JP6850353B2 - 揮発性物質ディスペンサ装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は一般に、揮発性物質ディスペンサに関し、より詳細には、揮発性物質の漸進的拡散のために膜を利用するディスペンサに関する。

膜ベースのエアフレッシュナーは、揮発性物質の周囲空気中への制御された分配を提供するための、ますます一般的な選択肢になってきている。多くの他の例の中で、米国特許第７，２１３，７７０号は、フレームに取り付け可能であり、繊細な表面における過剰なガス濃度を防止する複数の突起を含む、透過性膜に基づくディスペンスシステムを開示している。米国特許第７，５３０，５０３号は、ディスペンス膜と、装置の設置のための様々な構成を可能にするフックとを有する折り畳み可能な層状要素を提示している。最後に、米国特許出願公開第２００５／０１２７５３８号は、膜を通る揮発性物質の蒸発および拡散を促進するために、自動車換気出口などの外部空気流に依存する装置を開示している。

最も一般的なシステムは、ポリオレフィンモノリシック膜、すなわち、バリア材料と共に多層構造で提供される非微孔性膜に基づいている。多層は単一のステップで、芳香剤を含む容器上に密封され、バリアはユーザによって剥離されることによって除去される。このアプローチは製造が容易であるが、限られた効率しか示さず、特定の種類の香料としか適合しない。それにもかかわらず、膜を通る芳香剤の低い透過性は、有利には香料が薄い膜壁を通過することを可能にするが、密封フランジ（典型的な厚さは約２〜５ｍｍ）を通過することはできない。これにより、製品の貯蔵中の蒸発が防止される。

より高い輸送速度を有する膜も提案されている。しかしながら、これはまた、密封フランジを通過する、より高い輸送速度を意味する。したがって、貯蔵中に、膜の周縁を通過してわずかな蒸発が起こり得る。これは、毛管現象によって作用する、最近開発された微孔性システムの場合である。周縁フランジは数ミリメートルの距離に沿っていかなる制限もなく揮発性物質を輸送することができ、したがって、周縁フランジは貯蔵中の再充填安定性（すなわち、重量損失の不在）を保証することができない非常にオープンなシステムになる。

したがって、高い輸送速度を提供する一方で、製品の周縁漏れを防止することができる、膜ベースの揮発性物質のディスペンサとリフィルの必要性が依然として存在する。

本発明は、装置の側部を通る製品の蒸発を防止するための周縁裂け目を有する、エアフレッシュナーリフィルのような膜ベースの揮発性物質ディスペンサを開示することによって、前述の問題を解決する。

本発明の第１の態様では、揮発性物質の容器、好ましくは熱成形され、以下のものを含む多層構造によって密封されたものを含む揮発性物質ディスペンサ装置が開示される：
・装置がオープンのとき、揮発性物質を周囲空気中に徐々に拡散させる膜層。第１の好ましいオプションでは、膜層は微孔性フィルムを含む。第２の好ましいオプションでは、膜層がモノリシック透過性ポリマーを含み、より好ましくは膜層の下部に機械的補強基材を含む。
・除去前に揮発性物質の拡散を防止する除去可能なバリア層。最初の使用中、ユーザはバリア層を剥離することによってバリア層を除去する。バリア層は、分離層のおかげで膜から分離する。バリア層は、アルミニウム層およびプラスチック層を含むことが好ましい。
・膜層とバリア層との間に位置し、前記バリア層の除去を容易にする分離層。好ましくは、分離層が低い内部凝集力学的抵抗を有し、その厚さに沿って分離し、残りの部分は膜層およびバリア層に接する。

膜層は、揮発性物質の側部拡散を防止する、好ましくはポリマー材料で実施されるブロッキング手段によって少なくとも部分的に充填された、少なくとも１つの周縁裂け目をさらに含む。好ましいオプションでは、膜層が複数の同心の周縁裂け目を含むことができる。１または複数の周縁裂け目は、好ましくは周縁の溶接フランジの上部に位置し、好ましくは、０．１５ｍｍ〜３ｍｍの幅を有する。

ブロッキング手段のための２つの好ましいオプションが開示されている:
・例えば熱溶接によって生成される、膜層の裂け目への分離層の突出部。
・典型的には容器と多層構造体とを接合する前に、裂け目に塗布される不透過性のポリマー樹脂。好ましいオプションでは、ポリマー樹脂が装置の外縁を画定する横断切込みを含む。

本発明の第２の態様では、以下のステップを含む揮発性物質ディスペンサの製造方法が開示される:
・揮発性物質の容器に、膜層、分離層、および除去可能層を溶接する。膜層、分離層、および除去可能層は、本発明の第１の態様において前記各層について開示された特性をもたらすように提供される。溶接は、好ましくは熱溶接によって行われる。
・膜層に１つ以上の周縁裂け目をカット形成する。カット形成ステップは、好ましくはレーザカットによって行われる。
・揮発性物質の側部拡散を防止するブロッキング手段で、１つ以上の周縁裂け目を少なくとも部分的に充填する。第１の好ましいオプションでは、充填ステップが好ましくはポリマー樹脂を裂け目に塗布すること、より好ましくは紫外線暴露で樹脂を硬化させることを含む。より好ましくは横断切込みが、ポリマー樹脂を貫通して行われてもよく、前記切込みはディスペンサの縁を画定する。また、好ましくは、複数のディスペンサが製造中に隣接して配置され、同じ材料層を共有し、後に、ポリマー樹脂を通して行われる横断切込みによって分離されてもよい。第２の好ましいオプションでは、充填ステップが溶接中に熱および圧力を加えることによって分離層を、前記分離層が裂け目を部分的にまたは完全に充填するまで溶融することを含む。

本発明の装置の任意の好ましいオプションまたは特定の実施形態を、本発明の方法に適用することができ、その逆も可能であることに留意されたい。

本発明の記載された装置および方法は、膜ベースの揮発性物質を、高い輸送速度で分配し、周縁の蒸発なしに安全に貯蔵することを提供する。また、それらは、製造および使用が容易であり、堅牢な構造を提供する。これらおよび他の利点は、本発明の詳細な説明に照らして明らかになるのであろう。

本発明の特徴の理解を助けるために、本発明の好ましい実用的な実施形態によれば、およびこの説明を補足するために、以下の図面は、例示的かつ非限定的な特徴を有する、本発明の一体部分として添付される。
本発明の特定の実施形態による、単一の周縁裂け目を有するディスペンサの概略図を示す。 本発明の特定の実施形態による、３つの同心の周縁裂け目を有するディスペンサの概略図を示す。 本発明のディスペンサの特定の実施形態の熱溶接による第１の製造プロセスを示す。 図３の製造方法から得られるディスペンサを示す。 本発明のディスペンサの特定の実施形態の不透過性のポリマー樹脂を用いる第２の製造プロセスを示す。 図５の製造方法から得られるディスペンサを示す。 本発明のディスペンサの特定の実施形態の不透過性のポリマー樹脂に横断切込みを行う第３の製造プロセスを示す。 ディスペンサの正面図を用いて第３の製造プロセスをさらに示す。 本発明の特定の実施形態による横断切込みが、隣接するディスペンサを分離する第４の製造プロセスを示す。

この詳細な説明において定義される事項は、本発明の包括的な理解を助けるために提供される。したがって、当業者であれば、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態の変更および修正を行うことができることを認識するであろう。また、周知の機能および要素の説明は、明瞭化および簡潔化のために省略される。

本明細書において、用語「含み」およびその派生語（「含む」など）は、排除的な意味で理解されるべきではなく、すなわち、これらの用語は説明および定義されるものがさらなる要素、ステップなどを含み得る可能性を除外するものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。

図１は、熱成形装置の周縁の溶接フランジ１０２の上部に配置された、単一の周縁裂け目１０３を含む本発明の揮発性物質ディスペンサ装置１０１の好ましい実施形態の正面図を示す。裂け目１０３は、装置１０１の外部領域における閉じた連続線に沿って、装置１０１の境界に近いが、前記境界から少なくともある程度のマージンを維持する。すなわち、膜層は、裂け目１０３の両側に存在する。裂け目１０３の特定の幾何学的形状は、装置の特定の形状および特定の設計選択に応じて変化し得ることに留意されたい。裂け目１０３は膜層の全厚さを占めることが好ましいが、裂け目１０３が膜厚を部分的にのみカットする特定の実施形態を実施することもできる。さらに、図２に例示されるように、いくつかの同心の裂け目を単一の装置に含めることができ、したがって、貯蔵中の溶接フランジの液体輸送およびその結果としての重量損失をさらに低減することができる。

図３は、熱溶接による製造中のディスペンサ装置１０１の側面図を示す。２つの別個の部品、すなわち、熱成形された容器２１０と、膜層２２０、分離層２３０、および除去可能なバリア層２４０を含む多層要素とが提供される。両部分を一緒に固定するための溶接ツール３０１も示されている。

熱成形された容器２１０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）層２１１とＰＥ（ポリエチレン）層２１２とを組み合わせることによって実施することができる。容器２１０は、膜層２２０を通して徐々に分配するために揮発性物質を液体の形態で貯蔵し、装置１０１の他の表面を通る拡散を防止する。

膜層２２０は、異なる代替技術で実施することができる:
・ポリエチレン、ポリプロピレン、超高分子量ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、または当技術分野で知られている任意の他の微孔性材料などの微孔性フィルム。
・エチレン−酢酸ビニルコポリマー、イオノマー、ポリウレタン、または広範囲の熱可塑性エラストマーのような、使用される揮発性物質に対して高い透過性を有するポリマーのモノリシック層。さらに、このモノリシックフィルムは、分離層２３０に対向する膜層２２０の他方側に配置された繊維性基材によって機械的に補強することができる。

裂け目１０３は、レーザカットによって実行されることが好ましいが、最新技術で知られている他のカット技術を使用することもできる。裂け目は、好ましくは０．１５〜３ｍｍの幅を有する。裂け目１０３は後に、揮発性物質の低い輸送容量を有するポリマー材料で充填される。

この場合、分離層２３０は、熱が加えられると溶融する、膜層２２０への接着性が低い熱可塑性材料から作られる。分離層２３０の厚さは、少なくとも膜層２２０の厚さに等しく、好ましくは膜層２２０の厚さよりも大きい。この文脈における「低い」という用語は、分離層２３０と膜層２２０との間の接着強度が貯蔵中および最初の使用前に所定の位置に留まるのには十分に高いが、ユーザがバリア層２４０を手で引っ張るときに分離を可能にするほど十分に低いことを理解されたい。膜層２２０と分離層２３０との間の接着の機械的抵抗は、膜層２２０とバリア層２４０との機械的抵抗よりも低く、層を分離するための外部ツールの必要性を回避するのに十分に低くなければならない。

バリア層２４０は、アルミニウム層２４１のような、揮発性物質に対して高いバリア特性を有する材料と、ＰＥＴのような、機械的補強のためのプラスチック層２４２とを含むことが好ましい。

溶接ツール３０１は、溶接プロセス中に分離層２３０を加熱し、溶融するように適合される。この溶融状態において、分離層２３０の材料は流動し、膜層２２０のギャップを実質的に充填することができる。さらに、溶接ツール３０１は、裂け目１０３に実質的に対応する領域に、より深い突起を有し、その領域内の材料を強制的に流動させ、膜層２２０内のギャップをより良好に充填する。「実質的に」とは溶接ツール３０１の余分な深さが、溶接プロセス中に膜のギャップの内側に入ることを理解されたい。したがって、例えば、３ｍｍのギャップの場合、１ｍｍの位置決め精度を有する機械では、常にギャップの内側に落ちるために、溶接ツールの最大の追加奥行きは１ｍｍでなければならない。膜のカットおよびその結果として生じるギャップの充填は、オフラインプロセスで行うことができるが、フォームフィルシールプロセス中に行うことが有利であり得る。

図４は、本発明の装置および方法の特定の実施形態による、図３に示される製造プロセスから得られる装置１０１を示す。熱溶着および分離層２３０の溶融の後、分離層２３０の突起３０２はここで、裂け目１０３を充填し、揮発性物質の側部拡散を防止する。最後に、例えば５ｍｍの溶接フランジ１０２がリフィルされる。

非限定的な例として、このオプションのためのいくつかの特定の材料および寸法をここに提供する。熱成形容器２１０は、厚さ５００μｍのＰＥＴ／ＥＶＯＨ／ＰＥ（ＥＶＯＨ：エチレンビニルアルコール）をベースとしている。膜層２２０は、厚さ５０μｍのポリエチレン微孔質である。分離層２３０は、厚さ１００μｍのＰＰ層である。バリア層２４０は、厚さ２０μｍのアルミニウム層および厚さ２０μｍのＰＥＴ層を含む。ＰＥ膜をレーザで３ｍｍの幅にカットする。レーザは、ＰＥ膜の奥行きを正確にカットするように設定されている。

図５は、裂け目１０３を充填するプラスチック材料がポリマー樹脂３０３である別の製造方法を例示する。この場合、分離層２３０は、紙層で実現されることが好ましい。カットによって形成された裂け目１０３には、リボン状の樹脂３０３が塗布されている。ポリマー樹脂の塗布は、例えば、電動式３軸ノズルによって行うことができる。リボンの幅は、好ましくは膜をカットする裂け目１０３よりもわずかに広い（例えば、１ｍｍのカットに対して１．５ｍｍのリボン）。ポリマー樹脂３０３は、好ましくはエポキシまたはアクリル接着剤の種類のものであり、ＵＶ硬化性である。接着剤の塗布と熱成形された容器２１０上の多層構造の溶接との間に、ＵＶ光が接着剤に照射される。任意選択で、第２の線量のＵＶを溶接後に適用して、接着剤硬化を完了することができる。

図６は、多層構造を容器２１０に接合した後に得られる図５の装置を示す。非限定的な例として、このオプションのためのいくつかの特定の材料および寸法をここに提供する。膜層２２０は、厚さ２００μｍの微孔性ＵＨＭＷＰＥ（Ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ−ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−ｗｅｉｇｈｔ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）である。膜層２２０は、４０ｇｓｍ（１平方メートル当たりのグラム数）の紙層に積層または接着され、紙層は２０μｍアルミニウム／２０μｍＰＥＴ層の他方側にも接着される。使用される接着剤は、１５ｇｓｍの投与量を有するポリウレタン反応性ホットメルトである。微孔性ＵＨＭＷＰＥは、レーザによって幅１ｍｍの連続線にカットされる。レーザカットは、膜の厚さ全体を貫通し、紙層も貫通する。

図７は本発明の製造方法の代替実施形態を示し、本発明の装置の後続の代替実施形態をもたらす。この場合、裂け目１０３をポリマー樹脂３０３で充填した後（および必要であれば硬化した後）、装置１０１の厚さ全体にわたって、ポリマー樹脂３０３の位置で横断切込み３０４が行われる。したがって、横断切込み３０４は、装置１０１の縁を決定し、裂け目１０３の外側のすべての層を除去することによって、装置１０１のサイズを縮小する。複数の裂け目１０３の場合、横断切込み３０４は、最も外側の裂け目１０３において行われる。このプロセスは図８にも示されており、横断切込み３０４の破線の外側の装置１０１の残りの材料は廃棄される。

図９は本発明の製造方法のさらに別の実施形態を示し、その結果、裂け目１０３を充填するポリマー樹脂３０３の位置で、装置１０１の厚さ全体にわたる横断切込み３０４を行うことにより、本発明の装置の後続の実施形態が得られる。しかし、この場合、材料層（容器２１０、材料層２２０、分離層２３０、およびバリア層２４０）のすべてまたはいくつかを共有することによって、２つ以上の装置１０１が同時にかつ隣接して製造される。各２つの隣接する装置１０１は、ポリマー樹脂３０３で充填された裂け目１０３を共有する。したがって、共有する裂け目１０３において横断切込み３０４が行われると、隣接する２つの装置１０１が分離される。この製造方法はさらに、横断切込み３０４の外側に廃棄される材料の量を最適化する。

Claims (13)

1. 揮発性物質の容器（２１０）と、
   前記容器（２１０）に貯蔵された前記揮発性物質を周囲空気中に徐々に拡散させる膜層（２２０）と、
   前記揮発性物質の拡散を防止する除去可能なバリア層（２４０）と、
   前記膜層（２２０）と前記バリア層（２４０）との間の分離層（２３０）と、を少なくとも含み、
   前記膜層（２２０）が、前記揮発性物質の拡散を防止するプラスチックのブロッキング手段で少なくとも部分的に充填された少なくとも１つの周縁裂け目（１０３）を含み、
   前記少なくとも１つの周縁裂け目（１０３）は、前記膜層（２２０）をカットすることにより形成されたものであり、
   前記膜層（２２０）は、前記少なくとも１つの周縁裂け目（１０３）の両側に存在することを特徴とする揮発性物質ディスペンサ装置（１０１）。
2. 前記ブロッキング手段は、前記分離層（２３０）の突起（３０２）を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置（１０１）。
3. 前記ブロッキング手段は、不透過性のポリマー樹脂（３０３）を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置（１０１）。
4. 前記容器（２１０）は、周縁の溶接フランジ（１０２）を有する熱成形容器であり、前記少なくとも１つの周縁裂け目（１０３）は、前記溶接フランジ（１０２）の上部に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の装置（１０１）。
5. 複数の同心の周縁裂け目（１０３）をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の装置（１０１）。
6. 前記膜層（２２０）が微孔性フィルムを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の装置（１０１）。
7. 前記膜層（２２０）がモノリシック透過性ポリマーを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の装置（１０１）。
8. 前記膜層（２２０）の下部に機械的補強基材をさらに含む、請求項７に記載の装置（１０１）。
9. 前記バリア層（２４０）が、アルミニウム層（２４１）およびプラスチック層（２４２）を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の装置（１０１）。
10. 膜層（２２０）、分離層（２３０）および除去可能なバリア層（２４０）を揮発性物質の容器（２１０）上に溶接するステップを含み、前記膜層（２２０）が前記揮発性物質を周囲空気中に徐々に拡散させ、前記バリア層（２４０）が前記揮発性物質の拡散を防止する揮発性物質ディスペンサ装置（１０１）の製造方法であって、
    前記膜層（２２０）に少なくとも１つの周縁裂け目（１０３）をカット形成するステップであって、前記膜層（２２０）が前記少なくとも１つの周縁裂け目（１０３）の両側に存在するようにカット形成するステップと、
    前記少なくとも１つの周縁裂け目（１０３）に、前記揮発性物質の拡散を防止するプラスチックのブロッキング手段を少なくとも部分的に充填するステップと、をさらに含むことを特徴とする方法。
11. 前記周縁裂け目（１０３）を充填するステップは、前記少なくとも１つの周縁裂け目（１０３）にポリマー樹脂（３０３）を塗布するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記ポリマー樹脂（３０３）を塗布した後に、前記少なくとも１つの周縁裂け目（１０３）を通る横断切込み（３０４）を行うステップをさらに含む、請求項１０および１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記分離層（２３０）に熱を加えることによって前記分離層（２３０）を溶融させ、前記少なくとも１つの周縁裂け目（１０３）を充填する前記分離層（２３０）の突起（３０２）を生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。

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