シリコン包装材材料
本発明は、包装材内に包装可能な製品およびシリコン材料を配置するステップを含む、包装可能な製品１７、２３を包装する方法に関する。包装可能な製品１７、２３は、食料または飲料であってよい。シリコン材料は、多孔質シリコンからなってよく、例えば、それは、鮮明な色の膜または粒子からなってよい。シリコン材料は、包装可能な製品１７、２３に有害な物質を吸収するのに使用されることができる。シリコン材料は、包装可能な製品１７、２３に有害な物質を放出するのに使用されることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の包装に使用するシリコン材料に関する。より具体的には、本発明は、食料および／または飲料の包装に使用するシリコン材料に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、物質を吸収および／または放出するシリコン材料の使用に関する。より具体的には、本発明は、食料および／または飲料の貯蔵寿命に影響を与えることが可能である物質を吸収および／または放出するシリコン材料の使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
食料の包装は、人類の歴史の初期から行われてきた。この長い年月にわたって、包装の主要な機能は、それが対応付けられている食料を保護および特定することであった。
【０００４】
包装は、しばしば、食料流通をより簡単にし、さらに、微生物、化学変化および物理的損傷からの保護を実現し、その結果、通常、貯蔵寿命は延びる。皮、陶器、木材、ヒョウタンおよびバスケットなどの伝統的な製品は何千年もの間使用されてきた。加工済み材料が導入されたのは約３００年前である。今日、プラスチック、紙、アルミニウム、スズおよびガラスのすべてが包装用材料として使用される。現在、３０を越えるタイプのプラスチックが使用されており、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレンおよびポリエチレンが最も一般的である。
【０００５】
使用される包装のタイプは、包まれる食料に依存する。例えば、新鮮果物は包装材内で呼吸と蒸散を続けるため、酸素を入れて水蒸気を出す透過性の包装材を必要とする。新鮮な食肉もその鮮赤色を維持するために酸素を必要とするが、包装材はあまり水蒸気を出してはいけない。これは、酸素から保護しなければならない塩漬け肉とは対照である。冷凍食品用の包装材料は、湿気が入るのを防ぐために乾燥食品用の防湿層として機能するのと同様に、表面の脱水を防ぐための防湿層として機能しなければならない。
【０００６】
調整雰囲気包装は、食料を保護するさらに一般的な方法であり、容器の中にガスが導入される。生食肉の場合、酸素および二酸化炭素が使用され、一方、ベーカリー製品は、しばしば二酸化炭素および窒素の空気中で保存される。
【０００７】
酸素との接触を減少させることにより貯蔵寿命を向上させることができる場合、食料用容器から酸素を除去するために多くの方法が使用されてきた。そのような手法の例として、真空包装および不活性ガス吹き込みが含まれる。鉄粉および有機材料などの脱酸素剤も使用されており、小袋の中に配置されることができ、あるいは、包装材料の一部を形成することもできる。
【０００８】
同様に、過マンガン酸カリウムなどのエチレンスカベンジャー、二酸化シリコンなどの炭酸ガス吸収剤、および、ゼオライトなどの湿気吸収材が、果物、焙煎されたコーヒーおよびベーカリー製品などの食料を保護するために使用されてきた。
【０００９】
食料を保護するのに使用されるプラスチックは、それ自体が食料安全調査における課題である。プラスチックから食料内へのモノマ、オリゴマおよび添加剤の移動が問題の原因であり、実際に、いくつかの可塑剤が、発癌性またはエストロゲンの性質を有することが知られている。研究が行われている他の有毒種には、フタル酸塩、塩化ビニルモノマ、イソシアン酸塩、ベンゼンおよびダイオキシンが含まれる。
【００１０】
材料は、食料に好ましい効果をもたらす物質を放出するためにも使用されてきた。例えば、エタノール蒸気は、カビおよび酵母菌の生育抑制に関して有効であることが示されている。現存する製品は、５ｎｍを超える平均孔径を有する多孔質シリコンジオキシド上に吸収されるエタノールと水の混合物を使用する。
【００１１】
以下の先行技術の文書が本出願に関連する。米国特許公開第２００５００１９２０８号明細書は、酸素感応性製品を低温殺菌するならびに脱酸素剤を誘発するプロセスを記載している。米国特許公開第２００４０１２９５５４号明細書は、脱酸素剤を化学線にさらすプロセスを記載している。米国特許公開第２００４０１３１７３６号明細書は、製品の貯蔵寿命を延ばす装置および方法を記載している。米国特許公開第２００４００８６７４９号明細書は、酸素検出システムを記載している。米国特許公開第２００３０１８３８０１号明細書は、多孔性の脱酸素材料を記載している。米国特許公開第２００３００８９８８４号明細書は、脱酸素剤および脱酸素剤の包装材を記載している。米国特許第６７９３９９４号明細書は、脱酸素ポリマーを記載している。米国特許第６４５８４３８号明細書は、包装でのゼオライトの使用を記載している。米国特許第６２８７６５３号明細書は、脱酸素システム用の副生成物の吸収材を記載している。米国特許第６２５４９４６号明細書は、酸素吸収剤の包装材を記載している。米国特許第６１２３９０１号明細書は、誘発された反応性包装材料を記載している。米国特許第５９７７２１２号明細書は、脱酸素成分を記載している。米国特許第５９５８４７９号明細書は、乾燥剤の包装材を記載している。米国特許第５６４８０２０号明細書は、脱酸素成分を記載している。米国特許第６６８６００６号明細書は、包装でのアモルファスシリコンジオキシドの使用を記載している。米国特許第５０８５９０４号明細書は、包装に有用な遮断材料を記載している。英国特許第１２３０９５０号明細書は、物品、および、包装材内の酸素と結合することができる材料とを閉じ込めるステップを含む、物品を照射する方法を記載している。独国特許公開第３９０２９２１（Ａ１）号明細書は、酸素吸収剤を記載している。欧州特許第０３７４３０１号明細書は、食品材料および乾燥剤を包含する包装材を含む包装された食料構成物を記載している。特開平０４−２６８０８５号公報は、酸素吸収剤の組成物を記載している。米国特許第５３００２４６号明細書は、食料を保存するための塩水吸収パックを記載している。Ｂｊｏｒｋｌｕｎｄら著、「Ａｐｐｌ Ｐｈｙｓ Ｌｅｔｔ」、６９（２０）、ｐｐ３００１〜３００３（１９９６年）に、溶媒に曝された時の薄い多孔質シリコン層の反射率スペクトルおよび色の変化を公表した。
【００１２】
上記の考察から、毒性、貯蔵寿命、新鮮さの保持、味の保持、金属破片などの異物の検出、および、コストなどの問題はすべて、包装材の設計の重要な要素であることが分かるであろう。包装に関連する他の重要な問題には、食料製品の損傷または不正な改ざん、あるいは、これらの製品を貯蔵するのに使用される設備の不調などの事態に対処する能力が含まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、上述の問題の少なくともいくつかに対処することである。本発明のさらなる目的は、食料の保護および／または保存を改善することである。本発明のさらなる目的は、包装材および包装材の中身に対する損傷の検出を可能にする包装材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一態様によれば、本発明は、包装可能な製品の保護および／または保存に使用するためのシリコン材料を提供する。
【００１５】
別の態様によれば、本発明は、包装材内に包装可能な製品およびシリコン材料を配置するステップを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００１６】
別の態様によれば、本発明は、包装材がシリコン材料を含んでおり、その包装材内に包装可能な製品を配置するステップを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００１７】
別の態様によれば、本発明は、包装材がシリコン材料を含んでおり、その包装材を包装可能な製品に取り付けるステップを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００１８】
別の態様によれば、本発明は、シリコン材料を含む包装材を提供する。
【００１９】
別の態様によれば、本発明は、シリコン材料を含むシリコン包装材構造体を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
包装可能な製品
包装可能な製品は、有害物質によって悪影響を受ける可能性がある製品でよい。有害物質は、空気、水、酸素、バクテリア、ほこり、浮遊微小粒子、および、有機化合物のうちの１つまたは複数を含んでよい。
【００２１】
有害物質は、不快な匂いの原因である１つまたは複数の化学物質を含んでよい。
【００２２】
包装可能な製品は、食料および／または飲料からなってよく、有害物質は、コレステロールおよび／またはラクトースからなってよい。
【００２３】
包装可能な製品が食料および／または飲料である場合、有害物質は、その食料および／または飲料に対して有害である、ならびに／あるいは、食料および／飲料の潜在的消費者に有害である物質であってよい。
【００２４】
包装可能な製品は、空気、水、酸素、バクテリア、ほこり、浮遊微小粒子、有機化合物、紫外線放射のうちの１つまたは複数により悪影響を受ける可能性がある製品であってよい。
【００２５】
包装可能な製品は、空気、水、酸素、バクテリア、ほこり、浮遊微小粒子、および、有機化合物のうちの１つまたは複数との接触により悪影響を受ける可能性がある製品であってよい。
【００２６】
包装可能な製品は、薬剤製品からなってよい。
【００２７】
包装可能な製品は、医療機器からなってよい。
【００２８】
包装可能な製品は、電子機器および／または電子素子からなってよい。
【００２９】
包装可能な製品は、食料および／または飲料からなってよい。
【００３０】
食料は、食肉、鶏肉、魚、野菜、果物、サラダ、ベーカリー製品、穀物、シリアル、豆類、乳製品、食用油、食用脂、ナッツ、インスタント食品、冷凍食品、乾燥食品、再水和された食品、電子レンジの使用可能な食品、チルド食品、および、機能性食品のうちの１つまたは複数からなってよい。
【００３１】
食料は、穀物、シリアル、豆類、食肉、鶏肉、魚、野菜、果物、サラダ、ベーカリー製品、乳製品、食用油、食用脂、ナッツのうちの１つまたは複数に由来するものでよい。
【００３２】
飲料は、水、乳製品、飲み物、茶、コーヒー、フルーツジュース、アルコールのうちの１つまたは複数からなってよい。
【００３３】
食料および／または飲料は、栄養補助食品および／または栄養補給食品のうちの１つまたは複数からなってよい。
【００３４】
この明細書のために、栄養補助食品は、通常、以下の機能：細胞の発育、骨の発育、筋肉の発育、補酵素の交換のうちの１つまたは複数を実行するために身体によって使用される食料および／飲料に通常存在する１つまたは複数の栄養素を含む食物の投薬形態である。
【００３５】
投薬形態は、タブレット、カプセルおよびエリキシルのうちの１つまたは複数からなってよい。
【００３６】
本明細書のために、機能性食品は、単に栄養上の利益以外に特定の医学的または生理学的な利益をもたらすために、その中にある成分が組み込まれている食品である。
【００３７】
この明細書のために、栄養補給食品は、医学的なまたは健康上の利益をもたらす食品または食品の一部である。
【００３８】
包装材
包装材は、以下の機能：包装可能な製品の特定、包装可能な製品の保護および／または保存、包装可能な製品に関する情報の提示、のうちの１つまたは複数を実行するのを可能にすることができる。包装材は、包装可能な製品の貯蔵を容易にすることができる。
【００３９】
包装材は、外部容器からなってよい。外部容器は、密閉容器でよい。包装材は、紙箱、ボトル、ジャー、箱、ネット、袋、バッグ、小袋、ポーチ、ガス不浸透性の遮断物、ガス浸透性の遮断物、シート、織物、空気浸透性の遮断物、空気不浸透性の遮断物、ラベル、タグ、平らな小包、カード、および、シートのうちの１つまたは複数からなってよい。
【００４０】
外部容器は、可視の電磁放射に実質的に不伝導性であってよい。外部容器の少なくとも一部は、可視の電磁放射に実質的に不伝導性であってよい。外部容器は、可視の電磁放射に実質的に透光性であってよい。外部容器の少なくとも一部は、可視の電磁放射に実質的に透光性であってよい。
【００４１】
包装材は、食料用および／または飲料用の包装材であってよい。外部容器は、食料用および／または飲料用の容器であってよい。
【００４２】
食料または飲料を貯蔵するのに使用される場合、包装材は、窒素、酸素、二酸化炭素、エチレン、空気のうちの１つまたは複数からなってよい。
【００４３】
食料または飲料を貯蔵するのに使用される場合、包装材は、実質的に空気に不浸透性であるようにある構造および組成を有してよい。
【００４４】
食料または飲料を貯蔵するのに使用される場合、包装材は、２９３Ｋの温度で、酸素、窒素、水、二酸化炭素のうちの１つまたは複数の気体に実質的に不浸透性であるように、ある構造および組成を有してよい。
【００４５】
包装材は、その包装材の少なくとも一部分を形成する包装材料を含んでよく、その包装材料は、プラスチック、厚紙、紙、ガラス、アルミニウム、鉄、スズのうちの１つまたは複数からなってよい。
【００４６】
包装材は、シリコン材料からなってよい。
【００４７】
包装材および包装可能な製品は、それらが互いに接触するように構成されてよい。
【００４８】
シリコン材料
シリコン材料は、ばらの結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ナノ結晶シリコン、および、多孔質シリコンのうちの１つまたは複数を含んでよい。
【００４９】
疑問を無くすために、ナノ結晶シリコンは少なくとも１つのナノ結晶を含み、そのあるいは各ナノ結晶は、１ｎｍと１００ｎｍとの間の最大寸法を有する。
【００５０】
シリコン材料を形成する１０％未満のシリコン原子はそれぞれ、１つまたは複数の酸素原子に結合されてよい。
【００５１】
シリコン材料を形成する０．００１％と１０％との間のシリコン原子はそれぞれ、１つまたは複数の酸素原子に結合されてよい。
【００５２】
シリコン材料を形成する０．００００１％と５０％との間のシリコン原子はそれぞれ、１つまたは複数の酸素原子に結合されてよい。
【００５３】
シリコン材料を形成する０．００１％と１％との間のシリコン原子はそれぞれ、１つまたは複数の酸素原子に結合されてよい。
【００５４】
シリコン材料は、シリコン微粒子製品からなってよい。シリコン微粒子製品は、多数のシリコン粒子からなってよい。シリコン微粒子製品は、多数の多孔質シリコン粒子からなってよい。
【００５５】
シリコン微粒子製品は、包装材料の全体にわたって分散してよい。シリコン材料の少なくとも一部は、包装材料の少なくとも一部に接触してよい。多孔質シリコン粒子は、包装材の少なくとも一部中に埋め込まれてよい。
【００５６】
シリコン材料は、半導体シリコンからなってよい。シリコン材料は、元素シリコンからなってよい。
【００５７】
シリコン材料は、少なくとも１つのシリコンミラーからなってよく、そのシリコンミラーまたは複数のシリコンミラーの少なくとも１つは、多数の多孔質シリコン層からなる。そのシリコンミラーまたは複数のシリコンミラーの少なくとも１つは、高多孔度と低多孔度との多孔質シリコンの交互の層からなってよい。高多孔度と低多孔度との一体型の層は、ブラッグ型のスタックミラーを形成する。
【００５８】
多孔質シリコンは、微孔性シリコン、マクロ多孔性シリコン、および、メソ多孔性シリコンのうちの１つまたは複数からなってよい。
【００５９】
疑問を無くすために、微孔性シリコンは、２ｎｍ未満の直径の孔を含み、メソ多孔性シリコンは、２ｎｍから５０ｎｍの範囲内の直径の孔を含み、マクロ多孔性シリコンは、５０ｎｍを超える直径の孔を含む。
【００６０】
シリコン材料は、０．１ｍ２／ｇを超えるＢＥＴ表面積を有してよい。シリコン材料は、１００ｍ２／ｇを超えるＢＥＴ表面積を有してよい。シリコン材料は、０．１ｍ２／ｇと１０３ｍ２／ｇとの間のＢＥＴ表面積を有してよい。
【００６１】
ＢＥＴ表面積は、Ｂｒｕｎａｕｅｒら著、「Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ」、６０、ｐ３０９、１９３８年に記載されているＢＥＴ窒素吸着法によって決定される。ＢＥＴの測定は、マイクロメリティックスインスツルメンツコーポレーション（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（米国、ジョージア州３００９３、Ｎｏｒｃｒｏｓｓ）から市販されている高速比表面積／細孔分布測定装置（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｒｅａ ａｎｄ Ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ Ａｎａｌｙｓｅｒ （ＡＳＡＰ ２４００））を使用して実施される。サンプルは、測定の前に最低で２時間、３５０℃の真空下で気体を除去される。
【００６２】
多孔質シリコンは、ステインエッチングおよび／またはシリコンのアノード酸化によって得られる多孔質シリコンからなってよい。
【００６３】
多孔質シリコンの孔の少なくともいくつかは、不均一の断面積を有してよい。多孔質シリコンの孔の大部分は、不均一の断面積を有してよい。多孔質シリコンは、不均一な分布の孔サイズを有してよい。
【００６４】
多孔質シリコンは、４％から９９％の範囲の多孔度を有する多孔質シリコンを含んでよい。多孔質シリコンは、５０％から９５％の範囲の多孔度を有してよい。多孔質シリコンは、３０％から７０％の範囲の多孔度を有してよい。
【００６５】
シリコンは、誘導体化されたシリコンからなってよい。疑問を無くすために、誘導体化されたシリコンは、その表面の少なくとも一部に共有結合で結合された実質的な単分子層を有する多孔質シリコンとみなされる。
【００６６】
単分子層は、多数の共有結合で結合された有機基からなってよい。各共有結合で結合された有機基は、Ｓｉ−Ｃ共有結合またはＳｉ−０−Ｃ共有結合によってシリコンに結合されてよい。
【００６７】
誘導化されたシリコンは、誘導化された多孔質シリコンからなってよい。
【００６８】
多孔質シリコンは、多数の量子細線を含んでよい。
【００６９】
シリコン量子細線は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる国際公開第９１／０９４２０号に記載される１つまたは複数の方法によって作られてよい。
【００７０】
多孔質シリコンは、可視発光多孔質シリコンからなってよい。
【００７１】
シリコン材料は、水素終端の元素シリコンからなってよい。シリコン材料は、酸素終端の元素シリコンからなってよい。シリコン材料は、水酸基終端の元素シリコンからなってよい。
【００７２】
この明細書のために、水素終端の元素シリコンは、水素原子に結合された少なくとも一部の表面シリコン原子を有する元素シリコンである。この明細書のために、酸素終端の元素シリコンは、酸素原子に結合された少なくとも一部の表面シリコン原子を有する元素シリコンである。この明細書のために、水酸基終端の元素シリコンは、水酸基に結合された少なくとも一部の表面シリコン原子を有する元素シリコンである。
【００７３】
シリコン材料は、疎水性の表面を有するシリコンからなってよい。シリコン材料が、親水性の表面を有するシリコンからなってよい。
【００７４】
ステインエッチングまたはアノード酸化によって作られる多孔質シリコンは、典型的には水素終端および疎水性であり、多孔質化は直ちに完了する。空気中での多孔質シリコンの十分な経年劣化、空気中での加熱、または、蒸気は、親水性の酸素または水酸基終端の表面をもたらす可能性がある。
【００７５】
シリコン微粒子製品を製造するための水の存在下でのシリコンのミリングも、酸素終端のシリコン粒子および親水性の表面をもたらす可能性がある。この親水性の表面は、ＨＦを用いた処理によって疎水性の表面に転換されることができ、シリコン−水素共有結合を形成する。
【００７６】
多孔質シリコンは、水素終端の多孔質シリコンからなってよい。多孔質シリコンは、酸素終端の多孔質シリコンからなってよい。
【００７７】
シリコン材料は、結合粒子の多孔質シリコンからなってよく、この結合粒子の多孔質シリコンは、多数の結合シリコン粒子からなり、結合シリコン粒子のそれぞれは、他の結合シリコン粒子の少なくとも１つに結合する。
【００７８】
シリコン材料は、共有結合で結合する粒子の多孔質シリコンからなってよく、この共有結合で結合する粒子の多孔質シリコンは、多数の共有結合で結合するシリコン粒子からなり、各共有結合で結合するシリコン粒子は、他の共有結合で結合するシリコン粒子の少なくとも１つと共有結合で結合する。
【００７９】
結合粒子の多孔質シリコンは、マクロ多孔性シリコンからなってよく、マクロ孔は、結合シリコン粒子間の空間によって形成される。
【００８０】
シリコン微粒子製品は、多数のマクロ多孔性シリコン粒子からなってよい。シリコン微粒子製品は、多数のマクロ多孔性シリコン粒子をからなってよく、少なくとも一部のマクロ多孔性シリコン粒子は、１００ミクロンを超える最大寸法を有する。
【００８１】
シリコン微粒子製品は、多数のマクロ多孔性シリコン粒子からなってよく、少なくとも１０個のマクロ多孔性シリコン粒子は、１００ミクロンを超える最大寸法を有する。シリコン微粒子製品は、多数のマクロ多孔性シリコン粒子からなってよく、少なくとも１０００個のマクロ多孔性シリコン粒子は、１００ミクロンを超える最大寸法を有する。
【００８２】
シリコン材料は、冶金学基準のシリコンからなってよい。
【００８３】
この明細書のために、冶金学基準のシリコンは、１５００℃と２３００℃との間の温度のアーク炉中の炭素によるシリカの還元によって得ることができるシリコンであり、９５から９９．９％の範囲の純度を有する。
【００８４】
一般に、シリコンの製造は、エネルギー集約型のプロセスである。それは、主として、１７００℃での二酸化シリコンの炭素還元によるものであり、ＣＯ２の発生により酸素が除去される。エネルギー消費は、典型的には、シリコンキログラム当たり１３ｋＷｈと１６ｋＷｈとの間である（Ｘｉａｎｂｏ Ｊｉｎら著，「Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．」、４３、ｐ７３３〜７３６、２００４年）。
【００８５】
シリコン材料は、多数の部分的に多孔質のシリコン粒子からなってよい。シリコン材料は、多数の表面多孔質シリコン粒子からなってよく、表面多孔質シリコン粒子のそれぞれは、多孔質シリコンの表面層からなる。
【００８６】
シリコン材料は、多数の表面多孔質シリコン粒子からなってよく、表面多孔質シリコン粒子のそれぞれは、５０ｎｍと１０ミクロンの間の深さを有する多孔質シリコンの表面層からなる。
【００８７】
シリコン材料は、多数の表面多孔質シリコン粒子からなってよく、表面多孔質シリコン粒子のそれぞれは、１００ｎｍと１ミクロンの間の深さを有する多孔質シリコンの表面層からなる。
【００８８】
食料は、しばしば、冷蔵庫または冷凍装置内で貯蔵される。冷凍装置または冷蔵庫が動作不良を起こした場合、食料の温度は、食料が悪くなるレベルまで上昇する可能性がある。その場合に食料を再冷却した場合、消費者がその悪くなった食料を食べることがあり得る。部分的に表面多孔質シリコン粒子のシリコンミラーおよび多孔質シリコンの薄層は、複数または１つの多孔質シリコン層の光学的性質の結果として有色する可能性がある。このような有色した薄層は、１００ｎｍと１０００ｎｍとの間の層深度を有してよい。より好ましくは、有色した薄層は、１００ｎｍと５ミクロンとの間の層深度を有してよい。食料の包装材中に配置される表面多孔質シリコン粒子またはミラーが、例えば冷凍食品の解凍の結果、水に接触した場合、このことが、例えば紫色から緑色への変色をもたらす可能性がある。変色は、多孔質シリコンの孔の中を通る水に起因する場合があり、その結果、屈折率が変化して、たとえその食料を再冷凍した場合でも、その屈折率を維持することができる。日光などの白色光で照射された場合に目に見える、上記ミラーおよび薄い多孔質シリコン層の変色は、反射光を有色の外観にする光学干渉に起因する。その色は、緑色、紫色、赤色、黄色、青色または橙色でよく、灰色または黒色であるシリコンの通常色と好対照にある。多孔質シリコン層またミラーが水以外の流体に接触した場合にも、同様の変色作用が観察される。
【００８９】
したがって、多孔質シリコンミラーおよび／または部分的な多孔質シリコンの使用は、食料貯蔵温度の上昇を検出への道を開く。
【００９０】
食料を保護するのに使用される場合、シリコン材料は、多孔質シリコン、および、多孔質シリコンの少なくとも一部の孔内に配置される指標物質からなってよい。指標物質は、エタノールおよび／またはイソプロピルアルコールからなってよい。
【００９１】
食料は、食料が貯蔵されている容器に対する損傷の結果、損傷することもある。多孔質シリコンミラー、薄い多孔質シリコン層、または、部分的な表面多孔質シリコン粒子が、指標物質を貯蔵するのに使用され、さらに容器が破壊された場合、裂け目を通しての指標物質の漏れが、シリコン材料で変色を起こさせることができる。このような変色は、食品にもたらされる潜在的な損傷を消費者に警告するのに使用されることができる。
【００９２】
食料または飲料用の包装材は、外部容器を含んでよく、少なくとも一部のシリコン材料は、その外部容器内に配置されてよい。
【００９３】
包装材は、ラベルからなってよく、少なくとも一部のシリコン材料は、そのラベル内またはラベル上に配置されてよい。ラベルは、外部容器に取り付けられてよい。ラベルは、包装可能な製品に取り付けられてよい。ラベルは、包装可能な製品に関連してよい。ラベルは、食用でよい。
【００９４】
包装材は、タグからなってよく、少なくとも一部のシリコン材料は、そのタグ内またはタグ上に配置されてよい。タグは、外部容器に取り付けられてよい。タグは、包装可能な製品に取り付けられてよい。タグは、包装可能な製品に関連してよい。タグは、食用でよい。
【００９５】
シリコン材料および包装可能な製品は、シリコン材料が包装可能な製品に接触するように構成されてよい。シリコン材料および包装可能な製品は、シリコン材料が包装可能な製品から空間的に離れるように構成されてよい。
【００９６】
包装可能な製品の保護、保存、強化および／または監視
本発明は、（ａｉ）包装材内に包装可能な製品およびシリコン材料を配置するステップと、（ｂ）包装可能な製品を保護、強化および／または保存するためにシリコン材料を使用するステップとを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００９７】
本発明は、（ａｉｉ）シリコン材料を含む包装材内に包装可能な製品を配置するステップと、（ｂ）包装可能な製品を保護、強化、監視および／または保存するためにシリコン材料を使用するステップとを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００９８】
本発明は、（ａｉ）シリコン材料を含む包装材を包装可能な製品に取り付けるステップと、（ｂ）包装可能な製品を保護、強化および／または保存するためにシリコン材料を使用するステップとを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００９９】
ステップ（ｂ）は、（ｂｉ）電磁放射を用いて、ならびに／あるいは電子を用いてシリコン材料を照射するステップを含んでよい。
【０１００】
ステップ（ｂ）は、（ｂｉｉ）シリコン材料が有害物質を吸収するおよび／または吸着するのを可能にするステップを含んでよい。
【０１０１】
ステップ（ｂ）は、（ｂｉｉｉ）シリコン材料を有益な物質と組み合わせるステップと、（ｃｉｉｉ）シリコン材料が有益な物質を放出するのを可能にするステップとを含んでよい。
【０１０２】
ステップ（ｂｉｉｉ）は、ステップ（ａｉ）、（ａｉｉ）の前に実行されてよい。
【０１０３】
ステップ（ｂｉｉ）は、少なくとも一部の有害物質が、シリコン材料の少なくとも一部の表面上に収集されるのを可能にするステップを含んでよい。
【０１０４】
有害物質は、空気、有機化合物、水、酸素、バクテリア、ほこり、および浮遊微小粒子のうちの１つまたは複数からなってよい。
【０１０５】
有益な物質は、抗菌物質、風味をもたらす物質、芳香をもたらす物質のうちの１つまたは複数からなってよい。
【０１０６】
有益な物質は、エタノールからなってよい。有益な物質は、二酸化硫黄からなってよい。シリコン材料は、多孔質シリコンからなってよく、少なくとも一部の有益な物質は、多孔質シリコンの少なくとも一部の孔の中に配置されてよい。
【０１０７】
本発明のために、有益な物質は、包装可能な製品に有益な効果をもたらすことができる物質である。包装可能な製品が食料および／または飲料である場合、有益な物質は、食料および／または飲料の風味および／または栄養的価値を改善させることができる。
【０１０８】
ステップ（ｂｉ）は、３００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長を有する電磁放射を用いてシリコン材料を照射するステップを含んでよい。ステップ（ｂｉ）は、３５０ｎｍと６００ｎｍとの間の波長を有する電磁放射を用いてシリコン材料を照射するステップを含んでよい。
【０１０９】
シリコン材料は、それぞれが１つまたは複数の酸素原子と結合された少なくとも一部のシリコン表面原子を含む多孔質シリコンからなってよく、ステップ（ｂ）は、表面のシリコン酸素結合の少なくとも一部が電磁放射によって破断されるような波長を有する電磁放射を用いて多孔質シリコンを照射するステップを含む。
【０１１０】
シリコン材料は、それぞれが１つまたは複数の酸素原子と結合された少なくとも一部のシリコン表面原子を含む多孔質シリコンからなってよく、ステップ（ｂ）は、表面のシリコン酸素結合の少なくとも一部が電子によって破断されるようなエネルギーを有する電子を用いて多孔質シリコンを照射するステップを含む。
【０１１１】
シリコン材料は、それぞれが水素原子と結合された少なくとも一部のシリコン表面原子を含む多孔質シリコンからなってよく、ステップ（ｂ）は、表面のシリコン水素結合の少なくとも一部が電磁放射によって破断されるような波長を有する電磁放射を用いて多孔質シリコンを照射するステップを含む。
【０１１２】
シリコン材料は、それぞれが水素原子と結合された少なくとも一部のシリコン表面原子を含む多孔質シリコンからなってよく、ステップ（ｂ）は、表面のシリコン水素結合の少なくとも一部が電子によって破断されるようなエネルギーを有する電子を用いて多孔質シリコンを照射するステップを含んでよい。
【０１１３】
シリコン材料の使用は、食料および／または飲料が殺菌プロセスを経ているかどうかを判断および監視するのに使用されることができることになる。
【０１１４】
シリコン材料は、少なくとも部分的に水素終端の多孔質シリコンを含んでよい。３００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長を有する電磁放射を用いた多孔質シリコンへの放射は、多孔質シリコンからの表面の水素の除去をもたらすことができる。
【０１１５】
多孔質シリコンは、多数の量子細線を含んでよい。シリコン量子細線を有する多孔質シリコンへの放射による表面のシリコン−水素および／またはシリコン酸素結合の破断は、量子細線を有していない多孔質シリコンへの放射によるものより効果的である。
【０１１６】
電磁放射または電子のビームを用いた水素終端または酸素終端の多孔質シリコンの活性化は、有害物質の吸収性物質としてのより効果的な多孔質シリコンをもたらすことができる。
【０１１７】
ステップ（ｂｉ）は、電磁放射および／または電子を用いて包装可能な製品とシリコン材料との両方へ放射するステップを含んでよい。
【０１１８】
食料または飲料は、食料および／または飲料中に存在する少なくとも一部のバクテリアを死滅させるために電磁放射および／または電子を用いて放射されてよい。シリコン材料が有色のシリコンミラーまたは部分的に多孔質のシリコン粒子を含む場合、この照射は、シリコン材料を変色させることができる。例えば、包装材または包装構造体は、食料または飲料への放射がシリコン材料への放射ももたらすように、配置されることができる。放射によるシリコン−水素結合の破断、または、シリコン材料内のシリコン原子の転位は、変色を引き起こすことができる。
【０１１９】
ステップ（ｂｉ）は、マイクロ波放射を用いて包装可能な製品とシリコン材料との両方へ照射するステップを含んでよい。
【０１２０】
食料または飲料は、食料または飲料を加熱または調理するためにマイクロ波放射および／または電子を用いて照射されることができる。シリコン材料が、有色のシリコンミラーまたは部分的な多孔質のシリコン粒子を含む場合、この照射は、シリコン材料を変色させることができる。シリコン−水素結合の破断、または、シリコン材料内のシリコン原子の転位は、照射によって発生する熱の放射の結果として変色を引き起こすことができる。
【０１２１】
シリコン包装構造体
シリコン包装構造体は、少なくとも部分的なシリコン材料からなってよい。
【０１２２】
包装材は、外部容器を含んでよく、シリコン包装構造体は、その容器内に配置されてよい。
【０１２３】
包装材は、シリコン構造体からなってよい。
【０１２４】
シリコン包装構造体は、内部シリコン容器およびシリコン材料からなってよく、そのシリコン材料はその内部容器内に配置される。
【０１２５】
包装可能な製品、および、シリコン材料が中に配置される内部容器は共に、外部容器内に配置されてよい。包装可能な製品、および、シリコン材料が中に配置される内部容器は共に、外部容器を含む包装材内に配置されてよい。
【０１２６】
内部容器は、可視の電磁放射に実質的に不伝導性であってよい。少なくとも一部の内部容器は、可視の電磁放射に実質的に不伝導性であってよい。
【０１２７】
内部容器は、紙、プラスチック、金属、厚紙、ガラスのうちの１つまたは複数からなってよい。
【０１２８】
内部容器は、シリコン材料を格納してよい。
【０１２９】
内部容器は、箱、小袋、バッグのうちの１つまたは複数からなってよい。
【０１３０】
内部容器は、空気に浸透性である材料からなってよい。内部容器は、水蒸気に浸透性である材料からなってよい。内部容器は、気体に浸透性である材料からなってよい。
【０１３１】
ステップ（ａｉ）は、少なくとも部分的なシリコン材料を含むシリコン包装構造体を包装材内に配置するステップを含んでよい。
【０１３２】
シリコン包装構造体は、ＲＦＩＤタグを含んでよい。無線周波識別（ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ））は、ＲＦＩＤと呼ばれる装置を用いて遠隔的にデータを記憶および検索する方法である。ＲＦＩＤタグは、製品に取り付けられるあるいは組み込まれることができる、粘着性のステッカーなどの小型の物体である。ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤがＲＦＩＤトランシーバからの無線周波の照会を受信するならびにそれに応答することを可能にするアンテナを含んでよい。
【０１３３】
シリコン材料の製造
アノード処理された多孔質シリコン
参照によってその内容の全体が本明細書に組み込まれるＰＣＴ／ＧＢ９６／０１８６３は、どのようにしてシリコンが、フッ化水素酸ベースの溶液中での部分的な電気化学の溶解により、多孔性になるかを説明している。この方法は、エタノール中のフッ化水素酸の１０％の溶液を含む電解質を含有する電気化学電池内にアノード酸化処理シリコンを包含する。約５０ｍＡｃｍ−２の密度のアノード酸化電流の通過に続いて、短期間において電流密度を増加させることによりウエハーから分離されることができる多孔質シリコン層が生成される。この効果は、多孔性でばらの結晶領域間の接点においてシリコンを溶解させることである。
【０１３４】
水素化シリコン表面は、例えば、ステインエッチング、または、フッ化水素酸ベースの溶液を使用するアノード酸化方法によって生成されることができる。シリコン酸化物表面は、例えば、「多孔質シリコンの特性（Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ）」（Ｌ．Ｔ．Ｃａｎｈａｍ編、ＩＥＥ、１９９７年）の５．３章に記載されるように、シリコンを化成処理、光化学作用の酸化、または、熱酸化にかけることにより生成されることができる。その内容の全体が参照によって本明細書に組み込まれる国際出願ＰＣＴ／ＧＢ０２／０３７３１号明細書は、どのようにして多孔質シリコンが、多孔質シリコンのサンプルが一部の多孔質シリコンを酸化していない状態に維持するように部分的に酸化されるかを説明している。例えば、国際出願ＰＣＴ／ＧＢ０２／０３７３１号明細書は、２０％のエタン酸ＨＦ中でのアノード酸化に続いて、どのようにしてアノード処理されたサンプルが、５００℃で空気中の熱処理によって部分的に酸化されて部分的に酸化された多孔質シリコンサンプルを生成するかを説明している。
【０１３５】
その生成に続いて、多孔質シリコンは乾燥されてよい。例えば、多孔質シリコンは、Ｃａｎｈａｍ ｉｎ Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．３６８，（１９９４），ｐｐ１３３〜１３５に記載されているように、超臨界的に乾燥されてよい。別法として、多孔質シリコンは、Ｂｅｌｌｅｔ、Ｃａｎｈａｍ著、「Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ」、１０、ｐｐ４８７〜４９０、１９９８年に記載されているように、凍結乾燥される、あるいは、エタノールまたはペンタンなどの、水より表面張力の低い液体を使用して空気乾燥されてよい。
【０１３６】
シリコン微粒子製品
その内容の全体が参照によって本明細書に組み込まれる国際出願ＰＣＴ／ＧＢ０２／０３４９３号明細書および国際出願ＰＣＴ／ＧＢ０１／０３６３３号明細書は、シリコン微粒子製品を製造する方法を説明しており、上記方法は、本発明において使用するシリコンを製造するのに適している。この方法は、シリコンを遠心分離法または研磨法にかけることを含む。多孔質シリコン粉末は、結晶シリコンのウエハー間ですりつぶされてよい。多孔質シリコンは、ばらの結晶シリコンより硬度が低く、結晶シリコンのウエハーが超高純度で非常に滑らかな表面を有することから、シリコンウエハー／多孔質シリコン粉末／シリコンウエハーサンドイッチは、例えばアノード酸化を介して得られるより大きな多孔質シリコン粒子から、例えば１〜１０μｍの粒径を得る都合のよい手段である。
【０１３７】
シリコンナノ粒子を製造するのに適した方法の別の例に、大気の常態の値以下の不活性ガス環境での蒸発および凝縮が含まれる。ナノ粒子の製造歩留まりを改善するために、種々のエアロゾル処理手法が公表されている。これらは、以下の手法：燃焼炎；プラズマ；レーザアブレーション；化学的な蒸気凝縮；噴霧熱分解；電気スプレーおよびプラズマスプレーによる合成を含む。これらの手法の場合の処理量は、現在低くなりがちであることから、好適なナノ粒子合成手法には：高エネルギーボールミリング；気相合成；プラズマ合成；化学合成；音響化学合成が含まれる。
【０１３８】
シリコンナノ粒子を製造する好適な方法をより詳細に説明する。
【０１３９】
高エネルギーボールミリング
ナノ粒子合成のための一般的なトップダウン手法である高エネルギーボールミリングは、磁気性であり触媒的であり化学構造のナノ粒子の製造に使用されている。Ｈｕａｎｇ著、 「ボールミリングされたシリコンの変形により誘発される無定形態化（Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅｄ ａｍｏｒｐｈｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｂａｌｌ−ｍｉｌｌｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ）」、 Ｐｈｉｌ．Ｍａｇ．Ｌｅｔ、７９、ｐｐ３０５−３１４、１９９９年、を参照されたい。商業用技術であるこの手法は、ボールミリングプロセスからの汚染問題のために、従来から問題があると考えられてきた。しかし、タングステンカーバイト成分の有用性、ならびに、不活性雰囲気および／または高真空プロセスの使用が、許容できるレベルまで不純物を減少させる。
【０１４０】
気相合成
シラン分解は、多結晶シリコン顆粒を製造するための高処理量の商業用プロセスを実現する。エレクトロニック基準の原料（現在、約３０＄／ｋｇ）は高価であるが、いわゆる「ファイン（ｆｉｎｅ）」（マイクロ粒子およびナノ粒子）は、本発明で使用するのに適した廃産物である。ファインシリコン粉末は市販されている。例えば、ＮａｎｏＳｉ（商標）ポリシリコンがアドバンストシリコンマテリアルＬＬＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＬＬＣ）から市販されており、これは、水素雰囲気下でのシラン分解による用意されるファインシリコン粉末である。粒径は５から５００ｎｍであり、ＢＥＴ表面積が約２５ｍ２／ｇである。このタイプのシリコンは、報告によると水素結合力およびファンデルワールス力により、塊になる強い傾向があることから、本発明に特に有用である。この凝集は、既知の電気化学技術によって製造される場合の多孔質シリコンと同様に、その中での成分の増量に有用である高表面積の形態のシリコンをもたらす。
【０１４１】
プラズマ合成
プラズマ合成は、タナカ（Ｔａｎａｋａ）著、「アークプラズマ法による超微細シリコン粉末の製造（Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｕｌｔｒａｆｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｐｏｗｄｅｒ ｂｙ ｔｈｅ ａｒｃ ｐｌａｓｍａ ｍｅｔｈｏｄ）」、Ｊ．Ｍａｔ． Ｓｃｉ．、２２、ｐｐ２１９２〜２１９８、１９８７年で説明されている。処理量が適切なある範囲の金属ナノ粒子高温合成が、この方法を使用することにより達成されることができる。シリコンナノ粒子（典型的には、１０〜１００ｎｍの直径）が、この方法を使用してアルゴン−窒素気体環境下において生成される。
【０１４２】
化学合成
極小（＜１０ｎｍ）のシリコンナノ粒子の溶液成長は、その内容の全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許公開第２００５００００４０９号明細書に説明されており、さらに、Ｌｉｕら著、「Ｍａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇｎ．」、Ｂ９６、ｐ７２〜７５、２００２年にも説明されている。この手法は、有機溶媒中のナトリウムナフタレンなどの還元剤による四塩化シリコンなどのテトラハロゲン化シリコンなどの還元を含む。この反応は、室温において高収率をもたらす。
【０１４３】
音響化学合成
音響化学では、音響キャビテーションプロセスが、非常に高い温度勾配および圧力を有する過渡的で局所的なホットゾーンを生成することができる。温度および圧力のこの急激な変化は、音響化学的な先駆体（例えば、有機金属の溶液）の破壊およびナノ粒子の形成を助ける。この手法は、産業応用のための多量の材料を製造するのに適している。シリコンナノ粒子を生成する音響化学の方法は、Ｄｈａｓ著、 「発光シリコンナノ粒子の生成：新しい音響化学のアプローチ（Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｓｉｌｉｃｏｎ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ：ａ ｎｏｖｅｌ ｓｏｎｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ）」、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．、１０、ｐｐ３２７８〜３２８１、１９９８年で説明されている。
【０１４４】
機械的な合成
Ｌａｍらは、ボールミリング黒鉛粉末およびシリカ粉末によりシリコンナノ粒子を作り上げた。このプロセスは、「Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ」、２２０（４）、ｐ４６６〜４７０、２０００年に記載されており、これは全体として参照によって本明細書に組み込まれる。Ａｒｕｊｏ−Ａｎｄｒａｄｅらは、シリカ粉末およびアルミニウム粉末の機械的ミリングによりナノ粒子を作り上げた。このプロセスは、「Ｓｃｒｉｐｔａ Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ」、４９（８）、ｐ７７３〜７７８、２００３年に記載されている。
【実施例】
【０１４５】
本発明の実施形態を、以下の図面の参照のみによる実施例によって以下で説明する。
【０１４６】
図１に、部分的にプラスチック材料１１ａから形成される外部容器１１を含む、１０により概略的に示される、本発明による包装材を示す。外部容器は、多数の多孔質シリコン粒子１２の形態のシリコン微粒子製品をさらに含み、それぞれの多孔質シリコン粒子１２は、水素終端の多孔質シリコンを含む。それぞれのシリコン粒子１２は、多孔質シリコンミラーからなってよい。包装可能な製品１７は、外部容器１１内に配置される。
【０１４７】
それぞれのシリコンミラーは、図中に示していない多数の高多孔度と低多孔度とのシリコン層からなる。高多孔度と低多孔度との層は、それらが互いに隣接するように交互になっている。多孔質シリコンミラーは、光を反射し、ある一色を有しており、これらは光輝の外見を有する。
【０１４８】
一部のシリコン粒子１２は、プラスチック材料１１ａ内に埋め込まれており、外部容器の内側に部分的に露出している。
【０１４９】
水素終端の多孔質シリコンは、プラスチックの食料用包装で典型的に見られる有機分子などの多数の有機分子のための高表面積および高親和性を有する。食料用包装に含まれる一部の有機分子は、食料の汚染に関する問題を引き起こす。したがって、食料用包装材中のシリコン粒子の存在が、任意のこのような汚染を防止するのを助ける。
【０１５０】
図２に、外部容器２２を含む、２１により概略的に示される包装材を示しており、外部容器２１の中に、包装可能な製品２３、および、２４により概略的に示されるシリコン包装構造体が配置される。シリコン包装構造体２４は、小袋２４ａおよびシリコン微粒子製品２４ｂからなる。シリコン微粒子製品２４ｂは、ナノ結晶質シリコン、多孔質シリコン、結合粒子の多孔質シリコン、粉砕された多孔質シリコンのうちの１つまたは複数からなってよい。小袋２４ａは、容器２２内で気体に浸透性のあるプラスチックからなってよい。
【０１５１】
包装可能な製品２３は、食料製品であってよい。食料製品２３およびシリコン包装構造体２４が外部容器２２に導入された後、それらは、窒素などの不活性ガスでフラッシングされてよい。包装材２１が密封されると、シリコン包装構造体が、電磁放射を用いてシリコン材料を照射することにより活性化され、波長、包装材料および小袋材料は、放射が、シリコン材料に吸収される前に外部容器２２および小袋２４ａを通過することができるように選択される。シリコン材料が量子細線を含む場合、電磁放射は、３００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長を有する。
【０１５２】
放射はシリコン材料を活性化することができ、それにより、シリコン材料が、密閉された容器２２中に存在する有害物質を吸収する。
【０１５３】
実質的に一様な多孔度の多孔質シリコンの薄層は、多孔質シリコンの複数の層または１つの層の光学的性質の結果として有色する可能性がある。食料用包装材内に配置される一様な多孔度の多孔質シリコン層が、例えば食肉などの冷凍食品の解凍の結果、水に接触した場合、このことが、例えば紫色から緑色への変色をもたらす可能性がある。変色は、多孔質シリコンの孔の中を通る水に起因する場合があり、その結果、屈折率が変化して、たとえその食料を再冷凍した場合でも、その屈折率を維持することができる。したがって、冷凍食品が解凍されてさらに再冷凍された場合、このことは消費者によって発見されることができ、消費者はあらゆる健康の危険を警告される。
【０１５４】
アノード酸化により表面上に多孔質シリコンの層が形成されるシリコンチップが、変色の指標として包装材に組み込まれることができる。このチップは、２０％のメタン酸ＨＦに５秒間１００ｍＡ／ｃｍ２を印加して、３００ｎｍの鮮明な紫色の厚い多孔質シリコン膜を得ることにより、５から２０ミリオームのシリコンウエハーから得ることができる。多孔質シリコンを使用する利点の１つは、変色を引き起こすのに必要な水または他の液体が少量であることであり、典型的には、前述の実施例で説明したようにアノード酸化によって作られた多孔質シリコンの１ｃｍ２の面積に対して１×１０−５ｃｍ３と４×１０−５ｃｍ３の間である。
【０１５５】
変色の指標として機能するために多孔質シリコン層が包装材に組み込まれることができる別法は、マグネトロンスパッタリングにより食料用包装材上にシリコンのサブミクロン厚膜を堆積させることによる。その場合、目に見える変色をもたらすための堆積膜の多孔質化は、ステインエッチングによって達成されることができる。
【０１５６】
多孔質シリコン層は、水素化シリコンの少なくとも一部を表面の酸素および水酸基に取り替えるために空気中で２９０℃で１時間加熱することにより、親水性にすることができる。この熱処理後、乾燥された層はその紫色を保持する。層がスパッタリングによって食料用包装材上に堆積される場合は、包装材が必要な温度に耐性がある場合にのみこの熱処理が可能である。
【０１５７】
本発明で使用されるシリコン微粒子製品は、以下の方法を使用することによって作られてよい。
【０１５８】
ｄ１０＝１．４ミクロン、ｄ５０＝６．１９ミクロン、および、４２．３７ミクロンのｄ９７の粒径分布を有する冶金学基準のシリコン粉末が、Ｈｏｓｏｋａｗａ Ａｌｐｉｎｅ ９０ ＡＨＭの円筒状のボールミルを使用した高エネルギーウェットミリングにかけられることができる。炭化シリコンが裏打ちされた０．４から０．７ｍｍの間の直径のＺｉｒｃｏｎｏｘｉｄｅ粉砕媒体およびサーキュレーション（ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）研削が、このプロセスにおいて使用されることができる。駆動モータは、０．９６ｋｗと２．７ｋｗとの間で駆動してよく、ミル容量は０．２５リットルである。１５８０ｒｐｍと３１７０ｒｐｍとの間のミル速度が使用されてよい。イソプロパノールおよび水の異なる２つの液体キャリヤが使用されてよい。この手法を２１０から３６０分の間のミリング時間において使用することにより、粒径は、４００から１２３０ｎｍの範囲内のｄ５０および８９０から２５７０ｎｍの範囲内のｄ９７が得られるサブミクロンの直径範囲で減少されることができる。
【０１５９】
高エネルギーミリングは水を用いて実施されてよく、５時間以内に、９７％の粒子が１ミクロン未満の直径になり、さらに、５０％の粒子が４３０ｎｍ未満の直径になり、得られる予測表面積は、５から１００ｍ２／ｇの範囲内にある。水キャリヤプロセスでは、イソプロピルアルコールを使用して生成されたサンプルと比較した場合に、ＥＤＸ分析によって測定して、より大きな酸化を引き起こすことができる。必要な場合、このシリコン酸化物は、ＨＦ処理によって除去されてよい。ＥＤＸ分析によって測定されるＳｉ−Ｃ結合の形成が、イソプロパノールの使用により引き起こされることができ、これは、プラスチックの食料用容器からの炭化水素の吸着において有用である場合がある。
【０１６０】
この高エネルギーウェットミリングの期待される１つの利点は、１００ミクロンを超える粒子サイズを有する大きな結合粒子の多孔質シリコンの形成である。このような結合粒子の多孔質シリコン微粒子製品は、食料用包装材内への徐放性の化合物および物質を貯蔵することならびに有害物質を吸収することに使用されることができる。また、製造および安全の利点が、そのサイズにもかかわらず高表面積を有する比較的大きな粒子の使用から得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】シリコン材料を含む、本発明による包装材を示す図である。
【図２】シリコン包装構造体を含む、本発明による包装材を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の包装に使用するシリコン材料に関する。より具体的には、本発明は、食料および／または飲料の包装に使用するシリコン材料に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、物質を吸収および／または放出するシリコン材料の使用に関する。より具体的には、本発明は、食料および／または飲料の貯蔵寿命に影響を与えることが可能である物質を吸収および／または放出するシリコン材料の使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
食料の包装は、人類の歴史の初期から行われてきた。この長い年月にわたって、包装の主要な機能は、それが対応付けられている食料を保護および特定することであった。
【０００４】
包装は、しばしば、食料流通をより簡単にし、さらに、微生物、化学変化および物理的損傷からの保護を実現し、その結果、通常、貯蔵寿命は延びる。皮、陶器、木材、ヒョウタンおよびバスケットなどの伝統的な製品は何千年もの間使用されてきた。加工済み材料が導入されたのは約３００年前である。今日、プラスチック、紙、アルミニウム、スズおよびガラスのすべてが包装用材料として使用される。現在、３０を越えるタイプのプラスチックが使用されており、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレンおよびポリエチレンが最も一般的である。
【０００５】
使用される包装のタイプは、包まれる食料に依存する。例えば、新鮮果物は包装材内で呼吸と蒸散を続けるため、酸素を入れて水蒸気を出す透過性の包装材を必要とする。新鮮な食肉もその鮮赤色を維持するために酸素を必要とするが、包装材はあまり水蒸気を出してはいけない。これは、酸素から保護しなければならない塩漬け肉とは対照である。冷凍食品用の包装材料は、湿気が入るのを防ぐために乾燥食品用の防湿層として機能するのと同様に、表面の脱水を防ぐための防湿層として機能しなければならない。
【０００６】
調整雰囲気包装は、食料を保護するさらに一般的な方法であり、容器の中にガスが導入される。生食肉の場合、酸素および二酸化炭素が使用され、一方、ベーカリー製品は、しばしば二酸化炭素および窒素の空気中で保存される。
【０００７】
酸素との接触を減少させることにより貯蔵寿命を向上させることができる場合、食料用容器から酸素を除去するために多くの方法が使用されてきた。そのような手法の例として、真空包装および不活性ガス吹き込みが含まれる。鉄粉および有機材料などの脱酸素剤も使用されており、小袋の中に配置されることができ、あるいは、包装材料の一部を形成することもできる。
【０００８】
同様に、過マンガン酸カリウムなどのエチレンスカベンジャー、二酸化シリコンなどの炭酸ガス吸収剤、および、ゼオライトなどの湿気吸収材が、果物、焙煎されたコーヒーおよびベーカリー製品などの食料を保護するために使用されてきた。
【０００９】
食料を保護するのに使用されるプラスチックは、それ自体が食料安全調査における課題である。プラスチックから食料内へのモノマ、オリゴマおよび添加剤の移動が問題の原因であり、実際に、いくつかの可塑剤が、発癌性またはエストロゲンの性質を有することが知られている。研究が行われている他の有毒種には、フタル酸塩、塩化ビニルモノマ、イソシアン酸塩、ベンゼンおよびダイオキシンが含まれる。
【００１０】
材料は、食料に好ましい効果をもたらす物質を放出するためにも使用されてきた。例えば、エタノール蒸気は、カビおよび酵母菌の生育抑制に関して有効であることが示されている。現存する製品は、５ｎｍを超える平均孔径を有する多孔質シリコンジオキシド上に吸収されるエタノールと水の混合物を使用する。
【００１１】
以下の先行技術の文書が本出願に関連する。米国特許公開第２００５００１９２０８号明細書は、酸素感応性製品を低温殺菌するならびに脱酸素剤を誘発するプロセスを記載している。米国特許公開第２００４０１２９５５４号明細書は、脱酸素剤を化学線にさらすプロセスを記載している。米国特許公開第２００４０１３１７３６号明細書は、製品の貯蔵寿命を延ばす装置および方法を記載している。米国特許公開第２００４００８６７４９号明細書は、酸素検出システムを記載している。米国特許公開第２００３０１８３８０１号明細書は、多孔性の脱酸素材料を記載している。米国特許公開第２００３００８９８８４号明細書は、脱酸素剤および脱酸素剤の包装材を記載している。米国特許第６７９３９９４号明細書は、脱酸素ポリマーを記載している。米国特許第６４５８４３８号明細書は、包装でのゼオライトの使用を記載している。米国特許第６２８７６５３号明細書は、脱酸素システム用の副生成物の吸収材を記載している。米国特許第６２５４９４６号明細書は、酸素吸収剤の包装材を記載している。米国特許第６１２３９０１号明細書は、誘発された反応性包装材料を記載している。米国特許第５９７７２１２号明細書は、脱酸素成分を記載している。米国特許第５９５８４７９号明細書は、乾燥剤の包装材を記載している。米国特許第５６４８０２０号明細書は、脱酸素成分を記載している。米国特許第６６８６００６号明細書は、包装でのアモルファスシリコンジオキシドの使用を記載している。米国特許第５０８５９０４号明細書は、包装に有用な遮断材料を記載している。英国特許第１２３０９５０号明細書は、物品、および、包装材内の酸素と結合することができる材料とを閉じ込めるステップを含む、物品を照射する方法を記載している。独国特許公開第３９０２９２１（Ａ１）号明細書は、酸素吸収剤を記載している。欧州特許第０３７４３０１号明細書は、食品材料および乾燥剤を包含する包装材を含む包装された食料構成物を記載している。特開平０４−２６８０８５号公報は、酸素吸収剤の組成物を記載している。米国特許第５３００２４６号明細書は、食料を保存するための塩水吸収パックを記載している。Ｂｊｏｒｋｌｕｎｄら著、「Ａｐｐｌ Ｐｈｙｓ Ｌｅｔｔ」、６９（２０）、ｐｐ３００１〜３００３（１９９６年）に、溶媒に曝された時の薄い多孔質シリコン層の反射率スペクトルおよび色の変化を公表した。
【００１２】
上記の考察から、毒性、貯蔵寿命、新鮮さの保持、味の保持、金属破片などの異物の検出、および、コストなどの問題はすべて、包装材の設計の重要な要素であることが分かるであろう。包装に関連する他の重要な問題には、食料製品の損傷または不正な改ざん、あるいは、これらの製品を貯蔵するのに使用される設備の不調などの事態に対処する能力が含まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、上述の問題の少なくともいくつかに対処することである。本発明のさらなる目的は、食料の保護および／または保存を改善することである。本発明のさらなる目的は、包装材および包装材の中身に対する損傷の検出を可能にする包装材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一態様によれば、本発明は、包装可能な製品の保護および／または保存に使用するためのシリコン材料を提供する。
【００１５】
別の態様によれば、本発明は、包装材内に包装可能な製品およびシリコン材料を配置するステップを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００１６】
別の態様によれば、本発明は、包装材がシリコン材料を含んでおり、その包装材内に包装可能な製品を配置するステップを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００１７】
別の態様によれば、本発明は、包装材がシリコン材料を含んでおり、その包装材を包装可能な製品に取り付けるステップを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００１８】
別の態様によれば、本発明は、シリコン材料を含む包装材を提供する。
【００１９】
別の態様によれば、本発明は、シリコン材料を含むシリコン包装材構造体を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
包装可能な製品
包装可能な製品は、有害物質によって悪影響を受ける可能性がある製品でよい。有害物質は、空気、水、酸素、バクテリア、ほこり、浮遊微小粒子、および、有機化合物のうちの１つまたは複数を含んでよい。
【００２１】
有害物質は、不快な匂いの原因である１つまたは複数の化学物質を含んでよい。
【００２２】
包装可能な製品は、食料および／または飲料からなってよく、有害物質は、コレステロールおよび／またはラクトースからなってよい。
【００２３】
包装可能な製品が食料および／または飲料である場合、有害物質は、その食料および／または飲料に対して有害である、ならびに／あるいは、食料および／飲料の潜在的消費者に有害である物質であってよい。
【００２４】
包装可能な製品は、空気、水、酸素、バクテリア、ほこり、浮遊微小粒子、有機化合物、紫外線放射のうちの１つまたは複数により悪影響を受ける可能性がある製品であってよい。
【００２５】
包装可能な製品は、空気、水、酸素、バクテリア、ほこり、浮遊微小粒子、および、有機化合物のうちの１つまたは複数との接触により悪影響を受ける可能性がある製品であってよい。
【００２６】
包装可能な製品は、薬剤製品からなってよい。
【００２７】
包装可能な製品は、医療機器からなってよい。
【００２８】
包装可能な製品は、電子機器および／または電子素子からなってよい。
【００２９】
包装可能な製品は、食料および／または飲料からなってよい。
【００３０】
食料は、食肉、鶏肉、魚、野菜、果物、サラダ、ベーカリー製品、穀物、シリアル、豆類、乳製品、食用油、食用脂、ナッツ、インスタント食品、冷凍食品、乾燥食品、再水和された食品、電子レンジの使用可能な食品、チルド食品、および、機能性食品のうちの１つまたは複数からなってよい。
【００３１】
食料は、穀物、シリアル、豆類、食肉、鶏肉、魚、野菜、果物、サラダ、ベーカリー製品、乳製品、食用油、食用脂、ナッツのうちの１つまたは複数に由来するものでよい。
【００３２】
飲料は、水、乳製品、飲み物、茶、コーヒー、フルーツジュース、アルコールのうちの１つまたは複数からなってよい。
【００３３】
食料および／または飲料は、栄養補助食品および／または栄養補給食品のうちの１つまたは複数からなってよい。
【００３４】
この明細書のために、栄養補助食品は、通常、以下の機能：細胞の発育、骨の発育、筋肉の発育、補酵素の交換のうちの１つまたは複数を実行するために身体によって使用される食料および／飲料に通常存在する１つまたは複数の栄養素を含む食物の投薬形態である。
【００３５】
投薬形態は、タブレット、カプセルおよびエリキシルのうちの１つまたは複数からなってよい。
【００３６】
本明細書のために、機能性食品は、単に栄養上の利益以外に特定の医学的または生理学的な利益をもたらすために、その中にある成分が組み込まれている食品である。
【００３７】
この明細書のために、栄養補給食品は、医学的なまたは健康上の利益をもたらす食品または食品の一部である。
【００３８】
包装材
包装材は、以下の機能：包装可能な製品の特定、包装可能な製品の保護および／または保存、包装可能な製品に関する情報の提示、のうちの１つまたは複数を実行するのを可能にすることができる。包装材は、包装可能な製品の貯蔵を容易にすることができる。
【００３９】
包装材は、外部容器からなってよい。外部容器は、密閉容器でよい。包装材は、紙箱、ボトル、ジャー、箱、ネット、袋、バッグ、小袋、ポーチ、ガス不浸透性の遮断物、ガス浸透性の遮断物、シート、織物、空気浸透性の遮断物、空気不浸透性の遮断物、ラベル、タグ、平らな小包、カード、および、シートのうちの１つまたは複数からなってよい。
【００４０】
外部容器は、可視の電磁放射に実質的に不伝導性であってよい。外部容器の少なくとも一部は、可視の電磁放射に実質的に不伝導性であってよい。外部容器は、可視の電磁放射に実質的に透光性であってよい。外部容器の少なくとも一部は、可視の電磁放射に実質的に透光性であってよい。
【００４１】
包装材は、食料用および／または飲料用の包装材であってよい。外部容器は、食料用および／または飲料用の容器であってよい。
【００４２】
食料または飲料を貯蔵するのに使用される場合、包装材は、窒素、酸素、二酸化炭素、エチレン、空気のうちの１つまたは複数からなってよい。
【００４３】
食料または飲料を貯蔵するのに使用される場合、包装材は、実質的に空気に不浸透性であるようにある構造および組成を有してよい。
【００４４】
食料または飲料を貯蔵するのに使用される場合、包装材は、２９３Ｋの温度で、酸素、窒素、水、二酸化炭素のうちの１つまたは複数の気体に実質的に不浸透性であるように、ある構造および組成を有してよい。
【００４５】
包装材は、その包装材の少なくとも一部分を形成する包装材料を含んでよく、その包装材料は、プラスチック、厚紙、紙、ガラス、アルミニウム、鉄、スズのうちの１つまたは複数からなってよい。
【００４６】
包装材は、シリコン材料からなってよい。
【００４７】
包装材および包装可能な製品は、それらが互いに接触するように構成されてよい。
【００４８】
シリコン材料
シリコン材料は、ばらの結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ナノ結晶シリコン、および、多孔質シリコンのうちの１つまたは複数を含んでよい。
【００４９】
疑問を無くすために、ナノ結晶シリコンは少なくとも１つのナノ結晶を含み、そのあるいは各ナノ結晶は、１ｎｍと１００ｎｍとの間の最大寸法を有する。
【００５０】
シリコン材料を形成する１０％未満のシリコン原子はそれぞれ、１つまたは複数の酸素原子に結合されてよい。
【００５１】
シリコン材料を形成する０．００１％と１０％との間のシリコン原子はそれぞれ、１つまたは複数の酸素原子に結合されてよい。
【００５２】
シリコン材料を形成する０．００００１％と５０％との間のシリコン原子はそれぞれ、１つまたは複数の酸素原子に結合されてよい。
【００５３】
シリコン材料を形成する０．００１％と１％との間のシリコン原子はそれぞれ、１つまたは複数の酸素原子に結合されてよい。
【００５４】
シリコン材料は、シリコン微粒子製品からなってよい。シリコン微粒子製品は、多数のシリコン粒子からなってよい。シリコン微粒子製品は、多数の多孔質シリコン粒子からなってよい。
【００５５】
シリコン微粒子製品は、包装材料の全体にわたって分散してよい。シリコン材料の少なくとも一部は、包装材料の少なくとも一部に接触してよい。多孔質シリコン粒子は、包装材の少なくとも一部中に埋め込まれてよい。
【００５６】
シリコン材料は、半導体シリコンからなってよい。シリコン材料は、元素シリコンからなってよい。
【００５７】
シリコン材料は、少なくとも１つのシリコンミラーからなってよく、そのシリコンミラーまたは複数のシリコンミラーの少なくとも１つは、多数の多孔質シリコン層からなる。そのシリコンミラーまたは複数のシリコンミラーの少なくとも１つは、高多孔度と低多孔度との多孔質シリコンの交互の層からなってよい。高多孔度と低多孔度との一体型の層は、ブラッグ型のスタックミラーを形成する。
【００５８】
多孔質シリコンは、微孔性シリコン、マクロ多孔性シリコン、および、メソ多孔性シリコンのうちの１つまたは複数からなってよい。
【００５９】
疑問を無くすために、微孔性シリコンは、２ｎｍ未満の直径の孔を含み、メソ多孔性シリコンは、２ｎｍから５０ｎｍの範囲内の直径の孔を含み、マクロ多孔性シリコンは、５０ｎｍを超える直径の孔を含む。
【００６０】
シリコン材料は、０．１ｍ２／ｇを超えるＢＥＴ表面積を有してよい。シリコン材料は、１００ｍ２／ｇを超えるＢＥＴ表面積を有してよい。シリコン材料は、０．１ｍ２／ｇと１０３ｍ２／ｇとの間のＢＥＴ表面積を有してよい。
【００６１】
ＢＥＴ表面積は、Ｂｒｕｎａｕｅｒら著、「Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ」、６０、ｐ３０９、１９３８年に記載されているＢＥＴ窒素吸着法によって決定される。ＢＥＴの測定は、マイクロメリティックスインスツルメンツコーポレーション（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（米国、ジョージア州３００９３、Ｎｏｒｃｒｏｓｓ）から市販されている高速比表面積／細孔分布測定装置（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｒｅａ ａｎｄ Ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ Ａｎａｌｙｓｅｒ （ＡＳＡＰ ２４００））を使用して実施される。サンプルは、測定の前に最低で２時間、３５０℃の真空下で気体を除去される。
【００６２】
多孔質シリコンは、ステインエッチングおよび／またはシリコンのアノード酸化によって得られる多孔質シリコンからなってよい。
【００６３】
多孔質シリコンの孔の少なくともいくつかは、不均一の断面積を有してよい。多孔質シリコンの孔の大部分は、不均一の断面積を有してよい。多孔質シリコンは、不均一な分布の孔サイズを有してよい。
【００６４】
多孔質シリコンは、４％から９９％の範囲の多孔度を有する多孔質シリコンを含んでよい。多孔質シリコンは、５０％から９５％の範囲の多孔度を有してよい。多孔質シリコンは、３０％から７０％の範囲の多孔度を有してよい。
【００６５】
シリコンは、誘導体化されたシリコンからなってよい。疑問を無くすために、誘導体化されたシリコンは、その表面の少なくとも一部に共有結合で結合された実質的な単分子層を有する多孔質シリコンとみなされる。
【００６６】
単分子層は、多数の共有結合で結合された有機基からなってよい。各共有結合で結合された有機基は、Ｓｉ−Ｃ共有結合またはＳｉ−０−Ｃ共有結合によってシリコンに結合されてよい。
【００６７】
誘導化されたシリコンは、誘導化された多孔質シリコンからなってよい。
【００６８】
多孔質シリコンは、多数の量子細線を含んでよい。
【００６９】
シリコン量子細線は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる国際公開第９１／０９４２０号に記載される１つまたは複数の方法によって作られてよい。
【００７０】
多孔質シリコンは、可視発光多孔質シリコンからなってよい。
【００７１】
シリコン材料は、水素終端の元素シリコンからなってよい。シリコン材料は、酸素終端の元素シリコンからなってよい。シリコン材料は、水酸基終端の元素シリコンからなってよい。
【００７２】
この明細書のために、水素終端の元素シリコンは、水素原子に結合された少なくとも一部の表面シリコン原子を有する元素シリコンである。この明細書のために、酸素終端の元素シリコンは、酸素原子に結合された少なくとも一部の表面シリコン原子を有する元素シリコンである。この明細書のために、水酸基終端の元素シリコンは、水酸基に結合された少なくとも一部の表面シリコン原子を有する元素シリコンである。
【００７３】
シリコン材料は、疎水性の表面を有するシリコンからなってよい。シリコン材料が、親水性の表面を有するシリコンからなってよい。
【００７４】
ステインエッチングまたはアノード酸化によって作られる多孔質シリコンは、典型的には水素終端および疎水性であり、多孔質化は直ちに完了する。空気中での多孔質シリコンの十分な経年劣化、空気中での加熱、または、蒸気は、親水性の酸素または水酸基終端の表面をもたらす可能性がある。
【００７５】
シリコン微粒子製品を製造するための水の存在下でのシリコンのミリングも、酸素終端のシリコン粒子および親水性の表面をもたらす可能性がある。この親水性の表面は、ＨＦを用いた処理によって疎水性の表面に転換されることができ、シリコン−水素共有結合を形成する。
【００７６】
多孔質シリコンは、水素終端の多孔質シリコンからなってよい。多孔質シリコンは、酸素終端の多孔質シリコンからなってよい。
【００７７】
シリコン材料は、結合粒子の多孔質シリコンからなってよく、この結合粒子の多孔質シリコンは、多数の結合シリコン粒子からなり、結合シリコン粒子のそれぞれは、他の結合シリコン粒子の少なくとも１つに結合する。
【００７８】
シリコン材料は、共有結合で結合する粒子の多孔質シリコンからなってよく、この共有結合で結合する粒子の多孔質シリコンは、多数の共有結合で結合するシリコン粒子からなり、各共有結合で結合するシリコン粒子は、他の共有結合で結合するシリコン粒子の少なくとも１つと共有結合で結合する。
【００７９】
結合粒子の多孔質シリコンは、マクロ多孔性シリコンからなってよく、マクロ孔は、結合シリコン粒子間の空間によって形成される。
【００８０】
シリコン微粒子製品は、多数のマクロ多孔性シリコン粒子からなってよい。シリコン微粒子製品は、多数のマクロ多孔性シリコン粒子をからなってよく、少なくとも一部のマクロ多孔性シリコン粒子は、１００ミクロンを超える最大寸法を有する。
【００８１】
シリコン微粒子製品は、多数のマクロ多孔性シリコン粒子からなってよく、少なくとも１０個のマクロ多孔性シリコン粒子は、１００ミクロンを超える最大寸法を有する。シリコン微粒子製品は、多数のマクロ多孔性シリコン粒子からなってよく、少なくとも１０００個のマクロ多孔性シリコン粒子は、１００ミクロンを超える最大寸法を有する。
【００８２】
シリコン材料は、冶金学基準のシリコンからなってよい。
【００８３】
この明細書のために、冶金学基準のシリコンは、１５００℃と２３００℃との間の温度のアーク炉中の炭素によるシリカの還元によって得ることができるシリコンであり、９５から９９．９％の範囲の純度を有する。
【００８４】
一般に、シリコンの製造は、エネルギー集約型のプロセスである。それは、主として、１７００℃での二酸化シリコンの炭素還元によるものであり、ＣＯ２の発生により酸素が除去される。エネルギー消費は、典型的には、シリコンキログラム当たり１３ｋＷｈと１６ｋＷｈとの間である（Ｘｉａｎｂｏ Ｊｉｎら著，「Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．」、４３、ｐ７３３〜７３６、２００４年）。
【００８５】
シリコン材料は、多数の部分的に多孔質のシリコン粒子からなってよい。シリコン材料は、多数の表面多孔質シリコン粒子からなってよく、表面多孔質シリコン粒子のそれぞれは、多孔質シリコンの表面層からなる。
【００８６】
シリコン材料は、多数の表面多孔質シリコン粒子からなってよく、表面多孔質シリコン粒子のそれぞれは、５０ｎｍと１０ミクロンの間の深さを有する多孔質シリコンの表面層からなる。
【００８７】
シリコン材料は、多数の表面多孔質シリコン粒子からなってよく、表面多孔質シリコン粒子のそれぞれは、１００ｎｍと１ミクロンの間の深さを有する多孔質シリコンの表面層からなる。
【００８８】
食料は、しばしば、冷蔵庫または冷凍装置内で貯蔵される。冷凍装置または冷蔵庫が動作不良を起こした場合、食料の温度は、食料が悪くなるレベルまで上昇する可能性がある。その場合に食料を再冷却した場合、消費者がその悪くなった食料を食べることがあり得る。部分的に表面多孔質シリコン粒子のシリコンミラーおよび多孔質シリコンの薄層は、複数または１つの多孔質シリコン層の光学的性質の結果として有色する可能性がある。このような有色した薄層は、１００ｎｍと１０００ｎｍとの間の層深度を有してよい。より好ましくは、有色した薄層は、１００ｎｍと５ミクロンとの間の層深度を有してよい。食料の包装材中に配置される表面多孔質シリコン粒子またはミラーが、例えば冷凍食品の解凍の結果、水に接触した場合、このことが、例えば紫色から緑色への変色をもたらす可能性がある。変色は、多孔質シリコンの孔の中を通る水に起因する場合があり、その結果、屈折率が変化して、たとえその食料を再冷凍した場合でも、その屈折率を維持することができる。日光などの白色光で照射された場合に目に見える、上記ミラーおよび薄い多孔質シリコン層の変色は、反射光を有色の外観にする光学干渉に起因する。その色は、緑色、紫色、赤色、黄色、青色または橙色でよく、灰色または黒色であるシリコンの通常色と好対照にある。多孔質シリコン層またミラーが水以外の流体に接触した場合にも、同様の変色作用が観察される。
【００８９】
したがって、多孔質シリコンミラーおよび／または部分的な多孔質シリコンの使用は、食料貯蔵温度の上昇を検出への道を開く。
【００９０】
食料を保護するのに使用される場合、シリコン材料は、多孔質シリコン、および、多孔質シリコンの少なくとも一部の孔内に配置される指標物質からなってよい。指標物質は、エタノールおよび／またはイソプロピルアルコールからなってよい。
【００９１】
食料は、食料が貯蔵されている容器に対する損傷の結果、損傷することもある。多孔質シリコンミラー、薄い多孔質シリコン層、または、部分的な表面多孔質シリコン粒子が、指標物質を貯蔵するのに使用され、さらに容器が破壊された場合、裂け目を通しての指標物質の漏れが、シリコン材料で変色を起こさせることができる。このような変色は、食品にもたらされる潜在的な損傷を消費者に警告するのに使用されることができる。
【００９２】
食料または飲料用の包装材は、外部容器を含んでよく、少なくとも一部のシリコン材料は、その外部容器内に配置されてよい。
【００９３】
包装材は、ラベルからなってよく、少なくとも一部のシリコン材料は、そのラベル内またはラベル上に配置されてよい。ラベルは、外部容器に取り付けられてよい。ラベルは、包装可能な製品に取り付けられてよい。ラベルは、包装可能な製品に関連してよい。ラベルは、食用でよい。
【００９４】
包装材は、タグからなってよく、少なくとも一部のシリコン材料は、そのタグ内またはタグ上に配置されてよい。タグは、外部容器に取り付けられてよい。タグは、包装可能な製品に取り付けられてよい。タグは、包装可能な製品に関連してよい。タグは、食用でよい。
【００９５】
シリコン材料および包装可能な製品は、シリコン材料が包装可能な製品に接触するように構成されてよい。シリコン材料および包装可能な製品は、シリコン材料が包装可能な製品から空間的に離れるように構成されてよい。
【００９６】
包装可能な製品の保護、保存、強化および／または監視
本発明は、（ａｉ）包装材内に包装可能な製品およびシリコン材料を配置するステップと、（ｂ）包装可能な製品を保護、強化および／または保存するためにシリコン材料を使用するステップとを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００９７】
本発明は、（ａｉｉ）シリコン材料を含む包装材内に包装可能な製品を配置するステップと、（ｂ）包装可能な製品を保護、強化、監視および／または保存するためにシリコン材料を使用するステップとを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００９８】
本発明は、（ａｉ）シリコン材料を含む包装材を包装可能な製品に取り付けるステップと、（ｂ）包装可能な製品を保護、強化および／または保存するためにシリコン材料を使用するステップとを含む、包装可能な製品を包装する方法を提供する。
【００９９】
ステップ（ｂ）は、（ｂｉ）電磁放射を用いて、ならびに／あるいは電子を用いてシリコン材料を照射するステップを含んでよい。
【０１００】
ステップ（ｂ）は、（ｂｉｉ）シリコン材料が有害物質を吸収するおよび／または吸着するのを可能にするステップを含んでよい。
【０１０１】
ステップ（ｂ）は、（ｂｉｉｉ）シリコン材料を有益な物質と組み合わせるステップと、（ｃｉｉｉ）シリコン材料が有益な物質を放出するのを可能にするステップとを含んでよい。
【０１０２】
ステップ（ｂｉｉｉ）は、ステップ（ａｉ）、（ａｉｉ）の前に実行されてよい。
【０１０３】
ステップ（ｂｉｉ）は、少なくとも一部の有害物質が、シリコン材料の少なくとも一部の表面上に収集されるのを可能にするステップを含んでよい。
【０１０４】
有害物質は、空気、有機化合物、水、酸素、バクテリア、ほこり、および浮遊微小粒子のうちの１つまたは複数からなってよい。
【０１０５】
有益な物質は、抗菌物質、風味をもたらす物質、芳香をもたらす物質のうちの１つまたは複数からなってよい。
【０１０６】
有益な物質は、エタノールからなってよい。有益な物質は、二酸化硫黄からなってよい。シリコン材料は、多孔質シリコンからなってよく、少なくとも一部の有益な物質は、多孔質シリコンの少なくとも一部の孔の中に配置されてよい。
【０１０７】
本発明のために、有益な物質は、包装可能な製品に有益な効果をもたらすことができる物質である。包装可能な製品が食料および／または飲料である場合、有益な物質は、食料および／または飲料の風味および／または栄養的価値を改善させることができる。
【０１０８】
ステップ（ｂｉ）は、３００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長を有する電磁放射を用いてシリコン材料を照射するステップを含んでよい。ステップ（ｂｉ）は、３５０ｎｍと６００ｎｍとの間の波長を有する電磁放射を用いてシリコン材料を照射するステップを含んでよい。
【０１０９】
シリコン材料は、それぞれが１つまたは複数の酸素原子と結合された少なくとも一部のシリコン表面原子を含む多孔質シリコンからなってよく、ステップ（ｂ）は、表面のシリコン酸素結合の少なくとも一部が電磁放射によって破断されるような波長を有する電磁放射を用いて多孔質シリコンを照射するステップを含む。
【０１１０】
シリコン材料は、それぞれが１つまたは複数の酸素原子と結合された少なくとも一部のシリコン表面原子を含む多孔質シリコンからなってよく、ステップ（ｂ）は、表面のシリコン酸素結合の少なくとも一部が電子によって破断されるようなエネルギーを有する電子を用いて多孔質シリコンを照射するステップを含む。
【０１１１】
シリコン材料は、それぞれが水素原子と結合された少なくとも一部のシリコン表面原子を含む多孔質シリコンからなってよく、ステップ（ｂ）は、表面のシリコン水素結合の少なくとも一部が電磁放射によって破断されるような波長を有する電磁放射を用いて多孔質シリコンを照射するステップを含む。
【０１１２】
シリコン材料は、それぞれが水素原子と結合された少なくとも一部のシリコン表面原子を含む多孔質シリコンからなってよく、ステップ（ｂ）は、表面のシリコン水素結合の少なくとも一部が電子によって破断されるようなエネルギーを有する電子を用いて多孔質シリコンを照射するステップを含んでよい。
【０１１３】
シリコン材料の使用は、食料および／または飲料が殺菌プロセスを経ているかどうかを判断および監視するのに使用されることができることになる。
【０１１４】
シリコン材料は、少なくとも部分的に水素終端の多孔質シリコンを含んでよい。３００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長を有する電磁放射を用いた多孔質シリコンへの放射は、多孔質シリコンからの表面の水素の除去をもたらすことができる。
【０１１５】
多孔質シリコンは、多数の量子細線を含んでよい。シリコン量子細線を有する多孔質シリコンへの放射による表面のシリコン−水素および／またはシリコン酸素結合の破断は、量子細線を有していない多孔質シリコンへの放射によるものより効果的である。
【０１１６】
電磁放射または電子のビームを用いた水素終端または酸素終端の多孔質シリコンの活性化は、有害物質の吸収性物質としてのより効果的な多孔質シリコンをもたらすことができる。
【０１１７】
ステップ（ｂｉ）は、電磁放射および／または電子を用いて包装可能な製品とシリコン材料との両方へ放射するステップを含んでよい。
【０１１８】
食料または飲料は、食料および／または飲料中に存在する少なくとも一部のバクテリアを死滅させるために電磁放射および／または電子を用いて放射されてよい。シリコン材料が有色のシリコンミラーまたは部分的に多孔質のシリコン粒子を含む場合、この照射は、シリコン材料を変色させることができる。例えば、包装材または包装構造体は、食料または飲料への放射がシリコン材料への放射ももたらすように、配置されることができる。放射によるシリコン−水素結合の破断、または、シリコン材料内のシリコン原子の転位は、変色を引き起こすことができる。
【０１１９】
ステップ（ｂｉ）は、マイクロ波放射を用いて包装可能な製品とシリコン材料との両方へ照射するステップを含んでよい。
【０１２０】
食料または飲料は、食料または飲料を加熱または調理するためにマイクロ波放射および／または電子を用いて照射されることができる。シリコン材料が、有色のシリコンミラーまたは部分的な多孔質のシリコン粒子を含む場合、この照射は、シリコン材料を変色させることができる。シリコン−水素結合の破断、または、シリコン材料内のシリコン原子の転位は、照射によって発生する熱の放射の結果として変色を引き起こすことができる。
【０１２１】
シリコン包装構造体
シリコン包装構造体は、少なくとも部分的なシリコン材料からなってよい。
【０１２２】
包装材は、外部容器を含んでよく、シリコン包装構造体は、その容器内に配置されてよい。
【０１２３】
包装材は、シリコン構造体からなってよい。
【０１２４】
シリコン包装構造体は、内部シリコン容器およびシリコン材料からなってよく、そのシリコン材料はその内部容器内に配置される。
【０１２５】
包装可能な製品、および、シリコン材料が中に配置される内部容器は共に、外部容器内に配置されてよい。包装可能な製品、および、シリコン材料が中に配置される内部容器は共に、外部容器を含む包装材内に配置されてよい。
【０１２６】
内部容器は、可視の電磁放射に実質的に不伝導性であってよい。少なくとも一部の内部容器は、可視の電磁放射に実質的に不伝導性であってよい。
【０１２７】
内部容器は、紙、プラスチック、金属、厚紙、ガラスのうちの１つまたは複数からなってよい。
【０１２８】
内部容器は、シリコン材料を格納してよい。
【０１２９】
内部容器は、箱、小袋、バッグのうちの１つまたは複数からなってよい。
【０１３０】
内部容器は、空気に浸透性である材料からなってよい。内部容器は、水蒸気に浸透性である材料からなってよい。内部容器は、気体に浸透性である材料からなってよい。
【０１３１】
ステップ（ａｉ）は、少なくとも部分的なシリコン材料を含むシリコン包装構造体を包装材内に配置するステップを含んでよい。
【０１３２】
シリコン包装構造体は、ＲＦＩＤタグを含んでよい。無線周波識別（ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ））は、ＲＦＩＤと呼ばれる装置を用いて遠隔的にデータを記憶および検索する方法である。ＲＦＩＤタグは、製品に取り付けられるあるいは組み込まれることができる、粘着性のステッカーなどの小型の物体である。ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤがＲＦＩＤトランシーバからの無線周波の照会を受信するならびにそれに応答することを可能にするアンテナを含んでよい。
【０１３３】
シリコン材料の製造
アノード処理された多孔質シリコン
参照によってその内容の全体が本明細書に組み込まれるＰＣＴ／ＧＢ９６／０１８６３は、どのようにしてシリコンが、フッ化水素酸ベースの溶液中での部分的な電気化学の溶解により、多孔性になるかを説明している。この方法は、エタノール中のフッ化水素酸の１０％の溶液を含む電解質を含有する電気化学電池内にアノード酸化処理シリコンを包含する。約５０ｍＡｃｍ−２の密度のアノード酸化電流の通過に続いて、短期間において電流密度を増加させることによりウエハーから分離されることができる多孔質シリコン層が生成される。この効果は、多孔性でばらの結晶領域間の接点においてシリコンを溶解させることである。
【０１３４】
水素化シリコン表面は、例えば、ステインエッチング、または、フッ化水素酸ベースの溶液を使用するアノード酸化方法によって生成されることができる。シリコン酸化物表面は、例えば、「多孔質シリコンの特性（Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ）」（Ｌ．Ｔ．Ｃａｎｈａｍ編、ＩＥＥ、１９９７年）の５．３章に記載されるように、シリコンを化成処理、光化学作用の酸化、または、熱酸化にかけることにより生成されることができる。その内容の全体が参照によって本明細書に組み込まれる国際出願ＰＣＴ／ＧＢ０２／０３７３１号明細書は、どのようにして多孔質シリコンが、多孔質シリコンのサンプルが一部の多孔質シリコンを酸化していない状態に維持するように部分的に酸化されるかを説明している。例えば、国際出願ＰＣＴ／ＧＢ０２／０３７３１号明細書は、２０％のエタン酸ＨＦ中でのアノード酸化に続いて、どのようにしてアノード処理されたサンプルが、５００℃で空気中の熱処理によって部分的に酸化されて部分的に酸化された多孔質シリコンサンプルを生成するかを説明している。
【０１３５】
その生成に続いて、多孔質シリコンは乾燥されてよい。例えば、多孔質シリコンは、Ｃａｎｈａｍ ｉｎ Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．３６８，（１９９４），ｐｐ１３３〜１３５に記載されているように、超臨界的に乾燥されてよい。別法として、多孔質シリコンは、Ｂｅｌｌｅｔ、Ｃａｎｈａｍ著、「Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ」、１０、ｐｐ４８７〜４９０、１９９８年に記載されているように、凍結乾燥される、あるいは、エタノールまたはペンタンなどの、水より表面張力の低い液体を使用して空気乾燥されてよい。
【０１３６】
シリコン微粒子製品
その内容の全体が参照によって本明細書に組み込まれる国際出願ＰＣＴ／ＧＢ０２／０３４９３号明細書および国際出願ＰＣＴ／ＧＢ０１／０３６３３号明細書は、シリコン微粒子製品を製造する方法を説明しており、上記方法は、本発明において使用するシリコンを製造するのに適している。この方法は、シリコンを遠心分離法または研磨法にかけることを含む。多孔質シリコン粉末は、結晶シリコンのウエハー間ですりつぶされてよい。多孔質シリコンは、ばらの結晶シリコンより硬度が低く、結晶シリコンのウエハーが超高純度で非常に滑らかな表面を有することから、シリコンウエハー／多孔質シリコン粉末／シリコンウエハーサンドイッチは、例えばアノード酸化を介して得られるより大きな多孔質シリコン粒子から、例えば１〜１０μｍの粒径を得る都合のよい手段である。
【０１３７】
シリコンナノ粒子を製造するのに適した方法の別の例に、大気の常態の値以下の不活性ガス環境での蒸発および凝縮が含まれる。ナノ粒子の製造歩留まりを改善するために、種々のエアロゾル処理手法が公表されている。これらは、以下の手法：燃焼炎；プラズマ；レーザアブレーション；化学的な蒸気凝縮；噴霧熱分解；電気スプレーおよびプラズマスプレーによる合成を含む。これらの手法の場合の処理量は、現在低くなりがちであることから、好適なナノ粒子合成手法には：高エネルギーボールミリング；気相合成；プラズマ合成；化学合成；音響化学合成が含まれる。
【０１３８】
シリコンナノ粒子を製造する好適な方法をより詳細に説明する。
【０１３９】
高エネルギーボールミリング
ナノ粒子合成のための一般的なトップダウン手法である高エネルギーボールミリングは、磁気性であり触媒的であり化学構造のナノ粒子の製造に使用されている。Ｈｕａｎｇ著、 「ボールミリングされたシリコンの変形により誘発される無定形態化（Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅｄ ａｍｏｒｐｈｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｂａｌｌ−ｍｉｌｌｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ）」、 Ｐｈｉｌ．Ｍａｇ．Ｌｅｔ、７９、ｐｐ３０５−３１４、１９９９年、を参照されたい。商業用技術であるこの手法は、ボールミリングプロセスからの汚染問題のために、従来から問題があると考えられてきた。しかし、タングステンカーバイト成分の有用性、ならびに、不活性雰囲気および／または高真空プロセスの使用が、許容できるレベルまで不純物を減少させる。
【０１４０】
気相合成
シラン分解は、多結晶シリコン顆粒を製造するための高処理量の商業用プロセスを実現する。エレクトロニック基準の原料（現在、約３０＄／ｋｇ）は高価であるが、いわゆる「ファイン（ｆｉｎｅ）」（マイクロ粒子およびナノ粒子）は、本発明で使用するのに適した廃産物である。ファインシリコン粉末は市販されている。例えば、ＮａｎｏＳｉ（商標）ポリシリコンがアドバンストシリコンマテリアルＬＬＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＬＬＣ）から市販されており、これは、水素雰囲気下でのシラン分解による用意されるファインシリコン粉末である。粒径は５から５００ｎｍであり、ＢＥＴ表面積が約２５ｍ２／ｇである。このタイプのシリコンは、報告によると水素結合力およびファンデルワールス力により、塊になる強い傾向があることから、本発明に特に有用である。この凝集は、既知の電気化学技術によって製造される場合の多孔質シリコンと同様に、その中での成分の増量に有用である高表面積の形態のシリコンをもたらす。
【０１４１】
プラズマ合成
プラズマ合成は、タナカ（Ｔａｎａｋａ）著、「アークプラズマ法による超微細シリコン粉末の製造（Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｕｌｔｒａｆｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｐｏｗｄｅｒ ｂｙ ｔｈｅ ａｒｃ ｐｌａｓｍａ ｍｅｔｈｏｄ）」、Ｊ．Ｍａｔ． Ｓｃｉ．、２２、ｐｐ２１９２〜２１９８、１９８７年で説明されている。処理量が適切なある範囲の金属ナノ粒子高温合成が、この方法を使用することにより達成されることができる。シリコンナノ粒子（典型的には、１０〜１００ｎｍの直径）が、この方法を使用してアルゴン−窒素気体環境下において生成される。
【０１４２】
化学合成
極小（＜１０ｎｍ）のシリコンナノ粒子の溶液成長は、その内容の全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許公開第２００５００００４０９号明細書に説明されており、さらに、Ｌｉｕら著、「Ｍａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇｎ．」、Ｂ９６、ｐ７２〜７５、２００２年にも説明されている。この手法は、有機溶媒中のナトリウムナフタレンなどの還元剤による四塩化シリコンなどのテトラハロゲン化シリコンなどの還元を含む。この反応は、室温において高収率をもたらす。
【０１４３】
音響化学合成
音響化学では、音響キャビテーションプロセスが、非常に高い温度勾配および圧力を有する過渡的で局所的なホットゾーンを生成することができる。温度および圧力のこの急激な変化は、音響化学的な先駆体（例えば、有機金属の溶液）の破壊およびナノ粒子の形成を助ける。この手法は、産業応用のための多量の材料を製造するのに適している。シリコンナノ粒子を生成する音響化学の方法は、Ｄｈａｓ著、 「発光シリコンナノ粒子の生成：新しい音響化学のアプローチ（Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｓｉｌｉｃｏｎ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ：ａ ｎｏｖｅｌ ｓｏｎｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ）」、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．、１０、ｐｐ３２７８〜３２８１、１９９８年で説明されている。
【０１４４】
機械的な合成
Ｌａｍらは、ボールミリング黒鉛粉末およびシリカ粉末によりシリコンナノ粒子を作り上げた。このプロセスは、「Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ」、２２０（４）、ｐ４６６〜４７０、２０００年に記載されており、これは全体として参照によって本明細書に組み込まれる。Ａｒｕｊｏ−Ａｎｄｒａｄｅらは、シリカ粉末およびアルミニウム粉末の機械的ミリングによりナノ粒子を作り上げた。このプロセスは、「Ｓｃｒｉｐｔａ Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ」、４９（８）、ｐ７７３〜７７８、２００３年に記載されている。
【実施例】
【０１４５】
本発明の実施形態を、以下の図面の参照のみによる実施例によって以下で説明する。
【０１４６】
図１に、部分的にプラスチック材料１１ａから形成される外部容器１１を含む、１０により概略的に示される、本発明による包装材を示す。外部容器は、多数の多孔質シリコン粒子１２の形態のシリコン微粒子製品をさらに含み、それぞれの多孔質シリコン粒子１２は、水素終端の多孔質シリコンを含む。それぞれのシリコン粒子１２は、多孔質シリコンミラーからなってよい。包装可能な製品１７は、外部容器１１内に配置される。
【０１４７】
それぞれのシリコンミラーは、図中に示していない多数の高多孔度と低多孔度とのシリコン層からなる。高多孔度と低多孔度との層は、それらが互いに隣接するように交互になっている。多孔質シリコンミラーは、光を反射し、ある一色を有しており、これらは光輝の外見を有する。
【０１４８】
一部のシリコン粒子１２は、プラスチック材料１１ａ内に埋め込まれており、外部容器の内側に部分的に露出している。
【０１４９】
水素終端の多孔質シリコンは、プラスチックの食料用包装で典型的に見られる有機分子などの多数の有機分子のための高表面積および高親和性を有する。食料用包装に含まれる一部の有機分子は、食料の汚染に関する問題を引き起こす。したがって、食料用包装材中のシリコン粒子の存在が、任意のこのような汚染を防止するのを助ける。
【０１５０】
図２に、外部容器２２を含む、２１により概略的に示される包装材を示しており、外部容器２１の中に、包装可能な製品２３、および、２４により概略的に示されるシリコン包装構造体が配置される。シリコン包装構造体２４は、小袋２４ａおよびシリコン微粒子製品２４ｂからなる。シリコン微粒子製品２４ｂは、ナノ結晶質シリコン、多孔質シリコン、結合粒子の多孔質シリコン、粉砕された多孔質シリコンのうちの１つまたは複数からなってよい。小袋２４ａは、容器２２内で気体に浸透性のあるプラスチックからなってよい。
【０１５１】
包装可能な製品２３は、食料製品であってよい。食料製品２３およびシリコン包装構造体２４が外部容器２２に導入された後、それらは、窒素などの不活性ガスでフラッシングされてよい。包装材２１が密封されると、シリコン包装構造体が、電磁放射を用いてシリコン材料を照射することにより活性化され、波長、包装材料および小袋材料は、放射が、シリコン材料に吸収される前に外部容器２２および小袋２４ａを通過することができるように選択される。シリコン材料が量子細線を含む場合、電磁放射は、３００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長を有する。
【０１５２】
放射はシリコン材料を活性化することができ、それにより、シリコン材料が、密閉された容器２２中に存在する有害物質を吸収する。
【０１５３】
実質的に一様な多孔度の多孔質シリコンの薄層は、多孔質シリコンの複数の層または１つの層の光学的性質の結果として有色する可能性がある。食料用包装材内に配置される一様な多孔度の多孔質シリコン層が、例えば食肉などの冷凍食品の解凍の結果、水に接触した場合、このことが、例えば紫色から緑色への変色をもたらす可能性がある。変色は、多孔質シリコンの孔の中を通る水に起因する場合があり、その結果、屈折率が変化して、たとえその食料を再冷凍した場合でも、その屈折率を維持することができる。したがって、冷凍食品が解凍されてさらに再冷凍された場合、このことは消費者によって発見されることができ、消費者はあらゆる健康の危険を警告される。
【０１５４】
アノード酸化により表面上に多孔質シリコンの層が形成されるシリコンチップが、変色の指標として包装材に組み込まれることができる。このチップは、２０％のメタン酸ＨＦに５秒間１００ｍＡ／ｃｍ２を印加して、３００ｎｍの鮮明な紫色の厚い多孔質シリコン膜を得ることにより、５から２０ミリオームのシリコンウエハーから得ることができる。多孔質シリコンを使用する利点の１つは、変色を引き起こすのに必要な水または他の液体が少量であることであり、典型的には、前述の実施例で説明したようにアノード酸化によって作られた多孔質シリコンの１ｃｍ２の面積に対して１×１０−５ｃｍ３と４×１０−５ｃｍ３の間である。
【０１５５】
変色の指標として機能するために多孔質シリコン層が包装材に組み込まれることができる別法は、マグネトロンスパッタリングにより食料用包装材上にシリコンのサブミクロン厚膜を堆積させることによる。その場合、目に見える変色をもたらすための堆積膜の多孔質化は、ステインエッチングによって達成されることができる。
【０１５６】
多孔質シリコン層は、水素化シリコンの少なくとも一部を表面の酸素および水酸基に取り替えるために空気中で２９０℃で１時間加熱することにより、親水性にすることができる。この熱処理後、乾燥された層はその紫色を保持する。層がスパッタリングによって食料用包装材上に堆積される場合は、包装材が必要な温度に耐性がある場合にのみこの熱処理が可能である。
【０１５７】
本発明で使用されるシリコン微粒子製品は、以下の方法を使用することによって作られてよい。
【０１５８】
ｄ１０＝１．４ミクロン、ｄ５０＝６．１９ミクロン、および、４２．３７ミクロンのｄ９７の粒径分布を有する冶金学基準のシリコン粉末が、Ｈｏｓｏｋａｗａ Ａｌｐｉｎｅ ９０ ＡＨＭの円筒状のボールミルを使用した高エネルギーウェットミリングにかけられることができる。炭化シリコンが裏打ちされた０．４から０．７ｍｍの間の直径のＺｉｒｃｏｎｏｘｉｄｅ粉砕媒体およびサーキュレーション（ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）研削が、このプロセスにおいて使用されることができる。駆動モータは、０．９６ｋｗと２．７ｋｗとの間で駆動してよく、ミル容量は０．２５リットルである。１５８０ｒｐｍと３１７０ｒｐｍとの間のミル速度が使用されてよい。イソプロパノールおよび水の異なる２つの液体キャリヤが使用されてよい。この手法を２１０から３６０分の間のミリング時間において使用することにより、粒径は、４００から１２３０ｎｍの範囲内のｄ５０および８９０から２５７０ｎｍの範囲内のｄ９７が得られるサブミクロンの直径範囲で減少されることができる。
【０１５９】
高エネルギーミリングは水を用いて実施されてよく、５時間以内に、９７％の粒子が１ミクロン未満の直径になり、さらに、５０％の粒子が４３０ｎｍ未満の直径になり、得られる予測表面積は、５から１００ｍ２／ｇの範囲内にある。水キャリヤプロセスでは、イソプロピルアルコールを使用して生成されたサンプルと比較した場合に、ＥＤＸ分析によって測定して、より大きな酸化を引き起こすことができる。必要な場合、このシリコン酸化物は、ＨＦ処理によって除去されてよい。ＥＤＸ分析によって測定されるＳｉ−Ｃ結合の形成が、イソプロパノールの使用により引き起こされることができ、これは、プラスチックの食料用容器からの炭化水素の吸着において有用である場合がある。
【０１６０】
この高エネルギーウェットミリングの期待される１つの利点は、１００ミクロンを超える粒子サイズを有する大きな結合粒子の多孔質シリコンの形成である。このような結合粒子の多孔質シリコン微粒子製品は、食料用包装材内への徐放性の化合物および物質を貯蔵することならびに有害物質を吸収することに使用されることができる。また、製造および安全の利点が、そのサイズにもかかわらず高表面積を有する比較的大きな粒子の使用から得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】シリコン材料を含む、本発明による包装材を示す図である。
【図２】シリコン包装構造体を含む、本発明による包装材を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
元素シリコンおよび／または半導体シリコンを含む、食料用包装材。
【請求項２】
食料用包装材が、多孔質シリコンを含む、請求項１に記載の食料用包装材。
【請求項３】
多孔質シリコンが、白色可視光線で照射された場合に光学干渉を引き起こすような構造を有する多孔質シリコンの層からなる、請求項２に記載の食料用包装材。
【請求項４】
多孔質シリコンが、５０％と８０％との間の多孔度を有するメソ多孔性シリコンからなる、請求項１または２に記載の食料用包装材。
【請求項５】
多孔質シリコンの層が、多孔質シリコンミラーからなる、請求項３に記載の食料用包装材。
【請求項６】
多孔質シリコンの層が、１ｎｍと１００ミクロンとの間の最大寸法を有する少なくとも一部の多孔質シリコン粒子を形成する、請求項３に記載の食料用包装材。
【請求項７】
層が、実質的に一様な多孔度、および、１００ｎｍと１０ミクロンとの間の深度を有する、請求項３に記載の食料用包装材。
【請求項８】
シリコンが、親水性のシリコンからなる、請求項１から７のいずれか一項に記載の食料用包装材。
【請求項９】
シリコンが、疎水性のシリコンからなる、請求項１から７のいずれか一項に記載の食料用包装材。
【請求項１０】
シリコンが、０．３ｍ２／ｇを超えるＢＥＴ表面積を有する、請求項１に記載の食料用包装材。
【請求項１１】
シリコンが、冶金学基準のシリコンからなる、請求項１に記載の食料用包装材。
【請求項１２】
包装材が、紙箱、ボトル、ジャー、箱、ネット、袋、バッグ、小袋、ポーチ、ガス不浸透性の遮断物、ガス浸透性の遮断物、シート、織物、空気浸透性の遮断物、空気不浸透性の遮断物、ラベル、タグ、平らな小包、カード、および、シートのうちの１つまた複数からなる、請求項１に記載の食料用包装材。
【請求項１３】
請求項１に記載の食料および食料用包装材を含む、食料製品。
【請求項１４】
包装可能な製品の保護および／または保存に使用する、シリコン材料。
【請求項１５】
包装材内に包装可能な製品およびシリコン材料を配置するステップを含む、包装可能な製品を包装する方法。
【請求項１６】
シリコン材料からなる包装材内に包装可能な製品を配置するステップを含む、包装可能な製品を包装する方法。
【請求項１７】
シリコン材料からなる包装材を包装可能な製品に取り付けるステップを含む、包装可能な製品を包装する方法。
【請求項１】
元素シリコンおよび／または半導体シリコンを含む、食料用包装材。
【請求項２】
食料用包装材が、多孔質シリコンを含む、請求項１に記載の食料用包装材。
【請求項３】
多孔質シリコンが、白色可視光線で照射された場合に光学干渉を引き起こすような構造を有する多孔質シリコンの層からなる、請求項２に記載の食料用包装材。
【請求項４】
多孔質シリコンが、５０％と８０％との間の多孔度を有するメソ多孔性シリコンからなる、請求項１または２に記載の食料用包装材。
【請求項５】
多孔質シリコンの層が、多孔質シリコンミラーからなる、請求項３に記載の食料用包装材。
【請求項６】
多孔質シリコンの層が、１ｎｍと１００ミクロンとの間の最大寸法を有する少なくとも一部の多孔質シリコン粒子を形成する、請求項３に記載の食料用包装材。
【請求項７】
層が、実質的に一様な多孔度、および、１００ｎｍと１０ミクロンとの間の深度を有する、請求項３に記載の食料用包装材。
【請求項８】
シリコンが、親水性のシリコンからなる、請求項１から７のいずれか一項に記載の食料用包装材。
【請求項９】
シリコンが、疎水性のシリコンからなる、請求項１から７のいずれか一項に記載の食料用包装材。
【請求項１０】
シリコンが、０．３ｍ２／ｇを超えるＢＥＴ表面積を有する、請求項１に記載の食料用包装材。
【請求項１１】
シリコンが、冶金学基準のシリコンからなる、請求項１に記載の食料用包装材。
【請求項１２】
包装材が、紙箱、ボトル、ジャー、箱、ネット、袋、バッグ、小袋、ポーチ、ガス不浸透性の遮断物、ガス浸透性の遮断物、シート、織物、空気浸透性の遮断物、空気不浸透性の遮断物、ラベル、タグ、平らな小包、カード、および、シートのうちの１つまた複数からなる、請求項１に記載の食料用包装材。
【請求項１３】
請求項１に記載の食料および食料用包装材を含む、食料製品。
【請求項１４】
包装可能な製品の保護および／または保存に使用する、シリコン材料。
【請求項１５】
包装材内に包装可能な製品およびシリコン材料を配置するステップを含む、包装可能な製品を包装する方法。
【請求項１６】
シリコン材料からなる包装材内に包装可能な製品を配置するステップを含む、包装可能な製品を包装する方法。
【請求項１７】
シリコン材料からなる包装材を包装可能な製品に取り付けるステップを含む、包装可能な製品を包装する方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２００９−５０２６６９（Ｐ２００９−５０２６６９Ａ）
【公表日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２３４４８（Ｐ２００８−５２３４４８）
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００６／００２７８６
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０１２８４８
【国際公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【出願人】（５０４２３５８８３）サイメデイカ リミテツド (16)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００６／００２７８６
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０１２８４８
【国際公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【出願人】（５０４２３５８８３）サイメデイカ リミテツド (16)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]