JP2020006596A - フィルムの立体加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間でフィルムを圧縮成形することによって凹部を形成し、加飾性に優れた立体パターンを形成可能な立体加工方法を提供する。【解決手段】フィルム１を成形加工部により冷間で圧縮成形することにより、フィルムに凹部を形成する立体加工方法であって、前記成形加工部１０、２０の加工幅が０．２ｍｍ以上２ｍｍ未満の範囲にあり、成形加工部による圧縮量がフィルムの厚みの３０％以下であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルムの立体加工方法に関するものであり、より詳細には、冷間でフィルムに凹部を形成可能な立体加工方法に関する。

食品、飲料、洗剤等の半流動性又は流動性の内容物を充填するためのパウチ等の袋状容器や、カップ状、トレー状容器の蓋として用いられるシール材には、商品名等の文字と共に種々の図柄を配することにより、他社の製品との差別化を図り、商品価値を高めることが要求されている。このような要求を満足するために、印刷を立体的にする等して、文字や図柄を際立たせることが行われている。
例えば特許文献１には、軟包材を用いて袋状容器を形成し、この袋状容器の所定部位を部分的に加熱・冷却してエンボス模様を形成する、エンボス模様付き袋状容器の成形方法が提案されている。しかし、特許文献１の方法によれば、加熱や冷却に時間を要し、生産性に劣るという問題があった。

また本発明者等により、少なくとも柔らかい内面フィルムと外面側の強度の高い外面フィルムとがラミネートされた積層合成樹脂フィルムを冷間で厚み方向に圧縮成形することにより、当該圧縮成形部を外面側に張り出させるようにした積層フィルムの立体成形方法を提案されている（特許文献２）。かかる立体成形方法においては、冷間で積層フィルムの外側に張り出した凸部を形成することが可能であるが、この立体成形方法では凹部を形成することができず、加飾性に優れた凸部と凹部の組み合わせを形成することはできなかった。

更に下記特許文献３には、伸びの大きい内面フィルムと伸びの小さい外面フィルムの積層フィルムのエンボス模様加工方法であって、積層フィルム同士の一方の積層フィルムを冷間で厚み方向に圧縮加工して、圧縮加工領域の積層フィルムに、外側に張り出した凸部と該凸部に隣接する凹部との立体加飾によってエンボス模様を形成するとともに、前記凸部と凹部の一方をドット状とし、積層フィルム同士の他方の積層フィルムに、前記エンボス模様由来の凹凸を生じさせることなく、前記一方の積層フィルムにエンボス模様を形成することを特徴とする、積層フィルムのエンボス模様加工方法が、本発明者等から提案されている

特開２００４−１４２１３２号公報 特開２０１４−４６６５５号公報 特開２０１６−３７０４４号公報

しかしながら上記特許文献３では、凸部と凸部を組み合わせることにより、隣接する凸部の間が凸部先端に対して凹部になるというものであると共に、ドットによる模様の形成に限定されており、加飾性をより高めるためには、折り加工を施したような立体パターンを冷間で形成できることが望まれている。
従って本発明の目的は、冷間でフィルムを圧縮成形することによって凹部を形成し、加飾性に優れた立体パターンを形成可能な立体加工方法を提供することである。
本発明の他の目的は、凹部及び凸部の組み合わせにより、折り加工を施したような複雑な立体パターンを形成可能な立体加工方法を提供することである。

本発明によれば、フィルムを成形加工部により冷間で圧縮成形することにより、フィルムに凹部を形成する立体加工方法であって、前記成形加工部の加工幅が０．２ｍｍ以上２ｍｍ未満の範囲にあり、成形加工部による圧縮量がフィルムの厚みの３０％以下であることを特徴とする立体加工方法が提供される。

本発明の立体加工方法においては、
１．前記成形加工部が鏡面加工されていること、
２．前記フィルムが、伸びの小さい外面フィルムと伸びの大きい内面フィルムを有する積層フィルムであること、
３．前記伸びの小さい外面フィルムが、ナイロン又はポリエステルから成る延伸フィルムであり、前記伸びの大きい内面フィルムが、ポリオレフィンから成るフィルムであること、
４．前記凹部の形成と同一工程又は別工程で、加工部の幅が２ｍｍ以上の成形加工部を用い、前記積層フィルムの厚みの３０％以下の圧縮量で圧縮することにより、前記積層フィルムの外面フィルム側に突出する凸部を形成すること、
が好適である。

本発明の立体加工方法によれば、冷間で圧縮成形することによって凹部を形成することが可能であり、しかもこの凹部は、折り加工を施したような形状に成形可能であり、種々の形状を組み合わせることにより加飾性に優れた立体パターンを形成できる。
また伸びの小さい外面フィルムと伸びの大きい内面フィルムを有する積層フィルムを用い、成形加工部の加工部の幅を調整することにより、同様の圧縮成形で凸部も成形可能であり、凹部と凸部の組み合わせにより、折り紙工学に代表されるような複雑な立体パターンを形成することもできる。

本発明の立体加工方法による凹部の形成を説明するための図である。 本発明の立体加工方法により、凹部及び凸部を組み合わせで形成をする態様を説明するための図である。

（凹部の立体加工方法）
本発明の立体加工方法は、加工幅Ｌが０．２ｍｍ以上２ｍｍ未満、特に０．５ｍｍ以上２ｍｍ未満の範囲にある成形加工部を用いて、用いる樹脂フィルムの厚みの３０％以下の圧縮量で圧縮成形し、その後圧力を解放することにより、冷間で折り加工を施したような形状の凹部を形成できることが重要な特徴である。
成形加工部の加工幅が上記範囲よりも狭い場合には、樹脂フィルムにクラックが生じたり、或いは樹脂フィルムが破断されるおそれがある。その一方、加工幅が上記範囲よりも広い場合には、樹脂フィルムは塑性変形することなく元の形状に復元してしまうか、或いは凸部が形成されてしまい、凹部を形成できない。また圧縮量が上記範囲より大きい場合にも、樹脂フィルムにクラックや破断されてしまうおそれがある。
本発明の立体加工方法により、凹部のみを形成する場合には、用いる樹脂フィルムは、後述する積層フィルムに限定されず、単層フィルムであってもよい。

図１は本発明の立体加工方法による凹部の形成を説明するための図であり、図１（Ａ）に示すように、平面的に圧縮する平面プレス加工装置や、図１（Ｂ）に示すように、一対の成形ロール及びアンビルロールを用いて回転しながら圧縮する回転加工装置を用いて凹部形成をすることができる。
すなわち、図１（Ａ）に示す平面プレス加工装置では、上述した範囲の加工幅Ｌを有する加工部１０を有するパンチ１１と、アンビル１２の間に樹脂フィルム１を設置して、パンチ１１で樹脂フィルム１を厚み方向に圧縮成形することにより、樹脂フィルム１に凹部を形成することができる。樹脂フィルム１の圧縮量の調整は、平面プレス加工装置のストローク端において加工部１０とアンビル１２の距離を調整することにより行う。
また図１（Ｂ）に示す回転加工装置では、上述した範囲の加工幅Ｌを有する加工部２０がその表面に形成された成形ロール２１と、アンビルロール２２を用い、樹脂フィルム１の厚み方向の圧縮成形割合が樹脂フィルムの厚みの３０％以下となるように、加工部２０とアンビルロール２２との間のクリアランスＨを調整する。回転加工装置においては、加工部のフィルムに対する食い込み角の因子が増えることから、平面プレス加工装置に比して、変形領域が大きくなる。従って、加工部の加工幅を上記範囲内で調整することにより、複数の凹部形状を混在させることも可能になる。

本発明の立体加工方法において凹部を効率よく形成するためには、加工部１０と樹脂フィルムの間の摩擦力を低減することが好ましい。すなわち、加工部と樹脂フィルムの摩擦力が大きくなると樹脂フィルムが加工部に拘束されることにより、樹脂フィルムにかかる剪断力が大きくなり、樹脂フィルムへの圧縮力（フィルム厚み方向の力）が低減され、効率よく凹部形成ができないおそれがある。従って、凹部を効率よく形成のために、加工部表面は可及的に摩擦量を低減するように、鏡面加工が施されていることが望ましい。

（凹部及び凸部の組み合わせの立体加工方法）
本発明の立体加工方法においては、上述した凹部のみを樹脂フィルムに形成することもできるが、伸びの大きい内面樹脂フィルムと伸びの少ない外面樹脂フィルムを少なくとも有する積層フィルムを用いることにより、内面樹脂フィルム側にへこんだ凹部と共に、外面樹脂フィルム側に張り出した凸部を組み合わせで形成することができる。
かかる凹部及び凸部を線状に形成し、凹部を谷折り、凸部を山折りとして組み合わせることにより、折り紙工学で提案される種々のパターンを形成することも可能になる。例えば、谷折り、山折りを交互に組み合わせれば、蛇腹状の立体加工が可能になり、谷折り、谷折り及び山折り、山折りの順で組み合わせればトタン板のような立体加工ができ、種々のパターンを形成することが可能になる。

前述したとおり、本発明の立体加工方法においては、図１（Ａ）に示したように、平面プレス加工装置によって、凹部と共に凸部も同時或いは別工程で形成することができるが、好適には、前述したとおり、変形領域が大きく、凹部形成においても複数の凹部形状を混在させて形成可能な回転加工装置によって形成することが望ましい。
図２は、回転加工装置を用いて、凹部及び凸部を同時に形成する立体加工方法を説明するための図である。成形ロール２１には、凹部形成のための加工部２０Ａ、凸部形成のための加工部２０Ｂが形成され、積層フィルム２の伸びの小さい外面樹脂フィルム２ａが成形ロール２１側、伸びの大きい内面樹脂フィルム２ｂがアンビルロール２２側となるように配置される。
本発明において、凹部と組み合わせで形成される凸部の形成自体は、前述した本発明者等による特許文献２記載の立体加工方法で成形することができる。すなわち、凸部形成に使用される加工部２０Ｂとして加工幅Ｌが２ｍｍ以上のものを使用し、積層フィルムの厚みの３０％以下の圧縮量となるように加工部２０Ｂとアンビルロール２２のクリアランスを調整する。尚、凸部形成に使用される加工部の加工幅の上限はフィルム破断が生じない範囲で適宜設定できる。
前述したとおり、加工部と樹脂フィルムの間の摩擦力は、加工部による樹脂フィルムの拘束に影響することから、凸部の形成に関しては摩擦力を増加させることにより、張出し量を大きくすることができる。したがって、凹部形成のための加工部２０Ａには鏡面加工が施されている一方、凸部形成のための加工部２０Ｂには、粗面加工等が施されていることが好適である。

積層フィルムを用いた凸部の立体加工方法では、積層フィルム１枚のみならず、重ね合わせた積層フィルムにも重ね合わせたままで適用できるので、重ねた積層フィルムの両側に凸部を形成すると共に、片側だけ凹部を形成したり、或いは片側だけに凹部及び凸部を形成することも可能である。

（樹脂フィルム）
本発明の立体加工方法において、凹部のみを形成する場合には、単層フィルムであってもよく、この場合には、後述する内面フィルム或いは外面フィルムとして使用するすべての樹脂フィルムを使用できる。
凹部と凸部の組み合わせを形成する場合には、前述した凸部の立体加工の観点から、内面フィルムに伸びの大きいフィルムを用い、外面フィルムに伸びの小さいフィルムを少なくとも有する積層フィルムを用いることが望ましい。
内面フィルムとして用いる伸びの大きいフィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンから成るヒートシール性を有するフィルムを用いることが好ましく、一方外面フィルムとして用いる伸びの小さいフィルムとしては、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」ということがある）等の延伸フィルムを用いることが望ましい。

また積層フィルムには、上記内面フィルムと外面フィルムの間に、他の樹脂フィルムを備えていてもよく、例えば、アルミ蒸着フィルム等の金属蒸着フィルムを含有することにより、地色として金属光沢を有することができる。また外面フィルムの外側にはトップコート層等、本発明の効果を損なわない範囲でさらに他の層が形成されていてもよい。
積層フィルムとしては、これに限定されないが、内面／外面の順で、ポリエチレンフィルム／延伸ナイロンフィルム、ポリエチレンフィルム／延伸ナイロンフィルム／延伸ＰＥＴフィルム、ポリエチレンフィルム／延伸ＰＥＴフィルム／延伸ナイロンフィルム、ポリエチレンフィルム／アルミ蒸着延伸ナイロンフィルム／延伸ＰＥＴフィルム、ポリエチレンフィルム／アルミ蒸着延伸ＰＥＴフィルム／延伸ナイロンフィルム、ポリプロピレン／延伸ナイロンフィルム、ポリプロピレンフィルム／延伸ナイロンフィルム／延伸ＰＥＴフィルム、ポリプロピレンフィルム／延伸ＰＥＴフィルム／延伸ナイロンフィルム、ポリプロピレンフィルム／アルミ蒸着延伸ナイロンフィルム／延伸ＰＥＴフィルム、ポリプロピレンフィルム／アルミ蒸着延伸ＰＥＴフィルム／延伸ナイロンフィルム等を例示できる。

凹部のみの立体加工を施す単層フィルムの場合は、凹部の立体加工前におけるフィルムの厚みは、これに限定されないが、凹部の成形加工性の点から０．２〜３μｍの範囲にあることが望ましい。
また積層フィルムを用いる場合には、凹部及び凸部の成形加工前における内面フィルム及び外面フィルムの厚みは、これに限定されないが、凸部の成形加工性の点から、内面フィルムが５０〜２００μｍの範囲にあり、外面フィルムが１０〜３０μｍの範囲にあり、内面フィルムが外面フィルムの３〜２０倍程度の厚みを有することが特に好適である。
更に、積層フィルムに他の層を設ける場合には、積層フィルムの総厚みが７０〜３００μｍの範囲にあることが望ましい。

前述したとおり、本発明の立体加工方法では、フィルムを２枚重ね合わせて、その両側或いは片側に、凹部及び凸部の組み合わせを形成することができることから、例えば、積層フィルムの内面側ヒートシール性フィルム同士を重ね合わせたパウチ等に、谷折り及び山折りの組み合わせによる立体パターンを直接形成することもできる。

本発明による立体加工方法においては、包装用パウチのほか、広く単体（１枚）の積層フィルムだけでなく、重ね合わせた積層フィルムに対して、文字や点字、模様、滑り止め等の凹凸部を立体成形する場合や、折り紙工学における谷折りと山折りの組み合わせで、ミウラ折りのような加飾性の高いパターンを樹脂フィルムに容易に形成することもできる。

１ 樹脂フィルム、２ 積層フィルム、１０ 加工部、１１ パンチ、１２ アンビル、２０ 加工部、２１ 成形ロール、２２ アンビルロール。

Claims (5)

1. フィルムを成形加工部により冷間で圧縮成形することにより、フィルムに凹部を形成する立体加工方法であって、
   前記成形加工部の加工幅が０．２ｍｍ以上２ｍｍ未満の範囲にあり、成形加工部による圧縮量がフィルムの厚みの３０％以下であることを特徴とする立体加工方法。
2. 前記成形加工部が鏡面加工されている請求項１記載の立体加工方法。
3. 前記フィルムが、伸びの小さい外面フィルムと伸びの大きい内面フィルムを有する積層フィルムである請求項１又は２記載の立体加工方法。
4. 前記伸びの小さい外面フィルムが、ナイロン又はポリエステルから成る延伸フィルムであり、前記伸びの大きい内面フィルムが、ポリオレフィンから成るフィルムである請求項３記載の立体加工方法。
5. 前記凹部の形成と同一工程又は別工程で、加工部の幅が２ｍｍ以上の範囲にある成形加工部を用い、前記積層フィルムの厚みの３０％以下の圧縮量で圧縮することにより、前記積層フィルムの外面フィルム側に突出する凸部を形成する請求項３又は４記載の立体加工方法。