(57)【要約】  包装体に使用するためのフィルム構造の選択を容易にする方法を提供する。一態様では、包装体に使用するためのフィルム構造を選択する方法は、有限要素法（ＦＥＭ）解析によって包装体の臨界衝撃方向を決定するステップであって、この包装体が、所定の容量、所定の形状、及び所定の充填材料を有するステップと、臨界衝撃方向に基づいて包装体に使用するためのフィルム構造の１つ以上の所望の引張特性を決定するステップであって、１つ以上の所望の引張特性が、機械方向の靱性、幅方向の靱性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、及び幅方向の破断応力のうちの少なくとも１つを含むステップと、１つ以上の所望の引張特性に基づいてフィルム構造を選択するステップと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装体に使用するためのフィルム構造を選択する方法であって、
ＦＥＭ解析によって包装体の臨界衝撃方向を決定するステップであって、前記包装体が、所定の容量、所定の形状、及び所定の充填材料を有するステップと、
前記臨界衝撃方向に基づいて、前記包装体に使用するためのフィルム構造の１つ以上の所望の引張特性を決定するステップであって、前記１つ以上の所望の引張特性が、機械方向の靱性、幅方向の靱性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、及び幅方向の破断応力、のうちの少なくとも１つを含むステップと、
前記１つ以上の所望の引張特性に基づいてフィルム構造を選択するステップと、を含む、方法。
【請求項２】
包装体の前記臨界衝撃方向を決定するステップが、特定の高さでの落下試験を実施することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
包装体に使用するためのフィルム構造を選択する方法であって、
特定の高さでの包装体の落下試験を実施するステップであって、前記包装体が、所定の容量、所定の形状、及び所定の充填材料を有するステップと、
前記落下試験中に前記包装体の複数の領域への衝撃応力を解析するステップと、
前記衝撃応力の解析に基づいて、前記包装体に使用するためのフィルム構造の１つ以上の所望の引張特性を決定するステップであって、前記１つ以上の所望の引張特性が、機械方向の靱性、幅方向の靱性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、及び幅方向の破断応力、のうちの少なくとも１つを含むステップと、
前記１つ以上の所望の引張特性に基づいてフィルム構造を選択するステップと、を含む、方法。
【請求項４】
前記包装体への前記衝撃応力が、ＦＥＭデータを含むコンピュータデータベースを使用して解析される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記落下試験が、ＡＳＴＭ  Ｄ５２７６−９８またはＡＳＴＭ  Ｄ２４６３−１０ｂ（手段Ｂ）である、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記フィルム構造の選択が、前記フィルム構造内の層の数を決定することと、前記フィルム構造の厚さを決定することと、前記フィルム構造内のそれぞれの層の前記組成を決定することと、前記フィルム構造の形成のための製造条件を決定すること、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記フィルム構造が、５０重量％を超えるポリエチレンを有する、少なくとも１つのフィルム層を含む、共押出フィルム構造を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記フィルム構造が、５０重量％を超えるポリエチレンを有する少なくとも１つのフィルム層を含む、接着剤で積層された共押出フィルム構造を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記包装体がパウチである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記充填材料が液体である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記充填材料が複数の固体を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
フィルム構造の選択が、前記１つ以上の所望の引張特性を提供しつつ、前記フィルム構造の厚さを最小化することをさらに含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
包装体に使用するためのフィルム構造を製造する方法であって、
特定の高さでの包装体の落下試験を実施するステップであって、前記包装体が、所定の容量、所定の形状、及び所定の充填材料を有するステップと、
前記落下試験中に前記包装体の複数の領域への前記衝撃応力を解析するステップと、
前記衝撃応力の解析に基づいて、前記包装体に使用するためのフィルム構造の１つ以上の所望の引張特性を決定するステップであって、前記１つ以上の所望の引張特性が、機械方向の靱性、幅方向の靱性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、及び幅方向の破断応力、のうちの少なくとも１つを含むステップと、
前記１つ以上の所望の引張特性に基づいてフィルム構造を選択するステップと、
前記フィルム構造を製造するステップと、を含む、方法。
【請求項１４】
前記包装体への前記衝撃応力が、ＦＥＭデータを含むコンピュータデータベースを使用して解析される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１５】
前記落下試験が、ＡＳＴＭ  Ｄ５２７６−９８またはＡＳＴＭ  Ｄ２４６３−１０ｂ（手段Ｂ）である、請求項１４または１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装体用フィルム構造を選択する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
包装用パウチ及びバッグの落下試験は、輸送中及び使用中に偶然落下した場合に、パウチが破損せず、かつ開かないことを確実にするため、頻繁に実施される。通常は、所与の包装用途（例えば、液体洗剤、ペットフードなど）について、臨界落下高さは、輸送要件によって特定される。包装構造体が落下試験要件を満たすまで、様々な包装材料を使用して様々な試験が実施される。このような試験は、結果を評価する前に包装体を構成しかつ試験し、必要であれば、包装体の成分及び／または構成を修正しなければならないので、非常に時間がかかる可能性がある。
【０００３】
包装体に使用するためのフィルム構造を評価し、選択するための改良された方法を有して、性能要件を満たす包装体を設計するのに必要な時間を短縮するのが望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、一定の性能要件、特に臨界落下試験要件を満たすフィルム構造の選択を容易にする方法を有利に提供する。例えば、特定のパウチまたはバッグの形態、及び所望の落下試験要件に基づいて、本発明の実施形態は、機械方向及び幅方向における機械的特性を有するフィルム構造の選択を支援して、このような要件を満たすパウチ及びバッグを提供することができる。このような方法の実施形態は、所与のパウチ充填物を有する所与のパウチ形態での特定の落下高さに耐えられる積層体またはフィルムの機械的特性の標的工学に基づいて落下高さの改善を可能にする。
【０００５】
一態様では、包装体に使用するためのフィルム構造を選択する方法であって、有限要素法（ＦＥＭ）解析によって包装体の臨界衝撃方向を決定するステップであって、包装体が、所定の容量、所定の形状、及び所定の充填材料を有するステップと、臨界衝撃方向に基づいて包装体に使用するためのフィルム構造の１つ以上の所望の引張特性を決定するステップであって、１つ以上の所望の引張特性が、機械方向の靱性、幅方向の靱性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、及び幅方向の破断応力のうちの少なくとも１つを含むステップと、１つ以上の所望の引張特性に基づいてフィルム構造を選択するステップと、を含む、包装体に使用するフィルム構造を選択する方法である。
【０００６】
別の一態様では、包装体に使用するためのフィルム構造を選択する方法であって、特定の高さでの包装体の落下試験を実施するステップであって、包装体が、所定の容量、所定の形状、及び所定の充填材料を有するステップと、落下試験中の包装体の複数の領域への衝撃応力を解析するステップと、衝撃応力の解析に基づいて包装体に使用するフィルム構造の１つ以上の所望の引張特性を決定するステップであって、１つ以上の所望の引張特性が、機械方向の靱性、幅方向の靱性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、及び幅方向の破断応力のうちの少なくとも１つを含むステップと、１つ以上の所望の引張特性に基づいてフィルム構造を選択するステップと、を含む、包装体に使用するためのフィルム構造を選択する方法である。
【０００７】
これらの、及び他の実施形態は、詳細な説明で、より詳細に記述される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】垂直落下衝撃の異なる段階でのパウチの一連の模擬実験画像である。
【図２】左に垂直に、右に水平に、面に衝突するパウチの模擬実験画像を提供する。
【図３】最適実施例１及び比較例１に関連して調製された積層体の引張靭性を示す引張曲線を含む。
【図４】最適実施例１及び比較例１に関連して調製された積層体の充填量に対する平均臨界落下高さのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、包装用パウチまたはバッグに形成された後に、必要な臨界落下高さに耐えるための適切な機械的特性を有するフィルム構造の選択を容易にする方法を有利に提供する。いくつかの実施形態では、有限要素法（「ＦＥＭ」）解析が、例えば、パウチの臨界衝撃方向を決定するために利用される。ＦＥＭ解析の結果は、一定の機械的特性を有するフィルム構造の選択を有利に容易にし、このようなフィルム構造から構成されるパウチまたはバッグに、所望の性能要件（例えば、落下高さ）を付与することができる。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、材料（例えば、フィルム）の使用を最小限に抑えながら落下試験要件を有利に満たすための最適な包装の選択を容易にする。本明細書では、用語「フィルム構造」とは、単層フィルム、共押出多層フィルム、積層体、及び包装体を形成するために通常使用される他のポリマーフィルムを含むと理解すべきである。
【００１０】
一態様では、本発明は、包装体に使用するフィルム構造を選択する方法を提供し、その方法には、ＦＥＭ解析によって包装体の臨界衝撃方向を決定するステップであって、包装体が、所定の容量、所定の形状、及び所定の充填材料を有ステップと、臨界衝撃方向に基づいて包装体に使用するフィルム構造の１つ以上の所望の引張特性を決定するステップであって、１つ以上の所望の引張特性が、機械方向の靱性、幅方向の靱性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、及び幅方向の破断応力のうちの少なくとも１つを含むステップと、１つ以上の所望の引張特性に基づいてフィルム構造を選択するステップと、を含む。いくつかの実施形態では、包装体の臨界衝撃方向を決定するステップに、特定の高さでの落下試験の実施を含む。
【００１１】
別の態様では、本発明は、包装体に使用するためのフィルム構造を選択する方法を提供し、その方法には、特定の高さでの包装体の落下試験を実施するステップであって、包装体が、所定の容量、所定の形状、及び所定の充填材料を有するステップと、落下試験中の包装体の複数の領域への衝撃応力を解析するステップと、衝撃応力の解析に基づいて包装体に使用するフィルム構造の１つ以上の所望の引張特性を決定するステップであって、１つ以上の所望の引張特性が、機械方向の靱性、幅方向の靱性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、及び幅方向の破断応力のうちの少なくとも１つを含むステップと、１つ以上の所望の引張特性に基づいてフィルム構造を選択するステップと、を含む。
【００１２】
別の態様では、包装体に使用するためのフィルム構造を製造する方法であって、特定の高さでの包装体の落下試験を実施するステップであって、包装体が、所定の容量、所定の形状、及び所定の充填材料を有するステップと、落下試験中の包装体の複数の領域への衝撃応力を解析するステップと、衝撃応力の解析に基づいて包装体に使用するためのフィルム構造の１つ以上の所望の引張特性を決定するステップであって、１つ以上の所望の引張特性が、機械方向の靱性、幅方向の靱性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、及び幅方向の破断応力のうちの少なくとも１つを含むステップと、１つ以上の所望の引張特性に基づいてフィルム構造を選択するステップと、フィルム構造を製造するステップと、を含む、方法である。
【００１３】
いくつかの実施形態では、落下試験は、ＡＳＴＭ  Ｄ５２７６−９８及びＡＳＴＭ  Ｄ２４６３−１０ｂ（手段Ｂ）に準拠して実施される。
【００１４】
いくつかの実施形態では、フィルム構造から形成される包装体は、パウチである。様々な実施形態では、包装体に使用される充填材料は、液体または複数の固体である。
【００１５】
いくつかの実施形態では、フィルム構造の選択は、フィルム構造内で使用する層の数を決定することと、フィルム構造の厚さを決定することと、フィルム構造内のそれぞれの層の組成を決定することと、及び／またはフィルム構造の形成のための製造条件を決定することと、を含むことができる。一般に、本発明の方法は、様々な組成物から形成される様々なフィルム構造の製造に使用することができる。いくつかの実施形態では、例えば、フィルム構造は、５０重量％を超えるポリエチレンを有する少なくとも１つのフィルム層を含む共押出フィルムを含むことができる。いくつかの実施形態では、フィルム構造は、５０重量％を超えるポリエチレンを有する少なくとも１つのフィルム層を含む、接着剤で積層された、共押出フィルムを含むことができる。いくつかの実施形態では、フィルム構造を選択することは、１つ以上の所望の引張特性を提供しつつ、フィルム構造の厚さを最小化することをさらに含む。
【００１６】
一般に、本発明の実施形態は、包装体に使用するフィルム構造を選択する方法と、包装体に使用するフィルム構造を製造する方法を対象とする。本発明の実施形態は、例えば、バッグ、パウチ（スタンドアップパウチを含む）、４隅パウチ、プリメイドパウチ及びバッグ、ガセットパウチ、コンテナ、蓋つきソフトトレー、蓋つきハードトレー、及び追加の特徴のあるパウチ及び包装体、例えば、リクローズジッパー、ホック及びファスナーシステムのリクローズ（例えばベルクロ（登録商標））、注ぎ口、及び様々なシーリング法（例えば、ヒートシール、レーザーシール及び超音波シール）によって作成されたパウチなどを含む、当業者に知られている様々な包装体で実行される。さらに、本発明の実施形態は、例えば、１つ以上の固体、１つ以上の液体、１つ以上のゲル、１つ以上のガス（例えば、充填空気を含む）、及びそれらの組み合わせ（ゲル封入固体材料、ガス封入固体材料など）などを含む様々な充填材料の含有を意図した包装体用に実行される。一般に、本発明の実施形態は、食品、クリーニング用品、食器洗浄及び洗濯用洗剤、ペットフード、飲料、及び本明細書の教示に基づいて当業者には明らかな他の品目を保持、収容及び／または輸送するための包装体の設計に使用することができる。
【００１７】
包装体及び潜在的包装体は、包装体使用目的及び輸送要件に応じて、一定の性能基準に基づいて評価されることがよくある。上記のように、包装用パウチ及びバッグの落下試験は、輸送中及び／または使用中に偶然落下した場合に、パウチ及びバッグが破損せず、かつ開かないことを確実にするため、頻繁に実施される。落下試験要件を有する所定の包装用途では、臨界落下高さはしばしば輸送要件によって規定される。この出願は、落下試験要件を有する包装体のフィルム構造の設計について頻繁に議論することができるが、この方法論は、他の性能要件を有する包装体のためのフィルム構造の設計に適用できることを理解されたい。他の性能要件は、機械抵抗（漏れ及び破損なし）、輸送中の振動（ＡＳＴＭ  Ｄ４９１６−０５）、ＧＥＬＢＯフレックスクラック試験で模擬実験される柔軟性及び疲労破損、及び／または棚において包装体の自立能力を含むことができる。
【００１８】
本発明の実施形態は、ＦＥＭ解析を利用し、包装体の臨界衝撃方向を決定する。ＦＥＭ解析は、機械工学及び他の学問分野の者によく知られたモデリング技法である。ＦＥＭ模擬実験の課題は、入力材料モデルの品質である。例えば、複雑な材料の組み合わせ、例えば、延伸ＰＥＴフィルムの２５％の破断工学ひずみと７００％の破断工学ひずみを有するポリエチレンとの組み合わせなど、を正確に特徴付けすることは困難であり得る。包装体用フィルムの構造は、通常、接着剤でしばしば接着されるいくつかの層に加えて、各層において異なる機械的特性をしばしば有する多材料複合体である。本発明の実施形態は、包装用フィルム構造の複雑さを捕捉する現実的なＦＥＭ模擬実験を有利に利用する。
【００１９】
ＦＥＭ模擬実験用の市販のソフトウェアパッケージでは、高度に非線形の直交異方性材料の挙動、特に軟包装用材料に関して、模擬実験するための材料モデルを使用する準備ができていないようである。したがって、本発明のいくつかの実施形態の実施において、このような挙動を模擬実験する材料モデルは、ＦＥＭ解析のための既存の市販ソフトウェアの枠組みの中で開発することができる。例えば、積層体のような包装用途のフィルム材料は、ミクロレベルでは均質でなく、個々の層は異なって流動、変形する。したがって、このような材料モデルは、この構造的挙動を捕捉し、機械方向と幅方向の２つの主直交方向に沿った実際の応力−ひずみ挙動を表す異なる流動特性に備えることができる必要がある。
【００２０】
薄い積層体構造のＦＥＭ解析に関連する他の課題は、高速衝撃下での１つのインクリメントで要素が過剰に回転することによる数値不安定性、積層体の質量がより小さくなる結果、不適切な接触の制約のために、積層体構造への流体粒子のより深い浸透を含む。重ねて、いくつかの実施形態では、これらの課題は、積層体構造の挙動を模擬実験するための材料モデルを開発する際に説明される。
【００２１】
ＦＥＭ解析の実施には、いくつかの市販のソフトウェアパッケージが利用可能である。このようなソフトウェアパッケージの非限定的な例には、Ｄａｓｓａｕｌｔ  Ｓｙｓｔｅｍｅｓから市販されているＡｂａｑｕｓ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  ＦＥＡ、Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＬＳ−ＤＹＮＡ、及びＡＮＳＹＳ，Ｉｎｃ．から市販されているＡＮＳＹＳ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌと一体となっているＡＮＳＹＳ  ＣＦＸまたはＡＮＳＹＳ  Ｆｌｕｅｎｔが挙げられる。
【００２２】
ＦＥＭ解析ソフトウェアは、本発明のいくつかの実施形態による性能を模擬実験することができる。例えば、ＦＥＭ解析ソフトウェアは、包装体の落下試験性能を模擬実験するように設定することができる。このような実施形態では、包装体（例えば、パウチ）を設計することができ、その機械的特性を、臨界落下高さから模擬実験された落下試験で解析することができる。いくつかの包装体パラメータを模擬実験の一部として特定する（及び同様に変化する）ことで、特定のパラメータが包装体の性能にどのように影響するかを評価することができる。フィルムから形成されたパウチの場合、例えば、変更／特定することができる包装体の特性は、フィルム構造の厚さ、パウチのアスペクト比、パウチの形態、パウチの容積、パウチ中の充填材料の種類、フィルム及び／または積層体の機械的特性、フィルムまたは積層体の構造、及びその他を含むことができる。
【００２３】
ひとたび包装体（及び充填材料）の特性が特定されると、落下衝撃試験の場合、ＦＥＭ解析は、特定の高さから包装体の落下を模擬実験し、落下中の包装体の様々な機械的特性及び様々な高さをモデル化することができる。例えば、落下衝撃試験の模擬実験において、ＦＥＭ解析は、フィルム構造の応力−ひずみ応答（所与のフィルム構造の機械及び幅方向）、機械方向の靱性、幅方向の靭性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、幅方向の破断応力、及び積層体またはフィルムが機械方向または幅方向のいずれかで暴露される最大荷重（力、応力）に関するデータを提供することができる。
【００２４】
ＦＥＭ解析の結果は、落下試験を受ける包装体の臨界衝撃方向を決定することを有利に可能にする。包装体は、包装体の多表面のうちの１つの表面上に落下し得る。例えば、通常のスタンドアップパウチ（ＳＵＰ）は、その底部、その上部、平坦な前部または平坦な後部表面、またはその側面で落下して着地することができる。通常、これらの側面のうち１つは、材料の不具合が発生する最も危険な面であり、破損に耐え得る最も低い臨界落下高さを有するであろう。これは臨界衝撃方向と称され、当業者は他のタイプの包装体も同様に臨界衝撃方向を有することを理解するであろう。例えば、ＦＥＭ解析は、包装体が落下試験（すなわち、衝撃応力）において表面に当たる際に、最も大きな応力を受ける包装体の領域を有利に示すことができる。高まった衝撃応力下の包装体の部分は、いくつかの要因に応じて、パッケージ毎に変化し得、その要因には、例えば、包装体の寸法、包装体の容積、充填材料、包装体内の充填材料の容量、包装体を形成するために使用されるフィルム構造、及び他のものが挙げられる。この領域は、模擬バッグの応力の視覚的表現、既定の方向の最大応力のＦＥＭ解析によって生成された生データを含むが、これらに限定されない、ＦＥＭ解析によって生成された情報を検討することによって特定することができる。
【００２５】
臨界衝撃方向（落下または同様の試験の場合の衝撃応力など）を決定した後、包装体に使用するためのフィルム構造を選択することができる。例えば、フィルム構造の層数、フィルムの厚さ、フィルム構造中の各層の組成（例えば、ポリマーの種類、ポリマーの特性、複数のポリマーを含むかどうかなど）、接着剤積層を介した多層フィルムを含むかどうか、２層（接着剤で接着した２つのフィルム）／３層／４層構造を含むかどうか、接着剤の選択（もしあれば）、及びフィルム構造を形成する製造条件（例えば、インフレーション対キャストフィルム、フィルムを機械、幅、または両方向に配向させるかどうか、シールの種類）を決定する際のＦＥＭ解析からの情報を考察することができる。いくつかの例では、包装体の寸法または形状（または他の包装体パラメータ）の選択に融通がきく場合、包装体の寸法を修正することを選択し、再度ＦＥＭ解析を実行して、その修正により包装体の衝撃応力に変化があったかを確認することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上の所望の引張特性を提供しつつ、フィルム構造の厚さ（またはフィルムを作成するために使用されるポリマーの量）を最小化するように、フィルム構造を選択することができる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、ひとたびフィルム構造が選択されると、包装体試料が構成及び試験される。実際の包装体の試験に基づいて、フィルム構造の改質が必要とされ得るが、本発明のいくつかの実施形態の１つの利点は、所望の性能を実現するために構成、試験、及び／または改質が必要である包装体試作品の数を減らすことによって、フィルム構造を選択するのに必要な時間を短縮することである。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態を、以下の実施例で、詳細に記述する。
【実施例】
【００２８】
実施例１
この実施例では、ＦＥＭ解析を使用して、シール継ぎ目のない、水で満たされたパウチが、どのように、変形して衝撃時に破損するかを模擬実験する。図１は、垂直落下衝撃の異なる段階でのパウチの一連の模擬実験画像を示す。画像の青から赤の色は、積層体の中の増加するひずみを示す。
【００２９】
模擬実験された垂直落下衝撃に示される重要な特徴は、パウチの中央下側部分における積層体の伸びであり、その領域における応力集中の増加と関連し、積層体が破裂して最終的に破損に導く。これは、このパウチの臨界衝撃方向を表す。
【００３０】
ＦＥＭ解析模擬実験で選択された臨界衝撃方向は、所与の充填量でも重要な役割を果たすことができる。例えば、垂直に落とされたパウチは破損すると予測されるが、フラットな、より大きな側面へ衝突するパウチは破裂するとは考えられない。この比較は、図２のＦＥＭ解析模擬実験に示されており、左側はパウチが垂直に衝突し、右側は水平に衝突している。パウチは理想化されており、この模擬実験ではシール継ぎ目がない。垂直に衝突するパウチは破損するが、より大きな側面に水平に衝突するパウチは破損しない。
【００３１】
最適実施例１
実施例１のＦＥＭ解析に示されるように、実施例のサンプルパックとして選択されたピローパウチの落下高さ性能に関しては、ボトムシールへの垂直落下が最も危険である。縦型充填シール機のパウチまたはバッグに形成された積層体の幅／横断方向（ＣＤ）に、かなりの程度で発生した、図１の落下のＦＥＭ模擬実験で観察されたパウチの変形を考察して、異なるＣＤ及び機械方向（ＭＤ）の引張特性を有する積層体を使用して一連の実験を実施する。
【００３２】
落下試験に２つの積層体が選択される。２つの積層体の詳細なフィルム構造及び組成を、表１に提供する。二軸延伸ポリプロピレン及び二軸延伸ＰＥＴ層は、様々な供給源から市販されている標準材料である。ＡＤＣＯＴＥ（商標）６７５Ａ及び６７５ＣはＴｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている溶剤系ポリウレタン接着剤系である。ＤＯＷＬＥＸ（商標）ＮＧ５０５６Ｇは、密度が０．９１９ｇ／ｃｍ３で、メルトインデックス（Ｉ２）が１ｇ／１０分である、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＬＬＤＰＥ樹脂である。ＥＬＩＴＥ（商標）５４０１ＧＳは、密度が０．９１６ｇ／ｃｍ３で、メルトインデックス（Ｉ２）が１ｇ／１０分である、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている改良されたポリエチレン樹脂である。ＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ３１０Ｅは、密度が０．９２３５ｇ／ｃｍ３で、メルトインデックス（Ｉ２）が０．７５ｇ／１０分である、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＬＤＰＥ樹脂である。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
２つの積層体を引張試験で特徴付け、結果を表２に報告する。これらの２つの異なる積層体は、機械方向（ＭＤ）及び幅方向（ＣＤ）での引張強度と破断伸びの反対の挙動を有するので、落下試験のために選択される。表３は、２つの選択された積層体の完全な引張曲線である。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
積層体を、Ｂｏｓｃｈ  ＶＦＦＳラインでピローパウチに形成する。パウチの高さを、機械で３００ｍｍに設定し、幅を、１５５ｍｍで一定に維持する。Ｂｏｓｃｈ  ＶＦＦＳライン及びそれ以降の手動シール形成（トップ及びボトムシール用）に使用されるシール条件は、積層体比較例１では１５０℃、０．３秒及び５．４バール、最適実施例１では１４０℃、０．２秒及び５．４バールである。機械シールとラボシーラーでの手動シールとを比較する際に、同等のシール強度を得るために異なるシール条件が選択され、各積層体のシール性能（強度及び気密性）を最大化する。側面のシールに使用するシール温度を、ＶＦＦＳ上において１８５℃で一定に維持する。元のパウチを切り開き、上のシールをはずし、特定量の水で満たして再シールすると、新しい高さは２７３．７ｍｍで、標準偏差は１．８ｍｍとなる。０．７、０．９及び１．０５Ｌの量の水をパウチに充填し、落下試験を行う。
【００３７】
落下試験を、階段法を使用してＡＳＴＭ  Ｄ５２７６−９８及びＡＳＴＭ  Ｄ２４６３−１０ｂ（手段Ｂ）に準拠して実施した。ＡＳＴＭ  Ｄ５２７６−９８は、試験パウチを落下する方法を記述しており、ＡＳＴＭ  Ｄ２４６３−１０ｂ（手順Ｂ）は、平均臨界落下高さとそれに対応する標準偏差を報告する統計ツールを提供する。図４は、最適実施例１及び比較例１の充填量の関数としての臨界落下高さを、直線回帰傾向線の追加と共に、示す。
【００３８】
パウチに形成された２つの異なる積層体は、異なる臨界落下高さを示す。落下試験（最適実施例１）において、より高い臨界落下高さを提供する積層体は、積層体のＣＤ方向の破断時の靭性及び伸びがより高いものである。これらの初期試験を実証するために、さらなる実験が必要となり得る一方で、実施例１（ＣＤの破断ひずみの重要性または応力を示した）からのＦＥＭ解析は、実際により高い臨界落下高さを実現した積層体の選択につながったようである。
【００３９】
最適実施例２及び３、ならびに比較例２及び３
最適実施例２及び３、ならびに比較例２及び３は、表３に従って調製される。積層体は、２００ｍｍダイを有するインフレーションフィルムラインで作成される３層共押出ポリエチレンフィルムを含む。
【００４０】
【表３】
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【００４１】
二軸延伸ポリイミド及び二軸延伸ＰＥＴ層は、様々な供給源から市販されている標準材料である。ＭＯＲＦＲＥＥ（商標）６９８及びＣ７９は、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている無溶剤ポリウレタン接着剤系である。ＤＯＷＬＥＸ（商標）ＮＧ５０５６Ｇは、密度が０．９１９ｇ／ｃｍ３で、メルトインデックス（Ｉ２）が１ｇ／１０分である、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＬＬＤＰＥ樹脂である。ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）ＰＦ１１４０Ｇは、密度が０．８９６ｇ／ｃｍ３で、メルトインデックス（Ｉ２）が１．６ｇ／１０分である、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているプラストマーポリエチレンコポリマー樹脂である。ＥＬＩＴＥ（商標）５９６０Ｇは、密度が０．９６０ｇ／ｃｍ３で、メルトインデックス（Ｉ２）が０．８５ｇ／１０分である、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている改良されたポリエチレン樹脂である。ＡＴＴＡＮＥ（商標）ＳＬ４１００Ｇは、密度が０．９１２ｇ／ｃｍ３で、メルトインデックス（Ｉ２）が１ｇ／１０分である、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている超低密度ポリエチレン樹脂である。ＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ３１０Ｅは、密度が０．９２３５ｇ／ｃｍ３で、メルトインデックス（Ｉ２）が０．７５ｇ／１０分である、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＬＤＰＥ樹脂である。
【００４２】
基材フィルムの引張特性を測定し、結果を表４に示す。表５は、３層共押出ポリエチレンフィルムの引張特性を示す。
【００４３】
【表４】
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【００４４】
【表５】
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【００４５】
共押出ポリエチレンフィルムを、表３に示されるように、４００ｍｍ幅のパイロットラインラミネータで、基材フィルムに接着剤で積層する。積層体を、硬化し、連続垂直形状充填シールラインでピローパウチに形成する。パウチを、１．２Ｌの水が充填し、高さ２７０ｍｍ及び幅１５０ｍｍの寸法を有する。落下試験を、階段法を使用してＡＳＴＭ  Ｄ５２７６−９８及びＡＳＴＭ  Ｄ２４６３−１０ｂ（手段Ｂ）に準拠して実施した。臨界落下高さ対垂直落下の充填量のデータを表６に要約する。
【００４６】
【表６】
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【００４７】
最適実施例２及び比較例２は、同じＯＰＡ基材フィルムを含む。ピローパウチについての実施例１からの模擬実験に基づいて、最適実施例２のＣＤ引張特性を最適化して、比較例２と比較して著しくより高い臨界落下高さを提供する。
【００４８】
同様に、最適実施例３及び比較例３は、同じＯＰＥＴ基材フィルムを含有する。ピローパウチについての実施例１からの模擬実験に基づいて、最適実施例３のＣＤ引張特性を最適化して、比較例３と比較してより高い臨界落下高さを提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月26日(2017.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装体に使用するためのフィルム構造を選択する方法であって、
ＦＥＭ解析によって包装体の臨界衝撃方向を決定するステップであって、前記包装体が、所定の容量、所定の形状、及び所定の充填材料を有するステップと、
前記臨界衝撃方向に基づいて、前記包装体に使用するためのフィルム構造の１つ以上の所望の引張特性を決定するステップであって、前記１つ以上の所望の引張特性が、機械方向の靱性、幅方向の靱性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、及び幅方向の破断応力、のうちの少なくとも１つを含むステップと、
前記１つ以上の所望の引張特性に基づいてフィルム構造を選択するステップと、を含む、方法。
【請求項２】
包装体の前記臨界衝撃方向を決定することが、特定の高さでの落下試験を実施することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
包装体に使用するためのフィルム構造を選択する方法であって、
特定の高さでの包装体の落下試験を実施するステップであって、前記包装体が、所定の容量、所定の形状、及び所定の充填材料を有するステップと、
前記落下試験中に前記包装体の複数の領域への衝撃応力を解析するステップと、
前記衝撃応力の解析に基づいて、前記包装体に使用するためのフィルム構造の１つ以上の所望の引張特性を決定するステップであって、前記１つ以上の所望の引張特性が、機械方向の靱性、幅方向の靱性、機械方向の破断伸び、幅方向の破断伸び、機械方向の破断応力、及び幅方向の破断応力、のうちの少なくとも１つを含むステップと、
前記１つ以上の所望の引張特性に基づいてフィルム構造を選択するステップと、を含む、方法。
【請求項４】
前記包装体への前記衝撃応力が、ＦＥＭデータを含むコンピュータデータベースを使用して解析される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記落下試験が、ＡＳＴＭ  Ｄ５２７６−９８またはＡＳＴＭ  Ｄ２４６３−１０ｂ（手段Ｂ）である、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記フィルム構造の選択が、前記フィルム構造内の層の数を決定することと、前記フィルム構造の厚さを決定することと、前記フィルム構造内のそれぞれの層の前記組成を決定することと、前記フィルム構造の形成のための製造条件を決定すること、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記フィルム構造が、５０重量％を超えるポリエチレンを有する、少なくとも１つのフィルム層を含む、共押出フィルム構造を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記フィルム構造が、５０重量％を超えるポリエチレンを有する、少なくとも１つのフィルム層を含む、接着剤で積層された共押出フィルム構造を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記包装体がパウチである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記充填材料が液体または複数の固体である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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