JP2004050599A - 積層材料、積層材料の製造方法、積層材料のヒートシール方法および包装容器 - Google Patents

Abstract

【目的】アセプチック包装とチルド包装との異なる包装システムであっても、異なる包装システムの一部を転用若しくは流用して、包装システム全体の効率的な運転／運用／操業が可能にし、更には、エネルギーや資材の削減、製造コストの低減に寄与する積層材料、積層材料の製造方法、積層材料のヒートシール方法および包装容器を提供することを目的とする。
【構成】積層材料及び包装容器は、支持層及び熱可塑性最内層からなる包装容器用ウェブ状積層材料であって、容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に、誘導加熱により発生した熱が最内層に伝わるように支持層と熱可塑性最内層との間に積層された導電性層を有し、導電性層が、実質的に金属性導電材料からなる導電性フィラーを含有する導電性組成物を印刷したものである。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層材料、積層材料の製造方法、積層材料のヒートシール方法および包装容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
支持層及び熱可塑性最内層からなる包装容器用ウェブ状積層材料であって、容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に、支持層と熱可塑性最内層との間に積層されたカーボンブラック導電性層を有する積層材料は、例えば、特公昭６３ー２２２号公報に記載されたものが知られている。図１に示す積層材料では、支持層と、熱可塑性最内層と、それらの中間層のカーボンブラック導電性層とが構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
液体食品の包装紙容器に関して、常温保存可能なアセプチック包装と、牛乳容器の様にチルド流通されるチルド包装に分類される。それぞれの包装積層材料は、概ね、アセプチック包装とチルド包装とに別々に製造され、別々の包装充填機により、別々のシール方法で液体食品を充填包装されている。
しかしながら、アセプチック包装とチルド包装との異なる包装システムであっても、異なる包装システムの一部を転用若しくは流用すれば、包装システム全体の効率的な運転／運用／操業が可能になり、更には、エネルギーや資材の削減、製造コストの低減に寄与する。
本発明は、上記課題を解決する積層材料、積層材料の製造方法、積層材料のヒートシール方法および包装容器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決する本発明の積層材料及び包装容器は、支持層及び熱可塑性最内層からなる包装容器用ウェブ状積層材料であって、容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に、誘導加熱により発生した熱が最内層に伝わるように支持層と熱可塑性最内層との間に積層された導電性層を有し、導電性層が、実質的に金属性導電材料からなる導電性フィラーを含有する導電性組成物を印刷したものであるように構成したものである。
これにより、上記課題解決手段が得られる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも支持層及び熱可塑性最内層からなる包装容器用ウェブ状積層材料であって、
その容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に、誘導加熱により発生した熱が最内層に伝わるように支持層と熱可塑性最内層との間に積層された導電性層を有し、
導電性層が、実質的に金属性導電材料からなる導電性フィラーを含有する導電性組成物を印刷したものであることを特徴とする積層材料である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、少なくとも支持層及び熱可塑性最内層からなる包装容器用ウェブ状積層材料の製造方法であって、
支持層の原料ロールを複数個準備し、
前記原料ロールからウェブ状支持層を順次引き出し、その支持層内面であってその容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に、導電性フィラーを含有する導電性組成物の導電層を直接若しくは間接的に印刷し、
上流側のウェブ状支持層の先端と下流側のウェブ状支持層の後端とを接合し、より長尺のウェブ状支持層を形成し、
その長尺ウェブ状支持層の外面に、間接若しくは直接に、容器デザインを印刷し、
印刷されたそのウェブ状支持層の外面及び内面を同時に若しくは順次、同種若しくは異種、単数若しくは複数の熱可塑性層を形成することを特徴とする積層材料の製造方法である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、少なくとも支持層及び熱可塑性最内層からなる包装容器用積層材料であって、その容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に、その誘導加熱により発生した熱がその最内層に伝わるようにその支持層とその熱可塑性最内層との間に積層された導電性層を有し、その導電性層が、導電性フィラーを含有する導電性組成物を印刷したものであるウェブ状積層材料を準備し、
そのウェブ状積層材料をチューブ状に成形して長手方向に縦シールし、
その積層材料チューブ内に液体食品を充填し、
充填されたそのチューブの横断方向に、所定間隔毎に高周波誘導加熱によりヒートシール帯域を形成して横シールし、
前記シール帯域の中央を切断して個々の容器を成形することを特徴とする積層材料のヒートシール方法である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、少なくとも支持層及び熱可塑性最内層からなる積層材料から形成された包装容器であって、
その容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされた帯域で、導電性フィラーを含有する導電性組成物を印刷した導電性層が形成され、その誘導加熱により発生した熱により最内層が溶融若しくは軟化して対向する軟化若しくは溶融の最内層とシール帯域が形成されていることを特徴とする包装容器である。
【０００９】
上記構成を有するこの発明は以下の作用を有する。
本発明の包装容器用ウェブ状積層材料は、多数個の容器を形成できる長尺の帯状（ウェブ状）であって、その為に、連続して高速に包装容器の充填製造が可能にする。
本発明において、支持層は、包装容器及び積層材料に物理的機械的な強度を付与し、それらの形状形態などを維持支持する。その熱可塑性最内層は、容器の器壁の最内層でもあり、液体食品と直接接触し、容器の支持層への液体の浸透／湿潤を防止する。また、その最内層は、熱により溶融・軟化してヒートシールにおけるシール帯域を形成する。
導電性層が、実質的に金属性導電材料からなる導電性フィラーを含有する導電性組成物を印刷したものであるので、外部コイルに高周波電流を流すと、導電性層内に高周波誘導による誘導電流が生じ、その抵抗による熱によって隣接する最内層のプラスチック（熱可塑性材料／樹脂）を融解させてシールさせる。すなわち、この発明において、容器形成時には、高周波誘導加熱により導電性層が誘導加熱され、発生した熱が最内層に伝わり、熱可塑性最内層が加熱され、溶融・軟化される。その加熱領域で、ヒートシール帯域が形成される。
【００１０】
この発明のウェブ状積層材料の製造方法において、まず、支持層の原料ロールを複数個準備する。
その原料ロールからウェブ状支持層を順次引き出し、その支持層内面であってその容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に、導電性フィラーを含有する導電性組成物の導電層を直接若しくは間接的に印刷する。導電性組成物はプリントに際してペースト状であり、１回若しくは複数回そのペーストを塗布して印刷することができる。導電性層の厚みなどはそのペーストの粘度、塗布回数などにより制御することができる。
上流側のウェブ状支持層の先端と下流側のウェブ状支持層の後端とを接合し、より長尺のウェブ状支持層を形成する。得られたウェブはロールとして保管することもできる。また、保管すること無く、下流工程に連続的に流すことができる。
次いで、ウェブは、印刷工程において、長尺ウェブ状支持層の外面に、間接若しくは直接に、容器デザインを印刷する。ここで、間接若しくは直接とは、デザインの印刷層と支持層面との間にプラスチックラミネート層やフィルム層、接着層、アンカーコート層などを積層することもできることを意味する。
最後に、印刷されたそのウェブ状支持層の外面及び内面を同時に若しくは順次、同種若しくは異種、単数若しくは複数の熱可塑性層を形成する。その結果、単層若しくは複層の最外層及び最内層が形成される。また、必要に応じて、途中の工程で、容器成形を容易にする為に、罫線（クリース線）を積層材料に付す。
【００１１】
この発明の積層材料のヒートシール方法では、上記この発明の積層材料、すなわち、支持層及び熱可塑性最内層からなる積層材料であって、その容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に、その誘導加熱により発生した熱がその最内層に伝わるようにその支持層とその熱可塑性最内層との間に積層された導電性層を有し、その導電性層が、導電性フィラーを含有する導電性組成物を印刷したものであるウェブ状積層材料を準備する。ウェブ状積層材料は、通常、ロール状に巻取られて保管、搬送される。
例えば、ロール状のウェブ状積層材料を、包装充填機に装填し、ロールからその積層材料を引き出し、その充填機内に搬送する。搬送されているウェブ状積層材料は、下降しながらチューブ状に成形される。積層材料の長手方向に縦シールされて、液漏れしない液密となる。
その積層材料チューブ内に液体食品を充填される。
充填されたそのチューブの横断方向に、かつ、好ましくは、液面下で、所定間隔毎に高周波誘導加熱によりヒートシール帯域を形成して横シールする。
次いで、前記シール帯域の中央をカッターナイフなどで切断して個々の容器を成形し、必要に応じて、クリース線に沿って折り、最終形状に成形する。
以下、本発明の実施の形態について、図１から図５を用いて説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、この発明の一実施の形態であるウェブ状積層材料の一部分の断面図を示している。図１において、積層材料は、紙、板紙、プラスチック、それらの複合材からなる支持層１と、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンなどの熱可塑性最内層３と、高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に誘導加熱により発生した熱が最内層３に伝わるように支持層１と熱可塑性最内層３との間に積層された導電性層２とを有する。
その導電性層は、実質的に金属性導電材料からなる導電性フィラーを含有する導電性組成物を印刷したものである。
【００１３】
本発明において用いられる導電性フィラーとしては、例えば、鉄、銅、黄銅、亜鉛、鉛、チタン、アルミニウム、ステンレス、タングステン及びこれらの合金等、金、銀、銀メッキ銅粉、銀−銅複合粉、銀−銅合金、アモルファス銅、ニッケル、クロム、パラジウム、アルミニウム、モリブデン、白金などの金属粉、これらの金属で被覆した無機物粉末、酸化銀、酸化インジウムなどの金属酸化物の粉末、これらの金属酸化物で被覆した粉末、金属繊維、炭素繊維等、カーボンブラック、グラファイトなどが挙げられる。しかしながら、用途などに応じて適宜選択することが望ましい。
この発明の好ましい態様において、導電性物質のなかでは、高導電性で酸化による抵抗値の上昇の少ないことから銀が好ましい。軽量化の点からはカーボンブラック、グラファイトが好ましい。また、黒色にはしたくない場合には、金属粉や金属フレークが好適に用いられる。また、これらの導電性フィラーは２種以上を併用しても良い。
【００１４】
導電性物質の形状は、粒状、球状、フレーク状、鱗片状、板状、樹枝状、立方体状等のいずれの形状でも良い。導電性物質同士の接触および導電性ペーストの流動性の点から樹枝状、鱗片状または球状のものが好ましい。
本発明の導電性層中の導電性物質の含有量は、導電性ペーストを基準として、５〜９５重量％である。導電性物質の含有量が９５重量％を超えると、導電性ペーストを用いて形成される塗膜が脆弱になるとともに、導電性も低下する。また、５重量％未満では十分な導電性が得られない。導電性物質の含有量は、６０〜９０重量％であることが好ましい。
【００１５】
図２は、この発明の一実施の形態であるウェブ状積層材料の一部分を示すの平面図である。図２において、帯状積層材料４は、紙、プラスチック、それらの複合材からなる支持層と低密度ポリエチレンなどの熱可塑性層との積層材である。その積層材料から多数個の包装容器が得られ、横断方向へ横シールする２のシール帯域５の間の部分が１個の包装容器に対応する。高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域５に誘導加熱により発生した熱が最内層に伝わるように支持層と熱可塑性最内層との間に導電性層が積層される。
その導電性層は、図２で示す帯域５及びその近傍に積層される。
【００１６】
（実施の形態２）
この発明の形態であるウェブ状積層材料の製造方法においては、紙の原料ロールを複数個準備する。
その原料ロールからウェブ状支持層を順次引き出し、その支持層内面であってその容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域５及びその多少前後に、アルミ箔粉や鉄粉などの導電性フィラーを含有する導電性組成物の導電層を直接若しくは間接的に大量、反復的に印刷（１回〜７回位）し、単数又は複数回印刷する。導電性層の厚みなどはそのペーストの粘度、塗布回数などにより制御することができる。そのインク内に電導性を良くする為必要であれば電導性を良くする樹脂を投入することもできる。
【００１７】
ウェブ状積層包装材料の裏面に、シール性を可能とする導電性層（インク）を間欠的に十分塗付し、表面に商品のデザインとクリース線（折り目）等を施すプロセスは、低速ならば１ロール毎で容易である。しかし、高速で印刷、折り目等を処理するためには、印刷機上で連続的に極めて標準化された状態で裏面にシール用印刷が処理されたウェブ状積層材料を提供する必要がある。
【００１８】
図３は、第１のロールからの積層材料４’’と、第２のロールからの積層材料４’とを接合する様子を示す平面図である。積層材料４’’のシール帯域５と、積層材料４’のシール帯域５との中間でで正確に切断する。図３に示す様に、印刷工程の下流側の積層材料ウェブ４’’の最後端と印刷工程の上流側の積層材料ウェブ４’の先端とを、図３の距離Ａが距離Ａ’と同じ長さで切断し、一時的に静止した状態で両材料の切断面を接合させる。導電層の巾はシール性獲得の必要巾より広く取って、紙の伸縮を吸収できる余地をとることもできる。この接合は、高速に印刷中の印刷機内で、自動接合装置を利用して、正確に処理され、大規模なフレキソ印刷機、グラビア印刷機で量産レベル行うことが可能になる。
上述の様に、上流側のウェブ状支持層の先端と下流側のウェブ状支持層の後端とを接合し、より長尺のウェブ状支持層を形成する。得られたウェブはロールとして保管することもできる。また、保管すること無く、下流工程に連続的に流すことができる。
【００１９】
ウェブは、印刷工程において、長尺ウェブ状支持層の外面に、間接若しくは直接に、容器デザインを印刷する。ここで、間接若しくは直接とは、絵柄、デザインの印刷層と支持層面との間にプラスチックラミネート層やフィルム層、接着層、アンカーコート層などを積層することもできることを意味する。
最後に、印刷されたそのウェブ状支持層の外面及び内面を同時に若しくは順次、同種若しくは異種、単数若しくは複数の熱可塑性層を形成する。その結果、単層若しくは複層の最外層及び最内層が形成される。また、必要に応じて、途中の工程で、ストローパンチ、容器成形を容易にする為の罫線（折り目、クリース線）を積層材料に付す。
【００２０】
この発明の一形態の積層材料のヒートシール方法を、図４及び図５を参照して説明する。図４は、この発明に使用する包装充填機の概略図である。
この発明の積層材料、すなわち、支持層及び熱可塑性最内層及び導電性層からなるウェブ状積層材料を準備する。ロール状のウェブ状積層材料４１を、包装充填機に装填し、ロール４１からその積層材料を引き出し、その充填機内に搬送する。搬送されているウェブ状積層材料は、縦シール用のストリップテープをアプリケータ４２で付けられた後、下降しながらチューブ状にローラー４４により成形される。積層材料の長手方向に縦シールされて、液漏れしない液密となる。
その積層材料チューブ内に液体食品を充填パイプ４５から充填される。
充填されたそのチューブの横断方向に、かつ、液面下で、所定間隔毎に高周波誘導加熱によりヒートシール帯域を形成して横シール装置（図５に示す）で横シールする。
次いで、前記シール帯域の中央をカッターナイフなどで切断して個々の容器４６を成形し、必要に応じて、クリース線に沿って折り、最終形状に成形する。
【００２１】
図５はその充填機の横シール装置の概略図である。
図５に示す様に、上下に運動する２台の横シール装置１４及び１５が、充填された積層材料チューブ１０を、インダクター１９とカウンタージョー１８によって横断方向に押圧し、所定間隔毎に高周波誘導加熱によりヒートシール帯域Ｓを形成してで横シールする。
次いで、前記シール帯域Ｓの中央をカッターナイフ（図示せず）で切断して個々の容器を成形する。
【００２２】
上記形態における容器形状の他、この発明における包装容器は、例えば、ブリック状（平行６面体）の他、６角柱状、８角柱状、四面体形状、屋根型容器などがある。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、以下の有利な効果が得られる。
アセプチック包装とチルド包装との異なる包装システムであっても、異なる包装システムの一部を転用若しくは流用することができるので、包装システム全体の効率的な運転／運用／操業が可能になり、更には、エネルギーや資材の削減、製造コストの低減に寄与することができる。
本発明により、新規なシール方法で封止／接合を形成することが可能になり、高速に印刷中の印刷機内で、自動接合装置を利用して、正確に処理され、大規模なフレキソ印刷機、グラビア印刷機で量産レベル行うことが可能になる。
本発明による方法により、金属箔層を何ら含まない安価な包装用材料に急速、確実な封止方法を適用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態であるウェブ状積層材料の一部分の断面図
【図２】この発明の一実施の形態であるウェブ状積層材料の一部分を示すの平面図
【図３】この発明の一実施の形態の積層材料の接合を示す平面図
【図４】この発明に使用する包装充填機の概略図
【図５】この発明に使用する充填機の横シール装置の概略図
【符号の説明】
１　・・・支持層
２　・・・最内層
３　・・・導電層
４　・・・積層材料
５　・・・シール帯域

Claims (4)

1. 少なくとも支持層及び熱可塑性最内層からなる包装容器用ウェブ状積層材料であって、
   該容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に、該誘導加熱により発生した熱が該最内層に伝わるように該支持層と該熱可塑性最内層との間に積層された導電性層を有し、
   該導電性層が、実質的に金属性導電材料からなる導電性フィラーを含有する導電性組成物を印刷したものであることを特徴とする積層材料。
2. 少なくとも支持層及び熱可塑性最内層からなる包装容器用ウェブ状積層材料の製造方法であって、
   支持層の原料ロールを複数個準備し、
   前記原料ロールからウェブ状支持層を順次引き出し、該支持層内面であって該容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に、導電性フィラーを含有する導電性組成物の導電層を直接若しくは間接的に印刷し、
   上流側のウェブ状支持層の先端と下流側のウェブ状支持層の後端とを接合し、より長尺のウェブ状支持層を形成し、
   該長尺ウェブ状支持層の外面に、間接若しくは直接に、容器デザインを印刷し、
   印刷された該ウェブ状支持層の外面及び内面を同時に若しくは順次、同種若しくは異種、単数若しくは複数の熱可塑性層を形成することを特徴とする積層材料の製造方法。
3. 少なくとも支持層及び熱可塑性最内層からなる包装容器用積層材料であって、該容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされる帯域に、該誘導加熱により発生した熱が該最内層に伝わるように該支持層と該熱可塑性最内層との間に積層された導電性層を有し、該導電性層が、導電性フィラーを含有する導電性組成物を印刷したものであるウェブ状積層材料を準備し、
   該ウェブ状積層材料をチューブ状に成形して長手方向に縦シールし、
   該積層材料チューブ内に液体食品を充填し、
   充填された該チューブの横断方向に、所定間隔毎に高周波誘導加熱によりヒートシール帯域を形成して横シールし、
   前記シール帯域の中央を切断して個々の容器を成形することを特徴とする積層材料のヒートシール方法。
4. 少なくとも支持層及び熱可塑性最内層からなる積層材料から形成された包装容器であって、
   該容器形成のために高周波誘導加熱によりヒートシールされた帯域で、導電性フィラーを含有する導電性組成物を印刷した導電性層が形成され、該誘導加熱により発生した熱により最内層が溶融若しくは軟化して対向する軟化若しくは溶融の最内層とシール帯域が形成されていることを特徴とする包装容器。

Images