JP2024017292A - 口栓付きスタンディングパウチ - Google Patents

Abstract

【課題】モノマテリアル包材を用いたスタンディングパウチ本体に口栓を挿入し、その溶着部で超音波溶着する場合であっても、低出力で安定した溶着が可能であり、口栓が変形したり、シール不良やピンホールが生じることがない、口栓付きスタンディングパウチを提供すること。【解決手段】２枚の本体フィルムと２つ折りした底フィルムとからなり、周縁がシールされている口栓を備えた口栓付きスタンディングパウチであって、２枚の本体フィルムと底フィルムは、少なくとも基材層とシーラント層からなり、基材層とシーラント層はポリエチレン系樹脂からなり、口栓は、ポリエチレン系樹脂からなり、下方に溶着部を有し、前記溶着部でパウチ本体と超音波溶着され、本体フィルムのシーラント層は、内面側の表面粗さＲａが０．６以上であることを特徴とする口栓付きスタンディングパウチ。【選択図】図１

Description

本発明は、口栓付きスタンディングパウチに関し、さらに詳しくは、口栓がパウチ本体に超音波溶着でシールされた口栓付きスタンディングパウチに関する。

食品、液体洗剤、医療用薬液等を収納するための収納容器であり、口栓を取り付けて、この口栓から内容物を注出する容器は公知である。このような収納容器として、内側にシーラント層を設けたプラスチックフィルムからなるスタンディングパウチであって、このパウチの上端部に、内容物を注ぎ出すためのプラスチック製の口栓を熱溶着してなる口栓付きスタンディングパウチが知られている（例えば特許文献１）。

このスタンディングパウチの口栓は、下方に位置する溶着部を有し、溶着部は、フィルムと口栓とが溶着しやすいように、平面図において長手方向の外形が左右に尖り、中央が丸く膨らんだ舟形の形状に形成されているものがある。この舟形形状に形成された溶着部は、スタンディングパウチを構成する本体フィルムの表フィルムと裏フィルムとの間に挟まれて溶着されている。この為、注出口を有する口栓は、表フィルムと裏フィルムとの間に隙間を設けて、溶着される。

ところで近年、海洋プラスチックごみ問題等に端を発する環境意識の高まりから、プラスチック材料の分別回収と再資源化のさらなる高効率化が求められるようになってきている。すなわち、従来、様々な異種材料を組み合わせることで高性能化を図ってきた包装用の積層体においても、包材を構成する積層体を同系統の材料で構成して、包材を一体の素材として再利用するモノマテリアル化が求められるようになってきた。

ポリオレフィンフィルムの一種であるポリエチレンフィルムは、包装材料として広く使用されているため、ポリエチレンフィルムでのモノマテリアル化が期待されている。特にオールポリエチレン、あるいはオールポリオレフィンの材料構成の場合には、リサイクルの徹底により分別回収と再資源化において効果的である。

しかしながら、パウチ本体の基材層およびシーラント層がすべてポリエチレンフィルムでできている場合は、パウチ本体にポリエチレンフィルム製の口栓を挿入し、熱による溶着をしようとすると、非常に融点の近いものを接着させなければならず、適切な温度域が狭くなり、熱が不十分になる虞がある。熱が不十分であると、口栓の溶着部などで剥離やモレの不良が発生しやすいため、熱溶着より短時間、高出力でシール可能な超音波シール方式が採用されつつある。

このようなパウチ本体には、あらかじめ注ぎ穴が設けられており、口栓はこの注ぎ穴に挿入され、口栓の溶着部の位置でパウチ本体の内側のシーラント層に当接するように配置されている。そして、溶着部がシーラント層のポリエチレン被膜に当接した位置で、超音波ホーンによる超音波振動を利用して溶着することができる。

しかしながら、超音波の出力が強すぎても、口栓が溶けて変形したり、パウチ本体を突き破るピンホールが発生しやすくなるなど不具合が生じやすい。したがって、低出力による超音波溶着であっても、安定した溶着が可能であることが望まれている。

特開２０１８－０２４４３６号公報

本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、スタンディングパウチ本体の基材層およびシーラント層がすべてポリエチレンフィルムでできていて、パウチ本体にポリエチレンフィルム製の口栓を挿入し、その溶着部で超音波溶着する場合であっても、低出力で安定した溶着が可能であり、口栓が変形したり、シール不良やピンホールが生じることがない、口栓付きスタンディングパウチを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するための本発明の第１態様は、
２枚の本体フィルムと２つ折りした底フィルムとからなり、周縁がシールされているスタンディングパウチの、パウチ本体の一端に口栓を備えた口栓付きスタンディングパウチであって、
前記２枚の本体フィルムと底フィルムは、少なくとも基材層とシーラント層からなり、前記基材層とシーラント層はポリエチレン系樹脂からなり、
前記口栓は、ポリエチレン系樹脂からなり、下方に溶着部を有し、前記溶着部でパウチ本体と超音波溶着によって溶着され、
前記本体フィルムのシーラント層は、内面側の表面粗さＲａが０．６以上であることを特徴とする口栓付きスタンディングパウチである。

口栓はパウチ本体の注ぎ穴に挿入され、口栓の溶着部の位置で、パウチ本体の内側のシーラント層を超音波ホーンの高周波振動による発熱で溶融させて溶着される。本発明は、口栓の溶着部で超音波溶着する場合であっても、口栓と溶着されるシーラント層の内面側の表面に凸凹を形成することで表面積を増やし、口栓の溶着部との接着性を向上させることによって、超音波の出力が低くても安定した溶着ができるようにしたものである。

スタンディングパウチ本体の基材層およびシーラント層がすべてポリエチレンフィルムでできていて、パウチ本体にポリエチレンフィルム製の口栓を挿入し、その溶着部で超音波溶着する場合であっても、低出力で安定した溶着が可能であり、口栓が変形したり、シール不良やピンホールが生じることがない、口栓付きスタンディングパウチを提供することが可能である。

本発明に係る口栓付きスタンディングパウチの一実施形態を示す正面図である。 本発明に係る口栓付きスタンディングパウチの本体部分の分解斜視図である。 本発明に係る口栓付きスタンディングパウチのキャップを取り外した状態を上から見た平面図である。 本体フィルムの層構成の一例を示す概略断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図を参照しながら詳細に説明を加える。但し、本発明はこれらの例にのみ限定されるものではない。

図１は、本発明に係る口栓付きスタンディングパウチ１の一実施形態を示す正面図である。また、図２は、本発明に係る口栓付きスタンディングパウチの本体部分の分解斜視図である。図１および図２を参照して、口栓付きスタンディングパウチ１の基本構成を説明
する。

図２に示すように、この口栓付きスタンディングパウチ１は、本体フィルムの表フィルム２と裏フィルム３との内側にあるシーラント層面を向かい合わせ、周縁を融着して収納部１５を形成すると共に、底シール部８は、底フィルム４がシーラント層面を外側にして、表フィルム２と裏フィルム３とのシーラント層面が向かい合った間に折り込まれ、ガゼットを形成している。底フィルム４が開くことによって、底面が形成され、自立可能になっている。

次いで本体フィルムの表フィルム２と裏フィルム３の側縁をシールし、左右側シール部５，６を形成する。底シール部８の側シール部に相当する部分の底フィルム４同士を所定の部位でシールする。即ち、表裏の本体フィルム同士が接着されるために、自立性が付与されるのである。底フィルム４は、内容物を充填する時に、その重量による底フィルム４への加圧によって拡開される。

図３は、本発明に係る口栓付きスタンディングパウチ１のキャップ１３を取り外した状態を上から見た平面図である。口栓１１本体は、図２に示す形状を有するように射出成形されて製造される。口栓１１は、スタンディングパウチ１の端部（例えば上部中央）に溶着して用いられる。口栓１１は、口栓１１の下方に位置する溶着部１２を有している。前述したように溶着部１２は、本体フィルムの表フィルム２と裏フィルム３が、口栓１１と溶着しやすいように、図２に示すように平面図において長手方向の外形が左右に尖り、中央が丸く膨らんだ舟形の形状に形成され、表フィルム２と裏フィルム３との間に挟まれて超音波溶着によって溶着されている。この口栓１１にはキャップ１３が嵌合し、開閉可能としている。

また図３は、口栓本体１１の下方に位置する溶着部１２が、表フィルム２、裏フィルム３との間に挟まれ、溶着部１２の側面と、表フィルム２、裏フィルム３との内側のシーラント層とが当接して超音波溶着によって溶着されている状態を示している。口栓１１の中央にはパウチの内容物を外部に注出するための注出口１４があり、注出口１４を有する口栓１１を、表フィルム２と裏フィルム３との間に隙間（注ぎ穴）を設けて挿入し、図示しない超音波ホーンを、口栓本体１１の下方に位置する溶着部１２と接する、表フィルム２と裏フィルム３との隙間部外側（外周）に当て、超音波を発振すると、その超音波振動が、パウチ本体１の超音波ホーンが当たったシーラント層部分が高熱を発し、溶着部１２と溶着する。

この時、シーラント層の内面側の表面に、適切な量の凸凹を形成することで、シーラント層表面と溶着部１２側面との接触面積が多くなり、接着性が向上するので、超音波の出力が低くても適切なシール強度が得られ、口栓が変形したり、シール不良やピンホールが生じることがない、口栓付きスタンディングパウチを提供できる。

次に、口栓と超音波溶着によって溶着される、本体フィルム２，３の層構成を図４を参照して説明する。本体フィルム２，３は、少なくとも基材層２１とシーラント層２２からなり、図４に示すように、基材層２１とシーラント層２２が接着層２３を介して積層されている。そして、本体フィルム２，３は基材層２１およびシーラント層２２がすべてポリエチレン系樹脂からなるモノマテリアル化された積層体である。

本体フィルム２，３の基材層２１のポリエチレン系樹脂としては、高密度ポリエチレンが使用できる。延伸、未延伸いずれでもよいが、二軸延伸されたフィルムが好ましく使用できる。本体フィルム２，３の基材層２１を、高密度ポリエチレン樹脂にすることによって、高密度ポリエチレン樹脂の剛性が高いことにより、スタンディングパウチ１が自立す
るためのより十分な強度を与えることができる。基材層２１の厚みとしては、加工性を考慮すると、１０～５０μｍの範囲であることが好ましい。

本体フィルム２，３のシーラント層２２のポリエチレン系樹脂としては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンからなるフィルムが使用できる。シーラント層２２の形成には、押出機などを用いて溶融した樹脂を製膜して、基材層２１上に層形成することができる。あるいは、あらかじめフィルムの状態に製膜してある材料を、接着剤を介して積層することによって、基材層２１の表面にシーラント層２２を形成することも可能である。これらの樹脂からなるフィルムを用いることで、口栓と溶着することができる。

前述したように、本発明は、スタンディングパウチ１本体の基材層およびシーラント層がすべてポリエチレンフィルムでできていて、パウチ１本体にポリエチレンフィルム製の口栓を挿入し、その溶着部で超音波溶着する場合であっても、本体フィルム２，３のシーラント層２２の内面側の表面に凸凹を形成することで表面積を増やし、口栓１１の溶着部１２との接着性を向上させることによって、超音波の出力が低くても安定した溶着ができるようにしたものである。

すなわち、我々は本発明を鋭意検討する過程で実験を繰り返し、シーラント層の内面側の表面粗さＲａが０．６以上であると、低出力でも安定した溶着が可能であり、口栓が変形したり、シール不良やピンホールが生じることがない、口栓付きスタンディングパウチを提供することが可能になることを見出したのである。

シーラント層２２の内面側の表面に凹凸を形成する方法としては、以下の方法がある。（１）シーラントＴダイキャスト製法で、クーリングロールを従来よりマット加工で粗いロールを用いる。
（２）微粒子を添加することで、表面に凹凸をつける。
本実施形態では、（２）の方法を用い、ポリエチレン系ビーズを添加して、シーラント層２２の内面側の表面に表面粗さＲａが０．６以上の凸凹を形成。ポリエチレン系ビーズを用いることで、アクリルビーズを使用したシーラント層に比べ、超音波が低出力でもシール不良やピンホールが生じることがない強度を保持することが可能である。

次に、底フィルム４を説明する。底フィルム４も本体フィルム２，３と同じように、基材層２４およびシーラント層２５がすべてポリエチレン系樹脂からなるモノマテリアル化された積層体である。ポリエチレン系樹脂を多層化した構成が使用できる。底フィルム４のポリエチレン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子ポリエチレンなどを挙げることができる。これら樹脂を用いて多層化して底フィルム４を形成することができる。シート状に形成する方法としては、押し出し機により押し出し成形、共押出し機により多層押し出し成形して、シートを形成することができる。底フィルム４の厚みは、本体フィルム２，３の厚みに対して適宜決めればよい。

口栓本体に使用される樹脂は、パウチ本体の内面のシーラント層２５に溶着可能な、ポリエチレン系樹脂とすることが必要である。このような、ポリエチレン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。実施形態では、口栓本体の材料は高密度ポリエチレンとし、キャップの材料はポリプロピレンとし、射出成形して得た。口栓は、パウチ本体１の上部中央の位置に超音波溶着した。

また本体フィルム２，３および底フィルム４の両方もしくは、本体フィルム２，３につ
いて、接着層を介して中間層を設けた積層体とすることができる。たとえば内容物の保存性を向上させることなどを目的として、積層体中にガスバリア層を設けることができる。ガスバリア層は、ガスバリア性のあるポリエチレン基材フィルムを用いることができる。そのほか、たとえば、ガスバリア層は無機化合物の蒸着層を備えたものを用いることができる。

蒸着層を形成する方法としては，ＳｉＯｘやＡｌ_２Ｏ_３などの無機化合物を真空蒸着法を用いて、アンカーコート層を設けたプラスチックフィルム上にコーティングし、真空蒸着法による無機化合物層を形成することができる。ちなみに蒸着層の厚みは１５ｎｍ～３０ｎｍが良い。

ガスバリア性の高い樹脂としてエチレンビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）を挙げることができるが、バイオマス由来の成分を含むＥＶＯＨを選択することもできる。

また本体フィルム２，３および底フィルム４の基材層、シーラント層、中間層基材は、いずれも石油由来、バイオマス由来、再生材料のいずれを用いてもよく、再生材料としてはメカニカルリサイクル及びケミカルリサイクルのいずれでもよい。内容物が食品の場合は、最内層のシーラント層にはバージン材料の使用が好ましい。

また図１には示していないが、必要に応じて、商品としてのイメージアップや、内容物についての必要な情報表示や意匠性の向上を目的として、パウチ外側から見える層に印刷層を設けることができる。印刷層はパウチの最外層に設けるのでも構わない。

ここで、印刷方法、および印刷インキには、特段の制約を設けるものではないが、既知の印刷方法の中からプラスチックフィルムへの印刷適性、色調などの意匠性、密着性、食品容器としての安全性などを考慮すれば適宜選択してよい。環境面を考慮すると印刷インキの成分にバイオマス由来の成分を含んでいてもよい。

印刷方法としては、たとえば、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、フレキソ印刷法、シルクスクリーン印刷法、インクジェット印刷法などの既知の印刷方法から選択して用いることができる。中でもグラビア印刷法は、生産性、プラスチックフィルムへの印刷適性、および絵柄の高精細度において好ましく用いることができる。

基材層、中間層、シーラント層はそれぞれ接着層で貼り合される。接着層としては、ドライラミネーション、ノンソルベントラミネーション、接着性樹脂によるものを挙げることができる。特に、ノンソルベントラミネーションであると、環境への負荷軽減および、高温に弱いポリエチレン系樹脂であっても比較的低温で接着できることから好ましい。接着層の成分にバイオマス由来の成分を含んでいてもよい。

以上から、本発明の口栓付きスタンディングパウチは、リサイクル可能なモノマテリアル化を実現した包装材を用いており、本体フィルム、底フィルム、口栓の基本構成としては以下のものを挙げることができる。
本体フィルム、底フィルム：（基材層）高密度ポリエチレン／（接着層）ドライラミ／（シーラント層）直鎖状低密度ポリエチレン。シーラントの表面粗さＲａは０．６以上。
口栓：高密度ポリエチレン。超音波溶着によりパウチ本体上部中央に溶着。

このようにして、本発明によれば、スタンディングパウチ本体の基材層およびシーラント層がすべてポリエチレンフィルムでできていて、パウチ本体にポリエチレンフィルム製の口栓を挿入し、その溶着部で超音波溶着する場合であっても、低出力で安定した溶着が
可能であり、口栓が変形したり、シール不良やピンホールが生じることがない、口栓付きスタンディングパウチを提供できる。

１・・・口栓付きスタンディングパウチ
２・・・表フィルム
３・・・裏フィルム
４・・・底フィルム
５・・・側シール部（左）
６・・・側シール部（右）
７・・・天シール部
８・・・底シール部
１１・・・口栓本体
１２・・・溶着部
１３・・・キャップ
１４・・・注出口
１５・・・収納部
２１・・・基材層
２２・・・シーラント層
２３・・・接着層

Claims (2)

1. ２枚の本体フィルムと２つ折りした底フィルムとからなり、周縁がシールされているスタンディングパウチの、パウチ本体の一端に口栓を備えた口栓付きスタンディングパウチであって、
   前記２枚の本体フィルムと底フィルムは、少なくとも基材層とシーラント層からなり、前記基材層とシーラント層はポリエチレン系樹脂からなり、
   前記口栓は、ポリエチレン系樹脂からなり、下方に溶着部を有し、前記溶着部でパウチ本体と超音波溶着によって溶着され、
   前記本体フィルムのシーラント層は、内面側の表面粗さＲａが０．６以上であることを特徴とする口栓付きスタンディングパウチ。
2. 前記２枚の本体フィルムと底フィルムの両方もしくは、本体フィルムのみについて、前記基材層とシーラント層との間に、バリア性のあるポリエチレン基材フィルムを積層した請求項１に記載のスタンディングパウチ。

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