JP2023538657A - 無菌パッケージングのための施蓋膜 - Google Patents

Abstract

無菌処理に耐え得る膜蓋構造を提供するための方法であって、方法は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）膜層またはポリプロピレン（ＰＰ）膜層を提供するステップと、蓋を形成するためにＨＤＰＥ膜層またはＰＰ膜層を少なくとも１つのベース層に積層するステップと、施蓋された容器を形成するために少なくとも１つのベース層を容器のリムに接着するステップと、高められた温度の高濃度過酸化水素を使用して、施蓋された容器を殺菌するステップとを含む。
【選択図】なし

Description

相互参照出願
本出願は、２０２０年８月２１日に出願した米国特許出願第６３／０６８４５１号の優先権を主張するものであり、この米国特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。

本発明は、一般に、高濃度過酸化水素および熱によって殺菌することができる無菌パッケージングのための膜蓋構造に関する。

典型的な蓋は、歴史的に、密閉プロセスの間、非常に重要であるその耐熱性により、オリエンテッドポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）膜（Ｏ－ＰＥＴまたはＯＰＥＴ）を外部表面膜として使用してきた。多くの場合、ＯＰＥＴは、図形、使用説明書、ロゴ、等々を用いた蓋を提供するために反転印刷される。しかしながら反転印刷されたＯＰＥＴ膜が積層構造における外部層として使用され、また、その蓋が高温度で高濃度（約３５％）の過酸化水素を利用する殺菌プロセスを経る場合、蓋は、内部的に層間剥離することになるか、または失敗することになる。ＯＰＥＴは、このような条件に耐えるための耐化学薬品性を有していない。また、このような無菌処理は、インクの汚れおよび／または接着剤の軟化の原因になり、その結果、印刷されたインクがもはや積層物内に確実に密閉されないため、印刷された材料の歪みおよび層間剥離、または他の変質をもたらすことになり得る。本発明は、高められた温度における３５％過酸化水素殺菌プロセス（またはもっと高い濃度）に耐え得る反転印刷施蓋材料を提供する。

本発明者らは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）膜またはポリプロピレン（ＰＰ）膜は、高められた温度の高濃度過酸化水素溶液に対して優れた耐化学薬品性を有していることを見出した。何らかの理論に拘束されることを望んでいるわけではないが、ＨＤＰＥ膜および／またはＰＰ膜は、膜を介した過酸化物の移動を防止し、積層プロセスまたは形成プロセスに使用されるインクおよび接着剤に対する顕著な負の影響を回避する、とされている。本発明の反転印刷積層構造に使用されるＨＤＰＥ膜および／またはＰＰ膜は、殺菌プロセスおよびその後のプロセスの両方にわたって、現在使用されているＰＥＴ構造またはＯＰＥＴ構造よりもはるかに長く持ちこたえることができる。本発明は、殺菌プロセスの間、施蓋材料が負の影響を受けることを心配することなく、殺菌機構を休止（アイドリング）させることによって殺菌プロセスの効率を改善することができる。

以下、本発明の実施形態を詳細に参照する。個々の例は、本発明の説明として提供されたものであり、本発明を制限するものではない。実際、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、本発明に修正および変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。例えば一実施形態の一部として例証され、または説明されている特徴は、別の実施形態に対して使用してさらに他の実施形態をもたらすことができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内としてこのような修正および変更を包含することが意図されている。

実施形態では、本発明は多層施蓋膜を備えている。他の実施形態では、本発明は、ポーチ（パウチ）、バッグ、直立ポーチ、等々のパッケージに形成することができる可撓膜材料を備えることができる。施蓋膜材料またはパッケージング材料は、容器を密閉するのに有用であり、あるいは場合に応じて、新鮮な果物などの食料製品を含有し、また、ヨーグルト、サワークリーム、等々の乳製品、薬剤製品、個人ケア製品、化学製品、洗剤、または当技術分野で知られている任意の他の製品を製造するパッケージを形成するのに有用であり得る。実施形態では、施蓋膜材料またはパッケージング材料は、無菌の容器またはパッケージに有用である。本明細書において使用されている「無菌」は、容器またはパッケージング材料が衛生的な環境で殺菌されるプロセスを意味している。また、「無菌」は、本明細書においては、結果として殺菌された容器またはパッケージが得られることを意味するべく使用されている。容器、パッケージまたはパッケージング材料は、製品を充填する前に殺菌することができ、あるいは特定の実施形態では、充填し、密閉した後に殺菌することができる。無菌容器またはパッケージが食料製品を含有している場合、その食料製品を正規の非冷蔵状態で長期常温保存可能にすることができる。実施形態では、超高温パスツリゼーションプロセスの下で食料製品を処理することができる。

特定の実施形態では、膜は、成形された、または整形された容器、螺旋状に巻かれた容器、または空洞を画定している任意の他の容器を備えた容器を密閉するための施蓋材料として有用であり得る。本発明の容器は、底部壁と、ベースすなわち底部壁から上に向かって展開している１つまたは複数の側壁とを有することができる。容器の底および少なくとも１つの側壁は、容器の内部空洞を画定することができる。１つまたは複数の側壁は、縁、リムまたはフランジで終端することができる。実施形態では、本発明の施蓋膜は容器の縁、リムまたはフランジに接着される。実施形態では、施蓋膜は、容器の縁、リムまたはフランジに、取外し可能に接着することができ、再密閉可能に接着することができ、または永久的に接着することができる。フランジが存在している場合、膜蓋はフランジの頂部表面に付与することができる。

実施形態では、膜蓋は多層構造を備えている。特定の実施形態では、膜構造の第１の層、すなわち最も外部の層はＨＤＰＥまたはＰＰを含むことができる。実施形態では、ＨＤＰＥ層またはＰＰ層は、反転印刷ステーションなどを介して反転印刷される。ＨＤＰＥ層またはＰＰ層の内側の表面へのインクの接着を改善するために、関連する表面を印刷に先立って処理または修飾することができる。適切な表面処理および修飾は、機械的処理（コロナ処理、プラズマ処理および火炎処理など）および／またはプライマー処理を含むことができる。表面処理および修飾（modifications）は当業者に知られている。インクシステムは、性能を損なうことなく、積層中にトラップ印刷画像が曝露されることになる温度範囲、殺菌、熱融着（ポーチ製造中）、パッケージング（ポーチ充填）、分散、等々に耐えることができなければならない。

実施形態では、１つまたは複数のポリエチレン系の膜層を多層膜構造の中に追加で存在させることができる。本明細書において使用されているように、「ポリエチレン系」または「ＰＥ系」という用語は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中間密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、架橋ポリエチレン（ＰＥＸ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、極低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、ポリエチレン共重合体、化学的に修飾されたポリエチレン、および／または任意の他のＰＥ系膜材料を含むことができる。本発明には、当技術分野で知られている任意のポリエチレン材料を利用することができる。実施形態では、ＰＥ系材料は、化学式（Ｃ_２Ｈ_４）_ｎを有する任意の材料を含む。

実施形態では、１つまたは複数の紙系の層および／または障壁層を多層膜構造の中に追加で存在させることができる。実施形態では、１つまたは複数の金属層または金属化層を膜構造内に存在させることができる。実施形態では、箔層を膜構造内に存在させることができる。

当技術分野で知られている任意の接着剤または方法を使用して様々な膜層を一体に接着することができる。実施形態では、接着剤は耐高温性接着剤を含むことができる。実施形態では、複数の層のうちの１つまたは複数を接着剤と共に共押出しすることができる。他の実施形態では、接着剤層は、別の層に接着される前に、接着剤ステーションなどで、外部反転印刷ＨＤＰＥ層またはＰＰ層の下側に個別に付加されることができる。

施蓋膜に組み込むことができる追加材料は、ブロック防止剤、スリップ剤、くもり防止剤、充填材、顔料、染料、抗酸化剤、スタビライザ、処理助剤、可塑剤、難燃剤、ＵＶ吸収剤、等々を含むことができる。

特定の実施形態では、これらの層は、外部から内部へ、ＨＤＰＥ層／インク層／接着剤層／箔層／接着剤層／無延伸（キャスト）ポリプロピレン層を備えることができる。この実施形態では、（施蓋される容器の内部に対して）ＨＤＰＥ層またはＰＰ層は最も外部の層を備えることができ、また、無延伸ポリプロピレンは最も内部の層を備えることができる。

実施形態では、ＨＤＰＥ層またはＰＰ層はその外部表面に印刷することができ、また、インク／ＨＤＰＥ層またはインク／ＰＰ層の外部にオーバーラッカーを加えることができる。実施形態では、オーバーラッカーは耐熱性であってもよく、および／または膜蓋に耐熱性を提供することができる。実施形態では、オーバーラッカーは電子ビーム硬化性であってもよい。実施形態では、これらの層は、外部から内部へ、オーバーラッカー層／インク層／ＨＤＰＥ層／接着剤層／箔層／接着剤層／無延伸ポリプロピレン層、またはオーバーラッカー層／インク層／ＰＰ層／接着剤層／箔層／接着剤層／無延伸ポリプロピレン層を含むことができる。実施形態では、オーバーラッカーの外部表面は、材料に耐熱性を加えるために電子ビーム硬化させることができる。

実施形態では、最も内部の層は、容器の縁、リムまたはフランジに熱融着させることができる。本明細書において使用されているように、「熱融着」という用語は２つの材料の融合を意味しており、材料を互いに接触させ、または少なくとも近接させ、次に、材料の所定の領域（または複数の領域）に十分な熱を加え、また、任意選択で圧力を加えると、その所定の領域の材料の接触表面が溶融して互いに混じり合い、それにより、熱および任意選択で圧力がその所定の領域から除去され、その領域が冷却されると、その所定の領域における２つの材料の間に結合が形成される。本発明の実施形態によれば、熱融着により、好ましいことには外側の大気に対する気密封止、すなわち障壁が形成される。

本明細書において開示されている層を有するＨＤＰＥ膜またはＰＰ膜を構築する任意の適切な方法を使用して、本明細書において開示されている主題による膜蓋を構築することができる。したがって適切な方法は、管状無延伸共押出し、管状膨張共押出し、フラット無延伸押出し、共押出し、押出しコーティング、積層、スロットダイ押出し、および当技術分野でよく知られている他のこのような技法を含むことができる（それらに限定されない）。実施形態では、インフレートフィルムプロセス（blown film process）を使用してＨＤＰＥ膜層またはＰＰ膜層を形成することができる。実施形態では、ＨＤＰＥ膜層またはＰＰ膜層は機械方向（縦方向）配向（ＭＤＯ：machine direction oriented）することができる。別の実施形態では、ＨＤＰＥ膜層またはＰＰ膜層は無延伸幅出しプロセス（cast tentered process）によって製造することができる。

接着された膜層は、特定の実施形態では蓋の形に切断することができる。蓋は、様々な実施形態において、容器に付加することができ、および／または容器に密閉することができ、あるいは容器とは別に殺菌することができる。実施形態では、施蓋膜（切断された、または切断されていない）は、容器に密閉される前に殺菌される。実施形態では、容器は部分制御容器（portion control container）（例えばプディング、ソース、ヨーグルト、等々のための容器）を備えており、また、施蓋膜は「切断および積層」蓋を備えている。他の実施形態では、施蓋膜は、部分制御カップへの密閉後に所定の位置でトリムされるロール供給蓋であってもよい。

本発明には、当技術分野で知られている任意の無菌殺菌プロセスを利用することができる。商用的に入手することができる無菌設備システムは、過酸化水素のためのタンク、乾燥チャンバ、容器／パッケージセクション、および過酸化水素を供給し、かつ、循環させ、また、温度、空気圧、等々を制御するユニットを含むことができる。実施形態では、本発明の施蓋膜は、約５０℃と約７５℃の間の温度に設定された過酸化水素によって殺菌することができる。特定の実施形態では、過酸化水素は約６５℃の温度を有することができる。実施形態では、本発明は、濃度がほぼ３５％以上の過酸化水素を使用している。別の実施形態では、本発明は、濃度がほぼ２０％と５０％の間の過酸化水素を使用している。実施形態では、液体過酸化水素液浸、霧化過酸化水素、気化過酸化水素、加熱スプレー状またはミスト状過酸化水素、あるいは任意の他の形態の過酸化水素を利用して殺菌することができる。

その後に、約６０℃と約８０℃の間の温度の熱殺菌空気を使用して施蓋膜を乾燥させ、膜から過酸化水素を除去することができる。過酸化水素の温度およびフローレベルは、温度を高くするための蒸気によって制御することができ、また、水を供給して冷却することができる。

実施形態では、膜材料は、本明細書において説明したように、加熱過酸化物槽の中で、最大６時間にわたって持ちこたえ、いくつかの事例では、歪み、インクの汚れ、または層間剥離を生じることなく、１３時間を超えて存続し続ける。一方、典型的なＰＥＴ膜蓋は、加熱過酸化物槽の中で、歪み、汚れ、または層間剥離することなく、約２時間ないし４時間を超えて耐えることはできない。

以上の説明および関連する図面の中で提示されている教示の利益を有する、これらの発明が関係している当業者には、本明細書において示されている本発明の多くの変形態様および他の実施形態が思い浮かぶことであろう。したがって本発明は、開示された特定の実施形態に限定されないこと、また、変形態様および他の実施形態には、添付の特許請求の範囲の範囲内に包含されることが意図されていることを理解されたい。本明細書においては特定の用語が使用されているが、それらは制限のためではなく、単に包括的および説明的な意味で使用されているにすぎない。

Claims (24)

1. 無菌処理に耐え得る膜蓋構造を提供するための方法であって、
   少なくとも１つの高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）膜層を提供するステップと、
   蓋を形成するために前記少なくとも１つのＨＤＰＥ膜層を少なくとも１つのベース層に積層するステップと、
   施蓋された容器を形成するために前記少なくとも１つのベース層を容器のリムに接着するステップと、
   高められた温度の高濃度の過酸化水素を使用して、前記施蓋された容器を殺菌するステップと
   を含む方法。
2. 前記少なくとも１つのＨＤＰＥ膜層が反転印刷される、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つのＨＤＰＥ膜層が、印刷される外部表面を備え、オーバーラッカーが、印刷された材料に隣接して付加される、請求項１に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つのベース層が無延伸ポリプロピレンを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記膜蓋構造が、順に、ＨＤＰＥ層、インク層、接着剤層、箔層、接着剤層および無延伸ポリプロピレン層を備える、請求項１に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つのＨＤＰＥ膜がインフレートフィルムプロセスを介して製造される、請求項１に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つのＨＤＰＥ膜が機械方向配向される、請求項６に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つのＨＤＰＥ膜が無延伸幅出しプロセスを介して製造される、請求項１に記載の方法。
9. 前記過酸化水素の濃度が約２０％と約５０％の間である、請求項１に記載の方法。
10. 前記過酸化水素の濃度が少なくとも３５％である、請求項１に記載の方法。
11. 前記高められた温度が約５０℃と約７５℃の間である、請求項１に記載の方法。
12. 無菌処理に耐え得る膜蓋構造を提供するための方法であって、
    少なくとも１つの高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）膜層を提供するステップと、
    蓋を形成するために前記ＨＤＰＥ膜層を少なくとも１つのベース層に積層するステップと、
    約２０％と約５０％の間の濃度、および約５０℃と約７５℃の間の温度の過酸化水素を使用して、施蓋された容器を殺菌するステップと、
    施蓋された容器を形成するために、殺菌された蓋構造を容器のリムに接着するステップと
    を含む方法。
13. 前記少なくとも１つのベース層が前記容器の前記リムに接着される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記少なくとも１つのＨＤＰＥ膜層が反転印刷される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記少なくとも１つのＨＤＰＥ膜層が、印刷される外部表面を備え、オーバーラッカーが、印刷された材料に隣接して付加される、請求項１２に記載の方法。
16. 前記膜蓋構造が、順に、ＨＤＰＥ、インク、接着剤、箔、接着剤および無延伸ポリプロピレンを含む、請求項１２に記載の方法。
17. 前記少なくとも１つのＨＤＰＥ膜がインフレートフィルムプロセスを介して製造される、請求項１２に記載の方法。
18. 前記少なくとも１つのＨＤＰＥ膜が機械方向配向される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記少なくとも１つのＨＤＰＥ膜が無延伸幅出しプロセスを介して製造される、請求項１２に記載の方法。
20. 前記過酸化水素の濃度が少なくとも３５％である、請求項１２に記載の方法。
21. 前記温度が約６５℃である、請求項１２に記載の方法。
22. 無菌処理に耐え得る膜蓋構造を提供するための方法であって、
    少なくとも１つのポリプロピレン膜層を提供するステップと、
    蓋を形成するために前記少なくとも１つのポリプロピレン膜層を少なくとも１つのベース層に積層するステップと、
    施蓋された容器を形成するために前記少なくとも１つのベース層を容器のリムに接着するステップと、
    高められた温度の高濃度の過酸化水素を使用して、前記施蓋された容器を殺菌するステップと
    を含む方法。
23. 前記少なくとも１つのポリプロピレン膜層が反転印刷される、請求項２２に記載の方法。
24. 前記少なくとも１つのポリプロピレン膜層が、印刷される外部表面を備え、オーバーラッカーが、印刷された材料に隣接して付加される、請求項２２に記載の方法。