JP2014507122A - 印刷溶液を用意するプロセス、及びパターン付きタバコ包装材を作成するプロセス - Google Patents
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Abstract
パターン付きのタバコ包装材を作成するプロセスは、印刷溶液を用意するステップを含み、この印刷溶液を用意するステップは、少なくとも水及びデンプンを混合させてデンプン混合物を生成するステップと、デンプン混合物を、少なくとも約１８０°Fの温度で、好ましくは少なくとも約３０分間にわたって加熱して、アミロペクチン及びアミロースを放出させるステップと、プロピレングリコールをデンプン混合物に加えるステップと、デンプン混合物及びプロピレングリコールを混合させて印刷溶液を生成するステップと、を含み、印刷溶液は、高い温度（１２０°F〜１５０°F）にて維持及び付与される。本プロセスは、包装材のベースウェブを与えるステップと、印刷溶液を所定パターンで包装材に付与するステップとを、さらに含む。
Description
関連出願のクロスリファレンス
本願は、2010年12月13日に出願された米国仮出願第61/422,525号に基づいて、35 U.S.C. §119(e)に規定される優先権を主張する。米国仮出願第61/422,525号の全ての内容が、本明細書に包含される。
本願は、2010年12月13日に出願された米国仮出願第61/422,525号に基づいて、35 U.S.C. §119(e)に規定される優先権を主張する。米国仮出願第61/422,525号の全ての内容が、本明細書に包含される。
本願出願前に開発された技術は、2007年5月25日に出願された米国特許出願第60/924,676号（特許文献１）に基づいて優先権を主張する、2008年5月23日に出願された米国特許出願第12/153,783号（特許文献２）に記載されている。特許文献１、２の全ての内容が、本明細書に包含される。
本発明は、一般的に、印刷溶液を含むパターン付きタバコ包装材を作成するプロセスに関する。具体的に、本発明は、特別に考案された酸化デンプン印刷溶液を有する、パターン付きのタバコ包装材を作成するプロセスに関する。
好適実施態様において、パターン付きタバコ包装材を作成するプロセスは、印刷溶液を用意するステップと、包装材のベースウェブを与えるステップと、印刷溶液を所定パターンで包装材に付与するステップとを、含む。好ましくは、印刷溶液を用意するステップは、少なくとも水及び酸化デンプンを混合させて約７０°Fよりも高い温度で水性酸化デンプン混合物を生成するステップと、水性酸化デンプン混合物を少なくとも約１８０°Fから約２００°Fまで、より好ましくは約１９５°Fまでの温度にまで加熱するステップと、水性酸化デンプン混合物の温度を少なくとも約３０分間、より好ましくは少なくとも約４５分間にわたって維持して、デンプン粒子を破裂させてアミロース及び／又はアミロペクチンを放出させるステップと、プロピレングリコールを水性酸化デンプン溶液に加えるステップと、水性酸化デンプン溶液とプロピレングリコールとを混合させて印刷溶液を生成するステップとを、含む。好ましくは、混合させる間、印刷溶液の温度を、少なくとも約３０分間にわたって維持する。
随意に、本プロセスは、炭酸カルシウムを印刷溶液に加えるステップを含んでもよい。好ましくは、加熱及び混合ステップの後、かつ印刷ステップの前に、炭酸カルシウムを印刷溶液に加える。
好適実施態様において、印刷ステップは、印刷溶液を約１２０°F〜約１５０°F、より好ましくは約１２０°F〜約１４０°Fの温度にまで冷却するステップと、印刷時で使用するまで印刷溶液をこの温度に維持するステップとを、さらに含む。好ましくは、本プロセスは、加熱及び維持ステップの間に印刷溶液を攪拌するステップを、さらに含む。
好適実施態様において、印刷溶液を、約１２０°F〜約１５０°F、より好ましくは約１２０°F〜約１４０°Fの温度で、包装材に付与する。
好適実施態様において、印刷溶液は、２０回転毎分（rpm）での#1スピンドルを有するBrookfield RVDV-2粘度計を用いて１２０°Fで測定した場合に、約４０センチポアズ（cP）〜約８０cPの粘度を有する。より好ましくは、印刷溶液の粘度を、温水及び／又は熱を加えて調節することにより、Zahn #2カップを用いて約１２０°Fの温度で測定した場合に、約１８．０±１．５秒間のプレスでの粘度レベルとする。好適実施態様において、印刷溶液は、約４〜約８のpHを有する。より好ましくは、印刷溶液は、炭酸カルシウムの追加後に、約７〜約８のpHを有する。
好適実施態様において、ベースウェブ上に機械方向又は縦方向に配列された複数の横方向バンドを形成すべく、印刷溶液をベースウェブに付与する。ここで、ベースウェブは横方向を有する。所定パターンは、ベースウェブ上を互いに略平行に延びるとともにそれぞれ略横方向に延びる複数のバンドを含んでもよい。好ましくは、ベースウェブは、縦方向を有する。所定パターンは、縦方向に延びるストライプを含んでもよい。好ましくは、ベースウェブは、横方向及び縦方向を有する。所定パターンは、ベースウェブ上で横方向に互いに離間するとともに縦方向に互いに離間する複数の領域を含んでもよい。
好適実施態様において、印刷プロセスは、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷、スプレー印刷、及びダイ印刷からなるグループから選択される。好ましくは、印刷プロセスは、グラビア印刷である。
好適実施態様において、印刷溶液は単一層でベースウェブに付与される。
他の実施態様において、喫煙物品は、タバコロッドと包装材とを含む。好ましくは、包装材は本明細書で説明するプロセスにより作成される。
図面を参照しながら本明細書を読むことにより、当業者であれば本発明の多くの目的及び利点が明らかになるであろう。なお、図面では、同様の参照番号が、同様の構成要素に付与されている。
好適な一実施形態において、パターンが施されたタバコ包装紙を作成するプロセスは、印刷溶液を用意するステップと、包装材のベースウェブを与えるステップと、所定パターンで印刷溶液を包装材に付与するステップとを、含む。このように作成されたタバコ包装材によれば、タバコ包装材により装飾された喫煙物品の低着火特性を得ることができる。この低着火特性によれば、くすぶっている喫煙物品が基板上に不注意に置かれたときに、放置された喫煙物品によって基板が着火されにくくすることができる。
この好適な実施形態において、所定パターンは、横方向バンド等の、少なくとも１つのバンド又は印刷領域を含んでもよい。好適には、所定パターンを、印刷技術を用いて付与してもよい。この印刷技術としては、例えば、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷、スプレー印刷、ダイ印刷等がある。最も好適には、印刷技術としてグラビア印刷を用いてもよい。好適には、所定パターンを単一通過（single pass）で付与してもよい。この好適実施形態によれば、単一通過毎に、デンプン溶液のグラビア印刷を、例えば商業的に許容できる印刷速度で、行うことができる。
この包装材により装飾された喫煙物品の着火特性を向上させるためには、酸化デンプンを含むとともに本明細書で説明するプロセスにより生成された印刷溶液によって、パターンを付与することが好ましい。この付与される材料（add-on material）の好適な印刷特性及びフィルム形成特性は、２０回転毎分（rpm）での#1スピンドルを有するBrookfield RVDV-2粘度計を用いて、１２０°Fで測定した場合に、約４０センチポアズ（cP）〜約８０cP、より好ましくは約４０cP〜約６０cPの、粘度を有する酸化デンプン水溶液を用いることによって、達成することができる。プレス機又は印刷時では、温水及び／又は熱を加えることによって粘度が調節されて、好適な最終の印刷溶液を得る。この最終の印刷溶液は、Zahn #2カップを用いて１２０°Fで測定した場合に、約１６．５〜１９．５秒、より好ましくは約１７秒〜約１９秒の、粘度を有する。印刷溶液に用いられるデンプンは、初めに、水と混合されることで、約２９（重量）％〜約３４（重量）％、より好ましくは約３０（重量）％〜約３３（重量）％の固形分を有する、水性デンプン混合物を生成することが好ましいここで、あらゆるデンプンを用いることができる。本発明の目的に鑑みれば、酸化デンプンを用いることが好ましいが、これに限定されない。好適な酸化デンプンとしては、例えばNational Starch LLC社によるFloMax（登録商標）８等の酸化タピオカデンプンがある。この種類（例えば、タピオカ）や処理（例えば、酸化）によって、好適な分子質量範囲内のデンプン成分（例えば、アミロース及びアミロペクチン）を得る。
好適には、印刷溶液は、印刷中に水性デンプン溶液を付与し乾燥させる際に、ベースウェブにしわができにくくする（プロピレングリコールの「抗しわ」効果）のに十分な量の1, 2-プロピレングリコールをも含む。この効果は、最終的な包装材においてバンド内に坪量約０．３〜０．５g/m2以上のプロピレングリコールが存在するように、包含量を調節することによって達成できる。プロピレングリコールや他の「抗しわ」剤の包含量については、2009年3月8日に出願された"Patterned Wrapper with an Anti-Wrinkling Agent"と題する米国特許出願第61/064,439号（特許文献３）に、より詳細に記載されており、特許文献３の内容は本明細書に包含される。好適な溶液は、溶液の総重量に対して約７重量％〜約１０重量％のプロピレングリコールと、溶液の総重量に対して約２１重量％のデンプンと、溶液の総重量に対して約１１重量％の炭酸カルシウムとを、包含することができる。
好適な包含量と、酸化デンプン水溶液の煮込み（cooking）完了時又はその手前でのプロピレングリコールの追加とによって、プロピレングリコールはさらに有利な効果を奏することが判った。煮込んだ水性デンプン溶液内にプロピレングリコールが包含されることにより、プロピレングリコールは、デンプン成分が老化又はゲル化するのを抑制して、安定剤として作用する。プロピレングリコールは、最終的に得られる印刷溶液内で、抗微生物効果をも奏する。これらの効果は共に、印刷溶液の保存可能期間の向上に繋がる。印刷溶液の保存可能期間の向上によって、印刷運転が行われる場所から遠隔にある場所で溶液を用意して、溶液を輸送することができる。後述するように、印刷溶液の保存可能期間は、搬送中及び／又は印刷時において、印刷溶液を１２０°F〜１５０°F、より好ましくは約１２０°F〜約１４０°Fに維持することで、さらに向上させることができる。また、本明細書で説明するプロセスにおいてプロピレングリコールを包含させることにより、印刷適性をさらに向上させるようなレベルにまで印刷溶液の粘度を下げる効果をも奏する。
代替実施形態では、プロピレングリコールに加えて、又はその代わりに、他の抗しわ剤を用いることができる。適切な抗しわ剤としては、ポリオールや、同等の作用を有する他の物質がある。ポリオールとしては、グリセリン、グリセロール、ポリエチレングリコール、グルコース、スクロース、イソマルト、マルチトール、ソルビトール、キシリトールがあるが、これらに限られない。
好適には、炭酸カルシウム等の従来のフィラー材料を、要望に応じて、印刷溶液に包含させることで、印刷される材料を薄めて包装材上で視認しにくくするとともに、最終的に得られる喫煙物品の自己消火性能を向上させることができる。炭酸カルシウムを包含させる場合、好適には、炭酸カルシウムを、印刷直前に印刷溶液に追加する。炭酸カルシウムによれば、これが追加される溶液内での水含有率を減らして、包装材にしわができにくくすることができる。好適には、印刷溶液は、炭酸カルシウムが追加された後に、約４〜約８、より好ましくは約７〜約８のｐＨを有する。
一般的に、印刷溶液からなる所定パターンを包装材のベースウェブに付与することによって、着火（IP: Ignition Propensity）特性の向上と、自己消火（SE: Self-Extinguishment）特性の向上とを、達成することができる。着火性は、ASTM E 2187--04, "Standard Test Method for Measuring the Ignition Strength of Smoking Articles"に沿った標準試験によって測定される。この文献は、本明細書に包含される。着火性は、喫煙物品が基板上に置かれたときに、タバコロッドが安定的に燃え続けるのに十分な熱を喫煙物品が発生する確率を意味する。IP値は低いことが望ましく、これによって、くすぶっている喫煙物品によってその下の基板が発火するおそれを低減させることができる。
自己消火性（本明細書では「SE」ともいう。）は、自由燃焼状態での喫煙物品のくすぶり特性を意味する。SEを評価する際には、温度２３℃±３℃と相対湿度５５％±５％にて、実験室試験を行う。この間、温湿度記録計によって温度と相対湿度とを監視すべきである。試験の間に出た燃焼生成物は、排出フードによって除去する。試験の前では、試験対象となる喫煙物品を、２４時間にわたって、相対湿度５５％±５％と温度２３℃±３℃の条件下におく。試験の直前では、喫煙物品をガラスビーカー内に配置して、自由な通気を確保する。
SE試験は、包囲体又は試験箱の中で行う。単一ポート喫煙装置又は電気ライターを用いて、試験のために喫煙物品を着火する。試験中では、装置又は「角度保持器」が、試験対象の喫煙物品の一端を、０°（水平方向）、４５°、及び／又は９０°（垂直方向）の角度で保持する。好ましくは、２０個の喫煙物品の各々が、０°、４５°、及び９０°のそれぞれの位置で試験される。１つ以上の装置を用いる場合、喫煙物品どうしの干渉を防止すべく、喫煙物品が互いから離れる方向を向くように、これらの装置を配置することが好ましい。くすぶる炭の最前線がチッピング紙（tipping paper）に到達する前に喫煙物品の火が消えた場合、結果は「自己消火」と記録される。一方、くすぶる炭の最前線がチッピング紙に到達するまで喫煙物品がくすぶり続ける場合、結果は「非消火」と記録される。よって、例えば、SE値９５％は、試験対象の喫煙物品のうち９５％が自由燃焼条件下で自己消火を示したことを意味し、SE値２０％は、試験対象の喫煙物品のうち僅か２０％が自由燃焼条件下で自己消火を示したことを意味する。
本明細書において、SE値について、「０°値で自己消火」、「４５°値で自己消火」、又は「９０°値で自己消火」という場合があり、これらはいずれも、それぞれの角度で試験したときのSE値を意味する。また、SE値について、「自己消火平均値」という場合は、３つの角度位置での平均値を意味し、すなわち、（i）「０°値で自己消火」、（ii）「４５°値で自己消火」、及び（iii）「９０°値で自己消火」の平均値を意味する。「自己消火値」又は「SE値」との用語は、０°でのSE、４５°でのSE、９０°でのSE、又はSE平均値のいずれかに限定されるものではなく、これらのうちいずれを指してもよい。
印刷溶液からなる所定パターンは、一般的に、約１０〜約８０ CORESTA単位の透過性を有するベースウェブに、付与される。好ましくは、印刷溶液は、ベースウェブ上にフィルムを形成する。フィルムは、乾燥しているとき、局所的に拡散値を、（フランスのSodim SAS社による）Sodim CO2 Diffusivity Testerを用いて測定した場合における０〜約０．２５cm/秒にまで、低減させるのに効果的である。Diffusivity Testerを用いて１枚の紙の拡散性を測定する際には、紙を固定ヘッド内に位置決めして、紙によって２つの垂直に並んだ室を隔てるようにする。上室は例えば窒素等のキャリアガスを含み、下室は例えば二酸化炭素等のマーカーガスを含む。これら２室間には圧力差が無いことから、ガスの移動はガスの濃度差のみに起因して発生し、また、透過は発生しない。なお、透過は、紙の両面間で圧力差が維持されるときに発生する。所定時間（例えば、約２５秒）後、上室の窒素ストリーム内での二酸化炭素の濃度を、分析器によって測定する。次ぎに、コンピュータが、濃度を拡散性に変換する。
包装材にフィルムを付与するのに用いるデンプンのパラメータを選択する際には、様々なバランスやトレードオフが必要となる。例えば、高分子量のデンプンは効果的な拡散性の低減をもたらし得る一方で、そのような高分子量デンプンは溶解度が低いことから、低濃度で用いる必要があり、ゆえに水含有率の高い印刷溶液となり、乾燥させるための条件を厳しくするとともに、ベースウェブにしわができやすくなる。
好適実施形態では、図１に示すように、印刷溶液は、バッチプロセスにおいて、容器内に水を加える（ステップ１００）とともに、酸化デンプンを加える（ステップ１０５）ことによって、用意される。このバッチプロセスでは、水と酸化デンプンを約７５°Fで約１５回転毎分（rpm）という低速で混合させる（ステップ１１０）ことで、デンプン粒子を水中に拡散させ、約４〜約５．５のpHを有する水性酸化デンプン混合物を生成する。この好適実施形態では、水に酸化デンプンを加える（ステップ１０５）前に、水を約７５°Fにまで加熱してもよい。混合（ステップ１１０）の後、酸化デンプン混合物を、少なくとも約１８０°Fから少なくとも約２００°Fまで、より好ましくは約１９５°Fまでの温度にまで加熱する。約６０〜約９０分という好適な時間にわたって、好ましくは均一性を確保すべく攪拌しながら、温度を上昇させることが好ましい。好ましくは、加熱された酸化デンプン混合物の温度を、維持する（ステップ１３０）ことによって、「煮込み」を行う。ここでは、約１８０°Fから約２００°Fまで、より好ましくは約１９５°Fまでの範囲内で選択された温度にて、少なくとも約３０分間、より好ましくは少なくとも約４５分間にわたって、この溶液を混合させる。加熱ステップ及び維持ステップでは、デンプン粒子（顕微鏡で観察可能）が、水を吸収し、膨張し、破裂し、アミロース及び／又はアミロペクチンを溶液内へと放出するものと推測される。
水性酸化デンプン溶液の温度を加熱（ステップ１２０）して維持（ステップ１３０）した後、本プロセスでは、プロピレングリコールを水性酸化デンプン溶液に加え（ステップ１５０）て、前記選択された温度に、又は、より好ましくは丁度若しくは約１８０°Fに、温度をほぼ一定に保持しながら、溶液を混合させる（ステップ１６０）ことが好ましい。仮にプロピレングリコールを加えるときに溶液が室温にある場合、溶液の温度が、前記１９５°Fから温度約１８０°Fへ下降し得る。プロピレングリコールを加えた（ステップ１５０）後、水性酸化デンプン溶液を少なくとも約３０分間混合させて、プロピレングリコールを水性酸化デンプン溶液内で完全に分散させる。
好ましくは、加熱ステップ（ステップ１２０）、維持ステップ（ステップ１３０）、及び追加ステップ（ステップ１５０）の後において、水性酸化デンプン溶液を継続的に混合させる。好ましくは、プロピレングリコールが水性酸化デンプン溶液に加えられる前にプロピレングリコールを室温以上の温度に維持する。さらに、プロピレングリコールをなるべく素早く水性酸化デンプン溶液に加えることが好ましい。例えば、バッチプロセスでは、加熱ステップ（ステップ１２０）の間、維持ステップ（１３０）の間、及びプロピレングリコールを水性酸化デンプン溶液に加えるステップ（ステップ１５０）の後において、水性酸化デンプン混合物を、１０００ガロンのタンク内で、約１５rpmという低速かつ低せん断混合により、混合させることができる。好ましくは、溶液が高い温度、好ましくは約１８０°F以上の温度を有する間に、混合ステップ（ステップ１６０）を実施する。
代替実施形態では、加熱ステップ（ステップ１２０）を、ジェットクッカー（jet cooker）を用いて実施する。ジェットクッカーは、少なくとも約１８０°Ｃにまで加熱された液体を固定面（impaction surface）に向けて噴射して、液体内のデンプンの粒子構造を砕くことにより、煮込んだデンプンをほぼ継続的に「要求に応じて」生成する。
水性酸化デンプン混合物の温度を約１９５°F以上に維持することにより、デンプン粒子が膨張し、破裂し、アミロース及び／又はアミロペクチンを放出することが推測されるが、本発明はこの理論により拘束されるものではない。その後にプロピレングリコールを加えることにより、デンプン粒子の再結合を実質的に抑制して、デンプン印刷溶液のフィルム形成性能をより長期にわたって維持することができる。さらに、プロピレングリコールがデンプンと共に溶液内に存在することで、２０rpmでの#1スピンドルを有するBrookfield RVDV-2粘度計を用いて、１２０°Fで測定した場合に、約１００cP未満、好ましくは約６０cP未満、さらに好ましくは約４０cP〜約６０cPという低粘度を有する、ほぼ均一な混合物を得ることができる。
さらにプロピレングリコールを水性酸化デンプンに加えることにより、印刷溶液の安定効果と抗微生物効果を得ることができ、ゆえに、印刷溶液の保存可能期間を向上させることができる。これらの効果は、溶液が用意されてから数日間にわたって、溶液のpHが変化しない（すなわち、ほぼ一定に保たれる）ことによって、裏付けられる。
プロピレングリコールの追加ステップ（ステップ１５０）と混合ステップ（ステップ１６０）の後は、印刷溶液を約１２０°F〜約１４０°Fの温度にまで冷却（ステップ１４０）してもよい。好ましくは、印刷溶液を約１２０°F以上の温度に維持することで、凝集や粘度の増加を抑制する。溶液の温度が約１２０°F未満にまで低下すると、老化が進み、溶液の不所望なゲル化に繋がる。一旦ゲル化現象が始まると、溶液の老化した状態を元に戻すことはできない。
約１２０°Fの温度において、印刷運転の開始前での印刷溶液は、２０rpmでの#1スピンドルを有するBrookfield RVDV-2粘度計を用いて、１２０°Fで測定した場合に、約４０cP〜約６０cPの粘度を有することが好ましい。また、約１２０°Fの温度において、印刷溶液は約４〜約５のpHを有することが好ましい。印刷運転の開始直前において、プレス機では、温水の追加、（１５０°F以下での）温度の上昇、又はこれらの両方によって、所望の最終印刷粘度（約１６．５〜１９．５秒、より好ましくは約１７〜１９秒の粘度）を得るようにしてもよい。
一実施形態では、その後、印刷溶液を印刷時に使用するまで、印刷溶液をドラム／運搬具（tote）内に約１２０°F〜約１４０°Fの温度で保管してもよい。ドラム／運搬具は、少なくとも約１２０°Fの温度に維持されながら、必要に応じて断熱ブランケット又は加熱されたトラック（heated truck）を用いて搬送されてもよい。ドラム／運搬具も、加熱条件下で保管されてもよい。好適実施形態では、印刷溶液が保管される間、印刷溶液を低速度で継続的に攪拌されてもよい。好ましくは、印刷溶液は、生産後の７２時間以内に用いられる。上述した温度の維持と、プロピレングリコールの追加とによって、溶液の安定性が得られ、少なくとも２〜３日間以上の保存可能期間を得ることができる。
好適実施形態において、本プロセスは、印刷溶液に炭酸カルシウムを加えるステップ（ステップ１７０）を、さらに含むことが好ましい。好適実施形態において、約３００ポンドの印刷溶液を、約１５〜約２５分間にわたって混合させる間、約４０ポンドの水及び約４０ポンドの炭酸カルシウムとともに混合させてもよい。好ましくは、混合物をNeptune社製の羽根車を用いて低速で混合させることで、混合物内で炭酸カルシウムをけん濁させて、泡立ちを抑制して、印刷溶液を生成する。炭酸カルシウムは印刷直前に加えることが好ましく、これにより炭酸カルシウムが溶液内で沈殿するのを防ぐことができる。
コンバータ／プリンタでは、印刷溶液を、ポンプによって印刷プレス機のランドラム（run drum）へと移送することができる。好ましくは、（水及びチョークを加えた後の）最終印刷溶液は、２０rpmでの#1スピンドルを有するBrookfield RVDV-2粘度計を用いて、１２０°Fで測定した場合に、pHが約７〜約８で、粘度が約２０cPである。
プレス機において、本プロセスは、包装材のベースウェブを与えるステップ（ステップ１８０）と、印刷溶液をベースウェブに付与してタバコ包装材を作成するステップ（ステップ１９０）とを、さらに含む。
この好適実施形態では、この印刷溶液によって、ベースウェブに載せられるデンプン量を増大させ、水使用量を低減させることができる。また、水成分に対するプロピレングリコールの高い濃度によって、プロピレングリコールは、より高い抗しわ効果を奏することができる。これらの特徴によって、ベースウェブにしわが出来るのを抑制するとともに、印刷溶液の粘度を低減させて、印刷適性を高めることができる。例えば、３３CORESTA単位のベースウェブに、幅６．８ｍｍ、長さ２７ｍｍの中実（solid）バンドを形成すべく、印刷溶液を付与した後、約０．９g/m2のデンプン、約０．４g/m2のプロピレングリコール、及び約０．４g/m2の炭酸カルシウムが、ベースウェブ上に沈着する。
好適実施形態において、上述した方法で用意された印刷溶液は、任意の印刷技術を用いてベースウェブに付与することができ、このような印刷技術は、例えばグラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷、スプレー印刷、ダイ印刷からなるグループから選択されるが、これらに限定されない。本発明に適する他の印刷プロセスも、本発明の範囲に包含される。ただし、好ましくは、グラビア印刷によって印刷溶液をベースウェブに付与して、パターン付きのタバコ包装材を得るようにしてもよい。
好適実施形態において、図２に示すように、包装材のベースウェブ１０は、ロール機１２からグラビア印刷システム１４へと供給され、グラビア印刷システム１４では、上述したように用意された印刷溶液が、所定パターンで、ベースウェブ１０に付与される。新たに付与されて乾燥された所定パターンを有するベースウェブ１０は、「プレス」ロール機１６上に巻かれる。その後の公知ステップでは、「プレス」ロール機１６上に巻かれた、パターン付きの包装材は、複数の個別のボビンへと切断され、これらのボビンは、タバコ等の喫煙物品の製造に用いられるタバコロッドを装飾するために用いることができる。
グラビア印刷システム１４は、１つ以上の印刷運転を行うことができる。上述した印刷溶液は、貯蔵器（又は槽）２０から、所望印刷パターンに対応するパターン付き表面を有する印刷シリンダ２２へと、ポンプ移送又は供給されてもよい。印刷シリンダ２２は、印刷溶液浴槽内で回転する。印刷シリンダ２２の回転中において、印刷溶液はドクターブレードアセンブリ２３によってロール機の表面から拭き取られ、これにより、印刷シリンダ２２と弾性表面を有する受けロール機２４との間のニップで、印刷シリンダ２２がベースウェブ１０に接触するときに、印刷溶液が、印刷シリンダ２２の表面上のパターンで、ベースウェブに転写される。
好ましくは、ベースウェブ１０は、図３に示すように、一般的に（矢印３０で示す）横又はウェブ横断方向を有するとともに、（矢印３２で示す）縦又は機械方向を有する。好ましくは、ベースウェブ１０は、一般的に横又はウェブ横断方向と縦又は機械方向との両方を有する。図示するように、印刷された材料からなる所定パターンは、個々が横方向に延びて、互いに略平行に延びる、領域又はバンド３４を備えてもよい。
他の実施形態において、ベースウェブ１０は、図４に示すように、縦方向に延びる領域又はストライプ３６等の、印刷された材料からなる所定パターンを含んでもよい。必要に応じて、所定パターンは、図５に示すように、印刷された材料からなる領域３８が、互いに離間され周方向にオフセットされた複数列に配列された、２次元配列を備えてもよく、この２次元配列において、これらの領域３８は、ベースウェブ１０に沿って、及び／又は、ベースウェブ１０の横方向に沿って、互いに離間している（パッチパターン）。
図６に示すように、印刷された材料３１０は、スリット及びバンドからなる構成をなすように付与されてもよい。このスリット及びバンドからなる構成は、２つ以上の互いに近接に離間した横方向バンドが１グループをなし、互いに隣接するグループどうしがより長い距離で互いに離間しているものであり、例えば本出願人による米国特許出願公開第2008/0295854号（特許文献４）に記載されている。なお、特許文献４の内容は本明細書に包含される。
一実施形態において、特許文献４の図４９〜図５４に示され、明細書にも記載されているように、周方向に延びる縁部のうち一方又は両方が、凹凸状（crenellated）であってもよい。図９に示すように、各バンド領域１２６の前縁部５００を凹凸状としてもよい。随意には、バンド領域の後縁部５０２をも凹凸状としてもよい。
様々な構成の凹凸状領域が存在するが、図面にはそのうち一例を例示する。例えば（図９）、バンド領域１２は、複数の凹部（crenel）５０４がそれぞれ凸部（merlon）５０６どうしの間に配置されて構成された、前縁部５００を有することができる。この実施形態において、凸部５０６は、ベースウェブ１４０の横方向に沿う寸法が、凹部５０４の横方向の寸法とほぼ同じである。図示されるように、凸部５０６と凹部５０４とは、略長方形に形成されてもよい。必要に応じて、凸部５０６と凹部５０４とは、他の幾何学形状を有することができ、例えば四辺形、台形、三角形、六角形、その他の規則的又は非規則的な幾何学形状を有することができるが、これらに限定されない。凸部５０６の上部とこれに隣接する凹部５０４の底部との間の距離は、約２ｍｍ〜約５ｍｍの範囲内、好ましくは約３ｍｍとしてもよい。バンド領域１２６の後縁部にも、同様の凹凸形状を適用してもよい。
図７に示すように、喫煙物品は、タバコロッド２０５と、フィルタ２０７とを備え、両者はチッピング紙２０９により互いに対して付着されている。タバコロッド２０５は、本明細書で説明する方法で作成された包装材２１０を含む。
図８は、本明細書で説明する印刷溶液の生成プロセスを実行する設備の、好適な運転レイアウトの概要図である。図示するように、印刷溶液は、煮込み設備５０で用意され、その後、１つ以上の紙コンバータ（プレス機）６０へと搬送５５される。搬送中において、印刷溶液は、約１２０°F〜約１５０°F、より好ましくは約１２０°F〜約１４０°Fの温度に維持され、これにより溶液の印刷適性（粘度）やフィルム形成特性が低下するのを抑制する。好適実施形態では、コンバータ（プレス機）６０において炭酸カルシウムを印刷溶液に加えて、印刷溶液を生成してもよい。その後、印刷溶液は、紙製造機６５により供給されるベースウェブに付与される。印刷溶液をベースウェブに付与した後、ベースウェブが切断され、その結果得られた複数のボビンが、タバコ製造機７０へと送られて、そこでタバコの製造に用いられる。したがって、単一の煮込み設備５０が任意数のコンバータ６０の運転をサポートし得るので、生産を単純化し、運転コストや資源を節約することができる。
代替実施形態では、印刷溶液をコンバータ（プレス機）６０で用意することができる。これにより、溶液の搬送が不要となる。
好適実施形態において、本明細書で説明する印刷溶液の生産プロセスは、バッチプロセスである。代替実施形態において、当該生産プロセスは、連続プロセスである。
以下の実施例は、本明細書で説明するプロセスの実施形態を、あくまで例示するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
酸化デンプンと水を約７５°Fで混合させ、低速攪拌（低せん断混合）しながら約４５分間にわたって約１９５°Fに加熱して、混合物を生成する。溶液を加熱源から取り外し、溶液を少なくとも約１８０°Fの温度に維持しつつ、さらに約３０分間にわたって混合させながら、プロピレングリコールを溶液に加える。そして、溶液を混合させながら約１４０°Fの温度にまで冷却する。つぎに、溶液を容器に入れ、溶液の温度を約１２０°F〜約１４０°Fの温度に維持し、プレス機の場所へと搬送する。
この溶液は、約３１（重量）％のデンプン、約１０（重量）％のプロピレングリコール、及び約５９（重量）％の水を、包含する。つぎに、プレス機又は印刷運転時において、約３００ポンドの溶液を４０ポンドの温水及び約４０ポンドの炭酸カルシウムと混合させて、約２１（重量）％のデンプン、約８（重量）％のプロピレングリコール、約６０（重量）％の水、及び約１１（重量）％の炭酸カルシウムを有する印刷溶液を生成することで、最終の好適な印刷溶液を生成する。
この印刷溶液は、所望の印刷適性及びフィルム形成特性を示した。
約７０°F〜約８０°Fの温度にまで加熱された約５１ポンドの水を、約３１ポンドのデンプン粉（例えばNational Starch LLC社によるFloMax等）と混合させる。水及びデンプン粉を、約２００°Fの温度にまで約４５分間にわたって加熱し続ける間、さらに混合させて、水性酸化デンプン溶液を生成する。約２００°Fにまで加熱された、約１０ポンドの凝縮蒸気（condensed steam）又はさらなる水を、水性酸化デンプン溶液に加える。水性酸化デンプン溶液を、オーブン焼き方式で試験した。なお、水性酸化デンプン溶液の固形分は約３１％である。２０rpmでの#1スピンドルを有するBrookfield RVDV-2粘度計を用いて粘度を測定した結果、水性酸化デンプン溶液が約５０cPの粘度を有することがわかった。水性酸化デンプン溶液は、約４〜約５のpHを有する。
つぎに、約８ポンドのプロピレングリコールを水性酸化デンプン溶液に加え、約３０分間にわたって約１８０°F〜約２００°Fの温度で混合させる。つぎに、印刷溶液を約１３０°Fの温度にまで冷却させる。２０rpmでの#1スピンドルを有するBrookfield RVDV-2粘度計を用いて再び粘度を測定した結果、印刷溶液が約４５cPの粘度を有することがわかった。このような結果によれば、プロピレングリコールが粘度を下げるという好適な効果を奏することが、裏づけられる。印刷溶液をほぼ一定強度で攪拌させる。ここで、攪拌強度は、タンクのサイズ、寸法、及び攪拌装置のタイプに応じて決定される。混合させながら炭酸カルシウムを加えて、炭酸カルシウムをけん濁させ、印刷溶液を生成する。ここで、印刷溶液を約１２０°F〜約１３０°Fの温度に維持する。印刷溶液は、約５４．５ポンドの水、約２４．５ポンドのデンプン、約１０．５ポンドの炭酸カルシウム、及び約１０．５ポンドのプロピレングリコールを包含し、Zahn #2カップを用いて１２０°Fで測定した場合に約１７．５秒〜約１８．５秒の粘度を有する。
代案として、水性酸化デンプン及びプロピレングリコールの溶液の濁度を測定してもよく、これにより、粘度計を用いて粘度の変化が把握される前に、水性酸化デンプン及びプロピレングリコールの溶液における変化を特定することができる。濁度は、所定量の材料内を透過する光の量を意味し、ゆえに、炭酸カルシウムを混合させる前に、水性酸化デンプン及びプロピレングリコールの溶液を使用すべきか又は破棄すべきかを判断するための、品質管理ツールとして用いることができる。よって、濁度測定は、水性酸化デンプン及びプロピレングリコールの溶液のフィルム形成性能を判断するために用いることができる。
本発明の好適実施形態によれば、溶液温度を約１２０°F〜約１５０°Fに維持するステップによって、例えば、水溶液内に高い含有率のデンプンを包含及び維持するとともに、水溶液の粘度を低減させることができる他、様々な有利な効果を奏することができる。したがって、印刷ステップを行うまで温度維持ステップを行うことにより、ベースウェブに単一通過で付与し得る所望の印刷溶液を得ることができる。
本明細書で述べたようにプロピレングリコールを抗しわ剤として用いた場合、プロピレングリコールは、約１２０°F〜約１５０°Fの温度においてデンプン溶液内で特定の微生物が生存するのを抑制する効果をも奏する。
本発明をグラビア印刷に適用する場合、本明細書において「単一通過」という用語は、単一シリンダを用いた印刷を意味する。本発明を他の印刷に適用する場合、「単一通過」という用語は、バンド又はパターンの全体を一度で付与するプロセスを意味する。
本明細書で数値に関して「約」という用語を用いる場合、その数値の１０％が許容範囲であることを意味する。本明細書で用いるパーセンテージは、重量パーセンテージを意味する。
また、幾何学形状に関して「略」又は「ほぼ」という用語を用いる場合、正確にその幾何学形状に沿う必要は無く、その許容範囲内の形状も本発明の範囲に属する。幾何学的用語とともに「略」又は「ほぼ」という用語を用いる場合、本発明は、厳密な定義を満たす特徴だけに限定されず、厳密な定義をおおまかに満たす特徴をも包含する。
上記では、パターン付きの包装材を作成する新規のプロセスを説明してきた。本発明の特徴を有するさまざまな変更例、変形例、代案例、均等物が、本発明の範囲に属する。よって、このような変更例、変形例、代案例、均等物は、特許請求の範囲に記載された発明の範囲に属するものである。
Claims (25)
- 印刷用の水性デンプン溶液を用意するプロセスにおいて、
少なくとも水とデンプンとを混合させて水性デンプン溶液を生成するステップと、
少なくとも約１８０°Fの温度で、アミロペクチン及びアミロースのうち少なくともいずれか一方が放出されるのに十分な時間にわたって、前記水性デンプン溶液を煮込むステップと、
煮込んだ前記水性デンプン溶液を、抗しわ性能及び抗微生物性能が得られるのに十分な量のプロピレングリコールと混合させて、印刷溶液を生成するステップと、
前記印刷溶液を約１２０°F〜約１５０°Fの温度にまで冷却するステップと、
を含む、プロセス。 - 喫煙物品用のパターン付き包装材を作成するプロセスにおいて、
請求項１に記載のプロセスにより印刷溶液を用意するステップと、
包装材のベースウェブを与えるステップと、
前記印刷溶液を所定パターンで前記包装材に付与するステップと、
前記用意ステップと前記付与ステップとの間で、前記印刷溶液を約１２０°F〜約１５０°Fの温度に維持するステップと、
を含む、プロセス。 - 前記混合ステップでは、酸化デンプンを用いることを含む、請求項１又は２に記載のプロセス。
- 前記印刷の前に、炭酸カルシウムを前記印刷溶液に加えるステップをさらに含む、請求項１又は２に記載のプロセス。
- 前記加熱ステップの間に前記印刷溶液を攪拌するステップをさらに含む、請求項１又は２に記載のプロセス。
- 縦方向を有する前記ベースウェブに、横方向に延びるバンドを形成するように前記印刷溶液を付与する、請求項１又は２に記載のプロセス。
- 前記印刷溶液は、プロピレングリコールを加えた後、約４〜約５のpHを有する、請求項１又は２に記載のプロセス。
- 前記ベースウェブは、縦方向を有し、
前記所定パターンは、縦方向に延びるストライプを含む、請求項１又は２に記載のプロセス。 - 前記ベースウェブは、横方向及び縦方向を有し、
前記所定パターンは、それぞれ横方向に延びるとともに前記ベースウェブ上で縦方向に互いに離間した複数の領域を含む、請求項１又は２に記載のプロセス。 - 前記印刷プロセスは、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷、スプレー印刷、及びダイ印刷からなるグループから選択される、請求項１又は２に記載のプロセス。
- 前記印刷溶液は、前記ベースウェブに単一通過で付与される、請求項１又は２に記載のプロセス。
- 前記加熱及び維持ステップの後、かつ前記印刷ステップの前において、前記炭酸カルシウムを前記印刷溶液に加える、請求項４に記載のプロセス。
- ２０rpmでの#1スピンドルを有するBrookfield RVDV-2粘度計を用いて１２０°Fで測定した場合に、前記冷却ステップ後での前記印刷溶液の粘度が、約４０cP〜約６０cPの範囲内にある、請求項１又は２に記載のプロセス。
- 前記維持ステップの間、前記温度を少なくとも３０分間以上にわたって維持する、請求項１又は２に記載のプロセス。
- 前記少なくとも水及び酸化デンプンを約７５°Fの温度で混合させる、請求項１又は２に記載のプロセス。
- ２０rpmでの#1スピンドルを有するBrookfield RVDV-2粘度計を用いて１２０°Fで測定した場合に、前記加熱ステップ後での前記酸化デンプン混合物の粘度は、約５０cP〜約８０cPの範囲内にある、請求項１又は２に記載のプロセス。
- Zahn #2カップを用いて１２０°Fで測定した場合に、ベースウェブへの付与後での前記印刷溶液の粘度は、約１８秒間である、請求項１又は２に記載のプロセス。
- タバコロッドを備えた喫煙物品において、
前記タバコロッドは、請求項１又は２に記載のプロセスにより作成された包装材を含む、喫煙物品。 - 喫煙物品用のバンド付き包装材の印刷運転において付与される材料の粘度を、許容レベルに維持するプロセスにおいて、
水性デンプン溶液を煮込むステップであって、前記煮込み完了時又は前にプロピレングリコールを前記水性デンプン溶液に加えることを含む、ステップと、
前記印刷運転の直前まで、前記煮込んだ溶液を１２０°F〜１５０°Fの温度に維持するステップと、
を含む、プロセス。 - 前記維持ステップは、煮込み設備から印刷設備まで前記煮込んだ溶液を搬送する間、前記煮込んだ溶液の温度を維持することを含む、請求項１９に記載のプロセス。
- 前記維持ステップは、前記煮込んだ溶液が印刷設備のプレス機に割り当てられるまで、前記印刷設備にて前記煮込んだ溶液の温度を維持することを含む、請求項１９に記載のプロセス。
- 印刷用の水性デンプン溶液を用意するプロセスにおいて、
水及びデンプンを混合させることにより水性デンプン混合物を生成するステップと、
煮込んだ水性デンプン溶液を得るのに十分な時間にわたって十分な温度にまで前記水性デンプン混合物を加熱することにより、前記水性デンプン混合物を煮込むステップと、
前記煮込んだ水性デンプン溶液を安定化させるステップと、
を含み、
前記安定化ステップは、
前記煮込んだデンプン溶液がゲル化する温度よりも高い温度に、前記煮込んだデンプン溶液を維持することと、
前記煮込んだデンプン溶液に安定化剤を加えて、前記煮込んだ水性デンプン溶液を安定化された状態とすることと、
を含む、プロセス。 - 前記安定化剤は、プロピレングリコールであり、
前記プロピレングリコールは、前記煮込んだデンプン溶液の重量に対して約７重量％〜約１０重量％の量だけ加えられる、請求項２２に記載のプロセス。 - 前記印刷溶液が付与されるときの該印刷溶液の固形分は、約２１％であり、
前記印刷溶液の粘度は、Zahn #2カップを用いて１２０°Fで測定した場合に、約１６．５秒間〜約１９．５秒間の範囲内にあり、
前記印刷溶液は、単一通過でベースウェブに付与される、請求項１又は２に記載のプロセス。 - 前記プロピレングリコールの量は、前記印刷溶液の約７重量％〜約１０重量％である、請求項１２に記載のプロセス。
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