JP6084044B2

JP6084044B2 - 保冷包装体、及び梱包体

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Publication number: JP6084044B2
Application number: JP2013005309A
Authority: JP
Inventors: 豊司山崎
Original assignee: Dexerials Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2033-01-16
Also published as: TW201433522A; KR20140092771A; JP2014136593A; TWI605001B; KR102123285B1; CN103922038B; CN103922038A

Description

本発明は、ドライアイス等の昇華性冷却剤を気密性を有する包装材で包装した保冷包装体、及びこれを用いた梱包体に関する。

プラスチックフィルムを真空成形して多数のキャップ状の突起を有するキャップフィルムを形成し、キャップの底面に平坦なバックフィルムを貼り合わせて、多数の密閉された空気室を有するプラスチック気泡シート（以下「気泡緩衝シート」という）が、緩衝包装の材料として、広く使用されている。

一方、物品を冷却して温度を下げるため、または低い温度に保っておくために、各種冷却剤が用いられている。冷却剤としては、氷等の周囲の熱を受けて液化するもの、水と高吸水性樹脂をパック状にしたもの、あるいは固体炭酸ガス（いわゆるドライアイス）のように、対象物を冷却することにより冷却剤自体が気化するもの等がある。なかでもドライアイスは、冷却、保冷効果が高いのみならず、周囲の熱を奪うことにより気化するので、氷のように周囲を濡らしたりすることもないことから、炭酸ガスの充満によっても問題の生じない使用環境下では多く用いられている。

そして、保冷機能と緩衝機能を併せ持つ保冷緩衝包装体として、気泡緩衝シートでドライアイス等の昇華性冷却剤を梱包した構成が提案されている。この保冷緩衝包装体は、ドライアイスの昇華により発生した炭酸ガスの浸透圧効果によって、キャップ内が炭酸ガスに置換される。そして、ドライアイスが昇華し続ける間、キャップが膨張状態を維持することから、緩衝効果を高めることができる。また、炭酸ガスは、熱伝導率が空気よりも小さいことから、断熱効果も高く、冷却効果も高まる。

特開２００７−６９９１０号公報

しかし、ドライアイスの昇華温度は大気圧下で−７８．５℃ときわめて低く、したがって通常の使用環境では速やかに昇華して消滅する。このため、保冷時間の延長が望まれている。

また、ドライアイスは、速やかな昇華に伴って製品やケース等の梱包資材を冷やしすぎてしまう。このため、プラスチック材料を用いた製品やケース等に割れやひびが発生するおそれがある。例えば、−４０〜−５０℃を下回ると、プラスチックの包装資材が搬送時の落下衝撃等により破損する。また、ドライアイスによる冷やしすぎにより、結露が発生しやすくなることから、吸湿を避けるべき製品に対するダメージも懸念される。

また、この問題を避けるために、例えば大量の断熱材を用いてドライアイスを梱包する方法もあるが、冷却対象の製品の梱包形態が製品サイズに比して大型化し、運搬、保存時の取り扱い性が悪く、また運搬、保存の終了後に多量の廃棄物が出る問題がある。

そこで、本発明は、冷却時間の延長及び冷却剤による製品の冷やしすぎを防止することができる保冷包装体を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る保冷包装体は、昇華性冷却剤と、袋状に形成され、開口端より上記昇華性冷却剤を収納する気密性を有するシート材とを有し、上記シート材は、上記開口端側に上記昇華性冷却剤の収納空間の気圧が上昇した際に、気体を外部へ排気する排気弁を有し、一面に気泡が形成された気泡緩衝材シートであり、上記気泡が形成された面を外側にし、上記気泡が形成された面と反対の平坦面を内側にし、該内側に上記昇華性冷却剤が収納されているものである。

また、本発明に係る梱包体は、外装材に収納されて搬送される搬送物と、上記搬送物を保冷する保冷包装体とが収納された梱包体において、上記保冷包装体は、昇華性冷却剤と、袋状に形成され、開口端より上記昇華性冷却剤を収納する気密性を有するシート材とを有し、上記シート材は、上記開口端側に上記昇華性冷却剤の収納空間の気圧が上昇した際に、気体を外部へ排気する排気弁を有し、一面に気泡が形成された気泡緩衝材シートであり、上記気泡が形成された面を外側にし、上記気泡が形成された面と反対の平坦面を内側にし、該内側に上記昇華性冷却剤が収納されているものである。

本発明によれば、排気弁を設けることにより、昇華性冷却剤の昇華が進み収納空間の内圧が上昇すると、適度な排気量で冷気を開口端側へ排出させるため、保冷時間が長くなり、また冷気の過剰な排気による搬送物の冷やしすぎを抑えることができる。

本発明が適用された保冷包装体を示す斜視図である。昇華性冷却剤をシート材の収納空間内へ収納する状態を示す斜視図である。シート材を鋭角に折り曲げることにより排気弁が形成された保冷包装体を示す斜視図である。排気弁を形成位置を説明するための側面図である。排気弁をＬ／Ｈ＜１．５の条件で形成した保冷包装体を示す斜視図である。シート材を複数回、Ｚ字状に折り曲げることにより、複数の排気弁を形成した保冷包装体を示す斜視図である。袋状のシート材の両側に開口端及び排気弁を設けた保冷包装体を示す斜視図である。保冷包装体及び外装材に包装された搬送物が収納された梱包体を示す断面図である。実施例１〜４に係る保冷時間を示すグラフである。実施例１〜４に係る最低温度を示すグラフである。

以下、本発明が適用された保冷包装体について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［保冷包装体］
本発明が適用された保冷包装体１は、搬送物とともに梱包体内に収納され、この搬送物を保冷するものであり、図１に示すように、昇華性冷却剤２と、開口端４より昇華性冷却剤２を収納する袋状の気密性を有するシート材３とを有する。昇華性冷却剤２は、固体炭酸ガス（いわゆるドライアイス）のように、周囲の熱を奪って対象物を冷却することにより自身が気化する冷却剤が用いられる。

昇華性冷却剤２は、図１に示すように、略直方体状に形成されると、保冷包装体１の全体も略直方体状に形成され、梱包体内への収納性が高まる。

シート材３は、ポリエチレン等の材料を用いて袋状に形成され、開口端４より昇華性冷却剤２が収納される収納空間３ａが設けられている。また、シート材３は、収納空間３ａより開口端４側に、昇華性冷却剤２の収納空間３ａ内の気圧が上昇した際に、気体を外部へ排気する排気弁５を有する。シート材３は、排気弁５を設けることにより、収納空間３ａ内に昇華性冷却剤２が昇華して生成された気体が充満して内圧が上昇すると、外部へ当該気体を排気することにより、昇華気体の過度な流出と、これによる過度の冷却を防止する。

具体的に、排気弁５は、シート材３の収納空間３ａより所定距離Ｌを隔てた開口端側が鋭角に折り曲げられることにより形成されている。これにより、排気弁５は、昇華性冷却剤２の昇華が進み収納空間３ａの内圧が上昇すると、適度な排気量で冷気を開口端４側へ排出させる。

この保冷包装体１は、図２に示すように、袋状のシート材３の開口端４より、ドライアイス等の昇華性冷却剤２を収納空間３ａ内へ収納した後、図３に示すように、シート材３の収納空間３ａより所定距離Ｌを隔てた開口端４側を鋭角に折り曲げることにより排気弁５を形成する。なお、図３に示すように、シート剤３は、開口端４の一部がテープ材６等により封止される。保冷包装体１は、開口端４の一部を封止することにより、当該封止部以外の開放部から昇華性冷却剤２の昇華気体を排気することができる。

このように、保冷包装体１は、シート材３を鋭角に折り曲げる簡易な構成で排気弁５を形成することができ、特別な弁機構を追加することなく適正な排気と冷却を実現できる。また、保冷包装体１は、開口端４の封止距離と開放距離を調整することによっても、昇華性冷却剤２の昇華気体の排気量を調整することができる。

また、図４に示すように、排気弁５は、収納空間３ａに収納された昇華性冷却剤２の開口端４側の端部から開放端４側へ向かう距離をＬとし、昇華性冷却剤２の収納空間３ａへの収納初期の高さをＨとすると、
Ｌ／Ｈ≧１．５
となるような位置に形成することが好ましい。

すなわち、排気弁５は、収納空間３ａに収納された昇華性冷却剤２の端部から、昇華性冷却剤２の初期高さＨよりも１．５倍以上離れた位置に形成されることが好ましい。図５に示すように、排気弁５をこれよりも昇華性冷却剤２の端面側に形成すると（Ｌ／Ｈ＜１．５）、シート材３は、排気弁５に皺がより易くなる。保冷包装体１は、排気弁５をシート材３の折り曲げにより形成するものであるため、排気弁５に皺が入ると弁機能が低下し、過剰な排気による保冷時間の短縮や過剰冷却を起こす。

なお、保冷包装体１は、図１に示すように、シート材３を１回だけ折り曲げることにより排気弁５を形成してもよいが、図６に示すように、シート材３を複数回、Ｚ字状に折り曲げることにより形成してもよい。また、保冷包装体１は、図７に示すように、袋状のシート材３の両側に開口端４を設け、昇華性冷却剤２の両端部から所定の距離でシート材３を鋭角に折り曲げることにより２つの排気弁５を形成してもよい。

［気泡緩衝材］
また、保冷包装体１は、図２、図３に示すように、シート材３として、一面に気泡が形成された気泡緩衝材シートを用いることが好ましい。この場合、シート材３は、気泡が形成された面を外側にし、気泡が形成されていない平坦な面を内側にして、当該内側に昇華性冷却剤２を収納する。これにより、保冷包装体１は、排気弁５をシート材３の折り曲げにより形成したときに、内側は平坦面であるため、収納空間３ａの内圧が上昇すると適度に排気する排気弁５を形成することができる。一方、気泡が形成された面を内側にすると、シート材３を折り曲げたときに、当該気泡が干渉して排気を適度に抑制することができず、排気弁５の機能が低下する。

また、保冷包装体１は、シート材３として、気泡緩衝材シートを用いることにより、当該気泡に昇華気体（炭酸ガス）が浸透圧効果によって充填され、気泡をより膨張させることができる。したがって、保冷包装体１は、緩衝材としての機能を向上させることができる。また、炭酸ガスは、空気よりも熱伝導率が小さいことから、断熱効果も高く、冷却対象の冷えすぎを防ぐとともに、保冷時間も延長することができる。

また、保冷包装体１は、シート材３として、一面に形成される気泡が他の気泡から独立している無数の独立気泡を有する気泡緩衝材シートを用いることが好ましい。シート材３としては、気泡が連続する連続気泡のシートも使用できるが、独立気泡を無数に有する気泡緩衝材シートを用いることにより、昇華性冷却剤２としてドライアイスを使用した場合に、気化した二酸化炭素を各独立気泡内に取り入れることで、気泡の大きさや張りを向上させ、断熱性や耐衝撃性を向上させることができる。一方、連続気泡を有する気泡緩衝材シートは、気化した二酸化炭素が排気弁５から排気されるだけでなく、面方向に排出されてしまい、適正な排気が困難となり、保冷時間が比較的短くなり、また最低温度も低下する。このため、シート材３としては、複数の独立気泡を有する気泡緩衝材シートを用いることが好ましい。

［梱包体］
図８に示すように、保冷包装体１は、外装材１１に収納された搬送物１２と共に梱包体１０に収納される。梱包体１０や外装材１１は、保冷包装体１より排気された気体を外部に放出可能な気密性の低い容器であり、例えば発泡スチロールのような発泡体、あるいはボール紙製の段ボールや、段ボールの内側に断熱材を配したもの、プラスチック段ボール等を用いることができる。

そして、梱包体１０は、外装材１１に収納された搬送物１２を、保冷包装体１とともに収納することにより、搬送物１２の適度な保冷を、長時間に亘って保つことができる。したがって、梱包体１０は、搬送途中で保冷包装体１の詰め替えや補充等を要せず、また、冷やしすぎによる梱包体１０自身や外装材１１の破損も防止できる。さらに、梱包体１０は、保冷包装体１のシート材３として複数の独立気泡が形成された気泡緩衝材シートを用いることにより、緩衝効果も向上することができる。

次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例では、搬送物が収納されたプラスチック段ボール製の外装材と、各種保冷剤とを梱包体内に収納し、５度以下の保冷時間（時間）、最低温度（℃）、落下衝撃による外装材の破損度合い、搬送物を収納したポリエチレン製の袋内の結露による水滴量を測定、評価した。搬送物は、リールに巻回された熱硬化型の接着テープであり、このリール巻装体をポリエチレン製の袋で梱包している。

保冷時間及び最低温度は、外装材１１内に搬送物１２とともに温度センサを内蔵することにより測定した。

落下衝撃による外装材１１の破損度合いの測定、評価は、以下の方法によった。すなわち、梱包体を７０ｃｍの高さからコンクリート床に２回落下させた。これは運搬中における落下事故を想定したものである。２回の落下試験の後、プラスチック段ボール製の外装材に発生した割れの長さを測定し、２ｃｍ未満の場合は小、２ｃｍ以上〜８ｃｍ未満の場合は中、８ｃｍ以上の場合を大として評価した。

また、搬送物が収納されたポリエチレン製の袋内の結露による水滴量の測定、評価は、以下の方法によった。すなわち、各実施例及び比較例について、冷却開始後２４時間経過時に、梱包体を開梱し、開梱後１０分経過後の搬送物（リール巻装体）を梱包しているポリエチレン製の袋の内側に付着した水滴量を目視で確認した。梱包体の開梱後１０分経過させるのは、１０分未満だと、ポリエチレン製の袋の外側に付着した水滴によって、袋内部の水滴量を正確に観察できないことによる。観察の結果、直径１．０ｍｍ以上の水滴が１０個以上確認できた場合を大、直径１．０ｍｍ以上の水滴が１０個未満の場合を中、直径１．０ｍｍ未満の水滴が１０個以上確認できた場合を小、直径１．０ｍｍ未満の水滴が１０個未満の場合を極小として評価した。

実施例１では、保冷剤として、複数の独立気泡を有する気泡緩衝材シートを袋状に成形したシート材を用い、独立気泡の形成面を外側とし、平坦な内側の収納空間にドライアイスを収納した。また、実施例１では、シート材を鋭角に折り曲げることにより排気弁を形成した。ドライアイスの端部から排気弁までの距離Ｌは０、すなわち、ドライアイスの端面でシート材を折り曲げることにより排気弁を形成した（Ｌ／Ｈ＝０）。

実施例２は、ドライアイスの端部から排気弁までの距離Ｌをドライアイスの初期高さＨと同じとし（Ｌ／Ｈ＝１．０）、これ以外は、実施例１と同じ構成とした。

実施例３は、ドライアイスの端部から排気弁までの距離Ｌをドライアイスの初期高さＨの１．５倍とし（Ｌ／Ｈ＝１．５）、これ以外は、実施例１と同じ構成とした。

実施例４は、ドライアイスの端部から排気弁までの距離Ｌをドライアイスの初期高さＨの３．０倍とし（Ｌ／Ｈ＝３．０）、これ以外は、実施例１と同じ構成とした。

実施例５は、ドライアイスの端部から排気弁までの距離Ｌをドライアイスの初期高さＨの１．５倍とし（Ｌ／Ｈ＝１．５）、さらに、もう一度シート材を折り曲げ、略Ｚ字状に形成した（図６参照）。その他の構成は実施例１と同じである。

実施例６は、シート材として、気泡が連続する連続気泡の気泡緩衝材シートを用いた。その他構成は実施例３と同じである。

実施例７は、袋状のシート材の両側に開口端を設け、ドライアイスの両端部から１．５Ｈの距離でシート材を折り曲げることにより２つの排気弁を形成した（図７参照）。その他の構成は実施例３と同じである。

比較例１は、シート材を用いずに、ドライアイスを直に外装材上に載置した。

比較例２は、複数の独立気泡を有する気泡緩衝材シートを袋状に成形したシート材を用い、独立気泡の形成面を外側とし、平坦な内側の収納空間にドライアイスを収納した。また、比較例２では、シート材に排気弁を設けず、昇華した気体をそのまま開口端より外部に放出する保冷包装体を用いた。

表１に示すように、実施例１〜７においては、５℃以下の保冷時間が５４時間以上と長く、最低温度も−３４℃〜−２５℃程度であった。また、実施例１〜７では、いずれも落下衝撃試験による外装材の割れは発生しなかった。また、搬送物を梱包するポリエチレン製の袋の内側に付着した水滴量も小、又は極小であった。これは、実施例１〜７では、排気弁を設けることにより、ドライアイスの昇華が進み収納空間の内圧が上昇すると、適度な排気量で冷気を開口端側へ排出させるため、保冷時間が長くなり、また冷気の過剰な排気による搬送物の冷やしすぎを抑え、外装材の割れや搬送物の袋内の結露を抑えることができたためである。

一方、比較例１は、シート材を用いることなくドライアイスを直に外装材上に載置しているため、ドライアイスの昇華が進み、保冷時間は３８．５時間と短かった。また、比較例１では、冷気が過剰に排出されることから、最低温度も−６０℃近くまで下がった。これにより、外装材の強度も下がり、落下衝撃試験では外装材の割れは大であった。また、結露も発生し、搬送物の袋内における水滴量は大であった。

また、比較例２は、シート材にドライアイスを収納しているものの、排気弁を設けていないため、ドライアイスの昇華による冷気が過剰に排気され、保冷時間は、４９．１時間と短い。また、比較例２では、冷気が過剰に排気されることから最低温度も−４６．２℃まで下がった。これにより、外装材の強度も下がり、落下衝撃試験では外装材の割れは小であった。また、結露も発生し、搬送物の袋内における水滴量は中であった。

以上の結果より、長期の保冷時間の確保し、かつ冷やしすぎを防ぎ適度な保冷温度を保つためには、排気弁を備えた保冷包装体を用いることが有効であることが分かる。

また、実施例１、２と、実施例３、４とを対比すると、図９、図１０に示すように、Ｌ／Ｈ≧１．５の条件を満たす実施例３、４が比較的保冷時間が長く（図９）、最低温度も−３０℃程度に収まり、良好であった（図１０）。これは、実施例１、２では、Ｌ／Ｈ＜１．５となり、シート材の折り曲げにより形成される排気弁に皺がより易くなり、弁機能が低下したことによる。

また、実施例３、４を対比すると、保冷時間や最低温度に大差がなく、Ｌ／Ｈ≧１．５の条件を満たすことにより、効果は充分発揮することが分かる。これより、排気弁は、収納空間に収納された昇華性冷却剤の開口端側の端部から開放端側へ向かう距離をＬとし、昇華性冷却剤の収納空間への収納初期の高さをＨとすると、
Ｌ／Ｈ≧１．５
となるような位置に形成することが好ましいことが分かる。

また、実施例３と実施例５とを対比すると、シート材を略Ｚ字状に折り曲げ形成した実施例５では、比較的保冷時間が長く、最低温度も上がり、結露による水滴量も極小であった。これは、排気弁を複数設けたことにより、適度な排気量で冷気を排出できたことによる。これより、シート材を略Ｚ字状に折り曲げて、複数の排気弁を設けることも有効であることが分かる。

なお、実施例６では、連続気泡を有する気泡緩衝材シートを用いているため、気化した二酸化炭素が排気弁から排気されるだけでなく、面方向にも排出されてしまい、排気量がやや過剰となり、保冷時間が若干短く、また、最低温度も下がった。これより、シート材としては、複数の独立気泡を有する気泡緩衝材シートが有効であることが分かる。

また、実施例７では、袋状のシート材の両側に開口端を設け、ドライアイスの両端部から１．５Ｈの距離でシート材を折り曲げることにより２つの排気弁を形成しているため、さらに保冷時間が長く、最低温度も上がり、結露による水滴量も極小であった。これより、収納空間の両側でシート材を折り曲げ排気弁を設けることも有効であることが分かる。

１保冷包装体、２昇華性冷却剤、３シート材、３ａ収納空間、４開口端、５排気弁、１０梱包体、１１外装体、１２搬送物

Claims

昇華性冷却剤と、
袋状に形成され、開口端より上記昇華性冷却剤を収納する気密性を有するシート材とを有し、
上記シート材は、上記開口端側に上記昇華性冷却剤の収納空間の気圧が上昇した際に、気体を外部へ排気する排気弁を有し、一面に気泡が形成された気泡緩衝材シートであり、上記気泡が形成された面を外側にし、上記気泡が形成された面と反対の平坦面を内側にし、該内側に上記昇華性冷却剤が収納されている保冷包装体。
上記昇華性冷却剤の初期高さＨと、上記昇華性冷却剤の上記開口端側の端部から上記排気弁までの距離Ｌが、以下の関係にある請求項１記載の保冷包装体。
Ｌ／Ｈ≧１．５。
上記排気弁は、上記シート材の上記開口端側が鋭角に折り曲げられることにより形成されている請求項１又は２に記載の保冷包装体。
上記シート材は、上記排気弁より先の上記開口端の一部が封止されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の保冷包装体。
上記気泡緩衝材シートは、上記各気泡が、他の気泡から独立して形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の保冷包装体。
外装材に収納されて搬送される搬送物と、
上記搬送物を保冷する保冷包装体とが収納された梱包体において、
上記保冷包装体は、
昇華性冷却剤と、
袋状に形成され、開口端より上記昇華性冷却剤を収納する気密性を有するシート材とを有し、
上記シート材は、上記開口端側に上記昇華性冷却剤の収納空間の気圧が上昇した際に、気体を外部へ排気する排気弁を有し、一面に気泡が形成された気泡緩衝材シートであり、上記気泡が形成された面を外側にし、上記気泡が形成された面と反対の平坦面を内側にし、該内側に上記昇華性冷却剤が収納されている梱包体。