(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層、コーティング、共押し出し、ウェットラミネーション、クロスラミネーション、または乾式接着技術により連続して接着される層を有する多層フレキシブルシート複合材料であって、
前記フレキシブルシート複合材料は、保存物品を形成する一次または二次包装材料としての使用に適しており、前記多層フレキシブルシート複合材料は、７０〜８５質量パーセントの少なくとも１つの天然ミネラルと、１５〜３０質量パーセントの熱可塑性ポリマー結合剤を含む少なくとも１のミネラル含有層と、前記少なくとも１つのミネラル含有層に接着される少なくとも１つの他の層とを含み、
前記少なくとも１つのミネラル含有層は外部を向いた印刷可能な層を有する複合材料を提供する最も外側の層であり、かつ５５ブライト以上であり、前記少なくとも１つのミネラル含有層は、平均分子量が２００，０００〜５００，０００ｇ／ｍｏｌの範囲である１５重量パーセント以上の熱可塑性ポリマー結合剤を含み、前記印刷可能な表面は３７以上のダインレベルを有し、前記少なくとも１つのミネラル含有層は、８３以上のＴａｐｐｉ  Ｔ−４２５による不透明パーセントを有し、前記少なくとも１つのミネラル含有層は、３以上のＴａｐｐｉ  Ｔ−５５５による表面粗度を有し、印刷可能な表面は、１０１１以上Ｔａｐｐｉ  Ｔ−５２７による表面抵抗を有し、前記少なくとも１つのミネラル含有層は、シーリング棒の間に合体した熱せられた線またはナイフを使用してヒートシール可能であることを特徴とする多層フレキシブルシート複合材料。
【請求項２】
前記少なくとも１つの他の層は、インク、ナイロン、シーラント、ホイル、二軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、金属化二軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、剥がして貼るラベルの裏当て、ポリエチレン、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、紙、ポリエチレンコーティングのファイバー材料、およびファイバー含有層から構成される群から選択される非ミネラル含有層を含むことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項３】
前記結合剤は、高密度ポリエチレン、バイオポリマー、ポリ乳酸およびその混合物から選択されることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項４】
前記少なくとも１つのミネラル含有層中の前記結合剤は、熱成形結合剤を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項５】
前記ミネラル含有層および前記少なくとも１つの他の層のうち少なくとも１つが生分解可能ポリマーを含み、前記フレキシブルシート複合材料は堆肥にできることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項６】
前記ミネラル含有層および前記少なくとも１つの他の層のうち少なくとも１つが生分解可能ポリマーおよび光分解可能ポリマーの少なくとも１つを含み、前記フレキシブルシート複合材料はリサイクル可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項７】
前記フレキシブルシート複合材料の少なくとも一面が熱融着コーティングでコーティングされることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項８】
前記少なくとも１つの他の層は、漂白クラフトバージン、非漂白クラフトバージン、再生板紙、およびその混合物から構成される群から選択される紙材料から形成されるファイバー含有層を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項９】
前記ミネラル含有層は、１５から１７５ポンド／１０００平方フィート（ｌｂｓ／１０００ｆｔ２）の基本重量、０．５ミル〜３６ミルの厚み、および４０〜４５０ＭＤおよび３０〜４００ＣＤの引張強度を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項１０】
前記フレキシブルシート複合材料は、紙棚として使用されるように構成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項１１】
熱成形、圧力成形、または真空成形により前記フレキシブルシート複合材料を保存物品の形に形成されるように、熱成形性結合剤がミネラル含有層に含まれることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項１２】
前記複合材料が、３０ポンドの圧力において３０分間蒸気（湿式加熱）との接触、２００℃において１５分間乾燥加熱（熱風循環）との接触、または特定の温度および圧力サイクルにおいてエチレンオキサイドガスとの接触に耐えられ、それにより、蒸気、乾燥加熱ガンマ線、ガス、または化学滅菌剤といった滅菌剤の使用によって前記複合材料が傷つけられないことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料
【請求項１３】
前記複合材料構造が、水性または溶剤性の熱融着コーティングによってコーティングされる１以上の外表面を含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項１４】
少なくとも１つの表面層が、２００ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの範囲の周波数にさらされたときに誘電的に（無線周波数）封止可能になるように、熱可塑性結合剤を含むことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料。
【請求項１５】
少なくとも１つの表面層が、２０〜４０キロヘルツの範囲の超音波周波数にさらされたときに超音波によって封止可能になるように、熱可塑性結合剤を含むことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のフレキシブルシート複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年８月１８日に出願された米国仮特許出願第６０／９５６，６９０号の優先権を主張し、参照により本願明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、一般に、小売り、液体物、ベークド食品、ミックス粉末品、飲料、製菓、冷凍品、乾燥保存食品、乳製品、精肉、海産物、静電気防止、消散性、軽食品、配送、袋、および袋詰め商品の包装業界における一次包装および二次包装に使用される軟質および半硬質フィルム複合材料に関する。複合材料は、ミネラルベースまたは重質炭酸カルシウムを実質的に含む層を有しており、非常に魅力的で優れた印刷性を有し、バリア材料のように機能し、製造にあたり高効率ではるかに安価であり、成形しやすく耐擦性を有し、また環境に優しい。
【背景技術】
【０００３】
印刷の有無に関わらず、一次および二次軟質および半硬質包装材料は、小売り、工業用、食料、商業の製品の、袋、布袋、小袋、包装紙等への包装に一般に使用される。こういった材料の主要性能属性としては、十分なバリア保護、製品保護および格納、保存、配送、保管、および分配への適用が挙げられる。既存の実施形態には、一般に、一辺を除く全ての辺が密閉され、充填後に封がされ得る開口部が形成され、単層軟質材料、複数の独立層、軟質層、および積層構造から通常構成されるあらかじめ形成された軟質容器が挙げられる。他の従来技術において、消費者製品、食料製品、または工業製品の包装に使用される内部ライナーまたは袋が挙げられる。所要の接触面の作成、または適したバリアの提供のために、グラシン、耐油紙、ワックスペーパー、またはプラスチックフィルムがこの目的によく使用される。脂肪分の多い製品においても、ライナーによって袋材料の染みが防がれる。他の用途として、害となる放電を引き起こすような電位の蓄積から包装内容物を保護するように設計された静電気消散性フィルム構造が挙げられる。
【０００４】
このような包装物および材料の開発において考慮される事項には、樹脂のコスト、およびフィルムやシートへの樹脂の押出、吹出、または成型のコストが挙げられる。追加のコストとして、多層構造への積層が挙げられる。最後に、フィルムの変形、印刷、および成形に要するコスト、およびフィルムの印刷性が重要な考慮されるべき事項である。多くの樹脂、および変形されたフレキシブルシートが市販されている。構造設計は、包まれた製品および周辺環境間におけるバリア要件によって多く決定される。包装において、「バリア特性」という用語は、大気ガス、封入ガス、水蒸気、および揮発性香気および芳香成分の通路を阻止または妨害する材料の有する能力の説明に通常は使われる。バリア材料は、このような成分を、包装物の外側または内側に排除または保持する働きをしてもよい。満足なバリア性質は設計において達成されることが多い。しかし、印刷、コーティング、積層、および他の加工が行われる未処理のフィルムウェブ材料である印刷のないベースフィルムまたは原紙は、十分な印刷性を有さないか、極めて高額である。印刷性は、小売りや店舗販売の業界を対象とする包装物の重要な属性である。印刷性とは、材料が有する、高品質の印刷物を生じさせる能力のことである。印刷性は、印刷の品質およびインキ転移の均一性、インクの乾湿の速度、インキ受理性、圧縮率、滑らかさ、不透明性、色彩、耐ピッキング性、および同様の要因により判断される。
【０００５】
印刷性は、基板がプレス機において印刷および操作される効率を示すような実行可能性とは異なる。さらに、構造上および印刷性の要因は、特定の印刷装置を使用し印刷される材料の能力に影響を与える。一般的に、印刷の質を最大限に上げ、製造費を最小限に抑えつつ、様々な装備に材料が印刷可能であることが好適である。印刷技術には、フレキソ印刷、輪転グラビア、ヒートセット、熱伝達、オフセット、オフセットリソグラフィ、非接触式レザー、インクジェット、紫外線、ホットスタンプ、スクリーン、およびシルクスクリーンが挙げられる。
【０００６】
別の重要な要因は、標準的な技術と装置を用いて、材料を容易に高品質の役立つ製品に変えることができる加工性である。たとえば、何の前処理もなく低温で容易に加工されるポリエチレンは、より高温での融解温度を必要とし、加工前に乾燥を必要とする場合のあるポリアミドよりも加工に適すると考えられる。
【０００７】
押し出し時または押し出し後に、印刷性や印刷性付加のためのさらなるコーティングを必要としない軟質材料やラミネートは、品質およびコスト削減の上で非常に望ましい。
ポリエチレンは、現在、非転化樹脂１トン当たり１，５００米ドル程度の比較的安価なプラスチックであるため、このような特徴は非常に魅力的である。
【０００８】
他の重要な印刷性の評価指標には、材料が有する光の透過を阻止する能力であり、光透過量として数値化される不透明度が挙げられる。材料の不透明度は、黒体を背景にした材料の拡散光反射率と白体を背景にした同じ材料の拡散光反射率との比率に基づく。不透明度の割合が高いほど、材料はより不透明であると言われる（ＡＳＴＭ  Ｄ  ５８９（ｂ））。
【０００９】
別の重要な品質および印刷性の基準は、輝度である。輝度とは、光の反射率の尺度である。２つの物体が「赤色」と表現されていても、最大量の受信波長を反射する方がより明るく見える。紙仕様を用いて白色光（全ての波長）の反射率を表現すると、輝度は０から１００の段階で表される。新聞印刷用紙のような紙は、通常は約５５ブライトである。良質の印刷用紙のほとんどが、８０ブライト程度であり、輝度が高いほど印刷した画像がより鮮明になる。輝度尺度は、割合で表すというよりはむしろ任意のものであり、従って、紙は１００を超える輝度レベルで表すことができる。
【００１０】
高分子フィルムおよびシートは、しばしば有利な構造上および他の特性を有するが、表面特性の理由で十分な印刷性を有さない。表面が接着剤や印刷インキに対してより受容的になるように、プラスチックや他の材料の表面を変化させる処理が必要な場合もある。これは、「コロナ処理」として知られている。コロナ処理は、オゾンを作り出す放電の過程を含み、順に基板の表面を酸化し、強力な結合生成に寄与する極性サイトを作り出す。処理レベルはダイン（ｄｙｎｅ）で測定する。（現在廃止予定の）ＣＧＳ単位系におけるダインは、質量１ｇの物体に作用して１ｃｍ／ｓ２の加速度を生じさせるのに必要な力である。（１ダイン＝１ｘ１０５ニュートン）よって、包装において、表面エネルギーや表面の極性を測る基準として使用される。ダインレベルとは、液体で表面をウェットアウトする能力の指標で、接着剤、コーティング、またはインクと化学結合を形成する。表面のダインレベルは、粘着性物質の性質によって、通常は３７以上である必要がある。（ＡＳＴＭ  Ｄ  ２５７８）特定のダインレベルおよび所要の印刷性を実現するコロナ処理が、業界内の多様な軟質および半硬化のプラスチック、ポリマーフィルム、およびシートにおいて必要とされる。これは、高価で時間のかかる加工である。コロナ処理を必要としない材料は、性能仕様に基づいて適切な構造上または表面上の効果の組み合わせを提供しないことが多い。
【００１１】
他の重要な軟質および半硬質のフィルムおよびシートの特性には、電界効果が包装の内容物に達したり、影響したりすることがないように、静電界に抵抗する、あるいは静電界を減衰させる包装材料や包装物の能力が挙げられる。静電放電、静電界、および摩擦帯電の発生によって起こる損傷を避けるために固体電子装置に使用される保護包装の一種は、一般には帯電防止包装と呼ばれるが、より正確には消散包装と呼ばれる。消散包装は、非常に高価でありながら、高度な印刷特性を有さないとしばしば考えられている。さらに、ある部位における電子の蓄積や不足の結果として材料上に静止電荷が発現した。全ての絶縁体は、静電荷を生み出し、保持することができる。材料に応じて、その傾向が増減してもよいし、また正または負の値を支持してもよい。電荷作成の傾向や電荷の性質に従った表における材料の配置は、タービン式発電機系統として知られている。本系統において２つの材料が離れているほど、この材料同士が互いにこすり合わされた際には、電荷を生み出して保持する傾向が高い。
【００１２】
医療および他の特定の用途の目的として、殺菌は、製造加工においてしばしば必要な工程である。したがって、殺菌処理に対応する材料が使用されなければならない。この性能測定基準はしばしば「殺菌能力」と呼ばれる。この特徴は、３０ポンドの圧力において３０分間蒸気（湿式加熱）と接触、２００℃において１５分間乾熱（循環熱風）と接触、または特定の温度と圧力サイクルにおいてエチレンオキサイドガスと接触に耐える能力として定義される。これらの処理により、生きた微生物が物品に存在しないようにする。滅菌剤は、蒸気、乾燥加熱ガンマ線、ガス、または化学的な滅菌剤であってもよい。
【００１３】
太陽または他の光への露出に耐える能力は、重要な材料の考慮事項となり得る。耐光性とは、光に露出された際に、顔料、染色、または他の着色剤が、プラスチック、インク、および他の色付きのフィルムや表面に取り込まれた際の元の色や物理的性質を保持する能力である。さらに、プラスチックまたは他の材料が有する、脆化といった物理的材料変化をもたらす太陽や他の光への露出による劣化作用に耐える能力も重要であると考えられる。
【００１４】
材料の重さ、厚さ、および密度は、コスト、バリア特性、および材料基板の生産量に物質的に影響する重要な考慮事項である。このような考慮事項はフィルムの構造的耐力および可削性に大きく影響する。通常、密度はある容積を持つ材料の質量であると考えられる。インチ／ポンド単位において、これは通常はポンド／立方フィートで表される。国際標準化機構（ＩＳＯ）のメートル法において、包装においてはグラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｍ３）がより一般的ではあるものの、密度は、キログラム／立方メートル（ｋｇ／ｍ３）またはグラム／立方メートル（ｇ／ｍ３）で求められる。相対密度とは、観測対象の密度と水の密度（水の密度は１グラム／立方センチメートル）との比率のことである。相対密度は比率であり、単位はない。材料の重さは、コスト、生産量、および厚さの仕様に影響を与える別の大きな要因である。包装において、材料の重さは「基本重量」と呼ばれ、一般的に材料のある領域の質量をいう。紙およびフィルムにおいて、基本重量とは、基本の大きさにカットされた紙の連（ｒｅａｍ）のポンドでの重さである。ほとんどの包装紙の基本重量は、紙３０００平方フィートにおけるポンド重量とされている。段ボール箱に使用される板紙およびライナーボードにおいて、基本重量は１０００平方フィート当たりのポンドで表される。メートル法においては、ある材料の坪量または平方メートル当たりのグラムであるとされている。基本重量が重いほど、しばしばパフォーマンス特性およびバリア特性は強度になる。しかし、ほとんどの包装材料は目方売り（ほとんどの場合はトン当たり）であるため、基本重量が重いほど、１０００平方インチ（ＭＳＩ）当たりのコストが高くなり、１ドル当たりのエリア生産量が低下する。したがって、高い基本重量を有しながら、目方売りが比較的安価であるような材料は、コスト的にかなり魅力的な包装材料である。
【００１５】
環境的配慮もまた重要であると考えられる。エネルギー消費、温室効果ガス排出量、水利用、および排出量の最小限化、およびリサイクル性および生分解性を最大限化することは極めて重要であると考えられる。ミネラルベース材料を含む包装材料は、プラスチック、特に、油性の炭素材、合成樹脂、およびポリマよりも環境的に優れていると考えられる。また、包装重量の除去または削減は、環境配慮の目的を達成するため、主として考慮されるものである。包装システムの環境パフォーマンスを改善するためには、削減はプログラムにおいて最優先事項である。ソースリダクションのいくつかの定義には、包装において使用される有毒物質の排除も挙げられる。ソースリダクションは、環境配慮型包装の４つのＲの１つであり、その他は、再利用（ｒｅｕｓｅ）、リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）、および回収（ｒｅｃｏｖｅｒ）である。
【００１６】
フレキシブルシート構造を封鎖して密閉する方法は、重要な製造上の考慮事項である。効率、生産速度、および閉包性能は、包装物の品質および性能に直接影響を与える。シール面とは、シールがされる表面または閉包部がシールとなる容器の仕上げの表面のことである。材料同士を密封する場合は、しばしば「シーラー（ｓｅａｌｅｒ）」材料を、密封した表面の１つ以上に塗布しなければならない。このコーティングは、ある物質が別の物質を通過することを妨害または抑制するように意図されている。たとえば、高多孔質の基板に、接着剤、印刷インキ、または次のコーティングの吸収を減らすためにシーラコートを塗布することも可能である。
【００１７】
包装業界において、何種類かの封止方法が採用されている。「Ｌ棒（Ｌ−Ｂａｒ）」シーラとは、折りたたまれた長い平らなフィルムを、折り目に対向する端において封止し、また同時に、端のシールから９０度にある幅方向の細片を封止するヒートシーリング装置である。包装対象の物品は、封止の前に、折りたたまれたフィルムの２つの層の間に挿入される。連続した長さの封止された区画を独立した包装物にカットすることが望ましい場合は、Ｌ字の底部を形成する２つのシーリング棒の間に、熱せられた線またはナイフを合体させる。これらの棒は、充填された袋のシールの上部および次に充填される袋の下部のシールを形成する。誘電加熱シーリングは、十分な誘電損失を持つビニールフィルムおよび他の熱可塑性物質に広く使用されるシーリング加工であり、フィルムの２つの層は誘電加熱によって加熱され、塗布器およびプラテン電極の間で共にプレスされる。フィルムは、そのように形成されたコンデンサの誘電体としての機能を果たす。塗布器は、「電子ミシン」にあるような極めて小さい電極、車輪、移動ベルト、または成形刃であってもよい。使用される周波数は最高で２００ＭＨｚに及ぶが、干渉問題回避のために、通常は３０ＭＨＺ以下である。
【００１８】
ヒートシーリングとは、熱を用いてシールを作ることである。界面においてプラスチックを互いに溶かすことや、あらかじめ塗布された加熱活性化粘着性物質を活性化することによるプラスチックの融合も挙げられる。熱線シーリングとは、熱線を用いてプラスチック材料を加熱し、融合させるシーイング方法である。密閉作用によって、フィルムの切り離しが同時に行われる。インパルスシーリングとは、封止対象の領域に高温の熱を一瞬だけ加え、その直後に冷却を行うヒートシーリング技術である。溶媒シーリングとは、包装材料を結合する方法であり、材料が接着する程度までその材料のコーティングまたは表面を軟化させるために、少量の揮発性有機液体の使用する。超音波シーリングとは、一緒に封止される材料に対する超音波周波数（２０から４０キロヘルツ）の適用である。界面における振動が、熱可塑性材料を溶かし、融合させるのに十分な局所的熱を発生させる。
【００１９】
軟質および半硬化のシートの製造方法において、いくつか共通のものが当該技術分野において見つかった。そのような方法の１つは押出である。この加工では、ポリマー溶解を成形された押出型または開口部に押して通し、続いて即座の冷却を行うことによって熱可塑性フィルムまたはプロファイルを形成する。プロフィル押出は、連続した長さの等断面を作成する。
【００２０】
別の方法はキャスト押出である。この方法を使い、熱可塑性溶解の薄いカーテンを、高度に研磨された冷却したドラムに押し出すことによりフィルムが作られる。フィルムは凝結したのち、エッジトリムが施され、さらなる加工のためにロール状に巻かれる。
【００２１】
インフレーションフィルム（ｂｌｏｗｎ  ｆｉｌｍ）は、さらに別の高効率の製造方法である。この加工においては、押し出しされたプラスチックチューブを、内部の空気圧によって継続して膨らませることにより熱可塑性フィルムを生成する。膨らんだフィルムは冷却され、つぶされ、その後にロール状に巻かれる。チューブは通常は垂直に上方に向けて押し出され、融解されたチューブが押出型から出てくる際、押出型の中心の空気の通り道を通って空気が入る。空冷環は、押出型に近接して、初期冷却を増大させるために気泡の外側の周りに空気の流れを与える。フィルムをつぶし、平らにすることにも機能する１対のピンチロールにより、インフレーションバブル（ｂｌｏｗｎ  ｂｕｂｂｌｅ）に空気が含まれる。フィルムの厚さは、ダイリップ開口部、気泡気圧の変化、および押し出しおよび引き取り速度により支配される。この方法により、相当な２軸配向性の薄フィルムを作ることができる。
【００２２】
異なる種類、密度、および厚さのフィルムおよびシートは、しばしば包装物に必要な性能仕様を達成するために、積層によって結合される。積層とは、単一のフィルムでは得られないような強化性能群を提供するために、２以上のシートまたはフィルムを共に接着接合するような加工である。積層の際、「ベースフィルム」が特定される。「ベースフィルム」とは、印刷、コーティング、積層、および他の加工が行われる、未処理のフィルムウェブ材料である。いくつかの積層は、他の層とグレーンまたは張力の最大方向に対して直角に置かれる。この技法は「クロスラミネーション」として知られている。「ウェットラミネーション」では、２以上のウェブを水性または溶剤型の接着剤で接合する。接着剤は接合後に飛ばされる。「ドライボンド」ラミネートは、一方のウェブのみへの接着剤の塗布を対象とする。乾燥または硬化の後、ウェブは熱および／または圧力によって接合される。他の一般的なラミネート技術には、接着剤または結合材が高温の液状で塗布され、凝固時に結合が作用する押し出しおよびホットメルトがある。「ワックスラミネーション」は、ワックスが２つの基板の結合に使用されるラミネート加工である。ワックスは経済的ではあるが、周囲温度以外では、不良な性能特性を有することがある。
【００２３】
使用する材料に応じて、フィルム性能の強化のためにさらなる製造技術が必要とされてもよい。これは、水分またはガスバリア要件の場合が多い。そのような技術の１つは、真空蒸着である。これは、真空容器の中で、蒸発したアルミニウム分子を、フィルムまたは紙基材の表面に蒸着して起こる。真空蒸着は、光沢のある金属外見をもたらし、プラスチックフィルムに適用された場合は、ガスおよび光のバリア特性を向上させる。金属化フィルムは、静電気の消散、放射熱の反射、および電子レンジ使用可能包装の用途にも使用される。優れたバリア特性を有する高濃度ニトリルを含むニトリル樹脂の追加は、別のポリマー材料のオプションである。一般的に、構成物質は、アクリレート、メタクリレート、ブタジエン、およびスチレンといったコモノマーのほかにアクリルニトリル６０パーセントを上回るものである。
【００２４】
所期の結果を達成するために、様々なフィルムが多層積層構造において使用される。透明性（低密度タイプ）、強靱性、熱封止能力、低水蒸気透過率、低温性能、および低コストの組み合わせにより、ポリエチレンフィルムは、群を抜いて最も豊富な透明軟質包装材料である。ポリエチレンフィルムは、酸素および他の無極性ガスに対して透過性が高く、高い粘弾性流特性を有する。個々の要求に応えるために、多様な特定の特性を持ったものが入手可能である。ＰＥ（ポリエチレン）は、密度によって、透明または半透明であり得る。水に影響を受けない強いワックス状の固体であり、広範の化学物質に対して不活性である。ポリエチレンは一般に、低密度、中密度、高密度の３つのカテゴリーにおいて市販される。フィルムは、再生可能資源（主としてとうもろこし由来のデキストロース）から作られる生分解性ポリマーであるポリ乳酸（ＰＬＡ）からも作られる。最近ようやく商業的量において入手が可能になり、ＰＬＡは包装紙、フィルム、および熱成形部品において潜在用途を有している。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムは、高い強度性、剛性、透明性、耐摩耗性、強靱性、耐熱性、および中程度の透過性を持つ熱可塑性フィルムである。一般的に、断面が０．０００５インチ以下で使用され、より安価な材料に積層される。高温耐性により、ＰＥＴはオーブンでの利用に好適な材料である。ＰＥＴは、しばしばポリエステルと呼ばれる。間違いではないものの、ポリエステルという用語は、ポリマー材料の大きなグループのファミリーネームである。ＰＥＴとは、特に包装用途に使用されるポリエステルのことをいう。ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）は、ポリ酢酸ビニルを、メタノールまたは水で部分的または全体的に加水分解することで作成される水溶性の熱可塑性物質である。その主な用途は、包装フィルム、接着剤、コーティング、および乳化剤である。その包装フィルムは、油分、油脂、およびワックスに対して不浸透であり、低酸素透過率を有し、しばしば他の熱可塑性物質と共にバリアコーティングまたはバリア層として使用される。ＰＶＡＬコーティングおよびＰＶＡＬ層は、水からは保護される必要がある。
【００２５】
ポリプロピレン（ＰＰ）フィルムは、通常はキャスト押出で作られる透明で丈夫な熱可塑性フィルムである。非配向フィルムは柔軟であり、低温において脆弱であるが、この性質は、強度性、剛性、および透明度と同様に配向によって向上される（たとえば２軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ））。ポリスチレンフィルムは、通常は押し出しまたは鋳造（キャスティング）によって作成される高透過性および中程度の耐熱性を持つ透明な堅いフィルムであり、強度向上のために配向され得る。ＰＶＣフィルムは、押し出しまたは鋳造（キャスティング）によって作成される透明から半透明のフィルムである（可塑剤および安定剤に応じる）。油脂および溶剤に対し優れた耐性、低・中程度のガス透過性、および中程度の温度領域を有する。フィルムはポリアミド（ＰＡ）からも作ることが可能である。一般に、ナイロンとして知られている。二塩基酸およびアミンの反応によって作られたポリマーである。多くの二塩基酸およびアミンが存在するため、多くのポリアミドの可能性が考えられるが、包装に使用されるものはわずかである。ＰＡは、包装用途において、ほぼ全てがフィルムまたはシート材料として使用される。透明なフィルムは、良好な酸素バリアとなり、特に丈夫で耐摩耗性を有し、容易に熱成形トレイへと延伸できる。しかしながら、防湿バリアとしては質が悪く、熱融着もせず、またコスト損失がある。フィルムは、非常に優れた防湿バリア特性および良好な酸素バリア特性に加えて、良好な透明度および容易な熱成形性を有するプラスチック材料であるポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥまたはＣＴＦＥ）からも作ることが可能である。しかし、そのコストのために、そのほとんどは製薬業界に制限されている。フィルムは、二塩基酸および多量のグリコールの反応によって作られたポリマーであるポリエステルからも作ることが可能であり、そのうちいくつかは熱硬化性や熱可塑性プラスチックであるといった多くのポリエステルの可能性を提供する。包装には、テレフタル酸およびエチレングリコールの反応により作られる熱可塑性ポリエステルを使用する。ポリエステルという用語は、一般的に、通常ＰＥＴと略されるポリエチレンテレフタレートをいう。プラスチック識別コード（Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅｓ）においては、ＰＥＴＥとして知られている。金属化ポリエステルフィルムは、バリア特性の向上、外観の強化、または電子レンジ包装用途の加熱構造の形成のために、微量のアルミニウムが真空蒸着されたＰＥＴフィルムである。クラフト紙や他の紙で形成されたフィルムはファイバーロールストックであり、シート状の紙材は、構造、剛性、永久折れ目性（ｄｅａｄ−ｆｏｌｄ）、引張強度、およびある程度の印刷性を提供しつつ、低コスト層を目的とするフレキシブルシート用途において使用される。
【００２６】
従来の包装製品およびフィルムに伴う問題とは、このような製品が、環境に優しい材料およびデザインを、特に積層構造を伴い、また特に手頃な低コスト水準においては取り入れていない場合があるということである。環境に優しい材料は、生分解性、堆肥化性、高リサイクル材含有率、リサイクル性といった望ましい属性を持つことが可能であり、製造時には、従来の材料よりも少ないエネルギーを使用し、より汚染が少なく、そしてより少量の温室効果ガスを発生する可能性がある。そのような環境に優しい材料は、消費者や小売業者からの需要が増えており、また材料の環境的悪影響を削減することにより、製造業者にとって有益になることがある。
【００２７】
従来のフレキシブルシート包装、積層、および複合材料に伴う別の重要な問題は、高濃度の高価なプラスチックおよびポリマーが、必要とされる性能仕様の実現に要することである。別の問題は、構造、バリア、封止、および印刷性の態様を実現するために、非常に高価なプラスチック、ホイル、コーティング、金属化フィルム等の組み合わせを積層する必要があることである。使用される材料と用途にもよるが、高分子材料は、あらかじめ加工された樹脂１トン当たり約１，５００から４，０００米ドルであるために、これは当該技術分野において最も重要な問題である。さらなる問題として、多重積層、インク付着のためのコロナ処理、または高品質のリソグラフィー、フレキソ、およびオフセット印刷のためのフィルム表面を処理するコーティングをせずにバリアフィルムに、明るく白い不透明の面を得ることが挙げられる。他の望ましい特性には、加工および印刷時の殺菌能力、静電気防止／消散特性、および可削性が挙げられる。
【発明の開示】
【００２８】
本願発明は、具体的には当該技術分野における上記に特定された不備に対処し、軽減するものである。この関連で、本願発明は、物品保管用包装を少なくとも部分的にそれから加工するのに適した環境に優しいフレキシブルシート複合材料に関する（たとえば、小売りおよび／または配送包装）。複合材料の構造は、積層およびクロスラミネーションにより他のミネラル層または他のフレキシブルシート層に付着した濃縮ミネラル含有層被膜を持つ、粉末カルシウム自然源といった特有な高重量パーセントのミネラル含有層を含んでおり、ミネラル含有層はフィルムまたはシートの表面に沿って他の層に実質的に連続して接着されている。フィルムおよびミネラル含有層は、形成される複合材料構造が少なくとも保存物品の一部を形成するように成形可能なように、成形、サイズ調整、および製造がされる。複合材料構造は、柔軟性に加えて、消費者にとって魅力的である明るい白色の不透明で魅力的な印刷面といった強化された特性も有する。複合材料構造のミネラル含有層は、複合材料に外部印刷可能面を提供し、輪転グラビア、ヒートセット、熱伝達、スクリーン、シルクスクリーン、レーザーオフセット、フレキソ、およびＵＶ等を含む前処理をせずに、さまざまな印刷技術を用いて印刷され得る。複合材料構造は、さらにそれら全てが高耐久性、良好な防湿耐性および生分解性を有する収納箱、小袋、スリーブ、袋、ガセット袋、サイドガセット付き袋、布袋、ガセット起立型袋、再密閉可能起立型袋、ラベル、棚シート、および当該技術分野における多くの他のフレキシブルシート構造といった、所期の保存物品形態への容易な機械加工を可能にする質量、剛性、引張強度、および他の特性を有する。さらに、フレキシブルシート複合材料ミネラル含有層は、他の層と組み合わせて、熱可塑性物質含有材料の封止に合った標準的なシーリング方法を用いて封止により閉包され得る。複合材料に使用されるミネラル含有層は、非常に濃密で高基本重量の基板を提供する。この基板は、密度および重量において有効であるが、土類ミネラル１トン当たりが低コストであるため、プラスチックおよびポリマーフィルムに通常付きものである１トン当たりのコスト高がなく、ＭＳＩ当たりに高いドル生産量を可能にする。最後に、複合材料において、ミネラル基板は単独であっても、他の材料との組み合わせであっても、低コストの殺菌可能で静電気を防止する実質的に非伝導性であるバリアフィルムとして機能することができる。
【００２９】
本発明は、添付図面に関連してなされる以下の好ましい実施例の詳細な説明から理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に説明される詳細な説明は、現在好適である実施形態の説明を目的とするものであり、本願発明が構成または利用される形態のみを表すものではない。本説明は本願発明を構成および機能させるための工程の機能および順序を説明する。ただし、同一または同等の機能および順序は、異なる実施形態によっても実現されるものであり、またそのような実施形態も本願発明の範囲内に含まれるものであることを理解されたい。
【００３１】
積層フレキシブルシート用途において現在未知の環境に優しいミネラル材料の例として、重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）および、結合剤と結びつき、押し出されてロールストック、フィルム、およびシートの材料層を形成することが可能な材料である他のミネラルが挙げられる。結合剤は、重量的には仕上げ材料をほんの少し（約１５パーセントから３０パーセント）だけ含むため非常にコスト効率が良いものの、通常は積層およびクロス積層のフレキシブルシートと同様により高価なプラスチックやポリマーと関連する特性を維持する。さらには、高速インフレーションフィルム加工を用いて生成され、さらに製造コストを下げ、精度保持製造仕様および性質を向上させる。特にＧＣＣは自然に白色で明るく不透明であるため、優れた印刷性性質を有し、コロナ処理や他の表面コーティングを必要とせず、さらにコストを引き下げる。材料は、結合剤として熱可塑性内容物（減少された内容物ではあるが）を含むため、様々な上述のシーリング方法に対応し、包装処理時に効率的な充填およびシーリングが可能になる。ＧＣＣまたは、ミネラル含有材料（例えば、結合剤と結びついて平らなロールやシートを形成することが可能な材料であって、ポリマーよりも低コストで本発明のフレキシブルシート複合材料に外部の印刷可能面を与えるような非常に高密度で重い基本重量フィルムを生成するタルク、珪藻土、ミネラル含有層、雲母、シリカ、ガラス、粘土、ゼオライト、スレート等）といった他の土類物質は、トン当たりさらに低いコストで低い生産量を大いに補い、非常に優れた、コスト効率が良く魅力的なフレキシブルシート包装材料になる。また、ミネラル内容物は、処理やコーティングなしで比較的低コストでいくつか同様のガスおよび湿度バリア性質を提供する。
【００３２】
この主にミネラルベースの材料の主要な特徴は、積層および複合材料の構造において非常に有益である可塑性特性であり、流出を引き起こすのに十分な力が作用した際に破裂することなく継続的に変形し、また加えられた力が除かれた後は形状を保持することを可能にする。可塑性とは、不変性のように性質上の用語であり、物理的特性を持つ複合材料を表す。可塑性は、降伏値や流動性、またはそれに相当するものにより成り立つ複雑な特性であるため、定量的に定義がなされないことがある。
【００３３】
ミネラルベース材料は、数ある中でも石灰石といった自然源から作ることが可能であり、生分解、光分解、および堆肥可能であることがあり、製造に水は使用せず、ファイバーよりもより少ないエネルギーおよびより少ない数の化学物質を使用する。よって、組み合わさると、多岐にわたる軟質および半硬質フィルム包装用途においてポリマーおよびプラスチックに大いに取って代わる。構造内の結合剤には、それに限ったものではないが、密度が０．９４から０．９６以上の密度になる高密度包装を可能にする直鎖を有する炭化水素ポリマーである高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が挙げられる。ＨＤＰＥは、経済的であり、大抵の方法で容易に加工でき、良好な防湿バリアおよび良好な耐化学性を有する。比較的低い融点を有し、ほとんどの形態で半透明であり、比較的柔軟で優れた可削性を持つ。また、高伸長性を有する。ＨＤＰＥ等のポリマーは、通常、押し出し中に１つ以上の、紫外線に対して感受性がありポリマーの分離を引き起こすことができるケトン基等の添加剤、またはポリマーの光酸化を開始させることができ、またその結果ポリマーの分離を起こす他の感光添加剤を取り込むことで光分解可能になり得る。別の結合剤は、高分子量高密度ポリエチレン（ＨＭＷＨＤＰＥ）である。このポリエチレン族材料は、一般に、平均分子量が２００，０００から５００，０００の範囲の線状コポリマーまたはホモポリマーと定義される。メルトインデックスは分子量に反比例するために、ＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８、Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｆによるメルトフローインデックスは別の定義方法である。これらの高荷重メルトインデックスは、１０分当たり１５グラムの範囲である。ほとんどのＨＭＷ（高分子量）ポリマーグレードは、０．９４４から０．９５４グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｍ３）の濃度範囲のコポリマーである。
【００３４】
このミネラルベース材料により優れたフィルム（０．００３インチ未満）およびシート（０．００３インチを超える）を作り出すことができる。環境に優しい重質炭酸カルシウム材料には、合成商業印刷用紙に取り込まれる、台湾、台北市のＴａｉｗａｎ  Ｌｕｎｇ  Ｍｅｎｇ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるＸＴＥＲＲＡＮＥおよび他の異なる製造業者により製造される商標名Ｖｉａ−ＳｔｏｎｅＴＭのものと同様の製品が挙げられる。重質炭酸カルシウムまたは他のミネラル含有材料は、数ある中でも石灰石といった自然源から作ることが可能であり、生分解、光分解、および堆肥可能であることがあり、水を使用せず、より少ないエネルギーおよびより少ない数の化学物質を使用するため、他の非生分解性のより環境配慮に劣る材料よりも有益である。
【００３５】
大きなコスト削減、環境特徴、および改良画像は、ＨＤＰＥまたは他の材料等の結合剤と結合した最高８５パーセントの実質的重量のミネラルを含むインフレーションフィルムＧＣＣまたは他のミネラルベースフィルムの層を利用することで実現され得ることが判明している。図１Ａの従来技術に優るそのような利点が一つ得られる。図１Ａは、オレアイダ（Ｏｒｅ−Ｉｄａ）の野菜包装に使用されるフレキシブルシート構造である。このフィルム構造は層１（ＰＥＴ）、層２（インク）、層３（同時押出ナイロン）、および層４（シーラント）を含む。図１Ｂは、特有のミネラル含有層を複合材料に利用し、層６（インク）、層５（結合剤付きミネラルフィルム）、層７（同時押出ナイロン）、および層８（シーラント）を含む新構造を形成する改良品である。ＰＥＴ層１をコスト効率の良いミネラルフィルム層５に替えることでインク層２を図１Ｂのように移すことを可能にし、結果として、改良された印刷性および、包装の製造に適した引張強度および他の加工関連の特性と同様、従来使用されたＰＥＴ層と比べて、印刷面の不透明性および輝度、より高いインク湿潤、耐ピック性、およびインキ転移を含むようなより満足のいく魅力的な提示をもたらす。また、これはコストのかかるコロナ処理の追加工程なしで実現された。コスト効率には、従来技術のＰＥＴ含有層よりも１トン当たり５０パーセント低コストであるミネラル含有層が含まれる。
【００３６】
図２Ｂは、従来技術の図２Ａに比べて重要な利点を提供する実施形態である。図２Ａは、ＰＥＴを含む最上層９、インクを含む第２層１０、金属化ＯＰＰフィルムの第３層１１、および熱融着コーティングの第４層１２を備える積層構造である。この材料の目的は、スタウファーズオーブンセンセーション（Ｓｔｏｕｆｆｅｒｓ  Ｏｖｅｎ  Ｓｅｎｓａｔｉｏｎｓ）包装用途である。図２Ｂは、結合剤付きのＧＣＣを含む、ミネラル含有層１３に付着し、その後、非金属化ＯＰＰ層１６に、そして最後にシーラント層１５に接着する表面塗布インク１４を含む。ミネラル含有層に本来備わっている優れた表面印刷位置合わせ性（ｐｒｉｎｔ  ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）、平滑度、光沢、輝度、および不透明性のために、表面塗布インク１４の印刷性は優れており（下記の表１を参照のこと）、ＯＰＰ層１６は高価な印刷品質処理を必要としない。また、ミネラル含有層１３の結合剤は、適正な包装性能のために十分な耐湿性を有する。
【００３７】
【表１】
0005442613.tif 000002
【００３８】
従来技術の図２Ａに使用される金属化ＯＰＰ層１１はもう必要ではなく、また図２Ｂの層１４はもう金属化ＯＰＰを必要としないため、大幅なコスト削減が得られる。さらに、ミネラル層１３は、図２Ｂの構造の必要構成要素ではない従来技術のＰＥＴ層９よりも５０パーセント安価である。
【００３９】
先行技術の図３Ａは、ナッツ、ドライフルーツ、調理用に細かく砕かれた食材（ｃｏｏｋｉｎｇ  ｂｉｔｓ）等を含む包装材料として使用される３層積層フレキシブルシート複合材料を示す。先行技術の図３Ｂは、高品質で印刷するため、および、インク層１８およびシーラント層１９を挟み、ＯＰＰ層１７および２０によって与えられる構造的硬直性、引張強度、および剛性を利用するために設計されている。図３Ｂは、ミネラル含有層２２およびインク表面２１だけを使用することで可能になった改良品を図示する。図３Ｂの軟質包装複合材料は、２つのＯＰＰ層１７および２０の代わりに、１つの重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）層２２を使用して材料コストを著しく削減する。ＨＤＰＥ結合剤付きのＧＣＣ層２２は、ＯＰＰ層１７および２０の組み合わせたものと比べて１トン当たり５０パーセントコストが安い。さらに、層２２の表面印刷品質および印刷性の側面は、層１７および２０に比べて改良されている。さらに、図３Ｂのミネラルベースの層および複合材料は、堆肥化性、生分解性、光分解性、リサイクル性、および維持性を有し、製造時には、水質汚染または大気汚染化学物質を環境へ放出せず、より少ないエネルギーを使用し、温室効果ガス（ＣＯ２）を排出しない。下記の表２を参照のこと。
【００４０】
【表２】
0005442613.tif 000003
エネルギー消費計算は下記の通りである。
注記： 電力からエネルギーへの変換＝２４５０Ｋｃａｌ／ＫＷＨ
蒸気からエネルギーへの変換＝６５５Ｋｃａｌ／Ｋｇ
ミネラル層＋結合剤：
製造中、電力消費は７２０ＫＷＨ／ＴＰである。
ＲＭＰは、蒸気処理を有さない。
電力エネルギー消費＝７２０×２４５０＝１７６４×１０３Ｋｃａｌ／ＴＰである。
【００４１】
従来技術図４Ａは、さまざまな厚さを有し、乾燥ミックスのバッグインボックス用途に使用される一般的なフレキシブルシート複合材料である。層２３は、同時押出ＨＤＰＥであり、層２４はシーラントである。同時押出ＨＤＰＥは、７０重量パーセントミネラルおよび３０重量パーセント以下のＨＤＰＥを含むミネラル層２５よりも重量当たりはるかに高価である。図４Ｂの構造は、ＨＤＰＥが多く削減されており、製造のコスト効率がはるかに良い。図４Ｂの構造における改良により、包装に必要とされる十分なバリア特性の維持もなされる。さらに、図４Ｂに示されるミネラルベースの層および全体の複合材料構造は、堆肥化性、生分解性、光分解性、リサイクル性、および維持性を有し、製造時には、水質汚染または大気汚染化学物質を環境へ放出せず、また、より少ないエネルギーを使用し、温室効果ガス（ＣＯ２）を排出しない。
【００４２】
図５Ａは、乾燥飲料ミックス製品に使用される従来技術の軟質複合材料を示す。紙層２７、ポリエチレン層２８、ホイル層２９、およびシーラント層３０を含む。この用途において、紙層２７はいくらかの構造的剛性を、ポリエチレン層はいくらかの柔軟性を、そしてホイル層は構造および湿度バリア特性をもたらす。図５Ｂは、ミネラル材料含有層３１を使用する改良構造を示す。改良構造はまたホイル層３２およびシーラント層３３を含む。図５Ｂのフレキシブルシート構造は以前の４層の複合材料から３層の複合材料に層を減らした結果から生じるコスト利点をもたらす。また、ミネラル含有層３１によって柔軟性および印刷性がもたらされる。ミネラル層３１におけるＨＤＰＥ結合成分には湿度バリアおよび構造的特性が備わっているため、ホイル層３２はカリパス（ｃａｌｉｐｅｒ）が減少し、さらなるコスト削減になる。さらに、ミネラルベースの層３１は、堆肥化性、生分解性、光分解性、リサイクル性、および維持性を有し、製造時には、水質汚染または大気汚染化学物質を環境へ放出せず、より少ないエネルギーを使用し、温室効果ガス（ＣＯ２）を排出しない。
【００４３】
従来技術の図６Ａは、真空包装またはベントバルブのコーヒーに使用される軟質包装構造を示す。層３４はポリエステル、層３６はポリエチレン、層３７はホイル、そして層３８はシーラントである。図６Ｂは、図６Ａの従来技術の構造における改良品を示す。改良品は、１層少なく、結合剤付きの重質炭酸カルシウムの層３９、ホイルの層４０、およびシーラントの層４１を含む。層３４および３６は、印刷性はもとより、実質的な柔軟性および成形性をもたらす。層３７は、完全な湿度バリア特性、構造、および引張強度を提供する。しかしながら、柔軟性、印刷性、および成形性は、１トン当たりはるかに安価な材料のコストで、層３９の１層だけから提供され得る。さらに、光沢コーティング付きの層３９の印刷品質は、層３４よりも上回る。図６Ｂの構造は、４層である図６Ａよりも少ない層を使用し、より効果的な生産効率を提供する。
【００４４】
図７Ａの従来技術の軟質包装構造は、通常４．５から５．５ミルの厚さで製造される液体入り起立型小袋に使用される。この構造は、ポリエステルの層４２、ナイロンの層４３、ホイルの層４４、およびシーラントの層４５を含む。図７Ｂの構造は、結合剤付きの重質炭酸カルシウムの層４６、ホイルの層４７、およびシーラントの層４８を含む。ポリエステル層４２はとてもひっかき傷に強いが、とても高価であり、許容できる印刷性を得るために、しばしばコロナ処理を必要とする。ナイロンの層４３は高引張強度を提供するが、とても高価である。図７Ｂの構造は改良品であり、はるかに安価でありながら、高価なコロナ処理なしで優れた印刷性をもたらす。さらに、層４６は、本用途においては単一の材料としてナイロンおよびポリエステル両方の機能を果たす。
【００４５】
図８Ａの従来技術の軟質包装構造は、バッグインボックススタイルのコールドシリアル製品に使用される同時押出の１００パーセントＨＤＰＥフィルム材料の層４９である。この材料は、事前押出樹脂コストが１トン当たり２，０００ドルを超えており、１．７５ミルからほぼ２．７５ミルの厚みの範囲で存在する。図８Ａにおいて優れた改良品が示されており、ＨＤＰＥ結合剤付きの重質炭酸カルシウムの層５１およびシーラントの層５２が示されている。層５２は、層４９と比べて、１トン当たり５０パーセント少ないコストで適切なバリア特性を維持する。また、必要に応じて、層５１は以前はなかった高品質印刷性を提供することが可能である。さらに、ミネラルベースの層５１は、堆肥化性、生分解性、光分解性、リサイクル性、および維持性を有し、製造時には、水質汚染または大気汚染化学物質を環境へ放出せず、より少ないエネルギーを使用し、温室効果ガス（ＣＯ２）を排出しない。
【００４６】
図９Ａの従来技術のフレキシブルシート包装構造は、再密閉型のコールドシリアル印刷袋に使用される代表的な材料である。層５３はポリプロピレン（ＰＰ）、層５４はインク、層５５は接着剤、そして層５６はＰＰである。図９Ｂは、改良構造を示しており、インクの層５７，ＨＤＰＥ結合剤付きの重質炭酸カルシウムの層５８，接着剤の層５９、およびＰＰの層６０を含む。ＰＰは、８５パーセントミネラルフィルムの層５８よりもはるかに高価であるため、ＰＰ層５３をミネラル層５８と置き換えることで大きなコスト削減を生む。また、高品質の画像および印刷性の実現にはコロナ処理が必要とされない。
【００４７】
図１０Ａの従来技術のフレキシブルシート包装複合材料は、朝食バーの包装に使用される代表的なフィルムである。このフィルムは、ＰＰ層６１、インク層６２、接着剤層６３、および金属化フィルム層６４を含む。改良複合材料構造は、図１０Ｂに示されている。この構造は、インク層６５、接着剤層６６、結合剤付き重質炭酸カルシウムミネラル層６６ａ、および非金属化フィルム層６７を含む。層６１のＰＰフィルムが必要とされないので、図１０Ｂの改良構造は、はるかに安価なコストという利点をもたらす。また、ＰＥＴフィルムの層６７は金属化を必要としないために、さらなるコスト削減が実現される。
【００４８】
図１１Ａに示される従来技術のフィルム構造は、家庭用棚シートの製造にしばしば使用されるフレキシブルシート構造である。層６８は剥がして貼るラベルの裏当て、層６８ａはよく見られるラベル接着剤、層６９はＰＶＣ、同様のプラスチック、またはポリマー材料の一種である。この用途の改良構造は、図１１Ｂに示されている。改良構造は、剥がして貼るラベルの裏当てである層７０と、よく見られるラベル接着剤である層７０ａと、結合剤付きの重質炭酸カルシウムである層７１とを含む。ミネラル層７１の１トン当たりのコストはＰＶＣの層６９よりもはるかに安価であるために、これは顕著な改良である。また、層７１の印刷性はＰＶＣの層６９をはるかに上回り、販売時の製品外観を大いに改良する。さらに、層７１は、高品質および高効率の印刷のためにコロナ処理を必要としない。
【００４９】
図１２Ｂは、一口サイズのキャンディーを含む起立型袋のための構造を示す。この構造は、ＰＥＴの層７２、５０ゲージ金属化ＯＰＰである層７３、ポリエチレンの層７４、ポリエチレンの層７５、およびシーラントである層７６を含む。図１２Ｂは、改良フレキシブルシート複合材料構造を示す。この構造は、結合剤付きのＧＣＣ層７７、金属化ＯＰＰ層７８、ポリエチレン層７９、およびシーラント層８０を含む。ＰＥＴ層７２はもう必要ではなく、ＧＣＣ層７７と置き換えられるため、大幅なコスト削減が得られる。また、ＧＣＣ層７７の引張強度および柔軟性のために、金属化層７３はカリパスを５０パーセント減少することが可能であり、結果としてより低コストの金属化ＯＰＰ層７８を生じさせる。
【００５０】
従来技術の図１３Ａは、Ｍ＆Ｍマーズ（Ｍａｒｓ）キャンディー製品を含んでしばしば使用される包装構造を示す。この構造は、層８１の裏面印刷フィルムおよび層８２の紙を含む。ポリエステルの層４２，ナイロンの層４３，ホイルの層４４，およびシーラントの層４５を含む。図１３Ｂに示される改良構造は、結合剤付きのＧＣＣの層８３を含む。ＧＣＣの層８３はこの用途に必要な全てのバリア、印刷性、および構造の属性を含むことから、この構造は２層から１層へと減らされることが可能であり、可削性および製造速度が大いに高まる。さらに、図１３Ｂに示される単層構造の重量によるコストは、２層構造１３よりもはるかに低い。さらに、図１３Ｂのミネラルベースの層および複合材料は、堆肥化性、生分解性、光分解性、リサイクル性、および維持性を有し、製造時には、水質汚染または大気汚染化学物質を環境へ放出せず、より少ないエネルギーを使用し、温室効果ガス（ＣＯ２）を排出しない。図１４Ａに示される従来技術のフレキシブルシート構造は、Ｎａｂｉｓｃｏ社によるチップスアホイに使用される比較的堅い構造であり、Ｂｅｄｆｏｒｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社の再密閉用のティンタイを含む。この構造は、紙層８４、ポリエチレン層８５、ホイル層８６、およびシーラント層８８を含む。図１４Ｂは、改良構造を示しており、結合剤付きのＧＣＣ層８９，ホイルの層９０、およびシーラントの層９１を含む。改良構造は５層の代わりに３層を含んでいるため、コストを大幅に削減し、製造効率を上げる。バリア特性およびＧＣＣ含有層８９の構造のために、紙層８４およびポリエチレン層８５はもはや必要ではなく、仮に使用されるとしても、基本重量およびカリパスが実質的に低下する。
【００５１】
図１５Ａに示される従来技術のフレキシブルシート構造は、押出適用のシーラントである層９３と共に非印刷積層ＰＰ層９２に包装される多くのスナックウェルズ製品において使用される。図１７Ｂは、改良構造を示しており、結合剤付きのＧＣＣ層９４、およびヒートシールコーティングの層９５を含む。ＧＣＣおよびミネラル材料は、ＰＰよりもはるかに安価であるために、大幅なコスト削減が可能である。また、本用途において、ＰＰはコストの追加がなければ適切に印刷できない。必要ならば、ＧＣＣ層９４は、前処理、コーティング、またはコロナ処理を必要としないで印刷が可能である。
【００５２】
図１６Ａに示される従来技術のフレキシブルシート構造は、大型容器における乾燥ソースまたは乾燥スープミックスの包装の多くのバリエーションに使用される。この構造は、紙層９６、ポリエチレン層９７、ホイル層９８、およびシーラント層９９を含む。改良フレキシブルシート材料構造は、図１６Ｂに説明される。この構造は、結合剤付きのＧＣＣの層１００、ホイル層１０１、およびシーラント層１０２を含む。改良構造は、少ない層を使用し、また層９６または９７を必要としないために、大きな費用便益をもたらす。さらなる便益として、紙層９６と比較して層１００の層がより明るく、白く、より不透明な印刷面を持つことが挙げられる。
【００５３】
図１７Ａに示される従来技術のフレキシブルシート構造は、箱詰めされていないパスタを包装するのに使用されるヒートシール可能なポリプロピレン材料である。この構造は、小袋形式の構造にも使用することができる。この構造は、ＯＰＰ層１０３および任意のシーラント層１０４を含む。図１７Ｂに示される改良構造は、結合剤付きのＧＣＣの層１０５および任意のシーラント層１０６を含む。ポリマー含有層１０４の代わりに実質的にミネラルを含有する層１０５を使用することで、大幅に材料コストが削減される。また、前処理、コーティング、またはコロナ処理を必要とせずに印刷性が向上する。さらに、ミネラルベースの層１０５は、堆肥化性、生分解性、光分解性、リサイクル性、および維持性を有し、製造時には、水質汚染または大気汚染化学物質を環境へ放出せず、より少ないエネルギーを使用し、温室効果ガス（ＣＯ２）を排出しない。
【００５４】
従来技術の図１８Ａは、生鮮魚介および冷凍魚介の包装に使用される材料を代表するフレキシブルシート複合材料構造を示す。この構造は、ＰＥＴ層１０７、ナイロン層１０８、ホイル層１０９、およびキャストＰＰ層１１０を含む。図１８Ｂに示される改良構造は、結合剤付きのＧＣＣ層１１１、金属化ホイル層１１２、および結合剤付きのＧＣＣ層１１３を含む。改良構造は層１１２に金属化を施すことを含むが、ＰＥＴ層１０７、ナイロン層１０８、およびキャストＰＰ層１１０の代わりに、同様に機能するＧＣＣ層１１１および１１３を使用することで、結果として大幅にコストが削減される。また、高価な前処理、コーティング、またはコロナ処理の追加がないにも関わらず、ＰＥＴ層１０７よりもはるかに高い印刷性が得られる。
【００５５】
従来技術の図１９Ａは、肉類スナック製品に使用される代表的な構造を説明する。この構造は、ＰＥＴ層１１４、インク層１１５、接着剤層１１６、ＥＶＯＨ層１１７、およびシーラント層１１８を含む。図１９Ｂに示される改良構造は、インク層１１９、結合剤付きのＧＣＣの層１２０、およびシーラント付きのＥＶＯＨ層１２１を含む。コスト削減は、ＰＥＴ層１１４をもう必要としないことで得られる。また、より高品質の非裏面印刷が、ＧＣＣ層１２０の表面において可能である。
【００５６】
従来技術の図２０Ａに示される構造は、大小のペットフードの袋にしばしば使用される多層袋の構造を代表するものである。この構造は、ポリエチレンまたはＰＥＴの湿度バリアコーティング層１２２、紙層１２３、およびヒートシールまたは接着剤シール層１２４を含む。当該技術分野において共通する他の構造は、要件や特定の用途によって、より多くの紙またはポリマーの層を含むことがある。酸素およびガスのバリア特性は必要とされていないが、ペットフード布袋および袋の包装は、包装内部から外部への方向および外部から内部への方向の両方向の水分および脂肪酸の浸透または浸出をしばしば避けなければならない。このような場合、多重層はポリエステルや他のポリクロロトリフルオロエチレンといった同様のバリアフィルムを含んでもよい。高級な袋や布袋には、ホイルや金属化フィルムがまた使われることがある。このようなフィルムは、永久折れ目特性を助長するような剛性、構造、および閉包性をもたらすファイバーの層としばしば結合される。このような用途において、ＧＣＣまたはＨＤＰＥといった他の結合剤付きのミネラル含有材料は、このような包装要件を実現する非常にコスト効率の良い材料の提供が可能である。図２０Ｂは、結合剤付きのＧＣＣ層１２５および紙層１２６を含む改良フレキシブルシート複合材料を示す。ＰＥＴまたはポリエチレンコートの層１２２をＧＣＣ層１２５と取り換えることにより、実質的なコスト削減が得られる。また、ＰＥＴ、ポリエチレン、または紙層１２２または１２３に比べてはるかに良好な印刷品質および印刷性が、ＧＣＣ層１２５の外表面において実現される。さらに、ミネラルベースの層１２５は、堆肥化性、生分解性、光分解性、リサイクル性、および維持性を有し、製造時には、水質汚染または大気汚染化学物質を環境へ放出せず、より少ないエネルギーを使用し、温室効果ガス（ＣＯ２）を排出しないため、図２０Ｂに示される環境的に進歩した複合材料構造を作り出す。
【００５７】
図２１Ａは、クエーカークリスピーミニ（Ｑｕａｋｅｒ  Ｃｒｉｓｐｙ  Ｍｉｎｉｓ）といった小型スナック製品のいくつかに使用される起立型小袋材料において使用される従来技術のフレキシブルシート構造を示す。この構造は、ＰＥＴ層１２７、ポリエチレン層１２８、金属化ＯＰＰ層１２９、およびシーラント層１３０を含む。図２１Ｂに示される改良フレキシブルシート構造は、結合剤付きのＧＣＣ層１３１、金属化ＯＰＰ層１３２、およびシーラント層１３３を含む。製造における大幅なコスト利点は、図２１Ｂの構造において、４層（図２１Ａ）から３層に層の数を減らすことで得られる。また、ＰＥＴ層１２７およびポリエチレン層１２８を必要としないことで、全体の材料コストを削減する。これは、ミネラル層１３１が、ポリエチレンまたはＰＥＴの樹脂よりも１トン当たりはるかに安価であるからである。さらに、ＧＣＣ層１３１の優れた印刷性のため、販売時の包装外観は、はるかに魅力的である。
【００５８】
図２２Ａは、包装小売製品の全商品に亘ってよく使用される従来技術のフレキシブルシート構造である。この構造は、ＯＰＰ層１３４、ＰＥ層１３５、およびＯＰＰ層１３６を含む。図２Ｂに示される改良構造は、結合剤付きのＧＣＣの層１３７およびＯＰＰ層１３８を含む。
【００５９】
図２３Ａは、ナッツの包装によく使用される従来技術のフレキシブルシート構造である。この構造は、ＰＥＴ層１３９、および金属化ホイルの層１４０を含む。改良フレキシブルシート構造は、結合剤付きのＧＣＣ層１４１、および金属化ホイルの層１４２を含み、図２３Ｂに示される。ＰＥＴ層１３９をＧＣＣ層１４１と取り換えることにより、膨大なコスト削減が得られる。また、ＧＣＣ層１４１の濃度および構造により、金属化ホイル層１４０に含まれる材料の量を最小限にすることができ、材料コストをさらに削減する。
【００６０】
本発明の前述の実施形態において、フレキシブルシート複合材料が非ミネラル含有層を有するとき、ミネラル含有層は非ミネラル含有層に直接結合され、ミネラル含有層上にシーラント層または他の皮膜材料が配置されることなく、ミネラル含有層は完全に、または実質的に環境にさらされることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１Ａ】冷凍野菜再密閉可能起立型包装での使用のために作られた、従来技術の積層フレキシブルシート材料の概略的側面図である。
【図１Ｂ】本発明の態様による冷凍野菜再密閉可能起立型包装での使用のために作られた、ミネラル含有積層フレキシブルシート材料の概略的側面図である。
【図２Ａ】ディスプレー時に直立するためのサイドガセット付き垂直充填包装の形成のために作られた、高品質画像付きの従来技術の積層フレキシブルシート材料の概略的側面図である。
【図２Ｂ】本発明の態様によるディスプレー時に直立するためのサイドガセット付き垂直充填包装の形成のために作られた、高品質画像付きの高濃度ミネラル含有層積層フレキシブルシート包装の概略的側面図である。
【図３Ａ】ナッツ、乾燥食品、調理用に細かく砕かれた食材（ｃｏｏｋｉｎｇ  ｂｉｔｓ）等のために作られた従来技術のフレキシブルシート材料の概略的側面図である。
【図３Ｂ】本発明の態様によるナッツ、乾燥食品、調理用に細かく砕かれた食材（ｃｏｏｋｉｎｇ  ｂｉｔｓ）等のために作られた、軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図４Ａ】乾燥ミックス用のバッグインボックス（ｂａｇ−ｉｎ−ｂｏｘ）用途のために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図４Ｂ】本発明の態様による乾燥ミックス用のバッグインボックス用途のために作られた、軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図５Ａ】乾燥飲料ミックス製品用に作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図５Ｂ】本発明の態様による乾燥飲料ミックス製品用に作られた、軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図６Ａ】真空包装またはベントバルブ（ｖｅｎｔｉｎｇ  ｖａｌｖｅ）付きのコーヒー用に作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図６Ｂ】本発明の態様による真空包装またはベントバルブ付きのコーヒー用に作られた、軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図７Ａ】液体、起立型小袋（通常は４．４から５．５ミルの厚さ）において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図７Ｂ】本発明の態様による液体、起立型小袋（通常は４．４から５．５ミルの厚さ）用に作られた、軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図８Ａ】バッグインボックス型のコールドシリアル製品において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図８Ｂ】本発明の態様によるバッグインボックス型のコールドシリアル製品において使用するために作られた、軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図９Ａ】再密閉機能を含むコールドシリアル印刷袋において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図９Ｂ】本発明の態様による再密閉機能を含むコールドシリアル印刷袋として使用するために作られた、軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図１０Ａ】小売食品朝食バー用の印刷包装材料において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図１０Ｂ】本発明の態様による小売食品朝食バー用の印刷包装材料として使用するために作られた、軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図１１Ａ】追加の防湿バリアが必要な際の複合材料において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図１１Ｂ】本発明の態様による追加の防湿バリアが必要な際の複合材料用として使用するために作られた、軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図１２Ａ】一口サイズのキャンディーを含む起立構造において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図１２Ｂ】本発明の態様による、一口サイズのキャンディーを含む起立構造として使用するために作られた、軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図１３Ａ】多くのＭ＆Ｍキャンディー製品用の構造において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図１３Ｂ】本発明の態様による多くのＭ＆Ｍキャンディー製品用の構造において使用するために作られた複合材料用の軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図１４Ａ】Ｎａｂｉｓｃｏ社によるチップスアホイ（Ｃｈｉｐｓ  Ａｈｏｙ）クッキーブランド用の構造において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図であり、Ｂｅｄｆｏｒｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社の再密閉用のティンタイ（ｔｉｎ−ｔｉｅ）を含む。
【図１４Ｂ】本発明の態様によるＮａｂｉｓｃｏ社によるチップスアホイクッキーブランド用の構造において使用するために作られた複合材料用の軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図であり、Ｂｅｄｆｏｒｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社の再密閉用のティンタイを含む。
【図１５Ａ】内側にシーラント押出成形品が付いた非印刷の積層ポリプロピレンに包装されるいくつかのスナックウェルズ（Ｓｎａｃｋ  Ｗｅｌｌｓ）製品において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図１５Ｂ】本発明の態様による、内側にシーラント押出成形品が付いた非印刷の積層ポリプロピレンに包装されるいくつかのスナックウェルズ製品用の構造用に作られた複合材料として使用するために作られた軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図１６Ａ】一般的に１つか２つのカラーライン印刷を有し、大型容器内の乾燥ソースまたは乾燥スープミックスの多数のバリエーションのための構造として使用するために作られ、ＭｃＣｏｒｍｉｃｋ社や他の多数の会社による様々な乾燥ミックスと同様にリプトンティー（Ｌｉｐｔｏｎ  Ｔｅａ）起立型小袋にも使用される従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図１６Ｂ】本発明の態様による、一般的に１つか２つのカラーライン印刷を有し、大型容器内の乾燥ソースまたは乾燥スープミックスの多数のバリエーションのために作られ、ＭｃＣｏｒｍｉｃｋ社や他の多数の会社による様々な乾燥ミックスと同様にリプトンティー（Ｌｉｐｔｏｎ  Ｔｅａ）起立型小袋にも使用される軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図１７Ａ】販売時により良い高品質印刷効果を与えるための構造における使用、つまり防湿バリアにおいて何らかの改善をした金属化構造の使用のために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図１７Ｂ】本発明の態様による、販売時により良い高品質印刷効果を与えるための構造における使用、つまり防湿バリアにおいて何らかの改善をした金属化構造の使用のために作られた軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図１８Ａ】海産物の包装のための構造において使用するために作られた、食料品業界向けに近年開発されたバリエーションを伴ういくつかの構造を代表する従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図１８Ｂ】本発明の態様による、海産物の包装のために作られた、食料品業界向けに近年開発されたバリエーションを伴ういくつかの構造を代表する、軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図１９Ａ】大型サイズの包装において良好な酸素および湿度バリアおよび再密閉性を要する、肉類スナック製品の包装用の構造において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図１９Ｂ】本発明の態様による、大型サイズの包装において良好な酸素および湿度バリアおよび再密閉性を要する、肉類スナック製品の包装用の構造において使用するために作られた軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図２０Ａ】いくつかの餅製品用の構造において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図２０Ｂ】本発明の態様による、いくつかの餅製品用の構造において使用するために作られた軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図２１Ａ】クエーカーミニ（Ｑｕａｋｅｒ  Ｍｉｎｉｓ）といった小型スナック製品のいくつかに使用される起立型小袋材料用の構造において使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図２１Ｂ】本発明の態様による、クエーカーミニといった小型スナック製品のいくつかに使用される起立型小袋材料において使用するために作られた軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図２２Ａ】塩味スナック全商品に亘る製品用の包装における構造として使用するために作られた従来技術の軟質材料構造の概略的側面図である。
【図２２Ｂ】本発明の態様による、塩味スナック全商品に亘る製品用の包装用の構造において使用するために作られた軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図２３Ａ】ガラスまたはファイバーの缶内のいくつかのナッツ用の構造よりはむしろ典型的な金属化構造を持つ軟質積層であるもののための構造において使用するために作られた軟質材料構造の概略的側面図である。
【図２３Ｂ】本発明の態様による、ガラスまたはファイバーの缶内のいくつかのナッツ用の構造よりはむしろ典型的な金属化構造を持つ軟質積層であるもののための構造において使用するために作られた軟質複合材料構造における重質炭酸カルシウム含有層の概略的側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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