JP3438668B2 - 包装材料積層体及び包装体 - Google Patents
包装材料積層体及び包装体Info
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Description
包装体に関し、特に、プラスチックフィルムに無機酸化
物薄膜層を形成した、特にガスバリア性に優れ、食品、
医薬品、化学薬品、医療用機器、電子部品など包装時に
は気密性が要求され、かつ、内容物取出し時には容易に
開封することが求められる物品の包装に用いるのに適し
た包装材料積層体及び包装体に関するものである。
リア性を有し、透明で、環境にやさしいフレキシブルフ
ィルムとして、プラスチックフィルム上に無機酸化物薄
膜を形成した積層体が知られている。このような積層体
上に、さらにヒートシール性樹脂層を積層したものは、
食品、医薬、化学薬品、医療用機器、電子部品などの包
装用に製袋し包装体として用いられる。
物を取出すときに包装袋や物品の外装を開封するが、こ
れらの包装材料を用いた包装袋や物品の外装の破壊強度
が高いために老人、子供の力では簡単に開封できない包
装袋や物品の外装があり、また、さらに力を入れて開封
したときに、その勢いが強いため内容物が包装袋や物品
の外装から一度に飛び出し、飛散することがある。この
ため、上記包装材料による食品などの包装袋や物品の外
装については、開封の容易性を調整する手段としてラミ
ネート強度を調整する手段が取られているが、ラミネー
ト強度を特定の範囲に調節することは工業生産上難し
い、という問題点があった。
包装材料の有する問題点を解決し、通常は優れた密封性
を有するが、開封時には強い抵抗感がなく開封感が良好
で、手でスムーズに開封することができる、ガスバリア
性を有し、かつ、易開封性の包装材料積層体及び該包装
材料積層体を用いた開封性の優れた包装体を提供するこ
とを目的とする。
め、本発明の包装材料積層体及び包装体は、プラスチッ
クフィルムの表面に無機酸化物薄膜層が形成されたガス
バリア性積層体の最外層にヒートシール性樹脂層が形成
された包装材料積層体において、前記無機酸化物薄膜層
とヒートシール性樹脂層の間に、厚さ0.003〜0.
5μmのアンカーコート剤層と、溶融押出した低融点熱
可塑性樹脂層とを順に有し、包装材料積層体のヒートシ
ール性樹脂層同士をヒートシールしたヒートシール部の
切欠き部を引裂いて連続的に引裂き抵抗値を測定したと
きの引裂き抵抗値曲線が初期山部とそれに続く平坦部を
持ち、山部の引裂き抵抗値の最大値(a)とそれに続く
平坦部の引裂き抵抗値の値(b)との比(b/a)×1
00が0.1〜30%であることを特徴とする。
体は、ガスバリア性を有し、かつ、強い抵抗感がなく、
易開封性が良好で、手でスムーズに開封することができ
る。
なくとも酸化ケイ素、酸化アルミニウムを含む多元系無
機酸化物薄膜であることができる。
ィルムがポリアミドフィルムであることができる。
の包装材料積層体を用いてなることができる。
び包装体の実施の形態を図面に基づいて説明する。
は、有機高分子からなり、必要に応じ、溶融押出し後長
手方向及び/又は幅方向に延伸し、さらに熱固定、冷却
を施したフィルムであり、有機高分子としては、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ−4−メチ
ルペンテン−1などのポリオレフィン、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリエチレン−2、6−ナフタレートな
どのポリエステル、ナイロン6、ナイロン46、ナイロ
ン66、ナイロン12などのポリアミド、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、全芳
香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリ
エーテルイミド、ポリスルホンなどが挙げられる。これ
らの有機高分子は、他の有機重合体を少量共重合をした
り、ブレンドしたりしてもよい。
物、例えば、紫外線吸収剤、帯電防止剤、可塑剤、滑
剤、着色剤、などが添加されていてもよく、フィルムと
しての透明度は特に限定するものではないが、透明ガス
バリアフィルムとして使用する場合には、50%以上の
光線透過率をもつものが望ましい。本発明において用い
るプラスチックフィルムは、本発明の目的を損なわない
かぎりにおいて、無機酸化物薄膜層を積層するのに先行
して、該フィルムをコロナ放電処理、グロー放電処理、
火炎処理、表面粗面化処理などの表面処理を施してもよ
く、また、公知のアンカーコート処理、印刷、装飾が施
されてもよい。本発明において用いるプラスチックフィ
ルムは、その厚さとして3〜500μmの範囲であるの
が望ましく、さらに好ましくは、6〜300μmの範囲
である。
ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなど薄膜
にできるものなら特に制限はないが、より好ましくは酸
化ケイ素、酸化アルミニウムを含む多元系無機酸化薄膜
の方が効果は大きい。ここでいう、酸化ケイ素、酸化ア
ルミニウムを含む多元系無機酸化物薄膜とは、無機酸化
物からそれ自体公知の方法で形成された薄膜であって、
無機酸化物とは、酸化珪素・酸化アルミニウム、酸化マ
グネシウムなど薄膜化できる無機酸化物であれば特に制
限はないが、好ましい無機酸化物は酸化アルミニウム、
酸化珪素を含む多元系無機酸化物薄膜、より好ましくは
酸化珪素・酸化アルミニウム二元系無機酸化物薄膜であ
る。
SiO2などの珪素や各種珪素酸化物の混合物からな
り、酸化アルミニウムとは、Al、AlOやAl2O3
などのアルミニウムや各種アルミニウム酸化物の混合物
からなり、各酸化物内における酸素の結合量はそれぞれ
の製造条件によって異なってくるが、酸化珪素と酸化ア
ルミニウムとを併用する場合は無機酸化物薄膜中に占め
る酸化アルミニウムの含有率が20〜99重量%である
のが好ましく、20〜75重量%であるのがより好まし
い。また、さらに好ましくは、該酸化珪素・酸化アルミ
ニウム二元系薄膜の比重が下記の条件を満たすものであ
る。
薄膜中の酸化アルミニウムの重量%との関係を、D=
0.01A+b(D:薄膜の比重、A:薄膜中の酸化ア
ルミニウムの重量%)という式で示すとき、bの値が
1.6よりも小さい領域のときには、酸化アルミニウム
・酸化珪素系薄膜の構造が粗となり、また、該薄膜の比
重の値が、b値で、2.2よりも大きい領域の場合、薄
膜が硬くなる傾向にある。
ルミニウム・酸化珪素系薄膜の比重は、該薄膜の比重と
薄膜内の酸化アルミニウム組成比率との関係をD=0.
01A+b(D:薄膜の比重、A:薄膜中の酸化アルミ
ニウムの重量%)という関係式であらわすとき、bの値
で1.6〜2.2、であるのが好ましく、更に好ましく
は1.7〜2.1であるが、もちろんこの範囲に限定さ
れるものではない。酸化珪素・酸化アルミニウムを含
み、さらに他の無機酸化物を含む多元系無機酸化物薄膜
もガスバリア性フィルムとしての効果は大きい。
ミニウム系二元系無機酸化物薄膜中の酸化アルミニウム
の含有量が20重量%未満になると、ガスバリア性が必
ずしも十分ではなくなり、また、酸化珪素・酸化アルミ
ニウム系蒸着膜中の酸化アルミニウム量が99重量%を
超えると、蒸着膜の柔軟性が低下し、ガスバリア性フィ
ルムの曲げや寸法変化に比較的弱く、二者併用の効果が
低下するといった問題が生じることがある。
は、通常10〜8,000Å、好ましくは50〜5,0
00Åである。膜厚が10Å未満では満足のいくガスバ
リア性が得られ難く、また8,000Åを超えて過度に
厚くしても、それに相当するガスバリア性の向上効果は
得られず、耐屈曲性や製造コストの点で却って不利とな
る。
酸化珪素・酸化アルミニウム系薄膜の形成により説明す
ると、蒸着法による薄膜形成法としては真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンプレーティング法などの物理蒸
着法、あるいはCVD法(化学蒸着法)などが適宜用い
られる。たとえば真空蒸着法を採用する場合は、蒸着原
料としてSiO2とAl2O3の混合物、あるいはSi
O2とAlの混合物などが用いられる。加熱には、抵抗
加熱、高周波誘導加熱、電子線ビーム加熱などを採用す
ることができ、また、反応ガスとして酸素、窒素、水
素、アルゴン、炭酸ガス、水蒸気などを導入したり、オ
ゾン添加、イオンアシストなどの手段を用いた反応性蒸
着を採用することも可能である。更に、プラスチックフ
ィルムにバイアスを印加したり、プラスチックフィルム
を加熱したり冷却するなど、成膜条件も任意に変更する
ことができる。上記蒸着材料、反応ガス、基板バイア
ス、加熱・冷却などは、スパッタリング法やCVD法を
採用する場合にも同様に変更可能である。
トルト処理、更にはゲルボ試験(耐屈曲性試験)にも耐
えることができる優れた性能のプラスチックフィルムの
表面に無機酸化物薄膜層が形成された、ガスバリア性積
層体を得ることが可能となる。かかる、プラスチックフ
ィルムの表面に無機酸化物薄膜層が形成された積層体
は、本発明の包装材料積層体の少なくとも構成層の一部
とされる。
チックフィルムの表面に無機酸化物薄膜層が形成された
ガスバリア性積層体の最外層にヒートシール性樹脂層が
形成された包装材料積層体が基本構造である。
としては、押出しラミネート法により直接溶融押出しし
てもよいし、あらかじめ、フィルム状にしたシーラント
フィルムを用い、ドライラミネート又は押出しラミネー
トで接着してもよい。押出しラミネート法の場合、ヒー
トシール性樹脂層を形成するに先立ち、アンカーコート
層を形成しても、しなくてもどちらでもよいが、本発明
の効果を容易に達成するためには、アンカーコート層を
形成する方が望ましい。アンカーコート層としては、特
に限定されず、本発明の包装材料積層体が使用される用
途(乾燥食品、水物食品、スープ、ボイル加工食品など
の包装)により使い分ければよい。通常使用されるの
は、イソシアネート系、ポリエチレンイミン系、チタネ
ート系、ブタジエン系などのアンカー剤である。
の最外層に形成するヒートシール性樹脂層とは、低密度
ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン、線状低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重
合体、ポリプロピレン、エチレン・アクリル酸共重合
体、エチレン・メタアクリル酸共重合体、エチレン・メ
チルアクリレート共重合体、エチレン・エチルアクリレ
ート共重合体、エチレン・メチルメタアクリレート共重
合体、アイオノマーなどにより形成されたヒートシール
性を有するフィルムである。実用的には、低密度ポリエ
チレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、線状低密度ポリ
エチレン又はポリプロピレンからなるフィルムをヒート
シール性樹脂層として用いることが多い。このヒートシ
ール性樹脂層の厚みとしては、3〜100μm程度、好
ましくは5〜70μm程度であるのが一般的である。こ
れらは押出しラミネート法により、ガスバリア性積層体
の表面に形成したアンカーコート剤層上に低密度ポリエ
チレンなど低融点熱可塑性樹脂を溶融押出しし、その面
上に同時にヒートシール性樹脂層としてのフィルムをラ
ミネートして包装材料積層体を得るのが通常である。上
記アンカーコート剤層を用いる場合、本発明における引
裂き抵抗の特性を示すものが得られれば特に限定するも
のではないがアンカーコート剤層はポリエチレンイミン
層であるのが好ましい。この場合、ポリエチレンイミン
層とは、ポリエチレンイミンを含む薄膜層であり、厚み
としては通常、0.003〜0.5μm程度である。ポ
リエチレンイミン層を形成するのに用いるポリエチレン
イミンとは、エチレンイミンの重合により得られるもの
で、3員環構造のアミノ基を有する非常に反応性に富む
高分子の水溶性樹脂であり、分子量が100〜1000
00程度、アミン値20前後のものが一般的である。ポ
リエチレンイミンはアンカーコート剤としては、少量の
添加量で接着力が大きいことが知られているが、水溶性
であるため、使用法の一例としては水溶液を水/アルコ
ールの混合液で希釈して使用するのが一般的である。
試験機を用い、ヒートシール性樹脂層同士をヒートシー
ルしたヒートシール部3の端部に長さ4mmの切欠き2
を入れ、その試料の切欠き部の両端を把持し、互いにフ
ィルム面に垂直に速度500mm/minで長さ50m
mにわたり引張ることにより、ヒートシール部を含むフ
ィルムがカットされるときの強度を連続的に測定したと
きに得られるものである。連続的に測定するとは、試料
の両端を引張りながら、引張り長さとそのときの引裂き
抵抗値を連続して記録することをいい、記録について
は、レコーダー、プリンター、また、磁気記録媒体など
何を用いてもよい。
の両端を引張る速度であり、500mm/minのとき
にカット性との一番相関がよい。ヒートシール部とは、
ヒートシールして得るもので、そのときの温度は、ヒー
トシール性樹脂層の特性により、適宜選定してよいが、
下限は、融着できる温度であり、上限は、熱による外観
不良がおこることにより制限される。
た連続曲線より得られるもので、引裂き抵抗値が最も高
い値をいう。この引裂き抵抗値の連続的変化は、大きく
2つに分けられる。1つは、試料を切れ目から引張るに
つれ、引裂き抵抗値も、連続的に増加するものであり、
この場合引裂き抵抗値の値と引裂き抵抗値の最大値は同
じものとなる。もう1つは、最大値を取ったのち引裂き
抵抗値が小さくなるもので、カット性に対しては、この
ような変化をする包装材料積層体及びそれを用いてなる
包装体が望ましい。この関係について鋭意研究の結果、
小さくなった平坦部の引裂き抵抗値の値(b)が、該最
大値(a)に対し、0.1〜30%のとき、手によるカ
ット性が特によいものが得られる。
果を具体的に説明するが、本発明は、その要旨を逸脱し
ないかぎり以下の実施例に限定されるものではない。
4142(15μm))上に酸化ケイ素と酸化アルミニ
ウムの2元系酸化物薄膜を蒸着したフィルムを用い、押
出しラミネーター(モダンマシナリー社製)により速度
80mm/minで、アンカーコート剤(日本触媒社
製,ポリエチレンイミン系接着剤、商品名:P100
0)をメタノール、水で希釈し、固形分濃度3%とし、
ボウズロールで蒸着薄膜面に塗布し、ドライコート量を
0.03g/minとした。このアンカーコート層の上
に低密度ポリエチレン(商品名:スミカセンL705)
を押出し樹脂温度315℃で押出し、樹脂層の厚みは1
5μmの厚みとなるようにした。そのときのチルロール
とのギャップは15mmとした。さらに、シーラントフ
ィルムとして、線状低密度ポリエチレンフィルム(東洋
紡績社製,商品名:L4102(40μm))を用い、
3層構成の押出しラミネートを実施した。エージング
は、条件:50℃×4日間と、通常より長く、かつ、エ
ージング温度も高く設定した。得られたラミネート積層
体をヒートシール(シール条件:160℃×2kg×2
秒)し、袋をつくった。
さと引裂き抵抗値のカーブをペンレコーダーに書かせ
た。このとき最大値は、2N/15mmであったが、そ
の後強度は小さくなり、平坦部では0.5N/15mm
で安定化した。このときの最大値に対する比率は25%
であった。次に、5×10cmの小袋を製造し、内容物
として液体スープをつめ、切れ目より、手でカットした
が、非常にスムーズに切れ、切れ味は良好であった。
ソシアネート系接着剤(東洋モートン社製,商品名:E
L530A/B)0.2g/m2とする以外は、同様に
加工し、押出しラミネート積層体を得た。引裂き抵抗値
を連続的に測定したところ、引張り続けると、強度は増
加し続け、15mm長さを引張ったときの値は、4N/
15mmであった。実施例1と同様にして小袋を製造し
手でカットすると、抵抗感が強く、うまく切れず、内容
物が飛び出した。
ソシアネート系接着剤(東洋モートン社製,商品名:E
L510)0.2g/m2とする以外は、同様に加工
し、押出しラミネート積層体を得た。引裂き抵抗値を連
続的に測定したところ、引張り続けると強度は増加し続
け、15mm長さのときには、3.5N/15mmであ
り、カット時の抵抗感が強く、スムーズにカットするこ
とができなかった。
4142(15μm))の上に酸化ケイ素薄膜を蒸着し
たフィルムを用い、ドライラミネートをした。ヒートシ
ール性樹脂層用のフィルムとして、未延伸ポリプロピレ
ンフィルム(東洋紡績社製,商品名:P1153(40
μm))を用い、イソシアネート系接着剤(大日精化社
製,商品名:E339)を用い、厚みを3.5μmとや
や厚くし、ニップロール温度を80℃と高く設定した。
得られたラミネート積層体をヒートシール(シール条
件:180℃×2kg×2秒)し、袋をつくった。この
包装体について引裂き抵抗値を連続的に測定したとこ
ろ、最大値は1.5N/15mmであったが、引張るに
つれ強度は落ち、0.8N/15mmとなった。引裂き
抵抗値の最大値に対する比率は53%であった。この包
装体に、内容物として「みそ」をつめ、手でカットした
が、非常にスムーズに切れ、良好であった。
ネート系接着剤(大日精化社製,商品名:E266)を
用い、厚みを2μm、ニップロール温度を40℃とし
た。引裂き抵抗値を連続的に測定したところ、最大値
は、2N/15mmであったが、引張るにつれ、強度は
やや下がったものの1.5N/15mmであった。この
引裂き抵抗値の最大値に対する比率は75%であった。
参考例1と同様に内容物としてみそをつめ、手でカット
したが、カット時の抵抗感が大きく、やや切りにくく感
じた。
薄膜を蒸着し、さらに、その上にウレタン系コート
{(東洋紡績社製,商品名:バイロンUR5500)/
(日本ポリウレタン社製,商品名:コロネートHL)=
(10/20)}をしたフィルムを用い、そのウレタン
系コート層面上に、ドライラミネート用接着剤としてイ
ソシアネート系接着剤(大日精化社製,商品名:E33
9)を塗布してからシーラントフィルムとして、未延伸
ポリプロピレンフィルム(東洋紡績社製,商品名:P1
146(60μm))をドライラミネートした。このと
きドライラミネート用接着剤の厚みを4μmと厚くし、
さらに、コーターのニップロール温度も80℃と高く設
定した。このようにして得られた積層体をヒートシール
(シール条件:180℃×2kg×2秒)し、袋をつく
り、レトルト処理をした。このサンプルの引裂き抵抗値
を連続的に測定したところ、最大値は、1.4N/15
mmであったが、引張るにつれ強度は落ち、0.6N/
15mmとなった。最大値に対する比率は、43%であ
った。内容物として、カレーをつめ、同様にレトルト後
に手でカットしたが、非常にスムーズに切れ、良好であ
った。
ミニウム薄膜の上にウレタン系コートをしていないフィ
ルムを用いた。また、イソシアネート系接着剤(大日精
化社製,商品名:E266)を用い、厚みを2μm、ニ
ップロール温度を40℃とした。この積層体の引裂き抵
抗値を測定したところ、強度は増加し続け、4N/15
mm以上となった。参考例2と同様に内容物をつめ、手
でカットしたが、カット時のひっかかりが大きくうまく
切れなかった。
れば、優れたガスバリア性を有し、優れた密封性を有す
るが、開封時には強い抵抗感がなく開封感が良好で、手
でスムーズに開封することができる。
示すカーブのグラフの一例である。
すカーブのグラフの一例である。
のヒートシール部の要部を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 プラスチックフィルムの表面に無機酸化
物薄膜層が形成されたガスバリア性積層体の最外層にヒ
ートシール性樹脂層が形成された包装材料積層体におい
て、前記無機酸化物薄膜層とヒートシール性樹脂層の間
に、厚さ0.003〜0.5μmのアンカーコート剤層
と、溶融押出した低融点熱可塑性樹脂層とを順に有し、
包装材料積層体のヒートシール性樹脂層同士をヒートシ
ールしたヒートシール部の切欠き部を引裂いて連続的に
引裂き抵抗値を測定したときの引裂き抵抗値曲線が初期
山部とそれに続く平坦部を持ち、山部の引裂き抵抗値の
最大値(a)とそれに続く平坦部の引裂き抵抗値の値
(b)との比(b/a)×100が0.1〜30%であ
ることを特徴とする包装材料積層体。 - 【請求項2】 無機酸化物薄膜が、少なくとも酸化ケイ
素、酸化アルミニウムを含む多元系無機酸化物薄膜であ
ることを特徴とする請求項1記載の包装材料積層体。 - 【請求項3】 プラスチックフィルムがポリアミドフィ
ルムであることを特徴とする請求項1又は2記載の包装
材料積層体。 - 【請求項4】 請求項1、2又は3記載の包装材料積層
体を用いてなることを特徴とする包装体。
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