JP5033568B2 - 熱融着確認インジケータ - Google Patents

Description

本発明は、熱融着した熱可塑性樹脂フィルムが十分に熱融着されているか否かを確認するのに用いられる熱融着確認インジケータに関するものである。

加工食品や医薬品・医療器や精密機器の部品等のように外界の埃・菌による汚染や湿気による劣化を忌避して流通させなければならない製品は、熱可塑性樹脂フィルムでできた包装袋に封入され、外界から隔離される。このような封入は、包装袋の口から製品を挿入した後、その口を塞ぎ加熱しながら押付ける熱融着（ヒートシール）により行われる。

これらの製品の品質を保証するために、熱融着が十分であるかを確認する必要がある。そのような確認方法として、特許文献１には、ヒートシール直後に、ヒートシール部に沿った多数点の測定部位の赤外線放射量を非接触的に赤外線センサで測定して得られたデータと、良品基準データとをコンピュータで比較して良否判定を行う包装体のヒートシール不良判別検査方法が示されている。この方法は、大掛かりで高価な赤外線センサやコンピュータが必要であるうえ、微妙な判定に高度な知識と経験とが必要なものである。

また、別な確認方法として、熱融着時に温度センサで測定した融着温度、時間、圧力のデータを熱融着部に印字する方法も知られている。この方法は、融着温度の信憑性を担保するために温度センサの面倒な校正が必要であるうえ、熱融着が十分か否かを直接確認するものではない。

特開２００７−２２６５１号公報

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、大掛かりな装置を使用せずに、目視で簡便かつ正確に熱融着が十分であるかの確認をするための熱融着確認インジケータを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項１に記載の熱融着確認インジケータは、熱融着すべき上下の熱可塑性樹脂フィルムの間に挟み込まれており、前記上下の熱可塑性樹脂フィルムと共に押付けられて加熱され前記上下の熱可塑性樹脂フィルムに熱融着されている熱融着確認インジケータであって、
その熱融着温度で溶融する固体状の熱溶融性物質を付しており熱溶融状態でそれを不可逆的に吸収させることにより露呈する熱溶融性物質吸収性基材、その熱融着温度で溶融する固体状の着色した熱溶融性物質を覆っており熱溶融状態でそれを不可逆的に浸透させることにより着色して変色する不透明または半透明の熱溶融性物質浸透材、およびその熱融着温度で不可逆的に反応して変色する感温変色性物質を含有する層のいずれかからなる不可逆性示温材が、それごとインジケータ基板上の一部に付されて熱可塑性樹脂の保護フィルム層で覆われつつそれらを介して、前記上下の熱可塑性樹脂フィルムに熱融着されていることを特徴とする。

請求項２に記載の熱融着確認インジケータは、請求項１に記載されたものであって、前記不可逆性示温材が、前記インジケータ基板上に粘着剤を介して付されていることを特徴とする。

請求項３に記載の熱融着確認インジケータは、請求項１に記載されたものであって、前記不可逆性示温材が、粘着剤を介して前記保護フィルム層で覆われていることを特徴とする。

請求項４に記載の熱融着確認インジケータは、請求項３に記載されたものであって、前記熱可塑性樹脂フィルムが、透明または半透明の熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の熱融着方法は、請求項１に記載の熱融着確認インジケータを、互いに熱融着すべき熱可塑性樹脂フィルムの間に挟み込み、該インジケータごと押付けて加熱して該フィルムを熱融着することを特徴とする。

請求項６に記載の熱融着方法は、請求項５に記載されたものであって、前記熱可塑性樹脂フィルムの端部を該熱融着して、密封された袋とすることを特徴とする。

請求項７に記載の包装袋は、請求項１に記載の熱融着確認インジケータが、互いに熱融着すべき熱可塑性樹脂フィルムの間に挟み込まれており、該インジケータごと押付けられて加熱されて該フィルムが袋状に熱融着されて密封されていることを特徴とする。

本発明の熱融着確認インジケータは、簡易であって、大掛かりな温度測定装置を用いなくとも、熱融着が十分であるか否かの確認を、明瞭な色調の変化によって目視で簡便かつ正確に行うことができる。

この熱融着確認インジケータは、包装袋等の熱可塑性樹脂フィルムに挟まれて熱融着され、不可逆的に変色したままの色調で長期間退色しないものである。そのため、熱融着した包装袋を開封する際に、熱融着が十分であったという履歴を、簡便に確認することができる。

この熱融着確認インジケータは、簡素な構造であるので、安価に、また大量に製造することができる。

この熱融着確認インジケータを用いた熱融着方法によれば、熱融着とそれが十分であることの確認とを同時期に簡便に行うことができるので、生産効率が良い。

それにより得られた包装袋は、密閉性が良いうえ、熱融着が十分であったという履歴を長期間退色することなく判りやすく表示している。

発明を実施するための好ましい形態

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。

本発明を適用する熱融着確認インジケータ１の実施の一形態の断面図を図１に示す。

同図（ａ）に示すように、この熱融着確認インジケータ１は、インジケータ基材９上に、粘着層８を介して、吸収性基材７とそれに付された熱溶融性物質３含有インキ層６とからなる不可逆性示温材１０が、貼付され、さらに保護フィルム層５で被覆されたものである。

この熱融着確認インジケータ１は、以下のようにして製造される。

先ず、固体状の熱溶融性物質３、バインダー、および溶剤を混練し、不可逆性示温材用インキを調製する。着色した熱溶融性物質吸収性基材７の表面側へ、このインキを塗布し、そのインキ層６と吸収性基材７とからなる不可逆性示温材１０を形成する。インジケータ基板９上に、粘着層８を介して吸収性基材７をその裏面側で貼付する。インジケータ基材９と不可逆性示温材１０とを、透明で耐熱性の保護フィルム層５で被覆すると、熱融着確認インジケータ１が得られる。

この熱融着確認インジケータ１は、熱融着するために所期の温度に加熱されると、温度特異的に色調が変化する。そのメカニズムは以下のとおりである。

図１（ａ）のように熱融着前の未使用時、不可逆性示温インキ層６中の固体状例えば粉末状または粒状である熱溶融性物質３が乱反射したり光透過を阻害したりしているので、可逆性示温インキ層６が吸収性基材７を隠蔽し例えば白色に見えている。熱融着の加熱温度に曝されると、同図（ｂ）のように、熱溶融性物質３が溶融し、吸収性基材７に不可逆的に吸収される結果、着色している吸収性基材７の色調例えば黒色が露呈して現れ目視できるようになり、熱融着確認インジケータ１の色調の変化として観察される。その後、温度が低下し熱溶融性物質３が凝固しても、不可逆性示温材１０は元の色調に戻らない。そのため熱融着確認インジケータ１は色調が変化したままである。

この熱融着確認インジケータ１を用い、熱可塑性樹脂で成形されたフィルムバッグの包装袋３０の熱融着方法を、図１を参照しながら説明する。

先ず、封入すべき製品を包装袋３０に挿入する。次いで、熱融着確認インジケータ１を、包装袋３０の開口部２０に挟み込む（図４参照）。熱可塑性樹脂フィルムを熱融着させる所期の温度に加熱したシーラー２５ａ・２５ｂで、熱融着確認インジケータ１ごと包装袋３０の開口部２０を挟んで押付け、熱融着する。

熱融着確認インジケータ１の不可逆性示温材１０は、熱可塑性樹脂フィルムを熱融着させる所期の温度で加熱されると、可逆性示温インキ層６中の熱溶融性物質３が溶融し吸収性基材７に吸収される結果、可逆性示温インキ層６の元の色調例えば白色から、着色している吸収性基材７の色調例えば黒色に変色する。そのような変色をした熱融着確認インジケータ１を目認することにより、包装袋３０の開口部２０は十分に熱融着されていると確認される。

一方、熱融着の際、熱可塑性樹脂フィルムを熱融着させる所期の温度に加熱されていないと、熱融着確認インジケータ１の不可逆性示温材１０は、可逆性示温インキ層６の色調例えば白色のままである。変色していない熱融着確認インジケータ１を目認することにより、包装袋３０の開口部２０は十分に熱融着されておらず、確りと密封されていないと判断される。

熱融着確認インジケータ１は、色調が変化したまま長期間退色しない。そのため、市場で流通してから包装袋を開封して製品を取り出す際にも、包装袋の熱融着が十分であったという履歴として表示されていることを、製品の使用者が確認することができる。

図２に、本発明を適用する別な熱融着確認インジケータの断面図を示す。この熱融着確認インジケータ１は、インジケータ基材９上に、粘着層８を介して、別な不可逆性示温材１１が、貼付され、さらに保護フィルム層５で被覆されたものであり、不可逆性示温材１１は、熱融着の加熱温度で溶融する固体状の有色の熱溶融性物質４が含有された不可逆性示温材用インキで塗布されたインキ層１７を、不透明または半透明の熱溶融性物質浸透材１６で覆って隠蔽した構造を有している。この熱融着確認インジケータ１は、熱溶融状態の熱溶融性物質４が熱溶融性物質浸透材１６に吸収され、拡散してそれを着色することにより、不可逆的に変色する。有色の熱溶融性物質４は、物質自体が有色であってもよく、色素で着色されて有色を呈するものであってもよい。

これらの熱溶融性物質は、熱融着させる所期の温度近傍の融点を有するもので、糖誘導体、脂肪酸誘導体、アルコール誘導体、エーテル誘導体、アルデヒド誘導体、ケトン誘導体、アミン誘導体、アミド誘導体、ニトリル誘導体、炭化水素誘導体、チオール誘導体、スルフィド誘導体が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、複数混合して用いられてもよい。

図３に、本発明を適用する別な熱融着確認インジケータの断面図を示す。この熱融着確認インジケータ１は、インジケータ基材９上に、粘着層８を介して、別な不可逆性示温材１２が、貼付され、さらに保護フィルム層５で被覆されたものであり、不可逆性示温材１２は、熱融着の加熱温度で不可逆的に分解反応のような反応を引き起こして変色する感温変色性物質１３が含有された不可逆性示温材インキを基質に塗布したり含浸させたりしたものである。

感温変色性物質は、硫黄化合物と、それに硫化反応を引き起こして変色するビスマス化合物との混合物であってもよく、コバルト−ヘキサメチレンテトラミン塩、ニッケル−ヘキサメチレンテトラミン塩、リン酸コバルト・八水和物、コバルトシュウ酸・カリウム・三水和物、水酸化銅のような熱変色性化合物であってもよく、電子供与性化合物のような有機染料と有機酸との感温変色性混合物であってもよい。この熱融着確認インジケータ１は、感温変色性物質の化学的な反応により、不可逆的に、色調が変化するものである。

熱融着確認インジケータ１は、不可逆性示温材１０・１１・１２に用いられる熱溶融性物質や感温変色性物質の種類を変えることにより、様々な熱可塑性樹脂フィルムに応じた熱融着の温度域に対応して、色調を変化させることができる。

熱融着確認インジケータ１を用いた熱可塑性樹脂フィルムの熱融着方法として、包装袋の開口部を熱融着する例を示したが、筒状のフィルムの両開口部を熱融着したり（図４参照）、一枚の熱可塑性樹脂製のフィルムシートを半分に折り曲げて残余の３辺を熱融着したり、２枚のフィルムシートの四方を熱融着したりして、包装袋を形成するものであってもよい。また、フィルムシート同士の熱融着や、比較的厚い板状フィルム同士の熱融着であってもよい。

熱融着確認インジケータ１の色調の変化を確認するために、それの観察面側の熱可塑性樹脂フィルムは、透明または半透明である必要がある。

保護フィルム層５が、熱可塑性樹脂で形成されていると、熱融着の際に、それを介して、熱融着確認インジケータ１と、熱可塑性樹脂フィルムとを、確りと融着できる。保護フィルム層５および粘着材８は、１５０〜２３０℃付近まで耐えられる素材であってもよい。

この熱融着確認インジケータ１は、熱可塑性樹脂フィルムを熱融着して包装袋を製造する際に用いられる例を示したが、熱融着により包装袋を製造する前のシーラーの点検やメンテナンスの際に、用いてもよい。

以下、熱融着確認インジケータを試作し、それを用いて熱可塑性樹脂フィルムを熱融着した例を、実施例１〜３に示す。

（実施例１）
硝酸コバルトの３０００ｇを３Ｌの水に溶かす。重炭酸アンモニウム６０００ｇを１８Ｌの水に溶かし、アンモニア水（２８％）１５Ｌを加える。この２つの溶液を混ぜ合わせ、炭酸アンモニウムの３００ｇを加えた後、濃縮させることにより結晶化させた。この結晶をメタノールで洗浄し、感温変色性物質を得た。この物質の１００ｇ、バインダーとしてエトセル溶液の１５０ｇ、溶媒としてキシレンの１２０ｇ、メチルイソブチルケトンの３０ｇを混練し、不可逆性示温材用インキを調製した。このインキを上質紙へハケ印刷し、そのインキ層を有する不可逆性示温材を形成した。その裏面を、インジケータ基材の一部に、粘着剤を介して貼付した。不可逆性示温材に、粘着剤を介して保護フィルム層として耐熱性のポリエチレンテレフタレートであるＬＡＭＭＩＮＧフィルム３２（富士フィルムビジネスサプライ株式会社製；商品名）で被覆すると、インキ層が赤紫色に見える熱融着確認インジケータが得られた。

この熱融着確認インジケータを、ポリプロピレンである熱可塑性樹脂を含む包装袋である滅菌バッグＴＳ−９０３（日油技研工業株式会社製；商品名）の開口部に挟み、ヒートシーラーであるＡＭ−２５０Ｒヒートシールタイプ（志賀包装機株式会社製、商品名）により、熱融着確認インジケータごと開口部の熱融着を行い、併せて熱融着の変色の確認試験と熱融着強度の測定とを行った。

なお、ヒートシーラーの温度は、定常温度（１８０℃）と低温度（１６０℃）とに設定し、別々に熱融着を行った。熱融着前に赤紫色であった熱融着確認インジケータは、定常温度で熱融着されたとき、茶黒色へ明瞭に、色調が変化した。一方、熱融着確認インジケータは、低温度で熱融着されたとき、赤紫色のままであった。

また、通常温度と低温度とで熱融着させた包装袋について夫々、ＪＩＳ−Ｚ−０２３８「ヒートシール軟包装袋及び半剛性容器の試験方法」に従い、ＩＭ−２０ＤＸ型試験機（株式会社インテスコ製；商品名）を用いて熱融着強度の測定を行ったところ、通常温度により熱融着された包装袋は、熱融着強度が１．９４Ｎ／１５ｍｍであり十分な強度で熱融着されていた。従って熱融着確認インジケータの色調が変化したことは、十分な強度で熱融着していることを示しているということが、確かめられた。

一方、低温度により熱融着された包装袋は、熱融着強度が０．５５Ｎ／１５ｍｍであり不十分な強度でしか熱融着されていなかった。従って熱融着確認インジケータの色調が変化しなかったことは、不十分な強度でしか熱融着していないことを示しているということが、確かめられた。

熱融着強度の検証として、高圧蒸気滅菌を行った際の滅菌バッグによる破袋試験を行った。包装袋として滅菌バッグＴＳ−９０３（日油技研工業株式会社製；商品名）を用い、被滅菌物として医療用ガーゼを滅菌バッグに詰めて、定常温度（１８０℃）と低温度（１６０℃）でそれぞれ熱融着し、高圧蒸気用ＣＩ試験機Ｓ−０３５ＣＩＥＲ型（三浦工業株式会社製；商品名）にて高圧蒸気滅菌を行ったところ、低温度で熱融着したものはすべて破袋し、定常温度で熱融着したものは破袋せず密封性を保つことが出来た。このことからもインジケータが変色している場合の熱融着強度が十分であることが確かめられた。

（実施例２）
感温変色性物質として塩基性炭酸ビスマスの１００ｇ、チオ尿素の１５０ｇ、二酸化ケイ素の１０ｇおよびタルクの２０ｇ、バインダーとしてブチルゴムの５０ｇとミネラルスピリッツの１５０ｇとを合わせたメジウムを混練し、不可逆性示温材用インキを調製した。それ以外は実施例１と同様にして、熱融着確認インジケータが得られた。また、この熱融着確認インジケータを用いて、実施例１と同様に熱融着の変色の確認試験および熱融着強度の測定を行った。熱融着確認インジケータが白色から茶褐色に変色した以外は、実施例１と同様の結果が得られた。

（実施例３）
熱溶融性物質としてズルシットの１００ｇ、バインダーとしてエトセル溶液の１５０ｇ、溶媒としてエタノールの２０ｇを混練し、不可逆性示温材用インキを調製した。熱溶融性物質吸収性基材である黒色の印刷用紙の表面側へ、このインキをスクリーン印刷し、そのインキ層を有する不可逆性示温材を形成した。それ以外は実施例１と同様にして、熱融着確認インジケータが得られた。また、この熱融着確認インジケータを用いて、実施例１と同様に熱融着の変色の確認試験および熱融着強度の測定を行った。熱融着確認インジケータが白色から黒色に変色した以外は、実施例１と同様の結果が得られた。

本発明の熱融着確認インジケータを用いた熱融着方法は、埃や湿気を忌避して流通させなければならない加工食品や医薬品・医療器や精密機器の部品等の製品を、フィルムバッグのような包装袋に封入する際に、有用である。

本発明を適用する熱融着確認インジケータを使用して包装袋を製造している途中を示す断面図である。 本発明を適用する別な熱融着確認インジケータを示す断面図である。 本発明を適用する別な熱融着確認インジケータを示す断面図である。 本発明を適用する熱融着確認インジケータを使用して包装袋を製造している途中を示す斜視図である。

符号の説明

１は熱融着確認インジケータ、３・４は熱溶融性物質、５は保護フィルム層、６は不可逆性示温インキ層、７は熱溶融性物質吸収性基材、８は粘着層、９はインジケータ基材、１０・１１・１２は不可逆性示温材、１３は感温変色性物質、１６は熱溶融性物質浸透材、１７はインキ層、２０は開口部、２５ａ・２５ｂはシーラー、３０は包装袋である。

Claims (7)

1. 熱融着すべき上下の熱可塑性樹脂フィルムの間に挟み込まれており、前記上下の熱可塑性樹脂フィルムと共に押付けられて加熱され前記上下の熱可塑性樹脂フィルムに熱融着されている熱融着確認インジケータであって、
   その熱融着温度で溶融する固体状の熱溶融性物質を付しており熱溶融状態でそれを不可逆的に吸収させることにより露呈する熱溶融性物質吸収性基材、その熱融着温度で溶融する固体状の着色した熱溶融性物質を覆っており熱溶融状態でそれを不可逆的に浸透させることにより着色して変色する不透明または半透明の熱溶融性物質浸透材、およびその熱融着温度で不可逆的に反応して変色する感温変色性物質を含有する層のいずれかからなる不可逆性示温材が、それごとインジケータ基板上の一部に付されて熱可塑性樹脂の保護フィルム層で覆われつつそれらを介して、前記上下の熱可塑性樹脂フィルムに熱融着されていることを特徴とする熱融着確認インジケータ。
2. 前記不可逆性示温材が、前記インジケータ基板上に粘着剤を介して付されていることを特徴とする請求項１に記載の熱融着確認インジケータ。
3. 前記不可逆性示温材が、粘着剤を介して前記保護フィルム層で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の熱融着確認インジケータ。
4. 前記熱可塑性樹脂フィルムが、透明または半透明の熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の熱融着確認インジケータ。
5. 請求項１に記載の熱融着確認インジケータを、互いに熱融着すべき熱可塑性樹脂フィルムの間に挟み込み、該インジケータごと押付けて加熱して該フィルムを熱融着することを特徴とする熱融着方法。
6. 前記熱可塑性樹脂フィルムの端部を該熱融着して、密封された袋とすることを特徴とする請求項５に記載の熱融着方法。
7. 請求項１に記載の熱融着確認インジケータが、互いに熱融着すべき熱可塑性樹脂フィルムの間に挟み込まれており、該インジケータごと押付けられて加熱されて該フィルムが袋状に熱融着されて密封されていることを特徴とする包装袋。

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