JP7255023B2 - 包装容器用の弁 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項の前提部に記載の弁、特に包装容器用の過圧弁に関する。

先行技術
この種の弁は、包装技術において、例えば、新たに焙煎されたコーヒーを含む事例のような、充填材料がガス発生する傾向にある場合に使用される。したがって、例えば欧州特許第７６０７９０号明細書に基づき、包装容器用の過圧弁が公知である。この公知の過圧弁は、ベースプレートであって、包装容器の壁に取り付けられ、この包装容器の壁に設けられた貫通穴にわたる中央の弁穴を有するベースプレートと、弁膜であって、弁穴を覆い、２つの平行な縁ゾーンによって通路ゾーンを開放してベースプレートに取り付けられ、閉鎖位置でベースプレート上に密に位置している弁膜とを備えている。弁穴は、互いに交差しかつ／または重なり合う少なくとも２つの円形の開口から形成されている。欧州特許第２３９６２４４号明細書に基づき、一般的な過圧弁が公知である。この公知の過圧弁は、二段の凹部を有するベースボディと、封止面に向けられた変形可能な表面を有する膜とを備えている。ベースボディは、かなり複雑な構造を有している。欧州特許第６０２４１８号明細書に基づき、別の一般的な弁が公知である。さらに、国際公開第２０１６／０７２６６３号に基づき、包装容器用の弁がすでに公知である。この公知の弁は、開口を有する、ポット状の合成構成要素または金属構成要素として形成された少なくとも１つのベース要素と、さらに、ポット状の合成構成要素または金属構成要素として形成され、自由領域を取り囲む少なくとも１つのフレーム要素と、ベース要素に配置され、開口を覆う少なくとも１つの膜とを備えている。この膜とベース要素との間には、流体が設けられている。

発明の開示
これに関して、包装容器用の本発明に係る弁は、弁をより簡単に、より高い費用対効果で製造しかつ使用することができるという利点を有している。さらに、本発明による方法は、大幅に削減された材料投入量の点で優れている。主要な構成の弁は、包装容器の外側および特定の例示的な構成では包装容器の内側の両方で包装容器に取り付けられてよい。このことは、本発明によれば、膜が、少なくとも部分的に自由領域内で浮遊してかつ／または自由に可動にベースフィルムに配置されていることによって可能となる。膜は、いずれにせよ自由に可動であるように、結合領域を介して取囲みフィルムに結合されているので、膜は、弁の製造中にウェブの形態で存在していて、したがって、一体形である連続したフィルムウェブによって構造に特に容易に導入可能となる。製造プロセスはさらに簡略化される。したがって、膜は、もはや大きな面積にわたってベースボディに結合されておらず、したがって、外的な影響、例えば反りに大幅に曝されにくくなっている。本発明によれば、取囲みフィルムが、少なくとも１つの箇所で開放しており、これによって、通路が形成されている。この通路を介して、過圧が確実に低減可能となる。同時に、取囲みフィルムは、一体形の構成で形成されていてよい。結果として、取扱いが簡略化される。特に好ましくは、結合領域が、通路と反対側に配置されている。これによって、包装容器内の過圧を低減する目的で、通路に向かっての膜の特に有利な持上げが可能となる。ベースフィルムと、フレームフィルムと、該当する場合にはカバーフィルムとを備えた提案された構成（いわば二重Ｔ字形の梁のようなもの）の結果、比較的少ない材料投入量で高い程度の曲げ剛性が得られる。本発明に係る弁によって、さらに、弁の機能のために役立ち得る予荷重を膜に加えることが可能となる。弁は、射出成形された弁の良好な弁特性をフィルム弁の弁特性に組み合わせている。これによって、極めて低い開放圧および閉鎖圧が提供される。弁は、多数のフィルム層から形成されている。これらのフィルム層は、例えば回転打抜き工具で製造され、その後、互いにラミネートされる。接合は、理想的には、溶着結合を介して達成される。代替的には、付着剤、例えば接着剤が塗布されてもよい。提案された弁は、好ましくは単一の種類の材料から製造可能であり、したがって、容易にリサイクル可能であり、ひいては、環境に優しく、改善された溶着特性を有している。更なる有利な改良形態では、フィルムがポリプロピレンから形成されている。しかしながら、再生可能な材料、例えば、サステナブル原料または生分解性の合成材料に基づく合成材料も可能である。

本発明の思想に含まれる代替的な構成では、弁が、通路なしに形成されている。代替的な実施形態では、包装容器用の弁が、開口を有する少なくとも１つのベースフィルムと、自由領域を取り囲む少なくとも１つのフレームフィルムと、ベースフィルムに配置され、開口を覆う少なくとも１つの膜とを備え、この膜とベースフィルムとの間に流体が設けられており、膜が、少なくとも１つの結合領域を介して取囲みフィルムに結合されており、この取囲みフィルムが、一方でベースフィルムに結合されていて、他方でフレームフィルムに結合されており、膜が、自由領域内に可動に配置されている。したがって、弁の製造中、膜はウェブとして存在していて、したがって、一体形である連続したフィルムウェブによって構造に特に容易に導入可能となる。

更なる有利な改良形態では、取囲みフィルムが、膜を少なくとも部分的に円形にまたはＵ字形に取り囲んでいるように形成されている。この幾何学形状によって、上述した機能性を維持しつつ、ベースフィルムおよび／またはフレームフィルムへの取囲みフィルムの簡単な取付けが確保される。

更なる有利な改良形態では、フレームフィルムの厚さが、膜の厚さよりも大きく、好ましくは７５％～２２５％だけ大きい。これによって、自由領域に向かっての膜の十分に有利な運動の自由度が可能となる。

更なる有利な改良形態では、ベースフィルムおよび／またはフレームフィルムおよび／またはカバーフィルムが、ポリプロピレン、ＯＰＰ、ＰＥＴ、ポリオレフィンまたは合成材料、好ましくはサステナブル原料または生分解性の合成材料から形成されている。これによって、再使用可能性および／または環境適合性を増強させることが可能となる。

包装容器用の弁を製造するための可能な方法では、取囲みフィルムが、一方でベースフィルムに結合され、他方でフレームフィルムに結合され、膜が、自由領域内に可動となるように配置される。特にフレームフィルムにカバーフィルムが被着される。

更なる有利な改良形態では、開口および／または自由領域および／または膜が打抜き加工される。このステップは、製造をさらに簡略化する選択されたフィルム材料によって極めて容易に達成することができる。

特に有利には、膜の被着前に流体がベースフィルム上にかつ／または膜上に塗布される。特に流体は、結合された膜を備えた取囲みフィルムがベースフィルム上に被着される前に、ベースフィルムと膜との間に塗布される。これによって、後続の製造ポイントでも、膜がベースフィルムに確実に結合されることが確保される。代替的には、流体を、弁を包装材料に結合するアプリケータでのちに塗布することが可能である。

更なる有利な改良形態では、ベースフィルムおよび／または取囲みフィルムおよび／またはフレームフィルムおよび／またはカバーフィルムが、溶着結合を介して結合されていて、特にラミネートされている。製造プロセスにおいて、これによって、清浄化要求を増大させ、その上、高価であるため望ましくない接着剤を不要にすることが可能となる。内在型の弁の場合、これによって、製品に面した側に接着剤が位置することを回避することが可能となる。

開口の製作および自由領域の製作は、ただ１つの打抜き工具によって、１回の同一のステップで実現することができる。これによって、製造がさらに簡略化される。膜を取囲みフィルムに結合して導入することによって、高いレベルの位置精度が達成可能となる。

更なる有利な改良形態は、別の従属請求項および明細書から明らかになる。

本発明の構成を添付の図面を参照しながら詳しく説明する。
膜が取囲みフィルムに部分的に結合されている外在型の弁の例示的な実施形態を示す図である。 個々のフィルムウェブが打ち抜かれ、溶着される、図１の弁のための製造法を示す図である。 膜が取囲みフィルムに部分的に結合されている内在型の弁の例示的な実施形態を示す図である。

発明の好適な実施形態
以下に、本発明の例示的な実施形態を図面を参照しながら詳しく説明する。

図１には、弁８の例示的な実施形態が示してある。この弁８は、少なくとも１つの開口１１を有するベースフィルム１０を備えている。開口１１は、例えば、互いに交差しかつ／または重なり合う２つの円の幾何学形状を有している。膜１２は、少なくとも１つの、特に狭幅の結合領域２２を介して取囲みフィルム２０に結合されている。しかしながら、膜１２の主要な部分はまだ自由に可動である。したがって、膜１２と、結合領域２２と、取囲みフィルム２０とは、単一の部材によって形成されている。取囲みフィルム２０は、小さな通路１８を除いて膜１２を取り囲んでいる。取囲みフィルム２０と膜１２との間の少なくとも１つの結合領域２２は、取囲みフィルム２０の一辺の真ん中に形成されている。膜１２と取囲みフィルム２０とは、同一のフィルムから形成されているかもしくは一体形の構成で形成されている。したがって、取囲みフィルム２０の厚さは、膜１２の厚さに対応している。例示的な実施形態では、取囲みフィルム２０は、１つの辺で全幅に対して比較的狭幅に開放している。これによって、通路１８の形成が可能となる。

膜１２の大部分は、開口１１もしくはベースフィルム１０から自由に持上げ可能である。このことは、ベースフィルム１０の上方に位置するフレームフィルム１３により形成された自由領域１７によって確保される。この自由領域１７は、膜１２を上向きに前記自由領域１７内へと確実に持ち上げることができるように形成されている。この目的のために、フレームフィルム１３の自由領域１７は、膜１２よりも幾分大きく形成されていて、膜１２の上方に配置されている。取囲みフィルム２０の輪郭は、フレームフィルム１３に少なくとも部分的に整合させられている。取囲みフィルム２０は、フレームフィルム１３に結合されている。

フレームフィルム１３へのベースフィルム１０の結合および／またはカバーフィルム１５へのフレームフィルム１３の結合は、好ましくは溶着法を介して実現される。フィルム１０，１３，１５は、溶着可能であるように形成されている。フィルム１０，１３，１５は、好ましくは合成材料から形成されている。特に好ましくは、弁８は、同一の材料を含むフィルムから形成されている。本発明では、ポリプロピレンが特に適している。それぞれ異なるフィルム１０，１３，１５の一様な材料のため、再使用可能性が簡略化される。サステナブル原料に基づく合成材料または生分解性の合成材料が使用されてもよい。例えば、ベースフィルム１０および／またはフレームフィルム１３および／またはカバーフィルム１５は、ポリプロピレン、好ましくはＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレン）、つまり、長手方向または二軸方向に引き伸ばされたプロピレンから形成されてよい。ベースフィルム１０および／またはフレームフィルム１３および／またはカバーフィルムは、代替的にＰＥＴまたは複合フィルム、例えばＰＰ－ＥＶＯＨ－ＰＰから形成されてよい。膜１２の材料は、高い酸素バリアの点で優れている。例えば、膜１２はＰＥＴまたは複合材料、例えばＰＰ－ＥＶＯＨ－ＰＰから形成されている。

発明の思想にも含まれる図３の代替的な例示的な実施形態は、内在型の弁８として実現されている。図１の例示的な実施形態に関して、１つには、カバーフィルム１５も通路１８も存在していない。開口１１の他方の側は、フィルタ１６、特に不織布フィルタ１６によって覆われている。このフィルタ１６もしくは不織布は、充填材料の粒子が、膜１２とベースフィルム１０との間で弁８内に進入することを防止するために必要である。さもないと、機能性に影響が出てしまう。しかしながら、膜１２は、特に自体、結合領域２２を介して取囲みフィルム２０に結合されている。その結果として、このことは、一体形の構成である。

以下の幾何学形状が、弁８に特に適していてよい。図１もしくは図３の例示的な実施形態では、ベースフィルム１０の縁部長さが、好ましくは１２．５ｍｍ～２０ｍｍの範囲内にあってよい。ベースフィルム１０の厚さは、好ましくは０．１ｍｍ～０．２５ｍｍの範囲内にあり、特に好ましくは、例えば０．１２５ｍｍである。流体膜として、流体、例えばシリコーンオイル、またはバイオ系の材料および／またはサステナブル原料に基づく流体、例えばパームオイル、ココナッツオイルまたはこれに類するものに基づく流体が使用される。流体膜の体積は約２μｌ～５μｌである。膜１２の厚さは、例えば０．０２５ｍｍ～０．０７５ｍｍの範囲内にあり、好ましくは０．０５ｍｍである。フレームフィルム１３の厚さは、例えば０．１ｍｍ～０．２ｍｍの範囲内にある。フレームフィルム１３の厚さは、膜１２の厚さよりも大きい。任意選択的なカバーフィルム１５の厚さは、例えば０．０５ｍｍ～０．１５ｍｍの範囲内にあり、特に好ましくは０．１ｍｍである。厚さは、使用事例、材料選択、結合法等に応じて相応に異なっていてよい。

膜１２を製作するためには、例えば、ベースフィルム１０のベース領域に対応するフィルムが、膜１２の円形の輪郭を提供するように打抜き加工される。膜１２が、少なくとも１つの箇所または複数の箇所で（それぞれ１つまたは多数の小さなウェブによって）もしくは結合領域２２で取囲みフィルム２０に結合されていると、製作プロセスに対して有利である。したがって、膜１２の製作および位置決めを簡略化することができる。膜１２をまだ取囲みフィルム２０に結合している１つの領域２２もしくは複数の領域２２は、膜１２の周方向に対して相対的に小さく、これによって、自由領域での膜１２の持上げが確保される。

しかしながら、複数の結合領域２２が設けられていることも可能である。これらの結合領域２２は、開口１１からの膜１２の持上げがさらに確実に可能となるように配置されなければならない。

図２による製造プロセスは、図１による弁８を製造するために用いられる。製造プロセスは、いずれにせよ、ベースフィルム１０、取り付けられた膜１２を備えた取囲みフィルム２０、フレームフィルム１３および／または場合によりカバーフィルム１５に対して、それぞれ別個のフィルムウェブが供給される点で優れている。上述したフィルム１０，１３，１５，２０の個々のフィルムストリップは、通常、同一の幅を有している。

まず、ベースフィルム１０が提供される。このベースフィルム１０は、すでに開口１１を有していてよい。代替的には、開口１１は、その場で形成、例えば打抜き加工されてよい。しかしながら、打抜き加工は、ラミネーションプロセスよりも前に実施されなければならない。

後続のステップでは、流体もしくは流体膜がベースフィルム１０上に塗布される。このことは、のちに膜１２が位置することになる場所、特に開口１１を取り囲む領域において行われる。代替的には、流体膜がすでに膜１２の下面に塗布されていてもよい。代替的には、流体が、例えば、弁を包装材料に結合するアプリケータでのちに塗布されてもよい。

後続のステップでは、結合領域２２を介して結合された膜１２を備えた取囲みフィルム２０が、ベースフィルム１０上に被着される。結合領域２２を介して結合された膜１２および／または少なくとも１つの通路１８を備えた取囲みフィルム２０を製造するために、対応する打抜きプロセスによって、膜１２の輪郭が形成されてよく、かつ／またはのちに通路ゾーン１８となる部分が打抜き加工されてよい。打抜きプロセスによって、膜１２と取囲みフィルムとが少なくとも１つの結合領域２２を介してのみ互いに結合されているように、膜１２が取囲みフィルムから分離される。結合領域２２を介して結合された膜１２を備えた取囲みフィルム２０が、ベースフィルム１０に固定的に結合される。好ましくは、結合は、上述したように、適切な溶着結合を介して行われてよい。溶着法として、例えば熱風溶着、熱接触溶着、誘導溶着、冷間溶着および超音波溶着（別の溶着も可能）が考慮されてよい。しかしながら、代替的には、別の結合法、例えば接着等が可能である。

その後、フレームフィルム１３が取囲みフィルム２０上に被着される。このとき、自由領域１７が膜１２の上方に位置することになる。これによって、自由領域１７内への膜１２の持上げが可能となる。自由領域１７は、フレームフィルム１３から予め打抜き加工されている。被着されるフレームフィルム１３が、取囲みフィルム２０に結合される。このことは、好ましくは、上述したように、対応する溶着結合を介して実現されてよい。しかしながら、代替的には、別の結合法、例えば接着が可能である。取囲みフィルム２０だけが、膜１２ではなく、フレームフィルム１３に結合されていることが重要である。したがって、少なくとも１つの結合領域２２によってのみ可動に保持された膜１２の運動の自由度が確保される。

この後、カバーフィルム１５がフレームフィルム１３上に被着されてよい。その後、カバーフィルム１５がフレームフィルム１３に結合される。このことは、好ましくは、上述したように、対応する溶着結合を介して実現されてよい。しかしながら、代替的には、別の結合法、例えば接着が可能である。このステップは、例えば、カバーフィルム１５を必要としない内在型の弁８では不要にすることができる。

フィルムウェブにおいて隣接して配置された弁８の個別化は、特に前述したアプリケータを介して包装機械内で実現されてよい。代替的には、個別化は、フィルム１０，１３，１５，２０の接合直後に実現されてもよい。

上述した弁８は、例えば、包装プロセス後に包装体の内部に、充填材料のガス発生により形成される過圧を生じさせるガス発生製品、例えばコーヒー豆、グラウンドコーヒー、未使用の生地またはこれに類するものの包装体の芳香保護弁として使用される。放圧は、膜１２を開口１１もしくはベースフィルム１０に対して相対的に持ち上げることによって行われ、その後、圧力は、自由領域１７を介して逃げ出すか、もしくは外在型の弁の場合には、自由領域１７に接続されていて、フレームフィルム１３とカバーフィルム１５との間に形成された少なくとも１つの側方の通路１８を介して逃げ出す。

Claims (9)

1. 包装容器用の弁であって、開口（１１）を有する少なくとも１つのベースフィルム（１０）と、自由領域（１７）を取り囲む少なくとも１つのフレームフィルム（１３）と、前記ベースフィルム（１０）に配置され、前記開口（１１）を覆う少なくとも１つの膜（１２）とを備え、該膜（１２）と前記ベースフィルム（１０）との間に流体が設けられ、
   前記膜（１２）は、少なくとも１つの結合領域（２２）を介して取囲みフィルム（２０）に結合されており、該取囲みフィルム（２０）は、一方で前記ベースフィルム（１０）に結合されていて、他方で前記フレームフィルム（１３）に結合されており、前記膜（１２）は、前記自由領域（１７）内に可動に配置されており、前記取囲みフィルム（２０）は、少なくとも１つの箇所で開放しており、これによって、通路（１８）が形成されていることを特徴とする、
   弁。
2. 前記結合領域（２２）は、前記通路（１８）と反対側に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の弁。
3. 前記取囲みフィルム（２０）は、前記膜（１２）を少なくとも部分的に円形にまたはＵ字形に取り囲んでいることを特徴とする、請求項１または２記載の弁。
4. 前記膜（１２）は円形に形成されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
5. 前記ベースフィルム（１０）、前記フレームフィルム（１３）および前記膜（１２）は、包装容器の内側または包装容器の外側に同様に使用可能かつ／または配置可能であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁。
6. 前記フレームフィルム（１３）の厚さは、前記膜（１２）の厚さよりも大きく、好ましくは７５％～２２５％だけ大きいことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁。
7. 前記フレームフィルム（１３）に結合された少なくとも１つのカバーフィルム（１５）が設けられていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁。
8. 前記ベースフィルム（１０）および／または前記フレームフィルム（１３）および／または前記カバーフィルム（１５）は、ポリプロピレン、ＰＰ－ＥＶＯＨ－ＰＰ，ＯＰＰ、ＰＥＴ、ポリオレフィンまたは合成材料、好ましくはサステナブル原料または生分解性の合成材料から形成されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁。
9. 前記フレームフィルム（１３）は、溶着結合を介して前記ベースフィルム（１０）および／または前記カバーフィルム（１５）に結合されていて、特にラミネートされていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁。

Images