JPS5828093B2 - ネツカソセイブツシツデキザイオヒフクスルホウホウオヨビソノソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は基材、特に紙もしくは金属箔で裏張りされた紙
のシートを熱可塑性物質で被覆する方法および装置に関
する。

本発明においては、熱可塑性物質を薄いフィルム状に押
し出し、基材に接触せしめて、軟化点以下の温度に冷却
しつ＼基材に圧着する。

例えば包装用の被覆製品を生産するに当り、熱可塑性物
質（例えばポリエチレン）を薄いフィルム状に押し出し
たうえ、溶融もしくは半溶融状態のうちに厚紙もしくは
金属箔等の基材に結合させることにより基材上に熱可塑
性物質の層を設ける必要がしばしば生ずる。

押し出した熱可塑性物質の被覆と基材との間で良好な接
着を得るためには、両者を冷却した加圧ローラー間で一
緒に圧着することによって熱可塑性物質の層を基材によ
く接触せしめると共に冷却によって安定化させればよい
。

ところが、このような被覆工程を逐行するに際して、熱
可塑性物質としての樹脂材料の冷却ロールに対する付着
がしばしば発生し、この場合被覆製品は主として被覆表
面に対し直角の力を受けることとなる。

この力は被覆製品の層割れを起させ、この層割れは供給
樹脂層の接着面に限定されないで、基材が紙や他の繊維
材料の場合には、基材にまで及ぶことがある。

このような困難を克服するため、冷却ロールの表面を水
でぬらしたり、ポリテトラフルオロエチレン（商品名「
テフロン」）で被覆する等の試みがなされ、テフロン被
覆ロールで最も良い結果が得られたが、この場合でもな
お層割れを完全に避けることはできない。

その上テフロンは冷却ローラーの外表面で生ずる機械的
および熱的ストレスに対し長期間にわたって酎えること
ができない。

本発明は熱可塑性物質で基材を被覆する次のごとき方法
を提供するものである。

即ち、熱可塑性物質を薄いフィルム状に押し出し、それ
がまだ熱いうちに基材と接触させ、前記熱可塑性物質の
軟化点以下の温度に冷却しながら組ロールの間を基材と
共に通過させることにより圧着する。

その際熱可塑性物質の被膜に接触することのできる紐ロ
ールの少くとも一つを臨界表面張力が７３ｄｙｎｅ／Ｃ
ｒｒｌ以下、沸点１００℃以下の液体でその表面を湿ら
せるのであるが、ここで熱可塑性物質の被膜と接触する
ロールの全表面に連続的に液層が形成されるように液体
を供給することが必要である。

適当な基材は紙または金属箔で裏張りした紙である。

以下、本発明を略図と写真に関する実例により説明する
。

第１図は本発明にか＼る被覆装置の一例の略図、第２図
は冷却ロールと熱可塑性物質の間の粘着性が冷却ロール
の臨界表面張力によっていかに変化するかを示すグラフ
、第３図は層割れした被覆製品の断面の拡大写真、第４
図は本発明で製造された被覆製品の断面の拡大写真、第
５図は鋼鉄製冷却ロールを用いて通常の被覆方法で製造
された被覆製品の熱可塑性物質被膜の外表面層の拡大写
真、第６図は本発明によって製造された被覆製品の熱可
塑性物質被膜の外表面層の拡大写真である。

物質の臨界表面張力は濡れの尺度であり、濡れは臨界表
面張力が低いほど犬であると云われている。

臨界表面張力の物理的な単位はｄｙｎｅ／Ｃｍで表わさ
れ、その大きさはこの技術分野において周知の多くの方
法で実験的に決定し得る。

純粋な金属に対する臨界表面張力（真空で測定）は非常
に高く、約１，０００〜４，０００ ｄｙｎｅ／ Ｃｍ
であるが、押し出しプラスチックフィルムで例えば紙な
どの基材を被覆する際の条件下では臨界表面張力は、み
がいた金属ローラーの場合でもかなり低く、約１００
ｄｙｎｅ／ ｃｍであることが見出された。

きれいにみがかれた冷却ローラーを水で湿らせることに
よって、ローラーの臨界表面張力を水の臨界表面張力、
即ち約７３ ｄｙｎｅ ７ｃｍまで減少させることがで
きる。

何故なら押出しプラスチック被膜は金属ローラーではな
くてローラーを覆った水のフィルムとのみ接触するよう
になるからである。

ポリテトラフルオロエチレン（商品名「テフロン」）を
加圧ローラーに供給すると臨界表面張力は約１７ ｄｙ
ｎｅ ７ｃｍ、即ちテフロンの臨界表面張力まで減少す
る。

被覆材料として使用されるプラスチック材料は通常約３
０ ｄｙｎｅ ／ａｎの臨界表面張力を有しており、た
とえばポＩＪ エチレンは押し出し中、広く行われてい
る湿度、温度その他の条件のもとでは２９から３２ ｄ
ｙｎｅ ／ＣｒｒＬの臨界表面張力を有している。

表面張力低下剤（例えばエチルアルコール、酢酸、アセ
トンなど）を水に加えることによって表面張力を後記の
表（表−１〜表−３）に示すごとく、減少させることが
できる。

すなわち、これらの物質を適宜に加えることによって所
望の臨界表面張力を得ることができる。

第１図に模式的に示した装置において、１はプラスチッ
ク被覆を施すべき紙またはアルミニウム箔で被覆された
紙のシート２を供給するロール１を示す。

プラスチック被覆材料３（例えばポリエチレン）は溶融
状態で押出しプレス４によってシート２に供給される。

プレス４中でプラスチック材料は溶融するまで加熱され
、長い切れ目様バルブ５を通して押出され、薄いフィル
ム３を形成する。

プラスチックフィルム３で被覆されたシート２は組にな
った二つの加圧ロール６と７の間に供給され、ロール６
はその中を循環する冷却剤好ましくは水によって冷却さ
れている。

噴霧器８によって微細化された液体をロール６の全表面
が好ましくは一定の厚さの液層によって覆われるように
噴霧する。

液体の成分は以下に詳細に記載するが、液体は必らずし
も噴霧によって供給する必要はなく、他の適当な手段、
例えばロールを浸漬するとか湿らしたガイドローラーで
供給しても良い。

得られた被覆製品は１１で示される。

冷却によって安定化されたプラスチック被覆材料３が冷
起ロール６を通過したとき、冷却ロールの表面とプラス
チック被覆材料３の接触は断たれることになるが、冷却
ロールに対するプラスチック被覆材料の多少の粘着は常
に生じるので、被覆製品１１の表面に対し直角に張力が
発生する。

被覆製品は例えば繊維状物質またはアルミニウム箔で覆
われた繊維状物質で構成されているとき、その表面に対
し直角方向（いわゆるＺ−力方向に最低の引張強度を有
するため、冷却ロールから引き剥がされる際、被覆製品
の裂け、所謂開裂現象（層割れ）を生じ易い。

一般に開裂はプラスチック被膜と紙との界面では生じな
いで、多くの場合、第３図に示すごとくプラスチック被
膜に近い紙の層の中で生ずる。

第３図は層割れした被覆製品断面を２００倍に拡大した
写真であって、明らかな層割れが認められる。

層割れを避けるためには、被覆製品１１を冷却ロール６
から離す除虫ずるストレスにもか＼わらず層割れを生じ
ないような高い２強度（Ｚ−力方向おける引張り強度）
を有する紙を使用するかまたは冷却ロール６と被覆製品
１１の間に生ずる粘着をできるだけ小さくする必要があ
るが、一般に紙の品質やＺ−強度を限定するのは困難な
ので、プラスチック材料と冷却ロール６の間の粘着を減
少させることができればその方が好都合であり、これは
本発明方法によって達成することができる。

第２図のグラフは横軸に冷却ロールとプラスチック被膜
との間の粘着力を一次の記数法で示し、縦軸に臨界表面
張力をｄｙｎｅ／ｃｍで表わしている。

このグラフにはＰｅで示した曲線が画かれておりこれは
種々の臨界表面張力を有する被覆材で被覆した冷却ロー
ルと、ポリエチレン被覆材料との間の粘着力を説明する
ものである。

横軸は粘着力が種々の条件、例えばロールの直径やシー
トの巾に依存するので、絶対数により区切らないで、相
対数Ｏ〜１０により区切っている。

第２図から明らかなごとく、粘着力は冷却ロールが１０
０ ｄｙｎｅ ７６ｍの臨界表面張力を有する乾燥した
研磨鋼鉄ロールからできているときが最も大きい（１０
）。

このロールを水で濡らすと臨界表面張力は約７３ ｄｙ
ｎｅ ／ａｎとなり、粘着力は７に減少する。

テフロンを被覆したロールを用いると臨界表面張力は更
に低下して約１７ｄｙｎｅ／Ｃｍになり、粘着力は約５
となる。

このことは臨界表面張力が７３から１７に減少したにも
かかわらず粘着力はほんの少し減少したにすぎないこと
を示している。

実験的に得られたこのグラフを見れば、もし冷却ロール
の表面が約３０ ｄｙｎ６ ／ＣｒｒＬの臨界表面張力
、即ちポリエチレン材料と同程度の臨界表面張力を有す
るならば最小の粘着力（約３．５）が得られることがわ
かる。

冷却ロールは例えばエチルアルコール、酢酸モしくはア
セトン（他の試薬を使用してもよい）を水と適当な割合
で配合することにより臨界表面張力を適宜に調節した液
体で濡らす。

得られた被覆製品は食品の包装に使用するのでエチルア
ルコールが考えられ得る最も適当な添加剤である。

表１から約３５係のエチルアルコールと水の混合物が約
３．Ｏｄｙｎｅ ７ｃｍの表面張力を与えることがわか
る。

もし水６５係とエチルアルコール３５％からなる混合物
を一律かつ連続的な層で冷却ロール６に供給すると、冷
却ロール６と被覆製品１１のプラスチック被膜の間の粘
着力は可能な限り小さくなり（第２図中のグラフに従う
と３．５）、層割れを防止できる。

上記の知見に従って処理された被覆製品の断面を拡大（
１００倍）して第４図に示す。

この図面から層割れは生じていないことがわかる。

本発明の他の利益は従来の方法で生産される被覆製品の
プラスチック被膜の表面構造に比較して本発明のプラス
チック被膜は非常に均一な表面構造を有していることで
ある。

第５図はきれいに磨いた乾燥冷却ロールで処理したプラ
スチック被膜の表面層の拡大図である。

この図面に示す如く、その表面は多くの窪みがあり、そ
の窪みが深くなるとプラスチック被膜中に孔が形成され
る（いわゆるピンホール）。

このピンホールの形成を避けることは例えば被覆製品を
殺菌消毒された物品の包装に使用する際非常に重要であ
り、それを避けるためにはプラスチック被膜の厚さを被
膜表面に形成される窪みの深さがプラスチック層の厚さ
を越えないことを保証するに十分なものとしなければな
らない。

したがって形成される窪みについて考慮する必要のない
プラスチック被膜の形成法が経済上非常に有利であるこ
とは云うまでもない。

第６図は本発明方法によって製造されたプラスチック被
覆製品の表面を示すものである。

図面に示されるごとく、水とエチルアルコールからなる
液層が供給された冷却ロールによって処理されたプラス
チック被膜の構造は非常に均一であり第５図に示される
ごとき窪みを殆んど生じていない。

表面構造がこの様に改良される理由は完全には明らかで
はないが、一般に１０００Ｃ以上の表面温度の熱プラス
チツク被覆材料が冷却ロールと接触する際、沸点７８．
５６Ｃのエチルアルコールが沸とうすることは明らかで
ある。

エチルアルコールが沸とうすることによって冷却ロール
の周囲に蒸気の薄層が形成され、それが均一な表面構造
の形成される一因となっているのではないかと推定され
る。

以上の記載かられかるごとく本発明の処理方法によって
、従来公知の技術に比較して多くの重要な利益がもたら
される。

まず第一は被覆製品のＺ方向への張力の減少であり、こ
れによって層割れの危険が減少する。

第二に被覆製品のプラスチック被膜の表面が非常に均一
になり、このことはプラスチック被膜の厚さを減少させ
ることができる。

何故なら従来のプラスチック被膜の厚さはいわゆるピン
ホールの危険性を考慮に入れなければならなかったから
である。

もちろん従来技術と比較して湿潤液は附加的な価格を上
げることとなるが、エチルアルコールの大部分は再使用
のため回収することが可能なことが証明されている。

したがって湿潤液の価格は、得られる利益に比較して重
要ではない。

以下、本発明の技術的範囲に包含される具体的な態様を
記載する。

１、熱可塑性物質を薄いフィルム状に押し出し、それが
まだ熱い間に基材と接触させ、その軟化点温度以下に冷
却しながら基材と共に組ロール間を通して圧縮するに際
し、臨界表面張カフ３ｄｙｎｅ ７ｃｍ以下、沸点１０
０ ’Ｃ以下の液体でプラスチック被膜と接触し得る少
くとも一つのロールの前記熱可塑性物質のフィルム層と
接触する全表面を連続的な液層が形成されるように濡ら
すことを特徴とする熱可塑性物質で基材を被覆する方法
。

２、基材が紙または金属箔で裏張りされた紙のシートで
ある１、記載の方法。

３、液体がアルコールの添加された水からなる１゜また
は２．記載の方法。

４、アルコールがエチルアルコールである３、記載の方
法。

５、液体がアセトンまたは酢酸を加えた水からなる１、
および２．記載の方法。

６、液体を噴霧によってロールに供給する１、から５記
載の方法。

７、 ロールの下に槽を設置し、その槽に液体を入れロ
ールの一部を槽に浸漬することによって液体をロールに
供給する１、から５．記載の方法。

８、 ロールに対する液体の供給がロールと接触するよ
うに持ち込み可能な被覆装置によって生ずる１、から５
．記載の方法。

９、表面張力低下剤、例えばアルコールの混合によって
液体の臨界表面張力を熱可塑性物質の臨界表面張力もし
くはその近辺に調整する１、から８、記載の方法。

１０、熱可塑性物質がポリエチレンからなる１、から９
、記載の方法。

１１、片面に熱可塑性物質層を有するシートが、その間
から得られ、かつその間を通過す茗際該シートの熱可塑
性物質層と基材が圧着されると共に冷却されるように配
置された組ロールおよび該ロールの熱可塑性物質層との
接触面に対し、該接触面が完全に濡れるように液体を連
続的に供給するための液体供給装置を配設して成る１゜
記載の方法を逐行するための装置。

１２、図面に関する先の記載に実質上該当する１、に記
載の方法を逐行するための装置。

１３先の詳細な記載に実質上該当する１、に記載の基材
を被覆するための方法。

１４、１０．から１３．の方法または装置で得られる被
覆された基材。

【図面の簡単な説明】

第１図は被覆装の略図である。 図中１はシート供給ロール、２はシート、３は被覆材料
、４は押出しプレス、５はバルブ、６と７は加圧ロール
、８は噴霧器、１１は被覆製品を示す。 第２図は冷却ローラー−プラスチック被膜間粘着力と臨
界表面張力との関係を示すグラフである。 第３図は層割れした被覆製品の断面の拡大写真、第４図
は本発明方法で得られる被覆製品の断面の拡大写真、第
５図は鋼鉄製冷却ロールを用いた従来の方法で得られた
被覆製品のプラスチック被膜の外表面の拡大写真、第６
図は本発明で得られる被覆製品のプラスチック被膜の外
表面の拡大写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性物質フィルムを熱時、基材と共にロール間
   を通して冷却しながら圧着するにあたり、臨界表面張力
   的３０ ｄｙｎｅ〆意、表面温度１００℃以上の該熱可
   塑性物質フィルムと接触するロール表面を該熱可塑性物
   質フィルムと実質上同じ臨界表面張力、沸点１００’Ｃ
   以下の液体で濡らすことを特徴とする熱可塑性物質で基
   材を被覆する方法。 ２ 少くとも片面に熱可塑性物質層を有するシートがそ
   の間から得られ、かつその間を通過する際該シートの熱
   可塑性物質層と基材が組ロールおよび該ロールの少くと
   も熱可塑性物質層との接触界面に対し該接触面が完全な
   濡れを生ずるように液体を連続的に供給する液体供給装
   置を配設して戒る特許請求の範囲１に記載の熱可塑性物
   質で基材を被覆する方法を実施するための装置。