JP7210144B2 - 包装体 - Google Patents
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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においては、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。例えば、湿った物品をバリアフィルムで包装して乾燥を防ごうとしても、十分に乾燥を防げないことがあった。また、物品の密封直後の水蒸気バリア性能は良好なものの、時間が経つにつれ水蒸気バリア性能が悪化する場合もあった。
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、水分を比較的多く含んだ物品(湿った物品)の乾燥を抑えること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、シーラント層と、熱可塑性樹脂を含有する第1樹脂層と、金属原子含有無機物層と、ポリ塩化ビニリデン含有層と、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0.75より大きく1.00以下である包装体。
[2]
[1]に記載の包装体であって、
前記包装袋が、当該包装袋に精製水を密封して温度40±2℃、湿度7±3%RHの環境に精製水を密封して178時間放置後の内表面側から外表面側への水蒸気透過度が1.0g/(m2・day)以下の包装袋である包装体。
[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、ポリエステルを含む包装体。
[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、食品または医薬品である包装体。
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、5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、シーラント層(シーラント層11)、熱可塑性樹脂を含有する第1樹脂層(第1樹脂層12)、金属原子含有無機物層(無機物層13)、ポリ塩化ビニリデン含有層(ポリ塩化ビニリデン含有層14)、および熱可塑性樹脂を含有する第2樹脂層(第2樹脂層15)となっている。
物品3の水分活性は0.75より大きく1.00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、水分量が比較的多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(順番)により、水蒸気バリア性(乾燥抑制能力)に違いが生じることがわかった。
すなわち、水分量が比較的多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「内部」から「外部」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13が、ポリ塩化ビニリデン含有層14よりも包装体の内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14よりも内表面側に存在する)、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と考えられる。
本実施形態の包装体(包装体1)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。
シーラント層11は、工業的・商業的に行われる条件でのヒートシール処理(熱融着処理)により包装袋2の開口部を閉じることができる性質を有するものである限り、特に限定されない。
シーラント層11としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン-1、ヘキセン-1、4-メチル-ペンテン-1、オクテン-1等のα-オレフィンの単独重合体若しくは共重合体、高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(いわゆるLLDPE)、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピレンランダム共重合体、低結晶性あるいは非晶性のエチレン・プロピレンランダム共重合体、エチレン・ブテン-1ランダム共重合体、プロピレン・ブテン-1ランダム共重合体などから選択される一種または二種以上のポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成された層、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)を含む樹脂組成物により形成される層、EVAおよびポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成された層などが挙げられる。
第1樹脂層12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12には、包装袋2の「基材層」として袋の基本的な強度を担保する役割や、無機物層13を安定的に担持して包装袋2の水蒸気バリア能を安定させる役割などが期待される。
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。
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14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14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2樹脂層15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14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14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2樹脂層15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14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2樹脂層15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。
第2樹脂層15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15は、ポリ塩化ビニリデン含有層14などが、外部からの衝撃を直接受けることを防ぎ、ポリ塩化ビニリデン含有層14などが損傷して水蒸気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14などを保護する役割)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プロピレンであり、より好ましくは一軸または二軸延伸ポリプロピレンである。
包装体1の水蒸気透過度は、当然ながら、小さいことが好ましい。
具体的には、包装体1を構成する包装袋2に精製水を密封して、温度40±2℃、湿度7±3%RHの環境に178時間放置後の内表面側から外表面側への水蒸気透過度が、1.0g/(m2・day)以下であることが好ましく、0.8g/(m2・day)以下であることがより好ましく、0.5g/(m2・day)以下であることが更に好ましい。水蒸気透過度は低ければ低いほどよいが、現実的には、水蒸気透過度は通常0.01 g/(m2・day)以上である。
包装袋2の積層構造(積層フィルム)の製造方法について、まとめてここで述べる。
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14と貼り合わせる。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。
無延伸ポリプロピレンフィルムなどのヒートシール性のある樹脂フィルム(熱可塑性樹脂フィルム)を、第1樹脂層12における無機物層13と反対側の面に貼り付けることで、シーラント層11を形成することができる。貼り付ける方法は、上記(4)と同様、ドライラミネート法を適用することができる。
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の水分活性は、0.75より大きく1.00以下である。
「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の水分活性は、0.75より大きく1.00以下であれば特に限定されない。
食品としては、水分活性が0.75より大きく1.00以下のもの全般が含まれる。例えば、ケーキ、パン、米飯、ジャムなどを挙げることができる。
医薬品の例としては、液状の医薬品などを挙げることができる。
また、上記以外の物品3としては、粘土(例えば、工作用・工芸用の粘土類)、ウェットシート(ウェットティッシュ、メイク落としシート)、おしぼりなどが挙げられ、これら物品を包装した場合でも、乾燥を効果的に長期間抑制可能である。
物品3は、もちろんこれら列挙されたもののみに限定されるものではない。
図2は、本実施形態の包装体の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5層構造の積層フィルムであり、そして袋の内表面側から、シーラント層11、第1樹脂層12、無機物層13、ポリ塩化ビニリデン含有層14、および第2樹脂層15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)。
一方、小さな包装袋2Bと大きな包装袋2Cの一方のみが、特定の5層構成のフィルムであってもよい。この場合、他方の包装袋を構成するフィルムは、任意のものであってよく、ヒートシール性、耐久性、印刷適性、意匠性、コスト等から適宜選択される。ポリ塩化ビニリデンや無機物以外の、水蒸気バリア性が比較的高い素材を採用することも考えられる。
第1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(PET)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10%アンモニア水で中和し、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メイヤーバーで塗工し、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。
具体的には、三井化学東セロ社製の無延伸ポリプロピレンフィルム(商品名:GLC)の片面に、接着剤(三井化学社製、タケラック(登録商標)A-310/タケネート(登録商標)A-3=12/1(質量比))を3.0g/m2塗布し、第1樹脂層の無機物層が設けられた面とは反対の面と、無延伸ポリプロピレンフィルムの接着剤塗布面が接するように貼り合せた。
実施例1において、ポリ塩化ビニリデン系樹脂積層フィルムに貼り合わせる第2樹脂層のフィルムを、厚さ12μmのPETフィルム(商品名:エンブレットPET、ユニチカ社製)に変えた以外は、実施例1と同様にして包装袋を得た。
実施例1において、ポリ塩化ビニリデン系樹脂積層フィルムに貼り合わせる第2樹脂層のフィルムを、厚さ15μmの延伸ナイロン(ONY)フィルム(商品名:エンブレムONBC、ユニチカ社製)に変えた以外は、実施例1と同様にして包装袋を得た。
まず、実施例1と同様にして、ポリ塩化ビニリデン系樹脂積層フィルム(厚さ12μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの片面に、無機物層と、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がこの順に積層されたフィルム)を得た。
また、ポリ塩化ビニリデン系樹脂積層フィルムの、ラテックス系ポリ塩化ビニリデン系樹脂層の側の面に、三井化学東セロ社製の無延伸ポリプロピレン(CPP)フィルム(商品名:GLC、厚み40μm)をドライラミネート法により貼り合わせて、シーラント層とした。
得られた積層フィルムを、内表面積が0.01m2になるように製袋して、包装袋を得た。このとき、貼り合わせたシーラント層(CPPフィルム)が袋の内表面側となるようにした。
比較例1において、外表面層のフィルムを、PETフィルム(商品名:エンブレットPET12、ユニチカ社製、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)に変えた以外は、比較例1と同様にして包装袋を得た。
比較例1において、外表面層のフィルムを、厚さ15μmの二軸延伸ナイロン(ONY)フィルム(商品名:エンブレムONBC-15 ユニチカ社製)に変えた以外は、比較例1と同様にして包装袋を得た。
各実施例および比較例で得られた袋内に、内容物として精製水を8g入れ、袋の入り口をヒートシールして密封し、包装体を得た。
この、精製水を密封した包装体を、温度40±2℃、湿度7±3%RHの環境下に178時間保管した。保管前後の包装体の質量を測定し、その質量差の絶対値を求めた。その値を、袋の内表面積(0.01m2)および評価時間((178/24)日)で割り算することで、袋の内表面側から外表面側への水蒸気透過度[g/m2・day]を算出した。
2、2B、2C 包装袋
3、3B 物品
11 シーラント層
12 第1樹脂層
13 無機物層
14 ポリ塩化ビニリデン含有層
15 第2樹脂層
Claims (4)
- 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、シーラント層と、熱可塑性樹脂を含有する第1樹脂層と、金属原子含有無機物層と、ポリ塩化ビニリデン含有層と、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積層フィルム(ただし、ポリ塩化ビニリデン含有層を有する第一バリア性フィルムと、前記第一バリア性フィルムと同一または異なる構成の第二バリア性フィルムと、を備え、前記第一バリア性フィルムの前記ポリ塩化ビニリデン含有層と、前記第二バリア性フィルムの一方の面と、が直接熱融着している積層フィルムを除く)により形成されたものであり、
前記物品の水分活性が0.75より大きく1.00以下であり、
前記包装袋が、当該包装袋に精製水を密封して得た包装体を温度40±2℃、湿度7±3%RHの環境に178時間保管したとき、保管前後の前記包装体の質量を測定し、保管前後の前記包装体の質量差の絶対値を、袋の内表面積および保管時間で割り算することで算出される、袋の内表面側から外表面側への水蒸気透過度が0.5g/(m2・day)以下の包装袋であり、
前記第1樹脂層が、ポリエステルを含み、
前記金属原子含有無機物層が、アルミニウム原子を含む包装体。 - 請求項1に記載の包装体であって、
前記第1樹脂層が、ポリエチレンテレフタレートフィルムを含む包装体。 - 請求項1または2に記載の包装体であって、
前記金属原子含有無機物層が、酸化アルミニウムを含む包装体。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の包装体であって、
前記物品が、食品または医薬品である包装体。
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