JP4136945B2 - 包装積層材の製造方法、包装積層材の製造プラント、および製造された包装積層材 - Google Patents

Description

本発明は、紙または板紙のコアー層を含むウェブ形状の包装積層材の製造方法に関し、この方法は、紙または板紙の材料ウェブの第一の面を熱可塑性材料の外層で被覆する段階と、その後に、熱可塑性材料で被覆された包装積層材の第一の面側でのレーザーによる燃焼加工によって、前記熱可塑性層および前記コアー層を貫通した穿孔ラインを形成する段階とを含む。本発明はまたこの方法を実質的に遂行するプラント、ならびにこの方法で製造される包装積層材にも関する。

食品用の消耗品であるパッケージはしばしば柔軟な包装材料より製造され、その包装材料は切断、折曲げ、シールおよび充填を行われて、所望の形状をした充填密封パッケージ容器に変換される。包装材料は通常は、両面を例えばポリエチレンまたはポリプロピレンのような液密の熱可塑性材で被覆された紙や板紙のような繊維質材料のコアー層を含む積層材で構成されている。包装積層材はまた、改良された光遮断特性、ガス遮断特性（特に酸素ガスに対する）または液体に対する耐久性を備えるために、他のプラスチック層または金属箔も含む。特別な形式の包装容器は、充填状態においてレトルト処理（加熱処理）することを意図された包装容器で構成される。この処理は、室温で２４ヶ月までの極めて長い期間にわたり包装容器を内容物のあるまま保存できるようにして、この形式の包装容器が例えば動物性食物のような金属缶やガラス瓶で保存される食品用の正に好適な代替容器を構成できることを示唆している。しかしながらこれには、特にレトルト加熱処理される包装積層材が、例えばレトルト加熱処理することを意図されない同等の従来の包装積層材よりも厚く／重いポリプロピレンの外側熱可塑材層を表面に有することを前提とする。

このような包装積層材は、レーザー・ビームが熱可塑材層および繊維質コアーの両方は貫通するが高密度で通常は金属箔とされるガス遮断層にて止まるように焼切る方法で、包装積層材の熱可塑性材の側をレーザー焼切りすることで簡単な開口構造を備えることができる。しかしながらレーザー焼切り作業においては、その細い穿孔ラインの各側にて熱可塑性材の残屑材料がそのラインに直接に隣接して隆起を形成する。この現象はとりわけ米国特許第３７９０７４４号および同第３９０９５８２号に説明されている。レトルト加熱処理される包装積層材、すなわち過剰な厚みの外側熱可塑材層を有する包装積層材では、熱可塑性材から残屑材料の隆起が際立つことになる。包装積層材がローラー上での処理やマガジン・ローラーへの巻取りを含むさらなる処理を行われるとき、残屑材料のそれらの隆起が問題を生じることになる。このようにして、残屑材料がローラーへ付着を生じ、その場合には、ローラーを浄化するために定期的な間隔で製造を停止しなければならなくなる。包装積層材がマガジン・リールに巻上げられる場合には、隆起はマガジン・リール上で重ねられたさまざまな層に形成されているので、リールが不均一な外面を形成することになり、これは取扱いの厳しい妨げとなる。さらに、包装積層材層の外面からリール上の隣の包装積層材層の内面へと、各々の隆起箇所から残屑材料が付着し、このことは、包装積層材が包装容器として成形されて予定内容物を充填されるときに、包装積層材の内面上に残屑材料が存在するという望ましくない状態を意味する。

残屑材料の隆起が形成される問題を解決する一つの方法は、それらの隆起を研削することである。しかしながら塵を発生する問題が生じるので望ましくない。大規模な製造では、大量の塵が発生され、それらの塵は作業環境に有害な影響を与え、注意を払う必要がある。

穿孔ラインの形態をした開口構造に関する他の一般的な問題は、容易に開封できるが（良好な操作性）、包装容器の乱暴な取扱いでも漏れる危険がない穿孔を実現することである。

本発明によれば、レーザー穿孔の行われる包装積層材の製造において、上述で概要を説明した欠点の解消されるか少なくとも軽減された方法およびプラントが提供される。本発明によれば、このように製造された包装積層材であって、外面からレーザー穿孔による残屑材料の隆起が実質的に突出せず、穿孔に対する改善された操作性と、また同時に優れた一体性、すなわち漏れの危険が小さいこととを好ましく示す包装積層材もまた提供される。

この目的およびその他の目的は、添付の特許請求の範囲にて定義される方法、プラントおよび包装材料によって達成される。

レーザー穿孔で残屑材料が形成されることを回避し、または包装積層材がさらなる処理および取扱いを受ける前にそのように形成された残屑材料を除去する試みに代えて、本発明の概念は、残屑材料の隆起が周囲の材料外面レベルよりも高く突出することを実質的に許容しないように、残屑材料の隆起を抑制することである。実際にこれは、ウェブ形状の包装積層材に圧縮帯線を形成し、その後に圧縮帯線内でレーザー穿孔作業を遂行することで実現される。このように、圧縮帯線は包装積層材の外側の熱可塑性材の面に形成されて、繊維質コアー層が圧縮される。

この圧縮帯線はプラントの圧縮ステーションにて形成される。圧縮ステーションは、ローラー周面のまわりの突出した圧縮作用部の形をした雄部分を有する圧縮工具と、好ましくは押さえローラーの形態をした滑らかな押さえ当接部分とを含む。この工具と、これにより形成された圧縮帯線とは、それぞれ従来の折曲げ線を形成する工具と本来の折曲げ線とに対して、寸法、および工具が雌部分を備えていない、すなわち押さえローラーに雄部分を受入れる凹部がないという事実の両方において相違する。したがって、従来の折曲げ線では材料が実質的に圧縮されず、単に周囲の材料面から偏位するだけであるのに対し、本発明による圧縮帯線における材料（少なくとも繊維質コアー層）は実際上圧縮され、包装積層材は圧縮帯線の反対面で滑らかとなる。さらに本発明による圧縮帯線は穿孔ラインがレーザー焼切りによって圧縮帯線内に形成されるので従来の折曲げ線とは当然ながら異なる。

本発明の概念によれば、前記包装積層材は少なくともレトルト処理を意図されたときに、０．２〜０．６ｍｍ、好ましくは０．３〜０．５ｍｍの大きさの全厚を示す。包装積層材は、圧縮帯線で圧縮された外側の熱可塑性材層の反対面に、ガス遮断層、好ましくはアルミニウム箔（アリフォイル（登録商標））のような金属箔、並びに包装容器の内容物と接触することを意図された少なくとも一つの内側の熱可塑性材層を備えている。

本発明は、添付図面を参照して以下に非常に詳細に説明される。

図１は本発明による方法を実際に遂行するための圧縮工具を示しており、この工具は符号１０を付されている。圧縮工具１０はローラー１２を含み、その中央部分１４は本来の直径よりも大きな直径を有している。この部分１４には、二つの突出した圧縮加工部１６が配置され、それらの部分はローラー１２および中央部分１４の周面のまわりを延在している。図示実施例で２つの圧縮加工部１６が小さな中央空間を備えて形成されていることは本発明によるのであり、これはＳＥ−Ｃ−５１６５３２に記載された形式のプラント、すなわちウェブ形状の包装積層材が長手方向の中心線に芯出しされたプリント領域を備え、この材料ウェブが穿孔段階に続く段階において前記中心線で切断されて最終幅の二つのウェブに分けられる製造プラントに使用されることを意図されている。したがって包装積層材の中心線は、本発明によれば図１の二つの突出した圧縮加工部１６の中央に配置される。

滑らかなケーシング面を有する押さえローラー１８は、圧縮加工作業において対抗して当接するように配置される。ローラー１２と押さえローラー１８との間のニップまたは空隙２０は調整することができ、これにより圧縮工具１０は一方ではさまざまな厚さの包装積層材に対して設定できるように、また他方では圧縮帯線３０（図１Ａ）をさまざまな深さに設定できるようになされている。

図１Ａは図１の部分Ａを非常に詳細に横断面で示している。ここで、包装積層材２２がどのようにローラー１２と押さえローラー１８との間に配置されるのかということも示されている。

包装積層材２２は、紙または厚紙の繊維質コアー層２４、並びに外側熱可塑性材の被覆層２６を含み、被覆層２６は２０〜５０ｇ／ｍ^２、好ましくは２０〜４０ｇ／ｍ^２の表面重量またはグラム数を表す。また、基本的にポリエチレンおよびポリプロピレンを含む群から選ばれた熱可塑性材も含むことが好ましい。ポリプロピレンが最も好ましい。その反対側にて包装積層材２２はガス遮断層、好ましくはアルミニウム箔（アリフォイル（登録商標））、ならびに熱可塑性材の少なくとも一つの液体遮断層を表面に有している。図面にて、ガス遮断層および液体遮断層（単数または複数）は一緒にして符号２８を付されている。

ローラー１２上の突出した圧縮部分１６は好ましくは１〜３ｍｍ、さらに好ましくは１．５〜２．５ｍｍの幅を、またローラー１２の周面（すなわち実際には、中央部分１４の表面）から好ましくは０．２〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜１ｍｍの高さを有する。しかしながら通常は、ローラー１２の突出した圧縮加工部１６の全高が使用されるのではなく、その上部のみが包装積層材２２に押込まれる。突出した圧縮加工部１６の内側および外側の角部は、一見して熱可塑性材層２６を損傷しないように穏やかな丸みを与えられる。

ローラー１２の突出した圧縮加工部１６はコアー層２４を、通常は本来の、および形成された圧縮帯線３０の周囲の厚さの最大７０％、好ましくは最大６０％まで圧縮し、少なくとも２０％、好ましくは３０％に圧縮する。この結果、熱可塑性材層２６は本来の圧縮帯線３０の中に押し込められ、それ自体はいかなる実質的な圧縮作用も受けない。

図２はレーザー穿孔ライン３２が圧縮帯線３０と実質的に芯出しされて形成された後の包装積層材２２を示している。圧縮帯線３０は穿孔ライン３２よりもかなり幅が広く、好ましくは１．５倍の幅、さらに好ましくは２倍の幅とされるが、最大で１０倍の幅、好ましくは最大で５倍の幅とされ、圧縮帯線３０は好ましくは１〜３ｍｍ幅、さらに好ましくは１．５〜２．５ｍｍ幅で、０．１〜０．３ｍｍの深さ、好ましくは０．１５〜０．２５ｍｍの深さとされる。穿孔ライン３２の「幅」なる用語は、本明細書では熱可塑性材層２６およびコアー層２４を通る穴の幅を示すために、すなわち、レーザー焼切り作業後に穿孔ラインの周囲に形成された残屑材料３４の幅を含まないように使用される。他方において、圧縮帯線３０の幅は本来の穿孔ライン３２の幅とその穿孔ラインのまわりに形成された残屑材料３４との両方を含むとすべきではない。深さはレーザー穿孔後に残屑材料３４の隆起が包装積層材２２の周囲の表面レベルよりも完全に下方に位置するようにできる最小可能な深さとされるべきである。

図３は本発明を実際に遂行するプラントまたは生産ラインを示している。ウェブ形状の紙または板紙のコアー層はマガジン・リール３６上に巻上げられている。積層ステーション（被覆ステーション）３８では、熱可塑性材、例えばＰＥ（ポリエチレン）またはＰＰ（ポリプロピレン）の外層がコアー層の第一の面上に横断形成される。ウェブ形状の材料４０は、図１Ａによる包装積層材２２の形成のために別の層も備えている。しかしながら、これらの追加される被覆／積層作業は本発明の一部を構成するものではないので、本明細書では詳細に説明しない。包装積層材は恐らくリール（図示せず）に巻上げられており、一つ以上の印刷作業４２ａ〜４２ｆで包装積層材の第一の面、すなわち外側の熱可塑性材層２６を備えた面にプリント・インクを付与することを開始する他の製造ラインへ運ばれる。その後、ウェブ形状の包装積層材はさらに圧縮ステーション４４へ移動し、そこで図１および図１ａの圧縮工具１０が包装積層材に対する本発明の圧縮帯線を形成する。その後、包装積層材は穿孔ステーション４６へ導かれ、そこには従来のレーザー・バーナー４８が配置されており、適切なレーザー穿孔ライン３２（図２）を形成する。この時点で穿孔ライン（単数または複数）を形成された包装積層材は、さらにローラー５２を経て導かれ、再びリール５４に巻上げられ、その後の付随する処理および加工ステーションへ運ばれるようになされる。このような引き続く処理作業は、例えばウェブを複数の幅の狭いウェブに形成するための、および（または）個々のブランクに形成するための折曲げおよび切断を含む。印刷作業および（または）折曲げ作業は生産ラインにおいて他側面で遂行されることも考えられる。

本発明は本明細書で開示した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲から逸脱することなく変更することができる。

本発明による方法を実際に遂行する圧縮工具を示し、図１Ａは図１の工具の部分Ａを非常に詳細に断面図で示す。 本発明による包装積層材の穿孔ラインを含む圧縮帯線を通る横断面図である。 本発明の生産ラインを示す。

符号の説明

１０ 圧縮工具
１２ ローラー
１４ 中央部分
１６ 圧縮加工部
１８ 押さえローラー
２０ 空隙
２２ 包装積層材
２４ 繊維質コアー層
２６ 熱可塑性材層
２８ ガス遮断層および液体遮断層
３０ 圧縮帯線
３２ レーザー穿孔ライン
３４ 残屑材料
３６ マガジン・リール
３８ 積層ステーション
４０ ウェブ形状の材料

Claims (9)

1. 紙または板紙のコアー層（２４）を含むウェブ状の包装積層材（２２）の製造において、紙または板紙の材料ウェブ（４０）の第一の面に熱可塑性材の外側層（２６）を被覆（３８）し、その後レーザー焼切り（４６，４８）によって包装積層材（２２）の熱可塑性材を被覆された第一の面に、前記熱可塑性材層（２６）および前記コアー層（２４）を貫通する穿孔ライン（３２）を形成する段階を含む方法であって、熱可塑性材による前記被覆（３８）の後で、穿孔を形成する前に包装積層材（２２）の前記第一の面を圧縮（４４，１０）して、前記コアー層（２４）が圧縮された圧縮帯線（３０）を形成し、その後前記穿孔ライン（３２）を前記圧縮帯線（３０）の中に形成する段階を含み、レーザー焼切り（４８，４６）の後に穿孔ライン（３２）の周囲に形成された残屑の熱可塑性材が包装積層材（２２）の周囲の面のレベルよりも実質的に全体に低く位置し、前記圧縮帯線（３０）内のコアー層（２４）は本来の厚さの最大７０％で、少なくとも２０％に圧縮されることを特徴とする方法。
2. 圧縮帯線（３０）が穿孔ライン（３２）よりもかなり広く、少なくとも１．５倍の幅で、最大１０倍の幅とされることを特徴とする請求項１に記載された方法。
3. 前記ウェブ状の包装積層材（２２）が、穿孔ライン（３２）を形成された後に、ローラー（５２）を経て運ばれるか、リール（５４）に巻上げられるか、またはローラー（５２）を経て運ばれてリール（５４）に巻上げられて、さらに処理されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された方法。
4. 紙または板紙のコアー層（２４）を含むウェブ状の包装積層材（２２）を製造するプラントであり、前記コアー層（２４）の第一の面に熱可塑性材の被覆層（２６）を形成する被覆ステーション（３８）と、それに続くレーザー・バーナー（４８）を含む穿孔ステーション（４６）とを含み、穿孔ステーションは前記熱可塑性材層（２６）および前記コアー層（２４）を通して包装積層材（２２）の第一の面の側からレーザー焼切り穿孔ライン（３２）を形成するために配置されている前記プラントであって、前記被覆ステーション（３８）および前記穿孔ステーション（４６）の間に配置され、包装積層材（２２）の前記第一の面の側に圧縮帯線（３０）を形成するために配置された圧縮加工工具（１０）を含む圧縮ステーションを備え、また前記圧縮帯線（３０）の中に前記穿孔ライン（３２）を形成するために前記穿孔ステーション（４６）が配置されており、前記穿孔ステーションにおけるレーザー焼切りの後に前記穿孔ライン（３２）の周囲に形成された残屑の熱可塑性材が包装積層材（２２）の周囲の面のレベルよりも全体的に低く位置し、前記圧縮帯線（３０）内のコアー層（２４）が本来の厚さの最大７０％で、少なくとも２０％に圧縮されるように構成されていることを特徴とするプラント。
5. 前記圧縮加工工具（１０）がローラー（１２）を含み、ローラーは周面をまわる突出した圧縮加工部（１６）を備えており、前記圧縮加工部は１〜３ｍｍの幅を有するとともに、ローラーの周面（１４）から０．２〜２ｍｍの高さを有しており、また前記ローラー（１２）と協働する押さえローラー（１８）は滑らかな周面を有していて、前記ローラー（１２）と前記押さえローラー（１８）との間の間隙（２０）が調整可能であることを特徴とする請求項４に記載されたプラント。
6. 包装積層材のさらに他の処理または取扱いのための引き続くステーションを含み、そのステーションには、ローラー（５２）と、包装積層材を巻取るリール（５４）との少なくとも一方が含まれることを特徴とする請求項４または請求項５に記載されたプラント。
7. 紙または板紙のコアー層（２４）およびそのコアー層の第一の面上の熱可塑性被覆層（２６）を含み、レーザー焼切りによりコアー層（２４）および熱可塑性材被覆層（２６）を貫通形成された穿孔ラインを備えた包装積層材であって、包装積層材（２２）の第一の面上の圧縮帯線（３０）内に前記穿孔ライン（３２）が配置され、圧縮帯線内で前記コアー層が圧縮されており、穿孔ライン（３２）のまわりに形成された熱可塑性材の残屑（３４）が包装積層材（２２）の周囲の表面の高さ位置よりも全体的に低く位置し、コアー層（２４）は前記圧縮帯線内ではその周囲のコアー層の厚さの最大７０％で、 少なくとも２０％に圧縮されていることを特徴とする包装積層材。
8. 圧縮帯線（３０）が穿孔ライン（３２）よりもかなり広く、少なくとも１．５倍で、最大１０倍の幅を有することを特徴とする請求項７に記載された包装積層材。
9. 前記熱可塑性材被覆層（２６）が２０〜５０ｇ／ｍ ^２ の表面重量のものであり、また、基本的にポリエチレンおよびポリプロピレンを含む群から選ばれた熱可塑性材を含むことを特徴とする請求項７または請求項８に記載された包装積層材。

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