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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-17
(45)【発行日】2024-01-25
(54)【発明の名称】容器包装材及び発熱容器
(51)【国際特許分類】
   B65D 81/18 20060101AFI20240118BHJP
   B65D 65/40 20060101ALI20240118BHJP
   A47J 36/28 20060101ALI20240118BHJP
   A47G 19/00 20060101ALI20240118BHJP
【FI】
B65D81/18 E
B65D65/40 D
A47J36/28
A47G19/00 A
【請求項の数】 7
(21)【出願番号】P 2020112884
(22)【出願日】2020-06-30
(65)【公開番号】P2022011624
(43)【公開日】2022-01-17
【審査請求日】2023-01-04
(73)【特許権者】
【識別番号】000006909
【氏名又は名称】株式会社吉野工業所
(74)【代理人】
【識別番号】100156867
【弁理士】
【氏名又は名称】上村 欣浩
(74)【代理人】
【識別番号】100143786
【弁理士】
【氏名又は名称】根岸 宏子
(72)【発明者】
【氏名】菅根 康二
【審査官】植前 津子
(56)【参考文献】
【文献】特開平08-183133(JP,A)
【文献】特開平07-060891(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第105984653(CN,A)
【文献】特開2019-002004(JP,A)
【文献】特表2009-525891(JP,A)
【文献】実開平01-096120(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B65D 81/18
B65D 65/00-65/46
B32B 1/00-43/00
A47J 36/28
A47G 19/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内層、中間層及び外層が積層された容器包装材であって、
前記外層は光線を透過する透光性材料からなる透光性層であり、
前記中間層は、前記外層を介して入射する光線によって発熱する発熱物質を含む発熱層であり、
前記発熱物質は、近赤外線から紫外線までの波長域内の光線によって局在表面プラズモン共鳴を発現する金属ナノ粒子であり、
前記中間層は、当該金属ナノ粒子が表面に固定化された樹脂微粒子を用いて形成された層である容器包装材。
【請求項2】
前記金属ナノ粒子は、粒径が1nm以上1000nm以下の金粒子又は銀粒子であり、前記樹脂微粒子は、粒径が50nm以上10000nm以下のアクリル樹脂粒子である請求項に記載の容器包装材。
【請求項3】
内層、中間層及び外層が積層された容器包装材であって、
前記外層は光線を透過する透光性材料からなる透光性層であり、
前記中間層は、前記外層を介して入射する光線によって発熱する発熱物質を含む発熱層であり、
前記外層側から700,000ルクス以上の照度で光線が照射されたとき、前記中間層の発熱により当該容器包装材が50℃以上110℃以下になる容器包装材。
【請求項4】
前記内層は遮光層を備える請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の容器包装材。
【請求項5】
前記外層における400nm以上600nm以下の波長の光線に対する光線透過率が20%以上である請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の容器包装材。
【請求項6】
容器本体の少なくとも一部が請求項1~請求項のいずれか一項に記載の容器包装材により構成された発熱容器。
【請求項7】
前記容器本体の少なくとも一部は、前記外層及び前記内層のいずれか一方を基材とし、当該基材上に前記中間層を設けてなるラベルを用いたインモールドラベル成形により前記外層及び前記内層のいずれか他方を成形した成形体である、請求項に記載の発熱容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、容器包装材、包装容器及び包装容器用のラベルに関し、特に、光が入射すると発熱する発熱層を備えた容器包装材、包装容器及び包装容器用のラベルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、魔法瓶が保温容器として広く用いられている。魔法瓶は内側容器と外側容器との間が真空断熱構造とされており、高い保温性を有する。魔法瓶は、水筒、スープ容器、弁当箱などの各種の飲食物等を収容する可搬容器として広く用いられている。魔法瓶を用いれば温かいものを温かい状態で飲食することが可能になることから、幅広いユーザが利用している。
【0003】
小売店等で販売される飲食品等の包装容器についても保温性の高い容器、或いは、内容物を加温することのできる容器に対するニーズがある。保温性の高い容器として、従来、発泡性樹脂等の断熱性の高い容器包装材を用いた容器が主に利用されてきた。近年では、例えば、特許文献1に開示されるように、樹脂製の内側容器と外側容器との間に蓄熱材を充填したものなどもある。また、特許文献2には、電子レンジで加熱可能な包装容器が提案されている。
【0004】
飲食品店におけるテイクアウト需要の増加などから、保温性の高い包装容器、或いは、加温可能な包装容器に対する需要の増加が想定される。また、近年、豪雨や地震等の自然災害による深刻な被害も増加している。避難所などで温かい飲食物を配布する際に保温性の高い容器や、或いは、各人がそれぞれ簡易に内容物を加温することができる非常食品用の包装容器に対する需要も大きいと考える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2015-205697号公報
【文献】特開2015-160631号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に開示の保温容器の場合、内側容器と外側容器との間に蓄熱材が充填されており、発泡性樹脂製の保温容器と比較すると保温性は高いものの、魔法瓶ほどの断熱性を得ることは困難である。また、これらの保温容器は内容物の温度変化を抑制する機能を有するのみであり、内容物を加温することはできない。さらに、このような二重構造の保温容器は製造工程の手間が多く、製造コストも嵩む。
【0007】
一方、特許文献2に開示の加温容器についても、電子レンジ等の加温装置がなければ内容物を加温することができない。また、加温容器は保温機能がない場合が多いため、内容物が加温された後、その温度変化を抑制することができない。
【0008】
そこで、本発明の課題は、内容物を温かい状態で長時間保持可能であり、特別な加温装置がなくとも加温することのできる容器包装材及び発熱容器と、このような容器包装材及び発熱容器を簡易に製造可能な発熱ラベルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するため、本発明に係る容器包装材は、内層、中間層及び外層が積層された容器包装材であって、前記外層は光線を透過する透光性材料からなる透光性層であり、前記中間層は、前記外層を介して入射する光線によって発熱する発熱物質を含む発熱層であり、前記発熱物質は、近赤外線から紫外線までの波長域内の光線によって局在表面プラズモン共鳴を発現する金属ナノ粒子であり、前記中間層は、当該金属ナノ粒子が表面に固定化された樹脂微粒子を用いて形成された層である。
【0011】
本発明に係る容器包装材において、前記金属ナノ粒子は、粒径が1nm以上1000nm以下の金粒子又は銀粒子であり、前記樹脂微粒子は、粒径が50nm以上10000nm以下のアクリル樹脂粒子であることが好ましい。
【0012】
本発明に係る容器包装材において、前記内層は遮光層を備えることが好ましい。
【0013】
本発明に係る容器包装材において、前記外層における400nm以上600nm以下の波長の光線に対する光線透過率が20%以上であることが好ましい。
【0014】
本発明に係る容器包装材は、内層、中間層及び外層が積層された容器包装材であって、前記外層は光線を透過する透光性材料からなる透光性層であり、前記中間層は、前記外層を介して入射する光線によって発熱する発熱物質を含む発熱層であり、前記外層側から700,000ルクス以上の照度で光線が照射されたとき、当該容器包装材が50℃以上110℃以下になる。
【0015】
上記課題を解決するため、本発明に係る発熱容器は、容器本体の少なくとも一部が上記容器包装材により構成されたものである。
【0016】
本発明に係る発熱容器において、前記容器本体の少なくとも一部は、前記外層及び前記内層のいずれか一方を基材とし、当該基材上に前記中間層を設けてなるラベルを用いたインモールドラベル成形により前記外層及び前記内層のいずれか他方を成形した成形体であることが好ましい。
【発明の効果】
【0018】
本発明に係る容器包装材は、内層、中間層及び外層が積層された容器包装材であり、透光性層である外層を介して入射した光線によって、中間層に含まれる発熱物質が発熱する。そのため、外層が外側、内層が内側に配置されるようにして、当該容器包装材を用いて包装容器を構成すれば、発熱物質により生じた熱を内層を介して内容物に伝達することができる。従って、温かい内容物についてはその温度低下を抑制し、内容物を温かい状態で長時間保持することができる。また、内容物が冷たい場合には、外層に光を当てることで、電子レンジ等の特別な加温装置を使用することができない環境下でも内容物を加温することができる。
【0019】
本発明に係る容器包装材のように、内層、中間層及び外層を予め積層した積層体とすることで、外側容器と内側容器とを別途用意して、その間に蓄熱材を充填する等の手間が不要になる。また、内層、中間層及び外層が一体にされていることから包装容器もコンパクトに構成することができる。これらのことから、保温機能や加温機能を付与しつつ、全体をコンパクトに構成することができ、さらに製造工程を簡素にすることができる。
【0020】
さらに、本発明に係る発熱ラベルによれば、樹脂フィルム製の基材層と、当該基材層上に金属ナノ粒子が表面に固定化された樹脂微粒子が密着された発熱層とを備え、当該金属ナノ粒子は近赤外線から紫外線までの波長域内の光線によって局在表面プラズモン共鳴により発熱するものである。従って、当該発熱ラベルをインサート材として用いれば、インモールド成形により簡易に上記容器包装材或いは発熱容器を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】当該容器包装材の構成を説明するための図であり、(a)は積層状態を示す模式図であり、(b)は発熱物質としての金属ナノ粒子が表面に固定化された樹脂微粒子を概念的に示す図であり、(c)は中間層の構成を模式的に示した図である。
図2】実施例における評価方法を説明するための模式図である。
図3】本発明に係る包装容器の発熱特性を表す図であり、(a)は図2(a)に示す照射距離D1が12cmのときの発熱特性を示し、(b)は照射距離D1が2cmの時の発熱特性を示す。
図4】本発明に係る包装容器の保温特性を表す図であり、(a)は実施例2-1~実施例2-3及び比較例2-1の保温特性を示し、(b)は実施例2-1について図2(b)に示す照射距離D2を5cm、10cm、15cmにしたときの保温特性を比較例2-1の保温特性と共に示したものである。
図5】(a)は実施例2-1で調製した発熱層作製用塗布液の400nm~800nmの波長域における吸光度を示す図であり、(b)はLED光源から照射される光線のスペクトル分布特性を示す図である。
図6】外層の透光性と発熱特性を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明に係る容器包装材及び発熱容器の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【0023】
1.容器包装材100
図1(a)に本実施の形態の容器包装材100を模式的に示す。図1(a)に示すように、容器包装材100は内層10、中間層20及び外層30が積層されており、外層30は透光性層であり、中間層20は、外層30を介して入射する光線によって発熱する発熱物質を含む発熱層である。当該容器包装材100において、内層10、中間層20及び外層30は当該順序で積層されており、各層が互いに密着されている。内層10及び外層30はそれぞれ単層構造であってもよいし、複数層からなる複数層構成であってもよい。当該容器包装材100を用いて包装容器を構成した際に、中間層20よりも内容物側に配置される層を指して内層10と称し、中間層20よりも外側に配置される層を指して外層30と称する。以下、外層30から順に各層の構成を説明する。
【0024】
(1)外層30
外層30は透光性材料からなる透光性層である。透光性材料は中間層20に含まれる発熱物質を発熱させることのできる波長域の光線を透過する材料であるものとする。ここで、透光性を有する、或いは、光線を透過するとは、外層30に入射した光線が外層30を通過し、中間層20に到達することをいう。すなわち、外層30の光線透過率が0%でないことをいう。中間層20において発熱物質を効率良く発熱させるという観点から、外層30は中間層20に含まれる発熱物質の発熱作用を発現させることが可能な波長域内の所定波長の光線透過率が10%以上であることが好ましく、15%以上であることがより好ましく、20%以上であることがさらに好ましく、25%以上であることが一層好ましい。このような所定波長の光線に対する光線透過率が高ければ高いほど、発熱物質に入射する光量が増加し、発熱物質を効率良く発現させることができる。なお、所定波長は、中間層20に含まれる発熱物質の発熱作用を発現させることが可能な波長域内の任意の波長を意味し、発熱物質による光熱交換効率の高い波長であることがより好ましい。
【0025】
特に、後述する発熱物質が400nm以上600nm以下の波長の光線によって発熱する場合、外層30における400nm以上600nm以下の波長の光線に対する光線透過率(但し、全光線透過測定により測定した値をいう。)が20%以上であることが好ましい。400nm以上600nm以下の波長域の光線は可視光域内の光線であり、太陽光等の自然光の他、各種照明(LED灯、蛍光灯、白熱灯)灯の人工光源から照射される人工光などにより発熱する発熱物質を用いることで、これらの日常に存在する光を用いて発熱物質を発熱させることができる。
【0026】
外層30はこのような透光性材料からなる層であればよく、特に、透光性の樹脂材料からなることが好ましい。透光性の樹脂材料として、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリプロピレン樹脂(PP(ホモポリマー、ランダム共重合体、ブロック共重合体))、ポリエチレン樹脂(PE(LDPE、LLDPE、HDPE等))、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン樹脂、ポリスルホン樹脂等を挙げることができる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂(特に、ランダム共重合体等)、ポリエチレン樹脂(特に、LDPE、LLDPE等)などは、透光性が高く、成形性にも優れ、容器包装材100としての使い勝手もよく好ましい。但し、外層30は樹脂材料に限定されるものではなく、硝子等の樹脂以外の透光性材料であってもよい。
【0027】
外層30の厚みは特に限定されるものではなく、内容物や使用形態に応じて容器包装材100に要求される特性(剛性等)を満足できる厚みであり、且つ、発熱物質の光熱交換効率等に応じて、所望の発熱量が得られるような光線透過率を満足する厚みとすることが好ましい。
【0028】
例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂は近赤外線から紫外線波長域の光線に対する透光性の高い樹脂である。例えば、可視光波長域において、特に400nm以上600nm以下の波長域についてみたとき、0.05mm(50μm)、3.00mmの厚みのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムの光線透過率は同程度であり、約80%~90%程度の値を示す。
【0029】
一方、ポリプロピレン樹脂フィルムの一例としては、0.05mm(50μm)の厚みの場合、400nm以上600nm以下の波長域において45%以上60%以下程度の値を示すが、3.00mmの厚みの場合では5%以上30%以下程度の値になり、厚みが増加すると光線透過率も低下するものもある。
【0030】
他の条件が等しい場合、外層30の光線透過率が高いほど、中間層20における発熱物質の発熱量が増加し、当該容器包装材100の昇温速度が速くなる。従って、外層30の厚みは、発熱物質の光熱変換効率や中間層20に含まれる発熱物質の量等に応じて、所望の発熱量を得るための光線透過率を満足するような厚みを外層30を構成する材料に応じて適宜調整することが好ましい。
【0031】
また、外層30は単層構成であってもよいが、上述のとおり複数層構成であってもよい。複数層構成として、例えば、外層30の最表面を反射防止コーティングする等により反射防止膜を設け、入射光の表面反射を抑制し、外層30に対して光線が効率良く入射させるようにしてもよい。
【0032】
(2)中間層20
次に、中間層20について説明する。中間層20は、上記のとおり、外層30を介して入射する光線によって発熱する発熱物質を含む発熱層である。
【0033】
(a)発熱物質
発熱物質は光熱変換可能な物質をいい、例えば、炭化ジルコニウム、酸化アンチモン、酸化チタン、硫酸バナジウム等の各種金属化合物や、カーボン系導電粒子等の光を効率良く吸収して、光の放射熱を熱エネルギーに変換可能な物質を用いることができる。
【0034】
また、発熱物質として、近赤外線から紫外線までの波長域内の光線によって局在表面プラズモン共鳴を発現する金属ナノ粒子21(図1(b)参照)を用いることができる。このような金属ナノ粒子21として、金粒子、銀粒子、銅粒子などがあるが、特に本発明では金粒子又は銀粒子を好ましく用いることができる。なお、金属ナノ粒子21は、粒径が1nm以上1000nm以下の金属粒子をいうものとする。
【0035】
これらの金属ナノ粒子21は、その自由電子の振動が、特定の波長の光と共鳴する局在表面プラズモン共鳴(localized surface plasmon resonance,LSPR)と呼ばれる現象を示す。近赤外線から紫外線までの波長域内の光線によって局在表面プラズモン共鳴を発現する金属ナノ粒子21を発熱物質とすることで、日常に存在する光、例えば、自然光(太陽光)、照明光(LED灯、白熱灯、蛍光灯等の光源からの光)等により、中間層20を発熱させることができる。すなわち、外層30側から当該容器包装材100にこれらの光が照射されると、金属ナノ粒子21により局在表面プラズモン共鳴を発現し、自由電子の集団振動により、金属ナノ粒子21が発熱する。局在表面プラズモン共鳴による金属ナノ粒子21からの発熱量は、上記他の発熱物質と比較して大きい。そのため、本発明では発熱物質として金属ナノ粒子21を好ましく用いることができる。
【0036】
局在表面プラズモン共鳴は金属ナノ粒子21の表面で生じる。中間層20における単位面積当たりの金属ナノ粒子21の含有量(質量又は体積)が同じであれば、金属ナノ粒子21の粒径が小さいほど、金属ナノ粒子21表面積が増加する。そのため、同じ光量の光が中間層20に入射したとき、金属ナノ粒子21の粒径が小さいほど発熱量が大きくなると考えられる。当該観点から、金属ナノ粒子21の粒径は、500nm以下であることが好ましく、300nm以下であることがより好ましく、200nm以下であることがさらに好ましく、100nm以下であることが一層好ましい。一方、金属ナノ粒子21の粒径が小さくなり過ぎると、金属ナノ粒子21同士の凝集を抑制することが困難になる。そのため金属ナノ粒子21の粒径は5nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましく、12nm以上であることがさらに好ましい。
【0037】
(b)金属ナノ粒子固定化ビーズ23
金属ナノ粒子21は粒径が小さく、粒子同士が凝集しやすい。そのため、金属ナノ粒子21を含む樹脂組成物等により中間層20を得ようとすると、金属ナノ粒子21同士が凝集し、中間層20内に金属ナノ粒子21を分散させつつ、高密度に充填(集積)することが困難になる。そこで、本発明では、図1(b)に示すように、金属ナノ粒子21を樹脂微粒子22の表面に固定化した金属ナノ粒子固定化ビーズ23を用いて中間層20を形成することが好ましい。金属ナノ粒子固定化ビーズ23では、樹脂微粒子22の表面略全面を被覆するように金属ナノ粒子21を固定化することで、金属ナノ粒子21の凝集を防ぎつつ、中間層20内に金属ナノ粒子21を高密度に集積することができる。
【0038】
樹脂微粒子22は、金属ナノ粒子21を表面に固定化することができればよく、たとえばアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂などの微粒子を用いることができる。また、樹脂微粒子22の形状は略球形であることが好ましい。樹脂微粒子22が略球形であれば、金属ナノ粒子21をその表面に固定化しつつ、中間層20内に樹脂微粒子22を高密度に充填することが容易であり、中間層20内に金属ナノ粒子21を高密度に集積することが容易になる。しかしながら、樹脂微粒子22の形状は略球形に限られるものではなく、非球形であってもよく、不定形状であってもよい。上記列挙した樹脂の中でも、透明性が高く、強度が高く、金属ナノ粒子21の密着性も良好であるといった点から、樹脂微粒子22として、アクリル樹脂微粒子を好ましく用いることができる。
【0039】
樹脂微粒子22の粒径は50nm以上10000nm以下であることが好ましい。樹脂微粒子22の粒径が大きくなりすぎると、中間層20内に金属ナノ粒子固定化ビーズ23を高密度に充填させることが困難である。当該観点から、樹脂微粒子22の粒径は5000nm以下であることが好ましく、3000nm以下であることがより好ましく、2000nm以下であることがさらに好ましく、1000nm以下であることが一層好ましく、500nm以下であることがより一層好ましい。一方、樹脂微粒子22の粒径が小さくなりすぎると、粒子同士の凝集を抑制することがやはり困難になる。当該観点から樹脂微粒子22の粒径は80nm以上であることが好ましく、100nm以上であることがより好ましい。
【0040】
また、樹脂微粒子22の表面に金属ナノ粒子21を固定化するため、樹脂微粒子22の粒径は金属ナノ粒子21よりも大きいことが求められる。従って、金属ナノ粒子21の粒径に対して、樹脂微粒子22の粒径は少なくとも1.5倍以上であることが好ましく、2倍以上であることがより好ましく、3倍以上であることがさらに好ましい。また、また、樹脂微粒子22の表面に金属ナノ粒子21を固定化することで、中間層20内に金属ナノ粒子固定化ビーズ23を高密度に集積するといった観点から、樹脂微粒子22の粒径が大きくなりすぎると、金ナノ粒子の表面積に対して中間層20における樹脂微粒子22の体積が大きくなる。当該観点から、樹脂微粒子22の粒径は金ナノ粒子の粒径の100倍以下であることが好ましく、50倍以下であることがより好ましく、20倍以下であることがさらに好ましく、15倍以下であることが一層好ましい。
【0041】
(3)内層10
内層10は当該容器包装材100により構成した包装容器(例えば、図2(b)に示すカップ容器100C)において、内容物に接する側に配置される層である。内層10は、中間層20に含まれる発熱物質が内容物に対して直接接触することを抑制する被覆層としての機能を有する一方、中間層20における発熱を内容物に効率よく伝達する機能を具備する必要がある。そのため、内層10は厚みが1μm以上1000μm以下に構成されることが好ましい。また、内層10は外層30側から入射した光によって内容物の劣化を防ぐための遮光層(遮光膜)としての機能を有することが好ましい。
【0042】
例えば、内層10を単層構成とし、これらの機能を全て一層で担うように材料等の選択を行ってもよいし、内層10を複数層構成として、例えば、被覆層としての機能を有する樹脂層と、アルミ箔、或いはアルミ蒸着膜等からなる遮光層とを備えた積層構成としてもよい。さらに、内層10は、酸素の透過を防ぐバリア層等の内容物の品質を保持するために必要な機能を実現するために種々の機能層を備えていてもよい。
【0043】
内層10を構成する材料や、内層10の層構成などは、中間層20における発熱を内容物に伝達することができる限り、容器包装材料として従来公知の種々の材料により構成することができ、単層フィルムだけでなく、各種積層フィルムを用いることもできる。
【0044】
(4)容器包装材100の態様
当該容器包装材100は内層10、中間層20及び外層30が積層された積層体である限り、その他の具体的な態様は特に限定されるものではない。当該容器包装材100は、例えば、図1(c)の向かって左側に示すように、フィルム状(或いは、シート状、プレート状)の内層10とフィルム状(或いは、シート状、プレート状)の外層30とが中間層20を介して貼着された積層フィルム100a(或いは、積層シート、積層プレート等)として構成することができる。
【0045】
また、図1(c)の向かって右側に示すように、フィルム状(或いは、シート状、プレート状)の内層10の表面に中間層20を設けた二層積層体をラベルとして、当該ラベルをインサート材として、インモールドラベル成形により当該ラベル上に外層30を所定形状に成形したインモールドラベル成形体100bとすることもできる。
【0046】
このように当該容器包装材100は、内層10、中間層20及び外層30を備える限り、その具体的な態様は特に限定されない。なお、ここでいうラベルとして、後述する発熱ラベルを用いることができる。また、図1(a)、(c)及び図2に示す内層10、中間層20、外層30の厚みは、容器包装材100におけるこれらの厚みの比を示したものではなく、内層10、中間層20、外層30の厚みはそれぞれ適宜変更可能であり、例えば、内層10の方が外層30より厚くてもよく、各層に求められる機能を満足する限り、各層の厚みは特に限定されるものではない。また、図1(b)に示す金属ナノ粒子21及び樹脂微粒子22の大きさや、図1(b)、(c)及び図2に示す金属ナノ粒子固定化ビーズ23の大きさなどはいずれも実際のこれらの大きさの比を表しているものではない。
【0047】
(5)発熱量
当該容器包装材100に対して、外層側から700,000ルクス以上の照度で光線が照射されたとき、容器包装材100が50℃以上110℃以下の範囲内で昇温することが好ましい。
【0048】
ここでいう照度は、当該容器包装材100の外層30の表面を測定面(測定領域)として、JIS C 7612:1985に規定される照度測定方法に準拠して測定した値をいう。
【0049】
例えば、太陽光等の自然光(可視光等)の照度は約30,000~100,000ルクス程度である。当該容器包装材100により飲食品等を収容する包装容器(例えば、カップ容器100C等)を構成したとき、自然光による発熱量が高くなりすぎると、内容物が必要以上に加温されたり、或いは、包装容器を手で把持することが困難になる。また、当該容器包装材100自体の取り扱いにも注意しなければならない。一方、700,000ルクス以上の照度で外層30側から容器包装材100に光線が照射されたときの発熱温度を上記範囲内とすることで、自然光下での発熱量を例えば保温機能に適した範囲内とし、加熱機能を発現させる際には人工光源により光線を照射するなどにより、当該容器包装材100の発熱量を調整することができる。よって、目的に応じて内容物の保温、加温、加熱することができる。
【0050】
上記発熱量は、外層30の光線透過率、中間層20における発熱物質の量などにより調整することができる。上述のとおり、外層30を構成する材料や厚みを調整することで、外層30に入射する光線の光線透過率を調整することができる。また、上記金属ナノ粒子固定化ビーズ23を用いて中間層20を構成する場合は、金属ナノ粒子21の粒径や、金属ナノ粒子21を固定化する樹脂微粒子22の粒径等を調整するによって発熱量を調整することができる。さらに、中間層20における単位面積(受光面)当たりの金属ナノ粒子固定化ビーズ23の量(集積度)によって、中間層20における発熱量を調整することができる。さらに、内層10の厚みや内層10を構成する材料等により、内容物に伝達される熱量を調整することもできる。また、光源との距離を調整することで発熱量は変化する。
【0051】
2.発熱ラベル
次に本発明に係る発熱ラベルの実施の形態を説明する。本実施の形態において発熱ラベルは、樹脂フィルム製の基材層と、当該基材層上に金属ナノ粒子21が表面に固定化された樹脂微粒子22が密着された発熱層とを備え、当該金属ナノ粒子21は近赤外線から紫外線までの波長域内の光線によって局在表面プラズモン共鳴により発熱するものである。基材層は上記容器包装材100の内層10と同様の構成とすることができ、発熱層は上記中間層20と同様の構成とすることができる。また、ここでいう金属ナノ粒子21が表面に固定化された樹脂微粒子22は上記金属ナノ粒子固定化ビーズ23と同じ構成とすることができる。
【0052】
当該発熱ラベルは、上述したように、インサート材として使用し、樹脂製の容器本体の成形と同時に当該容器本体の壁面に貼着されるインモールドラベル成形用のラベルとして用いることができる。また、インサート材に限らず、上記外層30に相当する透光性を有する部材に当該発熱ラベルに対して外層30を介して発熱層(中間層20)に光が入射するように貼着することで、その部材に簡易に発熱機能を付与することができる。
【0053】
3.発熱容器
次に、本実施の形態の発熱容器について説明する。本実施の形態の発熱容器は、容器本体の少なくとも一部が上記容器包装材100により構成されたものである。発熱容器は、軟包装であってもよいし、成形体であってもよく、容器本体の収容空間に収容される内容物に対して熱を伝達可能な部位が上記容器包装材100により構成されていればそれでよい。
【0054】
軟包装として、4方シール袋、3方シール袋、ピロー包装袋、スティック袋、ガセット袋、角底袋、スタンディングパウチ、深絞り容器、真空包装袋、スキンパック、チャック袋、スパウトパウチ、ひねり包装、包み包装、シュリンク包装等の種々のものがある。当該発熱容器はこのような軟包装であってもよく、例えば、上述した3層を備える積層シートを用い、必要に応じてシール層等を設けることで、これらの軟包装を得ることができる。
【0055】
また、成形体として、トレー、カップ、ボトル、ジャー等種々のものがある。当該発熱容器はこのような成形体であってもよい。また、これらの成形体を得るときに上述したように発熱ラベルをインサート材としたインモールドラベル成形体とすることも好ましい。図2(b)には、発熱容器の一例として、インモールドラベル成形体であるカップ容器100Cを例示した。当該カップ容器100Cは、飲料等を収容可能な収容部40を備え、当該収容部40を取り囲む周壁50が上記容器包装材100(インモールドラベル成形体100b)より構成されている。
【0056】
なお、インモールドラベル成形によりラベル付きの包装容器を製造するときは一般に包装容器の外側にラベルが貼着されるように金型にラベルをセットする。一方、図2(b)に示すカップ容器100Cでは周壁50の外側面ではなく、内側面側に発熱ラベルが貼着されるように発熱ラベルを金型にセットして得た内面インモールドラベル成形体を例示している。但し、発熱ラベルを貼着する位置は周壁50に限定されるものではなく、周壁50及び底壁の双方に貼着してもよいし、底壁にのみ貼着してもよい。インサート材としての発熱ラベルでは、基材層の厚みは成形体の厚みよりも薄い場合が多い。発熱ラベルを周壁50の外側面に貼着されるようにした外面インモールドラベル成形体とする場合と比較すると、発熱ラベルを周壁50の内側面に貼着されるようにした内面インモールドラベル成形体とした方が、内容物との発熱層との距離が近くなり、内容物に効率良く熱を伝達することができる。その際、外層30の厚みを調整して、当該外層30と外気、或いは、ユーザの手などとの熱伝導を阻害(断熱又は遮熱)することで、内容物の温度低下を抑制しつつ、ユーザが外層30を直接把持することのできる適度な温度にすることができる。一方、外層30の厚みが厚くなり、外層30の光線透過率が低下する場合は、外面インモールドラベル成形体とすることも好ましい。
【0057】
以上のように当該発熱容器の少なくとも一部を上記容器包装材100を用いて構成することで、当該容器包装材100を用いた部位は発熱する。そのため、当該発熱容器にお茶、コーヒー、スープ、シチュー、カレー、弁当等の各種飲食品を温かい状態で収容すれば、内容物を温かい状態で長時間保持することができる。また、当該発熱容器によれば中間層20の発熱量に応じて内容物を加温又は加熱することができる。例えば、当該発熱容器を軟包装とし、シチューやカレー等のレトルト食品を収容すれば、内容物との熱交換面積が大きくなり、屋外など電子レンジ等の特別な加温装置(或いは、加熱装置)がなくとも、或いは、災害時などガスや電気の供給が停止しているときも、自然光や非常用LED灯などの照明光等を当てるだけで内容物を温めることも可能になる。なお、遮光性の外装袋等に当該発熱容器を収容すれば、使用時にのみ内容物を加温することができる。
【0058】
さらに、当該発熱容器では上記容器包装材100を用いることで、保温機能や加温機能を付与しつつ、全体をコンパクトに構成することができる。すなわち、従来の保温容器では、外側容器と内側容器との間を真空断熱構造としたり、外側容器と内側容器との間に蓄熱材を充填する必要があり、内容物を収容する収容部40に比して包装容器全体が大きくなる傾向にあった。しかしながら、上記容器包装材100は内層10、中間層20及び外層30が予め積層されており、且つ、中間層20が発熱するため中間層20を薄く構成することができる。そのため、保温機能や加温機能を付与しつつ包装容器全体をコンパクトに構成することができる。
【0059】
また、従来、保温性の高い容器を得るには、外側容器と内側容器とを別途作製し、外側容器と内側容器とを重ね、さらに外側容器と内側容器との間を上記のように真空断熱構造としたり、蓄熱材を充填するなどする必要があった。これに対して、上記容器包装材100は、例えば、後述する製造方法等を採用することで、予め内層10、中間層20及び外層30が積層された積層体を簡易に得ることができ、保温機能や加温機能等を有していない従来の包装容器と略同様の製造工程により製造することができる。よって、保温機能や加温機能を付与しつつ、製造工程を簡素にすることができ、製造工程増加に伴うコスト上昇を抑制することができる。
【0060】
さらに、当該発熱容器では、外層30側から光を照射するだけで、中間層20を発熱させることができるため、例えば、当該発熱容器を哺乳瓶に適用することも好ましい。中間層20の発熱量を適宜調整することにより、光を照射するだけで、哺乳瓶内のミルクを適温(例えば、40℃程度)に温めることが可能になる。粉ミルクを持ち歩いていても、外出先などでお湯を調達することは困難である。さらに、ポットのお湯等は70℃以上の高温である場合が多く、お湯を適温まで冷ますには時間を要する。そのため、当該発熱容器を哺乳瓶に適用すれば、適温のミルクを得ることが容易になり、外出先や災害時などだけでなく、日常時にも便利に用いることができる。また、缶や紙パックに収容された液体ミルクなども市販されているが、このような液体ミルクを発熱容器に収容すれば、外出先での授乳や非常用備蓄品としても便利に用いることができる。同様に、日本酒等の容器として用いれば、発熱温度を調整することで、簡易に熱燗を楽しむことができる。さらに、太陽光等の自然光により適度な発熱が得られるように外層30や中間層20等を構成することで、例えば、ペット等の保育器や飼育器などとして用いることもできる。
【0061】
以上説明した容器包装材100、発熱ラベル及び発熱容器は、次に説明する実施例に記載する方法で製造することができるが、当該容器包装材100は上記内層10、中間層20及び外層30の3層が積層された積層体として得ることができれば、どのような方法で製造してもよく、当該明細書に記載した方法等に限定されるものではない。また、本発明は上記実施の形態及び以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であるのはもちろんである。
【実施例
【0062】
以下、実施例と比較例を挙げて本発明に係る容器包装材についての発熱特性と、発熱容器についての保温特性を詳細に説明する。また、金ナノ粒子の吸光特性と、外層30の透光性と発熱特性について述べる。
【0063】
《発熱特性》
1.発熱特性評価用サンプルの作製
容器包装材100の発熱特性を評価するため、以下の実施例1-1~実施例1-4及び比較例1-1の発熱特性評価用サンプルを作製した。まず、実施例1-1~実施例1-4の発熱特性評価用サンプルの作製方法を説明する。
【0064】
[実施例1-1]
実施例1-1では、上記発熱物質として金ナノ粒子を採用し、以下のようにして金ナノ粒子固定化ビーズを調製し、容器包装材100としての発熱特性評価用サンプルを作製した。
【0065】
(1)金ナノ粒子固定化ビーズ及び中間層作製用塗布液の調製
実施例1では、粒径が15nmの金ナノ粒子を調製し、粒径が150nmのアクリルビーズ(アクリル樹脂製の略球形粒子)の表面に固定化した金ナノ粒子固定化ビーズを調製した。その後、金ナノ粒子固定化ビーズを用いて本発明に係る中間層20(発熱層)を作製するための中間層作製用塗布液を調製した。
【0066】
(a)金ナノ粒子の調製
まず、超純水300mlにテトラクロロ金(III)酸四水和物0.6gを加え、4℃に氷冷撹拌した。この溶液を氷冷撹拌しながら、0.1Mの炭酸カリウム水溶液を40ml加え、次に1.0mg/mlの水素化ホウ素ナトリウム水溶液100mlを30分間かけて滴下した。その後、氷冷しながら4時間攪拌を続けた。このとき、pH調整の為に、クエン酸水溶液を加えてpHが4.0からpH4.5の範囲内になるように調整した。これらの工程により金ナノ粒子分散液を得た。なお、当該金ナノ粒子分散液は赤紫色を呈した。
【0067】
(b)金ナノ粒子固定化ビーズの調製
上記のようにして得られた金ナノ粒子分散液を攪拌しながら、当該金ナノ粒子分散液に対して、粒径が150nmのアクリルビーズを8mgと、ペンタンチオール85mgとを加え、室温で1日間攪拌し続けた。その後、当該分散液を濾過し、固液分離した。次いで濾物に超純水を用いて洗浄したのち、10hPa,70℃下で乾燥し、金ナノ粒子固定化ビーズを得た。
【0068】
(c)中間層作製用塗布液の調製
上記のようにして調製した金ナノ粒子固定化ビーズを分散媒(溶媒)にポリビニルアルコールと共に混合し、金ナノ粒子固定化ビーズが分散媒中に分散した中間層作製用塗布液を調製した。
【0069】
各成分の分散媒(溶媒)中の配合量は以下のとおりとした。
金ナノ粒子固定化ビーズ:25.0mg/ml
ポリビニルアルコール :12.5mg/ml
分散媒(溶媒) :エタノール水溶液(水75体積%、エタノール25体積%)
【0070】
(2)試料サンプルの作製
発熱特性評価用サンプルとして、図2(a)に示す容器包装材100(積層フィルム100a)を作製した。具体的には、次のようにして実施例1-1の容器包装材100を作製した。
【0071】
まず、50μmの厚みのポリエチレンテレフタレート樹脂製フィルム(PETフィルム)を内層10(基材層)とし、内層10上に上記調製した中間層作製用塗布液を塗布して塗布膜を成膜した。この塗布膜を60℃で1時間乾燥して中間層20とした。また、当該中間層20上に、内層10と同じ厚み及び大きさのPETフィルムを貼着して外層30とした。このように作製した容器包装材100を実施例1-1の発熱特性評価用サンプルとした。なお、中間層作製用塗布液に含まれるポリビニルアルコールはバインダーとして機能し、ポリビニルアルコールにより金ナノ粒子固定化ビーズを内層10及び外層30に密着固定させる。
【0072】
[実施例1-2]
実施例1-2では、以下のようにして粒径が30nmの金ナノ粒子を調製し、当該金ナノ粒子を用いて金ナノ粒子固定化ビーズを調製した点を除いて、実施例1-1と同様にして容器包装材100としての発熱特性評価用サンプルを作製した。
【0073】
(1)金ナノ粒子の調製
粒径が30nmの金ナノ粒子は、次のようにして調製した。
まず、超純水300mlにテトラクロロ金(III)酸四水和物0.6g及びクエン酸ナトリウム0.9gを加え、攪拌しながら80℃まで加熱した。80℃に保ちながら2時間攪拌を続け、金ナノ粒子分散液を得た。なお、当該金ナノ粒子分散液は紫色を呈した。
【0074】
(2)金ナノ粒子固定化ビーズの調製
上記のようにして得られた金ナノ粒子分散液を攪拌しながら、当該金ナノ粒子分散液に対して、粒径が150nmのアクリルビーズを10mg添加した以外は、実施例1-1と同様にして、金ナノ粒子固定化ビーズを調製した。
【0075】
そして、上記金ナノ粒子固定化ビーズを用いた点を除いて、実施例1-1と同様にして、中間層作製用塗布液を調製し、実施例1-2の発熱特性評価用サンプルを得た。
【0076】
[実施例1-3]
実施例1-3では、実施例1-2で調製した粒径が30nmの金ナノ粒子と、粒径が350nmのアクリルビーズを14mg添加して金ナノ粒子固定化ビーズを調製し、この金ナノ粒子固定化ビーズを用いて中間層作製用塗布液を調製した以外は、実施例1-2と同様にして実施例1-3の発熱特性評価用サンプルを作製した。
【0077】
[実施例1-4]
実施例1-4では、実施例1-2で調製した粒径が30nmの金ナノ粒子と、粒径が2000nmのアクリルビーズを20mg添加して金ナノ粒子固定化ビーズを調製し、この金ナノ粒子固定化ビーズを用いて中間層作製用塗布液を調製した以外は、実施例1-2と同様にして実施例1-4の発熱特性評価用サンプルを作製した。
【0078】
[比較例1-1]
比較例1-1として、各実施例で用いた50μmの厚みのPETフィルムを2枚貼り合わせた積層フィルムを調製した。
【0079】
2.発熱特性評価方法
上記のようにして作製した実施例1-1~実施例1-4及び比較例1-1の発熱特性評価用サンプルに対して、図2(a)に示すように所定の照射距離D1だけ離間した位置に配置した光源Lにより、外層30側から各発熱特性評価用サンプル(容器包装材100)に光線を照射したときの内層10の表面温度の変化を測定した。
【0080】
光源Lとして、市販のLEDライト(東芝ライテック株式会社製:AL-LED-ML-W-4デイライト4000ルーメン)を用いた。また、光源Lから各発熱特性評価用サンプルまでの照射距離D1を12cm又は2cmとした。照射距離D1が12cmのとき各発熱特性評価用サンプル(容器包装材100)の外層30の表面における照度は700,000ルクスであった。また、照射距離D1が2cmのときの各発熱特性評価用(容器包装材100)の外層30の表面における照度は7,000,000ルクスであった。
【0081】
3.評価結果
図3(a)に、照射距離D1が12cmのときの各発熱特性評価用サンプルの発熱特性を示し、図3(b)に、照射距離D1が2cmの時の各発熱特性評価用サンプルの発熱特性を示す。また、各発熱評価用サンプルに対して120秒間光源Lから光線を照射したときの内層温度を示す。表1において、「差分」は、各実施例の発熱特性評価用サンプルの120秒後の内層温度と、比較例1-1の発熱評価用サンプルの120秒後の内層温度との温度差を示す。
【0082】
比較例1-1の発熱特性評価用サンプルに対して光源Lから光線を120秒照射した後の内層温度は、照射距離D1が12cmのときは30.2℃であり、照射距離D1が2cmのときは40.2℃であり(表1参照)、それぞれ照射前と比較すると2.2℃及び12.2℃の上昇が確認された。一方、図3(a)、(b)から、各実施例の発熱特性評価用サンプルでは比較例1-1の発熱特性評価用サンプルに比して内層温度の上昇が大きいことが確認できる。また、表1の差分の欄に示すように、比較例1-1の発熱特性評価用サンプルに対して、各実施例の発熱特性評価用サンプルでは照射距離D1が12cm(照度が700,000ルクス)のときは内層温度が20℃以上高くなり、照射距離D1が2cm(照度が7,000,000ルクス)のときは内層温度が60℃以上高くなることが確認された。よって、上記の様に作製した中間層20(発熱層)を設けることで、発熱効果を有する容器包装材100が得られることが確認された。
【0083】
また、各実施例の発熱特性評価用サンプルでは、図3(a)及び図3(b)に示すように、LED光の照射時間が長くなるほど内層温度が高くなるが、LED光の照射時間が長くなるにつれて内層温度の温度変化は小さくなることが確認される。また、図3(a)と図3(b)とを対比すると、他の条件が同じである場合照射距離D1が小さいほど発熱量が大きくなることも確認される。また、照度が700,000ルクス(照射距離D1が12cm)のとき、各実施例の発熱特性評価用サンプルの内層温度は50℃以上になり、初期温度(28℃)から20℃以上の昇温が確認され、照度が7,000,000ルクス(照射距離D1が2cm)のとき各実施例の発熱特性評価用サンプルの内層温度が100℃以上110℃以下になり、初期温度から70℃以上90℃以下の昇温が確認された。
【0084】
さらに、実施例1-1~実施例1-4の発熱評価用サンプル間で比較すると、実施例1-2の発熱評価用サンプルの内層温度変化が最も大きく、実施例1-2で作製した中間層20の発熱量が最も大きいことが確認される。実施例1-2では、粒径が30nmの金ナノ粒子を用い、これを粒径が150nmのアクリルビーズの表面に固定化した金ナノ粒子固定化ビーズを用いて中間層20を調製したものである。これに対して、金ナノ粒子の粒径が15nmの実施例1-1の発熱量はやや低く、金ナノ粒子の粒径は同じであるがアクリルビーズの粒径が大きい実施例1-3及び実施例1-4においても発熱量が低下することも確認された。
【0085】
これらのことから、中間層20の構成、すなわち金ナノ粒子の粒径や金ナノ粒子を固定化するアクリルビーズの粒径等を適宜調製し、中間層20における金ナノ粒子の充填量(集積度)や、使用時における光線の照射距離D1や外層30に光線が照射される際の照度によって、当該容器包装材100の発熱量を適宜調整可能であることが確認される。
【0086】
【表1】
【0087】
《保温特性》
1.保温特性評価用サンプルの作製
本発明に係る容器包装材、発熱ラベル及び発熱容器の発熱特性を評価するため、以下の実施例2-1~実施例2-3及び比較例1-1の発熱特性評価用サンプルを作製した。
【0088】
[実施例2-1]
実施例2-1では、以下のようにして、発熱ラベルを作製し、この発熱ラベルを用いて図2(b)に示すカップ容器100Cを作製し、これを実施例2-1の保温特性評価用サンプルとした。当該カップ容器100Cでは、周壁50部分が本発明に係る容器包装材100により構成されている。
【0089】
(1)発熱ラベル
発熱ラベルを作製するにあたり、まず、発熱層作製用塗布液を次のように調製した。
【0090】
(a)発熱層作製用塗布液
上記実施例1-2で作製した金ナノ粒子固定化ビーズ(金ナノ粒子:粒径30nm、アクリルビーズ:粒径150nm)を用い、この金ナノ粒子固定化ビーズを分散媒(溶媒)にポリビニルアルコールと共に混合し、金ナノ粒子固定化ビーズが分散媒中に分散した発熱層作製用塗布液を調製した。
【0091】
各成分の分散媒(溶媒)中の配合量は以下のとおりとした。
金ナノ粒子固定化ビーズ:12.0mg/ml
ポリビニルアルコール :12.5mg/ml
分散媒(溶媒) :エタノール水溶液(水75体積%、エタノール25体積%)
【0092】
(b)発熱ラベルの作製
40μmの厚みのポリプロピレン樹脂製フィルム(PPフィルム)を基材層(内層10)とし、この基材層上に上記調製した中間層作製用塗布液を塗布して塗布膜を成膜した。この塗布膜を60℃で1時間乾燥して発熱層(中間層20)とした。これにより、基材層上に発熱層を備えた発熱ラベルが得られた。
【0093】
(2)カップ容器100Cの作製
上記で作製した発熱ラベルをインサート材とし、当該発熱ラベルの基材層が周壁50の内面側に配置されるように金型にセットした。そして、射出成形機を用いて、ポリプロピレン樹脂を射出することで周壁50の内面に発熱ラベルを備えた内面インモールドラベル成形体からなるカップ容器100Cを得た。これを実施例2-1の保温特性評価用サンプルとした(表2参照)。
なお、当該カップ容器100Cの周壁50の厚みは0.7mmであり、400nm~600nmの波長域における光線透過率は30%~45%の範囲内であった。
【0094】
[実施例2-2]
実施例2-2では、実施例2-1と同様に発熱ラベルを作製した。これをインサート材とし、発熱ラベルの基材層が周壁50の外面側に配置されるように金型にセットした。そして、実施例2-1と同様にしてポリプロピレン樹脂を射出することで、周壁50の外面に発熱ラベルを備えた外面インモールドラベル成形体からなるカップ容器100Cを作製した。これを実施例2-2の保温特性評価用サンプルとした(表2参照)。
【0095】
[実施例2-3]
実施例2-3では、発熱層作製用塗布液における金ナノ粒子固定化ビーズの配合量を1.2mg/mlとした以外は実施例2-1と同様にして発熱ラベルを作製し、当該発熱ラベルを用いた点を除いて実施例2-1と同様にして内面インモールドラベル成形体からなるカップ容器100Cを作製した。これを実施例2-3の保温特性評価用サンプルとした(表2参照)。
【0096】
[比較例2-1]
比較例2-1の保温特性評価用サンプルは、発熱ラベルを備えていないポリプロピレン樹脂からなるカップ容器とした(表2参照)。
【0097】
【表2】
【0098】
2.保温特性評価方法
(a)保温特性評価(1)
実施例2-1~実施例2-3及び比較例2-1の保温特性評価用サンプルに70℃のお湯を140ml入れて、上面を発泡ポリスチレン製の蓋により封止した。これを恒温槽に入れて内側のお湯が65℃になるように調整した。そして、恒温槽から各保温特性評価用サンプルを取り出し、23℃雰囲気下で90分間、各保温特性評価用サンプル内の水温変化を測定した。水温変化は、上記蓋の天面から突き刺して保温特性評価用サンプル内に挿入した接触温度シース熱電対により測定した。
【0099】
光源Lとして、発熱特性評価を行った際に用いたLEDライトと同じものを用いた。また、照射距離D2を5cmとし、上記温度変化を測定している間、光源Lから各保温特性評価用サンプルに対してLED光を照射し続けた。このときの各保温特性評価用サンプルの周壁50の外周面における照度は5,000,000ルクスであった。
【0100】
(b)保温特性評価(2)
実施例2-1及び比較例2-1の保温特性評価用サンプルを用いて、保温特性評価(1)と同様にして各保温特性評価用サンプル内の水温変化を測定した。このとき、実施例2-1の保温特性評価用サンプルに対して、照射距離D2が5cm、10cm、15cmのときの水温変化を測定した。比較例2-1の保温特性評価用サンプルについては照射距離D2を5cmとした。なお、照射距離D2が5cmのときの周壁50の外周面における照度は上記のとおり5,000,000ルクスであり、照射距離D2が10cmのときの周壁50の外周面における照度は1,000,000ルクスであり、照射距離D2が15cmのときの周壁50の外周面における照度は500,000ルクスであった。
【0101】
2.評価結果
(a)保温特性(1)
図4(a)に保温特性評価(1)の結果を示す。図4(a)は90分間の測定時間内における各保温特性評価用サンプル内の水温変化を示す。また、90分後の各保温特性評価用サンプル内の水温は実施例2-1が55.1℃、実施例2-2が54.3℃、実施例2-3が49.2℃、比較例2-1が37.2℃であった。
【0102】
このように、実施例2-1~実施例2-3の保温特性評価用サンプルでは、測定開始後90分間経過しても、水温(65℃)は49.2℃~55.1℃であったのに対して、比較例2-1のサンプルでは90分経過後の水温が約37.2℃にまで低下した。このことから、本発明に係る発熱容器の保温特性は高く、発熱ラベルを備えていない場合と比して、内容物を温かい状態で長時間保持可能であることが確認された。
【0103】
また、実施例2-1及び実施例2-2を対比すると、内面インモールドラベル成形体とした実施例2-1の保温特性評価用サンプルは、外面インモールドラベル成形体とした実施例2-2の保温特性評価用サンプルよりも水温変化が小さく、他の条件が同じである場合は、内容物により近い位置に発熱層(中間層20)を配置した方が保温効果が高くなることが確認された。また、実施例2-1と実施例2-3とを対比すると、発熱層(中間層20)を形成する際に用いる発熱層作製用塗布液における金ナノ粒子固定化ビーズ濃度が高い方が発熱層における金ナノ粒子の充填量(集積度)を高くすることができ、その結果、保温効果が高くなったと考えられる。
【0104】
(b)保温特性(2)
次に、図4(b)及び表3に保温特性評価(2)の結果を示す。実施例2-1の保温特性評価用サンプルに対して、光源Lからの照射距離D2を変化させると、照射距離D2が大きくなるほど保温特性が低下し、水温変化が大きくなることが確認された。
【0105】
保温特性(1)及び保温特性(2)の結果からも、発熱層(中間層20)における金ナノ粒子の充填量(集積度)や、使用時における光線の照射距離D2や光線照射強度によって、当該容器包装材100の発熱量を適宜調整可能であることが確認される。
【0106】
また、実施例2-1の保温特性評価用サンプルと、比較例2-1のPP製カップ容器は同じ金型を用いて成形しているため、周壁50の厚みはいずれも0.7mm(700μm)であり、本発明に係る容器包装材、発熱容器、発熱ラベルを利用することで、保温機能(及び発熱機能)を付与しつつ、当該機能を有さない通常の包装容器と略同じ大きさに構成することができる。
【0107】
【表3】
【0108】
《吸光特性》
図5(a)に上記実施例2-1の保温特性評価用サンプルを作製する際に用いた発熱層作製用塗布液の400nm~600nmの波長域における吸光度を示す。また、図5(b)にLED光源から照射される光のスペクトル分布特性を示す。図5(a)に示すように450nm~500nmの波長域において当該発熱層作製用塗布液の吸光度が低下する。一方、図5(b)に示すようにLED光源から照射される光線の強度は450nm~500nmの波長域において高くなることが確認される。また、上記のようにLED光源から光線を照射することにより発熱が確認された。よって、金ナノ粒子は450nm~500nmの波長域の光線により局在表面プラズモン共鳴を発現し、発熱することが確認される。
【0109】
《外層の透光性と発熱特性》
下記の表4に示す0.05mmの厚みのPETフィルム、0.05mmの厚みのPPフィルム、3.00mmのPPプレートをそれぞれ内層10及び外層30とし、実施例1-2と同様にして発熱特性評価用サンプルを作製し、上記と同様に光源Lからの照射距離D1を12cmとし、700,000ルクスで外層30側を照射し、内層10の温度変化を測定した。なお、0.05mmの厚みのPETフィルムは400nm~600nmの波長域において81.60%~89.00%の光線透過率を示した。0.05mmのポリプロピレンフィルムは同波長域において46.93%~54.31%の光線透過率を示した。
【0110】
その結果、表4及び図6に示すように、外層30の光線透過率が高くなるほど、発熱特性が高いことが確認された。すなわち、0.05mmのPETフィルムを用いた発熱特性評価用サンプルの発熱特性が最も高く、3.00mmのPPプレートを用いた発熱特性評価用サンプルの発熱特性が最も低いという結果になった。
【0111】
また、表4に示すように照射時間が300Sになると、0.05mmのPETフィルムを用いた発熱特性評価用サンプルと0.05mmのPPフィルムを用いた発熱特性評価用サンプルの温度差は0.9℃であり、0.05mmのPETフィルムを用いた発熱特性評価用サンプルと3.00mmのPPプレートを用いた発熱特性評価用サンプルでは、その温度差は2.3℃であり温度差は小さくなることも確認された。
【0112】
短時間で大きな発熱量を得るには、他の条件が同じ場合は、外層30の透光性が高い方が好ましいといえる。しかしながら、光線透過率上記波長域において50%前後であっても、十分な保温特性を得ることができること、また、原理的に外層30の光線透過率が低くとも、発熱層(中間層20)に発熱物質を発熱させることのできる波長の光線が入射すれば、発熱効果は得られることなどから、本件発明に係る中間層20(発熱層)を設けた容器包装材100或いは発熱容器(カップ容器100C)、発熱ラベルによれば、これら自体を発熱し内容物と熱交換を行うことで、内容物の保温、加温、加熱をすることができる。
【0113】
【表4】
【符号の説明】
【0114】
10 :内層
20 :中間層
21 :金属ナノ粒子
22 :樹脂微粒子
23 :金属ナノ粒子固定化ビーズ
30 :外層
40 :収容部
50 :周壁
100 :容器包装材
100C :カップ容器
100a :積層フィルム
100b :インモールドラベル成形体
D1 :照射距離
D2 :照射距離
L :光源
図1
図2
図3
図4
図5
図6