(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料のシートを三次元形状に成形するためのプロセスであって、前記プロセスが、
（ｉ）前記シートをそのガラス転移温度未満の温度で成形し、前記シートにおいて第１の成形形状（２０）を製造するステップと、
（ｉｉ）それに続く、前記第１の成形形状の温度をそのガラス転移温度を超えるまで上昇させ、一方で、少なくともそのプロファイルが前記第１の成形形状のそれと実質的に同一である部分を有する雄型フォーマ（１２）が、少なくともそのプロファイルの部分が前記第１の成形形状（２０）のそれと実質的に整列するように配置され、したがって前記第１の成形形状がその元のシート形状まで収縮するのを制限するステップと、
（ｉｉｉ）それに続く、前記第１の成形形状（２０）をそのガラス転移温度未満の温度でさらに成形し、第２の成形形状（２４）を成形するステップと、
（ｉｖ）それに続く、前記第２の成形形状（２４）の温度をそのガラス転移温度を超えるまで上昇させ、一方で、少なくともそのプロファイルの部分が前記第２の成形形状（２４）のそれと実質的に同一である雄型フォーマ（１６）が、少なくともそのプロファイルの部分が前記第２の成形形状（２４）のそれと実質的に整列するように配置され、したがって前記第２の成形形状がその元のシート形状まで収縮するのを制限するステップと、
を含む、プロセス。
【請求項２】
前記熱可塑性材料が、１．０ｍｍ未満の平均的な厚さを有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記熱可塑性材料はガス透過性である、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記熱可塑性材料は織物形態を有する、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記第１の成形形状は、ステップ（ｉ）において雄型フォーマによって成形される、請求項１から４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記第２の成形形状は、ステップ（ｉｉｉ）において雄型フォーマによって成形される、請求項１から５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項７】
ステップ（ｉｉｉ）において採用される前記雄型フォーマは、ステップ（ｉ）において採用されるのと同一の雄型フォーマである、請求項５又は６に記載のプロセス。
【請求項８】
ステップ（ｉｖ）において採用される前記雄型フォーマは、ステップ（ｉｉ）において採用されるのと同一の雄型フォーマである、請求項１から７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記熱可塑性材料は、前記熱可塑性材料に加熱されたガス流を向けることによって、そのガラス転移温度を超えるまで加熱される、請求項１から８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記第１の成形形状は、ステップ（ｉ）において雄型フォーマによって成形され、ステップ（ｉｉ）において採用されるのと同一の雄型フォーマである、請求項１から９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記第１の成形形状は、ステップ（ｉ）において第１の雄型フォーマによって成形され、ステップ（ｉｉ）は、前記熱可塑性材料のガラス転移温度を超える温度で第２の雄型フォーマを採用する、請求項１から９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１２】
ステップ（ｉｉ）において、前記第１の成形形状の温度が１００℃を超えるまで上昇される、請求項１から１１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１３】
ステップ（ｉｖ）において、前記第２の成形形状の温度が１００℃を超えるまで上昇される、請求項１から１２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１４】
請求項１に記載のステップ（ｉｖ）の後に、さらに、前記熱可塑性材料をそのガラス転移温度未満の温度で成形するステップと、それに続く、前記成形形状の温度をそのガラス転移温度を超えるまで上昇させ、一方で、少なくともそのプロファイルの部分が前記成形形状のそれと実質的に同一である雄型フォーマが、少なくともそのプロファイルの部分が前記成形形状のそれと実質的に整列するように配置されるステップと、が続く、請求項１から１３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記熱可塑性材料はポリエチレンテレフタレートを含む、請求項１から１４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記熱可塑性材料が、０．５０ｍｍ未満の平均的な厚さを有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記熱可塑性材料が、０．２ｍｍ未満の平均的な厚さを有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記熱可塑性材料が、０．１ｍｍ未満の平均的な厚さを有する、請求項１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形熱可塑性材料（ｆｏｒｍｅｄ  ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ）の製造に関し、特にティーバッグなどの所定の三次元形状を有する浸出用バッグ（ｉｎｆｕｓｉｏｎ  ｐａｃｋｅｔ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
何年もの間、ティーバッグなどの浸出用バッグは主に、シートの間にお茶などの浸出可能な物質が挟まれた、典型的に紙で作られた多孔質のフィルタ材料でできた正方形又は円形の二重シートとして入手可能であった。このようなバッグでは、バッグの中での浸出可能な物質の流れは実質的に二次元に制限される。結果としてこのようなバッグの浸出力は限定される。
【０００３】
したがって過去数十年間は、より三次元の形状であり、浸出可能な物質がより大きな空間を移動することが可能な大量生産の浸出用バッグの開発がなされた。特に成功した例は、例えば特許文献１（ユニリーバ）及び特許文献２（Ｉ．Ｍ．Ａ．ＳＰＡ）として公開された国際特許出願に記載されるものなど四面体に成形されたバッグであった。
【０００４】
四面体のバッグを製造する際、四面体形状は従来、フィルタ材料でできた管に相互に直交する横方向のシールを作製することによって形成され、このように製造するように設計された装置は、他の三次元形状を製造するのには適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第９５／０１９０７号
【特許文献２】国際公開２００４／０３３３０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、様々な三次元形状を製造できるプロセスを開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
任意の範囲の値を特定する際、任意の特定の上限値は、任意の特定の下限値に関連付けることができることに留意されたい。
【０００８】
誤解を避けるために、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」との語は「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」を意味することを意図しており、必ずしも「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」又は「から構成される（ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ）」を意味することを意図していない。言い換えると、列挙されたステップ又はオプションは排他的である必要はない。
【０００９】
本明細書に見出される本発明の開示は、クレームが多重従属又は重複なしに見出され得るという事実には関係なく、互いに多重従属であるとしてクレーム中に見出される全ての実施形態を包含すると解釈されるべきである。
【００１０】
本発明者は、既知の熱成形プロセスが様々な三次元形状を作り出すことができる一方、浸出用バッグ材料とともに使用するのに適していないことに気付いた。
【００１１】
まず、浸出用バッグは通常、熱成形性ではない紙で作られる。次に、たとえそれらが熱成形材料から作られるとしても、それらの多孔性及び材料の薄さにより、それらは熱成形に不適切である。
【００１２】
既知の熱成形プロセスは、材料を加熱する第１ステップと、それに続く材料を熱成形する第２ステップと、を含む。浸出用バッグ材料の非常に小さな熱容量は、任意の加熱が素早く失われ、故にこのアプローチは役に立たないことを意味する。
【００１３】
たとえ加熱問題を解決する方法が見つかったとしても、材料の多孔性は材料を成形するための空気圧の使用を阻む。既知の熱成形技術は典型的に、材料を成形するための空気圧の使用を含む。しかしながら、浸出用バッグ材料の多孔性は、材料の全域にわたる空気圧の任意の差異を素早く均一にするため、このアプローチを非現実的にする。
【００１４】
空気圧が使用されず、モールドが加圧されて材料になる場合、任意の多孔性かつ薄い浸出用バッグ材料の脆性により、限られた数の三次元形状のみが成形され得る。
【００１５】
したがって、熱成形は浸出用バッグ材料から多種多様の三次元形状を作り出す実用的な方法ではないと考えられる。
【００１６】
しかしながら驚くべきことに、本発明者はこれらの障害を解消し、かつ、多種多様な三次元形状を製造できる、浸出用バッグ材料を成形するのに特に適した成形プロセスを開発した。
【００１７】
したがって、本発明は、熱可塑性材料のシートを三次元形状に成形するプロセスに関し、そのプロセスは、
（ｉ）シートをそのガラス転移温度未満（ｂｅｌｏｗ）の温度で成形し、そのシートにおいて第１の成形形状（ｆｏｒｍｅｄ  ｓｈａｐｅ）を製造するステップと、
（ｉｉ）それに続く、前記第１の成形形状の温度をそのガラス転移温度を超えるまで上昇させ、一方で、少なくともそのプロファイルが前記第１の成形形状のそれと実質的に同一である部分を有する雄型フォーマ（ｍａｌｅ  ｆｏｒｍｅｒ）が、少なくともそのプロファイルの部分が前記第１の成形形状のそれと実質的に整列するように配置され、したがって前記第１の成形形状がその元のシート形状まで収縮するのを制限するステップと、
（ｉｉｉ）それに続く、そのガラス転移温度未満の温度で前記第１の成形形状をさらに成形し、第２の成形形状を成形するステップと、
（ｉｖ）それに続く、前記第２の成形形状の温度をそのガラス転移温度を超えるまで上昇させ、一方で、少なくともそのプロファイルの部分が前記第２の成形形状のそれと実質的に同一である雄型フォーマが、少なくともそのプロファイルの部分が前記第２の成形形状のそれと実質的に整列するように配置され、したがって前記第２の成形形状がその元のシート形状まで収縮するのを制限するステップと、
を含む。
【００１８】
したがって、本発明は、熱可塑性材料を冷却成形する第１ステップと、それに続く、材料の収縮なく熱可塑性材料における内部応力を低減させる加熱の第２ステップと、を含む。この内部応力の低減はそして、さらなる冷却成形の第３ステップと、それに続く、材料の収縮なしに内部応力をさらに低減する加熱の第４ステップと、を可能にする。
【００１９】
このように、加熱の第２ステップはさらに、第１の成形ステップのみではできない程度まで成形することを可能にするため、熱可塑性シートは、１つの成形ステップのみを含む既知のプロセスよりもさらに成形され得る。
【００２０】
したがって、本発明のプロセスによると、非常に薄く多孔性である材料さえも、多種多様の三次元形状に成形され得る。
【００２１】
したがって、熱可塑性材料は好ましくは、１．０ｍｍ未満（ｌｅｓｓ  ｔｈａｎ）、好ましくは０．５０ｍｍ未満、より好ましくは０．２ｍｍ未満、最も好ましくは０．０１から０．１ｍｍの平均的な厚さを有する。
【００２２】
また好ましくは、熱可塑性材料はガス透過性である。例えば、それは織物形態である熱可塑性材料の繊維を含み得る。
【００２３】
熱可塑性材料のシートを成形する第１ステップは、材料がそのガラス転移温度未満であるという条件で、当該技術で既知の任意の成形プロセスによって実施され得る。しかしながら、好ましくは第１の成形形状は、雄型フォーマによって成形され、故に第１の成形形状は雄型フォーマのプロファイルに適合する。
【００２４】
一旦第１の成形形状が成形されると、熱可塑性材料のシートはそのガラス転移温度を超えるまで加熱され、一方で、第１の成形形状と接触した雄型フォーマの存在によってその元の形状に収縮することを防ぐ。
【００２５】
熱可塑性材料のシートを成形する第３ステップは、材料がそのガラス転移温度未満であるという条件で、当該技術で既知の任意の成形プロセスによって実施され得る。しかしながら、好ましくは第２の成形形状は、雄型フォーマによって成形され、故に第２の成形形状は雄型フォーマのプロファイルに適合する。
【００２６】
好ましい実施形態では、第２の成形形状は雄型フォーマによって成形され、それは第１の成形形状を成形する第１ステップにおいて採用されるのと同一の雄型フォーマである。
【００２７】
さらなるステップでは、一旦第２の成形形状が成形されると、熱可塑性材料のシートはそのガラス転移温度を超えるまで加熱され、一方で、第２の成形形状と接触した雄型フォーマの存在によってその元の形状に収縮することを防ぐ。
【００２８】
好ましい実施形態では、加熱処理の第４ステップで採用される雄型フォーマは、加熱処理の第２ステップにおいて採用されるのと同一の雄型フォーマである。
【００２９】
加熱処理ステップは、多種多様の方法で実施され得るが、熱可塑性材料を加熱する好ましい方法は、熱可塑性材料に加熱されたガス流を向けることである。これは、材料の低い熱容量が短い加熱時間をもたらすため、その材料が多孔性かつ比較的薄い場合に特に効果的である。
【００３０】
この実施形態では、典型的に第１の成形形状は、雄型フォーマによって成形され、それは加熱処理の第２ステップで採用されるのと同一の雄型フォーマである。
【００３１】
代わりに、加熱は、第２及び／又は第４ステップにおいて熱可塑性材料のガラス転移温度を超える温度で加熱された雄型フォーマを採用することによって達成され得る。同一の雄型フォーマを加熱及び冷却する必要性を回避するために、この実施形態では、冷たい雄型フォーマと、別個の加熱された雄型フォーマと、を採用することが好ましい。
【００３２】
したがって、第１及び／又は第３ステップは冷たい雄型フォーマを採用し、第２及び／又は第４ステップは加熱された雄型フォーマを採用する。
【００３３】
第２ステップ及び／又は第４ステップにおける熱可塑性材料の温度は、好ましくは１００℃より高く、より好ましくは１２０℃より高く、最も好ましくは１３０℃から２００℃である。上述のように、これは少なくとも、これらのレベルを超える温度でガスを向けるか、又はこれらのレベルを超える温度で雄型フォーマを採用することによって達成され得る。
【００３４】
現在のプロセスは熱可塑性材料を成形する２つのステップを必要とする一方、本発明は、さらなる成形ステップを可能にし、それに続いて加熱が実施され得る。このことは、熱可塑性材料のさらなる変形をもたらすことができ、故に多種多様な三次元形状を製造できる。
【００３５】
熱可塑性材料は多種多様な材料から作られ得るが、ポリエチレンテレフタラート及びポリ乳酸が好ましい。
【００３６】
本発明によるプロセスは、浸出用バッグ材料として使用され得る三次元形状を作り出すことができる。例えば、四面体、半球などの形状が可能である。
【００３７】
こうして、そのプロセスには通常、典型的に茶葉などの浸出可能な対象物（ｅｎｔｉｔｉｅｓ）を含む特定の製品を、成形された熱可塑性材料内に堆積するステップが続く。このステップにはそして、典型的には、成形された材料をシールし、シールされた多孔性浸出用バッグを製造することが続く。
【００３８】
本発明ではここで、実施例を用いて、以下の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明によるプロセスの概略図である。
【図２】本発明によるプロセスによって成形される三次元形状のイメージである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図面を見ると、図１は、雄型フォーマ１０と、ポリエチレンテレフタラート織物材料の第１の成形形状２０と、を示す。明確性のために、フォーマ１０及び形状２０は分離しているとして示されるが、形状２０はフォーマ１０と接触する。第１の成形形状２０は、ポリエチレンテレフタラートの場合、室温で、フォーマ１０を平面シートに押し込むことによって成形された。
【００４１】
一旦成形されると、雄型フォーマ１０は回収され、１５０℃の温度で加熱された雄型フォーマ１２に置き換えられるが、それは雄型フォーマ１０と同一のプロファイルを有する。この温度は、伝導によって第１の成形形状２０を加熱するのに十分であり、また１５０℃で、加熱された第１の成形形状２２を製造する。これは熱可塑性材料のガラス転移温度を超えるため、第１の成形形状２０を成形する間に生じる内部応力の低減がもたらされる。
【００４２】
加熱されたフォーマ１２が次いで回収され、冷たい雄型フォーマ１４に置き換えられる。雄型フォーマ１４は、第１ステップで採用される雄型フォーマ１０と同一の雄型フォーマであり得る。熱可塑性材料の温度はそして、雄型フォーマ１４との接触によって室温まで低下する。
【００４３】
ポリエチレンテレフタラート材料を成形するさらなるステップが次いで開始され、それは第２の成形形状２４をもたらす。
【００４４】
雄型フォーマ１４が次いで回収され、１５０℃の温度である加熱された雄型フォーマ１６に置き換えられる。これにより、雄型フォーマ１６との接触によって第２の成形形状２４の温度は上昇し、また１５０℃で、加熱された第２の成形形状２６が製造される。雄型フォーマ１６は、第２ステップで採用される雄型フォーマ１２と同一の雄型フォーマであり得る。
【００４５】
略半球形状である結果として生じる形状はそして、浸出用バッグ材料として使用され得、浸出可能な微粒子対象物で充填され、多孔性バッグを形成するためにシールされる。
【００４６】
その材料は１５０℃で効果的にアニールされるため、それは、１５０℃までのすべての温度でその成形形状から収縮しない。
【００４７】
図２は、このような半球のポリエチレンテレフタラートの成形形状２６のイメージを示す。
【符号の説明】
【００４８】
１０、１２、１４、１６  雄型フォーマ
２０、２２  第１の成形形状
２４、２６  第２の成形形状
【図１】
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【図２】
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