JP3874803B2 - 積層包装材料、その製造方法、並びに包装容器 - Google Patents

Description

技術分野
本発明はコアー層およびそのコアー層の片側に塗布されかつ気体遮断材の役をする橋かけポリビニルアルコールの層から成る積層包装材料に関する。本発明はさらに積層包装材料の製造方法、並びにその積層包装材料より製造され、液体および気体、特に酸素ガスに対して優れた気密性を有する包装容器に関する。
背景の技術
包装技術において、例えば、液体食料品の様な製品を包装および輸送するための使い捨て型の包装（いわゆる、一回使用包装）は既に長く使用されている。
支配的な群をなすこれらの一回使用使い捨て包装は、紙または板紙のコアー層およびそのコアー層の両面上にプラスチックの、好ましくはポリエチレンの、外面の耐液性コーティング層から成る積層包装材料より製造されている。
包装材料の組成の出発点および第一の目的は、包装される製品のために最善に可能な機械的および化学的な製品保護特性を包装に与えることであり、同時に包装の簡単なかつ合理的な製造を可能にすることである。紙または板紙のコアー層は、その包装が合理的な流通システムにおいて便利に取り扱われることができるように必要な機械的構造の安定性を包装に与え、他方外面のプラスチックコーティングは、さもなくばその包装をびしょびしょにしかつ使用できなくするであろう湿気および液の浸透に対して液を吸収する繊維層を有効に保護する。もし外面の耐液性プラスチックコーティング層がポリエチレンから成るものならば、その積層材料が優れたヒートシール性を与えられて、その包装は前記の積層包装材料を完成された包装物に変換させる間に慣用のヒートシール技術によりその望みの機械的構造を恒久的に与えられることができるであろう。
上記のようにすべて紙または板紙およびプラスチックから成る積層包装材料は従って構造上安定な、耐液性の包装の合理的製造に役立つが、しかしガス、特に酸素、に対する気密に欠けるので、それ故例えば、食料品のような酸素ガスに敏感な製品のための包装に使用できるためにはそのようなガス気密性が補充されなければならない。
当業界において前記の紙または板紙材料をアルミニウム箔（いわゆる、アリフォイル”Alfoil”）で補充することは知られており、これはガスバリヤーとして役立ち、そしてコアー層の片面にコアー層とその積層包装材料の一方の外側の耐液性プラスチックコーティングとの間に適用される。完全なアリフォイルは実際上完全にガス気密性であるが、しかしアリフォイルの僅かな（または実在しない）伸長性および延性の故に、一度適用されたアリフォイルは、これが折り目の形成により、完成された包装物に二次成形されるとき、特にその包装材料の露出区域にひび割れする危険がある。その上、アリフォイルは製造するため比較的高価につき、従って積層包装材料の材料および製造コストを大いに増加させる主な因子である。
上記のアリフォイルの代案として、前記のような紙または板紙材料内にバリヤーポリマー型のポリマーをガスバリヤーとして使用することもまた当業界に知られている。優れたガス気密性を有するそのような代替のバリヤーポリマーの多数の既知例の中の一つはポリビニルアルコールであり、それは、アリフォイルと同様に、コアー層の片面にコアー層とその積層包装材料の一方の外面の耐液性プラスチックコーティングとの間に適用される。
アリフォイルと比較して、ポリビニルアルコールはいくつかの価値ある特性を有しており、それらはアリフォイルの代替材料としてポリビニルアルコールを特に魅力あるものにしている。まず第一に、それはアリフォイルよりもかなり安価であり、そしてさらに、ポリビニルアルコールの層はアリフォイルよりも変形することができかつ広げることができて、従って亀裂に敏感でない。ポリビニルアルコールは良好なガス気密性、特に酸素ガス気密性、をアリフォイルと完全に対等に有しており、同時にポリビニルアルコールは（アリフォイルとは反対に）食品に関連して推賞されかつ認可された材料であって、食品と直接に接触することに法律上の支障なく使用されることができる。
しかし、ポリビニルアルコールに付きまとう一つの重要な短所は、それが湿気に敏感であって、もしそれが湿気の影響下に曝されると急速にその価値あるガス気密特性を失うことである。
ポリビニルアルコールの湿気敏感性の問題は一つの従来の技術における提案に従って解決されるが、そこではガスバリヤーとして塗布されたポリビニルアルコール層は取り囲む耐液性のプラスチックコーティングの間に封止されまたは封入されており、該耐液性のプラスチックコーティングは中間にあるポリビニルアルコール層を積層包装材料の両面から湿気と濡れによる浸透に対して有効に保護する。そのような保護層の塗布は積層包装材料の全体の構造の積み重ねをより複雑にするばかりか、その積層包装材料を製造する方法も複雑にし、その方法ではこれらの保護層を塗布するために付属するコーティング装置を伴う少なくとも一つの追加のコーティング工程を必要にする。
他の一つの従来の方法によれば、ポリビニルアルコールに付随する湿気敏感性の問題は化学橋かけ剤を使用することによるポリビニルアルコールの化学的改質により解決され、橋かけ剤の助けによりポリビニルアルコールは化学的に橋かけされて耐水性のポリビニル構造を形成するが、該耐水性のポリビニル構造はガスバリヤー性をなんら失うことなく純粋のポリビニルアルコールよりも良く湿気の作用に耐える。そのような既知の橋かけ剤の例はジアルデヒド化合物（例えば、グリオキサール）および酸無水物をあげることができる。その他、この従来技術は、それが追加の塗布工程の必要なく積層包装材料の簡単な製造に寄与する点において、同時にかくして製造された包装材料が上記の封止材料構造よりも簡単な構造（より少ない材料層）を示す点において、前述の封止法に勝る利益を享受する。しかし、この既知の化学的に改質された材料構造に付随する問題は、橋かけされたポリビニルアルコール層は比較的固くて曲がらないので、それ故、アリフォイル構造におけるように、これが最終の包装物に二次成形されるとき包装材料の特に露出された区域においてひび割れまたは裂ける危険があることである。
発明の目的
本発明の一つの目的はそれ故上記の従来技術の積層包装材料における欠点を除くことである。
本発明のさらに一つの目的は、封止されたポリビニルアルコールを使用する既知の包装材料におけるように、複雑な材料構造を有しない、序論に述べられた型の改良された積層包装材料を実現することである。
さらにまた本発明の一つの目的は、橋かけされたポリビニルアルコール層においてひび割れの形成および耐漏洩性の破れの危険なしに、優れたガスバリヤー特性、特に優れた酸素ガスバリヤー特性、を有する耐液性の寸法安定性の包装物に容易に二次成形されることができる湿気と水に耐えるポリビニルアルコール材料を実現することである。
解決方法
これらのおよびその他の目的および利益は本発明に従って、添付の請求項１に記載の特徴を有する積層包装材料により達成されるであろう。
本発明に従う積層包装材料の都合の良い且つ実際的な態様は添付の請求項２より１２までに記載のような特徴をさらに与えられた。
発明の概要
ポリビニルアルコール層内のポリビニルアルコール、化学橋かけ剤および多糖の組み合わせは、本発明に従って、ある橋かけされたポリビニルアルコール構造を実現するものであり、それは化学橋かけにより耐水性であり、また同時に多糖の配合の結果として、十分に屈曲性であって、構造的な剛性の結果としてのひび割れの形成の危険なしに曲げることができる。
そのような使用できる多糖の好ましい一例はキトサンであり、また適用できる化学橋かけ剤の例は慣用のジアルデヒド化合物、例えば、グリオキサールおよび酸無水物である。
ポリビニルアルコール層内のポリビニルアルコールと多糖の間の混合比率は重量基準で９９：１と５０：５０の間、好ましくは９０：１０と７０：３０の間、にある。
化学橋かけ剤とポリビニルアルコールおよび多糖の組み合わせとの間の比率は重量基準で９９：１と５０：５０の間にある。
本発明による積層包装材料の中に使用されるポリビニルアルコールは少なくとも７０％の、例えば、９０と１００％の間の、加水分解度を有すべきである。
本発明による積層包装材料を折り目付けとヒートシールにより耐液性のかつ寸法安定性の包装物に容易に変換できるようにするために、前記の包装材料はプラスチックの、好ましくは熱可塑性の、例えば、ポリエチレンの、外面の耐液性コーティングを与えられ、それによりその積層包装材料は現存の装置を使用して慣用のヒートシール法によりシールされることができよう。
本発明によれば、コアー層は繊維を素材とする材料、例えば、紙または板紙、であるか、またはプラスチック、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドなど、から成ることができよう。
本発明のさらに一つの態様によれば、現存の製造技術と装置を使用して積層包装材料を製造する簡単な方法が実現されるであろう。本発明による方法は添付の請求項１３に記載のような特徴を有する。本発明による方法の目的にかなうかつ有益な態様は添付の請求項１４より１７までに記載の特徴をさらに与えられている。
本発明のさらにもう一つの態様によれば、添付の請求項１８に記載の特徴を有する耐液性の、寸法安定性の包装容器が実現されるであろう。
添付図面の簡単な説明
本発明はいま以下に、とくに添付の図面に関して、さらに詳細に記述しかつ説明されるであろう。
図１は本発明による積層包装材料の簡単ではあるが機能的な実施態様の断面を略図で示す。
図２は本発明による積層包装材料の製造方法を略図で説明している。
すべての可能性ある誤解の危険を避けるために、図１に例示されている包装材料の構造は決して本発明の範囲を限定することを意図するものではなくて、むしろ単に多大に簡略化された本発明の実施態様による材料構造の一例を示すために意図されていることを述べなければならない。従って、個々の層の数は、示されているように、正確に４ではなくて、それらの層はここに開示されるような本発明の概念の精神と範囲を離脱することなしに数においてより大であってもより小であってもよい。
好ましい実施態様の説明
図１は本発明の積層包装材料、包括的数字１０を付けている、の断面を略図で示している。
包装材料１０は繊維を素材とする材料またはその他の材料、例えば、プラスチック、のコアー層１１を有する。コアー層１１のために使用できる繊維を素材とする材料の例は従来の包装用品質の紙または板紙であってよいが、使用できるプラスチックの例はポリオレフィン、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびエチレンとプロピレンの共重合体、ポリエステル、ポリアミドなどであってよい。コアー層がプラスチックから成るそのような場合に、そのコアー層は均一な、固体構造を示すかまたは発泡または膨張させた材料構造であってもよい。ここに開示されたような本発明の概念から逸脱することなければ、プラスチックはまた、望ましければ、そのプラスチックに混入された充填材をまた含んでもよい。
コアー層の両面上に、プラスチックの外面耐液性コーティング１２および１３が配置されており、前記プラスチックは好ましくは、但し必要ではないが、押し出し成形可能な熱可塑性樹脂、好ましくはポリエチレン、から成る。外面のプラスチックコーティング１２と１３の両面のために押し出し成形可能な熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン、の選択は積層包装材料１０を特に製造し易くし、それと同時に積層包装材料はシール可能になり、当業者が既に承知しているように、慣用のヒートシール技術による表面融着により互いに容易にシールされることができる。
コアー層１１と一つの外面耐液性プラスチックコーティング１２の間に、積層包装材料１０はガスバリヤー、特に酸素ガスバリヤー、として役立つポリビニルアルコールの層１４を配置されており、この層はまたそのポリビニルアルコール層をしなやかにかつ成形し易く並びに耐水性にする目的で多糖および化学橋かけ剤も含んでいる。
ガスバリヤー層１４中の多糖の選択は変更してもよいが、本発明において特に有用であることを証明した多糖はキトサン型のものである。特に、１パーセントの濃度において７０ｃＰ以上の粘度を有するキトサンは積層包装材料１０に低い酸素ガス透過度を付与することに貢献し、同時にそのようなキトサンを含む混合物はコーティング作業により紙または板紙に特に容易に塗布できる。本発明によれば、キトサンはそれ故積層包装材料１０のガスバリヤー層１４中の上記の多糖として７０と約１０００ｃＰの間の粘度を選択される。
ガスバリヤー層１４中の化学橋かけ剤の選択もまた変更してもよいが、そのような橋かけ剤はこの分野において既知の橋かけ剤の中から適当に選択される。既知の、使用できる化学橋かけ剤はジアルデヒド化合物、例えば、グリオキサール、および酸無水物であってよい。
一つの好ましい実施態様によれば、ガスバリヤー層１４はポリビニルアルコール、多糖および化学橋かけ剤を、化学橋かけ剤とポリビニルアルコールおよび多糖の組み合わせとの間の関係が、重量基準で、９９：１と５０：５０の間にあるような混合比率で含む。さらに、この混合物中のポリビニルアルコールと多糖の間の関係は、重量基準で、９９：１と５０：５０の間、好ましくは９０：１と７０：３０の間、にあるべきである。
ガスバリヤー１４中のポリビニルアルコールは、非常に低い粘度（例えば、４パーセント濃度において３ｃＰ）から高い粘度（例えば、４パーセント濃度において１００ｃＰ）までのいかなる任意のポリビニルアルコール品質であってもよい。ポリビニルアルコールの加水分解度は７０パーセントから１００パーセントまで、好ましくはそのガスバリヤーを考慮して９０パーセント以上であってもよい。
図１に例示された包装材料１０は、本発明によれば、図２に略図で例示されている方法で製造されることができるが、図において、明瞭のため、図１と同じ引用数字が同じまたは相当する部分について使用された。
紙または板紙（またはその代わりにプラスチック）のウェッブ１１はマガジンリール１１’から巻き戻されてウェッブに隣接して設けられたアプリケーター１５（好ましくは慣用型のコーティング装置）を通過させられ、その助けによりポリビニルアルコール、多糖および化学橋かけ剤の水溶液または分散液がコーティング作業によりウェッブ１１の上に連続層１４の形に塗布される。その水溶液または分散液の塗布量は変更してもよいが、好ましくはその水性混合物は、よく完成された連続層１４が乾燥後に形成されるような量、例えば、１−１０ｇ／ｍ²のグラム割合で、塗布される。
ウェッブ１１はさらに、そのウェッブ１１の塗布された側の上に作用する乾燥装置１６、例えば、赤外線乾燥機、または水を追い出しそして塗布層１４を乾燥させるための熱空気装置、を通過させられる。
コーティングされ、乾燥されたウェッブ１１は最後に二つのロータリーローラー１７の間のニップを通され、同時に好ましくはポリエチレンの薄いプラスチックフィルムが押出機１８と１９の助けにより、図１に示されるような積層包装材料の形成のため、ウェッブの両面に押し出される。
それ自身既知の方法で、折り畳みを容易にする折り目線、装飾図形などをつけられている本発明によるシートまたはウェッブの形の包装材料から、耐液性の、寸法安定性の包装容器がそれ自身既知の方法で、包装物を形成し、充填しそして密封する型の慣用の包装機械を使用して製造される。例えば、包装材料のウェッブから、そのウェッブがまず、ウェッブの長さ方向の両端を、いわゆるオーバーラップジョイントシームにヒートシールすることにより互いに結合させてチューブに二次成形されることにより包装物が製造される。そのチューブは適当な内容物で充填されてからチューブの縦軸を横切ってかつチューブの内容物の水準の下でチューブを繰り返して横断シールすることにより個々の包装物に分割される。それらの包装物は横断シール帯で切り口または切れ目により互いから分離され、そして望みの幾何学的最終の姿、通常平行六面体の形、を最終仕上げの、充填されそしてシールされた包装容器の形成のための追加の折り畳みとヒートシール作業により与えられる。
かくして、本発明は、簡単な方法でかつ簡単な、現存する手段を用いてこれまでに概説した目的を達成し、そして積層包装材料を包装物に二次成形する間に、同様な従来の技術の包装材料によくあるように、ガスバリャー層内の物質破壊の結果としての、ひび割れの形成またはその他の耐漏性における破損の危険なしに、優れたガスバリャー特性を有する包装容器のための簡単ではあるが有効な積層包装材料を実現することは前記の説明より明らかになったであろう。
本発明は図面において示された材料構造に特に関して説明されたが、ここに開示された発明概念の精神および精神より逸脱することなく種々の修正と変更が行われ得ることは本明細書の熟達せる読者にとって自明のことであろう。当業者にとって自明なそのような修正と変更は従って添付の各請求項に定義される発明概念により包含されている。

Claims (14)

1. コアー層およびガスバリヤー層を含む屈曲性積層包装材料において、
   前記コアー層は、紙、板紙、またはその混合物から成り、
   前記バリヤー層は前記コアー層と並んでおり、しかも、前記バリヤー層は、ポリビニルアルコール、キトサンおよびジアルデヒド橋かけ剤を含み、キトサンは、その１パーセントの水溶液が７０ｃＰ以上の粘度を有するものである、
   前記の積層包装材料。
2. バリヤー層内におけるポリビニルアルコールとキトサンの重量比は９９：１と５０：５０の間にある、請求項１に記載の積層包装材料。
3. 橋かけ剤とポリビニルアルコールおよびキトサンの組み合わせとの重量比は９９：１と５０：５０の間にある、請求項１または２に記載の積層包装材料。
4. バリヤー層内のポリビニルアルコールは少なくとも７０％の加水分解度を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層包装材料。
5. 第１の外側のプラスチックのコーティング及び第２の外側のプラスチックのコーティングをさらに有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層包装材料。
6. バリヤー層は、湿気から保護するプラスチック層により包まれている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層包装材料。
7. コアー層は板紙を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層包装材料。
8. 屈曲性積層包装材料を製造する方法において：
   紙、板紙、またはその混合物から成るコアー層のウェッブを与え；
   ポリビニルアルコール、キトサンおよびジアルデヒド橋かけ剤を含む溶液を、前記コアー層の表面に塗布して、コーティングされたウェッブを生成し；そして
   コーティングされたウェッブを乾燥させる；
   工程を包含し、しかも、キトサンは、その１パーセントの水溶液が７０ｃＰ以上の粘度を有するものである、積層包装材料を製造する方法。
9. 乾燥させたウェッブの両側上に、プラスチックの第１の層及び第２の層を押し出すことを更に含む、請求項８に記載の方法。
10. バリヤー層内におけるポリビニルアルコールとキトサンの重量比は９９：１と５０：５０の間にある、請求項８または９に記載の方法。
11. 橋かけ剤とポリビニルアルコールおよびキトサンの組み合わせとの重量比は９９：１と５０：５０の間にある、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. バリヤー層内のポリビニルアルコールは少なくとも７０％の加水分解度を有する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. コアー層およびガスバリヤー層を含む、流動性食料製品用屈曲性容器において、
    前記コアー層は、紙、板紙、またはその混合物から成り、
    前記バリヤー層は前記コアー層と並んでおり、しかも、前記バリヤー層は、ポリビニルアルコール、キトサンおよびジアルデヒド橋かけ剤を含み、キトサンは、その１パーセントの水溶液が７０ｃＰ以上の粘度を有するものである、
    前記の容器。
14. バリヤー層内におけるポリビニルアルコールとキトサンの重量比は９９：１と５０：５０の間にある、請求項１３に記載の容器。

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