(57)【要約】  多層シート材料を製造する方法は、多層シート材料が機械システムを通過している間の或る時点で、多層シート材料をマイクロ波加熱装置で加熱して多層シート材料に被着され又はこの中に設けられている熱膨張性接着剤又は被膜を膨張させるステップを有する。使用されるステップ及び熱膨張性接着剤又は被膜の被着に応じて種々の形式の多層基材を作ることができる。加うるに、単層シートをこの単層シートが機械システムを通過する前に熱膨張性被膜のパターンで被覆し、機械システムは、単層シートを加熱して単層シートに被着された熱膨張性被膜を膨張させる。機械システムにより用いられているマイクロ波加熱装置は、プレーナ型であるのが良く且つシート材料を通過させる空間を包囲した複数のマイクロ波ガイドを有するのが良い。マイクロ波加熱装置は、多くの周波数で動作可能であるのが良い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層シート材料を製造する方法であって、前記多層シート材料が機械システムを通過している間の或る時点で、前記多層シート材料をマイクロ波加熱装置で加熱して前記多層シート材料に塗布され又は前記多層シート材料中に加えられた熱膨張性接着剤又は熱膨張性被膜を膨張させるステップを有する、方法。
【請求項２】
包装のための多層基材を製造する方法であって、前記方法は、
第１のシート材料をコンベヤ型機械システム中に移すステップを有し、前記第１のシート材料は、少なくとも２つの面を有し、
前記第１のシート材料を波形にするステップを有し、
第１の固定材料を前記第１のシート材料の１つの面に塗布するステップを有し、前記固定材料は、熱膨張性接着剤を含み、
第２のシート材料を前記第１のシート材料の前記１つの面に被着させるステップを有し、
前記第１のシート材料及び前記第２のシート材料をマイクロ波加熱装置で加熱し、それにより前記熱膨張性接着剤を膨張させて前記多層基材を形成するステップを有し、
前記多層基材を処理して最終製品にするステップを有する、方法。
【請求項３】
前記第１のシート材料は、紙から成る、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第２のシート材料は、紙から成る、請求項２記載の方法。
【請求項５】
第２の固定材料を前記第１のシート材料の１つの面に又は前記第２のシート材料に塗布するステップと、
第３のシート材料を前記第１のシート材料及び前記第２のシート材料に被着させるステップと、
前記第１のシート材料、前記第２のシート材料及び前記第３のシート材料を積層して第２の多層基材を形成するステップと、
前記第２の多層基材を処理して最終製品にするステップとを更に有する、請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記第２の固定材料は、第２の熱膨張性接着剤を含み、前記方法は、
前記第２の固定材料を有する前記多層基材を加熱して前記第２の熱膨張性接着剤を膨張させるステップを更に有する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記熱膨張性接着剤は、デンプン又は他の結合材料及び熱膨張性微小球を含む、請求項２又は６記載の方法。
【請求項８】
包装のための多層基材を製造する方法であって、
第１のシート材料をコンベヤ型機械システム中に移すステップを有し、前記第１のシート材料は、少なくとも２つの面を有し、
第１の固定材料を前記第１のシート材料の１つの面に塗布するステップを有し、
第２のシート材料を前記第１のシート材料の前記１つの面に被着させるステップを有し、
第２の固定材料を前記第１のシート材料の１つの面又は前記第２のシート材料に塗布するステップを有し、前記第２の固定材料は、熱膨張性被膜を含み、
前記第１のシート材料及び前記第２のシート材料をマイクロ波加熱装置で加熱し、それにより前記シート材料に塗布された前記熱膨張性被膜を膨張させるステップを有し、
第３のシート材料を前記第１のシート材料及び前記第２のシート材料に被着させて前記多層基材を形成するステップを有し、
前記多層基材を処理して最終製品にするステップを有する、方法。
【請求項９】
前記熱膨張性被膜は、デンプン又は他の結合材料及び熱膨張性微小球を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
熱膨張性被膜のパターンで被覆された単一層シート材料を製造する方法であって、
前記シート材料が機械システムを通過している間の或る時点で、前記熱膨張性被膜パターンを備えた前記単一層シート材料をマイクロ波加熱装置で加熱して前記単一層シート材料に塗布されている前記熱膨張性被膜を膨張させるステップを有する、方法。
【請求項１１】
前記マイクロ波加熱装置は、前記シート材料を通過させる空間を包囲している複数のマイクロ波ガイドを備えたプレーナ型マイクロ波加熱装置から成り、前記マイクロ波加熱装置は、９１５ＭＨｚ又は２．４５ＧＨｚで動作可能である、請求項１、２、６、８又は１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
〔関連出願の説明〕
本願は、２０１０年９月１日に出願された米国特許仮出願第６１／３７９，０３０号（発明の名称：PRECESS OF EXPENDITING ACTIVATION OF HEAT-EXPANDABLE ADHESIVES/COATINGS USED IN MAKING PACKAGING SUBSTRATES）について３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の規定に基づく権益主張出願であり、この米国特許仮出願を参照により引用し、その記載内容全体を本明細書の一部とする。
【０００２】
消費者は、出来合いの製品、例えば食品や飲料を容器に入った状態で購入する場合が多い。断熱容器が温かい若しくは高温の又は冷えた若しくは低温の液体又は食品、例えばホットコーヒー、アイスティー又はピザ向きに設計されている場合がある。これら容器は、内容物から消費者の手への温かさ又は冷たさの伝わり具合を減少させることにより液体又は食品内容物の温度を維持することができる。
【０００３】
消費者の手を食品又は飲料入り容器の内容物の高温又は低温から断熱するのを助けるため、微小溝付き板紙又は他の包装基材のための熱膨張性接着剤及び被膜が開発された。かかる膨張性接着剤及び被膜は、或る特定の温度にわたって加熱されると、膨張する。
【発明の概要】
【０００４】
製造プロセス中、容器用のシート状又はロールウェブ状材料（「シート材料」）を加熱し、シート材料又は基材に被着されている熱膨張性接着剤又は被膜が迅速に膨張するようにし、その活性化を促進する方法が開示される。熱膨張性接着剤又は被膜は、シート材料に断熱性及び剛性を与えるよう膨張し、それにより、シート材料がパッケージ又は容器に変換されるのを助けると共に容器の流体及び固体内容物を低温又は高温状態に維持し、又、容器の取扱中、かかる内容物を人との接触から断つ。この方法は、完全に自動化され、ロール及び／又は他のシート材料、例えばシングルフェース（片面）材料及び溝付き板紙材料を用いる。熱膨張性接着剤又は被膜は、デンプン又は他の結合剤の重量当たりの僅かな膨張可能微小球及び例えば後で説明する配合物のような適当な配合物であるのが良い。この材料は、この方法の種々の時点で、しかしながら、特に熱膨張性接着剤又は被膜の被着後にマイクロ波加熱装置によって加熱される。多層シート材料を積層し、そしてこれを最終の処理のために運び、例えば、これを印刷し、打ち抜き、ブランクから除去すると共に／或いは他の仕方で容器の状態に組み立てるのが良い。単一層シートも又、熱膨張性被膜でパターン付けされるのが良く、かかる単一層シートを加熱後これ又容器の状態に直接的に処理するのが良い。
【０００５】
本発明の他のシステム、他の方法、他の特徴及び他の利点は、以下の図及び詳細な説明を参照すると、当業者には明らかになろう。かかる全ての追加のシステム、方法、特徴及び利点は、この説明の範囲内に含まれ、そして本発明の範囲内に含まれると共に特許請求の範囲によって保護される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】外壁と組み立てられたカップの斜視図である。
【図２】二重壁カップの側面切除図である。
【図３】カップを備えたスリーブの断面図である。
【図４】容器のための包装材料及び基材を作るための例示の機械システムの図である。
【図５】コンベヤベルト上に位置決めされた状態の例示の工業用マイクロ波加熱装置の概略斜視図である。
【図６】図５のマイクロ波加熱装置の概略平面図である。
【図７】図５の工業用マイクロ波加熱装置の概略側面図である。
【図８】図５の工業用マイクロ波加熱装置の正面断面図である。
【図９】熱膨張性接着剤又は被膜の膨張を促進するよう多層シート材料をマイクロ波で加熱するステップを含むプロセスにおいて多層シート材料を製造する例示の方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
パッケージ、容器又は容器スリーブは、断熱材料、例えば膨張性接着剤又は膨張性被膜で構成されると共に／或いは断熱材料、例えば膨張性接着剤又は膨張性被膜で断熱されるのが良い。この断熱材料は、容器に固定されるのが良く、或いは、包装材料又は基材を容器の形状に形成する前であれ後であれいずれにせよ、取り外し可能なスリーブに被着されるのが良い。断熱材料、例えば熱膨張性材料を容器に又は容器材料内に被着させることができ、容器の外壁に被着させることができ又はこれらの組み合わせに被着させることができる。最終使用者に達する前に、例えば、容器及び／又は容器スリーブを製造したときに断熱材料を膨張させることができ且つ／或いは断熱材料を最終用途時にのみ且つ例えば温度に応答してのみ膨張させることができる。断熱材料は、容器及び／又は容器スリーブの断熱性能を助長すると共に／或いは剛性を容器及び／又は容器スリーブに追加し、例えば、容器及び／又は容器スリーブの材料コンポーネントの厚さを減少させるよう使用することができる。
【０００８】
パッケージ、容器及び／又は容器スリーブを構成するために用いられるシート材料は、自動組み立てラインプロセスにおいてコンベヤ型機械システムで製造するのが良く、これについては、後で詳細に説明する。膨張性接着剤又は被膜を従来型被着方法、例えばロール塗布によって被着させることができ又はライナーをシート材料に貼り付ける前にシート材料に、例えば波形媒体に吹き付け又は違ったやり方で塗布することができる。かくして、膨張性接着剤又は被膜は、製造プロセス中において膨張前に或る種のシート材料の２つの層相互間に配置できる。断熱材料が被膜である場合、断熱材料を単一層（又はシングル）シート又は熱による膨張前に多層シートの外面に被着させるのが良い。追加的に又は代替的に、膨張性接着剤又は被膜を材料の２枚のシート相互間に捕捉される前に熱で膨張させても良い。以下に説明するように、他の実施形態も又可能である。
【０００９】
幾つかの実施形態では、熱膨張性接着剤／被膜をコンベヤ型機械組み立てプロセス中に加熱し、その結果、容器を製造したときに膨張が起こるようにする。従来型機械システムでは、熱の源は、例えばヒートガン又は赤外線（ＩＲ）ヒータ若しくはランプからの温度源によるものであった。機械システムにインラインで取り付けられた従来型加熱手段、例えば熱風炉及び／又は赤外線ヒータは、生産速度、代表的には２５０ｆｐｍ（毎分２５０フィート）〜６００ｆｐｍで熱膨張性微小球を適切に活性化するのには効果的ではない（なお、ｆｐｍは、“feet per minute”の略）。これは、一つには、空間及びヒートパワーの制限に起因すると共に主として伝導、対流及び放射に基づくこれら方法の加熱機構に起因している。したがって、これら熱源により、事実上の問題は、熱エネルギーが制限されていること、膨張効率が低いこと及びかくして生産速度が低いという形で現れる。速度が低いと、従来型機械システムによる容器の生産が遅くなる。
【００１０】
本発明では、工業用マイクロ波加熱装置からのマイクロ波エネルギーを利用することが提案され、この工業用マイクロ波加熱装置は、プロセス中、これを通過するシート材料全体を照射するようになっている。したがって、マイクロ波加熱装置からのマイクロ波は、膨張性接着剤又は断熱被膜を付勢し、かかる膨張性接着剤又は断熱被膜は、これらが熱的温度（thermal temperature ）又は他の熱源から昇温するよりも極めて迅速に昇温する。これは、多量の熱が極めて短い時間で熱膨張性接着剤／被膜中の水及び他の極性分子によって吸収されることに起因している。例えば、接着剤／被膜中に混入された膨張性微小球は、微小球が入っている混合物が強力なマイクロ波エネルギーへの暴露に起因して迅速に昇温すると、迅速に膨張することができる。
【００１１】
熱膨張性接着剤又は断熱材料は、デンプンを主成分とするグルーを含むものであって良く、合成物を主成分とするものであって良く、また、段ボール生産において嵩の増大、紙量の減少又はこれら両方を行うよう貼り合わせ用接着剤として塗布されても良い。段ボールを次に多くの有用な食品及び非食品波形包装製品、例えば溝付きスリーブ、微小溝付きクラムシェル、Ｅ溝付き（E-fluted）ボックス及びバッグインボックス（これらには限定されない）に変換することができる。これらの熱膨張性接着剤／被膜を従来型コルゲータ又はラミネータで被着させることができ、しかも効率及び速度を高めるために工業用マイクロ波加熱装置の助けにより膨張させることができる。他の熱膨張性被膜を紙（以下、「ペーパー」ともいう）基材に完全に覆った状態で又はパターンをなして被着させ、次に、マイクロ波加熱装置により膨張させて種々の最終用途における利益を提供するフォーム層又はテキスチャを作ることができ、これらのうちの幾つかについて、以下に説明する。
【００１２】
図１は、容器１００、例えばカップを示しており、この容器は、シート材料、例えば上述すると共に図４に示されている機械システムによって製造された板紙で作られるのが良い内壁１０２及び外壁１０４を有している。外壁１０４のブランクが容器スリーブ又は容器１００の壁若しくは本体の形態をしているのが良い。容器１００は、カップには限定されず、任意他の容器であって良く、かかる容器としては、ばらの又は個装のコーヒー入り容器、スープ用桶形容器、圧力成形容器、プレート、スリーブ（例えば、片面（シングルフェース）段ボール、両面（ダブルフェース）段ボール、非波形ボール紙、厚紙等）、折り畳み箱、トレー、ボウル、クラムシェル及びカバー又はスリーブが付いた又は付けられていない他のものが挙げられるが、これらには限定されない。容器１００は、円筒形カップ又は円錐形、長方形等を含む他の幾何学的形状の容器であって良い。
【００１３】
外壁１０４のブランクは、波形打抜きブランクには限定されず、任意種類の厚紙、紙、箔、フィルム、ファブリック、フォーム、プラスチック等で構成されても良い。外壁１０４は、任意の公称ペーパーストック（paper stock ）で作られても良く、かかるペーパーストックとしては、天然シングルフェース、ホワイトトップ（white-topped）シングルフェース、コーテッドさらしトップ（coated bleached top ）シングルフェース、波形、段付き波形のもの又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらには限定されない。外壁１０４は、容器１００から取り外し可能であっても良く、或いは、容器１００にくっつけられても良い。外壁１０４は、例えば、外壁１０４のブランクをホットメルト、コールドメルト及び／又は任意他の接着剤又は密封機構体を用いて容器上に積層することによりくっつけられるのが良い。代替的に又は追加的に、外壁１０４のブランクは、断熱材と共にくっつけられても良い。外壁１０４が製造中、カップに取り付けられる場合、外壁は、商業上の最終使用者による組み立てステップをなくすことにより効率を高めることができる。さらに、外壁１０４は、商業上の最終使用者が例えば２つのアイテムではなく１つのアイテムを貯蔵する場合に必要な貯蔵空間の大きさを減少させることができる。
【００１４】
図１は、必ずしも縮尺通りには描かれていない。例えば、外壁１０４は、図示の場合よりも容器１００の表面の広い又は狭い部分を覆うことができる。例えば、外壁１０４は、本体全体の被覆を行うことができる。外壁１０４の表面積を増大させると、断熱面積を増大させると共に印刷面を広くすることができる。図面は、カップ上の外壁１０４を示しているが、外壁１０４は、任意他の容器に付加されても良く、かかる容器としては、例えば、ばらの又は個装飲料容器、圧力形成容器及びスープ用桶形容器が挙げられるが、これらには限定されない。代替的に又は追加的に、外壁１０４を容器スリーブに付加することができる。
【００１５】
図２は、容器１００の側面断面図であり、容器１００は、二重壁カップであるのが良い。容器１００は、容器１００の外壁１０４と内容物２０６、例えば温かい若しくは高温の又は冷えている又は低温の飲料又は食品との間に空気のジャケット２００を構成するのが良い。空気ジャケット２００は、外部表面温度という尺度で測られる断熱作用を提供することができる。空気ジャケット２００は、容器１００を部分的に又は完全に包囲するのが良い。容器１００が取っ手付きである場合、外壁１０４に及ぼされる圧力は、空気ジャケット２００を減少させ、容器１００の内壁１０２との接触を潜在的に開始させる圧力点で外壁１０４を潰すよう作用する場合がある。空気ジャケット２００は、圧力点以下で潰れる場合があり、そして剛性が低くなった感じを与える場合があり、接触部は、外壁１０４上にホットスポットを作る場合がある。
【００１６】
内壁１０２と外壁１０４との間に付けられた断熱材２１６がこの効果を減少させ又はなくすことができる。十分な量の断熱材２１６が用いられた場合、断熱材２１６は、外壁１０４に対する空気ジャケット２００の断熱性を損なうことなく剛性をもたらすよう働くことができ、その結果、外壁１０４は、完全に又は部分的に潰れることがないようになっている。断熱材２１６は、機械的強度を容器１００に付加することができる。断熱材２１６により付加される機械的強度に起因して軽量の材料を用いて容器１００を製作することができ、従って、容器１００を形成する基材の源を少なくすることができる。断熱材２１６を内壁１０２か外壁１０４かのいずれか又はこれら両方にスポットの状態で、例えば、点状パターン又は別のパターンをなして付けることができ、その結果、断熱材２１６は、空隙２００を構成し、外壁１０４が保持圧力下で内壁１０２上に潰れるのを阻止するようになっている。断熱材２１６は又、使用者にしっかりした感じを与えることができ、他方、基材材料、例えば内壁１０２又は外壁１０４の材料を少なくすることができる。
【００１７】
断熱材２１６は、活性化時に膨らむことができ又は例えば空気若しくは不活性ガス、現場気泡又はエアボイド、微小球、膨張可能な微小球又は他の発泡剤の混入によりあらかじめ膨張可能である。断熱材２１６は、例えば、温度、圧力、水分等により活性化可能である。一例では、断熱材２１６は、高温又は低温により熱活性化可能であるのが良い。断熱材２１６は、膨張可能な断熱材又は接着剤であっても良い。追加的に又は代替的に、断熱材２１６としては、結合剤、膨張可能な微小球若しくは他のマイクロカプセル封入粒子、顔料及び他の添加剤、接着剤（例えば、ホットメルト、感圧接着剤）、不活性ガス発泡ホットメルト、熱膨張可能な微小球を含む水性被膜、デンプンを主成分とする接着剤、天然ポリマー接着剤、ＰＶＣ、フォームコーティング、生分解性グルー又はこれらの任意の組み合わせ若しくは他の材料が挙げられるが、これらには限定されない。一例では、微小球を有する断熱材２１６は、数パーセント、例えば１〜５％の微小球が断熱材２１６中に混合されたデンプン組成を含む。断熱材２１６は、現場気泡、微小球、微小粒子、繊維、膨張可能な繊維、溶解性粒子等を含むのが良い。断熱材２１６は、生分解性、堆肥化可能及び／又は再利用可能であるのが良い。
【００１８】
断熱材２１６は、濡れたとき又は乾いたときに膨張可能であっても良い。断熱材２１６としては、任意の合成又は天然材料が挙げられ、かかる材料としては、水を主成分とする材料、溶剤を主成分とする材料、固形分の高い材料又は固形分が１００％の材料が挙げられる。固形分の量は、代表的には材料の３０％〜８０％であり、より好ましくは４０％〜７０％である。追加の成分を結合剤及び／又は断熱材２１６に添加することができ、かかる追加の成分としては、顔料又は染料、充填剤／増量剤、分散のための界面活性剤、用途の最適化のために粘度を調節する増粘剤又は溶剤、発泡剤、脱泡剤、蝋のような添加剤又はスリップ補助剤等が挙げられるが、これらには限定されない。変形例として、結合材及び／又は断熱材２１６は、接着剤であっても良い。断熱材２１６は、容器内容物を温かい状態又は冷えた状態に保つ断熱性、凝縮物及び／又は液体の吸収性を含む（これらには限定されない）幾つかの性質を有するのが良く且つ／或いは断熱材２１６は、高温材料（例えば、１５０°Ｆ（６５．６℃）を越える温度の材料）との接触時に膨張するのが良く、好ましくは、設計上定められた活性化温度になる前では、例えば、ほぼ室温では不活性状態のままである。断熱材２１６は、再パルプ化可能、再生利用可能且つ／或いは生分解性であるのが良い。
【００１９】
別の例では、不活性ガス、例えば窒素ガスを断熱材２１６中に注入するのが良い。例えば、不活性ガス、例えば窒素ガスを使用される場合のあるホットメルト接着剤、デンプンを主成分とする接着剤又は天然ポリマー接着剤中に注入するのが良い。ガスを内壁１０２の外面に差し向けてその後外壁１０４を配置しても良く、それにより、これら材料にフォーム構造を与え、従って、二重壁容器の機械的性質及び断熱性を向上させることができる。例えばガスを外壁１０４に差し向ける前に或いは外壁１０４への差し向け中にガスを断熱材２１６中に注入しても良い。
【００２０】
図３は、容器１００と組み立てられた外壁１０４（図２）、例えばスリーブの断面を示している。この図は、例示であって、本発明を限定するものではない。コップにかえて任意の容器、例えば圧力成形トレー、スープ用桶形容器又はばらの飲料容器を用いることができる。外壁１０４は、内面３０６及び外面３０４を有するのが良い。断熱材２１６を内面３０６、外面３０４及び／又は内面３０６と外面３０４との間の空間３０２、例えばスリーブの内壁に付けるのが良い。内面３０６と外面３０４との間には必ずしも空間３０２が設けられるわけではない。
【００２１】
断熱材２１６、例えば膨張可能な材料を不活性形態で外壁１０４の内面３０６に付けるのが良い。非活性化断熱材２１６を外壁１０４の厚さをそれほど変えない薄膜として被着させることができる。また、断熱材２１６を外壁１０４の内側に付けることにより、外壁１０４の外面の印刷可能性を保つことができる。外壁１０４に付けた非活性化断熱材２１６を例えば標準型紙コップと組み立てる場合、かかる断熱材は、コップのスリムな輪郭形状を維持することができる。変形例として、製造中、熱膨張性材料の膨張を促進するために熱膨張性材料をマイクロ波によって活性化させても良く、その後、スリーブとして組み立てる。これにより、膨張性接着剤／被膜を製造中に膨張させ、それにより、製造後及び使用前における追加の剛性及び強度が得られる。
【００２２】
図４は、容器、例えば上述の容器１００を作るための包装材料又は基材を製造する例示の機械システム４００の図である。例えば、機械システム４００は、多数の段を備えたコンベヤ型機械システム、例えばほんの一例を挙げるに過ぎないが、スイス国グレッチェン所在のアシトレード・エージー（Asitrade AG）により製造されたAsitrade微小ひだ貼り合わせ機械であるのが良い。図４は、プロセスの３つの並行な図、即ち、機械の図Ａ、シート材料が機械を通って移動することができる仕方を示す図Ｂ及び結果として得られた製品の断面図Ｃを提供している。機械システム４００は、相当な長さにわたって長手方向に延びるのが良く、この機械システムは、その長さに沿って多数のワークステーションを有するのが良い。包装材又は基材の状態に組み立てられたシート材料は、図４に示されているように機械に沿って右から左に移動する。
【００２３】
機械システム４００は、ロール又はウェブとしてばらで提供される場合のある第１のシート材料４０２を用いる。第１のシート材料４０２は、機械システム４００中に送り込まれるのが良く、そしてホイール利用、ベルト利用又は他の運搬システムによってプロセスの種々のステップを通って送られるのが良い。図４は、ホイール利用システムの使用法を示している。代替的に又は追加的に、機械システム１００は、あらかじめ印刷されると共に既に特定の包装材のパターン又はブランク、例えば、とりわけ、カップ、容器、プレート、クラムシェル、トレー、袋又は飲料容器ホルダのブランクが打ち抜きされているシート材料を用いても良い。
【００２４】
第１のシート材料４０２は、幾分かの剛性を有すると共に曲げ可能であり又は定めた線に沿う曲げを容易にするよう刻み目を入れることができる全体として扁平な材料で構成されるのが良い。例えば、シート材料４０２は、シングルフェースライナーペーパー、例えば、クラフト紙、クレー被覆新聞紙再生厚紙、ホワイトトップライナー、容器厚紙、固体漂白スルフェート（ＳＢＳ）厚紙又は他の材料（これらには限定されない）であるのが良い。材料を例えば耐水性又は耐流体性を増大させるよう処理するのが良く、この材料の選択された部分に印刷が施されるのが良い。代替的に又は追加的に、シート材料４０２は、段ボール、チップボード、プライウッド、金属化紙、プラスチック、ポリマー、繊維、複合材、上述の混合物又は組み合わせ等で構成されても良い。第１のシート材料４０２は、再利用可能な材料で作られても良く又は堆肥化可能、生分解性又はこれらの組み合わせであっても良い。
【００２５】
第１のシート材料４０２は、ローラ４０８によって第１のワークステーション４２０に送られるのが良い。第１のワークステーション４２０は、波付けステーションであるのが良い。第１のワークステーション４２０は又、波付けロールを有するのが良い。波付けロールは、第１のシート材料４０２又は他の媒体紙を一連の波又は溝の状態に形作ることができる。変形例では、単一層又はシングルシート基材を第１のシート材料４０２又は紙媒体として波付けなしに直接投入しても良い。
【００２６】
第１のワークステーション４２０は、固定材料を第１のシート材料４０２の側、即ち、溝トップ又は他の媒体紙の側に塗布することができるアプリケータを更に有するのが良い。さらに、アプリケータは、固定部材、例えば接着剤を収容したトラフであるのが良い。トラフは、接着剤を波付けロールにより得られた波又は溝の先端に塗布するよう波付けロールの近くに配置されるのが良い。追加的に又は代替的に、固定材料は、吹き付け、はけ塗り又は他の仕方で塗布されても良い。例えば、アプリケータは、固定材料を第１のシーティング（又は他の媒体紙）材料４０２の側に吹き付けることによって固定材料を塗布することができる。アプリケータからのスプレーは、連続又は間欠的であって良く、かかるスプレーは、固定材料の破線、縞、ドット又は楕円を作ることができる。アプリケータを動かすことにより又は第１のシート材料４０２を吹き付け装置に対して動かすことによって意匠及びパターンを施すことができる。
【００２７】
固定材料は、例えば、接着剤、断熱材料２１６又は例えば固定特性を備えた他の材料又は被膜であるのが良い。種々の膨張性断熱材料２１６については、詳細に上述した。さらに、固定材料は、ホットメルト若しくは非ホットメルト接着剤又は常温又は低温硬化接着剤、例えばホットメルト接着剤、デンプンを主成分とする接着剤、天然ポリマー接着剤、セルロースを主成分とする接着剤、グルー、ホットメルトグルー、ポリマー結合剤、合成物、フォーム等であるのが良い。
【００２８】
固定材料は、状態調節及び準備ステーション４３２のところに源を発するのが良いライン４２２からアプリケータに送られるのが良い。微小球又は他の膨張性断熱材料を状態調節及び準備ステーション４３２であらかじめデンプン、結合剤又は他の接着剤と混合し、その後、第１のワークステーション４２０のアプリケータに送り出すのが良い。
【００２９】
幾つかの実施形態では、アプリケータは、熱膨張性被膜のパターンを本明細書において単一層シートと呼ぶ第１のシート材料又は他の紙媒体に被着させることができ、次にこの単一層シートをマイクロ波加熱装置によって加熱し、それにより、熱膨張性被膜が膨張する。この被覆及びパターン付け単一層シートを次にパターン付けされた被膜を有する最終製品の状態に処理するよう送る。
【００３０】
さらに別の実施形態では、例えば第２のシート材料４０４を第１のシート材料４０２に押し付けることによって第１のシート材料４０２を第２のシート材料４０４と合体させるのが良い。第２のシート材料４０４を固定材料により第１のシート材料４０２に固定するのが良く、その結果、２層シート材料４２６、例えば図４Ｃに示されているようなシングルフェース溝付きシート材料が得られる。
【００３１】
波付け又は第１のワークステーション４２０内において所定の温度を超えるどのような温度でも熱膨張性接着剤又は被膜を過剰に乾燥させるというマイナスの副作用を生じさせる場合があり、それにより、接着剤又は被膜中の微小球の時期尚早な部分膨張が生じる場合がある。乾燥しすぎたままの状態に放置した場合、熱膨張性接着剤又は被膜は、この場合、迅速に加熱されるようマイクロ波エネルギーを吸収するのに十分な水分を含まない。したがって、波付けステーションのところで組み合わせ段ボール紙、例えば片面ボール紙に加えられる温度は、好ましくは、約２００°Ｆ（９３．３℃）又はこれよりも低い温度に維持される。
【００３２】
２層シート材料４２６は、次に、工業用マイクロ波加熱装置４２７を越えていき又はこれを通過するのが良く、この工業用マイクロ波加熱装置は、マイクロ波を２層シート材料に及ぼすよう第１のワークステーション４２０の後ろでコンベヤベルトの周りに設置されるのが良い。水分は、好ましくは、状態調節及び準備ステーション４３２で準備された混合物から熱膨張性断熱材料２１６内に残っている。この水分は、マイクロ波加熱装置４２７から出るマイクロ波パワーの吸収を受けやすく、かくして、迅速に昇温し、それによりアプリケータにより塗布された接着剤／被膜の断熱材料２１６を膨張させる。
【００３３】
マイクロ波加熱装置４２７は、好ましくは、９１５ＭＨｚ若しくは２．４５ＧＨｚ又は他の何らかの許容可能な周波数で動作するプレーナ型である。マイクロ波加熱装置４２７は、管状又は他の形式の加熱器であっても良い。これら形式の工業用マイクロ波加熱装置は、一般に、マイクロ波場中の電磁エネルギーを吸収する極性分子を含む水含有混合物又は製品を乾燥させるために用いられ、その結果、水が加熱されて乾燥し、場合によっては製品が調理される。マイクロ波加熱装置４２７は、プレーナ型である場合、図５〜図８で分かるように、ペーパーウェブ又は他の基材が通過するためのマイクロ波ガイド又はチャネルの２つのパネル相互間に細い開いたスロットを有するのが良い。マイクロ波加熱装置４２７は、ペーパーウェブ又は基材を乾燥させるだけでなく、ペーパー層相互間又はペーパーにあらかじめ塗布された膨張性材料を活性化させて膨張させることができる。
【００３４】
２層シート材料４２６、例えばシングルフェース溝付きシート材料は、機械システム４００から出て次の処理、例えば打ち抜き、印刷、状態調節、折り畳み等に進むことができ、その結果、最終の製品が得られる。変形例として、２層シート材料４２６を以下に説明するように機械システム４００で更に処理しても良い。マイクロ波加熱装置４２７は、変形例として、機械システム４００を下って更に処理を行うステーションに沿って配置されても良い。例えば、膨張性接着剤又は被膜をプロセス中、後の段で塗布しても良く、その後、ある箇所で、マイクロ波加熱装置４２７は、後で説明するように接着剤／被膜を膨張させるよう位置決めされても良い。したがって、マイクロ波加熱装置４２７の配置場所は、重要ではなく、機械システム４００の部分への取り付けを容易にする目的で幾つかの場所が良好である場合がある。
【００３５】
２層シート材料４２６は、第２のワークステーション４３０に運ばれるのが良い。第２のワークステーション４３０は、固定材料を２層シート材料４２６の一方の側又は面に塗布することができるアプリケータを有するのが良い。例えば、アプリケータは、固定材料を２層シート材料４２６の第２のシート材料４０４の側に塗布することができ、第２のシート材料４０４は、２層シート材料４２６の内側に位置するのが良い。代替的に又は追加的に、アプリケータは、固定材料を２層シート材料４２６の第１のシート材料４０２の側に塗布しても良い。固定材料は、膨張性接着剤又は断熱被膜であるのが良く又はこれを含むのが良い。例えば、固定材料は、例えばホットメルト接着剤、デンプンを主成分とする接着剤、天然ポリマー接着剤、セルロースを主成分とする接着剤、グルー、ホットメルトグルー、ポリマー結合剤、合成物、フォーム等であるのが良い。
【００３６】
固定材料は、吹き付け、はけ塗り又はその他の仕方で塗布されるのが良い。例えば、アプリケータは、固定材料を収容したトラフ（樋）であるのが良い。トラフは、ロールの近くに配置されるのが良く、ロールは、ペーパーを第２のワークステーション４３０に送り込んで固定材料が波付けロールにより生じた波又は溝の先端部に塗布されるようにする。第２の実施例として、アプリケータは、固定材料を第１のシート材料４０２、第２のシート材料４０４又はこれら両方の側に吹き付けることによって固定材料を塗布しても良い。アプリケータからのスプレーは、連続又は間欠的であって良く、かかるスプレーは、固定材料の破線、縞、ドット又は楕円を作ることができる。アプリケータを動かすことにより又は第１のシート材料４０２を吹き付け装置に対して動かすことによって意匠及びパターンを施すことができる。
【００３７】
第２のライナーであるのが良い第３のシート材料を２層シート材料４２６に押し付けることによって２層シート材料４２６を第３のシート材料４１０に結合するのが良く、それにより３層シート材料４３４が得られる。
【００３８】
３層シート材料４１０は、幾分かの剛性を有すると共に曲げ可能であり又は定めた線に沿う曲げを容易にするよう刻み目を入れることができる全体として扁平な材料で構成されるのが良い。例えば、３層シート材料４１０は、シングルフェースライナーペーパー、例えば、クラフト紙であるのが良い。材料を例えば耐水性又は耐流体性を増大させるよう処理するのが良く、この材料の選択された部分に印刷が施されるのが良い。代替的に又は追加的に、３層シート材料４１０は、段ボール、チップボード、ＳＢＳ、金属化紙、プラスチック、ポリマー、繊維、複合材、上述の混合物又は組み合わせ等で構成されても良い。３層シート材料４１０は、再利用可能な材料で作られても良く又は堆肥化可能、生分解性又はこれらの組み合わせであっても良い。
【００３９】
第２のワークステーション４３０は、貼り合わせ機であるのが良い。多層シート材料、例えば３層シート材料４３４の層は、結果として得られる包装材料の構造的一体性及び外観を向上させることができる。変形例として、マイクロ波加熱装置４２７は、マイクロ波エネルギーで例えば貼り合わせ中、第２のワークステーション４３０を通過している多層シート材料を照射するよう第２のワークステーション４３０のところ又はその近くに配置されても良い。マイクロ波加熱装置４２７は、この場合、固定材料として多層シート材料に被着された接着剤又は被膜（これは、熱膨張性コンポーネント、例えば微小球を含む）を迅速に加熱し、かくして膨張させることができる。第２のワークステーション４３０を出た多層シート材料は、更に状態調節され、切断され、又は打ち抜かれ、そして輸送のために積み重ねられるのが良い。次に、多層シート材料は、容器１００の状態に形成されるのが良い。
【００４０】
数回の実験室での実現可能性試験がありふれたオフィス用マイクロ波オーブン及びパイロットプレーナ型工業用マイクロ波加熱装置を用いて実施された。Ｅ溝片面段ボール及びＦ溝単一壁段ボールをこれらの試験において基材として用いた。これら試験結果としては、媒体とライナーとの間にサンドイッチされた熱膨張性接着剤及び被膜を活性化させて膨張させる実現可能性が確認された。試験は又、乾燥及び水蒸気エネルギー消費量の減少の促進を示した。試験は又、角度のある導波路、例えば４５°に差し向けられたマイクロ導波路形態は、熱膨張性接着剤又は被膜が用いられていないプロセスと釣り合ったプロセスの速度の増大をもたらすよう機械システム４００上にインラインで用いられるのが良いことを示した。
【００４１】
図５〜図８は、マイクロ波加熱装置４２７に用いることができるマイクロ導波路の種々の略図を示しており、マイクロ導波路は、板紙、シート材料又は他の基材を機械システム４００中に運ぶ１本又は２本以上のコンベヤベルト５０３の周りに配置されるのが良い。図示のマイクロ波加熱装置４２７は、シート材料を通過させる細いスロット５０５を備えたプレーナ型である。図７は、横方向側面図、図８は、マイクロ波加熱装置４２７の前方方向又は縦方向を示している。マイクロ波加熱装置４２７は、シート材料を照射する表面積を増大させるよう互いに連結されている多数のマイクロ導波路チャネルを有するのが良い。マイクロ波加熱装置４２７の図５〜図８に示されている寸法は、例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【００４２】
図９は、熱膨張性接着剤又は被膜の膨張を促進するよう多層シート材料のマイクロ波による加熱を含むプロセスにおいて多層シート材料を製造する例示の方法の流れ図である。図９に示されている破線は、この方法の１つ又は２つ以上のステップを迂回する選択的な経路を含む。ブロック９００では、第１のシート材料を機械システム４００中に運び込み、そしてこれに波付けする。ブロック９１０では、固定材料を第１のシート材料の１つの又は一方の面に塗布する。固定材料は、デンプン及び微小球又は他の何らかの配合物を含むのが良い熱膨張性接着剤又は被膜であるのが良い。ブロック９２０では、第２のシート材料を第１のシート材料に被着させる。この２層シート材料が熱膨張性被膜を含む固定材料を有する場合、ブロック９３０において、２層シート材料をマイクロ波エネルギーで加熱して熱膨張性接着剤／被膜を膨張させる。ブロック９４０では、２層シート材料を例えば印刷、打ち抜き、ブランクからの除去及び／又は組み立てによって最終製品への処理のために運ぶ。
【００４３】
ブロック９５０では、第２の固定材料を２層シート材料の１つの面に被着させる。第２の固定材料は、デンプン及び微小球又は他の何らかの配合物を含むのが良い熱膨張性接着剤又は被膜であるのが良い。このステップに続き、多層シート材料は、或る特定のステップに向かってスキップしてもよく、そして最初に第３のシート材料を被着しないで加熱されると共に／或いは貼り合わされる。あるいは、ブロック９６０において、第３のシート材料を第１又は第２のシート材料の露出面に被着させる。ブロック９７０では、第２の固定材料が熱膨張性接着剤又は被膜である場合、多層シート材料をマイクロ波エネルギーで加熱して熱膨張性接着剤又は被膜を膨張させる。ブロック９８０において、多層シート材料を貼り合わせる。即ち、第１、第２及び第３のシート材料を一緒に被着させる場合、ブロック９８０においてこれらシート材料を互いに貼り合わせる。ブロック９４０において、次に、多層シート材料又は基材を処理して最終製品にし、かかる処理としては、印刷、打ち抜き、ブランクからの除去及び／又は組み立てが挙げられる。
【００４４】
例えば、結果として得られた多層シート材料を例えば包装用ブランクの被着及びその後のシート材料からの包装用ブランクの除去及び最終製品へのブランクの組み立て（ブロック９４０）によって更に処理するのが良い。プロセスの最終製品（これは、例えば、カップ、容器ホルダ、容器スリーブ、クラムシェル、トレー等である場合がある）を上述の材料のうちの１つ又は２つ以上の１つ又は２つ以上の層で作ることができる。材料の多数の層を用いる場合、これら層を強度を増大させるために接合し、例えば、貼り合わせ、接着し又は違ったやり方で互いに取り付けるのが良い（これらには限定されない）。
【００４５】
上述したように、断熱材２１６の使用は、容器に対して良好なしっかりとした手触りを維持しながら容器、スリーブ等を製作するのに必要な基材の厚さを減少させるのに役立ちうる。断熱材２１６は又、容器の断熱性を向上させると共に用途に応じて飲料又は食品をより長く温かい又は冷たい状態を保つのに役立つ。基材は、天然繊維、合成繊維又はこれら両方の繊維で作られるのが良く、例えば、ＳＢＳ（固体漂白スルフェート）厚紙又は板紙で作られるのが良い。スリーブ材料、例えばライナー又は媒体は、１０ポンド／１０００平方フィート（０．０４９ｋｇ／ｍ2）〜１００ポンド／１０００平方フィート（０．４９ｋｇ／ｍ2）の材料、好ましくは１５ポンド／１０００平方フィート（０．０７３ｋｇ／ｍ2）〜４０ポンド／１０００平方フィート（０．１９５ｋｇ／ｍ2）の材料で作られるのが良い。
【００４６】
本発明の種々の実施形態を説明したが、本発明の範囲に属する多くの実施形態及び具体化例を想到できることが当業者には明らかであろう。例えば、図に示されており又は特許請求の範囲の記載に反映される方法のステップは、特段の指定がなければ、これらが提供される仕方によって特定の実施順序を必要とする。開示したステップは、例示として挙げられており、従って、追加の又は異なるステップを実施することができ又はこれらステップを別の順序で実施することができる。
【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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