JP2010512284A - 物体照射方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、部分成形包装体（１０）に、少なくとも一の電子線殺菌装置（１８）からの電子線を照射する方法に関する。該方法は、少なくとも一の照射される部分成形包装体（１０）を、ガス雰囲気下に提供する工程と、該ガス雰囲気を、所定の圧力調整サイクルにかける工程と、少なくとも該圧力調整サイクル中に、前記部分成形包装体（１０）に電子線を照射する工程と、備えることを特徴とする。また、本発明は、前記方法を実現するための装置に関する。さらに、本発明は、包装材料ウェブへの照射に関する。

Description

本発明は、部分成形包装体及び包装材料ウェブのような物体に、電子線を照射する方法及びその装置に関する。

長年、食品包装産業では、包装材料ウェブ又はブランクより作られた包装体が用いられており、これら包装材料ウェブ又はブランクは、紙又は板と、例えばポリマーからなる液体バリア層と、例えばアルミニウム箔からなるガスバリアとからなる複数の異なる層で構成されたものが用いられている。食品包装業界で用いられている別のタイプの包装体としては、ポリマー材料から作られた包装体があり、例えばブロー成形により製造されている。

従来より、包装済み製品の寿命を延ばすため、成形工程前又は充填工程前に、ウェブを殺菌すること、及び充填工程前に部分成形包装体（充填前の包装体、ＲＴＦ包装体）を殺菌することが知られている。要求される貯蔵期間、流通及び保管がチルドか常温かに応じて、異なる殺菌レベルを選択可能である。常温の包装体に対しては、「商用殺菌」を用いることが一般的である。

ウェブの殺菌方法としては、例えば過酸化水素浴等の化学殺菌が一例として挙げられる。同様に、充填前の包装体を、過酸化水素、好ましくは気相過酸化水素により殺菌することができる。

包装材料を殺菌する別の方法としては、例えば電子線発生器のような電子線照射装置から放射された電子線を、包装材料に照射するものがある。このような包装材料ウェブの殺菌は、例えば、国際公開第２００４／１１０８６８号明細書、国際公開第２００４／１１０８６９号明細書に記載されている。充填前包装体への同様の照射に関しては、国際公開第２００５／００２９７３号明細書に記載されている。上記出願は、参照として、本明細書に組み入れられている。

電子線技術により包装体を殺菌するシステムとしては、軌道に沿って電子線を放射する電子線殺菌装置を備えたものが一例として挙げられる。この装置は、電子線発生器に接続され、この電子線発生器は、高圧電源およびフィラメント電源に接続されている。フィラメント電源は、高圧電源からの電圧を、フィラメントに適した入力電圧に変換している。フィラメントは、真空チャンバー内に入れることができる。作動中、フィラメントからの電子e-は、電子線の軌道に沿ってターゲットに向かう方向に放射されている。フィラメント周囲のグリッドは、電子線を、より均一なビームに拡散し、また、ターゲットに向かう電子線の焦点を合わせるために使用されている。電子線の形状を整えるため、ビーム吸収材及び磁場を用いることもできる。電子は、電子線射出窓を通じて、殺菌装置から出射している。

このようなシステムは、殺菌以外の別の目的、例えばインクやコーティングの硬化のために用いることもできる。

しかしながら、照射を用いたものには、電子線が周囲雰囲気（空気など）中の微粒子に衝突し、そのエネルギーを吸収されてしまい、システムに供給されるエネルギーの多くを損失してしまう、という問題点がある。このため、電子線の飛行距離を延ばすのは困難であり、したがって、均一な電子線量を被照射物体を照射するのは困難である。例えば、電子線発生器から最も遠くに位置する被照射物体の一部には、電子線が到達しないことがある。

また、十分な照射レベルを得るためには、照射時間を比較的長くしなければならない。これは、以下の２点に関して、満足のゆくものでない。第一に、生産時間に影響を与えてしまい、照射時間が長くなると、高速生産には、当然不利となる。第二に、照射時間が長くなると、より多くのエネルギーが必要となり、コストに大きな影響を与えてしまう。

したがって、本発明の目的は、照射時間をより短く、且つ照射線量を均一にすることのできる、物体に電子線を照射する方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、この方法は、少なくとも一の照射される部分成形包装体を、ガス雰囲気下中に搬送する工程と、該ガス雰囲気を、所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする工程と、少なくとも該圧力調整サイクル中は、該部分成形包装体に照射を行う工程と、を備える。

ガス雰囲気の圧力を調整することにより、ガス中の分子数を増減することができる。したがって、電子線の飛行距離、主軌道を制御することができる。これは、被照射物体の種類および使用する照射サイクルに対して最適化されたサイクル中において行われている。

圧力を低下させると、周囲ガス雰囲気中の分子の数が減少し、電子線の直進性、飛行距離の向上が図られることがある。つまり電子線が、より遠くまで飛行することになる。これにより、電子線発生器から遠く離れた部分又は場所まで、電子線が容易に到達することになる。照射量が増加すると、照射時間を短くすることができる。前記ガスが空気の場合は、分子数が減少することにより、オゾンの発生量が減少する、という更なる効果が得られる。

圧力調整サイクルは、被照射物体の種類に応じて、様々なものが作られている。前記圧力調整サイクルは、例えば多段の圧力変化、つまり所定の圧力低下ないし圧力上昇のシーケンスを含む。

前記発明の現時点において好適な一実施形態において、前記圧力調整は、少なくとも第一圧力から第二圧力への圧力変化を含んでいる。前記第一圧力は、前記ガス雰囲気の初期圧力であり、前記第二圧力は、前記第一圧力よりも高い圧力か又は低い圧力である。前記第二圧力は、前記第一圧力よりも低いことが好ましい。このようにして、本発明の効果を得ることができる。

さらなる好適な実施形態においては、前記方法が、照射チャンバーを設けることにより、照射される部分成形包装体の周囲雰囲気を仕切る工程を備える。このようにして、圧力調整に用いるガスの量を制限し、制御可能とすることができる。

またさらなる好適な実施形態においては、前記方法が、前記照射チャンバー内のガスを、前記所定の圧力調整サイクルを有するガスとする工程を備える。

別の好適な実施形態においては、前記方法が、前記照射チャンバーを一時的に閉じる工程を備える。このようにして、複数の異なる所定圧力を、より容易に得ることができる。

好適な実施形態においては、照射後に部分成形包装体に、内容物を充填する工程と、その後に部分成形包装体をシールし、密封包装体とする工程と、をさらに備える。

また、本発明の目的は、包装材料ウェブに照射を行う方法を実現することにある。前記方法は、第一圧力を有するガス雰囲気下でウェブを連続的に搬送する工程と、該ガス雰囲気に接続して設けられた電子線殺菌装置と、該ウェブへの照射中は、少なくとも該殺菌装置のガス雰囲気を、所定の第二圧力に保つ工程と、を備えることを特徴とする。このようにして、殺菌装置付近を、十分な照射効果を得るのに適した所定圧力に保つことができる。

好適な実施形態においては、前記第二圧力が、前記第一圧力よりも低い。

また、本発明の目的は、包装材料ウェブを照射する方法により、実現されることにある。前記方法は、第一圧力を有するガス雰囲気下でウェブを連続的に搬送する工程と、該ガス雰囲気に接続して設けられた電子線殺菌装置と、少なくとも該殺菌装置の雰囲気を、所定の圧力調整サイクルの雰囲気とする工程と、照射中は、少なくとも該ウェブの一部を、該所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気にさらす工程と、を備えることを特徴とする。好適な実施形態において、圧力調整サイクルは、少なくとも第一圧力から第二圧力への圧力変化を含んでいる。

さらなる好適な実施形態において、前記第二圧力は、前記第一圧力よりも低い。

他の好適な実施形態においては、ウェブの一部に、開口装置が設けられている。

好適な実施形態において、前記方法は、照射チャンバーを設けることにより、被照射ウェブの一部の周囲雰囲気を仕切る工程を備える。

好適な実施形態において、前記方法は、前記照射チャンバーを、狭いトンネルとする工程を備える。該狭いトンネルを、前記ウェブが通過し、該ウェブに前記殺菌装置（１８）からの電子線が照射される。

好適な実施形態において、前記方法は、前記殺菌装置の上流側および下流側に設けられ、少なくとも該殺菌装置の雰囲気を、第二圧力とする手段を提供するための工程を備える。

好適な実施形態においては、前記供給手段が、少なくとも上流側ノズル及び下流側ノズルであり、該ノズルは、前記トンネル内に設けられ、排気効果を生じるように前記トンネル内に空気流を入れる。

好適な実施形態において、前記方法は、照射済みウェブを、その長手方向端部を重ね合わせた状態でシールし、チューブに成形する工程と、該チューブに内容物を充填する工程と、該チューブを横方向にシールし、クッション状に成形する工程と、をさらに備える。

本発明の目的は、さらに、部分成形包装体に照射する装置により実現されることにある。前記装置は、ガス雰囲気が封入された照射チャンバーと、少なくとも一の照射される部分成形包装体を収容する照射チャンバーと、該ガス雰囲気に接続して設けられた電子線殺菌装置と、少なくとも該部分成形包装体への照射中は、該ガス雰囲気を、所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする手段と、を備える。好適な実施形態において、前記ガス雰囲気を所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする手段は、少なくとも第一圧力から該第一圧力よりも低い第二圧力への圧力変化を含む圧力調整サイクルを生じさせる。

さらなる好適な実施形態において、前記照射チャンバーを一時的に閉じる手段を備える。

本発明の目的は、包装材料ウェブに照射を行う装置により、さらに実現されることにある。前記装置は、第一圧力のガス雰囲気が封入された照射チャンバーと、前記ガス雰囲気に接続して設けられた電子線殺菌装置と、前記ウェブへの照射中は、少なくとも前記殺菌装置の雰囲気を、前記所定の第二圧力に保つ手段と、を備える。好適な本実施形態において、前記第二圧力は、前記第一圧力よりも低い。

また、本発明の目的は、包装材料ウェブに照射を行う装置により、さらに実現されることにある。前記装置は、第一圧力を有するガス雰囲気が封入された照射チャンバーと、前記ガス雰囲気下で前記ウェブを搬送する手段と、前記ガス雰囲気に接続して設けられた電子線殺菌装置と、少なくとも前記ウェブの一部への照射中は、前記ガス雰囲気を、所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする手段と、を備える。

好適な実施形態においては、前記ガス雰囲気を所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする手段が、少なくとも第一圧力と該第一圧力よりも低い第二圧力への圧力変化を含む圧力調整サイクルを有するガス雰囲気を生じさせる。

以下、図面に基づき、本発明の好適な実施形態について、より詳細に説明する。同様の構成要素には、同じ符号を付して示す。
充填が行える状態にある二つの包装体の概略を示す図である。 充填が行える状態にある包装体の形状の被照射物体に電子線を照射するのに適したシステムの概略図である。 本発明による装置の第一実施形態の概略図である。 本発明による装置の第二実施形態の概略図である。 本発明による装置の第三実施形態の概略図である。 本発明による装置の第四実施形態の概略図である。 前記各実施形態において、同様の構成要素には、同じ符号を付して示す。

まず、本発明の実施形態が、充填装置中の充填が行える状態にある物体に照射を行う場合について説明される。この実施形態においては、照射は殺菌のために行われている。図１には、二の部分成形包装体が例示されており、これら部分成形包装体には、符号１０が付され、該部分成形包装体に対して、本発明の方法による照射が行われる。一般的に、部分成形包装体は、その一端部１２が閉塞しており、その他端部１４が開口している。閉塞端部１２は、包装体底部又は包装体頭部として成形されており、開口端部１４は、包装体スリーブの開口端部とすることができ、開口端部１４は、後にシールされるか、又は、開口端部１４が、例えばネジ付きの頸部により囲まれた注ぎ口であり、後にキャップ等が装着される。同図中、右側に例示された包装体は、シール済み底部と、ネジ付きの頸部の最上部に注ぎ口として設けられた開口部と、を備える。この包装体は、高分子材料、例えばＰＥＴの中空成形により作られたものとすることができる。前記包装体は、その注ぎ口を通じて殺菌が行われる。同図中、左側に例示された包装体は、開口部（底部）を有し、他方の端部には、上部およびシール済み閉塞部が設けられている。この包装体は、ポリマー製の上部と、複数の異なる層から構成されている包装材料スリーブとで構成することができ、この複数の異なる層は、紙の層又は板の層と、例えばポリマーの液体バリア層と、例えばアルミニウム箔のガスバリア層と、から構成されている。前記包装体は、開口底部、例えば包装体スリーブの開口端を通じて殺菌される。

以下、図２を参照しつつ、例示的な電子線発生器１６と、充填が行える状態にある包装体を殺菌するための例示的な電子線殺菌装置１８と、電子線殺菌の概念について、簡単に説明する。電子ビーム発生器１６は、軌道に沿って電子線２０を放射する手段を備え、前記電子ビーム発生器１６は、殺菌装置１８に接続されており、前記殺菌装置１８は、電子線２０を包装体１０に照射する。

通常、電子線発生器１６は高圧電源２２に接続され、この高圧電源２２は、所望とする用途に応じて、電子線発生器１６を駆動するのに十分な電圧を供給するのに適している。
また、前記電子線発生器１６は、フィラメント電源２４に接続されており、このフィラメント電源２４は、前記高圧電源２２からの電圧を、前記電子線発生器１６のフィラメント２６に適した入力電圧に変換している。また、前記高圧電源２２は、グリッドコントローラ２８を含み、このグリッドコントローラ２８は、電子線発生器１６のグリッド３０を制御している。

包装体の殺菌に用いられる電子線発生器は、一般的に、低電圧電子線ユニットをいい、このユニットは通常、３００ｋＶ以下の電圧を有する。前記開示された設計では、加速電圧は、７０〜９０ｋＶ程度となっている。この電圧は、各電子について、７０〜９０ｋｅＶの運動エネルギーに相当する。

フィラメント２６はタングステン製であり、真空チャンバー３２内に入れられている。例示的な実施形態において、真空チャンバー３２は、密閉されている。作動中は、電流がフィラメント２６を通じて流れ、フィラメントの電気抵抗により、フィラメント２６は２０００℃程度まで加熱される。この加熱により、フィラメント２６は、電子雲ｅ-を放出するようになる。電子は、目的領域に向けて、即ち本実施形態では包装体１０の内部に向かう方向に、電子線の軌道に沿って放出される。グリッド３０は、フィラメント２６と電子線出射窓３４との間に配置されるとともに、複数の開口を備え、電子線２０を、より均一なビームに拡散して、目的領域に向かう電子線２０の焦点を合わせている。

本実施形態においては、電子線殺菌装置１８内の真空チャンバー３２内に、電子線発生器１６を収容している。前述のように殺菌装置１８は、電子出射窓３４をさらに備えている。この窓３４は、チタン等の金属箔製であり、約４〜１２μmの厚みを有することができる。アルミニウム製又は銅製の保持ネット（図示省略）は、前記電子線発生器１６の内側から前記金属箔を保持している。電子は、電子出射窓３４を通じて真空チャンバー３２から出射する。

本実施形態において、前記電子線発生器１６を内蔵した殺菌装置１８は、その横断面が略円形の円筒体の形状を有し、前記円筒体の第一端部に、電子出射窓３４が配置されている。前記殺菌装置１８は、電子線射出窓の数及びその形状と、装置の外形に関して多くの他のものに設計することができる。

物体を保持するために保持部材（図示省略）を用いている。前記保持部材としては、一般的な搬送装置のキャリヤが例として挙げられ、包装体１０を、包装装置の殺菌ユニットを通過させて搬送する。図１中、左側に示されたものと同様の包装体１０の殺菌中、該包装体１０は、保持部材に、逆さまに配置（すなわち、該包装体の上部を下方に向けて配置）されている。

通常は、殺菌中に、包装体１０と殺菌装置１８との相対移動が行われている。殺菌装置１８が包装体１０の内部に下降するか又は包装体１０の周囲に下降する。又は包装体が殺菌装置１８の周囲に上昇したり、包装体１０と殺菌装置１８とが互いに接近するように移動したりする。このような保持部材を実現するため、保持部材は、静止しているか、又は、殺菌装置１８に接近する方向及び殺菌装置１８より離隔する方向に、移動自在に設けられている。

電子線発生器１６を備えた殺菌装置１８の第二端部には、該殺菌装置１８の第二端部を、その周囲の適した部材に固定するための手段（図示省略）が設けられている。このような手段としては、例えば、包装体１０方向となる下方を向いている電子線出射窓３４を備えた殺菌ユニット又は照射チャンバーの内側上壁より、殺菌装置１８又は電子線発生器１６を、つり下げた状態で固定する手段を用いることができる。

また前記第二端部には、包装体１０と殺菌装置１８との相対移動（図中、矢印方向）を行うための手段（図示省略）が設けられ、この手段は、前記殺菌を行うため、包装体１０の内部に前記手段１８の少なくとも一部が位置するように又は包装体１０の周囲に前記手段１８が位置するように、包装体１０と殺菌装置１８との位置決め又は包装体１０と殺菌装置１８との相対移動を行う。

前記相対移動としては、多くの一般的な方法で行うことができるが、その更なる記載は、省略する。

本発明にかかる方法の一例は、少なくとも一の照射される部分成形包装体を、ガス雰囲気下中に搬送する工程と、前記ガス雰囲気を、所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする工程と、少なくとも前記圧力調整サイクル中に前記部分成形包装体への照射を行う工程と、を備える。前記方法を行うための装置は、通常、ガス雰囲気が封入された照射チャンバーを備えた装置をいう。前記照射チャンバーは、少なくとも一の照射される部分成形包装体を受けるように構成されている。前記電子線殺菌装置は、前記ガス雰囲気に接続して設けられている。該電子線殺菌装置は、少なくとも前記包装体への照射中、該ガス雰囲気を、所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする手段を備えている。以下、前記方法及び前記装置について、より詳細に説明する。

前記ガス雰囲気を、好ましくは空気、最も好ましくは無菌空気で構成することが好ましいが、例えば不活性ガス（ヘリウムガス、窒素ガス）のような他のガスで構成することもできる。他のガス雰囲気としては、圧力調整サイクルがガス雰囲気の一時的な減圧を生じさせるものであれば、該減圧時に少量（低流量）の不活性ガスが供給される、空気雰囲気が適している。これに関しては、後に、図６を参照しつつ、詳細に説明する。

図３には、照射チャンバー３６が例示されている。照射チャンバー３６は、包装体１０を受け入れる際、その下部が開口しており、該開口より、包装体１０を受け入れている。また、照射チャンバー３６を一時的に閉じる手段が設けられている。本実施例では、蓋体３８が設けられており、チャンバー３６に包装体１０が搬入された後に、該蓋体３８は一時的に閉じられる。チャンバー壁部と蓋体３８との交差面には、真空シール４０又は他の種類のシールを設けることが好ましい。

照射チャンバー３６の内側上壁から、前記電子線殺菌装置１８が、吊り下げられている。包装体１０の前記照射チャンバー３６への搬入の際に、包装体１０は、前記電子線殺菌装置１８の周囲にまで上昇される。前記包装体１０の搬入後は、前記開口していた状態のチャンバー底部が、図３に示されるように、前記蓋体３８で閉じられる。

圧力調整を可能にするため、本実施例では、一時的に減圧を行っており、照射チャンバー３６内にて、前記チャンバーが減圧手段４４に接続している。このような手段４４としては、例えば真空ポンプのような空気を吸い出すポンプを用いることができる。前記ポンプは、ダクト４２を介して、前記チャンバーに接続している。また、前記チャンバー３６は、ダクト４６を備え、該ダクト４６は、無菌空気源（図示省略）に接続している。前記照射が実質的に終了すると、蓋３８を開ける前に無菌空気が供給される。これは、蓋３８を開けた時に、管理されていない（かつ実質的に汚染されている）空気が、外部からチャンバー内に吸い込まれてしまうのを、確実に防ぐためである。

圧力調整サイクル中、前記真空ポンプ４４は、前記チャンバー３６内を所定の減圧状態とし、少なくとも前記圧力調整サイクルの一部中には、包装体１０に対して、前記電子線殺菌装置１８による照射が行われている。

前記殺菌の終了後に、前記蓋体３８が開けられ、包装体１０が下降されて前記チャンバー３６から外部に搬出され、次の包装体が、前記照射チャンバー３６に搬入される。したがって、包装体の搬入時及び搬出時に、前述した相対移動の少なくとも一部が行われている。

前記殺菌の終了後に、部分成形包装体１０には、内容物が充填され、その後シールされ、密封包装体が形成される。これらの工程を行う装置の一部は、図３に示されていない。

他の実施形態においては、前記蓋体に代えて、前記包装体コンベヤ又は包装体保持部材が用いられ、前記照射チャンバーは、移動自在に設けられたカバー又はフードを有し、該カバー又はフードの内部に、電子線殺菌装置が取り付けられている。殺菌時に、フードは包装体の周囲まで下降されると同時に、電子線殺菌装置が包装体の内部にまで下降される。

図４には、包装装置内で、部分成形包装体への照射を行う装置の第二実施形態が示されている。同図には、殺菌ユニット４８の概略が示されており、この殺菌ユニット４８は、照射チャンバー３６と、充填チャンバー５０と、を備えている。殺菌ユニット４８はコンベヤ５２を備え、このコンベヤ５２は、包装体１０を、殺菌ユニット４８を通過させて搬送するように構成されている。同図中、矢印Ｂは、搬送方向を示している。まず、包装体１０は、殺菌が行われる照射チャンバー３６を通過するように搬送され、次に内容物が充填される充填チャンバー５０を通過するように搬送される。前記充填チャンバー５０は、充填システムの種類に適した任意のものを用いることができる。例えば、直動駆動式システム、回転駆動式システムを用いることができる。充填システムについてはより詳細に説明することはしない。充填の終了後、包装体１０は、さらに密封位置にまで搬送されそこで、包装体１０の開口端部１４がシールされる。

また、圧力調整を行うため、手段４４が設けられている。この場合、圧力調整は、一時的な減圧を構成し、前記手段は、照射チャンバー３６に接続している真空ポンプ等のポンプ４４である。接続。減圧状態を維持するため、照射チャンバー３６は、二の仕切体（lock）５６，５８を備える。該仕切体は、図中、太い黒線で示されている。一方の仕切体５６は、殺菌ユニット４８の外側の周囲雰囲気中に位置しており、他方の仕切体５８は、前記照射チャンバー３６と前記充填チャンバー５０との間に位置している。仕切体５６，５８は、一般的なものであり、閉の状態で気密となる。また、前記照射チャンバー３６は、無菌空気の吸気口を備える。

包装体１０は、その上部を下方に向けて配置されており、該包装体１０は、図４中の左側より、第一仕切体５６を通過して、照射チャンバー３６に搬入され、殺菌装置１８へ搬送される。両仕切体５６，５８が閉じられ、チャンバー３６内が減圧され、前記殺菌装置１８が、図中の上方位置から、包装体１０の内部の適切な位置まで下降され、包装体内部に照射が行われる。包装体１０は、所定の時間だけ照射される。この照射時間は、包装体１０と殺菌装置１８との相対移動に応じて決められている。殺菌の終了後に殺菌装置１８は再び上方に移動し、次の包装体１０をチャンバー５０に搬送する準備が整う。充填チャンバー５０への仕切体５８を開ける前に、無菌空気を、ダクト５４より前記照射チャンバーに供給することができる。しかしながら、前記充填チャンバー５０は、商用殺菌となっている。仕切体５８が開けられると、包装体１０は、充填チャンバー５０に搬送され、充填され、その後に、包装体１０は、シール位置に搬送され、包装体１０に対してシールが行われる。この場合、包装体１０は、包装体スリーブの開口端部１４が絞られ、一般的な方法によって、横方向に熱によってシールされる。

図５には、第三実施形態が示されている。本実施形態は、第二実施形態と類似しているが、本実施形態においては、被殺菌包装体として、ボトル形状に中空成形されたポリマー包装体１０を想定している。前記包装体は、その上部を下方に向けて配置されている。照射は、包装体の開口している注ぎ口より行われ、包装体及び／又は殺菌装置１８は、互いに相対移動している。殺菌の終了後に、仕切体５８が開けられると、包装体１０は、充填チャンバー５０に搬送され、充填が行われる。その後、包装体１０は、シール位置まで搬送されて、シールされる。この場合、包装体１０は、開口している注ぎ口にキャップが装着されることにより、密封される。

本発明によれば、ガス雰囲気は、所定の圧力調整サイクルのガス雰囲気とされており、少なくとも該圧力調整サイクルの一部中は、前記物体に照射を行う。次に、このような圧力調整について説明する。

圧力調整サイクルは、照射サイクルの時間間隔に対応する所定の時間間隔で行われる圧力調整を備えている。該サイクル中には、圧力が、少なくとも第一圧力と第二圧力との間で変化するべきである。第一圧力は、ガス雰囲気の初期圧力であり、前記第二圧力は、第一圧力よりも、高い圧力か又は低い圧力である。前記圧力調整サイクル内での圧力調整は、任意のものを選択可能であるが、照射効率に影響を及ぼす。高効率化を図るためには、少なくとも一の減圧を選択することが一般的である。圧力を有すると、電子線殺菌装置の効率が向上し、物体の照射に必要な時間を実質的に半分にできる、ということは、実験でも明らかである。しかしながら、これは勿論、物体の設計や、選択された照射の程度（例えば商用殺菌か）によるが、包装産業においては常識である。また、包装材料殺菌用の電子線殺菌装置を用いた実験では、電子線殺菌装置に供給されたエネルギーの約５％のみが、包装材料の表面層に実際に到達している、ということが明らかとなっている。エネルギーの約３０％が、出射窓材料及びその保持部材に吸収され、その残りが空気により吸収されるか、又は包装材料の中間層に吸収されている。圧力を有すると、電子線殺菌装置に供給されたエネルギーの約１０〜１２％が包装材料の表面層に到達する。これは、殺菌に必要な時間に、大きな影響を及ぼす。

一実施形態において、前記圧力調整サイクルは、第二圧力が第一圧力の１／１０〜９／１０の範囲内となるように、圧力を調整することを含む。他の実施形態においては、第二圧力が第一圧力の１／４〜３／４の範囲内となるように、圧力が調整される。また、さらなる実施形態においては、第二圧力が第一圧力の１／３〜２／３の範囲内となるように、圧力が調整される。さらに、他の実施形態において、第二圧力が第一圧力のほぼ１／２となるように、圧力が調整される。

好適な一実施形態において、この圧力調整サイクルは、一時的な減圧を含む。これは、種々の方法により行うことができる。一つの方法としては、殺菌の開始前に圧力を低下させ、その低圧状態を、前記照射が実質的に終了するまで維持する。別の方法としては、物体への照射開始とほぼ同時に、減圧を開始する。一旦、低圧に達すると、その低圧状態を残りの照射時間中はずっと維持しても良く、あるいは、照射が終了するか又は初期圧力に戻るまで、その圧力を、再びゆっくり上げていくこともできる。さらに、別の方法としては、照射開始前に圧力を下げた後に、照射が終了するか又は初期圧力に戻るまで、圧力を再びゆっくり上げていく。実現可能な調整サイクルが多くあることは、容易に理解することができる。例えば、任意の減圧と昇圧とを、瞬時に、連続的に、又は、段階的に、行うことができる。調整サイクル中は、同様に、種々の圧力変化があってもよい。理想的には、被照射物体の形状に応じて前記圧力を変化させたり、電子線殺菌装置と被照射物体との間で行われる相対移動に応じて前記圧力を変化させたりする。例えば、図１中、右側に示されるような包装体に対して照射を行う場合には、電子線殺菌装置が、注ぎ口から包装体の内部にまで下降される。可能な限り最適化された圧力調整サイクルは、初期圧力（例えば大気圧）に相当する第一圧力下での、殺菌装置による照射の開始と、殺菌装置の下降の開始と、で構成することができる。これは、包装体の肩部や頭部にて電子線を十分に広げるためである。前記照射手段を、包装体の内部にて、さらに下降させると、電子線がより直線的に進み電子線が包装体の底部まで届くように、前記圧力を第二圧力まで下げることができる。照射手段を上方に移動させた状態では、包装体の全体にわたって均一な照射量を得ることを目的として包装体上部をさらに照射するため、前記圧力を再び上げることができる。したがって、被照射物体と照射手段との相対移動中、圧力調整サイクルは、種々の圧力上昇ないし圧力低下を含むことができることを理解すべきである。

少なくとも前記圧力調整サイクル中は、前記照射が行われている。これは、前記照射が、圧力調整よりも短い時間か又は圧力調整と同じ時間だけ行われることを意味する。したがって、圧力調整サイクルの開始時に、前記照射が開始されるか、あるいは圧力調整サイクルがすでに始まっている時及び終了しているときは、圧力調整サイクルの終了と同時か又は圧力調整サイクルの終了前に、前記照射が開始される。

また、前記方法及び前記装置は、ウェブ６０への照射、例えば包装材料ウェブを殺菌するための照射に用いることができる。

一般的に、例示的な方法は、第一圧力を有するガス雰囲気下で、ウェブを連続的に搬送する工程と、前記ガス雰囲気に接続して設けられた電子線殺菌装置と、前記ウェブへの照射中は、少なくとも前記電子線殺菌装置の雰囲気を所定の第二圧力に保つ工程と、を備える。装置は、第一圧力を有するガス雰囲気が封入された照射チャンバーと、ガス雰囲気下で前記ウェブを連続的に搬送する手段と、を備える。電子線殺菌装置は、前記雰囲気に接続して設けられている。また、装置は、ウェブへの照射中は、少なくとも殺菌装置の雰囲気を所定の第二圧力に保つ手段と、を備える。

図６には、装置の第四実施形態が示されている。

前記ウェブ６０は、一般的な搬送手段（図示省略）により、連続的に搬送され、照射チャンバー３６を通過する。本実施形態において、前記チャンバーは、狭いトンネル３６である。前記ウェブ６０は、少なくとも一の殺菌装置１８を越えて通過する。この場合、ウェブ６０は、両側からの照射のためのウェブの両側にそれぞれ１つの二の電子線殺菌装置１８の間を通過する。前記ウェブの搬送方向は、図中、矢印Ａで示されている。装置全体の設計の詳細については、国際公開第２００４／１１０８６８号、国際公開第２００４／１１０８６９号を参照している。

前記トンネル３６には、第一圧力を有するガス雰囲気が封入されている。

前記装置は、前記電子線殺菌装置１８の上流側及び下流側に、前記ウェブ６０への殺菌中は、少なくとも前記殺菌装置１８の雰囲気を所定の第二圧力に保つための手段６２を備える。本実施例において、これら手段６２は、圧力を下げるための手段であり、一対の上流側吸気ノズル６４及び一対の下流側吸気ノズル６６とされている。

前記減圧は、排出効果を利用して行われている。前記ノズル６４，６６は、狭いトンネル３６内に空気流を入れている。前記空気は、ウェブと狭いトンネル３６とに沿って流れ、該狭いトンネル３６はポンプの役割を果たしており、殺菌装置１８間の間隙中に存在する空気を強制的に吸い出している。この種の装置は通常、排気ポンプとよばれている。また、一般的なポンプ（例えば真空ポンプ）のような別の手段を用いることもでき、これらの手段はノズル６４，６６の近い位置か又はノズル６４，６６と同じ位置に配置されることが好ましい。

照射中は、窒素のような不活性ガスを少量、少なくとも部分的真空状態にあるトンネル３６の殺菌装置１８間に供給することが好ましい。酸素分子を含む空気に代えて、前記窒素が存在することにより、前記電子線照射中に発生するオゾン量が大幅に減少する。前記不活性ガスは、電子線殺菌装置１８付近においてトンネル３６に接続している吸気口６８より供給することができる。

前記ウェブ６０に対する照射、例えば殺菌の終了後、ウェブ６０は、照射チャンバー３６にて、充填包装体及び密封包装体に成形される。したがって、ウェブ６０は、さらにチャンバー（図示省略）に搬送され、そこで該ウェブの長手方向端部を重ね合わせた状態でシールすることによってチューブに成形される。このチューブは、ウェブがまだチューブに成形されていないところの端から、チューブの内部へと延びている生産パイプを介して内容物を連続的に充填される。前記充填済みチューブは、次いで横方向にシールされ、クッション状に成形される。これらクッションは、切り離されて、例えば平行６面体包装体に成形される。

この実施形態は、本発明の特殊なケースである。連続的に通過していくウェブ６０を前記殺菌装置１８が殺菌している間中は、前記第二圧力を一定に保つことが好ましい。前記殺菌を一時的に中止した際か又は全生産サイクルの終了後に前記殺菌を中止した際は、前記第二圧力を一定に保たないことが好ましい。したがって、本実施形態において、上述のような圧力調整サイクルは、より長い期間にわたり、照射をし続けている期間中は、圧力が実質的に調整されない。

また、本発明は、開口装置が設けられた状態のウェブの殺菌に、使用することもできる。殺菌工程前ならびに成形工程前及び充填工程前、包装装置内のウェブに、開口装置を設けることができる。前記開口装置としては、注ぎ口を有する頸部タイプのもの、該注ぎ口を覆うヒンジ付き蓋タイプのものがある。前記ウェブに開けられた穴に直接、前記開口装置を射出成形することができる。この種の、開口装置を予め設けておく技術は、例えば、国際出願第９８／１８６０９号に記載されている。開口装置が予め設けられているウェブは、本発明の方法及び装置を用いて照射（殺菌）を行うのに適した物体である。図６に示した実施形態にかかる装置を用いることが好ましい。前記ウェブを、前記照射チャンバーを通過させて、連続的か又は断続的に搬送することができる。連続的な搬送中、各開口装置が電子線殺菌装置のそばを通過するように構成されており、必要に応じて、搬送速度を一時的に落としている。断続的な搬送中、各開口装置を電子線殺菌装置の前で一時停止させることが好ましい。このように、複雑で電子線が到達しにくい表面の全体を、十分に殺菌するため、開口装置に対する照射量を増やしている。これに加えて又はこれに代えて、殺菌装置の雰囲気を、所定の圧力調整サイクルを有する雰囲気とすることにより、また開口装置が設けられたウェブを所定の圧力調整サイクルを有する雰囲気にさらすことにより、前記開口装置に対する照射効果は、より一層、顕著なものとなる。このような圧力調整サイクルは、少なくとも照射中は圧力が第一圧力から第二圧力への圧力変化を含むことができ、次いで圧力は第二圧力から第一圧力に戻る。前記第二圧力は、前記第一圧力よりも低い。

本発明は、現時点で好ましい実施形態について説明したが、本発明の目的、特許請求の範囲に規定された本発明の技術的範囲内で、種々の修正、変形が可能であることを理解すべきである。

電子線発生器、電子線殺菌装置について一例を示したが、これらは、異なる設計、又は機能を有するものを用いることができることを理解すべきである。

前記実施形態においては、照射を殺菌目的で行った。しかしながら、異なる目的のために、前記照射を行うことができること、例えばインクの硬化やコーティング材の硬化のために前記照射を行えることを理解すべきである。

図３に示した実施形態においては、一の包装体のみが示されている。しかしながら、複数の包装体を同時に照射することも、勿論、可能である。

図４に示された例示的な実施形態において、前記殺菌チャンバー３６は、一の処理位置、すなわち一の殺菌装置１８のみを設けられている。しかしながら、前記照射チャンバー３６は、複数の包装体を、同時に処理するために、複数の殺菌装置１８を設けることができることも理解すべきである。また、前記殺菌装置１８は、包装体の異なる部分を続けて処理するための異なる種類のものとすることも好ましい。

また、図６に示した例示的な実施形態においては、ウェブ１０に照射を行っている。これに代えて、突起した開口装置を、ウェブに設けることもでき、この開口装置は、ウェブに装着されるか又は、ウェブに直接、射出成形されている。

本発明によれば、この方法は、ガス雰囲気を、所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする工程と、少なくとも圧力調整サイクル中に被照射物体に照射を行う工程と、を備える。どのようにして圧力調整が実現できるかについては、種々の変形例を示した。しかしながら、圧力調整の仕方も、更なる変形例があり、これらの変形も、クレームの範囲内に含まれることが理解できるであろう。

１０ 部分成形包装体
１６ 電子線発生器
１８ 電子線殺菌装置
２２ 高圧電源
２４ フィラメント電源
２６ フィラメント
２８ グリッドコントローラ
３０ グリッド
３２ 真空チャンバー
３４ 電子線出射窓
３６ 照射チャンバー
４４ ポンプ
４８ 殺菌ユニット
５０ 充填チャンバー
５２ コンベヤ

Claims (24)

1. 部分成形包装体（１０）に、少なくとも一の電子線殺菌装置（１８）からの電子線を照射する方法であって、
   少なくとも一の前記照射される部分成形包装体（１０）を、ガス雰囲気下中に搬送する工程と、
   前記ガス雰囲気を、所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする工程と、
   少なくとも前記圧力調整サイクル中は、前記部分成形包装体（１０）に照射を行う工程と、
   を備えたことを特徴とする方法。
2. 前記圧力調整サイクルは、少なくとも第一圧力から第二圧力への圧力変化を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 照射チャンバー（３６）を設けることにより、前記照射される部分成形包装体（１０）の周囲雰囲気を仕切る工程を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 前記照射チャンバー（３６）内のガスを、前記所定の圧力調整サイクルを有するガスとする工程を備えたことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記照射チャンバー（３６）を一時的に閉じる工程を備えたことを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記照射後に部分成形包装体（１０）に、内容物を充填する工程と、
   その後に部分成形包装体をシールし、密封包装体とする工程と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 包装材料ウェブ（６０）に、少なくとも一の電子線殺菌装置（１８）からの電子線を照射する方法であって、
   第一圧力を有するガス雰囲気下で、前記ウェブ（６０）を連続的に搬送する工程を備え、
   前記電子線殺菌装置（１８）は、前記ガス雰囲気に接続して設けられており、
   前記ウェブ（６０）への照射中は、少なくとも前記殺菌装置（１８）のガス雰囲気を、所定の第二圧力に保つ工程を備えたことを特徴とする方法。
8. 前記第二圧力は、前記第一圧力よりも低いことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 包装材料ウェブ（６０）に、少なくとも一の電子線殺菌装置（１８）からの電子線を照射する方法において、
   前記ウェブ（６０）を、ガス雰囲気下中に搬送する搬送する工程であって、
   前記電子線殺菌装置（１８）は、前記ガス雰囲気に接続して設けられている、工程と
   少なくとも前記殺菌装置（１８）のガス雰囲気を、所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする工程と、
   前記照射中は、少なくとも前記ウェブの一部を、前記圧力調整サイクルのガス雰囲気にさらす工程と、
   を備えたことを特徴とする方法。
10. 前記圧力調整サイクルは、少なくとも第一圧力から第二圧力への圧力変化を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記第二圧力は、前記第一圧力よりも低いことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記ウェブ（６０）の一部に、開口装置が設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 照射チャンバー（３６）を設けることにより、被照射ウェブ（６０）の一部の周囲雰囲気を仕切る工程を備えたことを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 照射チャンバー（３６）を、狭いトンネル（３６）とする工程を備え、
    該狭いトンネル（３６）を前記ウェブ（６０）が通過し、該ウェブ（６０）に前記殺菌装置（１８）からの電子線が照射されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 少なくとも前記殺菌装置（１８）に最も近い雰囲気において、前記第二圧力を達成する手段（６２）を提供する工程を備え、
    前記手段は、前記殺菌装置（１８）の上流側及び下流側に設けられていることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 方法において、
    前記手段（６２）は、前記トンネル（３６）に設けられた、少なくとも上流側吸気ノズル（６４）及び下流側吸気ノズル（６６）であり、
    前記ノズル（６４）は、排気効果を生じるように、前記トンネル（３６）内に空気流を入れることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記照射後にウェブ（６０）の長手方向端部を重ね合わせた状態でシールし、該照射後にウェブ（６０）をチューブに成形する工程と、
    前記チューブに内容物を充填する工程と、
    前記チューブを横方向にシールし、クッション状に成形する工程と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項７〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 部分成形包装体（１０）に、少なくとも一の電子線殺菌装置（１８）からの電子線を照射する装置であって、
    ガス雰囲気が封入され、少なくとも一の照射される部分成形包装体（１０）を収容するように設けられた照射チャンバー（３６）と、
    前記雰囲気に接続して設けられた電子線殺菌装置（１８）と、
    少なくとも前記包装体（１０）への照射中は、前記ガス雰囲気を、所定のガス調整サイクルを有するガス雰囲気とする手段（４４）と、
    を備えたことを特徴とする装置。
19. 前記ガス雰囲気を所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする手段（４４）は、
    少なくとも第一圧力から該第一圧力よりも低い第二圧力への圧力変化を含む圧力調整サイクルを生じさせることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 前記照射チャンバー（３６）を一時的に閉じる手段（３８）を備えたことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の装置。
21. 包装材料ウェブ（６０）に、少なくとも一の電子線殺菌装置（１８）からの電子線を照射する装置であって、
    第一圧力を有するガス雰囲気が封入された照射チャンバー（３６）と、
    前記ウェブを前記ガス雰囲気下で連続的に搬送する手段と、
    前記ガス雰囲気に接続して設けられた電子線殺菌装置（１８）と、
    前記ウェブ（６０）への照射中は、少なくとも前記電子線殺菌装置（１８）に最も近い雰囲気を、所定の第二圧力に保つ手段（６２）と、
    を備えたことを特徴とする装置。
22. 前記第二圧力は、前記第一圧力よりも低いことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 包装材料ウェブ（６０）に、少なくとも一の電子線殺菌装置（１８）からの電子線を照射する装置であって、
    第一圧力を有するガス雰囲気が封入された照射チャンバー（３６）と、
    前記ウェブ（６０）を前記ガス雰囲気下中に搬送する手段と、
    前記ガス雰囲気に接続して設けられた電子線殺菌装置（１８）と、
    少なくとも前記ウェブ（６０）の一部への照射中は、前記ガス雰囲気を、所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする手段（６２）と、
    を備えたことを特徴とする装置。
24. 前記ガス雰囲気を所定の圧力調整サイクルを有するガス雰囲気とする手段（６２）は、少なくとも第一圧力から該第一圧力よりも低い第二圧力への圧力変化を含む圧力調整サイクルを有するガス雰囲気を生じさせることを特徴とする請求項２３に記載の装置。

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