JP2005524585A - 包装積層材、その製造方法、及びその包装積層材から製造された包装容器 - Google Patents

Abstract

包装積層材であって、貫通した孔を有する紙又は厚紙製のコアー層（１１）、コアー層の１つの外側の面上に設けられた熱可塑性物質層（１２）、コアー層のもう一つの内側の面上に設けられ、熱可塑性物質の中間層（１４）によりコアー層に結合されたアルミホイル（１３）、アルミホイルの内側の面上に設けられた第一の接着成形層（１５‐１）、第一の接着成形層に隣接して設けられた低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）からなる第二の中間成形層（１５‐２）、主としてメタロセンポリエチレン（ｍ‐ＰＥ）を含む第三の最も内側の成形層（１５‐３）を含み、かつ熱可塑性物質の２層（１２、１４）が、孔の領域で相互にシールされてアルミホイルと熱可塑性物質からなる膜を形成する包装積層材（１０）が提供される。この包装積層材は、シール特性を改良し、かつこの積層材から製造され、開口手段を備えた包装容器に対して改良された又は維持された包装完全性を与える。この開口手段は、開口時に、コアー層の孔の領域からアルミホイル及び熱可塑性物質の積層された層からなる膜を除去する。

Description

本発明は、貫通した孔、開口部又はスリットを有する紙又は厚紙製のコアー層、コアー層の１つの外側の面上に設けられた熱可塑性物質層、コアー層のもう一つの内側の面上に設けられ、積層材全面に広がり、熱可塑性物質の中間層によりコアー層に結合されたアルミホイル、及びアルミホイルのもう一つの内側の面上に設けられた熱可塑性物質からなる１つ以上の層を含み、かつ熱可塑性物質の２層が、共に積層材全面に広がり、かつ孔の領域で相互にシールされてアルミホイルと熱可塑性物質からなる膜を形成する包装積層材に関するものである。

流動食用の単用使い捨て式の包装容器が、しばしば上記タイプの包装材料から製造される。普通に存在するこのような包装容器の一つは、商標Ｔｅｔｒａ Ｂｒｉｋ Ａｓｅｐｔｉｃの下で市販されており、主としてミルク、果汁などの流動食用に用いられている。通常、この知られた包装容器の包装材料は、紙又は板紙からなるコアー層、及び熱可塑性物質からなる外側の液密性層を含む。例えば無菌包装及び果汁包装の目的で、包装容器を遮光及び気密性、特に酸素気密性にするために、通常、このような包装容器の材料は、少なくとも追加の１層、最も一般的にはアルミホイルを備えており、この材料は、誘導加熱シールによるヒートシール可能な包装材料を提供する。誘導加熱シールは、容器製造時に機械的に強く、液密性かつ気密性の接合又は継目を達成するための迅速かつ効率的シール技術である。

一般的に、包装容器は、包装材料のウエブ又は組立式抜板（ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｌａｎｋ）から成形し、充填し、シールする形式の近代的包装機械により製造される。例えば、ウエブから、このウエブの長手方向の両縁部をオーバーラップ接合で相互に結合することによりチューブに二次成形して、包装容器が製造される。このチューブは、予定された流動食品で満たされ、チューブ内の内容物の液面下である距離を置いて、チューブを横方向に繰り返しシールすることにより個々の包装体に分割される。この包装体は横方向シールの位置で切断分離され、包装材料の用意された折り目に沿って折り畳むことにより、所望の幾何学形状、通常は平行六面体が与えられる。

先行技術では、この種の包装体用の包装積層材は、普遍的には最も内側の、内側の熱可塑性ヒートシール層を、最も普遍的には低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）のヒートシール層を備えている。通常、このヒートシール層は、ヒートシールに適した特性及び包装体に充填された液体内容物に対する湿気バリアの機能に適した特性を備えている。

「最も内側の又は内側の層」は、この積層材から形成された包装容器の内面に向かい合った包装積層材の面上に設けられた層を意味するものであり、この層は充填された包装容器の充填内容物と接触するであろう。

消費者の観点からは、包装体から内容物を取り出す時に、包装容器の取り扱いが容易で、かつ開口容易であることが望ましく、このニーズを満たすために、包装容器がある種の開口手段をしばしば備えており、この手段の助けを借りることにより、鋏又はその他の道具を用いることなく、容器を容易に開口できる。

このような包装容器に通常見られる開口手段は、包装体壁のコアー層内に打ち抜かれた孔を含んでいる。この孔は、包装体壁の内側及び外側上を、包装体壁のそれぞれの外側の層により被覆されている。この層は貫通した孔の開口部の輪郭の領域で相互にシールされていて、板紙ではない層の膜を形成している。先行技術の開口手段の一例は、分離可能なプルタブ又は開口片を備えている。この開口手段は、孔上に設けられ、かつ孔の開口する全輪郭の周辺のシール接合部に沿って、包装体壁外面の外側層に裂開可能にシールされており、かつ同時に、孔の開口輪郭内の領域の外側層に永久的にシールされている。より進んだ開口手段においては、注ぎ口及び再シールのためのねじ蓋を備えた、通常は成形プラスチック製の開口装置が、孔の周囲の領域上に設けられる。この開口装置は、プッシュダウン又はスクリュダウンの動きにより孔領域内の膜を貫通又は除去するように設計されているか、又は別法として、開口装置のスクリュアップ及び／又はプルアップの動きにより膜を除去するように設計されている。後者の種類の開口装置においては、開口装置のねじ回転部品の内側が孔の膜に結合されており、これが包装体壁から上方にねじ上げられた時に、膜がねじ部品と共に持ち上げられ、かつ孔の縁部から引き裂かれて、包装体から充填された内容物を注ぐための実際にクリーンカットされた孔が跡に残される。

特に、後者の種類の開口手段は、ボトルのねじ蓋と同様に機能することができ、かつこの開口手段が膜の残骸を孔を通して包装体及び充填された製品内に押し込むことを回避する故に、この手段はしばしば望ましい。

このような開口手段が効率的かつ都合よく機能するための前提条件は、開口作業中にスクリュアップ及び／又はプルアップの力、又はスクリュダウン及び／又はプッシュダウンの力が膜に作用する時に、膜の層が離層しないように、この膜の異なる層間に十分な接着力があることである。

アルミホイルと熱可塑性膜の層を一緒に積層する時、孔の領域と孔の外側領域の間の全体の積層厚みに差が生じるために、孔の領域内にこのような十分な接着力を得ることは一般的に困難である。積層装置の加圧ニップに積層された層のウエブを通過させる時、この層は加圧ロール及び冷却されたシリンダにより相互に加圧接着される。孔又はスリットによる限定された領域において、加圧ニップは、必要な接着を達成するために、アルミホイルとポリマー層を一緒に十分に加圧することができない。

このコアー層の厚みの変化は、比較的薄いアルミホイルが、孔により限定される領域全体で、周辺の熱可塑性層に十分に加圧されることがなく、かつ十分に接着されないであろう。このことは、空気が孔の縁付近に取り込まれるかもしれないことを意味する。このことは、次に、アルミホイル内に裂け目が生まれるかもしれず、そのことが、包装容器の気密性を損うこと、及びそのために包装された食品の色、味覚及び栄養価を損なうおそれがあることを意味する。さらに、包装体全体が損なわれるおそれがあり、次に、包装体の無菌性能を妨害するかもしれない。

また、空気の混入は、孔又はスリットで、アルミホイル及びポリマーフィルムからなる膜を引き裂くこと又は貫通することを困難にする結果になり、包装を開口する能力を制約し及び／又は貫通する時にクリーンカットすることを不可能にし、ほつれた縁部を形成させることになる。

これらの問題は、円形‐円柱状ジャケット表面をもつ金属コアーを含む加圧ロールにより、これまでに排除されたか、又は少なくとも容認可能なレベルに低減された。このジャケット表面は、弾性材料ならなる内側の仕上げ層を上張りされており、弾性材料は第一の硬度及び第一の厚みを有する。弾性材料からなる外側の仕上げ層が、内側仕上げ層の外側に配置され、第二の硬度及び第二の厚みを有する。第一の硬度は第二の硬度より大きく、第一の厚みは第二の厚みより大きい。好ましくは、第一の硬度は、ショアーＡで測定して、第二の硬度より少なくとも１５％大きく、より好ましくは２０％、最も好ましくは２５％大きい。外側の仕上げ層は、５０〜８０ショアーＡ硬度、好ましくは６０〜７５ショアーＡ硬度を示す。好ましくは、第二の厚みは、第一及び第二の厚みの総体の５〜２５％、より好ましくは７〜２０％、最も好ましくは８〜１５％を構成する。好ましくは、第二の厚みは、１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜５ｍｍ、最も好ましくは１〜３ｍｍである。

このような加圧ロールは、別の係属中の出願ＷＯ０１／０２７５１に記載があり、この出願は本出願の出願人に属している。

外側仕上げ層が低硬度であるために、コアー層、アルミホイル及びポリマー層が加圧ニップを通過する時、所望のめり込みがコアー層の孔の領域で達成される。同時に、柔軟な外側仕上げ層の低い厚みが、結果として加圧ニップ長を感知できるほどに拡げない。これは、所望の圧力が加圧ニップで維持可能であり、高い線荷重を保持できることを意味する。内側及び外側仕上げ層は、例えばゴム又はポリウレタン材料などの同一又は異なる弾性材料から製造できる。

記載の加圧ロールは、内側層のための少なくとも１つの積層位置で及び／又はアルミホイルと中間結合層のための積層位置で用いられるべきである。また、この加圧ロールは、コアー板紙層の外側の熱可塑性層の積層に用いられてもよい。

上記の開口手段、特にスクリュ‐プル動作により機能する開口手段のためには、通常ＬＤＰＥからなる最も内側のヒートシール層が、例えばグラフト変性ポリオレフィン又はエチレンと（メタ）アクリル酸のコポリマー又はイオノマーなどの接着性ポリマーからなる結合層によりアルミホイルに結合される。

最近、包装積層材に、メタロセン触媒下で重合されたエチレン‐α‐オレフィンコポリマーの種類、即ちメタロセンポリエチレン（以後本明細書ではｍ‐ＰＥ）で、普通にはリニア低密度ポリエチレン（ｍ‐ＬＬＤＰＥ）の１種であるコポリマーを含む最も内側の層を使用することに興味が増している。

メタロセン重合されたポリエチレンは、一般的に、通常のＬＤＰＥの特性に比較して、改良された引裂抵抗、破壊抵抗、剛性、衝撃強度、透明性、耐ブロッキング性及びヒートシール性などの望ましい特性を備えている。それ故に、包装容器の製造において、包装の完全性及びシール性能を改良するために、ｍ‐ＰＥを最も内側のシール層に使用できることは非常に望ましいことであろう。

包装完全性は、通常は、包装体の耐久性、即ち包装容器の漏れ抵抗を意味する。これは、第一ステップで、内部の熱可塑性層に何らかの孔又は亀裂が存在するか否かを指摘するために、包装体の包装積層材を通して導電性を測定することにより試験される。第二ステップでは、包装積層材を赤インキ溶液に浸漬することにより孔又は亀裂のサイズ及び形状が更に調査され、孔又は亀裂のある箇所及びその周辺で、板紙コアー層が赤色に着色されるであろう。その結果は、３，０００個の試験対象包装体から漏れがあった容器数で報告される。しかし、この試験結果は、容器が充填された内容物を現実に漏らしていることを自動的に意味するものではない。この試験方法はより厳密であり、微細な亀裂及び孔を示すものであって、現実の日常的貯蔵及び使用で、通常は恐らく問題を発生させないであろう。一般的に、最も内側のシール層にＬＤＰＥに代わってｍ‐ＰＥを使用することにより、ＬＤＰＥより薄いｍ‐ＰＥ層を用いた場合でも、包装完全性は少なくとも同等な信頼性があることが判明している。

シール特性は、温度域又は供給電力域内で適切にヒートシールできる能力を意味する。例えば、Ｔｅｔｒａ Ｂｒｉｋ Ａｓｅｐｔｉｃ（登録商標）形式の通常の平行六面体包装容器には３個のヒートシールがあり、即ち、チューブを横断するシール、チューブに沿った長手方向のオーバーラップシール及びチューブ内面の長手方向上又は長手方向に沿った長手方向細片のシールである。横断シールは、包装積層材の２倍の厚みを含み、かつシールのために最も高い電力を必要とする。十分なシールが行われる「ウインドー」又は温度域及び電力供給域は、標準のＬＤＰＥヒートシール内側層に対するよりもｍ‐ＰＥ層に対する方がより大きいことが広く判明している。例えば、誘導シールにより包装体をシールするＴｅｔｒａ Ｂｒｉｋ Ａｓｅｐｔｉｃ（登録商標）充填機（ＴＢＡ／８など）では、誘導加熱装置の電力は、スケールユニットにより測定される。試験の結果は、十分なシールが行われるスケールユニットの範囲で報告される。したがって、匹敵するＬＤＰＥ内側材料に比較されるｍ‐ＰＥ内側材料では、横断シールのために報告されたスケールユニットの範囲はより広くなる。このことは、酪農場及び包装工場で多くは作業員により操作される充填機のシール部品の温度設定を正確に調節することが重要でなくなるであろうと言うこと、及びシール作業がより信頼性となり、かつシール工具の温度変動に敏感でなくなるであろうと言うこと意味する。

したがって、前記包装積層材において、熱可塑性物質の最も内側の層を、従来のＬＤＰＥから主としてｍ‐ＰＥを含む層に交換することにより、ヒートシール特性及び包装完全性が改良可能であり、又はそれに代わって、より少量のヒートシール性ポリマーの使用が可能になる。

しかし、従来の包装積層材の最も内側の層に、標準のＬＤＰＥの代わりにｍ‐ＰＥを採用した時、開口装置の開口性に相当な低下が見られた。開口装置を操作する時、スクリュ及び／又はプル動作が原因となり、膜が、にわかにアルミホイルと熱可塑性物質の最も内側の層の間、即ちアルミホイルと接着性ポリマーを含む層の間で破壊する。膜の一部が残って、孔を覆い、包装内容物の流出を妨害する。この問題は、アルミホイルとアルミホイル内側の隣接接着ポリマー層の間の不十分な接着により発生したと思われる。

それ故、前記した問題を克服する又は緩和することが本発明の目的である。

本発明の一つの目的は、改良されたシール性をもち、打抜いた孔、開口部又はスリットをもつコアー層を有し、良好な開口性の開口装置を設けた包装容器を提供し、開口操作でコアー層中の打抜き孔の領域からアルミホイルと熱可塑性物質からなる積層膜を除去するように仕組まれた包装積層材を提供することである。

本発明の更なる目的は、無菌性、気密性の包装容器を製造するための改良されたシール特性を有し、改良され又は維持された包装完全性を有する包装積層材、及び開口装置を設け、開口操作でコアー層中の打抜き孔の領域からアルミホイルと熱可塑性物質からなる積層膜を除去するように仕組まれた包装容器を提供することである。

これらの目的は、本発明に添付する特許請求の範囲の請求項１に定義された包装積層材により達成される。さらに、添付のサブ請求項２〜９に説明した特徴は、本発明の包装積層材の好ましいかつ都合のよい実施形態を与える。

これらの目的は、本発明に従い、包装積層材であって、貫通した孔、開口部又はスリットを有する紙又は厚紙製のコアー層、コアー層の１つの外側の面上に設けられた熱可塑性物質層、コアー層のもう一つの内側の面上に設けられ、積層材全面に広がり、熱可塑性物質の中間層によりコアー層に結合されたアルミホイル、及びアルミホイルのもう一つの内側の面上に設けられた熱可塑性材料からなる１つ以上の層を含み、かつ熱可塑性物質の２層が共に積層材全面に広がり、かつ孔の領域で相互にシールされてアルミホイルと熱可塑性物質（１２、１４）からなる膜を形成する包装積層材であって、前記熱可塑性材料からなる１つ以上の層が、アルミホイル上に設けられた第一の接着成形層、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）からなる第二の中間成形層、及びメタロセン触媒の存在下で重合されたエチレン‐α‐オレフィンコポリマー、所謂メタロセンポリエチレン（ｍ‐ＰＥ）を主に含む第三の最も内側の成形層である３つの成形層（ｐａｒｔ−ｌａｙｅｒｓ）からなる包装積層材によって達成される。

積層に先立ち作られたコアー層の孔の領域からアルミホイルと熱可塑性物質からなる積層膜を開口時に除去する開口手段を備えた包装容器のために、接着ポリマー、ＬＤＰＥ及びｍ‐ＰＥをこの順序でそれぞれ含む３成形層を含む内側構造をもつ包装積層材を用いることによって、シール性、包装完全性の質の改良及び必要な開口特性が得られる。

シール特性及び包装完全特性の改良は、このｍ‐ＰＥの質的特性が当業者に知られている故、包装体の最も内側の層でＬＤＰＥに代わってｍ‐ＰＥを使用することから、通則として期待された。また、ヒートシールポリマー量が減量された時にも、包装完全性の改良が維持できると理解される。

しかし、内側層にｍ‐ＰＥを用いることにより、上に定義した開口性が、ＬＤＰＥ使用時に比較して相当に低下させられた。開口時ｍ‐ＰＥの強度が強くなり過ぎて、開口時の最弱点がアルミホイルと接着ポリマー層との界面になるであろう。このため、孔膜の全体除去に代わり、これらの層間における離層が起きるであろうと言うことが考えられる。

アルミホイル内側の熱可塑性構造体が、第一の接着ポリマー層及び第二のＬＤＰＥ又はｍ‐ＰＥのいずれかの層からなる比較例によれば、このｍ‐ＰＥ可変要素は孔領域に多くの膜残渣を明らかに残すが、他方ＬＤＰＥ可変要素は良好なクリアーカット開口された孔を形成した。

漸次、発明者らは、開口時における膜の最弱点が膜層間の界面でないようにすることが肝要であると言う理論を展開した。孔の縁部周辺の包装積層材から膜を解放するに必要な力は、層間、特に接着層とアルミホイル間の接着力より高くてはならない。このことは、本発明に関する開発作業で最大の弱点であった。最弱点をこの層間界面から移動させるために、主に２つの考察が重要であると思われる。

第一に、アルミホイルと接着ポリマー層間の接着力は一定の水準以上でなければならない。例えば、測定しなくともそれ自体で足りる、アルミホイルに接触する接着ポリマー層を採用する必要があることが判っているからである。接着性を高めるその他の方法に加えて、接着ポリマーの選択が、方向を決める役割を果たすかもしれない。

第二に、孔の縁部周辺の包装積層材から膜を引き裂くのに必要な力は、上記の接着力に対してバランスしていなければならない。即ち、孔の縁部周辺の包装積層材中の層の面に沿ったシール層（ＬＤＰＥ／ｍ‐ＰＥ）の強度は、アルミホイルと接着層間の接着強度との関係で一定の水準以下でなければならない。

さらに、開口性に対するこれらの２つの考察は、シール層にｍ‐ＰＥを採用することによるシール特性及び包装完全性の改良に関する必要要件に適合するようバランスしていなければならない。

この理論を研究する間に、予想に反して、ｍ‐ＰＥを含む最も内側の層、ＬＤＰＥの中間層及びアルミホイルのために設けられた接着ポリマー層の同時押出被覆の組み合わせが、上記のような十分な開口特性を可能にし、同時にシール性の改良及び包装完全性の改良又は維持が達成されることが判明した。

一連の試験で、２層内側構造をもつ包装積層材が、３層内側構造をもつ包装積層材と比較された。

包装積層材が、約１６ｇ／ｍ²のＬＤＰＥの外側層、板紙コアー層、約２３ｇ／ｍ²のＬＤＰＥの中間結合層、アルミホイル及びこの内側構造からなる構造を有していた。２層内側構造は、アルミホイル上に設けられた約６ｇ／ｍ²のエチレン‐アクリル酸コポリマー接着層及びこの接着層に次いで設けられた約２０ｇ／ｍ²の量のｍ‐ＰＥを含む最も内側の層を有していた。３層内側構造は、アルミホイル上に設けられた約６ｇ／ｍ²のエチレン‐アクリル酸コポリマー接着層、約１０ｇ／ｍ²のＬＤＰＥの中間層及びこの中間層に次いで設けられた約１０ｇ／ｍ²の量のｍ‐ＰＥを含む最も内側の層を有していた。この結果は、スクリュアップとプルアップ動作の組み合わせにより膜を除去するタイプのねじ蓋開口装置の開口性で、３層可変要素に対して顕著な改良を示した。内側２層の包装積層材からは、室温で開口された殆んど全ての包装体は、アルミホイルと接着層の間で離層を示した。この結果は、冷蔵庫温度でもほぼ同じであった。しかし、内側３層の包装積層材からは、きわめて僅かな包装体が、アルミホイルと接着層の間で離層を示した（室温及び冷蔵庫温度の双方で、５０のうち８）。この初期の一連の試験から得た結果は、その後、積層構造及び積層方法を最適化することによりさらに改良された。

本発明に関する最も内側の層は、主としてエチレン‐α‐オレフィンコポリマーを含み、このコポリマーはメタロセン遷移化合物を含むシングル‐サイト触媒の存在下で重合させられた。エチレン‐α‐オレフィンコポリマー（ｍ‐ＰＥ）は、最も普遍的には、リニア低密度ポリエチレン、即ちｍ‐ＬＬＤＰＥである。本発明に有用なｍ‐ＰＥは、約０．８６５〜約０．９３５、好ましくは約０．８９０〜約０．９２５、より好ましくは約０．９００〜約０．９１５ｇ／ｃｍ³の密度、及び１９０℃、２．１６ｋｇ（ＡＳＴＭ１２７８）で、約１〜約２０、好ましくは約１０〜２０ｇ／１０分のメルト（フロー）インデックスを有する。共重合されたα‐オレフィンは４〜８個の炭素原子を有し、１‐ブテン、１‐メチル‐１‐ペンテン、１‐ヘキセン、１‐ヘプテン、１‐オクテンからなる群から選らばれ、かつ約１５重量％以下の量で通常共重合される。

好ましくは、かつ特にｍ‐ＰＥがリニアポリエチレンである場合には、溶融弾性、歪硬化及びずり減粘特性などの必要な加工性を得るために、ｍ‐ＰＥとＬＤＰＥを混合することが好都合である。好ましくは、最も内側の層は、ｍ‐ＰＥと、約２０〜５０重量％のＬＤＰＥ、最も好ましくは約３０〜約４０重量％のＬＤＰＥとの混合物を含む。一般的には、ｍ‐ＰＥとＬＤＰＥの混合は、このような範囲内でなければならない。８０重量％より多いｍ‐ＰＥを含む混合物は、溶融押出工程で取り扱いがより難しくなる傾向があり、一方５０重量％より少ないｍ‐ＰＥを含む混合物は、ｍ‐ＰＥの使用に関する好都合な特性を失う傾向がある。本発明の包装積層材のための、任意に選択される実用的な混合物は、約３０〜約４０重量％のＬＤＰＥを含有する。

本発明の包装積層材を製造するために、熱可塑性物質の外側層及び熱可塑性物質からなる中間結合層は、これらの層で同様な特性をもつ異種の又は変性されたポリオレフィンの混合物を用いることも可能であるが、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を主に含むことが好ましい。

本発明に用いるＬＤＰＥは、約０．９１０ｇ／ｃｍ³より上の密度、好ましくは０．９１２〜０．９２５、より好ましくは約０．９１５〜０．９２０ｇ／ｃｍ³の密度、約１〜２５ｇ／１０分のメルト（フロー）インデックス（ＭＩ）（ＡＳＴＭ１２７８）を有し、かつノンリニア品質であって、ＬＬＤＰＥ及びｍ‐ＬＬＤＰＥを含まない。

第二の中間成形層のＬＤＰＥ、コアー層のもう一つの面の外側に用いるＬＤＰＥ及びコアー層とアルミホイル間の中間結合層のＬＤＰＥは、同一又は異なる種類でもよい。

積層材の最も内側の3層構造体は、ヒートシール性エチレンポリマー層の一定の固体総厚みをもっていなければならない。しかし、シール性の改良及び包装完全性の改良、同時に良好な開口特性を与えるためには、ＬＤＰＥ層よりは薄いｍ‐ＰＥを含む層を用いることで十分である。

好ましくは、ＬＤＰＥからなる第二の中間成形層は、１０〜２５、好ましくは１６〜２０ｇ／ｃｍ²の量で設けられ、ｍ‐ＰＥを含む最も内側の成形層は８〜１８、好ましくは８〜１２ｇ／ｃｍ²の量で設けられる。それぞれの層の最も好ましい量は、ＬＤＰＥの約１８ｇ／ｃｍ²、ｍ‐ＰＥを含む最も内側の層の約１０ｇ／ｃｍ²である。押出コーテイング法により設けられるポリマー量の変動は、通常およそ±２ｇ／ｍ²の範囲内であると理解されるべきである。

好ましくは、最も内側の3層構造体の設けられた総固体量は、約３２〜３８ｇ／ｃｍ²である。総量がより低い場合、包装完全性及びシール性を改良するためには、主としてｍ‐ＰＥを含む最も内側の成形層をより多い量で設ける必要があり、このより多い量は開口特性に負の影響を与えるであろう。一方、成形層の総量が多すぎる場合、全固体層の引裂抵抗及び引張抵抗のために、開口特性が負の影響を受けるであろう。したがって、約３５ｇ／ｃｍ²の最適総量があることが判った。

接着ポリマーを含む第一の成形層は、好ましくは、一定の厚みをもち、かつ最も内側の３層構造の総体厚みに寄与しなければならない。接着成形層の厚みは１〜１０ｇ／ｍ²でよい。最適な接着層厚みは、約４〜９ｇ／ｍ²の塗布量、最も好ましくは約７ｇ／ｍ²の塗布量で見出された。通常接着ポリマーは高価であるから、高塗布量は、包装積層材をより高価にするであろう。

好ましくは、本発明の第一の成形層は、エチレンと（メタ）アクリル酸のコポリマー（ＥＡＡ又はＥＭＡＡ）を含む。このようなポリマーの例は、Ｐｒｉｍａｃｏｒ又はＥｓｃｏｒなどの名称で取引されている。また、その他の変性ポリオレフィン、例えばＢｙｎｅｌの名称の下で取引されている無水マレイン酸変性ポリエチレンが、本発明の接着ポリマーとして可能であるが、余り好ましくはない。しかし、（メタ）アクリル酸型の変性ポリエチレンは、本発明のための特殊な包装積層材として最良の接着結果を与えるようである。Ｓｕｒｌｙｎの名称の下で取引されている種類のイオノマー接着剤は、可能性のある同等な代替物である。

本発明の包装積層材向けの板紙品質は、一般的に約２００ｍＮ〜約４００ｍＮの剛性をもっている。特に、２６０ｍＮ及び３７０ｍＮの板紙を試験して成功した。

本発明のその他の観点により、独立の請求項１０に特定された包装積層材の製造方法が提供され、アルミホイル上に第一の接着成形層、ＬＤＰＥからなる第二の中間成形層、及び主にｍ‐ＰＥを含む第三の最も内側の成形層を設けることにより、熱可塑性物質からなる内側層が３成形層として押出コーテイングされる。本発明の方法の好適かつ好都合な実施形態は、添付されたサブ請求項１１〜１７に説明された特徴をもっている。

最も好ましくは、この３成形層は、アルミホイルのもう一つの内側の面上に、一工程で３層を同時押出コーテイングすることにより設けられる。また、第一及び第二の成形層を同時に押出し、一方で薄い最も内側の成形層を、別工程で、第二の中間成形層上に押出コーテイングすることも多分可能であろう。しかし、同時に全3層を同時押出コーテイングすることに重大な利点がある。また、工程単純化、即ち２工程に代わる１押出工程、及びそれぞれの成形層が相互に支持し合うことによる押出溶融フィルムの安定性向上と言う明らかな利点のほかに、溶融したフィルムがアルミホイル基板に到達するまで、押出溶融物の温度が高温に保たれ、これが、次に接着成形層とホイル間の接着を改良するようであるということに重大な利点がある。第二成形層の溶融フィルムからの熱が第一の接着成形層に伝達されるか、又は第一の接着成形層の熱が、中間成形層の高溶融温度のためにエアーギャップ間を移動する間によりよく保持されると考察される。押出温度が高いほど、アルミホイル上に押出コーテイングされたポリエチレン層は、ホイルに対してよりよい接着を得るであろうということは、予め知られていた。しかし、接着ポリマーは、分解のリスク及びそれに代わる接着性減損のリスクのため、それ自体あまり高い温度で押出すことができず、前記効果が接着ポリマー層により発現したであろうことは知られていなかった、また予期もされなかった。３成形層を全て一緒に同時押出することにより、第一の成形層中の熱保持効果はできる限り高くなるであろう、かつそれ故この方法が最も好ましい。

好ましくは、第二の中間成形層は、第一及び第三の成形層より高い温度で押出される。そうすることにより、熱は第二の成形層から第一の接着成形層に伝達され、上記効果が更に高められるであろう。より厚い第二の成形層を設けることにより、より高温度の熱でも第一の接着成形層に伝達されるであろう。好ましくは、最も内側の第三の成形層は、ポリマー溶融時に高温度の影響を受けて、ポリマーの分解が原因で微量物質が放出されて包装体の充填された内容物に移行する恐れを避けるために、即ち所謂、充填された食品中の異味の問題を避けるために、できる限り低い温度で押出されるべきである。

最も好ましくは、接着ポリマーを含む第一成形層、並びに主にｍ‐ＰＥを含む第三成形層は、押出機内での溶融物の温度が約２６０〜２８０℃の低い温度で押出される。この温度は、それぞれのポリマー溶融物を劣化させることがなく、かつ周囲の層に対して良好な接着を達成するための最適温度であると判明した。ＬＤＰＥからなる第二の中間成形層は、約２８５〜３２０℃、好ましくは約３１０〜３１５℃の高い温度で第一および第三の成形層と共に同時押出される。この温度設定で、アルミホイルと第一接着層間の接着性の改良、並びに開口性の改良が観察された。

別の好ましい実施形態によれば、アルミホイルは、火炎処理による表面活性化処理を受けた後、３種の内側の成形層をコーテイングされる。アルミホイル表面に対するガス火炎による処理は、アルミホイルと第一接着成形層間の接着を更に高めることが判り、かつ開口部及び孔の膜の開口性の改良に貢献する。

本発明の更なる観点によれば、請求項１８〜２０に特定されたように、包装完全性及びシール品質と開口特性の最適化されたバランスをもつ、本発明の包装積層材から製造された包装容器が提供される。

本発明の更なる利点及び好ましい特徴が、添付図面を参照して、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

図１は、本発明の積層包装材料の断面図である。

図２は、図１と共に説明した積層包装材料の製造方法を概略説明する。

図３は、本発明の包装積層材が特によく適合した開口手段を概略説明する。

図４は、図３で説明した開口手段を備えた、形状が安定かつ耐久性の包装容器の遠近画法による側面図であり、この包装容器は本発明の積層包装材料から製造される。

図１を参照し、本発明の包装積層材１０はコアー層１１を含み、このコアー層は形状が硬質かつ折りたたみ可能な板紙又は厚紙である。このコアー層は、包装積層材から製造された包装体に開口手段を設けるための貫通孔、開口部又はスリットが取り付けられている。積層材から製造された包装体の外側面、即ち充填された食品から離れた外向きの面である、コアー層１１の1つの面上に、ヒートシール性熱可塑性物質層１２が設けられ、この物質はコアー層のこの面に液体及び湿気バリアを与える。好ましくは、この外側の熱可塑性層は、約１０〜１７、好ましくは１２ｇ／ｍ²の量で設けられ、特に低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）などのポリエチレンである。

この積層材から製造された包装体の内側に面する、コアー層のもう一つの内側の面上に、アルミホイル１３からなるガスバリア層が、特にＬＤＰＥなどのポリエチレンである熱可塑性物質の中間結合層１４により設けられる。この中間結合層は、約２３〜２７、好ましくは約２５ｇ／ｍ²の量で設けられる。

アルミホイルの内側面、即ちコアー層に結合していない面上に、３成形層の熱可塑性構造１５が設けられる。接着ポリマーを含む第一成形層１５‐１が、アルミホイルに接触するように配置され、かつアルミホイルとＬＤＰＥからなる第二の中間成形層１５‐２間に十分な接着力を提供する。メタロセンシングルサイト触媒の存在下で重合されたエチレン‐α‐オレフィン（ｍ‐ＰＥ）を主に含む第三の最も内側の成形層１５‐３が第二成形層に隣接して設けられる。

層１２、１３、１４及び１５‐１、２、３の全ては、コアー層の両面上に、包装材全体に広がり、かつ孔の領域を被覆している。

接着ポリマーは、エチレンとアクリル酸又はメタクリル酸とのコポリマーであることが好ましい。第三の最も内側の成形層は、約６０〜７０重量％のｍ‐ＰＥ及び約３０〜４０重量％のＬＤＰＥの混合物からなることが好ましい。

それぞれの熱可塑性成形層の最も好ましい量は、第一成形層１５‐１について約７ｇ／ｍ²、第二成形層１５‐２について約１８ｇ／ｍ²、かつ第三成形層１５‐３について約１０ｇ／ｍ²である。このようにして、熱可塑性成形層の内側構造は、総量約３５ｇ／ｍ²で設けられる。

比較例で、上記のように約７、１８及び１０ｇ／ｍ²の量で３つの成形構造の内側構造をもつ包装積層材、及び約７、１４及び１４ｇ／ｍ²の量をもつ内側構造をもつ包装積層材が、同じ条件で製造された。この７‐１８‐１０包装積層材は、特にｍ‐ＰＥを含むより厚い第三の最も内側の成形層をもつ７‐１４‐１４積層材に比較して、この積層材から製造された包装容器の開口時に失敗がより少なかった。失敗が少ないことは、孔の膜の離層がより少ないこと及び孔領域内で見られる膜から生じたポリマー及びアルミホイルの残渣がより少ないことを意味する。

図２を参照し、本発明の包装積層材の製造方法２０において、板紙コアー層のウエブ２１が打抜位置２２を通って前方へ導かれる。この打抜位置で、板紙には、包装体に後刻設けられる開口手段のための孔が設けられる。穿孔されたウエブ２１’は前方の積層位置２５へ導かれる。この積層位置では、板紙ウエブとアルミホイルウエブの間にＬＤＰＥからなる中間結合層を押出機２４から押出すことにより、アルミホイルのウエブ２３が板紙の一面に積層される。コアー層及びアルミホイルはロールニップで一緒に加圧されて、板紙及びアルミホイルの積層物２６になる。この積層物２６は、前方の次の積層位置２８に導かれる。ここでは、熱可塑性層成形層の最も内側の構造１５が、積層物２６のアルミ面上に同時押出コーテイングにより設けられる。

３成形層１５‐１、１５‐２及び１５‐３は、それぞれの押出機から同時押出手段に供給され、好ましくは供給ブロック２７として、ダイを通って３層溶融フィルムに形成されて、基板即ち積層物２６のアルミ面上にコーテイングされ、ロールニップ２８で加圧冷却され、このようにして内側面上にヒートシール性熱可塑性物質をコーテイングした積層材を形成する。２５でアルミホイルに積層する工程前、又は最も内側の面の成形層を押出コーテイングする工程２８後、又はこれらの工程の中間で、穿孔された板紙コアーウエブ２１’は、押出コーテイング（図示しない）により、コアーウエブのもう一つの外側面上に熱可塑性物質の外側層をコーテイングすることができる。

孔の領域内で膜の積層された層間の最適接着を達成するため及び孔周辺の縁に近い層間に空気の取込みを避けるために、全ての積層位置２５、２８で及びコアー層の外側面上に外側層を積層する位置で、複動加圧ロールを高めのニップ圧と組み合わせて使用できる。

本発明の好ましい実施形態によれば、アルミホイルの表面は火炎処理２９により活性化された後、２７で熱可塑性物質の内側層１５をコーテイングされる。

比較例において、約７ｇ／ｍ²の接着層、約１８ｇ／ｍ²の中間ＬＤＰＥ及び約１０ｇ／ｍ²の主にｍ‐ＰＥを含む最も内側の成形層を設けた、最も内側の3成形層構造をもつ本発明の包装積層材が、アルミホイル内面の先行火炎処理の有無の条件で、押出コーテイングにより製造された。先行火炎処理を行った場合、アルミホイルと第一接着成形層間の接着力は、火炎処理無しの場合より高かった。この積層体から製造され、かつスクリュアップ／プルアップ型の開口手段を設けた包装体において、開口性に関する所見は、単に美的な点から僅かにあるだけである。先行火炎処理を行わない場合、孔により多くの膜の残渣が観察される。それ故に、本発明を実施する時、アルミホイルの火炎処理が好ましいことが結論付けられた。

図３を参照し、意図された開口手段３０の実施例において、熱可塑性物質層及びアルミホイルを含む積層された膜３１が、界面３３で、包装容器に設けられた開口装置の部品であるスクリュ蓋３２にシールされる。スクリュ蓋３２をねじ上げて開口する時、開口装置３４の周辺部品を備えたねじ切り手段により、膜が孔３５周辺の縁に沿って切断され、同時にその膜が蓋と一緒に引き上げられる。

図４を参照し、Ｔｅｔｒａ Ｂｒｉｋ Ａｓｅｐｔｉｃ（登録商標）型の典型的な無菌包装が、図３に記載の開口手段を設けている。膜を備えた孔が、包装容器の上部に設けられ、孔を覆う膜上に成形されたプラスチック製の開口装置が取り付けられる。この開口装置は、枠及び装置にねじ込まれたスクリュ蓋からなる。この開口装置は、所謂いたずらの形跡（ｔａｍｐｅｒｉｎｇ ｅｖｉｄｅｎｃｅ）をさらに設けることができ、この位置付けは、包装容器が開口されたか否かを知らせる。

結論として、付属の図面を特に参照して上に説明された本発明が、実施例により専ら説明されかつ示されたこれらの実施形態に限定されないこと、及び当業者に明らかな変性及び変更が、添付の特許請求の範囲に開示された本発明の概念から離れることなく可能であることが認められるべきである。

積層包装材料の断面を示した説明図である。 積層包装材料の製造方法を概略示した説明図である。 包装積層材の開口手段を概略示した説明図である。 開口手段を備えた包装容器を説明する側面図である。

符号の説明

１０ 包装積層材
１１ コアー層
１２ ヒートシール性熱可塑性物質層
１３ アルミホイル層
１４ 熱可塑性物質の中間結合層
１５ 熱可塑性物質の内側層
１５‐１ 第一の成形層
１５‐２ 第二の中間成形層
１５‐３ 第三の最も内側の成形層
２０ 包装積層材の製造方法
２１ 板紙コアー層のウエブ
２２ 打抜き位置
２３ アルミホイルのウエブ
２４ 押出機
２５ 積層位置
２６ 板紙とアルミホイルの積層物
２７ 供給ブロック
２８ 次の積層位置
３０ 開口手段
３１ 熱可塑性物質層とアルミホイルの積層膜
３２ スクリュ蓋
３３ 界面
３４ 開口装置
３５ 孔
４０ 開口手段をもつ包装容器

Claims (20)

1. 包装積層材であって、貫通した孔、開口部又はスリットを有する紙又は厚紙製のコアー層（１１）、コアー層の１つの外側の面上に設けられた熱可塑性物質層（１２）、コアー層のもう一つの内側の面上に設けられ、積層材全面に広がり、熱可塑性物質の中間層（１４）によりコアー層に結合されたアルミホイル（１３）、及びアルミホイルのもう一つの内側の面上に設けられた熱可塑性材料からなる１つ以上の層を含み、かつ熱可塑性物質の２層（１２、１４）が共に積層材全面に広がり、かつ孔の領域で相互にシールされてアルミホイル（１３）と熱可塑性物質（１２、１４）からなる膜を形成する包装積層材（１０）であって、前記熱可塑性材料からなる１つ以上の層が、アルミホイル上に設けられた第一の接着成形層（１５‐１）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）からなる第二の中間成形層（１５‐２）、及びメタロセン触媒の存在下で重合された所謂メタロセンポリエチレン（ｍ‐ＰＥ）、即ちエチレン‐α‐オレフィンコポリマーを主に含む第三の最も内側の成形層（１５‐３）である３成形層からなることを特徴とする包装積層材（１０）。
2. 第三の最も内側の成形層（１５‐３）がｍ−ＰＥと約２０〜５０重量％のＬＤＰＥとの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の包装積層材。
3. 第三の最も内側の成形層（１５‐３）がｍ‐ＰＥと約３０〜約４０重量％のＬＤＰＥとの混合物であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の包装積層材。
4. 第二の中間成形層（１５‐２）が１６〜２０ｇ／ｍ²の量で、かつ最も内側の成形層（１５‐３）が８〜１２ｇ／ｍ²の量で設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の包装積層材。
5. 第二の中間成形層（１５‐２）が約１８ｇ／ｍ²の量で、かつ最も内側の成形層（１５‐３）が約１０ｇ／ｍ²の量で設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の包装積層材。
6. 第一の接着成形層（１５‐１）が約４〜９ｇ／ｍ²の量で設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の包装積層材。
7. ３成形層（１５‐１、２、３）が総量で約３２〜３８ｇ／ｍ²の量で設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の包装積層材。
8. 接着成形層（１５‐１）がエチレンと（メタ）アクリル酸のコポリマー（Ｅ（Ｍ）ＡＡ）を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の包装積層材。
9. 外側層（１２）と中間結合層（１４）に用いられる熱可塑性物質が同一又は異なる種類のＬＤＰＥであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の包装積層材。
10. 包装積層材の製造方法であって、孔、開口部又はスリット（３５）をもつコアー層のウエブ（２１）を供給するステップ、コアー層の１つの外側の面を熱可塑性物質層（１２）でコーテイング（２４）して、それにより孔を被覆するステップ、及び熱可塑性物質の中間層（２４）を設けることによってコアー層のもう一つの内側の面をアルミホイル（２３）に積層(２５)するステップ、そのようにして熱可塑性物質の２層が孔の領域で相互にシールされて、それにより孔の領域（３５）でアルミホイルと熱可塑性物質からなる膜（３１）を形成するものであって、かつアルミホイルのもう一つの内側の面に１つ以上の熱可塑性物質の内側の層を押出コーテイング（２７、２８）するステップを含む請求項１〜９のいずれか一項に記載した包装積層材（１０）の製造方法であって、アルミホイル上に第一の接着成形層（１５‐１）、ＬＤＰＥの第二の中間成形層（１５‐２）及び主にｍ‐ＰＥを含む第三の最も内側の成形層（１５‐３）を設けることにより、熱可塑性物質の内側層が３成形層として押出コーテイング（２７）されることを特徴とする製造方法。
11. ３成形層（１５‐１、２、３）が、１工程で、３層の同時押出コーテイング（２７、２８）によりアルミホイル（２３）のもう一つの内側の面上に設けられることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 第二の中間成形層（１５‐２）が１６〜２０ｇ／ｍ²の量で、かつ最も内側の成形層（１５‐３）が８〜１２ｇ／ｍ²の量で設けられることを特徴とする請求項１０〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 第二の中間成形層（１５‐２）が約１８ｇ／ｍ²の量で、かつ最も内側の成形層（１５‐３）が約１０ｇ／ｍ²の量で設けられることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 接着成形層（１５‐１）が約４〜９ｇ／ｍ²の量で設けられることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. ３つの内側の成形層が異なる温度で押出され、第二の中間成形層（１５‐２）が第一及び第三の成形層（１５‐１、１５‐３）より高い温度で押出されることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 第一の接着成形層（１５‐１）及び第三の最も内側の成形層（１５‐３）が約２６０〜２８０℃の温度で押出され、かつ第二の中間成形層（１５‐２）が約２８５〜３２０℃の温度で押出されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. アルミホイル（２３）が、火炎処理により表面活性化処理（２９）された後に、３つの内側の成形層（１５‐１、２、３）をコーテイングされることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の積層材（１０）から製造された包装容器（４０）。
19. 膜及び孔（３５）付近の領域上に設けられた開口手段（３０；３２、３４）を備えていることを特徴とする請求項１８に記載の包装容器（４０）。
20. 開口手段（３０）が、スクリュ‐アップ及びプル‐アップの動きの組み合わせにより孔（３５）の領域から膜（３１）を除去することにより包装体を開口するねじ蓋（３２）を含むことを特徴とする請求項１９に記載の包装容器（４０）。

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