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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】2024-11-29
(45)【発行日】2024-12-09
(54)【発明の名称】自立包装袋
(51)【国際特許分類】
   B65D 30/16 20060101AFI20241202BHJP
【FI】
B65D30/16 C
【請求項の数】 2
(21)【出願番号】P 2018013916
(22)【出願日】2018-01-30
(65)【公開番号】P2019131225
(43)【公開日】2019-08-08
【審査請求日】2020-12-21
【審判番号】
【審判請求日】2022-11-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】TOPPANホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100139686
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 史朗
(74)【代理人】
【識別番号】100169764
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100147267
【弁理士】
【氏名又は名称】大槻 真紀子
(72)【発明者】
【氏名】武井 寿郎
【合議体】
【審判長】金丸 治之
【審判官】長清 吉範
【審判官】田口 傑
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-34848(JP,A)
【文献】特開2017-47939(JP,A)
【文献】特開2014-205503(JP,A)
【文献】特開2015-199523(JP,A)
【文献】国際公開第2017/104340(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B65D30/16
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれ基材層とシーラント層を有する表面積層フィルムと裏面積層フィルムの、シーラント層どうしを対向させ、これらの間に基材層とシーラント層を有する底テープを、シーラント層が外側になるように2つ折りにして挿入し、それぞれ対向するシーラント層どうしをシールしてなる自立包装袋において、
前記基材層は、延伸ポリアミド層と、一方の面にアルミ蒸着層を有するポリエチレンテレフタレート層とを含み、
前記シーラント層は直鎖状低密度ポリエチレン層からなり、
ボトムシール部内縁と未シール部の境界線をボトムシール線と定義するとともに、サイドシール部内縁と未シール部の境界線をサイドシール線と定義したとき、前記ボトムシール線と前記サイドシール線とのシール交点近傍における前記ボトムシール線が、上凸となる凸曲線とされており、この凸曲線の前記シール交点における接線が、前記底テープの稜線と平行に形成されており、
内容物を充填しない状態の前記シール交点間の左右幅寸法をW、1320mLの液体を充填した状態の前記シール交点間の左右幅寸法をW2、1320mLの液体を充填した状態で前記シール交点から中央付近へ向けて膨らむ部分を立位で平面視した外周輪郭の曲率半径をR2としたときに、前記ボトムシール線において、内容物を充填せずに立位で正面視した前記凸曲線の曲率半径Rが4.8mmより大きく6.5mm以下であり、かつ
(W/W2)×R2≧R>R2
満たし、
前記ボトムシール線が、前記シール交点付近の前記凸曲線が中央付近の下凸となる凹曲線と滑らかに結ばれるとともに、
内容物を充填した立位で正面視した形状と、
内容物を充填した立位で平面視した前記シール交点高さにおける外周輪郭と、が一致するように形成されている、
自立包装袋。
【請求項2】
前記ボトムシール線において、前記凸曲線と前記凹曲線とが、曲線あるいは直線で滑らかに結ばれている、
請求項1に記載の自立包装袋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は自立包装袋に関し、特に落下衝撃による破袋の発生防止に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【0002】
各種液体用の詰替え容器、例えば、液体洗剤、台所洗剤、柔軟仕上げ剤、消臭剤などの詰替え用の容器として、少なくとも基材層とシーラント層を有する表裏2枚の積層フィルムのシーラント層どうしを対向させて、この間にシーラント層が外側になるように2つ折りにした底テープを挿入し、周縁をシールしてなる自立包装袋(スタンディングパウチ)が、その自立性や、収納容積が大きいこと等から広く用いられている。
【0003】
このような自立包装袋の課題の一つとして、液体を充填した状態で落下試験をおこなった際に、特定の部位で破袋しやすいという問題があった。破袋しやすい部位としては、特に、2つ折りにした底テープの折り返し部分が、サイドシール部と交差する部位が該当する。
【0004】
この部分は、表面側の積層フィルムと底テープをシールした表面側ボトムシール部と、裏面側の積層フィルムと底テープをシールした裏面側ボトムシール部と、サイドシール部と、の3つのシール部が1つに交わる部分である。
破袋に対する強度向上対策としては、ボトムシール線の形状、特に上記の3つのシール部が交わる交点(シール交点)付近の形状が大きく影響する。
【0005】
このため、先行特許文献1には、シール交点から伸びる直線と底面の円弧と、それらを滑らかに結ぶ線からなるボトムシール線において、シール交点からの伸びる直線と底テープ折り返し線とのなす角度によって強度が変わることを示し、適した一定の範囲にすることで、強度向上を狙ったものである。
【0006】
また、特許文献2には、上記の3つのシール部が交わるシール交点付近のボトムシール部形状を凹状にしたものが記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特許第6079091号公報
【文献】特開2003-128082号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
液体を充填した際、自立包装袋における底面の形状は、底テープと本体積層フィルム接着部境界の曲線(ボトムシール線)の形状、幅、底テープ未シール部との高さによって決まる。
しかしながら、特許文献1のように交点付近のボトムシール線が直線とされた場合には、充填される液体重量による内圧と、フィルム自体の剛性とのバランスによって底面が設計通りの形状に広がりきらずに、歪みが生じてしまう場合がある。
このような歪みが発生した場合、落下衝撃による内圧の上昇により、この歪み部分が急激に広がることによって両端(特にシール交点部分)に応力が集中して、破袋発生の原因の一つとなるという問題があった。
【0009】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、自立包装袋(スタンディングパウチ)において、耐破袋性を向上するという目的を達成しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本願発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、底テープと本体表裏面における積層フィルムとをシールしているシール境界線全体に均一に力を分散させることが好ましく、この目的のために、上記の底面における歪みが生じない状態、または、歪みが小さくなる状態を実現可能とするように、ボトムシール線の形状を設定すればよいことを見出した。
【0011】
従来、採用されている多くのボトムシール線の形状としては、その一例として、中央部分をある半径の円弧で表し、その円弧と両端のシール交点から中央に向けて延びる直線とを、これらが接する点で滑らかに繋いだ形状が特許文献に記載されている。
【0012】
ところが、このようなボトムシール線の形状を有する包装袋において、内容物を収納して立体的に開いた際に底面部に歪みが生じないようにするためには、両端のシール交点部分で本体表裏面における積層フィルムが直線的に折れ曲がる必要がある。しかしながら、本体表裏面の積層フィルム自体が剛性を有することにより、包装袋を開こうとする内圧がかかっても、本体表裏面の積層フィルムがシール交点から滑らかな曲線状に開いていくため、本来の底形状には開ききれずに余剰部分が発生してしまうことが、底面における歪み発生の原因であることを見出した。
【0013】
このため、歪み発生を防止するためには、シール交点付近の本体表裏面の積層フィルムが滑らかに開いていくことが可能な形状を考慮することが必要である。したがって、液体等の内容物充填時に発生する底面の歪みを抑えるためには、シール交点付近におけるボトムシール線の形状を、この点において本体表裏面の積層フィルムが中央に向けて開いていく曲線と同等の曲線にすることが有効であると思料し、本願発明を完成したものである。
【0014】
本発明の自立包装袋は、それぞれ基材層とシーラント層を有する表面積層フィルムと裏面積層フィルムの、シーラント層どうしを対向させ、これらの間に基材層とシーラント層を有する底テープを、シーラント層が外側になるように2つ折りにして挿入し、それぞれ対向するシーラント層どうしをシールしてなる自立包装袋において、
前記基材層は、延伸ポリアミド層と、一方の面にアルミ蒸着層を有するポリエチレンテレフタレート層とを含み、
前記シーラント層は直鎖状低密度ポリエチレン層からなり、
ボトムシール部内縁と未シール部の境界線をボトムシール線と定義するとともに、サイドシール部内縁と未シール部の境界線をサイドシール線と定義したとき、前記ボトムシール線と前記サイドシール線とのシール交点近傍における前記ボトムシール線が、上凸となる凸曲線とされており、この凸曲線の前記シール交点における接線が、前記底テープの稜線と平行とし、内容物を充填しない状態の前記シール交点間の左右幅寸法をW、1320mLの液体を充填した状態の前記シール交点間の左右幅寸法をW2、1320mLの液体を充填した状態で前記シール交点から中央付近へ向けて膨らむ部分を立位で平面視した外周輪郭の曲率半径をR2としたときに、前記ボトムシール線において、内容物を充填せずに立位で正面視した前記凸曲線の曲率半径Rが4.8mmより大きく6.5mm以下であり、かつ
(W/W2)×R2≧R>R2
満たし、
前記ボトムシール線が、前記シール交点付近の前記凸曲線が中央付近の下凸となる凹曲線と滑らかに結ばれるとともに、
内容物を充填した立位で正面視した形状と、
内容物を充填した立位で平面視した前記シール交点高さにおける外周輪郭と、が一致するように形成することにより上記課題を解決した。
本発明の前記ボトムシール線において、前記凸曲線と前記凹曲線とが、曲線あるいは直線で滑らかに結ばれていることができる。
【0015】
本発明の自立包装袋は、上記構成により、液体等の内容物を収納して開こうとする内圧がかかった際に、このシール交点付近におけるボトムシール線の形状を、この点において本体表裏面の積層フィルムが中央に向けて開いていく曲線と同等の曲線にすることができ、これにより、あらかじめ設定した底面形状には開ききれずに余剰部分が発生してしまうことを防止して、底面における歪み発生を抑制することが可能となる。
【0016】
本発明は、前記ボトムシール線において、内容物を充填せずに立位で正面視した前記凸曲線は、内容物を充填し立体的に変形した後の前記ボトムシール線を立位で平面視した際に、前記凸曲線形状と、前記シール交点高さにおける前記シール交点付近の外周輪郭形状とが、一致するように形成されていること、つまり、内容物を充填せずに立位で正面視した前記凸曲線は、充填後に立体的に変形した凸曲線を立位で平面視した曲線と内容物を充填した立位で平面視した外周輪郭の形状と一致することにより、液体等の内容物を収納して開こうとする内圧がかかった際に、本体表裏面の積層フィルムがシール交点付近から中央に向けて開いていく曲線と同等の曲線にすることができ、これにより、あらかじめ設定した底面形状には開ききれずに余剰部分が発生してしまうことを防止して、底面における歪み発生を抑制することが可能となる。
【0017】
本発明の前記ボトムシール線が、前記シール交点付近の前記凸曲線が中央付近の下凸となる凹曲線と滑らかに結ばれるとともに、
内容物を充填した立位で正面視した形状と、
内容物を充填した立位で平面視した前記シール交点高さにおける外周輪郭と、が一致するように形成されていることにより、液体等の内容物を収納して開こうとする内圧がかかった際に、本体表裏面の積層フィルムがシール交点付近から中央に向けて開いていく水平断面輪郭と、ボトムシール線の縦断面輪郭とを同等の曲線にすることができ、これにより、あらかじめ設定した底面形状には開ききれずに余剰部分が発生してしまうことを防止して、左右方向全長にわたって、底面における歪み発生を抑制することが可能となる。
【0018】
本発明の前記ボトムシール線において、前記凸曲線と前記凹曲線とが、曲線あるいは直線で滑らかに結ばれていることにより、内容物を充填した立位で正面視した形状と、内容物を充填した立位で平面視した形状を一致するように形成可能として、底面における歪み発生を抑制することができる。
【0019】
本発明は、内容物を充填した際に、立位で正面視した前記底テープの稜線形状と、立位で平面視した前記シール交点高さにおける外周輪郭とが一致するように形成されていることにより、あらかじめ設定した底面形状には開ききれずに余剰部分が発生してしまうことを防止して、水平面内方向全域にわたって、底面における歪み発生を抑制することが可能となる。
【0020】
本発明の自立包装袋は、内容物を充填した際に底テープにより形成される底面において、前後方向中央の座標を結んだ底部中心線の任意の位置と幅方向における位置が同一であり、かつ高さの差が1mmを超える部位の割合を底面の30%以下とすることにより、あらかじめ設定した底面形状には開ききれずに余剰部分が発生してしまうことを防止して、水平面内方向全域にわたって、底面における歪み発生を抑制することが可能となる。
なお、前後方向とは、表面積層フィルムと裏面積層フィルムとが対向する方向、つまり、表面積層フィルムおよび裏面積層フィルムの法線方向であり、左右方向とは、両端のサイドシール部を結ぶ線の方向である。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、内容物を充填した際に、あらかじめ設定した底面形状には開ききれずに余剰部分が発生してしまうことを防止して、底面における歪み発生を抑制でき、落下などの衝撃に対して破袋しないように、強度を向上することができるという効果を奏することが可能となる。
【0023】
本発明によれば、自立包装袋の製造時に底テープが表裏面の積層フィルムに対して位置ずれして、シール交点と底テープの稜線との間にずれが生じた結果、底面の歪みが大きくなった場合でも、標準位置での歪みを極めて小さく抑制可能であることにより、底テープのずれに起因した歪みの増大を抑えることができ、底テープの位置ずれに起因した落下強度低下を防止することができるという効果を奏することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
図1】本発明に係る自立包装袋の第1実施形態を示す斜視図である。
図2】本発明に係る自立包装袋の第1実施形態を示す分解斜視図である。
図3】本発明に係る自立包装袋の第1実施形態における内容物を充填していない折り畳み状態でのボトムシール線を示す模式正面図である。
図4】本発明に係る自立包装袋の第1実施形態における底面の内容物充填状態を示す拡大斜視図である。
図5】本発明に係る自立包装袋の第1実施形態における内容物充填状態での外周輪郭を示す模式平面図である。
図6】本発明に係る自立包装袋の第1実施形態におけるボトムシール線の平面状態と充填状態との関係を示す説明図である。
図7】本発明に係る自立包装袋の第1実施形態におけるボトムシール線を算出する計算方法を示す説明図である。
図8】本発明に係る自立包装袋の第1実施形態において底面の歪み量の比較を説明するための斜視図である。
図9】本発明に係る自立包装袋の第1実施形態におけるシール交点付近を示す拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明に係る自立包装袋の第1実施形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態における自立包装袋を示す斜視図であり、図2は、本実施形態における自立包装袋を示す分解斜視図であり、図において、符号10は、自立包装袋である。
【0026】
本実施形態に係る自立包装袋(スタンディングパウチ)10は、液体洗剤、台所洗剤、柔軟仕上げ剤、消臭剤などの詰替え用の容器として液体を充填するものとされ、図1に示すように、略矩形の表面積層フィルム11と裏面積層フィルム12、および、底テープ13からなり、これらがサイドシール部14,14およびボトムシール部16により、三辺でシールされて内容物が充填される収納部(充填部)17を形成しており、充填後に、上部がシールされる。
【0027】
自立包装袋(スタンディングパウチ)10は、立位で表面積層フィルム11が前後方向(Y方向)前側面に位置し、裏面積層フィルム12が前後方向(Y方向)後側面に位置し、底テープ13が下部に位置している。
表面積層フィルム11と裏面積層フィルム12と底テープ13とは、いずれも、基材層とシーラント層とを有する積層体とされ、表面積層フィルム11と裏面積層フィルム12とが、シーラント層どうしを対向させ、これらの間に底テープ13を、シーラント層が外側になるように下向きに2つ折りにして挿入した状態で、それぞれ対向するシーラント層どうしがシールされている。
【0028】
底テープ13は、内容物を自立包装袋10に充填していない折り畳まれた状態で、自立包装袋二つ折りにされた折り返し線である稜線15が略水平方向となるように配置されている。
【0029】
シールする部分は表裏面積層フィルム11,12を容器側部位置でシールするサイドシール部14,14と、本体積層フィルム11,12と底テープ13とを容器下部位置でシールするボトムシール部16とが設けられている。
【0030】
サイドシール部14,14は、略均一幅として自立包装袋10の左右方向(X方向)両端位置に上下方向(Z方向)の略全長に設けられて、表面積層フィルム11と裏面積層フィルム12とをシールしている。
サイドシール部14,14は、上下方向(Z方向)に延在する略直線状に形成されている。
【0031】
サイドシール部14においては、その内縁と充填部17となる未シール部分との境界線をサイドシール線24と定義したとき、このサイドシール線24が直線となるように形成される。なお、サイドシール線24は、少なくともボトムシール部16と接続される部分が直線状に形成されていればよく、自立包装袋10の上側は、この形状に限られるものではない。
【0032】
ボトムシール部16は、表面積層フィルム11と底テープ13と、または、裏面積層フィルム12と底テープ13とをシールするものとされ、その下側は、概略下凸の曲線からなる半円状とされている。
ボトムシール部16の中央位置である下側は、その上側位置に概ね半円状あるいは舟形の充填部17となる未シール部分が存在する。
【0033】
ボトムシール部16においては、その内縁と充填部17となる未シール部分との境界線をボトムシール線26と定義したとき、ボトムシール線26の左右方向(X方向)両端がシール交点18,18においてサイドシール線24に接続している。
【0034】
図3は、内容物を充填していない折り畳み状態でのボトムシール線を示す模式正面図である。
シール交点18とシール交点18との左右方向(X方向)寸法Wは、サイドシール部14とサイドシール部14との左右方向(X方向)寸法Wと等しく設定されている。
ボトムシール線26は、左右方向(X方向)に対称な形状とされ、また、シール交点18から最も下がった中央位置が深さ寸法D1となるように設定されている。
【0035】
なお、ボトムシール線26は、シール交点18位置付近の上凸となる凸曲線26Cx、底中央部の下凸となる凹曲線26Cb、これらの間を2本の直線26Lbで繋いだものとして形成されている。なお、後述するように、凸曲線26Cxは、曲率半径Rを有し、底中央部の凹曲線26Cbはそれより大きな曲率半径を有するものとされている。
【0036】
折り畳まれた底テープ13の内側となる左右方向(X方向)両端は、それぞれ接着されていてもよい。この場合、底テープ13に両サイドから切り欠かれた部分を設けること、あるいは、底テープ13に貫通孔を設けることで、表面積層フィルム11と裏面積層フィルム12とをシール可能とすることができる。
【0037】
ここで、切欠あるいは貫通孔は、サイドシール部14の左右方向寸法に対応した大きさとすることができ、例えば、サイドシール部14と同等の左右方向寸法を有することができる。なお、底テープ13内側両サイドの接着はこの構成に限られるものではなく、底テープ13の内側面を接着することもできる。
【0038】
図4は、本実施形態における自立包装袋において、内容物を充填して広がった底面が形成された状態を示す部分拡大斜視図である。
このように袋状にシールされた自立包装袋10に液体を充填すると、図4に示すように底テープ13の未シール部が広がって、容器状の底面(底部)20が形成され、ボトムシール線36に沿って全体が膨らみ、自立可能な形態になる。
なお、図4において、膨らんだ自立包装袋10は、X方向およびY方向に対称な形状となっているため、その四分の一のみ図示している。
【0039】
図5は、本実施形態における自立包装袋において、内容物を充填して広がった状態における外周輪郭を示す模式平面図である。
本実施形態の自立包装袋10は、液体充填時に真上から見ると、図5に示すように、シール交点18,18付近において、表裏面積層フィルム11,12はある曲率半径R2を有する外周輪郭21,22として前後方向(Y方向)に広がっている。
【0040】
この曲率半径R2は、充填する液体の重さ、自立包装袋10の大きさなどの他に、本体を形成する表裏面積層フィルム11,12の層構成、材質、膜厚による剛性の違いによって変化し、剛性が高く硬いフィルムほど大きくなるものである。
【0041】
液体充填時の外周輪郭21,22は、図5に示すように、Y方向におけるシール交点18とシール交点18とを結ぶ中心線25からの寸法D2となるように設定されている。同時に、外周輪郭21,22が寸法D2だけ広がったのに対応して、液体充填時にはシール交点18とシール交点18と間のX方向寸法W2が、図5に示すように、充填していない寸法Wに対して小さくなっている。
【0042】
図3において破線で表した従来のボトムシール線126の形状は、シール交点18から伸びる直線126Laと中央部の曲線126Caを滑らかに繋いだ形をしているが、図4のように膨らんだ状態では、底テープ16の未シール部が底面20になったときに、シール交点18付近の直線126La部分が十分に開くことができず、その余剰部分が原因で底面に歪みが生じてしまう。
【0043】
このように、底面に歪みが生じている状態で、落下衝撃を与えると、開ききっていない歪み部分が落下衝撃における内圧の高まりで急激に広がろうとする。その結果、シール交点18付近に圧力が集中して破袋が生じやすい。
【0044】
そこで、底面20に歪みが生じていなければ、落下衝撃による圧力上昇をボトムシール線36全体で受けることができ、圧力が分散することで、シール交点18付近の圧力集中が緩和されて破袋しにくくなると考え、液体充填時に底面20に歪みが生じないような、充填前のボトムシール線26の形状を設定した。
【0045】
ここで、理想状態における液体充填前後の底面20の変形について説明する。
【0046】
図3に示すボトムシール線26で製袋された自立包装袋(スタンディングパウチ)10に液体を充填すると、図4に示す形状に膨らみ底面20を形成する。このとき、ボトムシール線26は立体的なボトムシール線36に変形する。ボトムシール線26とボトムシール線36は同一の線なので、長さは同じである。
【0047】
また、底面中心線35はボトムシール線36を前側(正面側)からY方向に見た形と同じになり、充填時の外周輪郭21、22はボトムシール線36を真上からZ方向下向きに見た形と同じになる。
【0048】
さらに、ボトムシール部16の深さ寸法D1と、図5における寸法D2は同じ値になる。つまり、底面中心線35と充填時の外周形状21,22とは向きが90°違うだけで同じ形である。
【0049】
次に、本実施形態の自立包装袋10における充填前のボトムシール線26と液体充填後のボトムシール線36との関係を、図6に基づいて説明する。
【0050】
図6は、本実施形態における自立包装袋において、ボトムシール線の平面状態と充填状態との関係を示す説明図である。
液体充填時におけるボトムシール線36の任意の2点の座標を、
a点(x1,y1,z1)
b点(x2,y2,z2)
とし、充填前の平面状態においてこれらa点b点に対応する2点の座標を、
c点(x3,y3,z3)
d点(x4,y4,z4)
とする。
【0051】
点a点b間の曲線の長さLabと、点c点d間の曲線の長さLcdとは等しく、十分に近接していれば直線近似可能である。つまりLabは、
Lab = √{(x2-x1)+(y2-y1)+(z2-z1)
となり、底部中心線35と外周輪郭21,22とが同じ形であることから、
y2-y1=z2-z1
なので、長さLabは、
Lab = √{(x2-x1)+2(z2-z1)}・・・(1)式
と表せる。
【0052】
同様に長さLcdは、
Lcd = √{(x4-x3)+(y4-y3)+(z4-z3)
となり、X-Z面上なので、
y4=y3=0
である。また、高さ方向(Z方向)は変化しないので、
z3=z1, z4=z2
として、長さLcdは、
Lcd = √{(x4-x3)+(z2-z1)}・・・(2)式
と表される。
【0053】
ここで、
Lab = Lcd
であるから、(1)(2)式より、
√{(x2-x1)+2(z2-z1)
= √{(x4-x3)+(z2-z1)
となり、長さLcdの横方向(X方向)の長さは、
x4-x3 = √{(x2-x1)+(z2-z1)}・・・(3)式
である。
【0054】
以上より、液体充填時のボトムシール線36から、充填前の理想的なボトムシール線26を求めるためには、ボトムシール線36のX方向とZ方向の値があれば可能なので、底部中心線35、あるいは外周輪郭21,22から変換した底部中心線35に相当するデータがあればよいことがわかる。
【0055】
以下、本実施形態におけるボトムシール線26の設定方法について説明する。
【0056】
本実施形態の自立包装袋10におけるボトムシール線26を設定するには、まず、スタンディングパウチ10に所定量の液体を充填した状態で、3Dスキャナー等を用いて外形、および底部の形状を計測する。
【0057】
得られた外形データから、シール交点18高さ位置における周囲の外周輪郭21,22の形状を注出し、シール交点18付近の曲線の曲率半径R2(図5参照)の大きさを読み取る。
【0058】
先に述べたように、底部中心線35とシール交点18高さ位置における外周輪郭21,22とは同じ形をしているので、外周輪郭21,22形状データから、以下の計算をすることで、実際の外周輪郭21,22形状に対応して歪まないボトムシール線26の形状を求めることができる。なお底面20は左右対称なので、この計算は右側半分だけおこなった。
【0059】
図5に示すように、水平面(X-Y平面)に平行なシール交点18高さにおける外周輪郭21,22形状の測定データにおいて、Y軸方向データとZ軸方向データとの値を入れ替え、もっとも膨らんでいる中央部分(X=0)が原点となるようにデータをシフトさせた上で、底部中心線35(図4参照)に相当するデータに変換する。
【0060】
図7は、本実施形態の自立包装袋におけるボトムシール線を算出する計算方法を示す説明図である。
図7に示すように、左右方向(X方向)における底面20中央部の座標を
原点(x,z
とし、底部中心線35におけるn番目の座標を、
(x,z
とする。求めようとするボトムシール線26におけるn-1番目とn番目の点のX方向の長さLXは、先に示した(3)式によって、
LX = √{(X-Xn-1+(Z-Zn-1
と計算される。
【0061】
原点(x,z)から順番に長さLXを計算していくことで、最適なボトムシール線26の座標(X,Z)が決まる。
【0062】
以上の計算をまとめると、ボトムシール線26の座標(X,Z)は底部中心線35の座標(x,z)から以下のように計算される。
<n=0 の時>
=x
= z
<n≧1 の時>
=Xn-1+√{(x-xn-1+(z-zn-1
=z
【0063】
ここで求められたシール形状データを簡略化して、シール交点18位置付近の凸曲線26Cxの曲率半径R、底中央部の凹曲線26Cbの曲率半径を求め、その間を2本の直線26Lbで繋いだものを、本実施形態のボトムシール線26とした。
【0064】
ここで、Rの値について詳細に検証する。
【0065】
液体充填前後における私立包装袋10の幅寸法が、寸法Wから寸法W2に変化することを考慮すると、曲率半径Rは、計算上、
R=(W/W2)×R2
でよいことになる。
【0066】
ここで、曲率半径Rを、
R>(W/W2)×R2
とした場合には、充填時にY方向(奥行き方向)に十分に開くことができずに、ボトムシール線26のシール交点18付近では袋の内向きに応力が常にかかっている状態になり、落下衝撃時に応力の集中が生じてしまうことになる。
【0067】
また、スタンディングパウチ10の構造上、幅寸法Wと幅寸法W2とは、必ず
W>W2
であるので、少なくとも曲率半径Rと曲率半径R2とは、
R>R2
の関係を有することになる。
【0068】
以上のことから。本発明における交点付近の曲線26Cxの曲率半径(R)の値は
(W/W2)×R2≧R>R2 ・・・(4)式
の範囲にすることで歪みが生じずに、落下衝撃時に応力の集中が生じないという効果が得られる。
【0069】
次に、本実施形態における底部20の歪み量を図8に基づいて説明する。
図8は、本実施形態における自立包装袋において、底面の歪み量の比較を説明するための斜視図である。
【0070】
本実施形態における自立包装袋10において、幅方向(X方向)のある位置Pxにおいて、底部20の奥行き方向(Y方向)は略直線状となり、底部中心線35の高さ35zとほぼ一致している。つまり、位置Pxにおいて、奥行き方向(Y方向)における底面20の高さ20zと、底部中心線35の高さ35zとの差dzがほぼないことを意味している。
【0071】
実際には、充填された液体の内圧で表面積層フィルム11と裏面積層フィルム12と底テープ13とに延びが発生することや、基材層の剛性等の影響により差dzはゼロにはならないが、例えば、底部20の全座標点のうちdz>1mmとなる割合を30%以下、あるいは、20%以下として、底部20の歪みを小さくすることができる。
【0072】
したがって、本実施形態の自立包装袋10におけるボトムシール線26は、自立包装袋10の平面状態において、シール交点18近傍において上凸となる凸曲線26Cxとされており、この凸曲線26Cxのシール交点18における接線19が、図3に示すように、底テープ13の折り返し線(稜線)15と平行に形成されている。
【0073】
本実施形態の自立包装袋10は、内容物を充填した状態において、図4に示す充填後のボトムシール線36のX-Y平面射影形状と、図5に示すシール交点18高さ位置における外周輪郭21,22のX-Y平面形状と、が一致するように形成されている。
【0074】
同時に、内容物を充填した後に、図4に示すボトムシール線36のX-Z平面形状と、図4に示す底部中心線35のX-Y平面形状と、が同一形状となるように形成されている。
さらに、底部中心線35とシール交点18高さ位置における外周輪郭21とが、同一形状になるように形成されている。
【0075】
図3に示す、平面状態のボトムシール線26におけるシール交点18付近の凸曲線26Cxは、図4に示す充填後のボトムシール線36のX-Y平面射影形状における交点18付近の形状が、対応する部分の外周輪郭21(図5参照)の形状と一致するように形成されている。
【0076】
本実施形態の自立包装袋10においては、上述したように、ボトムシール線26形状を設定したことにより、底テープ13が広がった底面20において歪みが発生することがなく、応力がシール交点18付近に集中することを防止して、落下衝撃により破袋してしまうことを防止できる。
【0077】
なお、本実施形態においては、液体を充填する例として説明したが、粉体や粒体、あるいは、粒体よりも多少大きく内部で移動可能な大きさの多数の固体物などにおいても適応することが可能である。
【0078】
なお、本実施形態においては、ボトムシール線26を、凸曲線26Cxと凹曲線26Cbとを直線26Lbで結んだ形状としたが、曲線によりなめらかに結ぶこともできる。
【0079】
また、本実施形態に係る自立包装袋10に使用する積層フィルム11,12,13としては、通常軟包装袋に使用される積層体を用いることができる。基材としては、1層ないしは数層からなる紙や金属箔や合成樹脂フィルムを使用する。一例を挙げれば、低密度ポリエチレン樹脂(LDPE)、高密度ポリエチレン樹脂(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(LLDPE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリオレフィン系エラストマー等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ポリエチレンナフタレート樹脂(PEN)等のポリエステル系樹脂、セロハン、三酢酸セルロース(TAC)等のセルロース系樹脂、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)樹脂、エチレン-酢酸ビニル系共重合樹脂(EVA)、アイオノマー樹脂、ポリブテン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリスチレン系樹脂(PS)、ポリ塩化ビニル系樹脂(PVC)、ポリ塩化ビニリデン系樹脂(PVDC)、ポリカーボネート樹脂(PC)、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂等の合成樹脂フィルムおよび紙、金属箔等が単体または、複合して使用される。基材には、必要に応じて印刷層や接着剤層が含まれる。
【0080】
シーラント層としては、ポリオレフィン系樹脂が一般的に使用され、具体的には、低密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・αオレフィン共重合体などのエチレン系樹脂や、ホモポリプロピレン樹脂、プロピレン・エチレンランダム共重合体、プロピレン・エチレンブロック共重合体、プロピレン・αオレフィン共重合体などのポリプロピレン系樹脂などが使用される。またこれらの樹脂を複合した多層フィルムが使用されることもある。
【0081】
積層体の具体的な構成例としては、PET/印刷層/接着剤層/延伸ポリアミド樹脂フィルム(以下ONYと略す)/接着剤層/LLDPEからなる構成のフィルムや、ONY/接着剤層/LLDPE、ONY/接着剤層/ONY/接着剤層/LLDPE、紙/LDPE/アルミニウム箔/LDPE、紙/LDPEなどが挙げられる。
なお、本実施形態において、自立包装袋(スタンディングパウチ)10の上部は、直線状の輪郭として説明したが、この構成に限定されることはなく、角部付近に注ぎ口が形成されたものや、開封後再封止可能な雄雌に嵌合可能で幅方向に直線状のチャックを有するものも可能である。
【実施例
【0082】
以下、本発明にかかる実施例を説明する。
【0083】
図1に示すスタンディングパウチ10を、図3に示したボトムシール線26を有するように、以下の設計値で実施例として形成した。
フィルムの構成:ONY(延伸ナイロン、15μm)/VMPET(アルミ蒸着されたPETフィルム、12μm)/LLDPE(東セロ社製TUXFCS、150μm)
外形寸法:幅200mm、高さ300mm、底折込深さ60mm
W=185mm(設計値)
R=6.0mm(設計値)
【0084】
同様に、図3に示した従来のボトムシール形状126としてスタンディングパウチを比較例として形成した。
【0085】
次に、これらのスタンディングパウチに所定量(1320ml)の液体(水)を充填した後に上端部をシールして密閉し、3Dスキャナー(Artec社製 Eva)を用いて、それぞれ、外形および底部の形状を計測した。
【0086】
外形データから、シール交点18高さ位置における周囲の外周形状21,22を抜き出し、図5に示したシール交点18付近の曲線における曲率半径R2の大きさを読み取った。これらの実測値は、
W2=134.4mm(実測値)
R2=4.8mm(実測値)
であった。
【0087】
これらの結果から、Rの値は、上記(4)式を満たしていることがわかる。
【0088】
次に、底部20の歪み量について計測した。
【0089】
同様に、比較例および実施例において、底面20の3Dスキャンデータより、幅方向(X方向)のある位置Pxにおける底部中心線35の高さ35zに対する、奥行き方向(Y方向)における底面20の高さ20zとの差dzの絶対値をそれぞれ調べた。
【0090】
ここで、底面20に歪みが全く無い場合、dzはすべて0になる。
幅寸法W2全域として位置Pxに対する計算を行った結果、底部20の全座標点のうちdz<1mmとなる割合は、比較例が約66%だったのに対し、実施例においては約80%であった。この結果から、実施例の方が底部の歪みが小さくなっていることが確認できた。
【0091】
次に、上記の比較例および実施例において落下衝撃試験をおこなった。
試験条件を以下に示す。
充填液体:水(4℃)
1320ml
落下高さ:1.0m、1.5m
シール交点18位置のずれ:+1mm、-1mm
試験条件:正立状態で落下
なお、シール交点18位置のずれとは、図9にGで示すように、底テープ13の折り返し線(稜線)15よりもシール交点18が上方にある場合がプラス、下方にある場合がマイナスと規定し、製袋時の底テープ13の位置ずれを考慮して試験条件に組み込んだものである。
【0092】
この結果は以下のとおりになった。
【0093】
高さ1.0mから落下させたときに、それぞれ25袋のうち比較例では、シール交点18位置のずれが+1mmでは破袋しなかったが、-1mmの場合に5袋破袋した。 これに対し、実施例では、シール交点18位置のずれが+1mm、-1mmのいずれにおいても破袋するものはなかった。
【0094】
同様に1.5mから落下させたときは、それぞれ50袋のうち、比較例では、シール交点18位置のずれが+1mmで7袋、-1mmで8袋が破袋したのに対し、実施例においては、シール交点18位置のずれが+1mm、-1mmともに2袋しか破袋しなかった。
【0095】
これらの結果から、本発明によって底面での歪み発生が少なくなり、落下強度向上に効果があることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【0096】
本発明の活用例として、詰替え用スタンディングパウチ(液体、粉体等)全般に活用できるほかに、底部と上端部とが同等の構造を有する風船状の袋状に形成したものも高い圧力に耐えられるので、エアーパッキンや応援用のスティックバルーンなどへの活用が考えられる。
【符号の説明】
【0097】
10…自立包装袋(スタンディングパウチ)
11…表面積層フィルム
12…裏面積層フィルム
13…底テープ
14…サイドシール部
15…稜線
16…ボトムシール部
17…収納部(充填部)
18…シール交点
19…接線
20…底面
21,22…外周輪郭
24…サイドシール線
25…充填時の交点を結んだ直線
26…ボトムシール線
26Cb…凹曲線
26Lb…直線
26Cx…凸曲線
35…底部中心線
36…ボトムシール線(充填時)
126…ボトムシール線(従来)
W…充填前の内幅寸法
W2…充填後の内幅寸法
R…26Cx部の曲率半径
R2…充填後の外周輪郭の曲率半径
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9