JP7493759B2 - 緩衝材製造装置 - Google Patents

Description

この発明は、梱包や包装等に際して使用される緩衝材に関し、より詳しくは、シート状であり、引き伸ばしてから用いられる緩衝材の製造装置に関する。

前述のような緩衝材として、下記特許文献１のようなものがある。この緩衝材は、紙製のシートに一方向に延びる多数のスリットを配設して形成されている。具体的には、スリット部と非スリット部を縦に交互にして一直線上に並べたスリット列が多数並設され、並設に際して一のスリット列におけるスリット部の中間位置と、その隣のスリット列における非スリット部の中間位置を並べている。つまり、引っ張りによってスリット列のスリット部が開く構成である。

このような緩衝材には、縦スリット紙と横スリット紙の二種類がある。横スリット紙は、緩衝材の長手方向に対して直交する緩衝材の幅方向に延びるスリット列を有している。縦スリット紙は、横スリット紙とは逆に、緩衝材の長手方向に延びるスリット列を有している。

これらいずれの緩衝材も、スリット列の法線方向に引っ張って伸ばし、スリット部をおおよそハニカム状に形成してから使用されるが、引き伸ばしの行いやすさから横スリット紙が主流であった。

緩衝材の製造においては、緩衝材の材料である基材シートを搬送しながらカッターローラとアンビルローラで挟んでカッターローラのスリット形成刃により切断圧をかけて基材シートにスリット部を形成する。その後、スリット部を有する緩衝材は、使用に供するために巻き取られる。

特開平１－２２６５７４号公報

しかし、シートの巻き取りに際しては巻き取り張力をかける必要がある。より良い巻取り状態を得るためには、一般に、巻取り径に対応して巻取り張力を適切に変化させる必要があるところ、前述の横スリット紙では、スリット列の法線方向（使用に際して引き伸ばす方向）と搬送方向が同一であるので、巻取り張力をかけることができない。このため、ロール状に巻かれた横スリット紙は緩く、持ち運びや取り扱いに適した巻取り状態が得られなかった。

この点、縦スリット紙の場合にはスリット列の法線方向（使用に際して引き伸ばす方向）と搬送方向が直交するので、巻取り張力をかけることはできる。しかしながら、使用に際して引き伸ばす方向と搬送方向が直交するので、搬送しながら自動的に引き伸ばして立体化を行うことは困難であった。

そこで、この発明は、スリットが配設されてなる緩衝材について適切な巻取り状態を得られるうえに、立体化する際には搬送しながらでも行い得るようにすることを主な目的とする。

そのための手段は、基材シートを供給する基材シート供給部と、カッターローラを有し線状のスリット部と非スリット部が縦に並んだスリット線を引っ張りによって前記スリット部が開くように並べたスリット群を形成するスリット形成部と、前記スリット群が形成された緩衝材を巻き取る巻き取り部を備えた緩衝材製造装置であって、前記カッターローラのスリット形成刃の流れ方向が、前記基材シートの搬送方向に対して直交する前記基材シートの幅方向に対して傾斜しており、前記カッターローラのスリット形成刃の流れ方向が、前記基材シートの搬送方向に対して直交する前記基材シートの幅方向に対して傾斜しており、前記カッターローラから後段に備えられるローラ間の距離が、前記緩衝材の幅方向の一側から他側まで斜めに延びる１本の前記スリット線を対角線とする平面視方形をなす仮想の単位領域における搬送方向の長さに相当する単位長さ以下に設定された緩衝材製造装置である。

この構成では、カッターローラのスリット形成刃が基材シートに対して、その幅方向に対して傾斜したスリット部を形成する。スリット形成以降は、単位長さ以下の距離で離間配置されたローラが、緩衝材をスリット部の変形なしに基材シートの形態のまま搬送し、巻取り部が所望の巻取り張力で巻き取る。

この発明によれば、斜めのスリット線を有するスリット群を形成するとともに、ローラ間の距離を張力がかけられる距離に設定したので、適切な巻取り状態を得られるうえに、搬送しながらでも立体化することを可能にできる。

緩衝材製造装置の概略平面図。 緩衝材製造装置の概略側面図。 緩衝材と立体化済緩衝材の平面図。 緩衝材の立体化を示す説明図。 単位長さについての説明図。 試験片についての説明図。 試験結果を示す表。 重ね部の概要を示す斜視図。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。

図１に、緩衝材製造装置１１の概略平面図を、図２にその側面図を示す。これらに示すように緩衝材製造装置１１は、図３の（ａ）に示したような緩衝材１２を製造するためものであり、主に、基材シート供給部１３と、スリット形成部１４と、巻き取り部１５を有している。

まず先に、緩衝材１２について説明し、続いて緩衝材製造装置１１の構造を説明する。

緩衝材１２は、図３の（ａ）に一部を拡大して示したように、一方向に延びる多数のスリット部２１を千鳥状に配設して構成されている。スリット部２１は厚さ方向に貫通する切り目である。スリット線２３のスリット部２１と非スリット部２２は、それぞれ所定長さに形成され、スリット線２３は一定の間隔をおいて多数並設されている。並設に際してスリット線２３は、隣り合うスリット線２３のスリット部２１と非スリット部２２の中間位置が互いにスリット線２３の法線方向に並ぶように配置される。

このような緩衝材１２は、スリット部２１を有するだけでは単なるシート状であるので緩衝作用はあまりない。しかし、スリット線２３の長手方向と直交する方向（法線方向）で引き延ばしてスリット部２１を広げて立体化済み緩衝材１２ｂにすると、図３の（ｂ）に一部を拡大して示したように、おおよそハニカム形状の目２４（開口）が形成される。図４は、形状の変化を示す説明図である。この目２４を形成する部分、つまりスリット部２１以外の部分は、緩衝材１２の面方向に対して斜めに傾いて、緩衝作用を発揮する構造となる。

緩衝材製造装置１１の基材シート供給部１３は、緩衝材１２の材料である基材シート１２ａを供給する部分であり、例えばクラフト紙や樹脂シートなど適宜の材料からなりロール状に巻かれた基材シート１２ａを、支持ローラ３１で引き出し可能に保持している。基材シート１２ａの送り出し位置にはモータに接続された送りローラ３２が備えられている。

スリット形成部１４は、カッターローラ４１とアンビルローラ４２を有し、カッターローラ４１の外周面にはスリット形成刃４１ａが形成されている。カッターローラ４１にはモータが接続される。

スリット形成刃４１ａは、前述したようなスリット群を形成するものである。スリット群とは、直線状のスリット部２１と非スリット部２２が縦に並んだスリット線２３を引っ張りによってスリット部２１が開くように並べたものである。

スリット形成部１４の前段には受動ローラである供給側抱かせローラ４３が、後段には同じく受動ローラである排出側抱かせローラ４４が配設され、カッターローラ４１によるスリット形成時に適切な張力を付与できるようにしている。供給側抱かせローラ４３と排出側抱かせローラ４４にはニップローラ４５を対設して、基材シート１２ａ又は緩衝材１２を挟んでいる。

巻き取り部１５は、排出側抱かせローラ４４の後段に設けられた巻き取りローラ５１で構成されている。巻き取りローラ５１は、スリット群が形成された緩衝材１２を巻き取るものでありモータに接続されている。巻き取り部１５の直前には、巻き取りに際して張力をかける張力ローラ５２と、張力ローラ５２の前段に設けられる上流側ガイドローラ５３と、後段に設けられる下流側ガイドローラ５４を有している。張力ローラ５２に対設されたローラはニップローラ５２ａである。

送りローラ３２、カッターローラ４１、張力ローラ５２、巻き取りローラ５１に接続されたモータ（図示せず）は、制御部（図示せず）により回転が制御される。

このような概略構造の緩衝材製造装置１１において、カッターローラ４１のスリット形成刃４１ａの流れ方向Ｙは、図１に示したように、基材シート１２ａの搬送方向（長手方向）Ｘに対して直交する基材シート１２ａの幅方向に対して適宜角度傾斜している。

すなわち、カッターローラ４１のスリット形成刃４１ａは、スリット部２１を形成する個々の刃先が断続的に直線状に並んだものが多数並設された構造であり、スリット形成刃４１ａの流れ方向Ｙ、つまり刃先が連なり断続的に並んでいる方向が、搬送方向Ｘに対して直交する方向から所望の傾斜角度θ傾いている。この所望の傾斜角度θは、０°＜θ＜９０°である。

図１の例では、カッターローラ４１の軸方向は、基材シート１２ａの搬送方向Ｘに対して直交する基材シート１２ａの幅方向と同一である。このため、スリット形成刃４１ａの流れ方向Ｙは、カッターローラ４１の軸方向からも前述と同じ所望の傾斜角度θ傾いている。

なお、スリット形成刃４１ａは、基材シート１２ａの幅以上の長さに形成して、基材シート１２ａの一側から他側に全体に亘ってスリット線２３が形成されてスリット部２１が端に露出するようにすることもできる。しかし、図１に示したように、スリット形成刃４１ａの形成範囲を基材シート１２ａの幅以下の長さの範囲にして、一側と他側にスリット部２１のない適宜幅の耳部２５（図３の（ａ）参照）を設けられる長さとするのが望ましい。巻取り後などの取り扱い時に端が破れたりすることを回避できるからである。

また、緩衝材製造装置１１においては、カッターローラ４１から後段に備えられるローラ間の距離（基材シート１２ａ又は緩衝材１２におけるローラに接触する点間の距離）は単位長さＬｓ以下に設定される。

単位長さＬｓとは、図５に示したように、緩衝材１２の幅方向の一側から他側まで斜めに延びる１本のスリット線２３を対角線とする平面視方形をなす仮想の単位領域Ｓにおける搬送方向Ｘの長さに相当する長さである。これは、斜めに延びるスリット部２１を有する緩衝材１２における基準となる長さである。具体的には、緩衝材１２に形成された複数のスリット線２３のうち、幅方向の一側から他側に延びる１本のスリット線２３に注目した場合に、そのスリット線２３を対角線とする仮想線で挟まれた単位領域Ｓの搬送方向Ｘにおける長さＷ×ｔａｎθである。

なお、前述した「緩衝材１２の幅方向の一側から他側まで」とは、前述したような耳部２５を有する緩衝材１２の場合には端よりも内側の位置を意味することになる。このため、同じ傾斜のスリット線２３を有する緩衝材１２でもスリット線２３の長さによって、厳密に言えば単位長さＬｓに差異が生じるが、緩衝材１２のスリット部２１が変形するか否かは、耳部２５の有無程度のスリット線２３の長さの違いよりもスリット線２３の傾斜角度に大きく依存するので、スリット線２３の長さの厳密な違いは無視できる。このため、単位長さＬｓはＷ×ｔａｎθとみなすことができる。

カッターローラ４１から後段に備えられるローラは、図１、図２に示したように、搬送方向Ｘ前段から順に、カッターローラ４１、排出側抱かせローラ４４、上流側ガイドローラ５３、張力ローラ５２、下流側ガイドローラ５４、巻き取りローラ５１である。このため、カッターローラ４１と排出側抱かせローラ４４の間の距離Ｌｏｕｔと、排出側抱かせローラ４４と上流側ガイドローラ５３の間の距離Ｌ１と、上流側ガイドローラ５３と張力ローラ５２の間の距離Ｌ２と、張力ローラ５２と下流側ガイドローラ５４の間の距離Ｌ３と、下流側ガイドローラ５４と巻き取りローラ５１の間の距離Ｌ４は、単位長さＬｓ以下である。つまり、いずれの距離Ｌｏｕｔ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４も、Ｗ×ｔａｎθの長さと同じか、それよりも短い。排出側抱かせローラ４４と巻き取りローラ５１の間の距離Ｌｓｔｒが、単位長さＬｓ以下であってもよい。

具体的には、図５に示したように、緩衝材１２の幅がＷであり、搬送方向Ｘと直交する方向とスリット線２３との角度がθである場合に、単位長さは、Ｗ×ｔａｎθとなる。例えばθが４５度であるときには、ｔａｎθが１であることから、単位長さＬｓは緩衝材１２の幅Ｗと同じになる。

各ローラの駆動制御、特に張力ローラ５２と巻き取りローラ５１の回転条件（回転数やトルク）は、次のようにして得られる緩衝材１２の引張特性に基づいて設定される。

緩衝材１２の引張特性は、緩衝材１２の引っ張りに対する挙動を確認する引張試験で得られる。この試験は、ＪＩＳ－Ｐ８１１３（紙及び板紙－引張特性の試験方法－第２部：定速伸張法）に準拠したものである。

使用した試験装置は、Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｈｅｎｇ Ｙｕ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ社製のコンピュータ支援引張試験機で、モデルＨＹ－２０５ＣＳである。

試験片は、７０ｇ／ｍ^２、１１０μｍ厚のクラフト紙に、スリット部２１の長さ１０ｍｍ、非スリット部２２の長さ３ｍｍ、スリット線２３に沿う法線間隔が２ｍｍのスリット群を形成したものである。スリット線２３の傾斜角度については、９種類のものを用意した。すなわち、搬送方向Ｘと直交する方向とスリット線２３との傾斜角度θが、図６に示したように、９０°であるものを試料＜１＞とし、以下同様に、７１．６°のものを試料＜２＞、６３．４°のものを試料＜３＞、５６．３°のものを試料＜４＞、４５°のものを試料＜５＞、２６．６°のものを試料＜６＞、１４°のものを試料＜７＞、５．７°のものを試料＜８＞、０°のものを試料＜９＞とした。試料＜１＞はいわゆる縦スリット紙であり、試料＜９＞は横スリット紙である。

試験片の幅Ｗは、いずれも５０ｍｍであり、掴み間隔Ｌは５０ｍｍと１００ｍｍの２種類とした。掴み間隔Ｌが５０ｍｍであるものが［試験１］であり、掴み間隔Ｌが１００ｍｍであるものが［試験２］である。

引張速度は、２０ｍｍ／分とした。

試験の結果を図７の表に示す。表に示した結果は、各試験に用いる試験片を５点以上用意して複数回行った結果の平均値である。

図７の表から判るように、Ｗ×ｔａｎθの値が単位長さＬｓ以下となるものでは、降伏点は見られなかった。すなわち、［試験１］では、試料＜１＞～＜５＞について、［試験２］では試料＜１＞～＜３＞については、スリット部２１は開かなかった。

また、前述のようなクラフト紙からなり前述のようなスリット群を有する緩衝材１２では、試料＜９＞の結果から、スリット部２１が最初に開く引っ張り張力は、おおよそ０．８５Ｎ／５０ｍｍ（１７Ｎ／ｍ）と推定できる。

さらに、傾斜角度が大きくなるに従って、スリット部２１を開くために必要な引っ張り張力が大きくなることが判る。逆に言えば、傾斜角度が大きいほど、張力をかけてもスリット部２１が開かない。

各ローラを駆動制御する制御部は、試験結果に基づいて、搬送や巻き取りに必要な引っ張り力が得られる駆動制御を実行するように、傾斜角度θに応じて駆動条件が設定される。引っ張り力は、傾斜角度０°の横スリット紙の場合にスリット部２１が最初に開く引っ張り張力（例えば０．８５Ｎ／５０ｍｍ（１７Ｎ／ｍ））に１／ｃｏｓθを乗じた値を参考に設定し、搬送や巻き取り時に張力をかけながらもスリット部２１が開かないようにする。

以上のように構成された緩衝材製造装置１１では、スリット部２１と非スリット部２２が縦に並んだスリット線２３を、基材シート１２ａの搬送方向に対して直交する基材シート１２ａの幅方向に対して傾斜させて形成して緩衝材１２を得る。その後、緩衝材１２を搬送し巻取りを行う際に、緩衝材１２の幅方向の一側から他側まで斜めに延びる１本のスリット線２３を対角線とする平面視方形をなす仮想の単位領域Ｓにおける搬送方向の長さに相当する単位長さＬｓ以下の間隔で離間配置されたローラを用いる、という緩衝材製造方法を実行する。

まず、基材シート供給部１３から送り出された基材シート１２ａは、一定の周速で回転するカッターローラ４１によってスリット形成がなされる。このとき基材シート１２ａには、供給側抱かせローラ４３と排出側抱かせローラ４４によって張力がかけられている。スリット部２１は、カッターローラ４１のスリット形成刃４１ａの傾斜角度θに応じて、基材シート１２ａ（緩衝材１２）の幅方向に対して所望の角度傾けて形成される（図３の（ａ）、図５参照）。

このスリット形成において、カッターローラ４１のスリット形成刃４１ａは、横スリット紙を形成する場合のようにアンビルローラ４２に対して線で当たるのではなく、点で当たる。このため、必要な切断圧を低下させることができるとともに、スリット形成作業を高速で行っても、安定した切断性能を得られる。

安定した切断は、カッターローラ４１と排出側抱かせローラ４４との間の配設間隔を単位長さＬｓ以下としたことによっても実現できる。つまり、緩衝材１２の強度限界に近いような高い張力をかけた状態でスリット形成が行えるので、スリット部２１が適切に形成される。

そのうえ、スリット部２１の配設方向は緩衝材１２の長手方向に対して斜めであるので、縦スリット紙の場合とは異なり、搬送しながらでも緩衝材１２を立体化することが可能になる。

スリット部２１が形成された緩衝材１２は、続けて搬送され、巻き取りローラ５１に巻き取られるが、緩衝材１２をカッターローラ４１から巻き取りローラ５１に巻き取られるまで緩衝材１２を支持し送るローラは、すべて平行に配設され、それらの配設間隔は単位長さＬｓ以下である。このため、前述のように緩衝材１２の強度限界に近い張力でもかけることができる。

緩衝材１２は、スリット部２１が変形を受けることなしに搬送されて、巻き取られる。巻取りに際しては、制御部によって各ローラの回転数やトルクを制御して、巻径に応じてモータの駆動条件を変化させて巻き始めと巻き終わりに巻き取り張力を高めるような巻取り動作を行う。

このように、ローラ間の配置間隔を単位長さＬｓ以下にしたので、高い張力をかけてもスリット部２１の変形をさせることなく搬送や巻き取りができるので、必要な張力をかけての巻き取りが可能であり、持ち運びや取り扱いに適した巻取り状態が得られる。良好な巻取り状態が得られるので、ロール状に巻き取られた緩衝材１２を用いて梱包を行うなどの作業も円滑に行うようにすることができる。

以下、その他の例について説明する。この説明において前述の構成と同一の部位については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

図８は、基材シート供給部１３の後段の他の例を示している。すなわち、スリット形成部１４の前段に、搬送される基材シート１２ａを複数枚に重ね合わせる重ね部１６を備えている。

前述したようにカッターローラ４１のスリット形成刃４１ａによる切断は点当たりで行えるので、横スリット紙を形成する場合よりも切断圧を低減できるが、ある程度の切断圧は必要である。そのため、スリット形成時に基材シート１２ａに張力をかける必要があり、引張強度の低い基材シート１２ａでは、スリット形成時やその後の搬送時に破断してしまうおそれがある。

そこで、図８に示した例では、基材シート１２ａを搬送方向に延びる折り線で折って重ね合わせて、スリット形成時やその後の搬送時に強度を維持できるようにしている。

重ね部１６は、一般的な三角板６１を配置して構成できる。緩衝材１２は縦に半分に折って二重にしたり、更に縦に半分に折って四重にしたりなされる。

このような重ね部１６を有する緩衝材製造装置１１では、強度の高くない基材シート１２ａに対しても、スリット形成と搬送が確実に行える。

前述の例では、供給側抱かせローラ４３と排出側抱かせローラ４４を受動ローラとしたが、駆動ローラであってもよい。

１１…緩衝材製造装置
１２…緩衝材
１２ａ…基材シート
１３…基材シート供給部
１４…スリット形成部
１５…巻取り部
１６…重ね部
２１…スリット部
２２…非スリット部
２３…スリット線
４１…カッターローラ
４１ａ…スリット形成刃
４４…排出側抱かせローラ
５１…巻き取りローラ
Ｌｓ…単位長さ
Ｘ…搬送方向
Ｙ…スリット形成刃の流れ方向

Claims (3)

1. 基材シートを供給する基材シート供給部と、カッターローラを有し線状のスリット部と非スリット部が縦に並んだスリット線を引っ張りによって前記スリット部が開くように並べたスリット群を形成するスリット形成部と、前記スリット群が形成された緩衝材を巻き取る巻き取り部を備えた緩衝材製造装置であって、
   前記カッターローラのスリット形成刃の流れ方向が、前記基材シートの搬送方向に対して直交する前記基材シートの幅方向に対して傾斜しており、
   前記スリット形成部の前段と後段にそれぞれ、前記スリット形成部における前記基材シートに張力を付与するローラが配設され、
   これらローラのうち前記カッターローラの後段に備えられるローラと前記カッターローラとの間の距離が、前記緩衝材の幅方向の一側から他側まで斜めに延びる１本の前記スリット線を対角線とする平面視方形をなす仮想の単位領域における搬送方向の長さに相当する単位長さ以下に設定された
   緩衝材製造装置。
2. 前記スリット形成部の前段に、搬送される基材シートを複数枚に重ね合わせる重ね部を備えた
   請求項１に記載の緩衝材製造装置。
3. 供給される基材シートに対してカッターローラによって、線状のスリット部と非スリット部が縦に並んだスリット線を引っ張りによって前記スリット部が開くように並べたスリット群を形成したのち、前記スリット群が形成された緩衝材を巻き取る緩衝材製造方法であって、
   前記カッターローラの前段と後段にそれぞれローラを配設して、後段のローラが、前記カッターローラとの間の距離を前記緩衝材の幅方向の一側から他側まで斜めに延びる１本の前記スリット線を対角線とする平面視方形をなす仮想の単位領域における搬送方向の長さに相当する単位長さ以下に設定して設けられて、
   前記スリット線を、前記基材シートの搬送方向に対して直交する前記基材シートの幅方向に対して傾斜させ、かつ前記基材シートに張力を付与しながら形成し、巻き取りを行う
   緩衝材製造方法。

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