JPH06506172A - 貫通通路を有する材料 - Google Patents

貫通通路を有する材料

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は貫通通路を有する材料に関する。(その通路は完全に閉鎖可能であって もよい。)このような材料は広い応用範囲がある。例えば、本発明は一つの応用 、すなわち食用品を貯蔵環境に保存するするパッケージングに言及しながら記述 されており、要求性能が温度とともに変化することができることに注意を払って いる。
全ての収穫野菜、花および果物は呼吸をし続けており、酸素を吸収しそして二酸 化炭素を吐き出している。多くの類似する生物学的な経路が含まれており、重量 減少(水の損失が重量減少の主原因であるカリ、い(らかの熱生成、香りの損失 および変化、きめの変化、および製品の外側表面あるいは切り口表面またほの内 部の褪色等がもたらされる。収穫で存在する微生物の成長および排出は他の変化 を生み出す。事実上、これらのすべての変化は、消費者がその製品を受け入れる に際して有害である。
呼吸は温度の上昇と共に増大する。それゆえ、貯蔵寿命を長くする主な方法は低 温で、しばしば0℃よりほんの少し上の温度に製品を保持することである。しか し、5−11℃より下の温度で貯蔵できない製品(例えば、ベニバナインゲン、 キュウリ、ン/トウガラ入 トマト、バナナ)もある。呼吸速度も広い範囲を示 し、ブロッコリーは、タマネギまたはトマトとおなしように1012回近くと速 い。
その値は、種類、刈り取りあるいは収穫方法、刈り取りの年および熟している程 度によっても変化する。
呼吸速度(特に二酸化炭素生成速度)は酸素濃度を低下させることにより著しく 減少すると考えられるかもしれない。しかしながら、2−3%より低いと(生成 物にもよるが)、生成物およびそれに伴う微生物による嫌気性工程が開始される 。これにより、通常すぐに香りが汚染され、受は入れがたいものとなる。アルデ ヒドがその受け入れ難さの主な原因であるが、酵母によるアルコールの製造が優 勢であることが多い。
製品が密封透過性のないパッケージング方法でラップされると、トマトのように 控えめに呼吸しても、すぐに酸素濃度が低下して空気のない状態になる。トマト の熟成は完全に妨げられ、バゲージを解かれても、回復せず、果物の多くは腐っ たり、菌による攻撃を受けたりする。(6%酸素の雰囲気は熟成を妨げるが、開 封して空気にさらすと再開して、飲食特性に悪影響はない)。この腐敗の問題を 克服するために、必要なホール、例えば代表的には1パツク当たり0.4mm2 の3つのホールをあける、調整可能な機械的「ベラキング(pecking)J ヘッド下に、(好ましくは酸素濃度が低下した貯蔵後あるいは温度低下後すぐに )、密封不透過性パックを通すことが知られている。径や数を変え、製品タイプ 、品種、重量、予想される消費までの流れ等に応じて簡単に調整できる。しかし 、ひとりでに、温度とともに不適当に変化することが判った。
この問題の別のアプローチとして、新鮮なフルーツ、野菜あるいは孔周のガス不 透過ラッピング材料におけるパネルとして使用できる選択的透過性材料が案出さ れている。これらのパネルは02透過性よりも大きいCO2透過性を有する微小 孔材料であり、包装内容物が消費する同じ割合で酸素を透過するように、材料の 面積を使用することが提案されている。しかし、これは、製品の酸素消費量は、 材料の酸素透過率が変化するよりも、温度と共に急激に変化するものであり、あ る貯蔵温度を前提とするものである。それゆえ、たまたま高温になると、そのよ うな包装内の酸素はそれが補給されるより速く消費され、空気のない状態となり 、既に上述した障害が引き起こされる。
高い二酸化炭素濃度は微生物を抑圧しすることが知られており、そのような濃度 に耐えられる包装フルーツおよび野菜に対してはそのような濃度を維持すること が有益になり得る可能性がある。
水蒸気に関しては、最適の要求は100%よりほんの少し下の相対湿度であろう が、パックの外観上および菌成長を邪魔するという観点からは全く液体の水が存 在しないほうがよい。
それゆえ、少なくともある温度範囲に渡って、例えば−5℃または0℃から20 ℃へ温度上昇するような範囲で、材料の熱膨張係数より速い速度で温度とともに サイズが変化する貫通通路を有する材料を創出することが望ましい。
本発明によると、異なった熱膨張係数を有する少な(とも2つの層で軟質材料が 非対称に積層されており、その材料は非直線のスリットを有し、少な(とも1つ 、好ましくは少なくとも2つの(好ましくは隣接している)層はプラスチック製 である。少なくとも1つの層はプラスチック層に付着した金属箔であってもよく 、また適当な金属被覆法でその上に直接蒸着された金属であってもよい。2つの 層は温度による開口サイズの変化に共同作業的に寄与することに注意せよ。非対 称ということは、温度がいわゆるライフフラットポイント(life−flat  point)から離れるに従い材料がカールする傾向にあるということである 。ライフフラットポイントは好ましくは一5℃ないし20℃の範囲内に、より好 ましくは0℃ないし20℃の範囲内にある。ライフフラットポイントはしばしば (常にではないが)層が積層されるときの層の温度である。非対称は層の素性、 それぞれの厚さまたはその両者に存する。厚さについては、材料の層(好ましく は全てであるが、特にそれが2つの外側のものであるときは、はとんどあるいは いくつかでもよいが)は、道理に合った近似内で、各ヤング率の逆3乗根に比例 した厚さを有することが好ましい。
一つの見地においては、スリットは接合点(junction)から放射してい る2以上のスロットの形態を有しており、隣接スロットの少なくとも1ペアーは 大きくても90″の角度を形成する(そしてより好ましくは隣接スロットの少な くとも2ペアーは大きくても60°角度を形成する。接合点は実用的なサイズの 開口部であってもよい。スリットのいくつかあるいは全部をレーザーにより製造 してもよい。
開口部は1穴(はとんどの小売パックおよび製品の場合、典型的には0.05か ら1.0mm”)から直径数ミクロンの大多数まで、固定であっても可変であっ てもよい。
開口部をあけたラミネートの気体透過性は5℃から20℃までに少な(とも3倍 になる。このため、呼吸している食料品の社製(例えば、全部または包装の一部 分に含有する)に使用するのに特に有用である。
包装用フィルムは多くの要求、例えば、強さ、タフさ、しばしば透明性、密閉性 、印刷性、内表面の水滴を隠したり分散させたりする能力、および最後に価格を 満たす必要がある。これを到達し、その一方で規定された温度変化に応じて、特 定の透過性を制御することは、スキュラとカリブディスの間をメドゥーサをみつ めながら進むようなものである。それゆえ、本発明の材料がそれ自身で包装用フ ィルムとして使用できない場合は、その他の、従来の市販の包装用フィルムで作 成されたパッケージまたはコンテナの小さな部分へ本発明の材料を用いるという 概念にメリットがある。小さな領域には透明さ等は必要なく、適当な透過性と強 度さえ有していればよい。
本発明は、プラスチック類、ポリマー類または他の材料のフィルムまたは膜、お よび/または金属ホイルもしくはシートおよび/またはそれ自身に金属粉が配合 されていてよいプラスチック類もしくはポリマー類の半硬質シートのごとき丈夫 なシート類として、食品製品の包装用および他の用途(後述)へ使用することが できる。本発明の材料は好ましくは水蒸気に対して不活性(特に寸法が変化しな いもの)であり、より詳しくは、湿気もしくは水分で膨張せず、実際に疎水性の ものである。2層のラミネートは、特に好ましくはひとつの層がポリエステルで あり、および/またはもう一方がポリオレフィン(通常はポリエチレン)である 。これに代えて、ポリアミド、セルロース樹脂またはポリエチレンテレフタレー トフィルムを、金属メッキされていてもよい低密度ポリオレフィン(例えばポリ エチレン)フィルムまたはエチルビニルアセテートフィルムと組み合わせて使用 してもよい。このラミネートは非対称であるべきだということは自明のことであ ろう:というのはポリーマーA、B、C,BSAからなり、Aの厚さはお互い等 しく、Bの厚さがお互い等しい対称なラミネート材料は温度に対して不活性であ るからである。材料の温度膨張率は大きく離れているべきである。
本発明を添付の図面を参照しながら実施例によって説明する、温度に依存して形 状の変化する穴を有する本発明の材料の図1は断面図を、図2は平面図を示す。
図3は異なった開口部を有する本発明の材料の平面図を示す。図4は図3の開口 部のうちのひとつの断面図であり、この開口部の頭頂部を通る面を示すものであ る(V形の開口部)。
図1および図2参照。この系では温度膨張率のかなり異なる2種のポリマー、例 えばポリエチレンとポリエステルの2層フィルムを用いている。それぞれのフィ ルムは別個にブロー成形(blowing)またはカレンダリング(calen dering)により調製し、平板となるようにアニールする、その後製品が要 求される最低の保存温度である温度T+(例えば0℃)にて平板であるように保 ちながらこのフィルムを、ネオブレンのごときフレキシブルなエラストマー系接 着剤の薄膜にて貼り合わせる。他の接着剤としては、3M(登録商標>3565 のごとき変性アクリル系接着剤の水性エマルションの薄層が用いられる。溶剤ベ ースの接着剤を強度のために使用してもよい。2層フィルムを組み合わせるのに 好適な他の方法は、12ミクロンの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィル ムを、片面を3M3565接着剤の12ミクロン(湿潤時)(6〜8ミクロン: 乾燥時)の層でプラズマ処理して接着性を改良した低密度ポリエチレンフィルム と固着させ、全体をゴムローラーで圧縮する方法である。一般に、先に指摘した ように保存温度はおよそ一5℃から20℃の範囲の間であり、通常0℃から20 ℃の間である。試験フィルムをそれぞれ4℃、8℃、20℃で調製したが、20 ℃に温度が上がると全て、直径1cm以下のロール(ポリエチレンが外側)状に カールした。このフィルム内には適当な大きさく例えばT1において1層4mm ”)の「つつき穴(pecked hole)Jが空けられている。フィルム内 には穴から等角度で放射状に4本(6または8本でも可)のそれぞれ3mmの長 さの切れ目がある。温度がT、からT2に上がるにつれて、2枚のフィルムの成 分の異なった膨張によりこの切れ目の間の放射状の部分が、バイメタル片のごと くカールし、全空隙の面積(すなわち、穴自身と放射状の切れ目の開口の両方) が増加する。つつき穴の代わりとして、固有透過性の高い材質を使用することが できる;例えばエチレンビニルアセテートの25ミクロンのフィルム、これは相 対湿度0%、23℃、大気過圧(per atmosphere overpr essure)の条件下で1日に1m2あたり12リツトルの酸素を透過する。
前述のごとく、このような穴を取り入れるには2つの方法がある。第1は全体の 包装のために2成分フィルムを使用する方法である。(すでに多成分包装フィル ムはありふれたものとなっている。外部の層はしばしば、例えば良好な艶と印刷 性を付与するものであり、内部の層は密閉しやすくし、そして凝縮した水を分散 させ、隠す性質を有する。中心成分として安価なポリマーが強度と取り扱い性を 提供することができるが、一方バリア性能は上記側々の層の性質の合計である。
)もうひとつは、温度依存性の穴を有する2成分フィルム片またはパッチを貼り 付けられて、または超音波溶接されてこれらに覆われた(例えば)1cm”の開 口部を有する通常のバリア包装剤を使用する方法である。穴はこの段階で空ける ことができ(先に空けるより好ましい)、例えば機械でまたはレーザーカッター にてあければよい。このパッチは、剥ぎ取りロールから分配されるようにしても よい。この方法は特別なポリマーの使用を少なくし、さらに、例えば放射状部分 のカールを保護するケージや、使用前に剥がす保護膜等の製造に役立つ。先に穴 を空けた、貼り付は型のパッチを以下説明する。パッケージラベル(内容物、重 量、「販売期限」日、バーコードおよび価格等の通常の情報を示す)とこのパッ チとを組みあわせると、包装に正しいグレードのパッチを貼付するのを確実にす るのに役立つ。パッチ自身の保護と、有効性のため、カールは好ましくはパック の内側へ向くようにする。
毛細管を通る層流では、全体流動速度は気体密度を粘度(5−20℃の温度範囲 で約10%変化する)で除したものに比例する。しかし、全体流動速度は流路の 半径の4乗にも比例する。微分膨張係数lXl0−’℃(例えば、ナイロン/ポ リエチレンの場合)を用いれば、15℃の温度範囲で、気体流動を、希望通り4 倍にすることができる。
これに代えて、2層構造物を多層押し出し機を用いて作ることができる。材料と 製造条件を適当に選ぶことにより、驚くべきことに、製造温度以外のなにか都合 のよい温度でこの材料を平らに横たわったの状態(ライワラット)にもってくる ことができる。しかし、通常は、2層構造体は気体透過性を最小にしたい温度で 組立て、平らに切断されるであろう。この温度はライ−フラット温度と呼ばれる 。
バナナやマンゴウのような(例えば)熱帯果実の場合、これは10−15℃であ り、気体流動は25℃まで増加するが、10℃以下では逆方向には開口しない( 後述参照)。野菜の場合は、それぞれの温度は2−5℃および20℃であり;凍 結が起こるのは好ましくなく、逆方向へ開口防止物は場合によっては必要としな い。
図3に戻って、■、H,SおよびCのようないろいろの孔の形が図示されている 。これらは皆共通して直線的ではな(、したがって材料がカールしたときに希望 されるような均等には開かないで、Hの高さ7幅比、■の頂角などの幾何学的に 決まったものとは違った程度に開いてしまう。これにより、孔のサイズ/温度プ ロフィルを選択することができ、このプロフィルから使用するに最適なものを選 ぶこともできる。孔はパンチにプレス用ナイフをのせて機械的に切り抜いてもよ いし、またはレーザーを使用して形づくっても良く(例えば、エキサイマーレー ザー穿孔)、レーザーの場合には、孔が開こうとするときに絡んだり干渉しあっ たりして、孔がぎざぎざのカット部となる機械カットよりもぎざぎざは少ない。
実際には、後で述べるように、斜めカットを除けば機械カットで十分である。孔 によっては例えば、Hの十字形のように、どんな温度でも孔の大きさがある大き さ以上を要求される場合には、より大きめに穿けた方がよいかもしれない。レー ザーカットの場合には、ライ−フラット温度での孔は効果的にゼロサイスにする ことができる。そのときには通路の大きさがゼロサイスであるようなライ−フラ ット温度で残留気体の透過が必要とされるかも知れない場合でも、もし材料その ものが適当な固有の透過性をもっていれば可能である。
図4には図3のV孔の断面図が示しである。■の頂角のところはカットが斜めで あることがわかる。(斜めカットはレーザーを使えば非常に容易にできる)。
矢印の方向にカールする傾向のあるラミネートを組み立てる温度以下での温度工 程を考えてみよう。斜めカットは孔が開くのを防止する。孔が低温工程中に開く のを防止するもうひとつの方法は、図4に1点鎖線で示したように、裏うち(こ れは酸素と炭酸ガスまたは他の気体とでは別のものを選択しなければならないか も知れない)をすることである。裏うちに使える材料には、細かいポリマーネッ ト、メツシュ、目の粗い不織布または目を粗く織った織布がある。4図に示した ように、ひとつの端部を綴じ合わせるか、またその周囲の一部または全体を綴じ 合わせるでもよい。場合によっては、生物学的な不純物が材料を通って入って来 るのを防止することが必要であろう。このような場合には、裏うちとして周囲全 体を綴じ合わせ、例えば、孔径が5μmより小さい微孔シートまたはラミネート とすることができよう。
図5および図6には、製品包装の1cm”の孔に適用するために、前以て孔をあ け、張り付けたふたつの型の布切れが示しである。
図5には本発明による2層物質を示してあり、これは36ミクロンのポリエチレ ン1をアクリル系接着剤2(乾燥時8ミクロン厚さ)により12ミクロンのポリ エチレンテレフタレート層3に接着したものである。平面図でH型である通路を 先にプレスナイフで4に形成した。引きはがした紙6の上につけた圧力によって 広めるの接着剤の層5を介して材料を乗せる。通路4を避けるように、したがっ て開口部をふさがないように層5をのせる。温度が上昇するにつれ、図に示した ように紙の方にカールしようとし、孔のまわりの縁は紙6によって保護されるよ うになる。使用に当たっては、野菜包装などは、1cm”の孔がなければ完全包 装されて、孔が2層包装の下面にくるようにして保管する。紙6を取り除き、孔 の回りに適用(矢印の方向に)した材料は接着剤5で接着する。バーコード7お よび/またはその他の情報を印刷(前以てまたは後で)する、そうすれば包装は 食品の販売または配送の準備が出来上がりである。
図6では、図5と同じ部分に同一の引用番号が付されていて、使い方も同じであ る。しかし、図6のポリエチレン1は記載されておらず、その上の側に接着剤8 の層が、接着剤5と同じように(通路4を避けて)適用しである。接着剤8はバ ーコード7を印刷した連続微孔フィルム9が乗るように使用されている。
微孔フィルム9は2重の機能をもっている。温度がライ−フラット温度以下にな ったときに2層材料中の通路4が上向きに(図のように)開放するのを防止し、 そしてほこりや微生物が包装の中に侵入するのを抑制することができる。フィル ム9の孔密度と孔の大きさは包装すべきものに応じて、拡散性と微生物の混入を できるだけ少なくするように設計者によって選ばれる。
ある種の用途では穴が平たんな(所定の)温度以下で広がるならば問題でない。
この場合斜めのカット、バッキング・フラップまたはフィルムなどの手段も使用 する必要がない。即ち、約−2℃に冷却すると多くの呼吸する製品は、凍結し、 回復不能に細胞壁が損傷を受ける(解凍したときかゆ状になる)ので問題を生ず る。
温度の低下につれて切れ目は大きくなるが、これは既に駄目になった製品にとっ てはささいなことである。一方、多(の他の呼吸する製品はブランチング(−2 0℃でさえわずかな活性を有する酵素を不活性化するために必要とされるもの) なしで強度の凍結保存をすることができる。そのために、−20℃においてさえ 、長期間の保存には低酸素雰囲気での保存が望ましく、そのために所定温度以下 で穴が開かないために斜めの切り目、バッキング・フラップまたは他の手段を使 用すべきである。穴が温度の下降中に開き、上昇中には開かない為に、斜めのカ ットまたはバッキング・フラップを使用することはある種の用途にとって考えら れるであろう。
本発明材料はそのままで、あるいは多少の変更を施して、医療用包帯(例えば、 やけど用)、食料品用以外の通気調整材、(もし金属を充填したときは)温度依 存性放射線吸収または反射材、投薬徐放材(例えばデオドラントの)、可変蒸気 バリアー(例えば靴や衣類の通気性調整材)、熱バルブ、例えば適当に透過性で あるボイル−イン−バッグまたはマイクロ波用すケット、三部材構成の温度依存 性アッタチメントの雌部材などに使用しうることが容易に理解されるであろう。
別の可能性は温度変化に対して穴が開き背後の色または温度に関するメツセイジ を明らかにすることである(例えば、温度が0℃より高(なったときは開くのを 妨げ、0℃のライ・フラット温度から温度が下がるのを利用して道路脇の信号上 に”霜”の表示をする)。図1から4の説明は温度依存性摩擦材料として用いて もよい。
他のライ・フラット温度(即ち、スリットが平らに横たわる、それらの最小開口 温度)、例えば−5℃は種々の用途に用いられる。非常に高いライ・フラ・ソト 温度、例えば、30℃または40℃は太陽光の強さに応じて穴の開(日よけまた はトロピカル・シエイデイングに使用してもよい。このスリットは温度が下がっ たときのみ開き、温度上昇時には妨げる。
フロントページの続き (51) Int、 C1,5識別記号 庁内整理番号B65D 81/26  C9028−3E(81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IT、LU、MC,NL、 SE)、GA(B F、BJ、CF、CG、CI、CM、GA、GN、ML、MR,SN、TD、T G)、AT、 AU、 BB、 BG、 BR,CA、 CH,C3,DE。
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Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.少なくとも一つの層がプラスチックである、異なった熱膨張係数を有する少 なくとも二つの層で非対称にラミネートされた非直線状スリットを有する可撓性 材料。
  2. 2.少なくとも二つの層がプラスチック製である請求項1記載の材料。
  3. 3.少なくとも二つの隣接する層がプラスチック製である請求項2記載の材料。
  4. 4.スリットが接合部から放射状に伸びた2またはそれ以上のスロット形状を有 する前記いずれかの請求項に記載の材料。
  5. 5.接合部が切れ目である請求項4記載の材料。
  6. 6.隣接する少なくとも一対のスロット間の角度が最大90°である請求項4ま たは5記載の材料。
  7. 7.ガス透過性が5℃から20℃で少なくとも3倍に増加する前記いずれかの請 求項に記載の材料。
  8. 8.0℃から20℃の範囲で平らになる傾向がある前記いずれかの請求項に記載 の材料。
  9. 9.スリットの全てまたは一郎がレーザーにより形成されている前記いずれかの 請求項に記載の材料。
  10. 10.層が湿度に対して寸法的に不活性である前記いずれかの請求項に記載の材 料。
  11. 11.層の少なくとも一つが疎水性である請求項10記載の材料。
  12. 12.第一のプラスチックがポリエステル、ポリアミド、セルローズ、またはポ リエチレンテレフタレートのいずれかである前記いずれかの請求項に記載の材料 。
  13. 13.第二のプラスチックがポリオレフィン(金属化されていてもよい)、また はエチルビニルアセテートである前記いずれかに記載の材料。
  14. 14.温度が所定温度から外れたときスリットを介する通路を妨げる手段を備え た前記いずれかに記載の材料。
  15. 15.手段がパッキング・フラップを含む請求項14記載の材料。
  16. 16.手段がスリットを斜めに切られていることからなる請求項14記載の材料 。
  17. 17.少なくとも一部の層の厚さがそれらの各ヤング率の逆立法根に対して少な くともほぼ比例する前記いずれかの請求項に記載の材料。
  18. 18.少なくとも層の一つがプラスチック層に接着または沈着した金属ホイルで ある前項いずれかに記載の材料。
  19. 19.前項いずれかに記載の材料を含む容器。
  20. 20.請求項1から18いずれかに記載の材料を、またはそれを一部とする包装 材を使用する食料品の包装方法。
  21. 21.請求項19の容器に食料品を包装する方法。
  22. 22.医療用包帯、通気性調整材、放射線吸収または反射材、投与量放出調整材 、可変蒸気バリアー、熱バルブ、熱流制御材、温度依存性ディスプレー、または 組合わせアタッチメント(two−fabric attachment sy stem)の雌型(femalefabric)の形態である請求項1から18 いずれかに記載の材料。
  23. 23.請求項22記載の材料を含むポイル−イン−バッグまたはマイクロ波用容 器。
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