JP2019043660A - 包装体 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、高分子フィルム基材の少なくとも片面に無機材料の蒸着膜が形成され、さらにその蒸着膜の上にポリ塩化ビニリデンの塗膜が積層されているフィルムが記載されている。
しかし、本発明者の知見によれば、従来のバリアフィルムを用いて物品を密封したところ、特に水蒸気の遮断性について、改善の余地があることが分かった。具体的には、従来のバリアフィルムを用いて同じ物品を密封した場合でも、バリア層の配置によっては水蒸気のバリア性能が低下することがあった。
その結果、バリアフィルム自体について適切なものを選択・設計することはもちろん重要であるが、それに加え、バリアフィルムを袋としたときの実際の水蒸気バリア性や、包装する物品との「相性」なども考慮して、積層フィルムや袋を設計することが重要なことを見出した。
本発明者は、上記知見も踏まえ、特に今回、水分が比較的少ない物品が、空気中の水分を吸湿することの抑制を目的として鋭意検討を進めた。
[1]
包装袋により物品が密封されている包装体であって、
前記包装袋は、袋の内表面側から、熱可塑性樹脂を含有する第1樹脂層と、ポリ塩化ビニリデン含有層と、金属原子を含有する無機物層と、熱可塑性樹脂を含有する第2樹脂層とがこの順で設けられたものであり、
前記物品の水分活性が0.85以下である包装体。
[2]
[1]に記載の包装体であって、
温度40±2℃、湿度90±5%RHの環境に178時間放置後の水蒸気透過度が0.60g/m2・day以下である包装体。
[3]
[1]または[2]に記載の包装体であって、
前記第1樹脂層が、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ホモポリプロピレン、プロピレンと炭素数2または4〜10のα−オレフィンとのランダム共重合体から選ばれる一種または二種以上の樹脂を含む包装体。
[4]
[1]〜[3]のいずれか1に記載の包装体であって、
前記無機物層が、アルミニウム原子を含む包装体。
[5]
[1]〜[4]のいずれか1に記載の包装体であって、
前記物品が、食品、医薬品または電子部品である包装体。
すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
煩雑さを避けるため、(i)同一図面内に同一の構成要素が複数ある場合には、その1つのみに符号を付し、全てには符号を付さない場合や、(ii)特に図2以降において、図1と同様の構成要素に改めては符号を付さない場合がある。
図面はあくまで説明用のものであり、図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応するものではない。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換か無置換かを記していない表記は、置換基を有しないものと置換基を有するものの両方を包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
図1は、本実施形態の包装体の一例(包装体1)を示すものである。
包装体1においては、物品3が、包装袋2により密封されている。図1においては、包装袋2の右の開口部が、適当な手段により閉じられ、そして物品3が包装袋2により密封されている。
包装袋2は、4層の積層構造のフィルム(積層フィルム)で形成されている。この積層構造は、包装袋2の内表面側から、熱可塑性樹脂を含有する第1樹脂層(第1樹脂層11)、ポリ塩化ビニリデン含有層(ポリ塩化ビニリデン含有層12)、金属原子を含有する無機物層(無機物層13)および熱可塑性樹脂を含有する第2樹脂層(第2樹脂層14)となっている。
物品3の水分活性は0.85以下である。
具体的には、本発明者は、水蒸気のバリア性が高い(水蒸気透過度が小さい)フィルムとして知られている、ポリ塩化ビニリデン含有層と金属原子を含有する無機物層とを備えたフィルムを設計・試作するなどして、水分が比較的少ない物品を密封する検討を行った。その検討の中で、同じフィルムを用いて作成された包装袋であっても、バリアフィルムにおけるバリア層の配置により水蒸気バリア性に違いが生じることがわかった。
すなわち、水分が比較的少ない物品を密封して包装体とする場合、空気中の水分は、包装体の「外部」から「内部」へ流れることとなり、上記の本発明の層構成によって、このような空気中の水分の流れを効果的に遮断するものと考えられる。具体的には、無機物層が、ポリ塩化ビニリデン含有層よりも包装体の外表面側に存在するように配置することにより(包装体1においては、無機物層13がポリ塩化ビニリデン含有層12よりも外表面側に存在する)、比較的長期にわたって水蒸気バリア性を維持することができる。
本実施形態の包装体は、このような、これまで検討されていなかった視点に基づくものである。
・包装袋2
図1において、包装袋2は、例えば、開口部を有した袋体の、その開口部が適当な手段により閉じられた(密封された)ものである。
開口部を閉じる手段は特に限定されないが、密封性を高める観点から、一例としてヒートシール処理が好ましい。ただし、密封性が担保される限り、他の方法により開口部が閉じられていてもよい。また、図示はされていないが、密封性が担保される限り、閉じられる開口部は2箇所以上あってもよい。
包装袋2の大きさや形状に特に制限は無く、包装する物品の分量や体積に基づき適宜設定可能である。あくまで一例であるが、包装袋2は、その内表面積が10〜2000cm2、好ましくは100〜1800cm2となるように設計することができる。
包装袋2は、その外表面に何らかの印字・印刷等がされていてもよい。
第1樹脂層11は、熱可塑性樹脂を含む樹脂層であれば、特に限定されない。
第1樹脂層11には、ポリ塩化ビニリデン含有層12が物品3と直接接触することを防止し、開口部を接着や熱融着、即ちヒートシールにより密封するとともに、ポリ塩化ビニリデン含有層12が損傷してバリア性が低下することを抑える役割(すなわち、ポリ塩化ビニリデン含有層12を保護する役割)が期待される。
ポリ塩化ビニリデンは、フィルムとしたとき、汎用的な合成樹脂の中では水蒸気透過率がかなり小さい樹脂として知られている。すなわち、ポリ塩化ビニリデン含有層12は、物品の吸湿抑制に重要な役割を果たす。
ポリ塩化ビニリデン含有層12は、ポリ塩化ビニリデン系樹脂を含む限り、特に限定されない。ここで「ポリ塩化ビニリデン系樹脂」とは、塩化ビニリデンモノマーに対応する構造単位を含むものであれば特に限定されず、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)であってもよいし、塩化ビニリデンと、塩化ビニリデンと共重合可能な他の単量体との共重合体であってもよい。
ポリ塩化ビニリデン系樹脂は、公知の方法で製造することで得てもよいし、種々の市販品を用いてもよい。市販品としては、旭化成社製のサランレジンシリーズ等が挙げられる。
この場合は、水蒸気バリア性を安定させる観点から、無機物層13と、ポリ塩化ビニリデン系樹脂の微粒子を含むラテックスからなる層の間に、ポリ塩化ビニリデン系樹脂を有機溶剤に溶解させて塗布したポリ塩化ビニリデン系樹脂を含む層を設けることが好ましい。
このラテックスについては、従来公知の方法で製造してもよいし、種々の市販品を用いてもよい。市販品としては、旭化成社製のサランラテックスシリーズ等が挙げられる。
例えば、ポリ塩化ビニリデン系樹脂を有機溶剤に溶解して、無機物層13または第1樹脂層11の表面に塗布し、そして乾燥させることによりポリ塩化ビニリデン含有層12を形成することができる。このとき使用可能な有機溶剤は、使用するポリ塩化ビニリデン系樹脂の種類に応じて適宜選択されるため特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ジオキサン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;これらの混合溶媒;等が挙げられる。これらの中でも、テトラヒドロフランとトルエンとの混合溶媒、メチルエチルケトンとトルエンとの混合溶媒およびテトラヒドロフランとトルエンとメチルエチルケトンとの混合溶媒が好ましい。上記のような有機溶剤に溶解させたポリ塩化ビニリデンを用いてポリ塩化ビニリデン含有層12を形成することができる。
また、ポリ塩化ビニリデン系樹脂の微粒子を含むラテックスを、無機物層13または第1樹脂層11の表面に塗布し、そして乾燥させることによりポリ塩化ビニリデン含有層12を形成してもよい。
特にこの場合、当該2層のうち、無機物層13の側の層については有機溶剤を用いて層形成し、第1樹脂層11の側の層についてはラテックスにより層形成することが好ましい。これは、(1)有機溶剤を用いて層形成するほうが無機物層13との接着性をより高められること、(2)一般にはラテックス形態のポリ塩化ビニリデンは安価であり、また、界面活性剤を含有させるなどで製造工程での帯電防止性に優れ、塵の付着などが抑えられること、等が理由である。
この厚みとすることで、十分な水蒸気バリア能があり、かつ、ハンドリング性が良好な(かさばらない)包装袋2を得ることができる。
無機物層13を構成する無機物は、金属原子を含有する無機物である限り特に限定されず、例えば、金属や金属酸化物等が挙げられる。より具体的には、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の周期表2A族元素;チタン、ジルコニウム、ルテニウム、ハフニウム、タンタル等の周期表遷移元素;亜鉛等の周期表2B族元素;アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム等の周期表3B族元素;ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表4B族元素;セレン、テルル等の周期表6B族元素等の単体、合金または酸化物等から選択される一種または二種以上を挙げることができる。
これら無機物の中でも、バリア性やコスト等の観点から、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、アルミニウムからなる群から選択される一種または二種以上の無機物が好ましい。特に、水蒸気バリア性の観点からアルミニウム、酸化アルミニウムが好ましく、透明性が確保されるという観点から酸化アルミニウムであることが好ましい。なお、酸化ケイ素には、二酸化ケイ素の他、一酸化ケイ素、亜酸化ケイ素が含有されていてもよい。
無機物層13は、無機物特有の緻密な(すき間が少ない)ミクロ構造により、水蒸気のバリア性に寄与するものである。
なお、この厚さは、例えば、透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡による観察画像により求めることができる。
第2樹脂層14は、熱可塑性樹脂を含む樹脂層であれば、特に限定されない。
第2樹脂層14は、無機物層13が、外部からの衝撃を直接受けることを防ぎ、無機物層13が損傷してバリア性が低下することを抑える役割(すなわち、無機物層13を保護する役割)が期待される。また、市場流通時に必要な、包装体表面への印字・印刷を容易とする役割も期待される。
熱可塑性樹脂として好ましくは、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルであり、より好ましくはポリエチレンテレフタレートである。
包装袋2は、上記4層以外の層を更に有してもよい。例えば、ヒートシール性を高めるための熱融着層や、滑性層、帯電防止層等の種々のコーティング層やラミネート層をさらに有していてもよい。
本実施形態の包装体において、包装袋2により密封される物品3は、水分活性が0.85以下の物品である。
「水分活性」とは、一般に、物品中の自由水の割合を表す数値として知られており、食品を入れた密閉包装材内の水蒸気圧(P)とその温度における純水の蒸気圧(PO)の比(P/PO)により定義される。水分活性は、特に、食品の保存性の指標としてよく用いられる。
水分活性は、常法に従い、コンウェイ法や電気抵抗式湿度センサー法などにより測定することができる。例えば、卓上型温湿度測定器ハイグロラボ(ロトロニック社製)により測定することができる。
なお、物品3の水分活性については、0.85以下であれば特に限定されないが、その下限としては、例えば、物品3の外部からの水分による毀損や機能低下を効果的に防止する観点から、物品3の水分活性は0.05以上であることが好ましい。
包装体1を製造する方法については、各構成要素の説明においても適宜述べているが、特に包装袋2の積層構造(積層フィルム)の製造方法について、改めてここで述べる。
包装袋2を構成する積層フィルムは、任意の方法で製造すればよいが、好ましくは以下手順で製造することができる。
このフィルムは、無機物層13との接着性を高めるために、コロナ処理、プラズマ処理、アンダーコート処理、プライマーコート処理、フレーム処理等の表面処理が行われていてもよい。
形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ気相成長法(CVD法)等の真空プロセスや、ゾルゲルプロセス等が挙げられる。
ここで用いることができるポリ塩化ビニリデン系樹脂や有機溶剤は、前述のとおりである。
塗布量は、通常0.05〜5.0g/m2、好ましくは0.07〜2.0g/m2、より好ましくは0.1〜0.5g/m2である。また、厚さ(乾燥後の厚さ)は、通常0.02〜3.1μm、好ましくは0.05〜1.3μmである。これらは、バリア性、透明性、残留有機溶媒量、密着性、取扱い性等のバランスの観点から決定される。
ここで用いることができるラテックスについては、前述のとおりである。
塗布量は、通常0.2〜10.0g/m2、好ましくは0.5〜5.0g/m2、より好ましくは0.8〜3.0g/m2である。また、厚さ(乾燥後の厚さ)は、通常0.1〜6.2μm、好ましくは0.2〜1.8μmである。これらは、バリア性、透明性、残留有機溶媒量、密着性、取扱い性等のバランスの観点から決定される。
例えば、適当な熱可塑性樹脂(ポリプロピレン等)を含むフィルムを準備する。そして、このフィルムを、ドライラミネート法により上記(3−2)で形成されたポリ塩化ビニリデン含有層12と貼り合わせることで、包装袋2を構成する積層フィルムを得ることができる。
ドライラミネートの具体的な方法や、使用される接着剤などは、公知技術を適宜適用することができる。
図2は、本実施形態の包装体1の別の例(変形例)を示すものである。
図2においては、小さな包装袋2Bにより物品3Bが密封された複数の個包装が、大きな包装袋2Cによりさらに密封されている。
図2においては、小さな包装袋2Bを構成するフィルムおよび/または大きな包装袋2Cを構成するフィルムが、図1で説明された4層構造の積層フィルムであり、そして袋の内表面側から、第1樹脂層11、ポリ塩化ビニリデン含有層12、無機物層13および第2樹脂層14の層構成となっている(図2においては、これら層構成は明示されていない)。
また、小さな包装袋2Bと大きな包装袋2Cの両方が、特定の4層構成のフィルムであれば、物品3Bの吸湿抑制の効果をより一層得られると期待される。
本実施形態の包装体により、物品の吸湿を抑制する方法が提供される。すなわち、袋の内表面側から、熱可塑性樹脂を含有する第1樹脂層と、ポリ塩化ビニリデン含有層と、金属原子を含有する無機物層と、熱可塑性樹脂を含有する第2樹脂層とがこの順で設けられた包装袋により、水分活性が0.85以下である物品を密封することにより、当該物品の吸湿を抑制する方法が提供される。
第2樹脂層として、厚さ12μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(ユニチカ社製、エンブレット(登録商標)PET12)を準備した。このフィルムのコロナ処理面に、高周波誘導加熱方式により、アルミニウムを加熱蒸発させ、さらに酸素を導入し、基材フィルム上に厚みが10nmになるように酸化アルミニウムを蒸着し、酸化アルミニウム層(無機物層)を形成した。
この無機物層の上に、以下の有機溶剤系ポリ塩化ビニリデン系樹脂層と、ラテックス系ポリ塩化ビニリデン系樹脂層とを順次形成した。
まず、ポリ塩化ビニリデン系樹脂(旭化成社製、サランレジンF216)を、トルエンとメチルエチルケトンの混合有機溶媒(質量比:トルエン/メチルエチルケトン=1/2)に溶解させ、ポリ塩化ビニリデン系樹脂溶液(固形分5質量%)を調製した。
次いで、このポリ塩化ビニリデン系樹脂溶液を、乾燥後の塗工量が0.2g/m2になるように酸化アルミニウム層上にアプリケーターで塗工し、乾燥させて溶媒を除去することにより、有機溶剤系ポリ塩化ビニリデン系樹脂層を形成した。
続いて、ポリ塩化ビニリデン系樹脂の微粒子を含むラテックス(旭化成社製、サランラテックスL536B)を、乾燥後の塗工量が0.9g/m2になるように有機溶剤系ポリ塩化ビニリデン系樹脂層上にアプリケーターで塗工し、乾燥させて溶媒を除去することによりラテックス系ポリ塩化ビニリデン系樹脂層を形成した。
このようにして、ポリ塩化ビニリデン系樹脂積層フィルムを得た。
上記の実施例1と同様に作製したポリ塩化ビニリデン積層フィルム(無延伸ポリエチレンフィルムをドライラミネートしていないフィルム)と、無延伸ポリエチレンフィルムを貼り合わせる時、ポリ塩化ビニリデン積層フィルムのポリエチレンテレフタレート面(第2樹脂層の側)と無延伸ポリエチレンフィルムのコロナ処理面とを貼り合わせる以外、実施例1と同様にして評価用積層フィルムを得た。
そして、実施例1と同様にして包装袋を得た。このとき、ドライラミネートされた無延伸ポリエチレンフィルムが袋の内表面側となるようにした。
・水蒸気透過度および重量変化率の測定
実施例1及び比較例1で作製した包装袋に、内容物として塩化カルシウムを10g入れ、袋の入口をヒートシールして包装体を得た。包装体の初期重量を測定した後、温度40±2℃、湿度90±5%RHの環境に178時間放置した後、再度包装体の重量を測定した。測定値から次のようにして水蒸気透過度及び重量増加率を求めた。
水蒸気透過度(g/m2・day)={(放置後の重量−初期重量)×100÷178}×24
重量増加率(%)={(放置後の重量−初期重量)/初期重量}×100
実施例1の包装体と比較例1の包装体の水蒸気透過度を比較すると、実施例1の包装体は比較例1の包装体の半分以下の水蒸気透過度であり、顕著にすぐれていることがわかる。
また、178時間後の塩化カルシウムの重量増加率を比較すると、実施例1の塩化カルシウムの重量増加率は比較例1の塩化カルシウムの半分以下となっている。水蒸気透過度と重量増加率はほぼ比例関係にあり、水蒸気透過度が重量増加率の指標といえることがわかる。
実施例1と同様の方法で、ポリ塩化ビニリデン系樹脂積層フィルム(無延伸ポリエチレンフィルムをドライラミネートしていないフィルム)を得た。このフィルムのポリ塩化ビニリデン積層面に対して、厚さ40μmの無延伸ポリプロピレンフィルム(三井化学東セロ社製、品番:GLC#40)をドライラミネート法により貼り合わせて、評価用積層フィルムを得た。ドライラミネート法の具体的な方法は、実施例1と同様とした。なお、この評価用積層フィルムにおいては、実施例1のように、第1樹脂層とは反対の面に、さらに二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを設けることはしなかった。
このフィルムを、実施例1と同様に製袋して包装袋を得た。
従来の他社品のバリア性フィルムAのバリア面に対して、厚さ40μmの無延伸ポリプロピレンフィルム(三井化学東セロ社製、品番:GLC#40)をドライラミネート法により貼り合わせて、評価用積層フィルムを得た。ドライラミネート法の具体的な方法は、実施例1と同様とした。このフィルムを、実施例1と同様に製袋して包装袋を得た。
従来のバリア性フィルムBのバリア面に対して、厚さ40μmの無延伸ポリプロピレンフィルム(三井化学東セロ社製、品番:GLC#40)をドライラミネート法により貼り合わせて、評価用積層フィルムを得た。ドライラミネート法の具体的な方法は、実施例1と同様とした。このフィルムを、実施例1と同様に製袋して包装袋を得た。
比較例2−1と同様にして包装袋を得た。
比較例2−2と同様にして包装袋を得た。
・水蒸気透過度の測定
実施例2及び比較例2−1、比較例2−2で作製した包装袋に、内容物として塩化カルシウムを10g入れ、袋の入口をヒートシールした。包装体の初期重量を測定した後、温度40±2℃、湿度90±5%RHの環境に178時間放置した後、再度包装体の重量を測定した。測定値から、実施例1と同様にして水蒸気透過度を求めた。
・重量増加率の測定
実施例2及び比較例2−1、比較例2−2で作製した包装袋に、内容物としてチョコチップクッキー(水分活性:0.19)を10g入れ、袋の入口をヒートシールして包装体とした。この包装体の初期重量を測定した後、温度40±2℃、湿度90±5%RHの環境に1225時間放置した後及び2411時間放置した後、包装体の重量を測定した。測定値から次のようにして重量増加率を求めた。
重量増加率(%)={(放置後の重量−初期重量)/初期重量}×100
結果を表2に示す。
乾燥食品においては、「賞味限界重量増加率」という指標により、湿気に由来する違和感を感じることなく食すことのできる限界を定量的に評価できる。この指標は、湿気に由来する違和感を感じることなく食することのできる重量増加率の限界値であり、賞味限界重量増加率を超えると、食したときに湿気に由来する違和感がある。
チョコチップクッキーの賞味限界重量増加率は1.60%である。つまり、実施例2では、2411時間もの高温高湿環境下での評価後であっても、重量増加率が1.57%であってこの1.60%に到達せず、湿気に由来する違和感を感じることなく内容物を美味しく食すことができることが示された。
これに対し、比較例2−1および比較例2−2の包装体では、チョコチップクッキーの重量増加率は各々2.72%、4.65%であり、賞味限界重量増加率をはるかに超過した。
以上、実施例2の包装体により、従来品の比較例2−1や比較例2−2の包装体と比べて顕著に長期間の保管が可能なことがわかる。
実施例3及び比較例3−1、比較例3−2で作製した包装袋に、内容物としてふりかけ(水分活性:0.01)を10g入れ、袋の入口をヒートシールして包装体とした。この包装体の初期重量を測定した後、温度40±2℃、湿度90±5%RHの環境に1225時間放置した後、包装体の重量を測定した。測定値から次のようにして重量増加率を求めた。
重量増加率(%)={(放置後の重量−初期重量)/初期重量}×100
結果を表3に示す。
以上、実施例3の包装体により、従来品の比較例3−1や比較例3−2の包装体と比べて顕著に長期間の保管が可能なことがわかる。
2、2B、2C 包装袋
3、3B 物品
11 第1樹脂層
12 ポリ塩化ビニリデン含有層
13 無機物層
14 第2樹脂層
Claims (5)
- 包装袋により物品が密封されている包装体であって、
前記包装袋は、袋の内表面側から、熱可塑性樹脂を含有する第1樹脂層と、ポリ塩化ビニリデン含有層と、金属原子を含有する無機物層と、熱可塑性樹脂を含有する第2樹脂層とがこの順で設けられたものであり、
前記物品の水分活性が0.85以下である包装体。 - 請求項1に記載の包装体であって、
温度40±2℃、湿度90±5%RHの環境に178時間放置後の水蒸気透過度が0.60g/m2・day以下である包装体。 - 請求項1または2に記載の包装体であって、
前記第1樹脂層が、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ホモポリプロピレン、プロピレンと炭素数2または4〜10のα−オレフィンとのランダム共重合体から選ばれる一種または二種以上の樹脂を含む包装体。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の包装体であって、
前記無機物層が、アルミニウム原子を含む包装体。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の包装体であって、
前記物品が、食品、医薬品または電子部品である包装体。
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- 2017-09-06 JP JP2017171401A patent/JP2019043660A/ja active Pending
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