エアチャンバーの送風口に圧縮空気を均一に拡散するメッシュを備えることを特徴とする。
また、前記添加剤吐出機構は前記エアチャンバー内の前記メッシュに対し前記冷却ロール側に設置されていることを特徴とする。
また、本発明の第二の様態は、押出成形による樹脂フィルムの製造方法であって、添加剤吐出機構によりエアチャンバー内部へ添加剤を噴出・拡散させる工程と、前記エアチャンバーによりＴダイから吐出された溶融樹脂を冷却ロールへ押し付けると共に前記添加剤を前記溶融樹脂表面に付着させる工程と、を少なくとも含むことを特徴とする樹脂フィルムの製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の押出成形装置によりフィルム表面のみに添加剤を点在させることが可能となる。
これによりフィルム内部に含まれる余分な添加剤を無くしフィルム特性の低下を防ぐと共にコスト削減を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明へ関わる押出成形装置の構成例を表す模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図であり、本発明へ関わる添加剤をエアチャンバーへ供給するノズルの模式図である。
【図３】(ａ)従来の製造方法におけるフィルム、および(ｂ)本発明の装置において製造可能となるフィルムの模式図である。
【図４】本発明に採用可能なフィルムの断面図の例である。
【図５】本発明に採用可能なフィルムの別の断面図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る押出成形装置について各図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する各図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適宜省略する。また、各図面は説明を容易にするために適宜誇張して表現している。さらに、本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、各部の材質、形状、構造、配置、寸法等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１５】
始めに、本発明の特徴について説明する。
【００１６】
＜押出成形装置＞
図１は本発明の押出成形装置２０の構成例の模式図である。
本実施の形態による押出成形装置２０は投入口１５から投入した材料ａを溶融・圧送する押出機１と、押出機１により圧送された溶融樹脂を所望のフィルム形状、膜厚とするＴダイ２と、Ｔダイ２から吐出された溶融樹脂３を冷却・固化させる冷却ロール４と、添加剤をエアチャンバー６へ供給する添加剤吐出機構５と、溶融樹脂を冷却ロール４へ押し付けつつ添加剤を塗布するためのエアチャンバー６を備えている。なお、押出成形の形態は図１に示す方式に限らず、複数層の構成や冷却ロール側に基材を使用したラミネート方式でも良い。
【００１７】
図３（ａ）は従来の押出成形装置を使用した場合におけるフィルムの断面図であり、図３（ｂ）は本発明の押出成形装置２０を使用した場合におけるフィルム１２の断面図を示している。即ち、従来手法では、押出成形時に添加剤１３を樹脂材料ａと混合して製造するため、図３（ａ）に示すようにフィルム１２内部にまで添加剤１３が混入した状態となる。このため、フィルム１２の表面に析出し、機能物性の付与に貢献する添加剤１３ａと、フィルム１２内部に点在し物性向上に寄与しない添加剤１３ｂが並存する。これは添加剤１３ｂを含有することによるコストの増加のみならず、フィルム１２にとって添加剤１３は本来異物であるので屈折率の変化による透明性の低下、点在する添加剤１３ｂがボイドとなり機械的強度が低下するなどフィルム１２の特性低下に繋がる。
【００１８】
一方、本発明の方法では、図１に示すように、樹脂材料ａ投入時には添加剤１３を混入せず、添加剤吐出機構５によりエアチャンバー６の送風口付近に添加剤１３を吐出し、エアチャンバー６の送風機構により添加剤１３を溶融樹脂３に吹き付ける構成を採用している。このため、図３（ｂ）に示すように、製造されるフィルム１２内部には添加剤１３がほぼ含有されず、フィルム１２表面のみに付与することが可能となる。この結果、コスト削減や、上述の物性低下等の悪影響を抑制することが可能となる。
【００１９】
本発明のエアチャンバー６はメッシュ７を備えていてもよい。メッシュ７によってエアチャンバー６から吹き出した空気または圧空は拡散され、均一な空気の流れを作ることができる。その結果、溶融樹脂３を冷却ロール４へ安定して押し付けることができる。なお、均一な空気の流れを作ることが出来れば材質や形状はどのようなものでもかまわない。
【００２０】
また、押出成形装置２０には、添加剤吐出機構５から吐出した添加剤１３のうち、溶融樹脂３へ付着せずに残った分を回収する添加剤回収機構８を備えていても良い。添加剤回収機構８の設置位置としては、図１に示すようにエアチャンバー６の下部に取り付けることが好ましい。さらに好ましくは、エアチャンバー６と冷却ロール４の隙間を覆う形状であるとよい。これにより添加剤１３を効果的に回収できるとともに、他の機材へ添加剤１３が飛散することを防ぐことができる。添加剤回収機構８により回収した添加剤１３を再度ノズル５から吐出することで材料コストのさらなる低減を図ることができる。添加剤回収機構８の一例としてバキュームを用いることが挙げられる。
【００２１】
本発明のエアチャンバー６は溶融樹脂３を安定して冷却ロール４へ押し付けるために、可能な限り接近させることが求められる。エアチャンバー６および冷却ロール４は金属である上に冷却ロール４が図１内の矢印方向へ回転するため、接触(隙間を０ｍｍと)させることはほぼ不可能である。そのためエアチャンバー６側面の隙間を、エアチャンバー６側に取り付けたフェルトによって埋めることで空気の漏れを無くしつつ、冷却ロール４との摩擦を抑えることが好ましい。エアチャンバー６と冷却ロール４の隙間は、溶融樹脂３が通ることを考慮し２ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２２】
フェルトとしては、冷却ロール４との摩擦を減少させるためのクッション材として機能するものなら良く、例えばウール（羊毛）、レーヨン、ポリエステルが挙げられる。
【００２３】
本発明の添加剤吐出機構５はエアチャンバー６の幅方向へ略均一に添加剤１３を供給させるための装置である。添加剤吐出機構５の一例として、図２(ａ)に示すように幅方向に複数のノズル５を取り付けた構成や、図２(ｂ)に示すようにエアチャンバー６と同等の長さとなる幅広の口径を有する単数あるいは二以上のノズル５をフィルムの幅方向と略平行となるように配置する方式としても良い。図２では添加剤吐出機構５としてノズルを使用して表現しているが、添加剤１３を吐出可能な構成であれば形状は問わない。
【００２４】
本発明における添加剤１３とは、押出成形加工において利用するアンチブロッキング(ＡＢ)剤、滑剤、メヤニ防止剤、スリップ剤(ＳＡ)、潤滑剤、撥水剤、離型剤、剥離剤、帯電防止(ＡＳ)剤、防曇剤、消泡剤、濡れ改良剤、レベリング剤、起泡剤、乳化剤、酸化防止剤(ＡＯ)、熱安定剤、シランカップリング剤、重合触媒の中和剤、紫外線吸収剤、光安定剤、造核剤、展着剤、硬化剤、架橋剤、加硫剤、粘着付与剤、顔料、抗菌剤、発泡剤、可塑剤、分散剤、分散助剤、充填剤、その他機能や物性付与を目的としてフィルムに使用可能な材料を指す。
【００２５】
本発明に採用可能なフィルム１２は一般に使用されるものでよい。例えば、熱可塑性樹脂単層の構成でも良いし、図４に示すように複数の層を重ねて積層することで所望の物性を補完した多層構造としても良い。多層構造の例として、フィルム１２の剛性をより高めるため、熱可塑性樹脂層１６に使用する樹脂よりも高密度な樹脂からなる高密度樹脂層１７を、熱可塑性樹脂層１６に積層する等が挙げられる。
【００２６】
熱可塑性樹脂の材料は、適度な柔軟性を有するとともに、例えば押出機による加工適性を有する等、良好な加工性を備えることが好ましい。こうした材料としては、例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）及びホモポリマー、ランダムコポリマー、ブロックランダムコポリマーを持つポリプロピレン、上記オレフィンと酢酸ビニルを共重合して得られるエチレン酢酸ビニルコポリマーやオレフィンの側鎖を変性して得られるエチレン−メチルアクリレート共重合（ＥＭＡ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−ブチルアクリレート共重合体（ＥＢＡ）、あるいは、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）等が挙げられる。これらの材料は単独で用いられてもよいし、これらのうちの複数の材料が組み合わされて用いられてもよい。
【００２７】
また、図５に示すように、フィルム１２の一方の面に、さらに基材層１８や、印刷層、バリア層といった機能層１９を形成してもよい。図５では基材層１８、機能層１９、フィルム１２の三層構成が示されているが、これに限らず、基材層１８、フィルム１２の二層構成や、４層以上の多層構成としても良い。
【００２８】
基材層１８とは、フィルムの支持体として機能する層であり、プラスチックを主とするフィルムが用いられ、内容物の種類や充填後の加熱処理の有無など使用条件によって適宜選択される。基材層の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロンなどが使用されるが、特に限定されない。さらに、上記材料のうちの１つの材料からなる単層であってもよいし、こうした単層の積層によって上記材料のうちの複数の材料が組み合わされた層であってもよい。
【００２９】
機能層１９として例えば印刷層やバリア層の付与が挙げられる。バリア層は、空気中に含まれる酸素等の気体や水蒸気、封入した内容物等から包装材を保護するためのバリア性を高める機能を有する層であり、材料としては、例えば、ＥＶＯＨやアルミニウム等の金属などが挙げられ、適宜使用することができる。
【００３０】
＜フィルムの製造方法＞
本発明に係るフィルム１２の製造方法について、図１を参照しながら説明する。
まず、樹脂材料ａを投入口１５から投入し、押出機１により過熱することで溶融状態となりＴダイ２へ圧送される。Ｔダイ２へ圧送された溶融樹脂３は、所望のフィルム形状、膜厚となってＴダイ２から吐出される。この時、Ｔダイ２から吐出される溶融樹脂３の量と冷却ロール４の回転数をコントロールすることで、押出成形装置２０の流れ方向に対して膜厚が均一なフィルム１２を成形することが可能となる。
【００３１】
Ｔダイ２から吐出された溶融樹脂３は、エアチャンバー６からの送風によって冷却ロール４と密着する。この過程において、添加剤吐出機構５からエアチャンバー６の幅方向に対し略均一に添加剤１３が噴出される。噴出された添加剤１３はエアチャンバー６からの送風によって溶融樹脂３の表面へ塗布される。この時、溶融樹脂３の表面へ付着しなかった添加剤１３はエアチャンバー６下部へ設置した添加剤回収機構８によって回収される。回収された添加剤１３は再利用して再び添加剤吐出機構５から吐出させてもよい。
【００３２】
最後に、冷却ロールに押し付けられた溶融樹脂３が冷却され固化することで、添加剤１３が片側表面のみに点在したフィルム１２を得ることができる。
【００３３】
本発明のフィルム１２を用いて、フィルム１２周縁をヒートシール等により溶着することで、上述した本発明の効果を備えた包装体を得られる。
【００３４】
本発明の包装体としては、スタンディングパウチや、包装袋、口栓付きパウチ、ラミチューブ、バックインボックス等が挙げられるが、この他に様々な用途に使用できる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例についてより詳細に説明する。しかし本発明は以下の実施例のみに限定されるものではなく、本発明は要旨を超えない限り何ら制限はされない。
【００３６】
（実施例１）
フィルム１２の原料として低密度ポリエチレンＬＣ６００Ａ（日本ポリエチレン製）を押出機１に投入し、２３０℃に加熱、溶融し、巻取り後のフィルム１２の厚さが１００μｍとなる回転数にてＴダイ２から吐出させた。さらに添加剤１３としてＡＢ剤ゼオライト２４２０１Ｍ（宇部丸善ポリエチレン製）を添加剤吐出機構５から噴出させ図３（ｂ）に相当するサンプルを作製した。
【００３７】
（比較例１）
フィルム１２の原料と添加剤１３を押出機１に同時に投入し、図３（ａ）に相当するサンプルを作製した。その他の加工の際の条件は実施例１と同様である。
【００３８】
（比較例２）
フィルム１２の原料のみで添加剤を含まないサンプルを作製した。その他の加工の際の条件は実施例１と同様である。
【００３９】
（評価試験）
滑り性の評価として、実施例１及び各比較例それぞれで作成したサンプル同士を擦り合わせ官能評価を行い、滑りの良い物を○、悪い物を×とした。また、目視による概観検査を行った。透明に近い物を○、白化した物を×とした。
【００４０】
剛性と引き裂き性の評価としてサンプルを手で千切り、伸びと手切れの官能評価を行った。剛性については伸びの大きい物を○、小さい物を×とした。また、引き裂き性の良化試験として引き裂き性が良い物を○、悪い物を×とした。
【００４１】
実施例１および比較例１、２で得られたサンプルに対し、評価試験を行った結果を表１に示す。
【表１】
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【００４２】
表１に示すように、実施例１は比較例１と同等の滑り性を有し、比較例２と同等の透明性、剛性を維持した結果となった。
【００４３】
以上より、本発明を用いることにより添加剤をフィルム表面にのみ点在させ、添加剤の能力を付与すると同時にフィルムの本来の機能を低下させずにフィルムを提供することが出来る。
【符号の説明】
【００４４】
１：押出機
２：Ｔダイ
３：溶融樹脂
４：冷却ロール
５：添加剤吐出機構
６：エアチャンバー
７：メッシュ
８：添加剤回収機構
１２：フィルム
１３：添加剤
１５：投入口
１６：熱可塑性樹脂層
１７：高密度樹脂層
１８：機能層
１９：機能層
２０：押出成形装置
【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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