JP2019510700A - 内部微細構造を備える流体用パウチ - Google Patents

Abstract

流体を保持するためのパウチ（可撓容器とも呼ばれる）であって、（ａ）第１の内部本体および第１の外面を含んでおり、第１の内部本体は、第１の内面および第１の内面から延びる内部微細構造を含み、第１の内部本体は、５％〜１５％の間の空気微細構造表面積密度（ＡＭＳＡＤ）を定めている第１のポリマーシートと、（ｂ）第２の内面および第２の外面を含んでいる第２のポリマーシートと、を含むパウチが開示される。第２のポリマーシートを、第１の内部本体と第２の内面とが両者の間に気密流体チャンバを形成するように、第１のポリマーシートに接合することができる。第２のポリマーシートは、第２の内面から延びる微細構造を有さなくてよい。第１の内面、第１の外面、第２の内面、および第２の外面は、滑らかであってよく、凹部を有さなくてよい。

Description

優先権の主張
本出願は、米国特許仮出願第６２／３１９，５６３号（２０１６年４月８日出願）の優先権を主張し、この米国特許仮出願は、その全体がここでの言及によって本明細書に援用される。

本出願は、流体を貯蔵するためのパウチに関する。

密封プラスチックパウチは、ソフトドリンク用シロップ、洗濯用洗剤、オレンジジュース、塗料、石鹸、接着剤、などのさまざまな液体、流体、または半流動体（「流体」と呼ばれる）を貯蔵するために使用される。これらの密封パウチは、ポートを含むことができる。ユーザは、ポートを開き、開いたポートにチューブを接続する（あるいは、ポートが存在しない場合には、ユーザはチューブでパウチに穴を開けることができる）。チューブの他端は、ポンプにつながっている。ポンプは、パウチから流体を抽出し、流体をディスペンサ（例えば、ソーダファウンテン、ノズル、など）へと導く。ポンプは必須ではない。流体を、パウチの外面への空気圧または重力によってパウチから追い出してもよい。

パウチは、典型的には、上側可撓性シートを下側可撓性シートに接合して備える。流体は、上側シートと下側シートとの間の空間を占める。ポンプおよび／またはポートは、周囲の空気が、ポンプ送りされる流体に置き換わることを防止する。したがって、ポンプがパウチから流体を抽出するにつれ、上側および下側シートがしわを生じ、上側シートと下側シートとの間の空間が収縮する。

ひとたび上側シートと下側シートとの間の空間が或る程度まで収縮し、充分な数のしわがもたらされると、ポンプは、もはやパウチから流体を抽出することができなくなる。今やパウチは使用不可能である。ユーザは、古いパウチを廃棄し、新しいパウチを取り付ける。古いパウチに残る流体は、無駄になる。多くの既存のパウチは、流体の元の量の２０％以上を残した状態で使用不可能になる。

したがって、元の流体のうちのより多くの量が抽出されるまで使用不可能になるのを遅らせる特性を有する新たなパウチが、必要とされている。

本開示の種々の実施形態は、流体を保持するためのパウチであって、（ａ）第１の内部本体および第１の外面を含み、第１の内部本体は、第１の内面および第１の内面から延びる内部微細構造を含み、第１の内部本体は、空気微細構造表面積密度（ＡＭＳＡＤ：ａｅｒｉａｌ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ｄｅｎｓｉｔｙ）を１％〜１５％の間に定める第１のポリマーシートと、（ｂ）第２の内面および第２の外面を含む第２のポリマーシートと、を含むパウチを提供することによって、上述の問題を解決する。

第２のポリマーシートを、第１の内部本体と第２の内面とが両者の間に気密流体チャンバを形成するように、第１のポリマーシートに接合することができる。第２のポリマーシートは、第２の内面から延びる微細構造を有さなくてよい。第１の内面、第１の外面、第２の内面、および第２の外面は、滑らかであってよく、凹部を有さなくてよい。

開示されるパウチのいくつかの実施形態は、ポンプ、パウチの外面への空気圧、または重力による抽出を含む上述の技術のいくつかまたはすべてによって、蓄えられた流体の量の９９％を抽出できるようにする。

本発明をより良く理解するために、以下の図面に示される実施形態を参照することができる。図中の構成要素は、必ずしも縮尺どおりではなく、関連する要素は、省略される可能性があり、場合によっては、本明細書に記載の新規な特徴を強調し、明瞭に示すために、比率が誇張されているかもしれない。加えて、システム構成要素を、技術的に知られているように、さまざまに配置することが可能である。さらに、図面において、類似した参照番号は、いくつかの図を通して対応する部分を指している。

第１のパウチの平面図である。 第２のパウチの平面図である。 図１の線３−３に沿って得た第１のパウチについて考えられる第１の断面図である。 第１のパウチについて考えられる第２の断面図である。 第１の量の流体を真空抽出した後の第３のパウチの平面図である。 図５の線６−６に沿って得た第３のパウチの断面図である。 より多い第２の量の流体を真空抽出した後の第３のパウチの断面図である。 開示されたパウチのいずれかのシートの平面図であり、シートは、第１の微細構造を含んでいる。 図８のシートの正面図である。 図８のシートの拡大正面図である。 図８のシートの等角図である。 図８のシートの概略の平面図である。 図８のシートを作製するための金型の平面図である。 図１３の１４−１４線に沿って得た金型の正面図である。 加熱前の金型および材料塊の正面図であり、材料は、インク、コーティング、接着剤、エポキシ、または他の硬化性材料であってよい。 加熱後の金型およびポリマー材料の塊の正面図である。 開示されたパウチのいずれかのシートの平面図であり、シートは、第２の微細構造を含んでいる。 図１７のシートの正面図である。 開示されたパウチのいずれかのシートの平面図であり、シートは、第３の微細構造を含んでいる。 図１９のシートの正面図である。 開示されたパウチのいずれかのシートの平面図であり、シートは、第４の微細構造を含んでいる。 図２１のシートの正面図である。 開示されたパウチのいずれかのシートの平面図であり、シートは、第５の微細構造を含んでいる。 図２３のシートの正面図である。 開示されたパウチのいずれかのシートの平面図であり、シートは、一般的な微細構造を含んでいる。 図２５のシートの等角図である。 開示されたパウチのいずれかのシートの平面図であり、シートは、第６の微細構造を含んでいる。 図２７のシートの正面図である。 開示されたパウチのいずれかのシートの平面図であり、シートは、第７の微細構造を含んでいる。 図２９のシートの正面図である。 開示されたパウチのいずれかのシートの平面図であり、シートは、第８の微細構造を含んでいる。 図３１の線３２−３２に沿って得た図３１のシートの正面断面図である。 図３２の拡大された一部分である。 図３１のシートの等角図である。 開示されたパウチのいずれかのシートの平面図である。 開示されたパウチのいずれかの相補的なシートの平面図である。 開示されたパウチのいずれかの相補的なシートの平面図である。 微細構造のランダム配置の平面図である。 開示されたパウチのいずれかのシートの斜視図であり、シートは、第９の微細構造を含んでいる。 図３９の微細構造の平面図である。 図３９の微細構造の別の平面図である。

本発明は、さまざまな形態で具現化可能であるが、本開示は本発明の例示と考えられるべきであって本発明を説明される具体的な実施形態に限定しようとするものではないとの理解において、いくつかの典型的な実施形態（ただし、これらに限られるわけではない）が、図面に示され、以下で説明される。

本出願において、論理和表現（ｄｉｓｊｕｎｃｔｉｖｅ）の使用は、論理積表現（ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｖｅ）を含むように意図される。定冠詞または不定冠詞の使用は、濃度（ｃａｒｄｉｎａｌｉｔｙ）を示そうとするものではない。とくには、「ｔｈｅ」あるいは「ａ」および「ａｎ」での対象への言及は、複数個存在してもよいそのような対象のうちの１つを指すように意図される。さらに、接続詞「または（ｏｒ）」は、１つの選択肢として、同時に存在する特徴を告げるために使用され、別の選択肢として、相互に排他的な代案を告げるために使用され得る。換言すると、接続詞「または（ｏｒ）」を、１つの選択肢としての「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」と、別の選択肢としての「いずれか／または（ｅｉｔｈｅｒ／ｏｒ）」を含むと理解すべきである。請求項は、寸法および数値を含むかもしれない。とくに明記されない限り、そのような寸法および数値が近似であることを、理解すべきである。近似は、±１０％の許容範囲を含む。

図１、図２、および図４が、本開示によるパウチ１（可撓容器とも呼ばれる）の概略の平面図である。パウチ１を、気体、液体、流体、または半流動体（「流体」と呼ばれる）を取り入れ、貯蔵し、放出するように構成することができる。パウチ１は、第１のシートまたは上側シート２と、第２のシートまたは下側シート３と、ポート４と、微細構造１１とを含むことができる。本明細書で開示されるすべての特徴と同様に、ポート４は随意である。パウチ１は、ポリマーであってよく、ラミネート加工されてよく、あるいはコーティングされてよい。パウチ１は、有機（例えば、紙）であってよく、ポリマー微細構造を有機材料（すなわち、シート）へとコーティングすることができる。パウチ１に関して説明されるいずれの特徴も、バッグ、サシェ、またはトートのライナに適用することが可能である。

第１のシートまたは上側シート２を、パウチ１の外周５を巡って第２のシートまたは下側シート３に熱で密着させることができる。上側シート２および下側シート３は、長方形または任意の他の幾何学的形状（例えば、円形、楕円形、など）であってよい。図１、図２、および図４において、上側シート２および下側シート３は、長方形である。したがって、外周５は、右側５１、前側５２、左側５３、および後ろ側５４を含む。上側シートおよび下側シート３は、同一または異なる長さ、幅、および厚さを有することができる。パウチ１は、材料の単一のシートを折り返し、外縁に沿って密封することにより作製できる。この場合、単一のシートを、上側シート２および下側シート３を含むと考えることができる。パウチ１は、２つ、４つ、または６つの面／シートを含むことができる。したがって、外周５は、上側シート２と下側シート３との間の界面である代わりに、別のシートを含むことができる。例えば、右側５１、前側５２、左側５３、および後ろ側５４のすべてが、それぞれが上側シート２および下側シート３に接合された別々の個別のシートであってよい。

ポート４は、基部４１および導管４２を含むことができる。基部４１は、導管４２よりも大きな外径を有することができる。ポート４は、上側シート２、下側シート３、または両方のシートに接続されてよい。図１は、上側シート２に接続されたポート４を示している。図２は、上側シート２および下側シート３の両方に接続されたポート４を示している。図４は、下側シート３に接続されたポート４を示している。ポート４を、任意の適切なやり方で上側シート２および／または下側シート３に接続することができる。一例として、上側シート２に穴を設けることができる。基部４１の外径を、熱処理によって、シート２の穴を定めている部分に密着させることができる。図示されていないが、導管４２は、開閉弁を含むことができる。

図３が、図１の線３−３に沿って得た概略の断面図である。図３に示されるように、下側シート３は、微細構造１１（微細パターン１１とも呼ばれる）を含むことができる。上側シート２は、微細構造を含まなくてよい。流体Ｆが、上側シート２と下側シート３との間に定められた内部空間を占めることができる。

さらに図３を参照すると、上側シート２は、内面２１および外面２２を含むことができる。下側シート３は、内面３１と、外面３２と、内面３１から内側に突出する微細構造１１とを含むことができる。内面２１，３１は、滑らかであってよい。同様に、外面２２，３２は、滑らかであってよい。外周５１のうちの後ろ側５４が、断面において可視であってよい。内面３１と微細構造１１との組み合わせは、下側内部本体（参照番号なし）と呼ばれる。内面２１と微細構造１１との組み合わせは、上側内部本体（参照番号なし）と呼ばれる。

図３は、下側シート３の内面３１から延びる微細構造１１を示しているが、これに代え、あるいはこれに加えて、微細構造１１が、上側シート２の内面２１から延びてもよいことを、理解されたい。好ましい実施形態によれば、微細構造１１は、上側シート２および下側シート３の一方だけから延びる。驚くべきことに、上側シート２および下側シート３の一方だけが微細構造１１を含む場合、パウチ１からの流体の抽出が、以下で説明される理由で改善されることが明らかになった。換言すると、上側シート２および下側シート３の一方だけが微細構造１１を含む場合、パウチ１が使用不可能になる前に、パウチ１内の流体のより多くの量を抽出することができる。

図４に示されるように、パウチ１は、上側保護層７および下側保護層８を含むことができる。上側保護層７は、内面７１および外面７２を有するシートであってよい。同様に、下側保護層８は、内面８１および外面８２を有するシートであってよい。上側保護層７の内面７１は、任意の適切な方法（例えば、接着剤、熱処理、など）によって上側シート２の外面２２に貼り付けられ、上側界面１ａを形成することができる。同様に、下側保護層８の内面８１は、上記の方法によって下側シート３の外面３２に貼り付けられ、下側界面１ｂを形成することができる。他の実施形態（図示せず）によれば、上側保護層７を、外周５に沿って上側シート２に貼り付けるだけでもよく、下側保護層８を、外周５に沿って下側シート３に貼り付けるだけでもよい。パウチ１は、任意の数の保護層を含むことができる。これらの層のいくつかは、硬質（例えば、厚紙）であってよい。いくつかは、有機（例えば、綿）であってよい。

図５を参照すると、流体の多くの量が、パウチ１からポンプ送りされ、あるいは抽出されている。パウチ１は密封されているため、周囲の空気は抽出する流体に置き換わることができない。結果として、上側シート２および下側シート３は、今やしわ１３を含んでいる。しわ１３は、上側シート２が下側シート３に接触する接触しわ１３ａを含むことができる。しわ１３は、上側シート２と下側シート３とが互いに近付いているが、接触はしていない非接触しわ１３ｂを含むことができる。

図６が、流体のうちの第１の量（例えば、９０％）がパウチ１からポンプ送りされた後の図４の線６−６に沿って得た概略の断面図である。図５に示されるように、微細構造１１は、接触しわ１３ａを阻止し、むしろ非接触しわ１３ｂを促す。より詳細には、微細構造１１は、上側シート２を下側シート３から隔てる支柱として役立つ。流体の流路１２は、隣接する微細構造１１の間に定められる。

図７は、流体のうちのより多い第２の量（例えば、９２％）がパウチ１からポンプ送りされた後の図４の線６−６に沿って得た概略の断面図である。いくつかの接触しわ１３ａが形成されているが、微細構造１１ゆえに、接触しわ１３ａの幅が小さくなっている。結果として、流体の流路１２が、接触しわ１３ａと微細構造１１との間に定められる。

開示された実施形態は、使用不可能になる前にパウチ１から１００％の流体が抽出されることを保証するものではない。しかしながら、開示された実施形態は、既存のパウチと比較して、使用不可能になる前に抽出される流体の割合を、より高くすることを可能にする。例示の例として、パウチ１の一実施形態は、或る能力のポンプにて使用不可能になる前に流体（例えば、ソフトドリンクのシロップ）の９９％を抽出することを可能にできるが、既存のパウチでは、同じ能力のポンプにて使用不可能になる前に同じ流体の７０％を抽出できるにすぎない。

図８は、下側シート３の内面３１の平面図である。内面３１は、微細構造１１を含む。すでに述べたように、下側シート３に代え、あるいは下側シート３に加えて、上側シート２が微細構造１１を含むことができる。すでに述べたように、ポート４を、上側シート２または下側シート３のいずれかに取り付けることができる。したがって、微細構造１１に関連するあらゆる説明が、上側シート２および／または下側シート３に適用可能であることを理解するべきである。同様に、下側シートのあらゆる説明は、下側シートに加え、あるいは下側シートに代えて、上側シート２に適用可能である。

図８を参照すると、下側シート３は、長さＬ、幅Ｗ、および厚さＴを含むことができる。微細構造１１を、行および列によるアレイに配置することができる。好ましい実施形態によれば、微細構造１１のアレイは、内面３１の全体に広がることができる。あるいは、図１２に示されるように、微細構造１１のアレイは、内面３１の中央部３１ａに限定されてもよい。

図８に戻ると、第１のピッチＸが、幅寸法において隣接する微細構造１１の中心を隔てている。第２のピッチＹが、長さ寸法において隣接する微細構造１１の中心を隔てている。第１のピッチＸは、第２のピッチＹと同じであってよい。内面３１は、微細構造１１が存在しない内面３１の総表面積を表す平滑表面積と、微細構造１１の総表面積を表す微細構造表面積とを含むことができる。

図９および図１０を参照すると、微細構造１１は、半径Ｒおよび直径Ｄ＝２＊Ｒを有する半円形であってよい。微細構造１１は、内面３１に対して接触角Ａを形成することができる。アレイが内部本体の全体に広がっている場合、内面３１の表面積は、Ｗ＊Ｌ−（微細構造１１の総数）＊（ｐｉ＊Ｒ^２）である。微細構造１１の総数は、おおむねＷ／Ｘ＊Ｌ／Ｙである。第１のピッチＸと第２のピッチＹとが等しい場合、微細構造１１の総数は、おおむね（Ｗ＊Ｌ）／Ｘ^２である。

下側シート３は、［（平面視で見たときの微細構造の総表面積）／（平面視で見たときの内部本体の総表面積）］である空気微細構造表面積密度（ＡＭＳＡＤ）を含む。典型的な平面視が、図８に示されている。

したがって、下側シート３のＡＭＳＡＤは、おおむね［（Ｒ^２＊ｐｉ）＊（微細構造１１の総数）］／［Ｗ＊Ｌ］＝［Ｒ^２＊ｐｉ＊Ｗ＊Ｌ］／［Ｘ^２＊Ｗ＊Ｌ］＝［Ｒ^２＊ｐｉ］／［Ｘ^２］である。驚くべきことに、より小さいＡＭＳＡＤが、パウチ１からの流体の排出を改善することが発見された。より具体的には、１％〜２１％の範囲のＡＭＳＡＤが、直感に反して、１％未満または２１％を超えるＡＭＳＡＤよりも良好に機能する。したがって、好ましい実施形態によれば、下側シート３は、５％〜１５％の間または５％〜９％の間のＡＭＳＡＤを有する。

好ましい実施形態によれば、下側シート３は、０．０５７〜０．１ｍｍの厚さＴを有し、微細構造１１は、０．１０〜０．２０ｍｍの半径、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの第１のピッチＸ、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの第２のピッチＹ、および８８〜１０７度の接触角Ａを有する。これらの好ましい実施形態の１つによれば、微細構造１１は、０．１５ｍｍの半径、１ｍｍの第１のピッチ、１ｍｍの第２のピッチ、および９０度の接触角を有する。同じ実施形態によれば、下側シート３は、約７％のＡＭＳＡＤを有する。これらの好ましい実施形態によれば、微細構造１１の総体積は、微細構造１１を除く下側シート３の総体積の５〜２１％である。

いくつかの例においては、接触角を変えることで、微細構造の有効性が変化する可能性がある。異なる接触角を有する４つの微細構造を用いて、試験を行った。それぞれの接触角を有する微細構造を含むバッグに、液体を充てんし、排出した。次いで、前後の重量に基づき、各々のバッグ／接触角について、排出された割合（パーセント）を測定した。結果を表１に示す。見て取ることができるとおり、接触角と排出された割合（パーセント）との関係を用いて、適切な微細構造を選択することができる。

いくつかの実施形態によれば、下側シート３および／または上側シート２は、１２ミクロン〜６００ミクロンまたは２．５ｍｍの厚さＴを有する。

下側シート３の長さおよび幅に関してＡＭＳＡＤを説明したが、微細構造１１が下側シート３の中央部分３１ａだけを占める場合、ＡＭＳＡＤの計算に関係する長さおよび幅は、中央部分３１ａ（必ずしもではないが、中央部分３１ａが長方形であると仮定）または複数の中央部分３１ａ（複数の中央部３１ａが存在する場合）の長さおよび幅であることを、理解すべきである。

下側シート３のとくに好ましい実施形態を、摂氏２１度において２０センチポアズ〜６５センチポアズの範囲の静粘度を有する安定なニュートン流体シロップで試験した。パウチ１を、微細構造１１を含む下側シート３と、平滑な上側シート２とから形成した。下側シート２および上側シート３のどちらも、長さおよび幅は１０．１６ｃｍであった。パウチ１の体積の半分を、安定なニュートン流体シロップで満たした。剛体チューブをパウチ１へと２．５４ｃｍ挿入し、パウチ１と剛体チューブとの間の界面を封止した。剛体チューブを介して、パウチ１に８４．６６キロパスカルの真空を加えた。６０秒間の真空の後に、パウチ１内に残った安定なニュートン流体シロップの量は、元の量の０．７０％だけであった。微細構造を持たないパウチで、同じ試験を行った。６０秒間の真空の後に、パウチ内に残った安定なニュートン流体シロップの量は、元の量の３７．９７％であった。

このように、開示されたパウチ１の実施形態によれば、摂氏２１度において２０センチポアズ〜６５センチポアズの範囲の静粘度を有する安定なニュートン流体シロップについて、少なくとも８４キロパスカルの真空圧力を６０秒間にわたって加えたときに、少なくとも９５、９６、９７、９８、および９９％の量を抽出できることを、理解すべきである。

構造的な完全性および流体の抽出性能を向上させるために、下側シート３を、エンボス加工の代わりに、ホットリフロー成形プロセスによって製造することができる。このプロセスは、熱、溶媒の喪失、光、または他の化学反応によって硬化が生じる硬化流体プロセスであってよい。

より具体的には、図１３〜図１６を参照すると、金型１００が、内周壁１０５と、底壁１０３，１０４とを含む。底壁１０３，１０４は、平らで滑らかな基壁１０３と、点在する滑らかなくぼみ壁１０４とを含む。内周壁１０５と底壁１０３，１０４との組み合わせが、内部凹部領域１０２を定める。内部凹部領域１０２は、下側シート３の所望の長さＬおよび幅Ｗに等しい長さおよび幅を有する。内周壁１０５は、厚さ１０６を有する。くぼみ壁１０４は、微細構造１１と同一の幾何学的形状を有する半円形凹部１０７を定める。本明細書で開示されるすべての特徴と同様に、内周壁１０５は、必須ではない。周囲の壁は存在しなくてもよく、硬化後のフィルムを所望のサイズに切り取ればよい。

図１５を参照すると、内周壁１０５の厚さ１０６よりも小さい厚さ１０７を有する箱形であってよいポリマー１０６の塊が、凹部領域１０２に配置される。ポリマー１０６の塊は、ポリマー１０６の塊が容易に流れるまで加熱される。この効果を達成するために、ポリマー１０６の塊を、その融点よりもわずかに低い温度（例えば、融点の８０〜９９％）に加熱することができる。図１６を参照すると、ポリマー１０６の塊は、半円形凹部１０７へと流れる。随意により、（ａ）半円形凹部１０７への流れを促進するため、および（ｂ）ポリマー１０６の塊の上面（最終的には外面３２に対応する）が平坦かつ滑らかであることを保証するために、平坦なプレスでポリマー１０６の塊を圧縮することができる。プレスに代え、あるいはプレスに加えて、各々の凹部１０７を、小さな真空ポートまたはチューブに流体連通させることができる。圧縮機が、作動時に、真空ポートまたはチューブを介して凹部１０７に真空圧力を発生させ、ポリマー１０６を凹部１０７へと引き込む。ポリマー１０６の塊が冷めると、下側シート３が形成される。ポリマー１０６が一例として使用されているが、インク、コーティング、接着剤、エポキシ、または他の硬化性材料など、他の材料を使用してもよい。

凹部領域１０２は、必ずしも金型１００の全表面積に及ぶ必要はない。上述したように、パウチ１を、単一のシートを折り返すことによって形成することができる。このようなシートが所望される場合、金型１００の表面積の５０％未満が凹部領域１０２であってよく、金型１００の残りの表面積が単純に平坦（例えば、底壁１０３と同一）であってよい。

下側シート３は、エンボス加工（例えば、ストレッチエンボス加工）ではなく、成形プロセスによって形成されるため、微細構造１１を含む下側シート３が一体的である。結果として、下側シート３の微細構造を持たない部分（すなわち、内面２１）が、微細構造１１に対して撓みまたは変形を生じにくく、したがって下側シート３がしわに抵抗することができる。下側シート３がエンボス加工によって形成されるならば、下側シート３は、微細構造１１に対応するくぼみまたは凹部を外面３２に含むことになり得る。これらのくぼみまたは凹部ゆえに、下側シート３の構造的な完全性が損なわれ、下側シート３がより容易にしわを生じる。

しかしながら、エンボス加工は、いくつかの場合に必要となる可能性があり、したがって好ましさは劣るが、依然として好都合なパウチ１の製造の実施形態を呈する。エンボス加工においては、２つのローラが使用される。第１のローラは、滑らかかつ円柱形である。第２のローラは、円柱形であるが、微細構造に対応する凹部１０７を定めている（金型１００が円柱のように弧状にされるならば、図１４の金型１００と同様。高温の溶融ポリマーまたは加熱されたフィルム１０６が、エンボスローラ（微細構造を定める）と他方の滑らかなローラとの間のニップへと配置される。滑らかなローラが、加熱されたフィルムまたはポリマー材料１０６に対して圧力を加え、これを凹部１０７へと押し込む。両方のローラが回転し、まだエンボス加工されていないポリマーまたはフィルム１０６をニップへと引き込む。ニップにおける変形の後に、エンボス加工されたフィルム１０６は、エンボスローラに強く当接する。エンボス加工されたフィルム１０６は、フィルムがエンボスローラのニップの直前の部分に位置することがないように、エンボスローラから連続的に除去される。少なくともエンボスローラは、回転中に冷却される。これは、エンボスローラを通って水または冷媒を循環させ、熱せられた水または冷媒をエンボスローラから熱交換器へと戻し、熱せられた水または冷媒を熱交換器で冷却し、冷却された水または冷媒をエンボスローラへと戻すことによって達成することができる。

上記の加工の代案として、３Ｄプリンタなどの付加製造システムを適用することができる。滑らかで平らなシートを３Ｄプリンタへと配置することができ、次いで、３Ｄプリンタが、加熱された少なくとも半流動体の材料を滑らかで平らなシートへと塗布し、あるいは付着させることができる。硬化により、滑らかで平らなシートに微細構造がもたらされる。一部の３Ｄプリンタは、硬化の促進のための硬化機能（例えば、ＵＶ光または熱風ブロー）を含む。

図１７〜図３４および図３９〜４１が、代替の微細構造１７０１、１９０１、２１０１、２３０１、２５０１、２７０１、２９０１、３１０１、および３９０１を示している。これらの代替の微細構造のいずれも、微細構造１１を置き換えることができる。換言すると、（ａ）微細構造１１に関して上述または後述されるパウチ１の特徴は、代案の微細構造のいずれかまたはすべてに適用可能であり、（ｂ）上述のＡＭＳＡＤの範囲は、代案の微細構造のいずれかまたはすべてに適用可能であり、（ｃ）パウチ１の上述または後述の製造方法は、代案の微細構造のいずれかまたはすべてに適用可能である。図１７〜図３５は下側シート３に関するが、これらの図は、下側シート３に代え、あるいは下側シート３に加えて、上側シート２にも適用可能である。

図１７および図１８を参照すると、微細構造１７０１は、基部１７０２および上部１７０３を含む。基部１７０２は円柱形である。上部１７０３は円錐形である。上部は、１３０度の先端角度１７０４を形成する。微細構造の垂直高さ（紙面から出る方向）は、基部１７０２の直径の半分である。微細構造１７０１は、等しい第１および第２のピッチで隔てられている。

図１９および図２０を参照すると、微細構造１９０１は、垂直方向に掃引された長円であり、したがって長円形である。微細構造１９０１は、縦方向の微細構造１９０１ａおよび横方向の微細構造１９０１ｂを含み、これらは同一の構造を有するが、縦方向の微細構造１９０１の長軸が横方向の微細構造１９０１ｂの長軸に垂直な方向に延びるように直交する向きを有する。微細構造１９０１は、長方形の箱形の中央部１９０２と、半円柱状の端部１９０３，１９０４とを含む。半円柱形の端部１９０３，１９０４は、それぞれ同一の曲率半径を有する円柱の半分である。

微細構造１９０１は、図１９に示されるように並んでいる。微細構造１９０１の各行は、縦方向の微細構造１９０１ａを横方向の微細構造１９０１ｂと交互に含む。微細構造１９０１の各列は、縦方向の微細構造１９０１ｂを横方向の微細構造１９０１ｂと交互に含む。横方向の微細構造１９０１ｂの各々は、４つの最も近い縦方向の微細構造１９０１ａから等しく離して配置（エッジ条件は除外）される。縦方向の微細構造１９０１ａの各々は、４つの最も近い横方向の微細構造１９０１ｂから等距離に配置（エッジ条件は除外）される。

図２１および２２を参照すると、微細構造２１０１は、切頭円錐である。平坦な上面２１０２の直径は、高さに等しい。接触角Ａ（図１０を参照して説明した）は、１３５度である。微細構造２１０１は、等しい第１および第２のピッチによって隔てられている。

図２３および図２４を参照すると、微細構造２３０１は、垂直方向の高さ２３０２が基部の直径２３０３の２５％〜２８％の間である円錐である。先端角度２３０４は１２０度である。第１および第２のピッチは等しい。

図２５および図２６を参照すると、本出願に記載されたあらゆる微細構造を代表する一般的な微細構造２５０１が示されている。パス２５０２が、ポート４の基部４１および／または導管４２の直下に配置されるフィールド２５０３で交わっている（すなわち、図１のＺ軸に垂直かつ基部４１および／または導管４２の任意の部分を通って延びる線が、フィールド２５０３と交わる）。フィールド２５０３は、長方形（例えば、正方形）として図示されているが、円形であってもよい。パウチ１がパス２５０２およびフィールド２５０３を含む場合、ポート４を上側シート２または下側シート３の中央に配置でき、パス２５０２は、フィールド２５０３の完全な外周から規則的な間隔で延びることができる。

好都合には、パス２５０２およびフィールド２５０３のどちらも、内面３１へと凹んではいない。換言すると、パス２５０２およびフィールド２５０３は、内面３１の微細構造がない部分である。パス２５０２は、直線状であり、フィールド２５０３から等間隔で放射状に延びることができる。

図２７および図２８を参照すると、微細構造２７０１は、圧縮された基部を有する円錐である。したがって、角部の微細構造２７０１ａは、２つの圧縮された基部の辺２７０２を含み、側部の微細構造２７０１ｂは、３つの圧縮された基部の辺２７０２を含み、中央の微細構造２７０１ｃは、４つの圧縮された基部の辺２７０２を含む。圧縮された基部の弧２７０３が、連続する圧縮された基部の辺の間に形成される。圧縮された基部の弧２７０３の各々は、圧縮された曲率半径を有する。４つの弧状の辺を有する弧状のダイヤモンド２７０４が、４つの圧縮された基部の弧２７０３の間に定められている。弧状のダイヤモンド２７０４は、内面３１の一部分である。微細構造２７０１の垂直方向の高さ２７０５は、第２のピッチに等しい第１のピッチの１５パーセントである。

図２９および図３０を参照すると、微細構造２９０１は、円柱状基部２９０２および半球状先端部２９０３を含む。半球状先端部２９０３の最大半径は、円柱状基部２９０２の半径に等しい。円柱状基部２９０２の垂直方向の高さは、半球状先端部２９０３の半径の２倍に等しい。第１のピッチは第２のピッチに等しく、どちらも球状先端部２９０３の半径よりも５倍、１０倍、および１５倍以上大きい。

図３１〜３４を参照すると、正弦曲線状の微細構造３１０１が、円錐形であり、３つの隣接する微細構造３１０１ａ、３１０１ｂ、３１０１ｃのグループがそれぞれの中心を通る正三角形３１０６を定めるように、三角形に並べられている。微細構造３１０１は、正弦波の頂上３１０２を含み、正弦波の谷３１０３によって隔てられている。隣接する微細構造の外面が、３つの弧状の辺を有する弧状の三角形３１０５を定める。弧状の三角形３１０５は、平坦な内面３１の一部分である。

図３９〜図４１を参照すると、微細構造３９０１は、おおむね円形であり、上面に突出部材を有している。微細構造３９０１は、突出部材３９０３を有する本体３９０２を含む。いくつかの例において、微細構造３９０１が設けられる基板も、同様に突出部材３９０３を含むことができる。

図３５に示されるように、下側シート３は、円形、長方形、などであってよい複数の異なる同心微細構造３５０１，３５０２，３５０３を含むことができる。第１の微細構造または外部の微細構造３５０１は、上述した微細構造１１，１７０１，１９０１，２１０１，２３０１，２５０１，２７０１，２９０１，３１０１のいずれであってよい。第２の微細構造または中間の微細構造３５０２は、上述した微細構造１１，１７０１，１９０１，２１０１，２３０１，２５０１，２７０１，２９０１，３１０１のいずれであってよい。第３の微細構造または内部の微細構造３５０３は、上述した微細構造１１，１７０１，１９０１，２１０１，２３０１，２５０１，２７０１，２９０１，３１０１のいずれであってよい。第１、第２、および第３の微細構造１１は、重なり合っていない。

図３６に示されるように、上側シート２および下側シート３の両方が、上側シート２および下側シート３がお互いに対して平たく位置するとき（例えば、パウチ１が完全に空になったとき）に上側シート２の微細構造が下側シート３の微細構造に接触することがないように相補的な配列にて配置された微細構造を含むことができる。上側シート２および下側シート３がお互いに対して平たく位置したとき、微細構造は、パウチ１１の全表面積に広がっても、その一部分のみに広がってもよい。相補的な上側および下側シート２，３の製造は、上述の製造技術を上側および下側の両方のシート２，３に適用することによって達成することができる。微細構造は、上述した微細構造１１，１７０１，１９０１，２１０１，２３０１，２５０１，２７０１，２９０１，３１０１，３９０１のうちの１つ以上であってよい。

例えば、下側シート３の外部領域３６０１が、微細構造を有する（上述の微細構造のいずれかを有する）ことができる一方で、内部領域３６０２は、微細構造を有さない。同時に、上側シート２の外部領域３６０３は、微細構造を有さなくてよく、一方で、内部領域３６０４は、微細構造を有する（上述の微細構造のいずれかを有する）。これは一例にすぎず、代わりに反対（下側シート３の内部領域３６０２のみが微細構造を有し、上側シート２の外部領域３６０３のみが微細構造を有する）が存在してもよいことを、理解すべきである。配列は、以下に示される長方形に限定されず、任意の適切な形状（例えば、円形）であってよい。配列は、シートの微細構造を有する領域において、微細構造の位置がいかなる認識可能なパターンも示すことがないように、ランダムまたは散乱配置の微細構造を含むことができる。ランダムな微細構造配置の概略が、図３８に示されている。

同様の例として、下側シート３の外部領域３６０１および内部領域３６０２の一方だけが微細構造１１を含み、上側シート２の外部領域３６０３および内部領域３６０４の一方だけが微細構造を含み、下側シート３および上側シート２が、（上述のように、下側シート３の微細構造１１と上側シート２の微細構造１１との間の重なり合いを防止するために）互いに相補的であるように配置および／または構成される。

上記の例は、ただ２つの異なる領域（内部または外部の微細構造を有する領域と、外部または内部の微細構造を有していない領域）に分割された上側および下側シート２，３を示しているが、上側および下側シート２，３を、任意の数の異なる領域（例えば、３つ、４つ、または５つの異なる領域）へと分割することができる。

例えば、図３７を参照すると、上側および下側の両方のシート２，３の外部領域３７０１，３７０５が、微細構造を有さなくてよく、あるいは外部領域３７０１，３７０５のうちの一方だけが微細構造を有してもよい。下側シート３の第１の中間領域３７０２および内部領域３７０４が、微細構造を有することができる一方で、第２の中間領域３７０３は、微細構造を有さない。上側シート２は、下側シート３に対して相補的であってよい。したがって、上側シート２の一部またはすべては、微細構造を有さなくてよい。一例として、第１の中間領域３７０６および内部領域３７０８が、微細構造を有さなくてよい一方で、第２の中間領域３７０７は、微細構造を有する。したがって、パウチ１が、下側シート３が上側シート２に当接するときに微細構造が重なり合ったり、接触したりしないように構成される。

このように、流体を保持するための可撓容器（例えば、パウチ）が開示される。可撓容器は、（ａ）第１の内部本体および第１の外面を定め、第１の内部本体は、第１の内面および第１の内面から延びる内部微細構造を定め、第１の内部本体は、５％〜１５％の間の空気微細構造表面積密度（ＡＭＳＡＤ）を定め、ＡＭＳＡＤは、平面視で見たときの微細構造の総表面積を平面視で見たときの内部本体の総表面積で割ったものとして定義される第１のシートと、（ｂ）第２の内面および第２の外面を定め、第１の内部本体と第２の内面との間に気密流体チャンバを少なくとも部分的に定めるように第１のシートに接合され、第２の内面から延びる微細構造を欠いている第２のシートと、を含むことができ、あるいは基本的にこれらで構成されてよく、あるいはこれらからなってよい。第１の内面、第１の外面、第２の内面、および第２の外面は、滑らかであり、凹部を有していない。

したがって、流体パウチ（すなわち、可撓容器）の製造方法が開示され、この方法は、（ａ）第１の内部本体と、平らで滑らかな第１の外面とを有し、第１の内部本体は、平らで滑らかな第１の内面と、半球状微細構造とを備えている第１のポリマーシートを製造するステップと、（ｂ）第１のポリマーシートの外周を加熱して、平らで滑らかな第２の内面と、平らで滑らかな第２の外面とを備える第２のポリマーシートに、第１のポリマーシートの外周を接合するステップと、を含む。

第１のポリマーシートを製造するステップは、（ｉ）アレイに配置された複数の半球状凹部を定めている金型へと、ポリマー材料の塊を配置するステップと、（ｉｉ）少なくともポリマー材料の塊が半球状凹部へと流入するまで、金型内のポリマー材料の塊を加熱するステップと、（ｉｉｉ）ポリマー材料の塊を冷まし、冷めたポリマー材料の塊を金型から取り出すステップと、を含むことができる。第１のポリマーシートの外周を加熱するステップにおいて、第１のポリマーシートの半球状微細構造は、第２のポリマーシートの第２の内面に面することができる。第２のポリマーシートは、微細構造を有さなくてよい。金型は側壁を含まなくてもよく、したがって、冷めた後のポリマーシートを、所望の形状へと切断することができる。

Claims (20)

1. 流体を保持するための可撓性の容器であって、
   第１の内部本体および第１の外面を有し、前記第１の内部本体は、第１の内面および該第１の内面から延びる内部微細構造を有し、前記第１の内部本体は、１％〜１５％の間の空気微細構造表面積密度（ＡＭＳＡＤ）を定め、該ＡＭＳＡＤは、平面視で見たときの前記微細構造の総表面積を平面視で見たときの前記内部本体の総表面積で割ったものとして定義される第１のシートと、
   第２の内面および第２の外面を有し、前記第１の内部本体と前記第２の内面との間に気密流体チャンバを少なくとも部分的に定めるように前記第１のシートに接合された第２のシートと
   を備え、
   前記第１の内面、前記第１の外面、前記第２の内面、および前記第２の外面は、滑らかであって凹部を有さない、容器。
2. 前記ＡＭＳＡＤは、５％〜９％の間である、請求項１に記載の容器。
3. 前記ＡＭＳＡＤは、７％である、請求項１に記載の容器。
4. 前記内部微細構造は、アレイに配置され、該アレイは、内部微細構造の行および列を備え、前記第２のシートは、前記第２の内面から延びる微細構造を有さない、請求項１に記載の容器。
5. 内部微細構造の隣接する列の間に定められる第１のギャップが、内部微細構造の隣接する行の間に定められる第２のギャップに等しい、請求項４に記載の容器。
6. 前記アレイは、前記第１の内面の全表面積にわたって広がる、請求項５に記載の容器。
7. 前記内部微細構造の各々は、半球状であり、半径を定めている、請求項６に記載の容器。
8. 前記内部微細構造は、隣接する微細構造の中心間のピッチを定めている、請求項７に記載の容器。
9. 前記半径と前記ピッチの比は、７：１００〜３０：１００の間である、請求項８に記載の容器。
10. 前記半径と前記ピッチの比は、１０：１００〜２０：１００の間である、請求項８に記載の容器。
11. 前記半径と前記ピッチの比は、１５：１００である、請求項８に記載の容器。
12. 前記微細構造は、前記第１の内面と一体であり、当該容器は、前記第１および第２のシートに各々が接合された第３、第４、第５、および第６のシートを備え、前記第１、第２、第３、第４、第５、および第６のシートが、前記気密流体チャンバを定めている、請求項１に記載の容器。
13. 前記気密流体チャンバが流体で満たされている請求項１に記載の容器から流体を排出する方法であって、
    前記気密流体チャンバをポンプに流体連通させるステップと、
    前記ポンプを介して前記気密流体チャンバから前記流体を抽出するステップと
    前記抽出により、前記内部微細構造の少なくとも一部分を前記第２の内面に直接接触させるステップと
    を含む、方法。
14. 前記内部微細構造の少なくとも一部分を前記第２の内面に直接接触させる前記ステップは、複数の流路を生成し、該複数の流路の各々は、２つの隣接する内部微細構造と、前記第１の内面と、前記第２の内面との間に定められる、請求項１３に記載の方法。
15. 流体容器を製造する方法であって、
    第１の内部本体と平らで滑らかな第１の外面とを有し、前記第１の内部本体は、平らで滑らかな第１の内面と半球状微細構造とを有する第１のポリマーシートを製造するステップであって、ポリマーシートを製造する前記ステップは、
    アレイに配置された複数の半球状凹部を定める金型へポリマー材料の塊を配置するステップ、
    少なくとも前記ポリマー材料の塊が前記半球状凹部へと流れ込むまで前記金型内で前記ポリマー材料の塊を加熱するステップ、および、
    前記ポリマー材料の塊を冷まし、該冷めたポリマー材料の塊を前記金型から取り出すステップ、
    を含むステップと、
    前記第１のポリマーシートの外周を加熱し、平らで滑らかな第２の内面および平らで滑らかな第２の外面を有する第２のポリマーシートに前記第１のポリマーシートの外周を接合するステップと
    を含み、
    前記第１のポリマーシートの外周を加熱する前記ステップにおいて、前記第１のポリマーシートの前記半球状微細構造は、前記第２のポリマーシートの前記第２の内面に面する、方法。
16. 前記ポリマー材料は、溶融温度を有し、前記金型内で前記ポリマー材料の塊を加熱する前記ステップは、前記ポリマー材料の塊を最大温度まで加熱することを含み、前記最大温度は、前記溶融温度よりも低い、請求項１５に記載の方法。
17. 前記半球状凹部のアレイの隣接する列の間に定められる第１のギャップが、前記半球状凹部のアレイの隣接する行の間に定められる第２のギャップに等しい、請求項１５に記載の方法。
18. 前記半球状凹部の各々は、半径を定めており、隣接する半球状凹部の中心は、ピッチによって隔てられている、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ピッチに対する前記半径の比は、７：１００〜３０：１００の間である、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ピッチに対する前記半径の比は、１０：１００〜２０：１００の間であり、前記第２のポリマーシートは、微細構造を有さない、請求項１８に記載の方法。