JP6735776B2 - 光保護ボトル設計 - Google Patents

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Description

パッケージ内に収容されるある特定の化合物及び栄養素は、光への曝露により悪影響を被り得る。総称的に光化学過程として定義することができる光に対する直接曝露又は間接曝露のいずれかの結果として、多くの異なる化学的変化及び物理的変化が、分子種に対してなされ得る。Ａｔｋｉｎｓに記載のように、光化学過程は、一次吸収、物理的過程（例えば、蛍光発光、衝突誘起放出、誘導放出、項間交差、燐光、内部変換、一重項電子エネルギー移動、エネルギー貯留、三重項電子エネルギー移動、三重項−三重項吸収）、電離（例えば、ペニング電離、解離性電離、衝突電離、結合性電離）、又は化学的過程（例えば、解離若しくは劣化、添加若しくは挿入、抽出若しくは断片化、異性化、解離励起）を含み得る（Ａｔｋｉｎｓ，Ｐ．Ｗ．；表２６．１ Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第５版；Ｆｒｅｅｍａｎ：Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９４年；９０８．）。一例として、光は、光増感剤種（例えば、酪農食品製品におけるリボフラビン）の励起を引き起こすことができ、これは次いで、存在する他の種（例えば、酸素、脂質）とその後に反応して、価値ある製品の劣化（例えば、食品製品における栄養素）及び製品の品質を調節し得る種の進化（例えば、食品製品における悪臭）を含む変化を誘導し得る。
したがって、パッケージ内容物の保護を可能にするために十分な光保護特性を有するパッケージングを提供する必要がある。パッケージが収容する物質を保護するパッケージの能力は、そのパッケージを設計及び構築するために使用される材料に大いに依存する（参考文献：参照により本明細書に組み込まれる、Ｆｏｏｄ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ；Ｍ．Ｍａｔｈｌｏｕｔｈｉ編，ＩＳＢＮ：０−８３４２−１３４９−４；Ａｓｐｅｎ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ；著作権１９９４年；Ｐｌａｓｔｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｆｏｏｄ；Ｂａｒｒｉｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，Ｑｕａｌｉｔｙ Ａｓｓｕｒａｎｃｅ ａｎｄ Ｌｅｇｉｓｌａｔｉｏｎ：ＩＳＢＮ ３−５２７−２８８６８−６；Ｏ．Ｇ Ｐｉｒｉｎｇｅｒ編；Ａ．Ｌ．Ｂａｎｅｒ；Ｗｉｌｅｙ−ｖｃｈ Ｖｅｒｌａｇ ＧｍＢＨ，２０００年）。好ましい包装材料は、水分、光、及び酸素の透過を最小限に抑え、これは、多くの場合、バリア特性と呼ばれる。
包装に使用される材料の光バリア特性は、パッケージ内容物に光保護を提供することが望まれる。公開された特許出願、米国特許出願公開第２１０５００９３８３２号（Ａ１）に記載のように、包装材料の光保護を測定し、この保護を「光保護係数（Light Protection Factor）」又は（ＬＰＦ）で特徴付ける方法が説明されている。
二酸化チタン（ＴｉＯ２）は、白色度及び／又は不透明度などの美観品質を食品パッケージに提供するために、プラスチック食品包装層中に低濃度（組成物の０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％の典型的な濃度）で使用されることが多い。これらの品質に加えて、二酸化チタンは、米国特許第５，７５０，２２６号、同第６，４６５，０６２号、及び米国特許出願公開第２００４０１９５１４１号に記載のように、ある特定の実体の光保護を提供し得る材料として認識されている。しかしながら、ＴｉＯ２を光保護材料としてプラスチックパッケージ中で使用することは、二酸化チタン組成物を高充填濃度で、又は所望の光保護を提供するために十分に高い濃度で加工する上での課題のため、限定的であった。
有用な包装設計とは、必要とされる光保護及び機能性能を合理的なコストで目標用途のために提供するものである。包装設計のコストは、その包装設計を作成するために必要とされる構築材料及び加工により部分的に決定される。
酪農牛乳の包装は、酪農牛乳を光曝露の悪影響から保護するための、パッケージの光保護に関する要件が存在する用途である。酪農牛乳に対する光曝露は、牛乳中のいくつかの化学種の劣化をもたらし得、この劣化は、牛乳の栄養素レベル及び官能品質の低下をもたらす（例えば、「Ｒｉｂｏｆｌａｖｉｎ Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ Ｓｉｎｇｌｅｔ Ｏｘｙｇｅｎ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｉｔａｍｉｎ Ｄ」，Ｊ．Ｍ．Ｋｉｎｇ及びＤ．Ｂ．Ｍｉｎ，Ｖ ６３，Ｎｏ．１，１９９８年，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，３１ページ）。それゆえに、光保護包装により酪農牛乳を光から保護することは、光保護を有さない典型的なパッケージング内に包装された牛乳と比較して、栄養素レベル及び官能品質が長期間にわたって当初のレベルで維持されることを可能にする（例えば、「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｐａｃｋａｇｅ Ｌｉｇｈｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ｏｎ Ｖｉｔａｍｉｎ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｍｉｌｋ．Ｐａｒｔ ２：ＵＨＴ Ｗｈｏｌｅ Ｍｉｌｋ．」 Ａ．Ｓａｆｆｅｒｔ，Ｇ．Ｐｉｅｐｅｒ，Ｊ．Ｊｅｔｔｅｎ；Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８；２１：４７〜５５）。
異なる添加物、効果、及び／又は顔料が、光保護を提供するために包装設計内に設けられており、ＴｉＯ２と共に、又はＴｉＯ２なしに使用され得る。黄色顔料の使用は、剛性乳製品パッケージ設計内の光保護剤として実践されている（例えば、Ｍａｙｆｉｅｌｄ Ｄａｉｒｙ（アセンズ、テネシー州）、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｙｆｉｅｌｄｄａｉｒｙ．ｃｏｍ／）。パッケージにおいて黄色効果が所望される場合、この設計は、有用な光保護包装解決策を提供することができる。しかしながら、黄色のパッケージ外観が所望されない場合、この光保護解決策は、単層設計として有用ではない。同様に、カーボンブラックは、パッケージにおいて光保護剤として使用される顔料である。カーボンブラックは、低濃度でさえ、いくつかのパッケージ用途に望ましくない外観を提供し得る灰色の色調をパッケージに付与する。よって、色及び黒色顔料の使用は、光保護を提供することができるが、パッケージの美観を制限し得る。
光保護組成物としてＴｉＯ２と共にマイカを使用すること（米国特許出願公開第２００４０１９５１４１号）が、低充填濃度で報告されているが、高充填は実証されておらず、設計の光保護の恩恵も、定量化されていない。項［００３０］では、高充填の光保護剤の使用に対する制限が述べられており、結果として得られた容器の機械的特性に対する悪影響が開示されている［００３２］。よって、他の無機粒子を高充填で使用して光保護特性及び機械的特性を同時に実証することは、当技術分野では示されていない。
なお、多層構造は、パッケージ設計において光保護品質を達成する手段として目されている。典型的に、２つ以上の材料層が、食品を光及び機械的損傷から十分に保護するために必要とされる。例えば、Ｃｏｏｋら（米国特許第６，４６５，０６２号）は、他の機能バリア層により光バリア特性を達成するための多層包装容器設計を提示している。多層包装構造に関連する問題は、多層包装構造が、より複雑な加工、各層のための更なる材料、より高いパッケージコスト、及びリスク層剥離を必要とすることである。多層設計の欠陥及び単層設計の恩恵は、米国特許出願公開第２００４０１９５１４１号の項［００２２］及び［００２６］で論じられている。よって、多層パッケージの光保護特性及び機械的強度特性を達成し、又はそれに勝る単層食品パッケージを創造する商業上の必要性が存在する。
単層包装設計において光保護を達成する上での課題としては、得られる設計が肉厚であり、貧弱な機械的強度を提供し、かつ／又は製造するのが困難であることが挙げられる。例えば、参照により本明細書に組み込まれるＭａｃａｕｌｅｙら（米国特許第５，７５０，２２６号、３コラム、４９行）は、高い含有量の無機粒子を有するパッケージ層は押し出すことができないと報告している。加えるに、Ｍａｃａｕｌｅｙらにおいて提示された設計は、厚さ７３６マイクロメートル（２９ミル）である。この設計の厚さは、所与の用途及び性能ニーズにとって許容され得るものの、それは、一部の用途のための典型的なパッケージ厚さと比較してかなり肉厚である。例えば、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）からなる米国内の酪農業界により使用される従来の４リットル（１ガロン）水差しは、典型的に約３８１〜６３５マイクロメートル（約１５〜２５ミル）の厚さを有する。コスト及び材料の節約のためにパッケージの軽量化に向かう潮流が存在し、それゆえ、より肉厚なパッケージ壁を必然的にもたらす多層に依存しない設計とすることが好ましい。
米国特許第５，８３３，１１５号で論じられているように、４リットル（１ガロン）及び他のサイズのプラスチック容器は、牛乳及び他の液体のパッケージのために広く使用されている。このような容器の生産における著しいコストのうちの１つは、ボトル又は水差しを生産するために必要とされる樹脂の量である。製造者は、それぞれひとつずつを作製するために使用される樹脂の量を低減することにより、容器のコストを低減しようと試みている。樹脂含有量の小さな低減でさえ、数千の容器が生産される場合、著しい節約をもたらす。しかしながら、樹脂含有量がある特定の点を超えて低減されると、安定した容器をもたらすために必要であり、魅力的な外観を保持する強度を、容器のコーナー部及び壁部において提供することは困難である。より具体的には、容器が不安定になると、容器壁部の膨れ又は弛みが生じる。また、不安定な容器は、充填中又は吐出中に容器のコーナー部に陥凹を生じさせる特性を有することが多い。これらの問題を克服するために、プラスチック容器を安定化させる様々な設計修正が提案されている。このような１つの例が、Ｐｌａｔｔｅに付与された米国特許第３，７０８，０８２号に示されており、同特許は、充填中及び貯蔵中の変形を最小化するように設計された壁部を有するプラスチック容器を開示している。設計上の課題を克服してパッケージ中の樹脂使用量の低減を可能にすることは可能であるものの、ボトル形状を再設計することは、ボトルを製造及び加工するために使用されるシステム及びプロセスをそのような変更に合わせて再構成することを必要とし得るため、高コストである。加えるに、パッケージの形状又は形態は、最終用途消費者に対するそのブランドイメージ又は機能にとって重要であり得る。これは、改善された機能（例えば、改良された光保護）を有する再設計されたボトルは先行する成形型に実質的に似た成形型から生産されることが望ましいことの証拠となる。よって、パッケージ設計に光保護の改良が望まれる場合、パッケージのサイズ及び形状のようなパッケージ設計に対する他の変更を最小化しながら、改良された光保護を提供することが一般に好ましい。
米国特許出願公開第２１０５００９３８３２号（Ａ１） 米国特許第５，７５０，２２６号 米国特許第６，４６５，０６２号 米国特許出願公開第２００４０１９５１４１号 米国特許第５，８３３，１１５号 米国特許第３，７０８，０８２号
Ａｔｋｉｎｓ，Ｐ．Ｗ．；表２６．１ Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第５版；Ｆｒｅｅｍａｎ：Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９４年；９０８． Ｆｏｏｄ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ；Ｍ．Ｍａｔｈｌｏｕｔｈｉ編，ＩＳＢＮ：０−８３４２−１３４９−４；Ａｓｐｅｎ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ；著作権１９９４年 Ｐｌａｓｔｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｆｏｏｄ；Ｂａｒｒｉｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，Ｑｕａｌｉｔｙ Ａｓｓｕｒａｎｃｅ ａｎｄ Ｌｅｇｉｓｌａｔｉｏｎ：ＩＳＢＮ ３−５２７−２８８６８−６；Ｏ．Ｇ Ｐｉｒｉｎｇｅｒ編；Ａ．Ｌ．Ｂａｎｅｒ；Ｗｉｌｅｙ−ｖｃｈ Ｖｅｒｌａｇ ＧｍＢＨ，２０００年 Ｒｉｂｏｆｌａｖｉｎ Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ Ｓｉｎｇｌｅｔ Ｏｘｙｇｅｎ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｉｔａｍｉｎ Ｄ」，Ｊ．Ｍ．Ｋｉｎｇ及びＤ．Ｂ．Ｍｉｎ，Ｖ ６３，Ｎｏ．１，１９９８年，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，３１ページ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｐａｃｋａｇｅ Ｌｉｇｈｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ｏｎ Ｖｉｔａｍｉｎ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｍｉｌｋ．Ｐａｒｔ ２：ＵＨＴ Ｗｈｏｌｅ Ｍｉｌｋ．」 Ａ．Ｓａｆｆｅｒｔ，Ｇ．Ｐｉｅｐｅｒ，Ｊ．Ｊｅｔｔｅｎ；Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８；２１：４７〜５５
驚くべきことに、単層を備える新たな光保護パッケージであって、単層が、処理されたＴｉＯ2粒子を単層の６ｗｔ％以上、より好ましくは単層の７ｗｔ％以上、更により好ましくは単層の８ｗｔ％以上の高濃度レベルで、好ましくはＣａＣＯ3などの更なる充填剤なしに含み、単層が、パッケージ内の食品を光及び物理的損傷の両方から保護する、新たな光保護パッケージが発見された。本発明の単層は、機械的特性を維持しながら、優れた光保護特性を有する。単層は、２５以上、好ましくは３０超、より好ましくは４０超、又は更により好ましくは５０超の光保護係数（「ＬＰＦ」）値を有する。処理された二酸化チタン材料は、マスターバッチとの組み込みの使用によりパッケージ生産過程で分散及び加工することができ、好ましくは吹込み成形方法を使用してパッケージに加工され得る。
本発明の一実施形態は、１つ以上の感光性製品用のパッケージであって、
ａ）金属酸化物及び有機材料で被覆されたＴｉＯ2粒子と、１つ以上の溶融加工可能な樹脂と、を含む単層であって、２５〜１２０のＬＰＦ値を有し、ＴｉＯ２粒子の濃度が、単層の６〜１４ｗｔ％の範囲である、単層と、
ｂ）任意に、１つ以上の美観層と、を備える、パッケージである。
本発明のある態様では、ＴｉＯ２粒子は、まず金属酸化物で被覆され、次いで有機材料で被覆される。
単層は、感光性製品を機械的損傷及び光から保護する。金属酸化物が、シリカ、アルミナ、ジルコニア、又はこれらの組み合わせからなる群から選択されることが好ましい。金属酸化物がアルミナであることが最も好ましい。ＴｉＯ２上の有機被覆材料が、オルガノシラン、オルガノシロキサン、フルオロシラン、オルガノホスホネート、オルガノ酸ホスフェート、オルガノピロホスフェート、オルガノポリホスフェート、オルガノメタホスフェート、オルガノホスフィナート、オルガノスルホン酸化合物、炭化水素系カルボン酸、炭化水素系カルボン酸の関連エステル、炭化水素系カルボン酸の誘導体、炭化水素系アミド、低分子量炭化水素ワックス、低分子量ポリオレフィン、低分子量ポリオレフィンのコポリマー、炭化水素系ポリオール、炭化水素系ポリオールの誘導体、アルカノールアミン、アルカノールアミンの誘導体、有機分散剤、又はこれらの混合物からなる群から選択されることが好ましい。有機材料が、式：Ｒ5 xＳｉＲ6 4〜xを有するオルガノシランであり、式中、Ｒ5は、少なくとも１〜約２０個の炭素原子を有する非加水分解性アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアラルキル基であり、Ｒ6は、加水分解性アルコキシ基、ハロゲン基、アセトキシ基、又はヒドロキシ基であり、ｘ＝１〜３であることがより好ましい。有機材料が、オクチルトリエトキシシランであることが最も好ましい。本発明のある態様では、単層は、単層の７〜１４ｗｔ％、好ましくは単層の８〜１４ｗｔ％、より好ましくは単層の９〜１４ｗｔ％、更により好ましくは単層の１０〜１４ｗｔ％の濃度のＴｉＯ２粒子を有し得る。単層は、２５〜１２０、より好ましくは３０〜１２０、更により好ましくは４０〜１２０、及び更により好ましくは５０〜１２０のＬＰＦ値を有し得る。単層は、５０〜８０の範囲の白色度を有し得る。溶融加工可能な樹脂は、ポリオレフィンの群から選択され得る。本発明のある態様では、溶融加工可能な樹脂は、好ましくは高密度ポリエチレンであり、単層は、３３０マイクロメートル〜５０８マイクロメートル（１３ミル〜２０ミル）の厚さを有する。本発明の更なる態様では、金属酸化物は、アルミナであり、有機材料は、オクチルトリエトキシシランである。
本発明の別の実施形態は、パッケージ設計であって、
ａ．金属酸化物及び有機材料で被覆されたＴｉＯ２粒子と、１つ以上の溶融加工可能な樹脂と、を含む単層であって、２５〜１２０のＬＰＦ値を有し、ＴｉＯ２粒子の濃度が、単層の６〜１４ｗｔ％である、単層と、
ｂ．任意に、１つ以上の美観層と、を備え、単層が、２リットル〜８リットル（０．５ガロン〜２ガロン）の範囲の流体体積を保持するように形作られている、パッケージ設計を含む。
金属酸化物は、シリカ、アルミナ、ジルコニア、又はこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。金属酸化物は、好ましくはアルミナである。有機材料は、好ましくは、オルガノシラン、オルガノシロキサン、フルオロシラン、オルガノホスホネート、オルガノ酸ホスフェート、オルガノピロホスフェート、オルガノポリホスフェート、オルガノメタホスフェート、オルガノホスフィナート、オルガノスルホン酸化合物、炭化水素系カルボン酸、炭化水素系カルボン酸の関連エステル、炭化水素系カルボン酸の誘導体、炭化水素系アミド、低分子量炭化水素ワックス、低分子量ポリオレフィン、低分子量ポリオレフィンのコポリマー、炭化水素系ポリオール、炭化水素系ポリオールの誘導体、アルカノールアミン、アルカノールアミンの誘導体、有機分散剤、又はこれらの混合物からなる群から選択される。
有機材料は、好ましくは、式：Ｒ5 xＳｉＲ6 4〜xを有するオルガノシランであり、式中、Ｒ5は、少なくとも１〜約２０個の炭素原子を有する非加水分解性アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアラルキル基であり、Ｒ6は、加水分解性アルコキシ基、ハロゲン基、アセトキシ基、又はヒドロキシ基であり、ｘ＝１〜３である。有機材料は、好ましくはオクチルトリエトキシシランである。
パッケージは、単層の７〜１４ｗｔ％、好ましくは単層の８〜１４ｗｔ％、より好ましくは単層の９〜１４ｗｔ％、最も好ましくは単層の１０〜１４ｗｔ％の濃度のＴｉＯ２粒子を有し得る。単層は、２５〜１２０、好ましくは３０〜１２０、より好ましくは４０〜１２０、更により好ましくは５０〜１２０のＬＰＦ値を有し得る。単層は、８０〜１００のＷＩ Ｅ３１３ Ｄ６５／２０の白色度指数を有し得る。
本発明のある態様では、１つ以上の溶融加工可能な樹脂は、ポリオレフィンの群から選択され、好ましくは高密度ポリエチレンである。単層は、２５４マイクロメートル〜７６２マイクロメートル（１０ミル〜３０ミル）の厚さを有し得る。金属酸化物は、アルミナであってもよく、有機材料は、オクチルトリエトキシシランであってもよい。単層は、４リットル（１ガロン）の体積を保持するように形作られてもよく、単層重量は、５７ｇ〜６３ｇである。
本開示において、「含む（comprising）」とは、言及されるとき、指定の特徴、整数、工程、又は成分の存在を指定すると解釈すべきであるが、１つ以上の特徴、整数、工程、若しくは成分、又はこれらの群の存在又は追加を除外するものではない。更に、用語「含む（comprising）」は、用語「から本質的になる（consisting essentially of）」及び「からなる（consisting of）」に包含される例を含むことを意図する。同様に、用語「から本質的になる（consisting essentially of）」は、用語「からなる（consisting of）」に包含される例を含むことを意図する。
本開示において、量、濃度、又はその他の値若しくはパラメータが、ある範囲、典型的な範囲、又は典型的な上方値及び典型的な下方値のリストとして与えられているとき、これらは、範囲が別個に開示されているかどうかにかかわらず、任意の範囲上限値又は典型的な上方値及び任意の範囲下限値又は典型的な下方値の任意の対から形成される全ての範囲を、具体的に開示するものとして理解されるものとする。本明細書に数値範囲が記述されている場合、別途記載のない限り、この範囲は、その端点を包含し、かつその範囲内の全ての整数及び分数を包含することが意図されている。範囲を規定するときに記述する特定の値に本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
本開示において、単数形の用語及び単数形「a」、「an」、及び「the」は、例えば、明らかに他の指示がない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「ＴｉＯ2粒子（TiO2 particle、a TiO2 particle、又はthe TiO2 particle）」に対する言及は、複数のＴｉＯ2粒子も含む。本特許出願で引用された全ての参考文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
ＴｉＯ2粒子は、金属酸化物、好ましいアルミナ、次いで更なる有機層で被覆され得る。本発明の処理されたＴｉＯ2は、ポリマー溶融物全体に均一に分散することができ、そのポリマー溶融物に色及び不透過性を付与する無機粒子状物質である。更なる処理又は表面層を指定していないＴｉＯ2に対する言及は、ＴｉＯ2がそのような層を有し得ないことを含意するものではない。
好ましくは、本発明のパッケージは、ＣａＣＯ3、ＢａＳＯ4、シリカ、タルク、及び／又は粘土を含む充填剤を有してもよいが、それらを実質的に含まない、又は含まないことが好ましい単層からなる。
二酸化チタン（ＴｉＯ2）粒子は、ルチル又はアナターゼ結晶形態であってよい。それは、一般的に、塩化物法又は硫酸塩法によって作製される。塩化物法では、ＴｉＣｌ4をＴｉＯ2粒子に酸化させる。硫酸塩法では、硫酸及びチタン含有鉱石を溶解させ、結果として得られた溶液を一連の沈殿工程に供してＴｉＯ2を得る。硫酸塩法及び塩化物法はいずれも、「Ｔｈｅ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｈａｎｄｂｏｏｋ」、Ｖｏｌ．１，２ｎｄ Ｅｄ．，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，ＮＹ（１９８８）により詳細に記載されており、その教示は、参照により本明細書に組み込まれる。
「ＴｉＯ2粒子」とは、この粒子が、具体的にはＢｒｏｏｋｈａｖｅｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社のモデルＴＦ−３００５ＷのＸ線遠心粒子径アナライザを利用して、Ｘ線遠心技術により測定したとき、１００ｎｍ〜２５０ｎｍの中型サイズ範囲を有することを意味する。ＴｉＯ2の結晶相は、好ましくはルチルである。表面処理を受けた後のＴｉＯ2は、約１００ｎｍ〜４００ｎｍ、より好ましくは１００ｎｍ〜２５０ｎｍの平均直径サイズ分布を有する。ナノ粒子（約１００ｎｍ未満の平均直径サイズ分布を有するもの）も、本発明で使用され得るが、異なる光保護性能特性を提供し得る。
本発明のＴｉＯ2粒子は、二酸化チタンのみを含有するなど実質的に純粋であってもよく、又はシリカ、アルミナ、及び／又はジルコニアなどの他の金属酸化物で処理されてもよい。本発明のパッケージでは、アルミナで被覆／処理されたＴｉＯ2粒子が好ましい。ＴｉＯ2粒子は、例えば無機化合物を金属化合物と共酸化又は共沈することにより、金属酸化物で処理され得る。ＴｉＯ2粒子を共酸化又は共沈する場合、粒子の全重量に基づいて、最大約２０重量％、より典型的には、０．５〜５重量％、最も典型的には、約０．５〜約１．５重量％の他の金属酸化物が存在し得る。
処理された二酸化チタンは、（ａ）熱分解により堆積した金属酸化物又は沈殿した無機酸化物を含む実質的封止層を二酸化チタン粒子の表面上に有する二酸化チタン粒子を提供することと、（ｂ）上記粒子を、オルガノシラン、オルガノシロキサン、フルオロシラン、オルガノホスホネート、オルガノ酸ホスフェート、オルガノピロホスフェート、オルガノポリホスフェート、オルガノメタホスフェート、オルガノホスフィナート、オルガノスルホン酸化合物、炭化水素系カルボン酸、炭化水素系カルボン酸の関連エステル、炭化水素系カルボン酸の誘導体、炭化水素系アミド、低分子量炭化水素ワックス、低分子量ポリオレフィン、低分子量ポリオレフィンのコポリマー、炭化水素系ポリオール、炭化水素系ポリオールの誘導体、アルカノールアミン、アルカノールアミンの誘導体、有機分散剤、又はこれらの混合物から選択される少なくとも１つの有機表面処理材料で処理することと、（ｃ）任意に、工程（ｂ）を繰り返すことと、を含み得る。
本発明の粒子を非晶質アルミナで処理又は被覆する方法の一例が、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，４６０，６５５号の実施例１で教示されている。このプロセスでは、アルミナが二酸化チタン粒子上に堆積されるとき、典型的に約０．０５ｗｔ％〜２ｗｔ％（全粒子ベース）の範囲の濃度で存在するフッ化物イオンを使用して、典型的に約１ｗｔ％〜約８ｗｔ％（全粒子ベース）の範囲の濃度で存在するアルミナの結晶性を撹乱する。この方法では、フッ化物イオンの代わりに、例えばクエン酸イオン、リン酸イオン、又は硫酸イオンなどの、アルミナに対する親和力を有する他のイオンを、単独で、又は組み合わせて、同等の量で使用することができることに留意されたい。関連付けられたフッ化物化合物又はフッ化物イオンを有するアルミナ又はアルミナ−シリカで被覆されたＴｉＯ２粒子を含む白色顔料の性能特性は、被覆されたＴｉＯ２が有機ケイ素化合物で処理されるときに、改良される。結果として得られた組成物は、プラスチック用途で特に有用である。本発明の粒子を処理又は被覆する更なる方法が、例えば米国特許第５，５６２，９９０号及び米国特許出願公開第２００５／０２３９９２１号に開示されており、これらの主題は、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の包装組成物又は物品は、典型的に、処理されたＴｉＯ2を約６．０、６．１、６．２、６．３、６．４、６．５、６．６、６．７、６．８、６．９、７．０、７．１、７．２、７．３、７．４、７．５、７．６、７．７、７．８、７．９、８．０、８．１、８．２、８．３、８．４、８．５、８．６、８．７、８．８、８．９、９．０、９．１、９．２、９．３、９．４、９．５、９．６、９．７、９．８、９．９、１０．０、１０．１、１０．２、１０．３、１０．４、１０．５、１０．６、１０．７、１０．８、１０．９、１１．０、１１．１、１１．２、１１．３、１１．４、１１．５、１１．６、１１．７、１１．８、１１．９ｗｔ％〜１２ｗｔ％で含む（単層の全重量に基づく）。
本発明で使用される二酸化チタン粒子は、低分子量ポリオール、オルガノシロキサン、オルガノシラン、アルキルカルボン酸、アルキルスルホネート、オルガノホスフェート、オルガノホスホネート、及びこれらの混合物などの有機化合物で処理されてもよい。好ましい有機化合物は、低分子量ポリオール、オルガノシロキサン、オルガノシラン、及びオルガノホスホネート、並びにこれらの混合物からなる群から選択され、有機化合物は、全粒子ベースで０．２０ｗｔ％〜２．００ｗｔ％、０．３０ｗｔ％〜１．００ｗｔ％、又は０．７０ｗｔ％〜１．３０ｗｔ％の負荷量で存在する。有機化合物は、約０．１〜約２５ｗｔ％、又は０．１〜約１０ｗｔ％、又は約０．３〜約５ｗｔ％、又は約０．７〜約２ｗｔの範囲であってよい。本発明で使用される好ましい有機化合物のうちの１つが、ポリジメチルシロキサンである。本発明で使用される他の好ましい有機化合物としては、カルボン酸含有材料、ポリアルコール、アミド、アミン、ケイ素化合物、別の金属酸化物、又はこれらのうちの２つ以上の組み合わせが挙げられる。
ある好ましい実施形態では、少なくとも１つの有機表面処理材料は、式：Ｒ5 xＳｉＲ6 4-xを有するオルガノシランであり、式中、Ｒ5は、少なくとも１〜約２０個の炭素原子を有する非加水分解性アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアラルキル基であり、Ｒ6は、加水分解性アルコキシ基、ハロゲン基、アセトキシ基、又はヒドロキシ基であり、ｘ＝１〜３である。オクチルトリエトキシシランは、好ましいオルガノシランである。
本発明のパッケージは、組成物の非チタニア、任意の元素のハロゲン化物、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、及び／又はこれらの組み合わせなどの他の無機材料を含有してもよい。好ましい元素は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓ、Ｃ、又はＮである。
本発明のＴｉＯ2粒子がポリマー組成物／溶融物内で使用されるとき、本発明のＴｉＯ2粒子と共に用いることができる溶融加工可能なポリマーは、高分子量ポリマー、好ましくは熱可塑性樹脂を含む。「高分子量」とは、ＡＳＴＭ法Ｄ１２３８−９８によって測定したとき、０．０１〜５０、典型的には、２〜１０のメルトインデックス値を有するポリマーを説明することを意味する。「溶融加工可能な」とは、ポリマーが薄膜及び１〜３次元を有する物体を含む成形物品へと押し出され、又は他の方法により変換される前に、ポリマーが溶融されなければ（又は溶解状態になければ）ならないことを意味する。また、それは、溶解状態のポリマーを得ることを伴う加工工程においてポリマーが繰り返し処理され得ることを意味する。本発明において使用するのに好適なポリマーとしては、一例として以下が挙げられるが、これらに限定されない：ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、及びエチレンと高級オレフィンとのコポリマー、例えば、４〜１０個の炭素原子を含有するアルファオレフィン又は酢酸ビニル等のオレフィンを含むエチレン性不飽和モノマーのポリマー；ビニル、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエステル、例えば、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、アクリルホモポリマー及びコポリマー；フェノール；アルキド；アミノ樹脂；ポリアミド；フェノキシ樹脂、ポリスルホン；ポリカーボネート；ポリエステル及び塩素化ポリエステル；ポリエーテル；アセタール樹脂；ポリイミド；並びにポリオキシエチレン。ポリマーの混合物も企図される。また、本発明において使用するのに好適なポリマーとしては、様々なゴム及び／又はエラストマー、様々なジエンモノマーと上述のポリマーとの共重合、グラフト化、又は物理的ブレンドに基づく天然又は合成のポリマーが挙げられ、これらは全て当該技術分野において周知である。典型的には、ポリマーは、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、及びポリエステル、並びにこれらの混合物からなる群から選択してよい。より典型的には、使用されるポリマーは、ポリオレフィンである。最も典型的には、使用されるポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びこれらの混合物からなる群から選択されるポリオレフィンである。典型的なポリエチレンポリマーは、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、及び高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）である。
必要であるとき、望ましいとき、又は従来どおり、本発明の包装組成物中に広範な添加剤が存在していてもよい。このような添加剤としては、ポリマー加工助剤、例えば、フルオロポリマー、フルオロエラストマー等、触媒、反応開始剤、抗酸化剤（例えば、ブチル化ヒドロキシトルエン等のヒンダードフェノール）、発泡剤、紫外線安定剤（例えば、ヒンダードアミン光安定剤又は「ＨＡＬＳ」）、着色顔料を含む有機顔料、可塑剤、粘着防止剤（例えば、粘土、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、シリコーン油等）、均染剤、難燃剤、へこみ防止添加剤等が挙げられる。更なる組成物としては、更に、可塑剤、蛍光増白剤、接着促進剤、安定剤（例えば、加水分解安定剤、放射線安定剤、熱安定剤、及び紫外線（ＵＶ）安定剤）、抗酸化剤、紫外線吸収剤、静電気防止剤、着色剤、染料又は顔料、艶消し剤、充填剤、難燃剤、潤滑剤、強化剤（例えば、ガラスファイバー及びフレーク）、加工助剤、滑り止め剤、スリップ剤（例えば、タルク、粘着防止剤）、及び他の添加剤が挙げられる。
本発明の組成物を加工するために、当業者に公知の任意の溶融配合技術を用いてよい。本発明のパッケージは、マスターバッチの形成後に作製されてもよい。マスターバッチという用語は、本明細書において、無機粒子及び／又は充填剤（ＴｉＯ2粒子を含む）（総称して固体と呼ぶ）の混合物であって、固体を溶融加工可能な樹脂内に完全に組み込み、分散させるのに十分なせん断を提供することができるバンバリーミキサ、連続ミキサ、又は二軸ミキサなどの高せん断の調合機械内で、高い固体対樹脂充填（一般に全マスターバッチの重量の５０〜７０ｗｔ％）で溶融加工された、混合物、を説明するために使用される。固体が高充填された、結果として得られた溶融加工可能な樹脂生成物は、マスターバッチと呼ばれ、典型的に、プラスチック生産過程において、溶融加工可能な更なるバージン樹脂の組み込みにより、その後希釈又は「レットダウン」される。レットダウン手順は、最終消費者物品がシート、フィルム、ボトル、パッケージ、又は別の形状であろうとなかろうと、最終消費者物品を作製するために利用される所望の加工機械において達成される。利用されるバージン樹脂の量及び最終固体の含有量は、最終消費者物品の使用仕様により決定される。本発明のマスターバッチ組成物は、成形物品の生産において有用である。
本発明の別の実施形態では、処理された二酸化チタンは、マスターバッチ濃縮物としてパッケージ内に加工用に供給される。好ましいマスターバッチ濃縮物は、典型的に、４０ｗｔ％超、５０ｗｔ％超、６０ｗｔ％超、又は７０ｗｔ％超の二酸化チタン含有量を有する。最も好ましいのは、５０％である。
本発明のある態様では、本発明の組成物又はマスターバッチから生産される物品は、フィルム、パッケージ、又は容器であってもよく、１２７マイクロメートル〜２５４０マイクロメートル（５ミル〜１００ミル）、好ましくは２５４〜１０１６マイクロメートル（１０〜４０ミル）、最も好ましくは３３０〜７６２マイクロメートル（１３〜３０ミル）のシート厚又は壁厚を有し得る。粒子含有ポリマー組成物及びパッケージ内に存在する無機固体の量は、最終用途に依存して変動する。
プラスチックパッケージ、ポリマーフィルム、容器、又はボトルなどの最終用途内の処理された二酸化チタン粒子の量は、約０．０１〜約２０ｗｔ％、好ましくは約０．１〜約１５ｗｔ％、より好ましくは５〜１０ｗｔ％の範囲であってもよい。処理されたＴｉＯ2は、最終用途内に（単層の全重量に基づき）約６．１、６．２、６．３、６．４、６．５、６．６、６．７、６．８、６．９、７．０、７．１、７．２、７．３、７．４、７．５、７．６、７．７、７．８、７．９、８．０、８．１、８．２、８．３、８．４、８．５、８．６、８．７、８．８、８．９、９．０、９．１、９．２、９．３、９．４、９．５、９．６、９．７、９．８、９．９、１０．０、１０．１、１０．２、１０．３、１０．４、１０．５、１０．６、１０．７、１０．８、１０．９、１１．０、１１．１、１１．２、１１．３、１１．４、１１．５、１１．６、１１．７、１１．８、１１．９ｗｔ％〜１２ｗｔ％で存在し得る。
パッケージは、典型的に、処理された二酸化チタンを含有するマスターバッチを第２の高分子量の溶融加工可能なポリマーと溶融ブレンドして、完成製品を形成するために使用される所望の組成物を生産することにより、生産される。マスターバッチ組成物及び第２の高分子量ポリマーは、上記に開示のように、当技術分野で公知の任意の手段を使用して、所望の組成の最終物品又はパッケージを生産するように所望の比率で溶融ブレンドされる。このプロセスでは、二軸押出成形機が一般的に用いられる。共回転二軸押出成形機は、Ｗｅｒｎｅｒ及びＰｆｌｅｉｄｅｒｅｒから入手可能である。結果として得られた溶融ブレンドされたポリマーは、所望の組成のパッケージ、シート、又は他の成形物品を形成するように押し出され、又は別の方法で加工される。
成形物品又はパッケージは、１つ以上の更なる美観層を有し得る。このような層は、ラベル、紙、印刷インク、ラップ、又は他の材料から形成され得る。層は、パッケージの表面の一部又は全部を被覆し得る。美観層は、パッケージの内壁上にあってもよい。美観層は、いくらかの光保護性能をパッケージに与え得るが、上記に開示した一次光保護単層は、美観層により提供される光保護より実質的に多い光保護を提供する。
成形物品又はパッケージは、１つ以上の更なる機能層を有し得る。このような層は、ラベル、紙、印刷インク、ラップ、被覆処理材料、又は他の材料から形成され得る。層は、パッケージの表面の一部又は全部を被覆し得る。機能層は、パッケージの内壁上にあってもよい。機能層は、いくらかの光保護性能をパッケージに与え得るが、上記に開示した一次光保護単層は、機能層により提供される光保護より実質的に多い光保護を提供する。
ブランディング並びに栄養ラベル及び成分ラベルのような製品情報を含む、他の機能目的の美観のために適用される層は、完全な層ではないことがある。例えば、ラベルは、パッケージの表面積上の小さな面積のみを被覆することがあり、又はラップは、パッケージの側部を被覆するが、基部は被覆しないことがある。光は層で被覆されていないパッケージの面を通じてパッケージに入り得るため、このような不完全な層は、十分に効果的な光保護を提供することができない。光はいずれの方向からもパッケージに入る得るため、パッケージを完全に被覆することは、パッケージの光保護設計において重要な考慮事項である。それゆえに、美観層は、パッケージ設計のための光保護の一次モードを提供する上で不十分であることが多い。機能層は、典型的に、ガスバリア特性を提供すること又は層間の相互作用を防止すること又は２つの層を互いに結合することなどの、狭く定義された目的を有し、したがって光保護のために設計されていない。本発明は、光保護を一次パッケージ内で直接提供及び設計し、よって光保護を実質的に全てのパッケージ面に付与することにより、この課題に対処する。
ガスバリア層、又は製品と一次パッケージとの相互作用を防止するためのライナー又はバリアとして作用する層を含む、光保護を超える特定の機能のために適用される層は、いくらかの光保護を提供することがあるが、パッケージの光保護ニーズに実質的に寄与するには不十分である。
本発明のパッケージは、吹込み成形により作製されることが好ましい。ある更なる実施形態では、押出吹込み成形を使用してパッケージを生産する。更に別の実施形態では、吹込み成形プロセスを使用してパッケージを生産するために予備成形物を使用することができる。
吹込み成形の全般工程
吹込み成形は、空気圧を使用して軟質プラスチックを成形型キャビティ内へと膨張させる成形プロセスである。吹込み成形技術は、当技術分野において、例えば「Ｐｅｔｒｏｔｈｅｎｅ（登録商標）Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ．．．ａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｇｕｉｄｅ」、第５版、１９８６年、Ｕ．Ｓ．Ｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓで、開示されている。吹込み成形は、ボトル及び類似の容器などの薄肉な一体型の中空プラスチック部品を作製するための重要な工業プロセスである。吹込み成形は、（１）パリソンと呼ばれる溶融プラスチックの出発チューブの製作と、（２）所望の最終形状へのチューブの膨張と、の２段階で達成される。パリソンの形成は、押出成形又は射出成形の２つのプロセスのいずれかにより達成される。
押出吹込み成形は、（１）パリソンの押出、（２）成形型の２つの半分が合体するにつれて、パリソンが、頂部で摘み取られ、金属吹込みピンの周りの底部で封入される、（３）チューブが成形型キャビティの形状をとるように、チューブが膨張される、及び（４）成形型を開けて、凝固した部分を取り出す、の４つの工程を含む。
射出吹込み成形は、吹込み成形と同じ工程を含む。しかしながら、出発パリソンは、押し出されるのではなく、射出成形される。（１）パリソンが、吹込み棒の周りで射出成形される、（２）射出成形型を開け、パリソンを吹込み成形型に移動させる、（３）吹込み成形型と共形になるように、軟質ポリマーを膨張させる、及び（４）吹込み成形型を開け、吹込み製品を取り外す。
吹込み成形は、熱可塑材に限定される。ポリエチレン、特に高密度ポリエチレン及び高分子量ポリエチレン（ＨＤＰＥ及びＨＭＷＰＥ）は、最も一般に吹込み成形のために使用されるポリマーである。最終製品の剛性要件を考慮してそれらの特性を低密度ＰＥの特性と比較すると、これらのより高価な材料を使用することは、容器壁部をより薄くすることができるため、より経済的である。他の吹込み成形は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作製される。
本発明の一実施形態は、溶融加工可能な樹脂及び処理された二酸化チタンを含む組成物である。組成物は、典型的には、剛性層、パッケージ、又はカバーを形成するように射出成形又は吹込み成形により加工される。更なる層のない剛性層、パッケージ、又はカバーは、単層と呼ばれる。加工方法は、約２５４マイクロメートル、２７９マイクロメートル、３０５マイクロメートル、３３０マイクロメートル、３５６マイクロメートル、３８１マイクロメートル、４０６マイクロメートル、４３２マイクロメートル、４５７マイクロメートル、４８３マイクロメートル、５０８マイクロメートル、５３３マイクロメートル、５５９マイクロメートル、５８４マイクロメートル、６１０マイクロメートル、６３５マイクロメートル、６３５〜８８９マイクロメートル（１０ミル、１１ミル、１２ミル、１３ミル、１４ミル、１５ミル、１６ミル、１７ミル、１８ミル、１９ミル、２０ミル、２１ミル、２２ミル、２３ミル、２４ミル、２５ミル、２５〜３５ミル）の単層厚さをもたらす。最も好ましい単層の厚さは、３０５マイクロメートル〜５０８マイクロメートル（１２ミル〜２０ミル）である。
本発明の別の実施形態は、溶融加工可能な樹脂及び処理された二酸化チタンを含み、最終パッケージにおける二酸化チタンの重量分率が６％超である組成物である。更に別の実施形態では、使用される溶融加工可能な樹脂は、ＨＤＰＥである。
本発明のある実施形態では、組成物を使用して、吹込み成形されたプラスチック容器又はパッケージを作製する。このパッケージは、湾曲したコーナー部分により相互連結された４つの概して平坦な側壁を有し、かつ湾曲した基部部分により平坦な側壁に相互連結された平坦な底部部分を有する、相対的に薄肉な一体型の構成のものであってもよい。このような容器は、容器輪郭内に製作され、その湾曲したコーナー部分に沿って位置する、関連付けられた一体式ハンドルを有する。本発明のプラスチック容器構成は、包装、充填などの特定の自動化された最終用途に容器を適合させるための以前に確立された構成標準に抵触することなしに、その製作に用いられる所与の量のプラスチック材料からみて改善された光保護特性により特徴付けられる。このプラスチック容器は、酪農牛乳、茶、ジュース、又は他の飲料製品及び流体製品を含む多くの製品を収容するために使用することができる。このパッケージは、食品製品中に存在する感光性実体の保護のために特に有用である。
本発明の別の実施形態では、本発明のパッケージは、１つ以上の美観層を含む。
本発明の更なる実施形態では、生産されたパッケージは再生することができる。
光保護性能又はＬＰＦの測定
１つ以上の感光性実体の変化の速度は、「光保護係数」又は「ＬＰＦ」と呼ばれ、不透過性及び／又は光透過率の測定値とは異なる。ＬＰＦは、感光性実体濃度の半分が変換するのに必要な時間である。それゆえに、高ＬＰＦ値のパッケージにより保護された１つ以上の感光性実体を含む材料は、低ＬＰＦ値のパッケージにより保護された同じ材料と比較して、感光性実体に変化が生じるまでにより多くの光に暴露され得る。ＬＰＦの測定についての詳細な説明は、参照により本明細書に組み込まれる「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｐｈｏｔｏ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」と題された国際公開第２０１３／１６３４２１号及び「Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｐｈｏｔｏ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」と題された国際公開第２０１３／１６２９４７号に更に記載されている。更なる情報は、本特許出願の実施例の項に見出すことができる。
本発明は、種を光化学過程（例えば、光酸化）から保護する光保護特性を有する新たな材料を特定することに焦点を当てている。光化学過程は、リボフラビン、クルクリム、ミオグロビン、クロロフィル（全ての形態）、ビタミンＡ、及びエリトロシンなどの実体を適切な条件下で変性させる。本発明で使用することができる他の感光性実体としては、食品、医薬品、生物学的材料（例えば、タンパク質、酵素、及び化学物質）中にみられるものが挙げられる。本発明では、ＬＰＦ保護が、感光性実体リボフラビンについて報告されている。他の感光性実体も光の効果から保護することができるものの、リボフラビンは、酪農用途の性能を追跡するための好ましい実体である。
驚くべきことに、出願人らは、（単層の全重量に基づき）約６．０ｗｔ％、６．１ｗｔ％、６．２ｗｔ％、６．３ｗｔ％、６．４ｗｔ％、６．５ｗｔ％、６．６ｗｔ％、６．７ｗｔ％、６．８ｗｔ％、６．９ｗｔ％、７．０ｗｔ％、７．１ｗｔ％、７．２ｗｔ％、７．３ｗｔ％、７．４ｗｔ％、７．５ｗｔ％、７．６ｗｔ％、７．７ｗｔ％、７．８ｗｔ％、７．９ｗｔ％、８．０ｗｔ％、８．１ｗｔ％、８．２ｗｔ％、８．３ｗｔ％、８．４ｗｔ％、８．５ｗｔ％、８．６ｗｔ％、８．７ｗｔ％、８．８ｗｔ％、８．９ｗｔ％、９．０ｗｔ％、９．１ｗｔ％、９．２ｗｔ％、９．３ｗｔ％、９．４ｗｔ％、９．５ｗｔ％、９．６ｗｔ％、９．７ｗｔ％、９．８ｗｔ％、９．９ｗｔ％、１０．０ｗｔ％、１０．１ｗｔ％、１０．２ｗｔ％、１０．３ｗｔ％、１０．４ｗｔ％、１０．５ｗｔ％、１０．６ｗｔ％、１０．７ｗｔ％、１０．８ｗｔ％、１０．９ｗｔ％、１１．０ｗｔ％、１１．１ｗｔ％、１１．２ｗｔ％、１１．３ｗｔ％、１１．４ｗｔ％、１１．５ｗｔ％、１１．６ｗｔ％、１１．７ｗｔ％、１１．８ｗｔ％、１１．９ｗｔ％、１２ｗｔ％〜１４ｗｔ％の高濃度の処理された二酸化チタンで加工することができ、この光保護設計の効率性を示す極めて高いＬＰＦ値を有する包装材料を発見した。
本発明のパッケージのＬＰＦ値は、２５超、３０超、３５超、４０超、４５超、５０超、５５超、６０超、６５超、７０超、７５超、又は８０超である。
本発明の好ましい単層パッケージは、任意に、ラベル、ブランド情報、及び製品情報などの更なる美観層を含み（ラベル上で供給されるか、直接パッケージ上にインク層として供給されるかのいずれか）、ラップが、本発明のパッケージ設計内に含まれ得る。単層は、パッケージの光保護及び機械的保護に関与するパッケージの層である。
本発明のある態様では、パッケージは、実質的に無色であり（黄色染料、赤色染料などの染料を含む）、８０〜１００の範囲の、又は好ましくは８５超のＷＩ ３１３ Ｄ６５／１０の白色度指数を有する。白色度は、ある表面が完全拡散反射面、すなわち光を吸収することも透過させることもせず、光を全方向に等しい強度で反射する理想的な反射面の特性にどれほど厳密に一致しているかの尺度として定義される。この規格のために、このような表面の色は、好ましい白色として知られている。これは、ある特定の白色表面及び近白色表面の白色度の目視評価を相関させる尺度である。白色度指数を算定するために最も一般的に使用される２つの方法は、参照により本明細書に組み込まれるＣＩＥ白色度指数とＧａｎｚ−Ｇｒｉｅｓｓｅｒ白色度指数である。
ＣＩＥ白色度指数：白色の重み付けをより情報量のあるものにするため、ＣＩＥは、１９８１年に、「ＣＩＥ白色度」として今日知られる式を推奨した。これらの指数、２°又は１０°のいずれかのオブザーバ機能と共に、Ｄ６５及び発光体ＣのためにＣＩＥにより指定された。しかしながら、この式は、一般に他の発光体と共に使用される。したがって、示される値は、自らが選択した主要発光体によって決まるであろう（参照により本明細書に組み込む、Ｂｉｌｌｍｅｙｅｒ及びＳａｌｔｚｍａｎ、「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｃｏｌｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、第３版；Ｒｏｙ Ｓ．Ｂｅｒｎｓ；Ｊｏｈｎ Ａ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ；著作権２０００年；ＩＳＢＮ ０−４７１−１９４５９−Ｘ；７０−７１ページ）。
（実施例１）
押出吹込み成形プロセスを使用したボトルの生産のために、Ｕｎｉｌｏｙ ２５０ Ｒ１機械を使用した。以下に記載の工具を用いて、ＨＤＰＥ剛性パッケージングを加工するための標準的な慣行及び設定を使用した。
ダイ：メッキされたＭＡ １００２−８０
マンドレル：ＭＡ １００２−９
成形型：容器ＭＡ−８５５２
このプロセスにおいて、２４：１のＬ／Ｄ比を有し、以下の温度設定を有する４つの部分を含む単軸押出機。
−フィード部：１６３℃（３２５°Ｆ）
−輸送部：１８２℃（３６０°Ｆ）
−添加剤計量部１７１℃（３４０°Ｆ）
−ダイブロック：１７１℃（３４０°Ｆ）
押出機へのフィード速度は、ＴｉＯ2が、米国特許第５５６２９９０号の教示による含水酸化アルミナ、フッ化物イオン、及び有機ケイ素化合物を使用した無機表面改質を有し、ＨＤＰＥ樹脂（Ｉｎｅｏｓ Ａ６０−７０−１６２ ＰＥ）が、所望の比率にある、予備ブレンドされた処理されたＴｉＯ2マスターバッチの３５（ｇ／ｓ）（４．６（ｌｂｓ／ｍｉｎ））であった。パリソンを８２７ｋＰａ（１２０ＰＳＩＧ）のシステム空気、５５２ｋＰａ（８０ＰＳＩＧ）の吹込み圧力、及び２４１ｋＰａ（３５ＰＳＩＧ）の予備吹込み圧力で膨張させた。以下のタイミング順序を使用して、Ｍｉｄ−Ａｍｅｒｉｃａ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ社のＭＡ８５５２成形型設計によりパリソンを捕獲した。
Figure 0006735776
これらの条件は、処理された二酸化チタン及びＨＤＰＥレットダウン樹脂を含有する白色マスターバッチにより、約６２ｇ＋／−１ｇ以内の剛性な４リットル（１ガロン）ＨＤＰＥボトルをもたらした。
所望のボトル生産条件及び得られるボトルを産出するように、白色マスターバッチとＨＤＰＥ樹脂の比率を改変した。これらの白色マスターバッチとＨＤＰＥ樹脂の混合物は、重量により調製し、しっかり混合してから、押出機にフィードした。同じプロセスにおいて、天然ＨＤＰＥ樹脂のみを含むボトル条件を対照として生産した。ボトル上のリボフラビンのＬＰＦ値を指定した位置で測定することにより、光保護性能について、結果として得られたボトルの代表的な試料の特性評価を行った。具体的には、ボトルを解体して、ボトルの側壁のハンドル下方から平坦なプラークを得た。平均ＬＰＦは、下表内に報告されており、標本抽出したボトルのそれぞれの１つの定義された位置から得られたこれらのプラークの繰り返し測定について、複数のＬＰＦ値の平均を表す。
Figure 0006735776
（実施例２）
実施例１に記載のボトル条件１及び２の代表的なボトルを、落下試験により、機械的性能について更に評価した。落下試験は、吹込み成形ボトルの機械的な無欠陥性を判定するための合否試験であり、液体を充填したボトルを既定の高さから落下させること、及び吹込み成形ボトルが液体容器としての無欠陥性を喪失することなく落下の衝撃に耐えるかどうか観察することを含む。落下試験を６１センチメートル（２４インチ）の高さから行った。落下高さは、ボトルの基部から定義される。落下試験を屋外で（〜１０Ｃ）、乾燥した平坦なコンクリート面上で行った。ボトルをまっすぐに、落下試験にわたって一貫した様式で案内するために、スリーブを使用した。ボトルをスリーブ内に配置し、下から手で支持した後、支持する手を放して、ボトルを落下させた。
評価は、生産後数時間以内に、ただしボトルが周囲温度に到達した後で、行った。所望の条件の複数（３〜５）の代表的なボトルに水道水を充填し、手で蓋をした。評価において、落下の衝撃を経てもいかなる破損も観察されず、ボトルの無欠陥性が維持され（すなわち、ボトル壁部に裂け目がない）、蓋がボトルに固定された状態のままであった場合、落下ボトルは合格となった。ボトル条件１及び２の両方については、５つの全ての落下試験が合格となった。
実施例１と同じ生産プロセスを使用して、ただし実施例１に記載のＴｉＯ2を含有する白色マスターバッチ濃縮物とＣａＣＯ３とを２：１の重量比で含む状態で、ＣａＣＯ3に加えて処理されたＴｉＯ2を４〜８ｗｔ％の全鉱物含有量で含有するボトルをボトル条件３、４、及び５として生産した。全てのボトルを６２ｇ＋／−１ｇの目標重量で生産した。上記のように、ボトルを充填し、蓋をし、６１センチメートル（２４インチ）から落下させた。落下試験において、ボトル条件３、４、及び５は、全て落下試験不合格となった。下表に報告するこの結果は、ボトル条件１及び２の光保護設計が、ボトル条件３、４、及び５より高い鉱物含有量においてでさえ、落下に関して優れた機械的性能を有するボトルを表すことを示す。
我々は、ＣａＣＯ3を組み込むことは、より低い全鉱物含有量においてでさえ、この鉱物材料に内在するＣａＣＯ3材料の不規則な形状及び一貫しない粒径分布のために、機械的性能に関する問題を引き起こすと考える。この不規則な形状は、ボトルの機械的破損のための核形成点（応力集中部分）をもたらし得る。よって、ボトル条件１及び２の設計は、それらの優れた機械的性能のため、好ましい。
Figure 0006735776

Claims (20)

  1. １つ以上の感光性製品用のパッケージであって、
    ａ）金属酸化物及び有機材料で被覆されたＴｉＯ2粒子と、
    １つ以上の溶融加工可能な樹脂であって、溶融加工可能な樹脂が少なくとも１種のポリオレフィンを含むものと、
    を含む単層であって、２５〜１２０のＬＰＦ値を有し、ＴｉＯ2粒子の濃度が、前記単層の６〜１４ｗｔ％である、単層と、
    ｂ）任意に、１つ以上の美観層と、を備える、パッケージ。
  2. 前記金属酸化物が、シリカ、アルミナ、ジルコニア、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載のパッケージ。
  3. 前記金属酸化物がアルミナである、請求項２に記載のパッケージ。
  4. 前記有機材料が、オルガノシラン、オルガノシロキサン、フルオロシラン、オルガノホスホネート、オルガノ酸ホスフェート、オルガノピロホスフェート、オルガノポリホスフェート、オルガノメタホスフェート、オルガノホスフィナート、オルガノスルホン酸化合物、炭化水素系カルボン酸、炭化水素系カルボン酸の関連エステル、炭化水素系カルボン酸の誘導体、炭化水素系アミド、低分子量炭化水素ワックス、低分子量ポリオレフィン、低分子量ポリオレフィンのコポリマー、炭化水素系ポリオール、炭化水素系ポリオールの誘導体、アルカノールアミン、アルカノールアミンの誘導体、有機分散剤、又はこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のパッケージ。
  5. 前記有機材料が、式：Ｒ5 xＳｉＲ6 4-xを有するオルガノシランであり、式中、Ｒ5は、少なくとも１〜約２０個の炭素原子を有する非加水分解性アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアラルキル基であり、Ｒ6は、加水分解性アルコキシ基、ハロゲン基、アセトキシ基、又はヒドロキシ基であり、ｘ＝１〜３である、請求項４に記載のパッケージ。
  6. 前記有機材料が、オクチルトリエトキシシランである、請求項５に記載のパッケージ。
  7. 前記単層の７〜１４ｗｔ％の濃度のＴｉＯ2粒子を含む、請求項１に記載のパッケージ。
  8. 前記単層の８〜１４ｗｔ％の濃度のＴｉＯ2粒子を含む、請求項１に記載のパッケージ。
  9. 前記単層の９〜１４ｗｔ％の濃度のＴｉＯ2粒子を含む、請求項１に記載のパッケージ。
  10. 前記単層の１０〜１４ｗｔ％の濃度のＴｉＯ2粒子を含む、請求項１に記載のパッケージ。
  11. 前記単層が、３０〜１２０のＬＰＦ値を有する、請求項１に記載のパッケージ。
  12. 前記単層が、３０〜１２０のＬＰＦ値を有する、請求項１に記載のパッケージ。
  13. 前記単層が、４０〜１２０のＬＰＦ値を有する、請求項１に記載のパッケージ。
  14. 前記単層が、５０〜１２０のＬＰＦ値を有する、請求項１に記載のパッケージ。
  15. 前記ポリオレフィンが、高密度ポリエチレンである、請求項１に記載のパッケージ。
  16. 前記単層が、１２７マイクロメートル〜２５４０マイクロメートル（５ミル〜１００ミル）の厚さを有する、請求項１に記載のパッケージ。
  17. 前記単層が、２５４マイクロメートル〜１０１６マイクロメートル（１０ミル〜４０ミル）の厚さを有する、請求項１６に記載のパッケージ。
  18. 前記単層が、３３０マイクロメートル〜５０８マイクロメートル（１３ミル〜２０ミル）の厚さを有する、請求項１７に記載のパッケージ。
  19. 前記金属酸化物がアルミナであり、前記有機材料がオクチルトリエトキシシランである、請求項１に記載のパッケージ。
  20. パッケージ設計であり、
    ａ．金属酸化物及び有機材料で被覆されたＴｉＯ2粒子と、
    １つ以上の溶融加工可能な樹脂であって、溶融加工可能な樹脂が少なくとも１種のポリオレフィンを含むものと、
    を含む単層であって、２５〜１２０の範囲のＬＰＦ値を有し、ＴｉＯ2粒子の濃度が、前記単層の６〜１４ｗｔ％である、単層と、
    ｂ．任意に、１つ以上の美観層と、を備え、
    前記単層が、２リットル〜８リットル（０．５ガロン〜２ガロン）の範囲の流体体積を保持するように形作られている、パッケージ設計。
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