(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液密パッケージ（２２）のためのパッケージ用積層材（１０）を製造する方法であって、このパッケージ用積層材（１０）が、紙または厚紙のコアー層（１１）と、該コアー層の両側に付与されて、良好な結合強度すなわち接着強度で中間に介在するコアー層（１１）に結合されるポリラクチドの外層（１２，１４）とを含む方法において、紙または厚紙のウェブ（１１”）の片面または両面を、該ウェブ（１１”）の片面または両面それぞれに０．５〜５．０ｇ／ｍ2の範囲に対応する量のエチルビニルアセテート共重合体の水溶液の薄い連続した層（１３”，１５”）で被覆し、この被覆したウェブを乾燥させて水を除去（蒸発）し、乾燥したウェブを、該ウェブの両側に２００℃以下の低温度で押出し加工したポリラクチドの薄層（１２”，１４”）で覆い、仕上がって良好に一体化したパッケージ用積層材（１０”）を形成することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は液密パッケージを形成するためのパッケージ用積層材に関し、このパッケージ用積層材は生物学的に分解できるコアー層と、このコアー層の両側に付与され、中間に介在するコアー層に対して良好な結合力すなわち接着力で結合される生物学的に分解できる外層とを含んでいる。本発明はまたそのパッケージ用積層材から製造される液密パッケージ、ならびにこのパッケージ用積層材の製造方法に関する。さらに本発明は、生物学的に分解できるコアー層と、このコアー層の両側に付与された生物学的に分解できる外層とを含むパッケージ用積層材の、液密パッケージを製造するための使用法に関する。
技術の背景
パッケージング技術においては、剛性であるが折曲げ可能なコアー層と、そのコアー層を両側に付与された液密層とを有する形式のシート、すなわちウェブ形パッケージ用積層材で製造される一回使用の使い捨て式の液密パッケージがしばしば使用されている。
この分野で周知のこのようなパッケージの一つはテトラ・ブリック（登録商標）（Tetra Brik）であって、折曲げ線の形成された紙または厚紙で作られたコアー層と、通常はポリエチレンとされる外側の液密熱可塑性被覆とを含むウェブ形パッケージング材料は折曲げ加工して製造されており、液密熱可塑性被覆は熱密封処理による合流的なパッケージ製造に役立っている。冒頭に記載した形式の他の周知のパッケージはテトラ・レックス（登録商標）（Tetra Rex）であって、事前製造されたシート成形ブランク材から製造されており、このブランク材は折曲げ線を形成され、紙または厚紙で作られたコアー層と、ポリエチレンとされるのが好ましい外側の液密熱可塑性被覆とを含んでいる。
さらに、上述したいずれの材料も、また他の周知のいわゆる一回使用の使い捨て式のパッケージも、必要ならば気密性、手軽な保護のような補完的な製品保護の性質を完成パッケージに与えるために、上述と同じまたは異なる材料で形成される一つ以上の付加的な層を備えることができる。
パッケージ用積層材構造の選択における決定因子は、一方ではそのパッケージがパックされた製品に最高可能な保護を与えることであり、他方ではパッケージ用積層材が例えば非常に高い生産速度でパッケージの形成、充填および密封を行う形式の最新の包装充填機を使用して工業規模でのパッケージの合理的な製造を可能にすることである。他の重要因子は当然ながらパッケージ用積層材が容易に製造できること、およびこのように製造されたパッケージを簡単に取扱え、使用するのに都合が良くなければならないことである。
原料活用におけるさらに大きな節約、および使用済パッケージのリサイクルおよび再使用に一層厳密な要求が与えられるにつれて、最近ではパッケージング工業における材料の調査開発は、これまでに比べて格段に、製品保護およびパッケージ自体の取扱いの便宜性に関する要求を無視せずに生態学的および環境的に好ましい製品の製造およびパッケージのリサイクルを可能にするようなパッケージ材料の製造開発にますます向けられてきた。開発の動向に一致して、関心はポリエチレンのようなこれまで使用されてきた石油を原料とするプラスチックに代わる材料として、再生可能な原材料からいわゆるバイオポリマーおよび同様材料に特に向けられてきた。
石油を原料としない材料、例えばバイオポリマーおよび同様な生物学的に分解できる材料、の層を含むパッケージ用積層材自体はこの分野で周知である。
例えば、ＥＰ−Ａ−０５４２１４３特許明細書は紙、厚紙およびバイオポリマーの層を含むパッケージ用積層材を記載しており、これにおいて２層以上の紙または厚紙の層がその中間に介在される例えば澱粉（starch）またはそれを原料にして作られた材料のような生物学的に分解できる結合剤すなわち接着剤の層によって互いに結合されている。パッケージはＥＰ−Ａ−０５４２１４３特許明細書に開示されたような周知のパッケージ用積層材から作られ、予想されるように使用された後は腐らせて肥土にすることができる。
しかしながら上述したパッケージ用積層材、または他の同様な先行技術によるパッケージ用積層材に固有の重大な欠点は、パッケージ用積層材の層間の内部接着強度すなわち結合強度は満足できるものでなく、しばしば個々の材料層を十分に一体化させた積層構造として信頼性を有して一体保持するには不十分ということであり、このような積層構造はそのパッケージ用積層材がパッケージとして使用されている間は剥離しないことが要求されるのであって、そうでないとパッケージ用積層材は損傷されることになる。換言すれば、先行技術による生物学的に分解すなわち腐敗できる形式のパッケージ用積層材からは、パックされた製品に関する最大可能な保護の要求条件を満たすパッケージを製造することは困難であると立証された。
発明の目的
それ故に本発明の一つの目的は、先行技術の生物学的に分解すなわち腐敗できるパッケージ用積層材における上述した欠点および短所をどのようにして排除するかの指標を提供することである。
本発明の他の目的は、パッケージ用積層材の構造における個々の材料層間に優れた結合強度を有する冒頭に記載した形式の生物学的に分解すなわち腐敗できるパッケージ用積層材を実現することである。
解決方法
これらの目的および他の目的は、本発明によれば、添付の請求の範囲第１項に記載されたパッケージ用積層材によって達成される。
「生物学的に分解できる」または「腐敗できる」の用語は、先のおよび以下の説明ならびに添付の請求の範囲のすべてにおいて、材料が自然界に自由に存在する微生物に対して曝されたときに、環境に有害な化学的分解促進剤を使用しないでもその材料が容易に分解すなわち解体（腐敗）されて天然成分に帰することを意味するように使用されている。「生物学的に分解できる」および「腐敗できる」の表現は、本明細書ではそれぞれ自然状態のもとで分解して、少なくとも８０パーセント、好ましくは少なくとも９０パーセント、最も好ましくは１００パーセントに相当する量が自然界に存在する成分となるような材料を包含する。以下の説明でこの「生物学的に分解できる」および「腐敗できる」の表現は交互に、互いに置換可能に使用されるが、それらは同じ意味を含んでいる。
既に説明したように、パッケージ用積層材の構造のおける個々の材料層間に優れた内部結合強度すなわち接着強度を有するパッケージを製造することは困難であると既に立証されている。特に、生物学的に分解できる二つの外層をそれらの間に介在する生物学的に分解できるコアー層に対して良好な結合強度を有して結合できるようにすることは、それらの層を互いに直接に結合するか、あるいはコアー層とそれぞれの外層との間の接着剤すなわち結合剤として作用する生物学的に分解できる材料で作られた層を介在させて結合するかに拘わらずに、困難であると立証されている。例えば、ポリラクチド（生物学的に分解できる材料の周知例である）で作られた外層を木材パルプ繊維例えば厚紙のコアー層に直接に結合する試みは層間の結合強度が不十分なために失敗した。
十分に一体化された生物学的に分解すなわち腐敗できるパッケージ用積層材を製造する初期の試みが失敗した一つの説明は、ポリラクチドの二つの外層があまりに低い押出し温度（高くて約２００℃）で押出し加工されたことであるが、この押出し温度は他方においてポリラクチドの熱劣化を避けるために低くなければならない（すなわち、高くて約２００℃で）。
ポリラクチドはパッケージ用積層材において湿気または液体のバリヤとして使用できるようにこの分野で長いこと望まれていた生物学的に分解できる材料の貴重な例である。ポリラクチドは容易に入手でき、また自然界に存在する微生物の作用のもとでほぼ１００パーセントにまで分解される。ポリラクチドに固有の他の貴重な特性は熱密封できることであり、このことがポリラクチドをパッケージ用積層材の外層材料として特に魅力あるものにしており、これによりパッケージ用積層材をパッケージとして再形成するときに熱密封によって気／液密で機械的に強固な耐久性のある密封結合の形成を可能にしている。
本発明の一つの好ましい実施例によれば、パッケージ用積層材における外側の湿気および液体のバリヤとしてポリラクチド（および他の生物学的に分解できる材料も）を使用できるようにするという願望は、パッケージ用積層材のコアー層と各々の外側のポリラクチド層との間に配置されたエチルビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）の層によって満たされる。
エチルビニルアセテート共重合体は上述で表現されたように生物学的に分解できる共重合体であり、また驚くほど良く機能してパッケージ用積層材のコアー層と各々のポリラクチド外層との間の接着剤すなわち結合剤として作用できることが立証された。本発明によれば、パッケージ用積層材のコアー層とポリラクチド外層とは、たとえポリラクチド外層が高くて約２００℃のような低温押出し温度で押出されたとしても、並外れて良好な結合強度で互いに結合できることが立証された。本発明では、この低い押出し温度は先行技術に比較して高い生産速度でパッケージ用積層材を製造できるようにする点で有利である。
本発明によれば、既に説明したように、パッケージング工業において剛性であるが折畳み可能なパッケージ用積層材を製造するのにしばしば使用される生物学的に分解できる材料の周知例である例えば紙または厚紙のような木材パルプ繊維をもとにした材料でコアー層が構成される。本発明によるパッケージ用積層材のコアー層として使用される生物学的に分解できる材料の他の例はいわゆるバイオポリマーであり、このバイオポリマーは脂肪族ポリエステル、ポリラクチド、および澱粉をもとにした材料で構成される群から選択される。
本発明によるパッケージ用積層材におけるコアー層がこのようなバイオポリマーで構成されるとき、バイオポリマーは発泡または膨張形成されることが好ましく、これは積層外層と組合わされて当業者に周知のＩ形梁の作用によって高い剛性をパッケージ用積層材に与える。
本発明によるパッケージ用積層材の他の利点および都合良い実施例は、請求の範囲第２項〜第８項に記載されたような特徴を与えられている。
本発明の他の目的およびその解決法
本発明のさらに他の目的は、本発明による上述したパッケージ用積層材を製造する簡単であるが有効な方法を実現することである。
この目的は請求の範囲第９項および第１０項に記載の方法によって達成され、その方法は、特に好適な実施形態では、請求の範囲第１１項および第１２項に記した特徴を示すものである。
本発明のさらに他の目的は、生物学的に分解すなわち腐敗できる液密パッケージを実現することである。
この目的は請求の範囲第１４項に記載されたパッケージによって達成される。
添付図面の簡単な説明
本発明は以下に添付図面を特に参照して非常に詳細に説明される。図面において、
図１は本発明によるパッケージ用積層材を通る概略断面図、
図２は図１のパッケージ用積層材が本発明の一つの実施例の方法を使用して製造できる様子を概略的に示しており、
図３は図１のパッケージ用積層材が本発明の他の実施例の方法を使用して製造できる様子を概略的に示しており、
図４は本発明のパッケージ用積層材から製造される形式の通常のパッケージを示している。
好ましい実施例説明
図１は本発明によるシートすなわちウェブ形パッケージ用積層材を通る横断面を概略的に示しており、このパッケージ用積層材は符号１０を付されている。図１のパッケージ用積層材は表示のために５つの個々の材料層１１〜１５層を有して示されているが、本明細書で開示されまた添付請求の範囲に記載されたような本発明の概念から逸脱しないでこのパッケージ用積層材１０は１以上の追加の層を含むことができる。しかしながら、明瞭化のために本発明を理解するために欠かせない材料層だけが示されている。
図１のパッケージ用積層材１０は形状的に剛性であるが折畳み可能な生物学的に分解すなわち腐敗できる材料で作られたコアー層１１を含み、このコアー層がパッケージ用積層材１０に望まれる剛性と機械的安定性とを与えている。
本発明によるパッケージ用積層材１０においてコアー層として使用されることのできる生物学的に分解すなわち腐敗できる材料は紙、厚紙のようなパッケージング工業でしばしば使用される木材パルプを基本とした再生可能な繊維材料である。
本発明により使用できる他の生物学的に分解すなわち腐敗できるコアー層材料は先に説明したバイオポリマー材料であり、これも当業者には周知である。このようなバイオポリマーは脂肪族ポリエステル、ポリラクチド、または澱粉を基本とした材料とされ得る。コアー層１１に使用されるバイオポリマーは均質材料とされ得るが、発泡または膨張形成された材料構造を有することが好ましく、これが先に説明したようにいわゆるＩ形梁の作用によってパッケージ用積層材１０に大きな機械的強度および剛性を与えるのに寄与する。
生物学的に分解すなわち腐敗できる材料の外層１２，１４はそれぞれコアー層１１の両側に配置される。二つの外層１２，１４は湿気密および液密であり、湿気および液体に対する密封性をパッケージ用積層材１０に与えるために使用される。湿気および液体から保護するのに使用できる本発明による生物学的に分解すなわち腐敗できる材料の例は、上述したバイオポリマー、すなわち脂肪族ポリエステル、ポリラクチド、および澱粉をもとにした材料である。
図示した本発明によるパッケージ用積層材１０の好ましい実施例において、二つの外層１２，１４は熱密封可能なポリラクチドで構成され、これによりパッケージ用積層材１０を簡単な通常の熱密封によってパッケージの製造を可能にする。
二つのポリラクチド外層１２，１４は中間に介在される生物学的に分解できる材料の接着層すなわち結合層１３，１５をそれぞれ介してコアー層１１に結合され、この説明は前述した通りである。
本発明によるこのような生物学的に分解できる結合剤すなわち接着剤の好ましい例は、先に説明したようにエチルビニルアセテート共重合体であり、これは並外れて良好な結合強度で二つの外層１２，１４をコアー層１１に結合して、良好に一体化されたパッケージ用積層材１０を形成する。二つのポリラクチド外層１２，１４およびコアー層１１の間の優れた結合強度は、ポリラクチド層１２，１４が例えば約２００℃以下で押出し加工されて付与されたときも達成できるのであり、この温度は周知の先行技術でポリラクチド層と紙または厚紙層との間に満足できるほどの結合強度を得るのには低温過ぎる。
図１のパッケージ用積層材１０は本発明により図２に概略的に示される方法で製造できる。図１および図２を容易に対比できるようにするために、同じ符号が同じすなわち対応するパッケージ用積層材の部分に使用されているが、記号「’」が付加されている。
紙または厚紙、すなわちバイオポリマーのウェブコアー層１１’がマガジンリール（図示せず）から矢印で示す方向へ図２で左方へ巻き出されている。ウェブ１１’は１６において生物学的に分解できる材料、好ましくはエチルビニルアセテート共重合体の水溶液でカバーすなわち被覆され、これはウェブの両側にそれぞれ薄い連続層１３’，１５’として付与される。
水溶液はウェブコアー層１１’に０．５〜５．０ｇ／ｍ2の範囲に対応する量で付与され、これは本発明によればパッケージ用積層材の層間に求められた優れた結合強度を得るための最適付与量である。
エチルビニルアセテート共重合体の水溶液が付与された後、被覆されたウェブコアー層１１’は水を除去（蒸発）し、付与された結合層１３’，１５’の湿気成分を適当レベルとなるよう調整するために、１７で乾燥される。
乾燥したウェブコアー層１１’はその後に屈曲ローラー１８を経て加熱ローラー１９のニップを通して導かれるのであり、これと同時に事前形成された生物学的に分解すなわち腐敗できる材料、好ましくはポリラクチドウェブ形フィルム１２’，１４’がウェブの両側から結合されるのであり、この加熱ローラー１９のニップを通過することで熱および圧力が加えられてウェブに対して永久的に結合される。
ローラー１９で積層作業の行われた積層されたパッケージ材のウェブ１０’はその後の更なる処理および取扱いに供されるようにマガジンリールに巻上げられるか、またはウェブ形パッケージ用積層材からパッケージを形成し、充填し、そして完成パッケージを製造する形式の包装機械へ導かれるのであり、この包装機械での処理自体は周知である。
図３は本発明の他の実施例によるパッケージ用積層材１０を製造する方法を概略的に図示している。この図においても、図１と同じ符号が同じすなわち対応するパッケージ用積層材の部分に使用されているが、記号「”」を付されている。
図３に示されるような本発明による方法は、図２に示された本発明による方法とは基本的に相違しており、二つのポリラクチド外層１２”，１４”は加熱ローラー１９を使用しての積層処理に関連して押出し工程で形成されており、一方これまでの例における対応するポリラクチド層は事前に形成されているウェブ形ポリラクチドフィルムで構成されている。
１６においてエチルビニルアセテート共重合体の水溶液により０．５〜５．０ｇ／ｍ2の範囲の量でウェブ１１”の両面がカバーすなわち被覆され、この付与されたエチルビニルアセテート共重合体の層１３”，１５”が１７において乾燥された後、ウェブ１１”は屈曲ローラー１８を経て加熱ローラー１９のニップを通過されるのであり、これと同時に生物学的に分解すなわち腐敗できる材料、好ましくはポリラクチドの薄い連続層１２”，１４”が押出機２０，２１によりウェブの両側にそれぞれ押出されて、十分に一体化されたウェブ形のパッケージ用積層材１０”が形成される。
この場合も、製造されたウェブ形パッケージ用積層材１０”は移送および更なる取扱いに供されるようにマガジンリールに巻上げられるか、またはパッケージを形成し、充填し、そして密封する形式の通常の包装充填機へ導かれるのであり、この包装機械での処理自体は周知である。
最後に、図４は本発明によりパッケージ用積層材１０から製造されるテトラ・ブリック（登録商標）（Tetra Brik）形式の通常のパッケージ容器２２の上部を概略的に示している。
図４のパッケージ容器２２はウェブ形パッケージ用積層材から作られ、折目が形成されており、チューブを形成するためにウェブの長手方向の縁部の両端が互いに結合されてラップシールすなわち結合部を形成している。このチューブは所望される内容物を充填され、チューブの長手方向を横断してチューブの内容物に関連した高さ位置の下方にてチューブに横方向シールを繰り返して形成することで密閉パッケージに分割される。このパッケージは横方向シール部分にて切断することで互いに分離されるのであり、また図示された形式の完成された充填パッケージ２２を形成するために、所望される幾何学形状、例えば通常は直方体形状が最終成形作業および密封作業によって与えられる。
空になった後、本発明によるこのパッケージ容器２２は環境上および生態学的に受入れることのできる方法で生物学的に分解されて腐敗されるのであり、環境に有害な化学的分解促進剤を使用しないで行われる。
本発明による使用済みパッケージの生物学的な分解すなわち腐敗を促進させるために、これらのパッケージは別の手段によって破砕すなわち粉砕され、その破砕すなわち粉砕されたパッケージ用積層材の質量体である生物学的に分解できる材料に対して水分や微生物が容易に触れることができるようにされる。
本発明によるパッケージング容器に固有の特別な利点は、したがって有害な化学添加物質を混ぜる必要なく、自然界に存在する成分に容易且つ迅速に分解すなわち腐敗できることである。
したがって前述した説明から、再生可能な材料の供給源から容易に入手できる材料を使用し、また既存技術および設備を使用して、本発明の目的が容易且つ効果的に達成できることが明白となろう。
先に指摘したように、これまでの説明は単に本発明の説明を意図したものであり、その範囲を限定するものではない。当業者には、パッケージ用積層材に含まれる各個の材料層の数および構成の選択における多数の様々な代替例および変更例が、添付の請求の範囲に記載されているような発明の概念に係わる精神および範囲から逸脱しないで行い得ることが明かとなろう。例えば、パッケージ用積層材にさらに大きな、すなわち補完的な製品保護特性を与えることが望まれるならば、上述し図示した特定のパッケージ用積層材は前述したものと同じまたは異なる１以上の付加的な層を含むことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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