本發(fā)明涉及一種具有高透氣性及透濕性的食品包裝用塑料膜,特別涉及適于包裝像面包那樣有大量水蒸氣的蒸發(fā)的食品的高透濕性微多孔塑料膜、及其制造方法以及制造裝置。
背景技術(shù):
以往,面包、蔬菜等食品是裝入紙制或聚烯烴類等塑料膜制的袋中銷售。紙制的袋雖然是高透濕性,然而具有無法看到內(nèi)容物的問題。另外,塑料膜制的袋雖然可以看到內(nèi)容物,然而不具有足夠的透濕性,因此其問題在于明顯地?fù)p害面包的風(fēng)味及口感。特別是需要脆硬的口感的法式面包的剛剛烤好后的水分活性為0.95,高于賦予恰當(dāng)?shù)目诟械乃?0.9~0.85),因此如果在將法式面包干燥至水分活性降低到該水平后沒有包裝,脆硬的口感就會(huì)受損。若在水分活性充分地降低之前就將面包包裝在塑料膜袋中,面包就會(huì)急劇地變軟,從而損害口感。
為了獲得可以很好地看到內(nèi)容物同時(shí)具有高透濕性的塑料膜,以往采用的方法是開設(shè)多個(gè)直徑0.5~3mm左右的孔。例如,日本特開2006-158254號(hào)公開過由具有10~200μm的厚度、每一袋具有1個(gè)以上的微孔的單層或多層的高分子膜制成的柑橘類貯藏用袋。微孔的開孔面積為0.1mm2以下(例如平均孔徑約為50μm),微孔的數(shù)目例如為24個(gè)/袋。日本特開2006-158254號(hào)公開過用針機(jī)械地穿孔的方法、使用熱針、激光、放電等的穿孔方法、用具有微細(xì)且銳利的突起的輥將膜夾入而將其損傷的穿孔方法等。但是,該袋的微孔的平均孔徑大到約50μm,并且每一袋的數(shù)目少。另外,雖然暗示出了使用具有微細(xì)且銳利的突起的輥的穿孔方法,然而并沒有記載其具體的構(gòu)成。
日本特開2011-225234號(hào)公開過在透過性基材的至少一面熱粘接由聚氨酯及苯乙烯·丁二烯·苯乙烯(SBS)橡膠制成的膜而成的食品包裝用層疊膜。由聚氨酯及SBS橡膠制成的膜的透濕度為500~1000g·30μm/(m2·天·40℃90%RH)。另外,透過性基材為無紡布、人造絲紙、玻璃紙膜、有孔膜、聚乳酸膜、厚30μm以下的聚苯乙烯膜等。聚氨酯/SBS橡膠膜可以通過向透過性基材上擠出層壓而層疊。但是,由于(a)聚氨酯/SBS橡膠膜本身價(jià)格高,而且(b)還需要聚氨酯/SBS橡膠膜與透過性基材的擠出層壓工序,因此該食品包裝用層疊膜存在有作為面包、蔬菜等食品的包裝用膜而言過于昂貴的問題。
鑒于以上的事情,期望有如下的塑料膜,即,在包裝面包、蔬菜等食品時(shí)可以看到內(nèi)部,同時(shí)具有能夠使其水分快速地蒸發(fā)的足夠的透濕性,并且可以廉價(jià)地制造。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明所要解決的問題
因而,本發(fā)明的目的在于,提供可以看到所包裝的內(nèi)容物、同時(shí)具有能夠使其水分快速地蒸發(fā)的足夠的透濕性、并且可以廉價(jià)地制造的高透濕性微多孔塑料膜、及其制造方法以及制造裝置。
解決問題的手段
鑒于上述目的,進(jìn)行了深入研究,其結(jié)果是,本發(fā)明人發(fā)現(xiàn),將無規(guī)地具有不同大小的多個(gè)高硬度微粒的第一圖案輥向表面平坦的金屬輥推壓,由此制成形成有不同大小的多個(gè)凹部的砧輥,當(dāng)在推壓塑料膜的同時(shí)使其通過該砧輥與無規(guī)地具有不同大小的多個(gè)高硬度微粒的第二圖案輥的間隙時(shí),不僅可以在塑料膜中無規(guī)地形成具有不同的開口直徑及深度的多個(gè)凹部,而且可以在凹部形成裂縫,由此可以有效地制造具有所期望的高透濕度的微多孔塑料膜,從而想到了本發(fā)明。
即,本發(fā)明的高透濕性微多孔塑料膜的特征在于,無規(guī)地形成有具有不同的開口直徑及深度的多個(gè)凹部,在所述凹部形成有裂縫,
所述凹部具有60~300μm的范圍的開口直徑分布及10~100μm的范圍的深度分布,
所述裂縫的50%以上形成于所述凹部的底部與側(cè)部的交界區(qū)域,由此具有100~7000g/m2·24hr·40℃90%RH的透濕度。
所述凹部的開口直徑分布的寬度優(yōu)選為100μm以下,深度分布的寬度優(yōu)選為50μm以下。
所述凹部的平均開口直徑優(yōu)選為100~240μm,平均深度優(yōu)選為20~80μm。
所述凹部?jī)?yōu)選具有近似多邊體的形狀。
所述塑料膜表面中的所述凹部的面積率優(yōu)選為10~70%。
所述塑料膜優(yōu)選具有20~100μm的范圍的厚度。
所述裂縫優(yōu)選形成于所述凹部的至少30%。
制造無規(guī)地形成有具有不同的開口直徑及深度的多個(gè)凹部、且在所述凹部形成有裂縫的高透濕性微多孔塑料膜的本發(fā)明的方法的特征在于,
將在輥主體的表面無規(guī)地具有帶有尖銳的角部的多個(gè)高硬度微粒的第一圖案輥向表面平坦的金屬輥推壓,制作在所述金屬輥的表面無規(guī)地形成有多個(gè)凹部的砧輥,
將在輥主體的表面無規(guī)地具有帶有尖銳的角部的多個(gè)高硬度微粒的第二圖案輥與所述砧輥相面對(duì)地配置,
使所述塑料膜通過所述第二圖案輥與所述砧輥的間隙。
本發(fā)明的方法中,所述第一及第二圖案輥優(yōu)選分別在輥主體的表面無規(guī)地具有多個(gè)高硬度微粒,這些微粒具有5以上的莫氏硬度、2以下的縱橫比、80~500μm的范圍的粒徑分布、以及20~200μm的范圍的高度分布,同時(shí)帶有尖銳的角部。
本發(fā)明的方法中,所述砧輥優(yōu)選為在表面無規(guī)地形成有具有70~350μm的范圍的開口直徑分布及15~150μm的范圍的深度分布的多個(gè)凹部的金屬輥。
本發(fā)明的方法中,優(yōu)選通過調(diào)節(jié)對(duì)通過所述第二圖案輥與所述砧輥的間隙的所述塑料膜的推壓力,來調(diào)節(jié)所述透濕度。
本發(fā)明的方法中,優(yōu)選所述第一圖案輥的高硬度微粒的粒徑分布的寬度為120μm以下,高度分布的寬度為50μm以下。
本發(fā)明的方法中,優(yōu)選所述砧輥的凹部的開口直徑分布的寬度為100μm以下,深度分布的寬度為50μm以下。
本發(fā)明的方法中,優(yōu)選所述第二圖案輥的高硬度微粒的粒徑分布的寬度為120μm以下,高度分布的寬度為50μm以下。
本發(fā)明的方法中,優(yōu)選所述第一及第二圖案輥的高硬度微粒具有150~400μm的平均粒徑及50~150μm的平均高度,形成于所述砧輥的表面的凹部具有110~300μm的平均開口直徑及25~120μm的平均深度。
本發(fā)明的方法中,優(yōu)選在所述第一及第二圖案輥的輥表面以10~70%的面積率附著所述高硬度微粒。
本發(fā)明的方法中,優(yōu)選所述砧輥表面中的所述凹部的面積率為10~70%。
本發(fā)明的方法中,優(yōu)選對(duì)所述塑料膜的推壓力以線壓計(jì)為0.2~150kgf/cm的范圍內(nèi)。
制造無規(guī)地形成有具有不同的開口直徑及深度的多個(gè)凹部、且在所述凹部形成有裂縫的高透濕性微多孔塑料膜的本發(fā)明的裝置的特征在于,
具備:
圖案輥,其在輥主體的表面無規(guī)地具有帶有尖銳的角部的多個(gè)高硬度微粒;
砧輥,其被與所述圖案輥相面對(duì)地配置;
搬送輥,其使塑料膜通過所述圖案輥與所述砧輥的間隙;和
調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),其調(diào)節(jié)所述圖案輥與所述砧輥的間隙,
在所述砧輥的表面無規(guī)地形成有多個(gè)凹部。
本發(fā)明的裝置中,優(yōu)選所述圖案輥的高硬度微粒具有5以上的莫氏硬度、2以下的縱橫比、80~500μm的范圍的粒徑分布、以及20~200μm的范圍的高度分布,所述砧輥的表面的凹部具有70~350μm的范圍的開口直徑分布及15~150μm的范圍的深度分布。
本發(fā)明的裝置中,優(yōu)選所述圖案輥的高硬度微粒的粒徑分布的寬度為120μm以下,高度分布的寬度為50μm以下。
本發(fā)明的裝置中,優(yōu)選所述砧輥的凹部的開口直徑分布的寬度為100μm以下,深度分布的寬度為50μm以下。
本發(fā)明的裝置中,優(yōu)選所述圖案輥的高硬度微粒具有150~400μm的平均粒徑及50~150μm的平均高度,形成于所述砧輥的表面的凹部具有110~300μm的平均開口直徑及25~120μm的平均深度。
本發(fā)明的裝置中,優(yōu)選在所述圖案輥的輥表面以10~70%的面積率附著所述高硬度微粒。
本發(fā)明的裝置中,優(yōu)選所述砧輥表面中的所述凹部的面積率為10~70%。
本發(fā)明的裝置中,優(yōu)選利用所述間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在0.2~150kgf/cm的線壓的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)對(duì)所述塑料膜的推壓力。
附圖說明
圖1是表示本發(fā)明的制造裝置的示意圖。
圖2是表示圖1的裝置的穿孔裝置的主視圖。
圖3是表示使用第一圖案輥在表面平坦的金屬輥中形成凹部的樣子的示意圖。
圖4是表示對(duì)進(jìn)入了圖案輥與砧輥的間隙的塑料膜進(jìn)行穿孔的樣子的放大圖。
圖5是詳細(xì)地表示對(duì)進(jìn)入了圖案輥與砧輥的間隙的塑料膜進(jìn)行穿孔的樣子的局部放大剖面圖。
圖6是更詳細(xì)地表示對(duì)進(jìn)入了圖案輥與砧輥的間隙的塑料膜進(jìn)行穿孔的樣子的局部放大剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明的高透濕性微多孔塑料膜的局部放大剖面圖。
圖8(a)是表示樣品1的高透濕性微多孔OPP膜的光學(xué)顯微鏡照片(倍率:25倍)。
圖8(b)是表示樣品1的高透濕性微多孔OPP膜的光學(xué)顯微鏡照片(倍率:100倍)。
圖9(a)是表示樣品2的高透濕性微多孔OPP膜的光學(xué)顯微鏡照片(倍率:25倍)。
圖9(b)是表示樣品2的高透濕性微多孔OPP膜的光學(xué)顯微鏡照片(倍率:100倍)。
圖10(a)是表示樣品3的高透濕性微多孔OPP膜的光學(xué)顯微鏡照片(倍率:25倍)。
圖10(b)是表示樣品3的高透濕性微多孔OPP膜的光學(xué)顯微鏡照片(倍率:100倍)。
圖11是表示樣品3的高透濕性微多孔OPP膜的激光顯微鏡照片(倍率:1000倍)。
圖12是表示沿著圖11的線段AB的高透濕性微多孔OPP膜的輪廓的曲線圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明,然而只要沒有特別指出,關(guān)于一個(gè)實(shí)施方式的說明就也適用于其他的實(shí)施方式。另外,下述說明并非限定性的,在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以實(shí)施各種變更。
[1]制造方法及裝置
使用圖1及圖2所示的裝置,對(duì)制造高透濕性微多孔塑料膜的方法的一例進(jìn)行說明。該裝置具備:構(gòu)成穿孔裝置的圖案輥1及砧輥2、第一及第二卷軸3、4、圖案輥1及砧輥2的支承輥5、6、和第一及第二導(dǎo)輥7、8。也可以在第一卷軸3或第一導(dǎo)輥7設(shè)置用于調(diào)整塑料膜11的張力的機(jī)構(gòu)(未圖示),也可以在第二卷軸4或第二導(dǎo)輥8設(shè)置用于調(diào)整高透濕性微多孔塑料膜11’的張力的機(jī)構(gòu)(未圖示)。
(1)穿孔裝置
圖2所示的穿孔裝置中,從上方起依次將支承輥5、圖案輥1、砧輥2及支承輥6分別借助一對(duì)軸承25、25、21、21、22、22、26、26自由旋轉(zhuǎn)地支承于一對(duì)框架30、30。支承輥5、6既可以是金屬制,也可以是橡膠制。圖示的例子中,圖案輥1及砧輥2雙方都是驅(qū)動(dòng)輥。圖案輥1的軸承21、21被固定于框架30、30,上下的支承輥5、6的軸承25、25、26、26及砧輥2的軸承22、22沿著一對(duì)框架30、30上下自由移動(dòng)。在上方的支承輥5的兩個(gè)軸承25、25中安裝有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)35、35,在下方的支承輥6的兩個(gè)軸承26、26中安裝有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)36、36。上方的支承輥5將圖案輥1向下方推壓,下方的支承輥6將砧輥2向上方推壓。利用支承輥6的推壓,砧輥2被夾隔著塑料膜11向圖案輥1推壓。由于圖案輥1及砧輥2分別由支承輥5、6推壓,因此可以防止穿孔中的彈性變形。
(2)圖案輥
圖案輥1如圖4中詳細(xì)所示,優(yōu)選為在金屬制輥主體1a的表面利用鍍鎳等的鍍層1c無規(guī)地固著有多個(gè)高硬度微粒1b的輥。這樣的圖案輥1的具體例例如記載于日本特開平5-131557號(hào)、日本特開平9-57860號(hào)及日本特開2002-59487號(hào)中。
高硬度微粒1b帶有尖銳的角部,并且具有5以上的莫氏硬度及2以下的縱橫比。帶有尖銳的角部的高硬度微粒1b優(yōu)選為金剛石微粒,特別優(yōu)選為金剛石的粉碎微粒。因縱橫比為2以下,因而高硬度微粒1b具有近似于球體的多邊體形狀。高硬度微粒1b的縱橫比優(yōu)選為1.6以下,更優(yōu)選為1.4以下。
高硬度微粒1b具有80~500μm的范圍的粒徑分布。若高硬度微粒1b的粒徑小于80μm,則形成于塑料膜11的凹部11a的開口直徑不充分,無法形成足夠的裂縫。另一方面,若高硬度微粒1b的粒徑大于500μm,則形成于塑料膜11的凹部11a的開口直徑過大,形成過大的裂縫。高硬度微粒1b的粒徑的下限優(yōu)選為100μm,更優(yōu)選為120μm。另外,高硬度微粒1b的粒徑的上限優(yōu)選為450μm,更優(yōu)選為400μm。
由于高硬度微粒1b的約1/2~2/3被埋設(shè)于鍍層1c中,因此從鍍層1c的表面突出的高硬度微粒1b的高度分布為20~200μm的范圍。若高硬度微粒1b的高度小于20μm,則形成于塑料膜11的凹部11a的深度不充分,無法形成足夠的裂縫。另一方面,若高硬度微粒1b的高度大于200μm,則形成于塑料膜11的凹部11a過深,形成過大的裂縫。高硬度微粒1b的高度分布的下限優(yōu)選為30μm,更優(yōu)選為40μm。另外,高硬度微粒1b的高度分布的上限優(yōu)選為170μm,更優(yōu)選為150μm。
高硬度微粒1b的平均粒徑優(yōu)選為150~400μm,平均高度優(yōu)選為50~150μm。高硬度微粒1b的平均粒徑的下限更優(yōu)選為180μm,最優(yōu)選為200μm。另外,高硬度微粒1b的平均粒徑的上限更優(yōu)選為370μm,最優(yōu)選為330μm。高硬度微粒1b的平均高度的下限更優(yōu)選為60μm,最優(yōu)選為70μm。另外,高硬度微粒1b的平均高度的上限更優(yōu)選為130μm,最優(yōu)選為110μm。
如后所述,圖案輥1的高硬度微粒1b嵌合于砧輥2的凹部2a中,由此在塑料膜11形成凹部11a,因此高硬度微粒1b與凹部2a的尺寸及形狀需要盡可能接近。為此,高硬度微粒1b的粒徑分布的寬度越窄越好。此處,“粒徑分布的寬度”是指最大粒徑與最小粒徑的差。當(dāng)然,凹部2a的開口直徑分布的寬度(最大開口直徑與最小開口直徑的差)也是越窄越好。窄粒徑分布的高硬度微粒1b與窄開口直徑分布的凹部2a即使被任意地組合,充分地嵌合的概率也很高,由此不僅可以在塑料膜11形成足夠大小的凹部11a,而且可以在凹部11a的大部分形成裂縫11b。
基于上述理由,高硬度微粒1b的粒徑分布的寬度優(yōu)選為120μm以下,更優(yōu)選為100μm以下。所謂粒徑分布為80~500μm且其寬度為120μm以下是指,例如若高硬度微粒1b的粒徑的上限為500μm,則下限為380μm以上,若粒徑的上限為400μm,則下限為280μm以上。因而,在塑料膜11形成比較大的凹部11a的情況下,在80~500μm的粒徑分布范圍內(nèi),使用大粒徑范圍(120μm以下的寬度)的高硬度微粒1b,在形成比較大的凹部11a的情況下,使用小粒徑范圍(120μm以下的寬度)的高硬度微粒1b。同樣地,高硬度微粒1b的高度分布的寬度(最大高度與最小高度的差)優(yōu)選為50μm以下,更優(yōu)選為40μm以下。
由于高硬度微粒(例如金剛石微粒)1b具有各種形狀及粒徑,因此為了設(shè)為均勻的形狀及粒徑,優(yōu)選實(shí)施分級(jí)處理。
圖案輥1的表面中的高硬度微粒1b的面積率(高硬度微粒1b占圖案輥表面的比例)優(yōu)選為10~70%。若高硬度微粒1b的面積率小于10%,則無法在塑料膜11中以足夠的密度形成凹部,無法獲得足夠的透濕度。另一方面,事實(shí)上很難在圖案輥1的表面以大于70%的面積率附著高硬度微粒1b。高硬度微粒1b的面積率的下限更優(yōu)選為20%,上限更優(yōu)選為60%。
在塑料膜11的穿孔中為了防止圖案輥1撓曲,優(yōu)選利用硬質(zhì)金屬來形成圖案輥1的輥主體1a。作為硬質(zhì)金屬,可以舉出SKD11那樣的模具鋼。
(3)砧輥
其特征在于,與圖案輥1相面對(duì)地配置的砧輥2的輥表面具有凹部2a。砧輥2的凹部2a具有70~350μm的范圍的開口直徑分布及15~150μm的范圍的深度分布。若凹部2a的開口直徑小于70μm或深度小于15μm,則形成于塑料膜11的凹部11a過小,無法形成足夠的裂縫。另一方面,若凹部2a的開口直徑大于350μm或深度大于150μm,則形成于塑料膜11的凹部11a過大,形成過大的裂縫。凹部2a的開口直徑的下限優(yōu)選為80μm,更優(yōu)選為90μm。另外,凹部2a的開口直徑的上限優(yōu)選為300μm,更優(yōu)選為250μm。此外,凹部2a的深度的下限優(yōu)選為20μm,更優(yōu)選為30μm。另外,凹部2a的深度的上限優(yōu)選為120μm,更優(yōu)選為100μm。
砧輥2的凹部2a具有110~300μm的平均開口直徑及25~120μm的平均深度。若凹部2a的平均開口直徑小于110μm或平均深度小于25μm,則形成于塑料膜11的凹部11a過小,無法形成足夠的裂縫。另一方面,若凹部2a的平均開口直徑大于300μm或平均深度大于120μm,則形成于塑料膜11的凹部11a過大,形成過大的裂縫。凹部2a的平均開口直徑的下限優(yōu)選為120μm,更優(yōu)選為140μm。另外,凹部2a的平均開口直徑的上限優(yōu)選為280μm,更優(yōu)選為230μm。此外,凹部2a的平均深度的下限優(yōu)選為35μm,更優(yōu)選為40μm。另外,凹部2a的平均深度的上限優(yōu)選為100μm,更優(yōu)選為80μm。
砧輥2的凹部2a也優(yōu)選具有均勻的形狀及尺寸。因此,優(yōu)選凹部2a的開口直徑分布的寬度為100μm以下,深度分布的寬度(最大深度與最小深度的差)為50μm以下。所謂開口直徑分布為70~350μm且其寬度為100μm以下是指,例如若凹部2a的開口直徑的上限為350μm,則下限為250μm以上,若開口直徑的上限為250μm,則下限為150μm以上。因而,在塑料膜11中形成比較大的凹部11a的情況下,在70~350μm的開口直徑分布范圍內(nèi),使用大開口直徑范圍(100μm以下的寬度)的凹部2a,在形成比較大的凹部11a的情況下,使用小開口直徑范圍(100μm以下的寬度)的凹部2a。凹部2a的開口直徑分布的寬度更優(yōu)選為80μm以下。同樣地,凹部2a的開口直徑分布的寬度優(yōu)選為50μm以下,更優(yōu)選為40μm以下。
砧輥2的表面中的凹部2a的面積率(凹部2a占砧輥表面的比例)優(yōu)選為10~70%。若凹部2a的面積率小于10%,則無法在塑料膜11中以足夠的密度形成凹部,無法獲得足夠的透濕度。另一方面,事實(shí)上很難以大于70%的面積率在砧輥2的表面形成凹部2a。凹部2a的面積率的下限更優(yōu)選為20%,上限更優(yōu)選為60%。
形成供圖案輥1的高硬度微粒1b所進(jìn)入的凹部2a的砧輥2用的金屬輥需要具有足夠的耐腐蝕性。當(dāng)然,為了防止塑料膜11的穿孔中的撓曲,砧輥2需要具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。因此,優(yōu)選利用高強(qiáng)度的耐腐蝕性不銹鋼(SUS440C、SUS304等)形成砧輥2。另外,也可以將砧輥2制成模具鋼那樣的硬質(zhì)金屬的內(nèi)層、和由SUS304那樣的高強(qiáng)度的耐腐蝕性不銹鋼構(gòu)成的外層的二層結(jié)構(gòu)。關(guān)于外層的厚度,在實(shí)用上為20~60mm左右即可。
圖案輥1的各高硬度微粒1b的粒徑利用具有與之相同面積的圓的直徑(相當(dāng)于圓的直徑)表示,砧輥2的各凹部2a的開口直徑利用具有與之相同的面積的圓的直徑(相當(dāng)于圓的直徑)表示。同樣地,高透濕性微多孔塑料膜11的凹部11a的開口直徑也是利用相當(dāng)于圓的直徑表示。
[2]制造方法
(1)砧輥的制作
在表面無規(guī)地形成有具有70~350μm的范圍的開口直徑分布及15~150μm的范圍的深度分布的多個(gè)凹部2a的砧輥2如圖3所示,是通過將在輥主體51a的表面利用鍍層53無規(guī)地固著有多個(gè)高硬度微粒52的第一圖案輥51向具有平坦表面的金屬輥42推壓而制作。與圖案輥(第二圖案輥)1相同,第一圖案輥51的高硬度微粒52帶有尖銳的角部,并且具有5以上的莫氏硬度、2以下的縱橫比、80~500μm的范圍的粒徑分布、以及20~200μm的范圍的高度分布(從鍍層53的表面算起)。
第一圖案輥51的高硬度微粒52優(yōu)選還具有150~400μm的平均粒徑及50~150μm的平均高度。高硬度微粒52的平均粒徑的下限更優(yōu)選為180μm,最優(yōu)選為200μm。另外,高硬度微粒52的平均粒徑的上限更優(yōu)選為370μm,最優(yōu)選為330μm。高硬度微粒52的平均高度的下限更優(yōu)選為60μm,最優(yōu)選為70μm。
高硬度微粒52的縱橫比更優(yōu)選為1.6以下,最優(yōu)選為1.4以下。另外,高硬度微粒52的面積率優(yōu)選為10~70%,其下限更優(yōu)選為20%,其上限更優(yōu)選為60%。
如上所述,由于第一圖案輥51可以具有與第二圖案輥1相同的高硬度微粒分布,因此可以將一個(gè)圖案輥?zhàn)鳛榈谝患暗诙D案輥51、1使用。
由于高硬度微粒(例如金剛石微粒)52與金屬輥42相比足夠硬,因此利用第一圖案輥51的推壓可以在金屬輥42的表面形成與高硬度微粒52對(duì)應(yīng)的凹部2a。利用研磨等除去在形成于金屬輥42的表面的、凹部2a的周圍所形成的毛刺。
若第一圖案輥51對(duì)金屬輥42的推壓力變大,則凹部2a及其面積率也變大。利用第一圖案輥51的高硬度微粒52在金屬輥42的表面形成具有70~350μm的范圍的開口直徑分布及15~150μm的范圍的深度分布的多個(gè)凹部2a所需的推壓力以線壓計(jì)優(yōu)選為0.2~150kgf/cm的范圍內(nèi)。
(2)圖案輥的高硬度微粒及砧輥的凹部的大小
為了在塑料膜11形成具有裂縫的多個(gè)凹部,砧輥2的凹部2a需要具有以微小的間隙承受圖案輥1的高硬度微粒1b的程度的大小。因此,(a)圖案輥1的高硬度微粒1b優(yōu)選具有80~500μm的范圍的粒徑分布及20~200μm的范圍的高度分布,(b)砧輥2的凹部2a優(yōu)選具有70~350μm的范圍的開口直徑分布及15~150μm的范圍的深度分布,(c)高硬度微粒優(yōu)選粒徑分布的寬度為120μm以下且高度分布的寬度(最大高度與最小高度的差)為50μm以下,(d)凹部2a優(yōu)選開口直徑分布的寬度為100μm以下且深度分布的寬度為50μm以下,(e)高硬度微粒1b優(yōu)選具有150~400μm的平均粒徑及50~150μm的平均高度,(f)凹部2a優(yōu)選具有110~300μm的平均開口直徑及25~120μm的平均深度。
此外,由于凹部2a優(yōu)選以微小的間隙承受高硬度微粒1b,因此凹部2a的平均開口直徑與高硬度微粒1b的平均粒徑的差優(yōu)選為100μm以下,更優(yōu)選為50μm以下。另外,凹部2a的平均深度與高硬度微粒1b的平均高度的差優(yōu)選為50μm以下,更優(yōu)選為30μm以下。而且,若使第一及第二圖案輥相同,則可以使凹部2a的平均開口直徑與高硬度微粒1b的平均粒徑的差盡可能小。對(duì)于凹部2a的縱橫比及高硬度微粒1b的縱橫比也是,若使第一及第二圖案輥相同,則可以使之大致相同。
(3)塑料膜
塑料膜11優(yōu)選為在由圖案輥1的高硬度微粒1b向砧輥2的凹部2a壓入時(shí)會(huì)發(fā)生塑性變形同時(shí)產(chǎn)生適度的裂縫的材質(zhì)。作為這樣的塑料,優(yōu)選聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯類、拉伸聚丙烯(OPP)、未拉伸聚丙烯(CPP)、聚乙烯等聚烯烴類、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物類(EVAc)、尼龍(Ny)等聚酰胺類、聚氯乙烯類、聚偏二氯乙烯類、聚苯乙烯類等熱塑性撓曲性聚合物。
作為面包、蔬菜等食品的包裝用的高透濕性膜,塑料膜11的厚度優(yōu)選為20~100μm的范圍內(nèi)。若塑料膜11的厚度小于20μm,則作為包裝用膜而言的強(qiáng)度不夠充分。另一方面,若塑料膜11的厚度大于100μm,則不僅作為包裝用膜而言過硬,而且借助本發(fā)明的方法的穿孔困難。塑料膜11的厚度更優(yōu)選為30~80μm。
塑料膜11并不限于單層膜,也可以是層疊膜。特別是在進(jìn)行熱封的情況下,優(yōu)選在內(nèi)層設(shè)置由LLDPE、EVAc之類的低熔點(diǎn)樹脂構(gòu)成的密封層。密封層的厚度可以為20~60μm左右。
(4)塑料膜的穿孔
圖2所示的穿孔裝置中,設(shè)置圖案輥1及砧輥2,在使塑料膜11通過它們的間隙的同時(shí),使砧輥2的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)32、32動(dòng)作而將圖案輥1與砧輥2的間隙縮小到給定的間隔,同時(shí)使支承輥5、6的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)35、35、36、36動(dòng)作,調(diào)整對(duì)圖案輥1及砧輥2施加的推壓力。當(dāng)塑料膜11通過設(shè)定為所期望的間隙的圖案輥1與砧輥2之間時(shí),如圖4~圖6所示,塑料膜11由高硬度微粒1b推壓而發(fā)生塑性變形,進(jìn)入砧輥2的凹部2a。像這樣,當(dāng)在高硬度微粒1b與凹部2a的狹窄的間隙中塑料膜11被部分地拉長(zhǎng)時(shí),塑料膜11就會(huì)部分地?cái)嗔选A硗?,塑料?1在高硬度微粒1b與砧輥2的凹部2a接觸的區(qū)域中被切斷。其結(jié)果是,由圖案輥1的高硬度微粒1b推壓而進(jìn)入砧輥2的凹部2a的塑料膜11的部分變形為凹部11a的形狀,同時(shí)在凹部11a形成切斷部(裂縫)11b。裂縫11b主要形成于凹部11a的底面周邊部(側(cè)面部與底面部的交界區(qū)域),然而當(dāng)然并非限定性的,有時(shí)也與高硬度微粒1b的形狀及凹部2a的形狀的組合對(duì)應(yīng)地在別的部位形成裂縫11b。
形成于塑料膜11的凹部11a(裂縫11b)的數(shù)目及尺寸隨著圖案輥1及砧輥2對(duì)塑料膜11施加的推壓力變高而增大。對(duì)塑料膜11施加的推壓力以線壓計(jì)優(yōu)選為0.2~150kgf/cm。若線壓小于0.2kgf/cm,則無法形成足夠的數(shù)目及尺寸的凹部11a(裂縫11b),無法獲得所期望的透濕度。另一方面,若圖案輥1的推壓力大于150kgf/cm,則凹部11a(裂縫11b)過大。更優(yōu)選的推壓力為1~100kgf/cm。
[3]高透濕性微多孔塑料膜
利用本發(fā)明的方法得到的高透濕性微多孔塑料膜11’如圖7所示,無規(guī)地形成具有不同的開口直徑Do及深度Dd的多個(gè)凹部11a,在凹部11a形成有裂縫11b。凹部11a具有60~300μm的范圍的開口直徑分布及10~100μm的范圍的深度分布。若凹部11a的開口直徑小于60μm或深度小于10μm,則無法形成足夠的數(shù)目及尺寸的裂縫11b。另一方面,若凹部11a的開口直徑大于300μm或深度大于100μm,則凹部11a過大,形成于凹部11a的裂縫11b也變得過大。凹部11a的開口直徑Dod的下限優(yōu)選為70μm,更優(yōu)選為80μm。凹部11a的開口直徑Dod的上限優(yōu)選為250μm,更優(yōu)選為200μm。另外,凹部11a的深度Dd的下限優(yōu)選為20μm,更優(yōu)選為30μm。凹部11a的深度Dd的上限優(yōu)選為80μm,更優(yōu)選為70μm。
基于與上述相同的理由,高透濕性微多孔塑料膜11’優(yōu)選還具有100~240μm的平均開口直徑Doav及20~80μm的平均深度Dav。凹部11a的平均開口直徑Doav的下限更優(yōu)選為110μm,最優(yōu)選為120μm。另外,凹部11a的平均開口直徑Doav的上限更優(yōu)選為200μm,最優(yōu)選為180μm。凹部11a的平均深度Dav的下限更優(yōu)選為30μm,最優(yōu)選為35μm。另外,凹部11a的平均深度Dav的上限更優(yōu)選為70μm,最優(yōu)選為60μm。
具有如上所述的開口直徑分布、平均開口直徑、深度分布及平均深度的凹部11a的尺寸較為一致。這是因?yàn)?,利用具有粒徑分布窄的高硬度微粒的圖案輥1和具有開口直徑分布窄的凹部的砧輥2來形成本發(fā)明的高透濕性微多孔塑料膜11’。
裂縫11b優(yōu)選形成于凹部11a的至少30%。若形成有裂縫11b的凹部11a相對(duì)于全部凹部11a的比例小于30%,則相對(duì)于凹部11a而言裂縫11b過少,無法獲得所期望的透濕度。裂縫11b優(yōu)選形成于凹部11a的至少40%,更優(yōu)選形成于至少50%。
裂縫11b的大半(50%以上)形成于凹部11a的底部與側(cè)部的交界區(qū)域。對(duì)此可以認(rèn)為是因?yàn)?,由高硬度微?b拉伸了的塑料膜11主要是在凹部11a的底部與側(cè)部的交界區(qū)域斷裂。當(dāng)然,塑料膜11斷裂的位置根據(jù)圖案輥1的高硬度微粒1b與砧輥2的凹部2a的形狀及尺寸的組合而不同,裂縫11b也有可能形成于凹部11a的底部與側(cè)部的交界區(qū)域以外的區(qū)域。
裂縫11b的大小也根據(jù)高硬度微粒1b與凹部2a的形狀及尺寸的組合而不同。此外,隨著圖案輥1與砧輥2的推壓力變大,凹部11a也會(huì)變大,并且數(shù)目增加,與此同時(shí)裂縫11b也變大,并且數(shù)目增加。因而,可以利用圖案輥1與砧輥2的推壓力來調(diào)整裂縫11b的大小及數(shù)目。
本發(fā)明的高透濕性微多孔塑料膜具有100~7000g/m2·24hr·40℃90%RH的透濕度?;贘IS Z 0208的“防濕包裝材料的透過濕度試驗(yàn)方法”來測(cè)定透濕度。通過調(diào)整圖案輥1與砧輥2的推壓力,來調(diào)整裂縫11b的大小及數(shù)目,由此可以在100~7000g/m2·24hr·40℃90%RH的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定高透濕性微多孔塑料膜的透濕度。若透濕度小于100g/m2·24hr·40℃90%RH,則高透濕性微多孔塑料膜不具有面包、蔬菜等食品等所必需的透濕性。另一方面,若透濕度大于7000g/m2·24hr·40℃90%RH,則透濕性過高。高透濕性微多孔塑料膜的透濕度優(yōu)選為200~6000g/m2·24hr·40℃90%RH,更優(yōu)選為300~6000g/m2·24hr·40℃90%RH。高透濕性微多孔塑料膜的透濕度可以根據(jù)應(yīng)該包裝的內(nèi)容物在上述范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
利用以下的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明更詳細(xì)地進(jìn)行說明,然而本發(fā)明并不限定于它們。
實(shí)施例1
(1)砧輥的制作
圖2所示的穿孔裝置中,安裝有在外徑200mm的SKD11制輥主體上以約60%的面積率利用鍍鎳52附著帶有尖銳的角部的多邊體狀的金剛石微粒53的第一圖案輥51、以及具有平坦表面的外徑200mm的金屬輥42。金剛石微粒53具有平均1.3的縱橫比,并且具有250~350μm的范圍的粒徑分布、300μm的平均粒徑、100~140μm的高度分布、以及100μm的平均高度。金屬輥42具有在SKD11制輥主體上設(shè)置了由耐腐蝕性不銹鋼(SUS440C)構(gòu)成的厚度50mm的外層的金屬包層結(jié)構(gòu)(クラッド構(gòu)造)。
如圖3所示,通過向金屬輥42以100kgf/cm的線壓推壓第一圖案輥51,而在金屬輥42的表面以約60%的面積率形成具有平均1.3的縱橫比、150~250μm的范圍的開口直徑分布、180μm的平均開口直徑、30~100μm的范圍的深度分布、以及60μm的平均深度的凹部2a,制作出砧輥2。
(2)塑料膜的穿孔
圖2所示的穿孔裝置中,安裝有與第一圖案輥51相同的第二圖案輥1、以及上述砧輥2,如圖1所示分別以6kgf/cm、10kgf/cm及100kgf/cm的線壓使厚40μm的拉伸聚丙烯(OPP)膜11通過兩個(gè)輥的間隙,制作出樣品1~3的高透濕性微多孔OPP膜11’。
將樣品1~3的高透濕性微多孔OPP膜11’的光學(xué)顯微鏡照片(倍率:50倍)分別表示于圖8~圖10中。從圖8~圖10中可以清楚地看到,隨著線壓增大,凹部11a變大,并且數(shù)目也增加。將由圖8~圖10測(cè)定出的樣品1~3的凹部11a的開口直徑分布、平均開口直徑、深度分布、平均深度、以及面積率表示于表1中。
(3)裂縫的觀察
圖11是樣品3的激光顯微鏡照片(倍率:1000倍),圖12表示沿著圖11的線段AB的高透濕性微多孔OPP膜11’的輪廓(高度)。從圖11及圖12中可以清楚地看到,凹部11a為近似多邊體狀,在側(cè)面部與底面部的交界區(qū)域形成有裂縫11b。樣品1及2也同樣地為多邊體狀,在側(cè)面部與底面部的交界區(qū)域形成有裂縫11b。
對(duì)于樣品1~3,在顯微鏡照片上測(cè)定出形成有裂縫11b的凹部11a的比例,依照J(rèn)IS Z 0208測(cè)定出透濕度。將結(jié)果表示于表1中。
[表1]
注:(1)單位為g/m2·24hr·40℃90%RH。
發(fā)明效果
本發(fā)明的高透濕性微多孔塑料膜是通過在推壓塑料膜的同時(shí)使之通過無規(guī)地具有不同的大小的多個(gè)高硬度微粒的圖案輥與具有不同的大小的多個(gè)凹部的砧輥的間隙而制造,因此在塑料膜中無規(guī)地形成具有不同的開口直徑及深度的多個(gè)凹部,并且在凹部形成有助于透濕性的裂縫。
由于可以利用塑料膜的推壓力(線壓)來調(diào)整裂縫的大小及數(shù)目,因此可以對(duì)本發(fā)明的高透濕性微多孔塑料膜賦予所期望的透濕度。另外,由于利用圖案輥與砧輥的推壓來形成有助于透濕性的裂縫,因此可以有效地制造具有所期望的透濕度的高透濕性微多孔塑料膜。
本發(fā)明的高透濕性微多孔塑料膜不僅適于面包、蔬菜之類的有水分的蒸發(fā)的內(nèi)容物的包裝用膜,而且還可以用于要求適度的透氣性及透濕性的其他用途(例如建筑材料)。
符號(hào)的說明
1 圖案輥,
1a 圖案輥主體,
1b 高硬度微粒,
1c 鍍層,
2 砧輥,
2a 砧輥的凹部,
3、4 第一及第二卷軸,
5、6 支承輥,
7、8 導(dǎo)輥,
11 塑料膜,
11’ 高透濕性微多孔塑料膜,
11a 高透濕性微多孔塑料膜的凹部,
11b 高透濕性微多孔塑料膜的凹部的裂縫,
21、22、25、26 軸承,
30 穿孔裝置的框架,
32、35、36 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)