(57)【要約】本発明は、板紙又は厚紙から製造される物品（１）を成型するための方法及び装置に関する。紙に機械的に作用する成型ツール（２）によって成型が行われ；本発明では、その成形性を向上させるために、マイクロ波周波数の瞬間的な照射（９）が紙にあてられる。本発明は、板紙又は厚紙からなるパッケージやディスポーザブル容器の製造に適用することができ、例えば、飲用カップ（１）、マグもしくは容器の周りに丸められもしくは折り畳まれた縁を形成するために、板紙容器上に強固にする折り目もしくは突起を形成するために、又は板紙容器もしくはプレートをプレス成型するために、適用することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板紙又は厚紙から製造される物品（１，１７，２０）を機械的に成型する方法であって、紙のスポットを成型ツール（２，１３）によって機械的に成型し、同時に該スポットにマイクロ波周波数の照射（９）を施すことを特徴とする方法。
【請求項２】
使用される放射（９）の周波数が、１〜１０００ＧＨｚ、好ましくは２〜１００ＧＨｚであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
照射が、成型されるスポットにて紙に含まれる水分を蒸発させるのに十分であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
成型される紙のスポット（６）に短時間の照射パルス（９）を施し、該パルスは、紙から水分を有意に除去すること無しに、紙に含まれる湿気を瞬間的に蒸発させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
紙が、曲げ、折り畳み、及び/又はプレスによって成型されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
成型される紙のスポットに成型ツール（２）を作用させる前に、照射（９）を開始することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
照射パルス（９）時間が約０．１〜１．０秒であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
板紙から製造される物品（１）に局所的な突起又は補強（７，１１）を付与するために、該方法が使用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
該方法が、容器、飲用カップ、マグ、又はプレートなどの、板紙から製造される物品（１）に、丸められもしくは折り畳まれた縁（７）を付与することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
該方法が、容器、飲用カップ、マグ、又はプレートなどの、板紙から製造される物品（１）に、折り目又は突起（１１）を付与することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
物品（１７，２０）の形態へ、板紙未完成品を折り畳むか又はプレスするために使用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
板紙容器（１７）又はプレート（２０）のプレス成型で使用されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
成型される紙のスポットに機械的に作用する成型ツール（２，１３）を有する、板紙又は厚紙から製造される物品（１）を成型する装置であって、成型される紙のスポットに短時間の照射パルス（９）を施すことができるマイクロ波周波数放射源（８）を更に備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
放射源（８）が、可動性（１３）成型ツールの一部として設置されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
放射源（８）が、成型ツールの固定対応物（４）の一部として設置されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
照射源（８）が、成型ツール及び/又は対応物（４）とは別の部材であることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
成型ツール（２）が、紙を丸めること又は折り畳むことによって、容器、飲用カップ、マグ、又はプレートなど板紙物品（１）の口に縁（７）を製造する手段を備えることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
成型ツールが、容器（１７）の形態へ板紙未完成品をプレスする加圧成型プレスであることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
装置（２，４）が、マイクロ波が環境中へ拡散するのを防止する保護ケース（１０）で囲まれることを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板紙又は厚紙から製造される物品を機械的に成型する方法に関する。本発明はまた、該方法を適用するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器、ディスポーザブル卓上食器類、及びパッケージは、以下の典型的な操作段階、即ち、紙(board)ウエッブから未完成品を切り抜き、未完成品を折り畳み及び／又は曲げ、そして継目をシールして、その最終的な形状になされたアイテムを与えること、を含む技術によって板紙から製造される。板紙容器やプレートはまた、未完成品をプレス成型又は深絞りすることによって製造される。板紙製品の他の成型機械操作には、丸められ又は折り目をつけられた縁又はいわゆるマウスロール（mouth roll）をもった、カップやマグなどの板紙容器を提供し、板紙容器又はパッケージの側面に環状補強リブや類似の折り目を形成することが含まれる。
【０００３】
板紙物品のプレス成型で、未完成品は、一対の加熱プレス型の間に置かれ、それによって、加圧下、板紙は曲げられ又は折り畳まれ、このように形成された物品の縁又は隅で折り目が形成される。板紙の変形を永続的なものにするためには加熱が必要である。プレス成型は、特に板紙から製造される食品皿やプレートの製造に使用されてきた。
【０００４】
一方で、板紙の飲料カップやマグ上に形成されるマウスロールの目的は、カップを強固にすることであり、他方、飲料を飲むときに、使用者の口との所望の接触を提供することである。一般的には、曲げおよびシールが既になされているカップの製造の最終段階で、板紙を曲げ及び/又はプレスするツールによってマウスロールが提供される。マウスロールを十分に強固かつ永続的なものとするために、加熱ツール、並びに油などの添加剤が使用され、板紙を湿らせる。しかし、空気の水分の変動がそれに影響するので、特に板紙を湿らせることは、実際に制御するのは困難である；更に、湿った板紙は反りやすいか、又はあまりに湿ると、強固さをすっかり失ってしまう。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の問題を避けて、容器、卓上食器類、パッケージ、及び類似する製品などといった板紙物品を機械的に成型するための新たな解決策を提供することである。本発明の方法は、紙（board）のスポットを成型ツールによって機械的に成型し、同時にマイクロ波周波数の照射を該スポットに施すことを特徴とする。
【０００６】
本発明の基本的な思想は、成型すべき紙のスポットを加熱して、そして、加熱が維持する間は紙を変形可能にする、放射の局所的効果を提供することである。紙を湿らせたり、油や類似する他の添加剤を使用する必要がなく、そして、実際の成型ツールを加熱する必要がないので、成型は制御しやすい。
【０００７】
本発明によれば、マイクロ波放射が紙の成型可能なスポットに施され、その周波数は、１〜１０００ＧＨｚの範囲（約０．０３〜３０ｃｍの波長間隔に相当）、好ましくは２〜１００ＧＨｚの範囲であり、放射は紙に吸収される。板紙又は厚紙は本来的に約５〜９％の水分を含有する；それによって、水分子がセルロース繊維中の遊離水酸基に結合して、繊維間のブリッジを形成する。紙にあたる放射は水を直ちに蒸発させ、その結果、繊維間の結合がなくなり、一方、熱は紙に吸収される。このようにして、瞬時に紙は可塑性になり、そして、機械的に作用され得る。機械的に与えられた形態へと紙が固化するときに、成型操作の結果は永続的なものになる。
【０００８】
本発明では、２．４５ＧＨｚの放射周波数（波長１２．２ｃｍに相当）を使用でき、それは、料理用に製造された通常のマイクロ波オーブンでは標準的である。そのような周波数は、水の吸収ピークのやや下であり、加熱効果が食品の表層に過度に集中するのを防止することを目的としている。しかし、本発明の照射の対象はかなり薄い紙であるので、放射を最大限に利用する最も好ましい周波数範囲は少し高く、水の吸収ピークにより近い。
【０００９】
本発明において、成型される領域にて紙に含まれる水分が蒸発するのであれば、照射パルスで十分である。瞬間的な加熱で、水分が紙から出ること無しに紙内で蒸発するならば、それが好適である。実際、照射パルス時間は、約０．１〜１．０秒であってよく、それは、大量生産にて単一の物品を成型するのにかかる時間に相当する。ツールによる機械的作業を開始する少し前に照射を開始することが好ましい。
【００１０】
本発明の紙製品の機械的な成型は、紙を曲げる、折り畳む、もしくはプレスする、又はその組合せの手段を含みうる。本発明の本質的な目的には、カップ、マグ又はプレートの丸められもしくは折り畳まれた縁などといった、紙物品に付与される局所的な拡張、突起又は補強が含まれる。同様に、本発明の更なる目的には、容器やパッケージなどの紙物品の側面に形成される折り目や突起、物品を強固にする目的のための、それらの周りのサークリングが含まれる。本発明の別の目的には、容器やプレートなどの板紙又は厚紙物品のプレス成型又は深絞りが含まれ、成型によって、物品の隅に又は物品の縁に環状に、曲げられ又は折り畳まれた折り目が提供される。
【００１１】
上記の板紙又は厚紙の物品を成型するための本発明の装置は、成型すべき紙のスポットに機械的に作用する成型ツールばかりでなく、短時間の照射パルスを紙の成型可能なスポットにあてることができる、マイクロ波周波数で放射を生じる放射源を備える。放射源は可動性成型ツールの一部として、又は可動性ツールの固定対応物の一部として、あるいは、成型ツールやその対応物とは完全に分離して、選択的に設置することができる。
【００１２】
以下、実施例を援用して、そして、付属の図面に言及して、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
板紙の飲用カップ１上にマウスロールを成型するための図１と２のツールは、垂直往復ストライキングツール２と、カップを支える固定ベース３と、カップの側面を支えてストライキングツールの固定対応物として作用するキャリアリング４とを備える。マウスロールを形成するために、ストライキングツール２の下部表面上に環状溝５が形成されている。図１の成型での動作のホーム位置にて、飲用カップ１（その製造過程での操作の最終段階でその口がロールされる）がベース３とキャリアリング４によって支えられることで、カップの縁６はキャリアリングの表面の少し上に上げられる。ストライキングツール２が、図１の位置から下方へと向かう動作を行う間に、カップの縁６は溝５へと突き出て、それによって、縁は外側と下側へ曲げられかつ丸められて、カップの口の周りで突出拡張を形成して、ストライキングツール２が対応物４に当たる前に、縁は、例えば約１．５回転ねじれる。
【００１４】
カップ紙を成型可能にし、かつ、このように形成されたマウスロール７を永続的なものとするために、マイクロ波周波数の照射パルスは、照射器８からカップの縁６の方へと向けられ、そのパルスは図１では点線９で示される。ツール２がカップ１と接触する直前に照射を開始してもよく、照射は成型操作の間中、好ましくはツール２が対応物４にあたる瞬間まで続けられよう。周囲の空気の湿度に依存して、板紙の含水量は５〜９％の範囲である。放射周波数は、例えば２．４５ＧＨｚでもよく、それは、通常のマイクロ波オーブンで使用される。パルス継続時間は、例えば０．１秒でもよい。放射が拡がるのを防止するためには、カップ１を囲む保護ケース１０の中に照射器８が設置される。図１では、保護ケース１０の内表面と、カップを囲むキャリアリング４の両方に照射器８が配置されているが、実際には、それらの１つにのみ照射器を設置すれば十分である。可動性ストライキングツール２に照射器を設置することも可能であろう。照射の目的は、マウスロール７が縁から形成されている時間、板紙に含まれる湿気を蒸発するように、カップ紙をカップの縁６にて加熱することである。水の蒸発及び結果的に板紙が加熱されることにより、瞬間的に板紙は変形可能となり、それによって、カップ上に形成されるマウスロールの永続性が維持される。形成直後に、板紙が冷えてその通常の固さに戻るからである。
【００１５】
図３〜５は成型プロセスを示し、そこでは、カップを強固にし、そして、カップの側面から突き出る環状折り目１１が板紙の飲用カップ１’上に形成される（図７参照）。カップ１’はベース３上に置かれ、図１および２と同様に、キャリアリング４によって側面で支えられる。環状溝１２は、カップを支えるキャリアリング４の表面上に形成され、その形状はカップに製造すべき折り目に対応する。可動性成型ツール１３は、その下端がキャリアリングの溝１２と同じ高さとなるようにカップ１’内で下げられる。照射器８は可動性ツール１３の垂直軸１４上に設置され、マイクロ波周波数の照射パルス９は折り目を形成すべき点にてカップの側面にあてられる。照射の周波数および継続時間は、図１と２に関して記載したものの通りでもよい。
【００１６】
折り目１１を形成するときの成型ツール１３の動作を図４と５に示す。曲線のクランプ部材１６は、水平テレスコープアーム１５によってツール１３の垂直軸１４に連結していて、キャリアリングの溝１２および形成すべき折り目１１に対応している。引っ込められたホーム位置での図４に示す部材は図３に相当し、図５では、キャリアリングの溝内に突出し、それによって、カップ１’の側面は、リング中に配置されたクランプ部材１６と溝１２の底の間にてプレスされる。折り目１１は、瞬間的な照射パルス９によって生じる加熱によって与えられ、かつ、くぼみに対応しており、それ故に永続性が維持される。
【００１７】
図６と７は、本発明に基づいて形成される最終的な板紙の飲用カップ１、１’を示す。図６の飲用カップ１はマウスロール７を供え、それは、図１と２で記載した成型プロセスによって製造できる。図７の飲用カップ１’は、マウスロール７の他に、環状折り目１１を供え、それは、カップの側面から突き出ており、図３〜５に記載した成型プロセスによって製造できる。
【００１８】
マイクロ波周波数の照射を用いる、本発明の紙製品の機械的な成型はまた、プレス成型又は深絞りによって製造される製品にも適用できる。内部に付属物として照射器が設置された通常の成型ツールそれ自体を、製品の製造にて使用することが可能であり、マイクロ波周波数の照射パルスを、照射器から成型すべき紙のスポットへと向けることができる。図８は、このようにして未完成品からプレス成型された冷凍食品用板紙容器１７の例を示し、隅の折り畳み１８及び／又はしわ１９は照射によって形成される。図９は、同様にして未完成品から形成されるディスポーザブル板紙プレート２０を示す。
【００１９】
本発明の種々の適用は、上記実施例に限定されず、以下のクレームの範囲内で変わりうることは、当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、ツール部材の動作のホーム位置での、照射器と成型ツールによる、板紙の飲用カップの口の周りでのマウスロールの成型を示す。
【図２】図２は、図１のツールが動作の終点に到達して、マウスロールがカップの口に形成されていることを示す。
【図３】図３は、飲用カップの側面に、環状の突出した折り目を与える成型ツールを示す。
【図４】図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図であり、動作のホーム位置での成型ツールを示す。
【図５】図５は、図４に対応する、動作の終点での成型ツールを示す。
【図６】図６は、図１と２の成型ツールによって成型されたマウスロールを供える、板紙製の飲用カップを示す。
【図７】図７は、マウスロールに加えて、その上に、図３〜５の成型ツールによって成型された、突出した環状の折り目を備える飲用カップを示す。
【図８】図８は、照射と組合せてたプレス成型にて成型された、冷凍食品用板紙容器を示す。
【図９】図９は、板紙製であって、対応する方法にて成型されたディスポーザブルプレートを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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