JP3190336B2 - 貫通通路を有する材料 - Google Patents

貫通通路を有する材料

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は貫通通路を有する材料に関する。（その通路
は完全に閉鎖可能であってもよい。）このような材料は
広い応用範囲がある。例えば、本発明は一つの応用、す
なわち食用品を貯蔵環境に保存するするパッケージング
に言及しながら記述されており、要求性能が温度ととも
に変化することができることに注意を払っている。
全ての収穫野菜、花および果物は呼吸をし続けてお
り、酸素を吸収しそして二酸化炭素を吐き出している。
多くの類似する生物学的な経路が含まれており、重量減
少（水の損失が重量減少の主原因であるが）、いくらか
の熱生成、香りの損失および変化、きめの変化、および
製品の外側表面あるいは切り口表面またはの内部の褪色
等がもたらされる。収穫で存在する微生物の成長および
排出は他の変化を生み出す。事実上、これらのすべての
変化は、消費者がその製品を受け入れるに際して有害で
ある。
呼吸は温度の上昇と共に増大する。それゆえ、貯蔵寿
命を長くする主な方法は低温で、しばしば０℃よりほん
の少し上の温度に製品を保持することである。しかし、
５−11℃より下の温度で貯蔵できない製品（例えば、ベ
ニバナインゲン、キュウリ、シシトウガラシ、トマト、
バナナ）もある。呼吸速度も広い範囲を示し、ブロッコ
リーは、タマネギまたはトマトとおなじように1012回近
くと速い。その値は、種類、刈り取りあるいは収穫方
法、刈り取りの年および熟している程度によっても変化
する。
呼吸速度（特に二酸化炭素生成速度）は酸素濃度を低
下させることにより著しく減少すると考えられるかもし
れない。しかしながら、２−３％より低いと（生成物に
もよるが）、生成物およびそれに伴う微生物による嫌気
性工程が開始される。これにより、通常すぐに香りが汚
染され、受け入れがたいものとなる。アルデヒドがその
受け入れ難さの主な原因であるが、酵母によるアルコー
ルの製造が優勢であることが多い。
製品が密封透過性のないパッケージング方法でラップ
されると、トマトのように控えめに呼吸しても、すぐに
酸素濃度が低下して空気のない状態になる。トマトの熟
成は完全に妨げられ、パケージを解かれても、回復せ
ず、果物の多くは腐ったり、菌による攻撃を受けたりす
る。（６％酸素の雰囲気は熟成を妨げるが、開封して空
気にさらすと再開して、飲食特性に悪影響はない）。こ
の腐敗の問題を克服するために、必要なホール、例えば
代表的には１パック当たり0.4mm2の３つのホールをあけ
る、調整可能な機械的「ペッキング（pecking）」ヘッ
ド下に、（好ましくは酸素濃度が低下した貯蔵後あるい
は温度低下後すぐに）、密封不透過性パックを通すこと
が知られている。径や数を変え、製品タイプ、品種、重
量、予想される消費までの流れ等に応じて簡単に調整で
きる。しかし、ひとりでに、温度とともに不適当に変化
することが判った。
この問題の別のアプローチとして、新鮮なフルーツ、
野菜あるいは花用のガス不透過ラッピング材料における
パネルとして使用できる選択的透過性材料が案出されて
いる。これらのパネルはO2透過性よりも大きいCO2透過
性を有する微小孔材料であり、包装内容物が消費する同
じ割合で酸素を透過するように、材料の面積を使用する
ことが提案されている。しかし、これは、製品の酸素消
費量は、材料の酸素透過率が変化するよりも、温度と共
に急激に変化するものであり、ある貯蔵温度を前提とす
るものである。それゆえ、たまたま高温になると、その
ような包装内の酸素はそれが補給されるより速く消費さ
れ、空気のない状態となり、既に上述した障害が引き起
こされる。
高い二酸化炭素濃度は微生物を抑圧することが知られ
ており、そのような濃度に耐えられる包装フルーツおよ
び野菜に対してはそのような濃度を維持することが有益
になり得る可能性がある。
水蒸気に関しては、最適の要求は100％よりほんの少
し下の相対湿度であろうが、パックの外観上および菌成
長を邪魔するという観点からは全く液体の水が存在しな
いほうがよい。
それゆえ、少なくともある温度範囲に渡って、例えば
−５℃または０℃から20℃へ温度上昇するような範囲
で、材料の熱膨張係数より速い速度で温度とともにサイ
ズが変化する貫通通路を有する材料を創出することが望
ましい。
本発明によると、異なった熱膨張係数を有する少なく
とも２つの層で軟質材料が非対称に積層されており、そ
の材料は非直線のスリットを有し、少なくとも１つ、好
ましくは少なくとも２つの（好ましくは隣接している）
層はプラスチック製である。少なくとも１つの層はプラ
スチック層に付着した金属箔であってもよく、また適当
な金属被覆法でその上に直接蒸着された金属であっても
よい。２つの層は温度による開口サイズの変化に共同作
業的に寄与することに注意せよ。非対称ということは、
温度がいわゆるライフフラットポイント（life−flat p
oint）から離れるに従い材料がカールする傾向にあると
いうことである。ライフフラットポイントは好ましくは
−５℃ないし20℃の範囲内に、より好ましくは０℃ない
し20℃の範囲内にある。ライフフラットポイントはしば
しば（常にではないが）層が積層されるときの層の温度
である。非対称は層の素性、それぞれの厚さまたはその
両者に存する。厚さについては、材料の層（好ましくは
全てであるが、特にそれが２つの外側のものであるとき
は、ほとんどあるいはいくつかでもよいが）は、道理に
合った近似内で、各ヤング率の逆３乗根に比例した厚さ
を有することが好ましい。
一つの見地においては、スリットは接合点（junctio
n）から放射している２以上のスロットの形態を有して
おり、隣接スロットの少なくとも１ペアーは大きくても
90゜の角度を形成する（そしてより好ましくは隣接スロ
ットの少なくとも２ペアーは大きくても60゜角度を形成
する。接合点は実用的なサイズの開口部であってもよ
い。スリットのいくつかあるいは全部をレーザーにより
製造してもよい。
開口部は１穴（ほとんどの小売パックおよび製品の場
合、典型的には0.05から1.0mm2）から直径数ミクロンの
穴多数まで、固定であっても可変であってもよい。
開口部をあけたラミネートの気体透過性は５℃から20
℃までに少なくとも３倍になる。このため、呼吸してい
る食料品の包装（例えば、全部または包装の一部分に含
有する）に使用するのに特に有用である。
包装用フィルムは多くの要求、例えば、強さ、タフ
さ、しばしば透明性、密閉性、印刷性、内表面の水滴を
隠したり分散させたりする能力、および最後に価格を満
たす必要がある。これを到達し、その一方で規定された
温度変化に応じて、特定の透過性を制御することは、ス
キュラとカリブディスの間をメドゥーサをみつめながら
進むようなものである。それゆえ、本発明の材料がそれ
自身で包装用フィルムとして使用できない場合は、その
他の、従来の市販の包装用フィルムで作成されたパッケ
ージまたはコンテナの小さな部分へ本発明の材料を用い
るという概念にメリットがある。小さな領域には透明さ
等は必要なく、適当な透過性と強度さえ有していればよ
い。
本発明は、プラスチック類、ポリマー類または他の材
料のフィルムまたは膜、および／または金属ホイルもし
くはシートおよび／またはそれ自身に金属粉が配合され
ていてよいプラスチック類もしくはポリマー類の半硬質
シートのごとき丈夫なシート類として、食品製品の包装
用および他の用途（後述）へ使用することができる。本
発明の材料は好ましくは水蒸気に対して不活性（特に寸
法が変化しないもの）であり、より詳しくは、湿気もし
くは水分で膨張せず、実際に疎水性のものである。２層
のラミネートは、特に好ましくはひとつの層がポリエス
テルであり、および／またはもう一方がポリオレフィン
（通常はポリエチレン）である。これに代えて、ポリア
ミド、セルロース樹脂またはポリエチレンテレフタレー
トフィルムを、金属メッキされていてもよい低密度ポリ
オレフィン（例えばポリエチレン）フィルムまたはエチ
ルビニルアセテートフィルムと組み合わせて使用しても
よい。このラミネートは非対称であるべきだということ
は自明のことであろう；というのはポリーマーＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｂ、Ａからなり、Ａの厚さはお互い等しく、Ｂの厚
さがお互い等しい対称なラミネート材料は温度に対して
不活性であるからである。材料の温度膨張率は大きく離
れているべきである。
本発明を添付の図面を参照しながら実施例によって説
明する、温度に依存して形状の変化する穴を有する本発
明の材料の図１は断面図を、図２は平面図を示す。図３
は異なった開口部を有する本発明の材料の平面図を示
す。図４は図３の開口部のうちのひとつの断面図であ
り、この開口部の頭頂部を通る面を示すものである（Ｖ
形の開口部）。
図１および図２参照。この系では温度膨張率のかなり
異なる２種のポリマー、例えばポリエチレンとポリエス
テルの２層フィルムを用いている。それぞれのフィルム
は別個にブロー成形（blowing）またはカレンダリング
（calendering）により調製し、平板となるようにアニ
ールする。その後製品に要求される最低の保存温度であ
る温度T1（例えば０℃）にて平板であるように保ちなが
らこのフィルムを、ネオプレンのごときフレキシブルな
エラストマー系接着剤の薄膜にて貼り合わせる。他の接
着剤としては、3M（登録商標）3565のごとき変性アクリ
ル系接着剤の水性エマルションの薄層が用いられる。溶
剤ベースの接着剤を強度のために使用してもよい。２層
フィルムを組み合わせるのに好適な他の方法は、12ミク
ロンの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム
を、片面を3M3565接着剤の12ミクロン（湿潤時）（６〜
８ミクロン：乾燥時）の層でプラズマ処理して接着性を
改良した低密度ポリエチレンフィルムと固着させ、全体
をゴムローラーで圧縮する方法である。一般に、先に指
摘したように保存温度はおよそ−５℃から20℃の範囲の
間であり、通常０℃から20℃の間である。試験フィルム
をそれぞれ４℃、８℃、20℃で調製したが、20℃に温度
が上がると全て、直径1cm以下のロール（ポリエチレン
が外側）状にカールした。このフィルム内には適当な大
きさ（例えばT1において1/4mm2）の「つつき穴（pecked
hole）」が空けられている。フィルム内には穴から等
角度で放射状に４本（６または８本でも可）のそれぞれ
3mmの長さの切れ目がある。温度がT1からT2に上がるに
つれて、２枚のフィルムの成分の異なった膨張によりこ
の切れ目の間の放射状の部分が、バイメタル片のごとく
カールし、全空隙の面積（すなわち、穴自身と放射状の
切れ目の開口の両方）が増加する。つつき穴の代わりと
して、固有透過性の高い材質を使用することができる；
例えばエチレンビニルアセテートの25ミクロンのフィル
ムは相対湿度０％、23℃、大気過圧（per atmosphere o
verpressure）の条件下で１日に1m2あたり12リットルの
酸素を透過する。
前述のごとく、このような穴を取り入れるには２つの
方法がある。第１は全体の包装のために２成分フィルム
を使用する方法である。（すでに多成分包装フィルムは
ありふれたものとなっている。外部の層はしばしば、例
えば良好な艶と印刷性を付与するものであり、内部の層
は密閉しやすくし、そして凝縮した水を分散させ、隠す
性質を有する。中心成分として安価なポリマーが強度と
取り扱い性を提供することができるが、一方バリア性能
は上記個々の層の性質の合計である。）もうひとつは、
温度依存性の穴を有する２成分フィルム片またはパッチ
を貼り付けられて、または超音波溶接されてこれらに覆
われた（例えば）1cm2の開口部を有する通常のバリア包
装剤を使用する方法である。穴はこの段階で空けること
ができ（先に空けるより好ましい）、例えば機械でまた
はレーザーカッターにてあければよい。このパッチは、
剥ぎ取りロールから分配されるようにしてもよい。この
方法は特別なポリマーの使用を少なくし、さらに、例え
ば放射状部分のカールを保護するケージや、使用前に剥
がす保護膜等の製造に役立つ。先に穴を空けた、貼り付
け型のパッチを以下説明する。パッケージラベル（内容
物、重量、「販売期限」日、バーコードおよび価格等の
通常の情報を示す）とこのパッチとを組みあわせると、
包装に正しいグレードのパッチを貼付するのを確実にす
るのに役立つ。パッチ自身の保護と、有効性のため、カ
ールは好ましくはパックの内側へ向くようにする。
毛細管を通る層流では、全体流動速度は気体密度を粘
度（５−20℃の温度範囲で約10％変化する）で除したも
のに比例する。しかし、全体流動速度は流路の半径の４
乗にも比例する。微分膨張係数１×10-4℃（例えば、ナ
イロン／ポリエチレンの場合）を用いれば、15℃の温度
範囲で、気体流動を、希望通り４倍にすることができ
る。
これに代えて、２層構造物を多層押し出し機を用いて
作ることができる。材料と製造条件を適当に選ぶことに
より、驚くべきことに、製造温度以外のなにか都合のよ
い温度でこの材料を平らに横たわった状態（ライ−フラ
ット）にもってくることができる。しかし、通常は、２
層構造体は気体透過性を最小にしたい温度で組立て、平
らに切断されるであろう。この温度はライ−フラット温
度と呼ばれる。バナナやマンゴウのような（例えば）熱
帯果実の場合、これは10−15℃であり、気体流動は25℃
まで増加するが、10℃以下では逆方向には開口しない
（後述参照）。野菜の場合は、それぞれの温度は２−５
℃および20℃であり，凍結が起こるのは好ましくなく、
逆方向へ開口防止物は場合によっては必要としない。
図３に戻って、Ｖ、Ｈ、ＳおよびＣのようないろいろ
の孔の形が図示されている。これらは皆共通して直線的
ではなく、したがって材料がカールしたときに希望され
るような均等には開かないで、Ｈの高さ／幅比、Ｖの頂
角などの幾何学的に決まったものとは違った程度に開い
てしまう。これにより、孔のサイズ／温度プロフィルを
選択することができ、このプロフィルから使用するに最
適なものを選ぶこともできる。孔はパンチにプレス用ナ
イフをのせて機械的に切り抜いてもよいし、またはレー
ザーを使用して形づくっても良く（例えば、エキサイマ
ーレーザー穿孔）、レーザーの場合には、孔が開こうと
するときに絡んだり干渉しあったりして、孔がぎざぎざ
のカット部となる機械カットよりもぎざぎざは少ない。
実際には、後で述べるように、斜めカットを除けば機械
カットで十分である。孔によっては例えば、Ｈの十字形
のように、どんな温度でも孔の大きさがある大きさ以上
を要求される場合には、より大きめに穿けた方がよいか
もしれない。レーザーカットの場合には、ライ−フラッ
ト温度での孔は効果的にゼロサイズにすることができ
る。そのときには通路の大きさがゼロサイズであるよう
なライ−フラット温度で残留気体の透過が必要とされる
かも知れない場合でも、もし材料そのものが適当な固有
の透過性をもっていれば可能である。
図４には図３のＶ孔の断面図が示してある。Ｖの頂角
のところはカットが斜めであることがわかる。（斜めカ
ットはレーザーを使えば非常に容易にできる）。矢印の
方向にカールする傾向のあるラミネートを組み立てる温
度以下での温度工程を考えてみよう。斜めカットは孔が
開くのを防止する。孔が低温工程中に開くのを防止する
もうひとつの方法は、図４に１点鎖線で示したように、
裏うち（これは酸素と炭酸ガスまたは他の気体とでは別
のものを選択しなければならないかも知れない）をする
ことである。裏うちに使える材料には、細かいポリマー
ネット、メッシュ、目の粗い不織布または目を粗く織っ
た織布がある。図４に示したように、ひとつの端部を綴
じ合わせるか、またその周囲の一部または全体を綴じ合
わせるてもよい。場合によっては、生物学的な不純物が
材料を通って入って来るのを防止することが必要であろ
う。このような場合には、裏うちとして周囲全体を綴じ
合わせ、例えば、孔径が５μｍより小さい微孔シートま
たはラミネートとすることができよう。
図５および図６には、製品包装の1cm2の孔に適用する
ために、前以て孔をあけ、張り付けたふたつの型の布切
れが示してある。
図５には本発明による２層物質を示してあり、これは
36ミクロンのポリエチレン１をアクリル系接着剤２（乾
燥時８ミクロン厚さ）により12ミクロンのポリエチレン
テレフタレート層３に接着したものである。平面図でＨ
型である通路を先にプレスナイフで４に形成した。引き
はがした紙６の上につけた圧力によって広がる接着剤の
層５を介して材料を乗せる。通路４を避けるように、し
たがって開口部をふさがないように層５をのせる。温度
が上昇するにつれ、図に示したように紙の方にカールし
ようとし、孔のまわりの縁は紙６によって保護されるよ
うになる。使用に当たっては、野菜包装などは、1cm2の
孔がなければ完全包装されて、孔が２層包装の下面にく
るようにして保管する。紙６を取り除き、孔の回りに適
用（矢印の方向に）した材料は接着剤５で接着する。バ
ーコード７および／またはその他の情報を印刷（前以て
または後で）する。そうすれば包装は食品の販売または
配送の準備が出来上がりである。
図６では、図５と同じ部分に同一の引用番号が付され
ていて、使い方も同じである。しかし、図６のポリエチ
レン１は記載されておらず、その上の側に接着剤８の層
が、接着剤５と同じように（通路４を避けて）適用して
ある。接着剤８はバーコード７を印刷した連続微孔フィ
ルム９が乗るように使用されている。
微孔フィルム９は２重の機能をもっている。温度がラ
イ−フラット温度以下になったときに２層材料中の通路
４が上向きに（図のように）開放するのを防止し、そし
てほこりや微生物が包装の中に侵入するのを抑制するこ
とができる。フィルム９の孔密度と孔の大きさは包装す
べきものに応じて、拡散性と微生物の混入をできるだけ
少なくするように設計者によって選ばれる。
ある種の用途では穴が平たんな（所定の）温度以下で
広がるならば問題でない。この場合斜めのカット、バッ
キング・フラップまたはフィルムなどの手段も使用する
必要がない。即ち、約−２℃に冷却すると多くの呼吸す
る製品は、凍結し、回復不能に細胞壁が損傷を受ける
（解凍したときかゆ状になる）ので問題を生ずる。温度
の低下につれて切れ目は大きくなるが、これは既に駄目
になった製品にとってはささいなことである。一方、多
くの他の呼吸する製品はブランチング（−20℃でさえわ
ずかな活性を有する酵素を不活性化するために必要とさ
れるもの）なしで強度の凍結保存をすることができる。
そのために、−20℃においてさえ、長期間の保存には低
酸素雰囲気での保存が望ましく、そのために所定温度以
下で穴が開かないために斜めの切り目、バッキング・フ
ラップまたは他の手段を使用すべきである。穴が温度の
下降中に開き、上昇中には開かない為に、斜めのカット
またはバッキング・フラップを使用することはある種の
用途にとって考えられるであろう。
本発明材料はそのままで、あるいは多少の変更を施し
て、医療用包帯（例えば、やけど用）、食料品用以外の
通気調整材、（もし金属を充填したときは）温度依存性
放射線吸収または反射材、投薬徐放材（例えばデオドラ
ントの）、可変蒸気バリアー（例えば靴や衣類の通気性
調整材）、熱バルブ、例えば適当に透過性であるボイル
−イン−バッグまたはマイクロ波用サケット、二部材構
成の温度依存性アッタチメントの雌部材などに使用しう
ることが容易に理解されるであろう。別の可能性は温度
変化に対して穴が開き背後の色または温度に関するメッ
セイジを明らかにすることである（例えば、温度が０℃
より高くなったときは開くのを妨げ、０℃のライ・フラ
ット温度から温度が下がるのを利用して道路脇の信号上
に“霜”の表示をする）。図１から４の説明は温度依存
性摩擦材料として用いてもよい。
他のライ・フラット温度（即ち、スリットが平らに横
たわる、それらの最小開口温度）、例えば−５℃は種々
の用途に用いられる。非常に高いライ・フラット温度、
例えば、30℃または40℃は太陽光の強さに応じて穴の開
く日よけまたはトロピカル・シェイデイングに使用して
もよい。このスリットは温度が下がったときのみ開き、
温度上昇時には妨げる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ６５Ｄ 81/26 Ｂ６５Ｄ 81/26 Ｃ (72)発明者 ベバイス、マイケル・ジョン イギリス国ミドルセックス、ユービー ８・１エックスエス、アクスブリッジ、 ウォーター・タワー・クローズ26番 (56)参考文献 特開 昭53−51096（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−72612（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−110042（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−122040（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−63683（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4497431（ＵＳ，Ａ) 西独国特許出願公開3122194（ＤＥ, Ａ１) 欧州特許出願公開122085（ＥＰ，Ａ １) 欧州特許出願公開271268（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 31/00 B65D 65/00 - 65/40 B65D 33/00 - 33/28 B65D 30/00 - 30/28

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも一つの層がプラスチックであ
    る、異なった熱膨張係数を有する少なくとも二つの層で
    非対称にラミネートされた非直線状スリットを有する可
    撓性材料。
  2. 【請求項２】少なくとも二つの層がプラスチック製であ
    る請求項１記載の材料。
  3. 【請求項３】少なくとも二つの隣接する層がプラスチッ
    ク製である請求項２記載の材料。
  4. 【請求項４】スリットが接合部から放射状に伸びた２ま
    たはそれ以上のスロット形状を有する前記いずれかの請
    求項に記載の材料。
  5. 【請求項５】接合部が切れ目である請求項４記載の材
    料。
  6. 【請求項６】隣接する少なくとも一対のスロット間の角
    度が最大90゜である請求項４または５記載の材料。
  7. 【請求項７】ガス透過性が５℃から20℃で少なくとも３
    倍に増加する前記いずれかの請求項に記載の材料。
  8. 【請求項８】０℃から20℃の範囲で平らになる傾向があ
    る前記いずれかの請求項に記載の材料。
  9. 【請求項９】スリットの全てまたは一部がレーザーによ
    り形成されている前記いずれかの請求項に記載の材料。
  10. 【請求項１０】層が湿度に対して寸法的に不活性である
    前記いずれかの請求項に記載の材料。
  11. 【請求項１１】層の少なくとも一つが疎水性である請求
    項10記載の材料。
  12. 【請求項１２】第一のプラスチックがポリエステル、ポ
    リアミド、セルローズ、またはポリエチレンテレフタレ
    ートのいずれかである前記いずれかの請求項に記載の材
    料。
  13. 【請求項１３】第二のプラスチックがポリオレフィン
    （金属化されていてもよい）、またはエチルビニルアセ
    テートである前記いずれかに記載の材料。
  14. 【請求項１４】温度が所定温度から外れたときスリット
    を介する通路を妨げる手段を備えた前記いずれかに記載
    の材料。
  15. 【請求項１５】手段がバッキング・フラップを含む請求
    項14記載の材料。
  16. 【請求項１６】手段がスリットを斜めに切られているこ
    とからなる請求項14記載の材料。
  17. 【請求項１７】少なくとも一部の層の厚さがそれらの各
    ヤング率の逆立法根に対して少なくともほぼ比例する前
    記いずれかの請求項に記載の材料。
  18. 【請求項１８】少なくとも層の一つがプラスチック層に
    接着または沈着した金属ホイルである前項いずれかに記
    載の材料。
  19. 【請求項１９】前項いずれかに記載の材料を含む容器。
  20. 【請求項２０】請求項１から18いずれかに記載の材料
    を、またはそれを一部とする包装材を使用する食料品の
    包装方法。
  21. 【請求項２１】請求項19の容器に食料品を包装する方
    法。
  22. 【請求項２２】医療用包帯、通気性調整材、放射線吸収
    または反射材、投与量放出調整材、可変蒸気バリアー、
    熱バルブ、熱流制御材、温度依存性デイスプレー、また
    は組合わせアタッチメント（two−fabric attachment s
    ystem）の雌型（female fabric）の形態である請求項１
    から18いずれかに記載の材料。
  23. 【請求項２３】請求項22記載の材料を含むボイル−イン
    −バッグまたはマイクロ波用容器。
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