以下、図1から図3を参照して、本発明に係るPTP(Press Through Packaging)シート製造装置10について詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本実施形態のPTPシート製造装置10の一例を示す図であり、図1(A)が側面図であり、図1(B)が上面図である。なお、図1(B)では、加工中のシートを露出させるようにPTPシート製造装置10の一部の図示を省略した上面図である。また、図2が図1(A)の一部拡大図であり、図3は、図1のPTPシート製造装置10によって製造されるシート1の形状を示す図であり、図3(A)がポケット部1a成形後のシート1の上面図であり、図3(B)がその一部拡大断面図である。なお、本図および以降の各図において、一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。
PTPシート製造装置10は、加熱装置11と、上流冷却装置12と、ポケット成形装置13と下流冷却装置14とを有し、シート1に多数のポケット部1a(図1(B),図2参照)を成形する製造装置である。
図1は、例えば、所定の幅Wを有する帯状のシート1(二点鎖線で示す)をその成型面(搬送面に平行な面であってポケット部1aが成形される面)が床面と略平行になるように搬送方向T(図示では左側から右側)に搬送する状態の図である。
図1(A)に示すように、PTPシート製造装置10は、帯状のシート1を原反ロールから間欠送りで搬送し、その搬送途中でシート1の所定位置に下に凸の凹状のポケット部1aを多数成形(成型または形成ともいう)するものであり、PTP包装体の製造装置に採用される。PTP包装体は、シート1のポケット部1aに被包装物(例えば、錠剤など)を収納し、シート1とは別体の上蓋をシート1に圧着することで被包装物を包装し、開封時にはポケット部1a側から中身を押し出して上蓋を破壊し、被包装物を取り出すようにした包装体である。
シート1の搬送経路上には、上流側(図示に左側)から下流側(図示の右側)に向かって、加熱装置11、上流冷却装置12、ポケット成形装置13および下流冷却装置14がこの順で配置される。
同図(B)に示すように、加熱装置11は、シート1の少なくとも第一の領域(ポケット部成形予定領域1p)を加熱する。また上流冷却装置12は、加熱後のシート1の第二の領域を冷却する。第二の領域とはポケット部成形予定領域1p以外の領域(ポケット部非成形領域1n、すなわちPTPシート完成後に平面が維持される領域)である。また、下流冷却装置14は、ポケット部1a成形後に少なくとも第一の領域(ポケット部1aを含む領域)を冷却する。つまり第一の領域とは、ポケット部成形前においてはポケット部成形予定領域1pであり、ポケット部1aの成形後はポケット部1a(およびその周辺の許容範囲の誤差の領域)である。
より詳細には、同図(A)に示すように加熱装置11は、シート1を挟んで対向する2つの加熱板(上方加熱板111、下方加熱板112)を有する。尚、上方加熱板111および下方加熱板112の「上」「下」は説明の便宜上のものであって、シート1を挟んで対向する加熱板が2つあることを意味する。つまり、ここではシート1の成形面が床面に略水平となるように搬送される場合に、シート1の第1成形面側S1に対向する加熱板を上方加熱板111とし、シート1の第2成形面側S2と対向する加熱板を下方加熱板112として説明する。しかしこれに限らず、シート1は略鉛直方向や鉛直方向に近い斜方(斜め上方、斜め下方)に搬送されるものでもよく、その場合は左方加熱板111、右方加熱板112などとなる。上方加熱板111および下方加熱板112のシート1との対向面はいずれも平坦面である。
上方加熱板111および下方加熱板112は、シート1と非接触ではあるが近接して対向配置される。上方加熱板111および下方加熱板112は、シート1の成形面に対して垂直方向(ここでは、鉛直方向)に移動可能に設けられる。また上方加熱板111および下方加熱板112の間の距離(隙間)xは、シート1の厚みによって適宜選択されるが、一例として、成形のための加熱時(最近接時)にはx=0.3mm〜0.5mm程度であり、シートの搬送時は、x>10mm程度である。また、メンテナンス時などには更に大きく(例えば、数十センチ程度)離間される。加熱装置11を通過するシート1は、上方加熱板111および下方加熱板112に挟まれた全面が、例えば140℃程度で加熱され軟化する。またこの加熱によりシート1は、約2%〜5%程度熱膨張する。加熱装置111のシート1の長さ方向の長さは例えば、1m程度である。
上流冷却装置12は、本実施形態では加熱装置11の下流端部に設けられた空間部15に、加熱装置11とは離間して収容される。上流冷却装置12はシート1を挟んで対向する2つの冷却板(上流上方冷却板121、上流下方冷却板122)を有する。上流上方冷却板121および上流下方冷却板122の「上」「下」の称呼についても加熱装置11と同様である。上流上方冷却板121および上流下方冷却板122のシート1との対向面はいずれも平坦面である。
上流上方冷却板121および上流下方冷却板122は、シート1を挟んで対向配置される。上流上方冷却板121および上流下方冷却板122のそれぞれの対向面はシート1に近接または接触してこれを冷却する冷却面SCである。上流上方冷却板121および上流下方冷却板122は、シート1の成形面に対して垂直方向(ここでは、鉛直方向)に移動可能に設けられ、シート1の搬送時には、上記の距離(隙間)xで離間されるが、シート1の冷却時には上下からシート1を挟んでこれと密着し、シート1の一部のみを冷却する。すなわち、上流冷却装置12は、加熱装置11によって加熱されて軟化したシート1の一部を冷却する部分冷却装置である。
上流上方冷却板121はその上面に結合するエアシリンダ16Aによって鉛直方向に移動可能であり、上流下方冷却板122はその下面に結合するエアシリンダ16Bによって鉛直方向に移動可能である。
上流上方冷却板121の上方には上流上方冷却板支持部181が設けられ、上流下方冷却板122の下方には上流下方冷却板支持部182が設けられる。なお、この例では上流上方冷却板支持部181および上流下方冷却板支持部182はそれぞれ、上方加熱板111の下流側端部および下方加熱板112の下流側端部に設けられているが、これらに加熱機能は有していない。しかし、上方加熱板111と下方加熱板112に取り付けられる事でこれらの熱が伝達して同等の温度に加熱されるため、図1の網掛け(メッシュ)のハッチングで示す領域のシート1も加熱される。なお、網掛けのハッチングの領域のサイズはシート1のサイズによって変化する。
エアシリンダ16A、16Bはシート1の移動時には後退(図で上下に離間するように後退)し、シート1が停止し、これを冷却する際にはレギュレータ(不図示)の圧力調整して適切な力によって突出する。これにより、上流上方冷却板支持部181および上流下方冷却板支持部182が互いに近接し、または離間する。
上流上方冷却板支持部181は、その内部に上下方向駆動機構(例えば、スライドブッシュ19)を備え、スライドブッシュ19の先端に上流上方冷却板121が結合する。また、上流上方冷却板支持部181の下面と上流上方冷却板121の上面の間には、押圧部材(ここでは不図示)が挿入されている。押圧部材については図2を参照して後述する。 これにより、上流上方冷却板121は上流上方冷却板支持部181と共に上下に移動可能であるとともに、上流上方冷却板支持部181に対しても上下に移動可能となっている。
図示は省略するが、上流下方冷却板122と上流下方冷却板支持部182の構成も同様である。すなわち、上流下方冷却板支持部182は、内部に上下(ここでは鉛直)方向駆動機構(例えば、スライドブッシュ19)を備え、スライドブッシュ19の先端に上流下方冷却板122が結合する。また、上流下方冷却板支持部182の下面と上流下方冷却板122の上面の間にはコイルばね20が挿入され、上流下方冷却板122は上流下方冷却板支持部182と共に上下に移動可能であるとともに、上流下方冷却板支持部182に対しても上下に移動可能となっている。
同図(B)に示すように、上流上方冷却板121および上流下方冷却板122は板状体であり、それぞれのシート1幅方向の一方の端部には冷却水循環路28が設けられ、上流上方冷却板121および上流下方冷却板122のそれぞれの内部に冷却水が循環可能となっている。また、上流上方冷却板121および上流下方冷却板122の冷却面SCには、第一の領域、すなわちポケット部成形予定領域1pに対応する位置に開口部123が設けられている。つまり、上流上方冷却板121と上流下方冷却板122によって挟まれたシート1は、開口部123に対向するポケット部成形予定領域1p(第一の領域)は冷却されず、それ以外の領域、すなわちポケット部非成形領域1n(第二の領域)が冷却される。つまり、上流冷却装置12では型による成形や圧力による成形を行わずに、PTPシートの平面部となるポケット部非成形領域1nのみを冷却し、ポケット部非成形領域1nの収縮を促す。なお、ここでは、上流上方冷却板121および上流下方冷却板122の互いの対向面に凹部を形成して開口部123とする例を示しているが、開口部123の位置に、上流上方冷却板121および上流下方冷却板122のそれぞれを貫通する貫通孔を設けても良い。
開口部123は、ポケット部成形予定領域1pに対応してシート1の搬送方向に複数設けられるとともに、上流方向に向かって段階的にその面積が拡大する。ここでは一例として、開口部123は、シート1の幅W方向に複数個(同図では、4個)並び、長手方向(搬送方向)に複数個(同図では3個)並ぶように配置される。これら複数の開口部123は、下流側から上流側に向かうにつれてその面積が段階的に大きくなる。また、シート1の長手方向(搬送方向)に沿って隣り合う開口部123は、上流冷却装置12の下流側端部を基準として略放射状となるように配置される。この開口部123間の配置パターンについては、後述する。
ポケット成形装置13は、上流冷却装置12より下流で上流冷却装置12とは離間して設けられ、シート1にポケット部1aを成形する。すなわち、ポケット成形装置13は、複数の凸状の補助成形装置と成形用圧空経路を有する上型131と、凸状部と噛み合う複数の凹状部を有する下型132からなる。下型132は、不図示のピストンによって上下方向に移動可能である。成型時の上下動作範囲は例えば、−0.35mm〜30mm程度である。なお、ここでの上下動作範囲は、シート1と接触する位置を基準(0)としている。すなわち、シート1に接触するまでの(図ではシート1より下方における)動作可能な範囲が30mmであり、シート1に接触した後にさらに上方に0.35mm動作可能であることを意味している。なお、ピストンに代えて、サーボモータ駆動のリンク機構、又はカム駆動でもよい。また、成形用圧空経路を通過する成型用のエアは、例えば上型131のシート幅方向の一方の端部から流入し、下型132から排気される。
上型131の凸状部と下型132の凹状部は、開口部123の数と同数設けられ、またそれらの位置は上流冷却装置12で冷却されたシート1が移動した場合に、ポケット部成形予定領域1pに対応する位置に配置されている。上述の如く、シート1のポケット部成形予定領域1pは、上流冷却装置12によって冷却されておらず、軟化した状態が維持されているので、上型131と下型132によって一部が軟化したシート1を上下から挟み込み凸状部による補助成形の後正圧を印加することにより、凹状のポケット部1aが成形される。
また、ポケット成形装置13の下流には、これと離間して下流冷却装置14が設けられる。下流冷却装置14は、上部ガイド冷却部141と下部ポケットガイド冷却部142を備え、これらでシート1を上下から挟み冷却する。
図2を参照して、上流冷却装置12について更に説明する。同図は、上流冷却装置12の、上流上方冷却板121付近を抜き出して示す側面図である。なお図示および説明は省略するが、上流下方冷却板122の構成は、上流上方冷却板121と移動方向が逆になる以外は同様である。
同図(A)に示すように、シート1の搬送時には、エアシリンダ(ここでは不図示)によって上流上方冷却板支持部181がシート1から離れるように待避する。また、これらとスライドブッシュ19によって係合している上流上方冷却板121がシート1から離れるように待避する。押圧部材20は、例えばコイルばね20であり、この状態では上流上方冷却板121のコイルばね20と自重により伸張した状態となっている。
同図(B)に示すように、シート1を冷却する際には、エアシリンダ(不図示)がシート1方向に向かって突出し、これにより上流上方冷却板支持部181が下方に移動し、同時に、上流上方冷却板121がシート1の上面に密着する。このとき、コイルばね20は、上流上方冷却板121および上流下方冷却板122とシート1との密着性を向上させるとともに、必要以上にシート1を押圧しないように適切な付勢力で上流上方冷却板121および上流下方冷却板122をそれぞれ加圧する。これにより、開口部123の領域を除いて、シート1が冷却される。
コイルばね20は、シート1との密着性を高めると共に押圧が過大となることによるシート1の収縮を妨げないよう、適切な付勢力のものが採用される。なお、このように、上流上方冷却板121と上流下方冷却板122に適切な押圧力を加えられるものであれば、コイルばね20以外の構造体であってもよい。
また、上流上方冷却板121および上流下方冷却板122の、少なくともシート1との対向面は熱伝導性が高く、表面摩擦係数が低く、且つ加熱されたシート1(樹脂)が付着しにくい材質とすることが望ましい。一例として、上流上方冷却板121および上流下方冷却板122には、表面を、フッ素樹脂(テフロン(登録商標)など)を含侵させたアルマイトで処理(タフラム(登録商標)処理)した金属等の板状部材を用いると好適である。また、金属等の板状部材に高熱伝導および低摩擦係数の材料に樹脂付着防止剤を混入させた塗料を塗布するなどしてもよい。
このようにすることで、シート1と密着して冷却した後に上流上方冷却板121と上流下方冷却板122とがそれぞれ上下に待避した場合であってもシート1と速やかに離間させることができる。
図3を参照して、本実施形態のPTPシート製造装置10で製造されるシート1について説明する。
シート1は、例えば、PPフィルム、PVCフィルムなどの樹脂製シートであり、被包装物(例えば、錠剤など)を収納し、行列状に配列された複数のポケット部1aを有している。シート1は例えば、PTP包装体を構成するものであり、ここでの図示は省略するが、別の工程において、ポケット部1aに被包装物が収納され、シート1とは別体の上シートがシート1に圧着することで被包装物を包装する。
ポケット部1aは、ここでは上面視においてポケット部1aの平面領域の形状を略円形とし、下に凸状の収納領域を成形している。また、ポケット部1a以外の領域は、厳密には平面でない場合もあるが、凸状の成形がなされていない領域として以下、平面部1fと称する。つまりシート1はポケット部1aと、平面部1fとで構成される。ポケット部1aは行列状に複数配置される。また、ポケット部1aは、複数のブロックB(破線で示す)に分かれており、1つのブロックBのポケット部1aは同時に成形される。つまり、上流冷却装置12およびポケット成形装置13ではこのブロックB単位で間欠的に処理される。なお、ポケット部1aの配列および1つのブロックB内の数は、図示の例に限らない。
次に、図1、図2を参照して、PTPシート製造装置10によるシート1の製造方法について説明する。なお、シート1の材料はPPフィルムとして説明する。
PTPシート製造装置10では、シート1の搬送時にはシート1が加熱装置11,上流冷却装置12,ポケット成形装置13および下流冷却装置14とのいずれとも接触しない。そして、加熱装置11による加熱、上流冷却装置12による冷却(第一の冷却)、ポケット成形装置13による成形および下流冷却装置14による冷却(第二の冷却)の各工程ではシート1の移動が一旦停止する。
加熱装置11は、上方加熱板111および下方加熱板112をシート1に近接させるように対向させてシート1を加熱する。これにより、上方加熱板111および下方加熱板112に挟まれたシート1の全面が軟化される。
そして、加熱されて膨張をしたシート1は、上流冷却装置12に移動し、上流上方冷却板121と上流下方冷却板122とに密着して挟まれることでポケット部成形予定領域1pおよび誤差の許容範囲内のその近傍の領域を残して、ポケット部非成形領域1nのみが冷却される。なお、ポケット部非成形領域1nは、図3に示す平面部1fである。これによりPPフィルムの温度降下(急冷)による硬化の促進を図るとともに、ポケット部非成形領域1n(以下、平面部1f)の形状を固定化する。冷却温度は例えば18℃程度である。
上流上方冷却板121と上流下方冷却板122は上述の如く、適切な押圧力のコイルばね20によって付勢されている。これにより、シート1の平面部1fは上流上方冷却板121と上流下方冷却板122によって適度に押圧されつつ、収縮する。このとき、上流上方冷却板121と上流下方冷却板122の対向面は、表面摩擦係数が低く、加熱されたシート1(樹脂)の付着しにくい構成となっているため構成としているため、シート1の収縮を妨げない。
冷却後(シート1の収縮後)は、上流上方冷却板121と上流下方冷却板122とがそれぞれ上下に待避する。この際も、上流上方冷却板121と上流下方冷却板122は少なくとも表面が、熱伝導性が高く、表面摩擦係数が低く、且つ加熱されたシート1(樹脂)の付着しにくい構成となっているため、シート1と密着して冷却した後に上流上方冷却板121と上流下方冷却板122とがそれぞれ上下に待避した場合であってもシート1と速やかに離間させることができる。なお、上流上方冷却板121と上流下方冷却板122はシート1に近接させることによって冷却するものであってもよい。
ポケット部非成形領域1nは冷却により収縮硬化するが、ポケット部成形予定領域1pは、冷却されず加熱により軟化されたままの状態で一部が冷却されたシート1はポケット成形装置13に移動し、上型131と下型132によって1つのブロックBのポケット部1aが成形される。すなわち、シート1は、ポケット成形装置13においてブロックB単位でポケット部1aを成形するのに十分な長さ(例えば、図3に示すブロックBの長さL)毎に、間欠的に移動する。その後、更に下流の下流冷却装置14によって少なくともポケット部1aが冷却される。ここでは、平面部1fも含めてポケット部1aが冷却されてもよいし、ポケット部1aのみが冷却されてもよい。これにより樹脂材料(PPまたはPVCなど)の温度降下(急冷)による硬化の促進を図るとともに、ポケット部1aの形状を固定化する。ここでの冷却温度も例えば18℃程度である。
なお、図示は省略するが、例えば上記のPTPシート製造装置10をPTP包装装置に採用する場合は、PTPシート製造装置10の下流(後の工程)に、成形されたポケット部内に(例えば、錠剤)を供給する被包装物供給装置と、被包装物が供給されたシート1の上に蓋シート(例えば、アルミシート)を被せるように供給する蓋シート供給装置と、シート1と蓋シートの対向する所定部位をシールして一体化し、ポケット部で成形される空間を閉塞するシール装置と、そのシール装置でシールされた所定位置をカットするカッター装置等を備える。
次に、図4を参照して、上流冷却装置12の開口部123の形状および配置パターンの一例について詳細に説明する。同図は、シート1の長さ方向(搬送方向)に沿う中心線L1より半分の領域のみを示す上面図である。図4においては図面の下側が中心線であり上側が端部となっている。また、同図では開口部123の形状および配置パターンを説明するために、各開口部123に対応する非冷却領域NCを図示している。非冷却領域NCの位置は開口部123と対向する位置である。つまり、同図に示した各非冷却領域NCの配置および形状・大きさで上流冷却装置12の開口部123を設ける。また、説明の便宜上、収縮量等の縮尺を誇張して記載している。
図中のラインP1、P2およびP3点はそれぞれ、図1(B)のラインP1、P2点およびP3に対応する。ラインP1は、加熱装置11の下流側端部であり、ラインP1より上流(図示左側)が、加熱装置11による加熱領域21である。また、ラインP2は、上流冷却装置12(上流上方冷却板121および上流下方冷却板122)の下流側端部であり、ラインP2からラインP1までの間が上流冷却装置12による上流冷却領域22である。また、ラインP3はポケット成形装置13の下流側端部であり、ラインP2からラインP3までの間がポケット成形装置13によるポケット成形領域23である。ポケット成形領域23は、複数(ここでは6個)のポケット部成形予定領域1p(あるいは完成後のポケット部1a(以下、図4において同様))を含んでいる。また、シート1の長さ方向に沿う二点鎖線L2、L3は、シート1の長さ方向に並ぶポケット部成形予定領域1pの中心点を結んだ仮想線(ポケット中心線L2,L3)である。ポケット中心線L2,L3はいずれもシート1の中心線L1と略平行であり、ポケット中心線L2,L3間の距離a2は略一定である。また、ラインL5はシート1の収縮前の端部の位置を示し、ラインL4はシート1の収縮後の端部の位置を示す。
また、ポケット部成形予定領域1pは、シート1の長さ方向においても略一定の距離a3で配置される。
本実施形態では、加熱領域22において、非冷却領域NC(NC13〜NC11、NC16〜NC14,又はNC23〜NC21,NC26〜NC24)が下流側から上流側に向かうにつれてその面積が徐々に大きくなるように、上流冷却装置12の開口部123を設ける。以下、更に詳細に説明する。
既に述べているように、加熱領域21で加熱されたシート1は、冷却領域22で冷却されることによって収縮する。シート1は、幅Waが幅Wbまで収縮し、長さLaが長さLbまで収縮する。図4において収縮する範囲は、長さ方向は冷却領域22の下流側端部であるラインP2から上流側端部であるラインP1までの領域であり、幅方向は中心線L1からシート1の端部(ラインL5)までの領域である。なお、ラインP1に隣接する加熱領域22のシート1の端部は、同図に斜線で示すようにラインL5からラインL4まで若干の引き込みが生じている。
このとき、幅方向の全体の収縮量はXaであり、長さ方向の全体の収縮量はYaであるが、幅方向も長さ方向も均等に収縮するのではなく、ラインP2と中心線L1からの距離に比例して、収縮量が大きくなる。つまり、シート1の長さ方向についてはラインP2に近い部分は収縮量が小さく、ラインP2から離れるにつれて収縮量が大きくなる。またシート1の幅方向については中心線L1に近い部分は収縮量が小さく、中心線L1から離れるにつれて収縮量が大きくなる。そして冷却領域22の全体としては、長さ方向と幅方向の収縮が合成されて、ラインP2と中心線L1の交点(基準点B0)を基準とし、ここからの距離が離れるほど収縮量が大きくなる。
具体的に、冷却領域22上の仮想点V1、V2、V3、V4、V5、V6を用いて説明する。仮想点V1〜V6は、収縮分を考慮した、すなわち収縮前のポケット部成形予定領域1pの中心点である。つまり、同図では、冷却領域22において、収縮前位置BP1にあるポケット部成形予定領域1pは、その周囲が収縮することによって収縮後位置AP1に移動することを示しており、仮想点V1は収縮前位置BP1の中心点である。また、収縮後位置AP1は、冷却領域23の適正なポケット部成形予定領域1pの位置とする。仮想点V2〜V6についても同様であり、それぞれ収縮前位置BP2〜BP6の中心点である。そして、収縮前位置BP2〜BP6にあるポケット部成形予定領域1pは、その周囲が収縮することによってそれぞれ収縮後位置AP2〜AP6に移動するものとする。また、同図では説明の便宜上、各収縮前位置BP1〜BP6の上方に、それぞれの仮想点V1〜V6における収縮の状態(収縮の方向及び収縮量)を移動させて表示している。
中心線L1からの距離は、仮想点V3=V2=V1<V6=V5=V4である。また、ラインP2からの距離は、仮想点V3=V6<V2=V5<V1=V4である。仮想点V1は、幅方向の収縮量(中心線L1に向かう収縮量、以下同様)がXa1であり、長さ方向の収縮量が(ラインP2に向かう収縮量、以下同様)がYa1であって、これによりベクトルVa1で示す方向にベクトルVa1の大きさの収縮が生じる。以下同様に、仮想点V2は、幅方向の収縮量がXa2であり、長さ方向の収縮量がYa2であってベクトルVa2で示す収縮が生じる。仮想点V3は、幅方向の収縮量がXa3であり、長さ方向の収縮量がYa3であってベクトルVa3で示す収縮が生じる。仮想点V4は、幅方向の収縮量がXa4であり、長さ方向の収縮量がYa4であってベクトルVa4で示す収縮が生じる。仮想点V5は、幅方向の収縮量がXa5であり、長さ方向の収縮量がYa5であってベクトルVa5で示す収縮が生じる。仮想点V6は、幅方向の収縮量がXa6であり、長さ方向の収縮量がYa6であってベクトルVa6で示す収縮が生じる。
この場合、幅方向の収縮量を比較すると、中心線L1に近いほど収縮量が小さいため、収縮量Xa1<Xa4、収縮量Xa2<Xa5、収縮量Xa3<Xa6となる。また、収縮量Xa1=Xa2=Xa3であり、収縮量Xa4=Xa5=Xa6である。
また長さ方向の収縮量を比較すると、ラインP2に近いほど収縮量が小さいため、収縮量Ya1>Ya2>Ya3となり、収縮量Ya4>Ya5>Ya6となる。また、収縮量Ya1=Ya4、収縮量Ya2=Ya5、収縮量Ya3=Ya6である。
つまり仮想点V1〜V6の全体的な収縮量としては、収縮量Va1>Va2>Va3となり、収縮量Va4>Va5>Va6となり、収縮量Va1<Va4となり、収縮量Va2<Va5となり、収縮量Va3<Va6となり、ラインP2と中心線L1の交点、すなわち、ほとんど収縮が生じない基準点0からの距離が遠くなるに従い、収縮量Vaが大きくなる。一例として、基準点B0からの距離が、仮想点V4>V1>V5>V2>V6>V3とすると、全体の収縮量の比較では、収縮量Va4>Va1>Va5>Va2>Va6>Va3となる。
従って冷却領域22では、6個のポケット部成形予定領域1pのそれぞれの位置に応じた収縮量を考慮して、非冷却領域NC11〜NC16を確保する必要がある。具体的には、非冷却領域NC11は、ポケット部成形予定領域1pが、収縮前位置BP1から収縮後位置AP1に変化することを許容するように(この変化量を考慮して)確保される。つまり非冷却領域NC11は、同図に示すように、ポケット部成形予定領域1pの収縮前位置BP1と収縮後位置AP1とを内包する略長円(略楕円)形状に確保され、非冷却領域NC11をこの位置とサイズに確保できるように、これに対応する開口部123が設けられる。なお、同図では収縮前位置BP1と収縮後位置AP1を示す破線のサイズを同等に示しているが、実際にはこのサイズも変化する(収縮前位置BP1は収縮後位置AP1よりその面積は大きくなる)。
同様に、非冷却領域NC12は、ポケット部成形予定領域1pの収縮前位置BP2と収縮後位置AP2とを内包し、非冷却領域NC13は、収縮前位置BP3と収縮後位置AP3とを内包し、非冷却領域NC14は、収縮前位置BP4と収縮後位置AP4とを内包し、非冷却領域NC15は、収縮前位置BP5と収縮後位置AP5とを内包し、非冷却領域NC16は、収縮前位置BP6と収縮後位置AP6とを内包する略長円(略楕円)形状にそれぞれ確保され、これらにそれぞれ対応して開口部123が設けられる。
この結果、非冷却領域NC11〜NC16及びこれらに対応する開口部123は、同図に示すように下流側から上流側に向かうにつれて(ポケット中心線L3とラインP2の交点である基点B1、およびポケット中心線L2とラインP2の交点である基点B2から遠くなるほど)その面積が段階的に大きくなるように設けられる。また基点B0から遠くなるほど、その面積が大きくなるように設けられる。
ここでは一例として、基準点B0からの距離が、仮想点V3<V6<V2<V5<V1<V4として、非冷却領域NC11〜NC16のそれぞれの面積SNC11,SNC12,SNC13,SNC14,SNC15,SNC16が、SNC13<SNC16<SNC12<SNC15<SNC11<SNC14となる例を示しているが、少なくとも、基点B1を基準としてSNC13<SNC12<SNC11となり、基点B2を基準としてSNC16<SNC15<SNC14となるように開口部123が設けられる。
この結果、開口部123(非冷却領域NC11〜NC16)は、シート1の上流方向に向かって段階的にその面積が拡大する。また、シート1の幅方向において隣り合う開口部123間の距離は、下流から上流に行くに従い、狭くなる(非冷却領域NC13とNC16間の距離>NC12とNC15間の距離>NC11とNC14間の距離)。又この例では、シート1の長さ方向(搬送方向)に沿って隣り合う開口部123(非冷却領域NC11〜NC16)は、ラインP2を基準として略放射状に広がるように配置される(図1、図4参照)。
なお、各開口部123(非冷却領域NC)の形状は図示のように長円形状に限らず、収縮前位置BP(BP1〜BP6)と収縮後位置AP(AP1〜AP6)を内包できる形状であればよく、図示のNC21〜NC26のように真円(または真円に近い形状)であってもよく、楕円形状であってもよい。また、上流冷却装置12に搬送されるシート1は、間欠送りであるため、例えば、シート1の送り速度や、上流冷却装置12における冷却板のシート1の長さ方向の寸法等によって、上流側が下流側よりも高温となるように温度差が生じる。このため、各開口部123を真円、又は楕円形状等にした場合には、幅方向の隣り合う開口部123の間隔が下流側から上流側に行くにしたがって徐々に大きくなるように、該開口部123を、BOを基点とした放射状に配置してもよい。
なお、図示を省略した半分(図の下半分)の領域においては、変化量の基点は上述の場合と同様にラインP2と中心線L1および基点B0であり、変化量(変形)の状態は中心線L1に対して上述の状態とは線対称の状態となる。すなわち、図4では全体としての収縮の変化は左上から右下に向かうベクトルで表されたが、図示を省略した半分の領域では、全体としての収縮の変化は左下から右上に向かうベクトルで表され、開口部123は基点B0から離れるに従い、収縮量が大きくなる。
このように開口部123のパターン(位置、形状及び大きさ)を設定することで、冷却領域23において冷却した後のポケット部成形予定領域1p(あるいは完成後のポケット部1a)の位置を、同図に示すように適切な位置にすることができる。開口部123(非冷却領域NC)の形状は、収縮前位置BP(BP1〜BP6)と収縮後位置AP(AP1〜AP6)を内包できる形状であればよく、同図の符号NC11〜NC16で示すように長円形状に限らない。例えば、同図の符号NC21〜NC26に示すように略真円形状あるいは真円に近い円形状であってもよい。
さらに、開口部123(非冷却領域NC)の形状は、上述の収縮の方向性を考慮して楕円形パターンとしてもよい。詳細には、開口部123を楕円形状としその長軸が実線矢印の収縮方向と略平行となるように配置するとよい。
これら場合も、下流から上流に向かうにつれてそのサイズを大きくすると良い。また、楕円の長軸がP2点およびシート1の中心線L1を起点として放射状に広がるように(中心線L1から傾斜するように)配置してもよい。
以上説明したように、本実施形態のPTPシート製造装置10によれば、ポケット部1aを成形する前に、ポケット部1aを成形しない領域(平面部1fとなる領域)のみを上流冷却装置12によって冷却することで収縮を促し、周囲の収縮が進んだ状態で、ポケット成形装置13による成形工程に移動する。従って、ポケット部1a成形装置13以降における平面部1fの収縮を抑制でき、ポケット部1a周辺の残留応力によるシート1のカールを防止できる。
また、上流冷却装置12の開口部123の位置(シート1幅方向に並ぶ開口部123間の距離)を、下流側から上流側に向かうにつれて広くしているため、シート1の長さ方向の下流側と上流側で状態が異なることによって収縮の状態が均一でなくても、収縮後のポケット部成形予定領域1pの位置をほぼ均一に整列させて配置することができる。
また、ポケット部1a成形後の収縮を考慮しなくて良いため、ポケット成形装置13におけるポケット成形領域23(一度に成形できる1ブロックB分の面積)およびポケット部1aの数を、従来より多くすることができる。例えば、従来のポケット成形領域23がシート1の長さ方向の長さが300mm、シート1幅方向の長さが300mmであるとすると、シート1が2%収縮することによって6mmのずれが生じる。このため成形されたポケット部1aが取り出される際、成形型によって潰され変形してしまう問題があり、1回の成形工程で成形できるポケット部1aの列数には限界があった。しかし、本実施形態によれば、平面部1fは収縮した状態でポケット部1aを成形するので、ポケット成形領域23のサイズを大きくすることができる。これにより、1回の成形工程で成形できるポケット部1a(ポケット部成形予定領域1p)の数も多くすることができ、これによって生産性を大幅に向上させることができる。
また、シート1の材質がPPフィルムであってもポケット部1a成形後の収縮がほとんど発生しないので、ポケット部1aを成形する上型131および下型132も、収縮分を考慮して1%〜2%大きくする必要がない。従って、本来的に加熱後の収縮がほとんど無いPVCフィルムのシート1を用いる場合と、共通の上型131および下型132を利用することができ、部品交換を不要とすることによる生産性の向上に寄与できる。
また、加熱装置11ではシート1の全面を加熱することにより、ポケット部1aのサイズや配置の変更があっても加熱装置11の部品交換を不要にできる。
なお、製品が変わる等してポケット部1aのサイズや配置の変更がある場合には、上流冷却装置12においては開口部123の配置および形状の変更になるため、部品交換が必要となる。しかし例えば複数段階分の加熱を繰り返して、ポケット成形部分のみを部分的に加熱する従来構造と比較して、複数段階分の加熱板の交換が不要となるので、交換部品も軽量ですみ、取扱も容易となる。
<第2実施形態>
図5は、第2実施形態のPTP製造装置30を示す図であり、図1(A)および図2に対応する側面図である。なお、第1実施形態と同一構成要素は同一符号で示し、説明は省略する。
第2実施形態の加熱装置11'の上方加熱板111'は、その端部に位置する上流上方冷却板支持部181から下方に突出する補助加熱手段200を備えている。補助加熱手段は、例えばシート1を部分的に加熱する加熱手段(部分加熱体200)である。上流冷却装置12'の上流上方冷却板125は部分加熱体200が貫通可能な貫通孔124を有する。この場合、貫通孔124のシート1側の開放端が第1実施形態と同様の開口部123となる。これ以外の上流上方冷却板125の構成は、第1実施形態の上流上方冷却板121と同様である。またこの場合、少なくとも部分加熱体200は、上方加熱板111と同様の加熱手段である。なお、上流上方冷却板支持部181も加熱手段であってもよい。
部分加熱体200は、上流上方冷却板121(開口部123側面)とは非接触で断熱分離され、上流上方冷却板支持部181に固定されている。部分加熱体200は、シート1の搬送時には、上流上方冷却板125の貫通孔124内の上方に退避し、シート1には接触しない。なお、加熱装置11'の下方加熱板112'および上流下方冷却板126の構成もそれぞれ上方加熱板111'および上流上方冷却板125と同様である。
加熱装置11'で加熱されたシート1が上流冷却装置12'に進入すると、第1実施形態と同様に上流上方冷却板125および上流下方冷却板126が近接し、シート1と密着するとともに適切な付勢力で押圧してこれを冷却し、平面部1fの収縮を促す。
上流上方冷却板125および上流下方冷却板126がシート1と密着し、これを押圧する状態になると、コイルばね20の収縮によって貫通孔124内を部分加熱体200が下降し、シート1のポケット部成形予定領域1pと近接する。なお部分加熱体200が最もシート1に近接した場合であっても、上流上方冷却板121の開口部123から下方に突出することはない。これにより、冷却装置12でシート1の平面部1fとなる領域を冷却して収縮を促しつつ、ポケット部成形予定領域1pの温度低下を抑制し、ポケット部成形予定領域1pを成形に適した軟化状態に維持することができる。
部分加熱体200の形状、および貫通孔124(開口部123)のサイズ及び配置パターンについて、第2実施形態の場合もPPフィルムの収縮による形状変化は原理的には第1実施形態と同様であるが、本実施形態ではさらに、PPフィルムの収縮変化量とその周囲を冷却されることによる熱損失を考慮して設計することが望ましい。
また、上流上方冷却板125および上流下方冷却板126による冷却(シート1の収縮)がある程度進んだ状態で、部分加熱体200がシート1に近接するようにその長さが選択されることが望ましい。
なお、部分加熱体200は、上方加熱板111'あるいは下方加熱板112'のいずれか一方に設けられても良い。
また、図示は省略するが、上記の加熱装置11はシート1の全面を加熱するものであるが、これに代えて部分加熱装置を設け、加熱領域においてポケット部成形予定領域1pのみを部分加熱する構成としてもよい。この場合、上流上方冷却板125および上流下方冷却板126は、部分加熱体200の輻射熱(熱放射)によって加熱されたポケット部成形予定領域1p周辺のポケット部非成形領域1nを冷却する。
<第3実施形態>
図6は、第3実施形態を示す図であり、PTP製造装置32の側面図である。第1実施形態と同一構成要素は同一符号で示し、その説明を省略する。第1実施形態の上流冷却装置12は、加熱装置11の下流側端部に設けられた空間部に設けられる構成であったが、これに限らず、同図に示すように、加熱装置11''と上流冷却装置12''とを別体の構成としてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨および技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、冷却装置12の開口部123の数や配置は各図において図示したものに限らない。
また、下流冷却装置14は備えていなくても良い。
また、開口部123の形状は、ポケット部1aに近似する形状(円形又は楕円形)でなくてもよく、例えば矩形状であってもよい。また、上流上方冷却板121,125および上流下方冷却板122,126は、1つのブロックBに含まれるポケット部成形予定領域1pの周りを一括して囲む額縁状に設けても良い。
また、シート1が軟化した場合に幅方向の蛇行を規制するガイド部材を設けても良い。ガイド部材は例えば、シート幅方向の両端となる、PTPシート製造装置10の側方に設けるとよい。