(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の一連の工程からなることを特徴とする、包装袋に気体を封入する方法。
１、ガスバリア性を有する基材層と熱シール可能なシーラント層とを少なくとも有する積層体の、シーラント層同士を対向させ、周縁を熱シールして上部開口部を有する包装袋を成形する工程。
２、包装袋の両側をチャックで保持し、上部開口部から収納物を充填する工程。
３、上部開口部より偏平断面のエアーノズルを挿入し、弾性体を備えたピンチで上部開口部をエアーノズルごと挟んで気密状態とする工程。
４、エアーノズルより大気圧以上に加圧した気体を包装袋内部に封入する工程。
５、ピンチで開口部を挟んだままエアーノズルを抜去し、次いでピンチの下部を包装袋の軟化温度以下の温度のシールバーで挟む工程。ここで、シールバーの加熱方式は、インパルスシール方式であり、シールバーは冷却機構を備える。
６、シールバーを加熱して上部開口部を熱シールし、次いでシールバーを包装袋の軟化温度以下に冷却したのち、ピンチ、シールバーおよびチャックを開放する工程。
【請求項２】
包装袋の形状が、スタンディングパウチ形状であることを特徴とする請求項１に記載の包装袋に気体を封入する方法。
【請求項３】
収納物がテニスボールであることを特徴とする請求項１または２に記載の包装袋に気体を封入する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装袋に収納物と共に大気圧以上の圧力の空気や不活性ガス等の気体を封入する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟包装材料を袋状に加工したパウチに、内容物を収納した後、容器内の空気を窒素ガスなどの不活性ガスで置換して、内容物の酸化を防止する方法が、古くから行われている。単に内容物の酸化を防止する目的であれば、容器内の圧力を外部よりも高くする必要はないので、比較的簡単な設備で充填包装を行うことができる。
【０００３】
しかし例えば硬式テニスボールのように、内部の圧力が高く、しかも外から空気を補充することができない構造の物品などは、製造後に内部の空気が漏れ出すのを防ぐために、缶容器などに加圧した状態で密閉保存する必要がある。
【０００４】
従来、これらの加圧密閉容器への充填方法としては、内容物と容器を共に加圧チャンバー内に入れ、加圧チャンバー内で、充填、封緘操作を行うことが一般的に行われているが、加圧チャンバー設備は、非常に大がかりな設備であり、従って包装に要するコストが大きなものになるという問題があった。
【０００５】
特許文献１に記載された硬質テニスボールの包装方法は、上記の従来の問題を解決するためになされたものであり、包装材の内部に、硬質テニスボールと共にドライアイスなどの常温常圧で気化する気化性物質を挿入して包装材を密封した後に、気化性物質を気化させて包装材の内部を加圧状態とする方法である。
【０００６】
特許文献２に記載されたテニスボール収納体は、合成樹脂を基層とする気密性のシート材から成る筒型の収納部と、収納部の一方の端部の内部に形成された椀型底部と、テニスボールが収納されて所定内圧が充填された収納部を密封する収納部他端の封着部と、収納部の一方の端部を構成し、直立した収納部を支持する脚部とを含んで構成されているテニスボール収納体である。
【０００７】
特許文献２に記載されたテニスボール収納体は、従来の金属缶やプラスチック容器に替えて、気密性のシート材をその材料としたので、廃棄時に嵩張らず、開封も容易であり、製造原価も廉価で済むという特徴を持っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第3580401号公報
【特許文献２】特許第3940827号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載された方法によれば、比較的簡単な設備で、内部が加圧状態となった包装体を製造することができる。しかし、特許文献１に記載された方法において、包装体の内部の圧力を特定の値にしようとした場合、内部に挿入する気化性物質の量を厳密にコントロールする必要がある。しかし常温で気化する物質を常温で厳密に秤量することには、本質的な困難性が伴うものである。
【００１０】
仮に気化性物質の量を正確にコントロールできたと仮定しても、包装容器が金属缶などのように内容積が一定のものであれば問題はないが、包装容器が軟包装パウチのように、形状が変化しやすく、従って密封時点での内容積が変動し易いものである場合には、密封後の内圧のばらつきが大きくなり、包装体としての品質を安定させることが困難であるという問題がある。
【００１１】
また特許文献２に記載されたテニスボール収納体は、底部として椀型に形成された部品を予め準備する必要があるため、通常のパウチに比較して割高であり、また内部を加圧状態とするために、前記加圧チャンバーなどの特殊な加圧充填装置を必要とするという問題がある。
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は、軟包装材料を用いた包装袋に収納物と共に大気圧以上の圧力の気体を封入する方法に関し、簡単な設備によって実行可能であり、しかも内圧の安定した包装体が得られる方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、以下の一連の工程からなることを特徴とする、包装袋に気体を封入する方法。
１、ガスバリア性を有する基材層と熱シール可能なシーラント層とを少なくとも有する積層体の、シーラント層同士を対向させ、周縁を熱シールして上部開口部を有する包装袋を成形する工程。
２、包装袋の両側をチャックで保持し、上部開口部から収納物を充填する工程。
３、上部開口部より偏平断面のエアーノズルを挿入し、弾性体を備えたピンチで上部開口部をエアーノズルごと挟んで気密状態とする工程。
４、エアーノズルより大気圧以上に加圧した気体を包装袋内部に封入する工程。
５、ピンチで開口部を挟んだままエアーノズルを抜去し、次いでピンチの下部を包装袋の軟化温度以下の温度のシールバーで挟む工程。ここで、シールバーの加熱方式は、インパルスシール方式であり、シールバーは冷却機構を備える。
６、シールバーを加熱して上部開口部を熱シールし、次いでシールバーを包装袋の軟化温度以下に冷却したのち、ピンチ、シールバーおよびチャックを開放する工程。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、包装袋の形状が、スタンディングパウチ形状であることを特徴とする請求項１に記載の包装袋に気体を封入する方法である。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、収納物がテニスボールであることを特徴とする請求項１または２に記載の包装袋に気体を封入する方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る、包装袋に気体を封入する方法によって得られる包装体は、ガスバリア性を有する基材層と熱シール可能なシーラント層とを少なくとも有する積層体の、シーラント層同士を対向させ、周縁を熱シールしてなる包装袋に、収納物と大気圧以上の圧力の気体を封入してなる包装体であるから、封入した気体が漏れ出すことがなく、長期間に亘って内部の圧力を保持することができる。
【００１８】
また本発明に係る方法によれば、包装袋の開口部を弾性体を備えたピンチでエアーノズルごと挟んで気密状態とした後に気体を圧入するので、気体の洩れがなく、大気圧以上の加圧が容易に可能である。
【００１９】
また包装袋の開口部を弾性体を備えたピンチで挟んだ状態のままエアーノズルを抜去し、ピンチの下部をシールバーで挟み、熱シールするので、気体の洩れが最小限に留められる。
【００２０】
上部開口部を熱シールする際に、予め包装袋の軟化温度以下の温度にしたシールバーで挟み、次いでシールバーを加熱して上部開口部を熱シールし、次いでシールバーを包装袋の軟化温度以下に冷却したのち、ピンチとシールバーを開放するようにしたので、シールバーの熱によって加圧された包装袋が変形したり破れたりすることがなく、安定した熱シールが行える。
【００２１】
本発明に係る、包装袋に気体を封入する方法は、包装袋をスタンディングパウチ形状とすることによって、その効果をさらに発揮させることができる。またテニスボールの加圧包装体を作成する方法として好適に使用できる。
【００２２】
本発明に係る気体の封入方法によれば、大がかりな加圧チャンバー等の高価な設備を使用する必要がなく、簡単な設備で、内圧の安定した包装体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１（１）〜（６）は、本発明に係る、包装袋に気体を封入する方法における各工程を示した説明図である。
【図２】図２は、本発明の方法に用いる包装袋の一例を示した模式図である。
【図３】図３（１）は、本発明の方法において、包装袋の上部開口部にエアーノズルを挿入して弾性体を備えたピンチで挟んだ状態を示した模式図である。図３（２）は、図３（１）のＡＡ’断面を示した断面模式図である。
【図４】図４（１）は、図３（１）に示した状態から包装袋に気体を封入した後、エアーノズルを抜去した状態を示した模式図である。図４（２）は、図４（１）のＢＢ’断面を示した断面模式図である。
【図５】図５は、本発明の方法によって得られた包装体の一例を示した模式図である。
【図６】図６（１）、（２）は、エアーノズルの先端の形状の例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（１）〜（６）は、本発明に係る、包装袋に気体を封入する方法における各工程を示した説明図である。なお図１に示した実施態様においては、包装袋がスタンディングパウチ形状である場合を示している。
本発明に係る、包装袋に気体を封入する方法は、以下の一連の工程からなることを特徴とする。
１、図１（１）に示したように、ガスバリア性を有する基材層と熱シール可能なシーラント層とを少なくとも有する積層体の、シーラント層同士を対向させ、周縁を熱シールして上部開口部（３）を有する包装袋（２）を成形する工程。
２、図１（２）に示したように、包装袋の両側をチャック（１２）で保持し、上部開口部から収納物（１５）を充填する工程。
３、図１（３）に示したように、上部開口部より偏平断面のエアーノズル（１３）を挿入し、弾性体を備えたピンチ（８）で上部開口部をエアーノズル（１３）ごと挟んで気密状
態とする工程。
４、図１（４）に示したように、エアーノズル（１３）より大気圧以上の圧力の気体（１４）を包装袋内部に封入する工程。
５、図１（５）に示したように、ピンチ（８）で開口部を挟んだままエアーノズル（１３）を抜去し、次いでピンチ（８）の下部を包装袋の軟化温度以下の温度のシールバー（１１）で挟む工程。
６、図１（６）に示したように、シールバーを加熱して上部開口部を熱シールして、トップシール部（４）を形成した後、シールバーを包装袋の軟化温度以下に冷却したのち、ピンチ、シールバーおよびチャックを開放する工程。
以上の工程により、内部に収納物（１５）と大気圧以上の圧力の気体（１４）が封入された包装体（１）が得られる。
【００２５】
図２は、本発明の方法に用いる包装袋（２）の一例を示した模式図である。
図２に示した包装袋（２）は、いわゆるスタンディングパウチであり、表裏２枚の積層体の間に、シーラント面を外側になるように二つ折りにした底テープ（７）を挿入し、ボトムシール部（６）を船底状に形成し、サイドシール部（５）を形成したものである。包装袋（２）の形状をスタンディングパウチ形状とした場合には、包装袋が丸く膨らみ易いので、本発明の方法には、最も適している。
【００２６】
本発明に係る方法に用いる包装袋（２）の形状については、特にこれらに限定されるものではなく、三方シール袋、合掌シール袋、ガセット袋等さまざまな形状の袋を用いることができる。
【００２７】
図３は、図１（３）に示した工程をより詳細に示した模式図であり、図３（１）は、本発明の方法において、包装袋（２）の上部開口部にエアーノズル（１３）を挿入して、弾性体（１０）を備えたピンチ（８）で挟んだ状態を示した模式図である。また図３（２）は、図３（１）のＡＡ’断面を示した断面模式図である。
【００２８】
包装袋（２）の上部開口部より偏平断面のエアーノズル（１３）を挿入し、弾性体（１０）を備えたピンチ（８）で上部開口部をエアーノズル（１３）ごと挟んで気密状態とする工程を示している。
【００２９】
ピンチ（８）は、金属性のホルダー（９）に弾性体（１０）を取り付けた部品２つが一組となり弾性体（１０）同士で包装袋（２）の開口部を強く挟む機能を有する。弾性体（１０）の材質を適当に設計することにより、包装袋（２）の開口部を偏平断面のエアーノズル（１３）ごと挟んでも、気密性を確保することが可能である。
【００３０】
弾性体（１０）としては、ゴム硬度（ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３）がデュロメーター（Ａ）値で２０〜５０程度の柔らかい材質を使用するとよい。弾性体（１０）の材質としては、低硬度であっても機械的強度の比較的強い天然ゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、熱可塑性エラストマーや、これらを発泡させたスポンジを使用することができる。
【００３１】
エアーノズル（１３）は、包装袋（２）の開口部に挿入してピンチ（８）で挟んだ時に、気密性を確保しやすいように、偏平な断面を有するものとする。またピンチ（８）で挟まれた時につぶれないように、図６（１）、（２）に示したように補強用のリブを備えても良い。また図６（２）に示したように、紡錘形の断面とすることにより、気密性が確保し易くなる。エアーノズルの材質は金属製または強度の高いプラスチック製とする。
【００３２】
図４（１）は、図３（１）に示した状態から包装袋（２）に気体（１４）を封入した後、エアーノズル（１３）を抜去した状態を示した模式図である。また図４（２）は、図４（１）のＢＢ’断面を示した断面模式図である。
気密が保たれた状態で、エアーノズル（１３）から大気圧以上の所定の圧力の気体（１４）を圧入すると、包装袋（２）は膨らみ、膨張した状態となる。この時、包装袋（２）の開口部を、弾性体（１０）を備えたピンチ（８）で挟んだ状態のままエアーノズル（１３）を抜去しても、弾性体（１０）の働きによって常に気密状態が保たれるため、気体（１４）の洩れはごく少なくて済む。
【００３３】
エアーノズル（１３）は、ピンチ（８）で挟まれた状態で包装袋の上部開口部から抜去されるので、エアーノズルの外表面は、滑り性の良いものであることが望ましい。エアーノズルが金属製であれば、鏡面状態に研磨した上で、クロームメッキを施したり、フッ素樹脂加工を施すことは、有効である。またエアーノズル（１３）をプラスチック製とする場合であれば、超高分子ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリアセタール樹脂等の滑り性の良い材質を用いることは、有効である。
【００３４】
続いて、包装袋（２）の開口部をピンチ（８）で挟んだまま、ピンチ（８）の下部を包装袋の軟化温度以下の温度にしたシールバー（１１）で挟む。さらにシールバー（１１）を加熱して上部開口部を熱シールし、挟んだ状態のままシールバー（１１）を包装袋の軟化温度以下に冷却したのち、ピンチ（８）、シールバー（１１）およびチャック（１２）を開放する。
【００３５】
包装袋（２）をシールバー（１１）で挟む時に、シールバーの温度を包装袋の軟化温度以下にする理由は、高温のシールバーが包装袋に接触すると気体の内圧により、包装袋が変形したり、場合によっては破裂することがあるためである。
【００３６】
またトップシール部形成後にシールバー（１１）を開放する前に、シールバーの温度を包装袋の軟化温度以下に冷却する理由も同様であり、シールバーが高温の状態のまま開放されると、気体の内圧により、包装袋のトップシール部が開いてしまう危険性があるためである。
【００３７】
シールバー（１１）は、加熱、冷却が急速に実施できる構造のものであることが望ましい。シールバーの加熱方式としては、大電力をごく短時間印加して加熱プレートを瞬間的に加熱するインパルスシール方式と呼ばれる方式が最も適している。またシールバー（１１）には、冷却機構を備えることが望ましい。
【００３８】
図５は、以上のようにして得られた包装体（１）を示した模式図である。包装袋の開口部は、トップシール部（４）によって閉鎖され、収納物（１５）と気体（１４）が封入されている。
【００３９】
本発明に係る方法に用いる包装袋（２）に用いる積層体は、ガスバリア性を有する基材層とシーラント層を少なくとも有するものである。基材層は、基材フィルムとガスバリア層とからなる構成や、基材フィルムと中間層とガスバリア層からなる構成などが用いられる。
【００４０】
基材フィルムや中間層としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂や、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレン・ビニルアルコール共重合体樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルを主成分とするアクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、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樹脂、ポリアセタール樹脂、アセチル・ジセルロース、アセチル・トリセルロース等の繊維素系誘導体、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂からな
る延伸または未延伸フィルムが使用できる。
【００４１】
基材フィルムとして最も好適に用いられるのは、印刷適性、後加工適性の観点から、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルムや、ポリアミド樹脂（ナイロン６）の二軸延伸フィルムである。基材フィルムの厚さとしては、材質により、５〜３５μｍ程度が適当である。
【００４２】
ガスバリア層としては、アルミニウム箔等の金属箔、アルミニウム蒸着フィルム、金属酸化物蒸着フィルム、窒化物、フッ化物等の単体または複合物を蒸着したフィルムが使用できる。金属酸化物としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化マグネシウム等が用いられる。
【００４３】
ガスバリア層に用いる蒸着フィルムの基材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステルフィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム、環状シクロオレフィンを含むシクロオレフィンフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、ポリイミドフィルム等が用いられる。これらのフィルムは、一軸延伸、二軸延伸、または無延伸フィルムのいずれも使用できるが、機械的強度や寸法安定性を有するものが好ましい。
【００４４】
蒸着薄膜の形成方法は、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ気相成長法等、公知の真空プロセスにより形成する。
【００４５】
アルミニウム箔を用いる場合の厚さとしては、６〜１２μｍ程度が適当である。蒸着薄膜の場合は、５〜３００ｎｍ程度である。
【００４６】
ガスバリア層としては、上記の他、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）樹脂をコートしたＰＥＴフィルム、延伸ナイロン（ＯＮＹ）フィルム、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）フィルムが使用できる。またポリ塩化ビニリデン樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）樹脂、合成高分子ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系樹脂の各フィルムが使用できる。
【００４７】
シーラント層としては、基材層よりも溶融温度の低い熱可塑性樹脂が選択される。例としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等のポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、アイオノマー、未延伸ポリエステル樹脂等が挙げられる。特にポリエチレン樹脂は、好適に用いられる。シーラント層の厚さとしては、３０〜１２０μｍ程度が適当である。
【００４８】
これらの各層は、ラミネート樹脂や接着剤によって貼り合わされる。ラミネート樹脂としては、ＬＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＬＬＤＰＥやこれらの混合物から選択される。ラミネート樹脂は、基材層との接着性を妨げない範囲で、スリップ剤、帯電防止剤、防曇剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の添加剤を含有しても良い。また炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン、タルク等の無機充填剤や顔料等を添加してもよい。
【００４９】
本発明に係る包装体に封入する気体の種類としては、その用途に応じて、空気、窒素、炭酸ガス、酸素、ヘリウムなど任意である。テニスボールの保存容器として用いる場合には、気体として空気または窒素ガスを使用し、圧力は、１１０〜１９０ｋＰａ程度とする
のが良い。以下実施例に基づいて、本発明に係る包装体について具体的に説明する。
【実施例１】
【００５０】
次の層構成からなる積層体を用いて、図２に示した形状のスタンディングパウチを作成した。
積層体の層構成：２５μｍＰＥＴフィルム／酸化珪素蒸着／延伸ナイロン／ＬＬＤＰＥ
（底テープ）：同上
包装袋の寸法：高さ３４５ｍｍ／幅１３０ｍｍ
この包装袋にテニスボールを４個収納し、上部開口部にエアーノズルを挿入し、上部開口部全体をピンチで挟んで気密状態とした。ピンチに用いた弾性体としては、ゴム硬度（デュロメーターＡ値）が４０で、厚さが１０ｍｍのシリコンゴムを使用した。
【００５１】
上部開口部に挿入したエアーノズルから窒素ガスを圧入し、包装袋の内部の圧力が１２０ｋＰａとなるようにした後、エアーノズルを抜去し、ピンチの下部をインパルスシール方式でシールして、トップシール部を形成した。シールバーの温度が積層体の軟化温度以下に下がった時点でシールバーとピンチを開放して目的とする包装体を得た。この包装体は、６０日間保存しても、内部の圧力が１２０ｋＰａ以上に保持されており、テニスボール用保存容器として使用可能であることが判明した。
【００５２】
本発明に係る包装体は、テニスボールのように、加圧した状態で保存することが好ましい物品の容器として好適に用いられる他、人形や帆船の模型などのように、破損しやすい物品の保護容器として、あるいは酸素やヘリウムガス用の簡易ボンベとしても適用することができる。また酸化しやすい飲料と不活性ガスを充填して瓶のような外観とすることにより、空容器の容積が非常に小さくて済む液体容器とすることもできる。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・包装体
２・・・包装袋
３・・・上部開口部
４・・・トップシール部
５・・・サイドシール部
６・・・ボトムシール部
７・・・底テープ
８・・・ピンチ
９・・・ホルダー
１０・・・弾性体
１１・・・シールバー
１２・・・チャック
１３・・・エアーノズル
１４・・・気体
１５・・・収納物
【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】
0005740923.tif 000007