JP2015528763A - 包装基材および製品を形成するための熱膨張可能な材料のマイクロ波加熱 - Google Patents

Abstract

シート材料の２つの層と、それらの層の間の膨張した断熱材とを備える包装容器（たとえば、カップ）または保護ラップを作製することができる。断熱材は、基材処理工程、組み立て工程、運搬工程、容器梱包工程の間のある時点において、熱膨張可能なマイクロカプセル粒子から作製することができ、これはマイクロ波ヒーターを用いて膨張される。粒子は、ダイカットから形成され、加熱によって膨張され、次いで、高さ調整されて、ブランクに適用される。ブランクは、二重璧カップに対する外側ラップであることができ、外側ラップに内側カップを置き、接着することによって形成される。あるいは、粒子を含有する接着剤を内側カップに適用し、内側カップを外側ラップに接着して、二重璧カップの形成を完了することができる。次いで、その後のワークステーションにおいて、カップを運搬し、積み重ね、袋詰めし、袋をカートン詰めし、カートンを積み重ねてパレット積みする間に、マイクロ波ヒーターを用いてカップを加熱することができる。【選択図】図５

Description

包装用基材で作られた容器に入った食品、飲料などの出来合いの製品を消費者は頻繁に購入する。断熱容器は、ホットコーヒー、アイスティー、ハンバーガー、サンドイッチまたはピザなどのような、温かい液体または食品用に、あるいは冷たい液体または食品用に設計される。内容物からの容器を通じての熱または冷気の伝達を可能な限り低減することによって、これらの容器が液体または食品の内容物の温度を維持できることが望まれる。

熱い飲料の熱から消費者の手を守る補助として、あるいは食品・飲料容器の内容物を望ましい温度でより長く保つために、熱膨張可能な接着剤およびコーティング剤が発明者らにより開発されてきており、これらは包装基材、たとえば、多層マイクロフルート板、紙、または板紙とともに使用される。そのような膨張可能な接着剤およびコーティング剤は、特定の温度範囲において加熱されると膨張する。

外壁と組み付けられたカップの斜視図である。 二重璧カップの側面切欠図である。 カップとスリーブの断面図である。 容器用の包装材料および基材を形成するための例示的な機械システムの側面図である。 熱膨張可能な材料が接着されるブランクを処理することができる、真空コンベヤの側面図である。 隆起帯状部（ストリップ）が真空孔を含むようにされた変形マンドレルを示す図である。 図６のマンドレルの隆起帯状部を配置することができる空き部分を有する熱膨張可能な材料のパターンコーティングを有する外壁ブランク（またはラップ）の一例である。 内側部に熱膨張粒子を含む外側ラップを搬送するために図６のマンドレルを使用する真空管コンベヤの斜視図である。 カップ組立て機械の斜視図であり、内側カップの外側への熱膨張可能な材料の適用を示している。 図９のカップ組立て機械の斜視図であり、二重璧カップを組み立てるための外側カップのブランク（またはラップ）へのコーティングされた内側カップの挿入を示している。 包装製品を製造するための製造工程の複数のワークステーションまたは位置・時点の流れ図であり、これらの位置・時点において、またはそれらの間で、包装基材および／または（１つまたは複数の）包装製品の基材層内にまたはその上に組み込まれた熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤を膨張させるためにマイクロ波熱を印加することができる。 コンベヤベルトを介して配置された例示的な工業マイクロ波ヒーターアプリケーターの模式斜視図である。 図１２のマイクロ波ヒーターアプリケーターの平面模式図である。 図１２の工業用マイクロ波ヒーターアプリケーターの側面模式図である。 図１２の工業用マイクロ波ヒーターアプリケーターの前側断面模式図である。 熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤の膨張を促進するために、多層シート材料のマイクロ波加熱を含む工程で多層シート材料を製造するための例示的な方法の流れ図である。

ここに開示される方法は、熱膨張可能な接着剤およびコーティング剤を加熱し、活性化し、膨張させるためにマイクロ波エネルギーを利用する方法であって、この接着剤およびコーティング剤は、その後に製品へと変換される基材材料上および／またはその基材材料中にあるか、あるいは、製造工程において包装製品上にまたはその中に直接置かれる。この基材材料は、紙、板紙、コート紙、フルート板材料、プラスチックフィルム、織布材料、テキスタイル、不織布材料および／またはメタライズ基材のような材料、あるいはこれらの材料の任意の組合せで作製されたロール、シートまたはブランクの形態の単層または多層のいずれかとすることができる。

多層シート基材または丸められた基材は、熱膨張可能な接着剤およびコーティング剤によって１つに接合される。製品は、様々な包装製品または非包装製品とすることができ、例えば、ホット用二重璧紙カップ、紙袋、クラムシェル、ホット用カップの断熱スリーブ、持ち帰り用の折り畳み式カートンおよびボックスとされるが、これらに限定されない。本方法は、製品を形成した後に、または、出荷用コンテナに製品を梱包した後に、または、容器をパレットに荷積みした後に、そのような材料で作製された包装製品を加熱することを含みものである。マイクロ波ヒーターは、マイクロ波エネルギーを利用して熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤を活性化し、熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤を効率的に膨張させる。接着剤またはコーティング剤の膨張は、被ラミネート材料または被コーティング材料の断熱性および剛性を高めることを助け、このことは、それらの材料をパッケージまたは容器とし、かつ容器の流体内容物および固形内容物の断熱性を向上させることを助ける。接着剤またはコーティング剤の膨張は、被ラミネート材料または被コーティング材料の必要な断熱性および剛性を維持しながら、使用材料を減らすことを可能にして、包装材料を少なくすることを助ける。

この方法は自動化することができ、基材材料上の、または基材材料内の熱膨張可能な接着剤およびコーティング剤を活性化および膨張（または「前活性化」という）させ、あるいは、形成後の製品上または形成後の製品内で活性化および膨張（「後活性化」という）させる。熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤は、微小球もしくはマイクロチューブまたは他の形状のような熱膨張可能なマイクロカプセル粒子を含有する組成物と、デンプンまたは他の天然結合剤もしくは合成結合剤および特定の適用例について必要な他の添加剤のような他の構成成分とを用いて調製され得る。たとえば、熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤は、粘度調整剤、水分調節剤、消泡剤、分散剤、黴防止剤および塩のうちの１つまたは組合せで調合することができる。マイクロカプセル粒子のいくつかの例は、Ｈｅｎｋｅｌによって供給されるＤｕａｌｉｔｅ、ＡｋｚｏＮｏｂｅｌによって供給されるＥｘｐａｎｃｅｌ、Ｍａｔｓｕｍｏｔｏによって供給される微小球ＦシリーズおよびＦＮシリーズ、およびクレハによって供給される微小球を含む。

マイクロ波ヒーターは、熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤の適用後の製造工程の様々な位置・時点のいずれかにおいて材料を加熱してよい。多層シート材料は、上述の好適な材料を任意に組合せてを用いてラミネートし、最終工程、例えば印刷、ダイカット、成形へと搬送され、および／または製品容器として組立てられる。

マイクロ波ヒーターによる材料への熱の印加は、これら製造の位置・時点または段階のいずれか、またはそれらの組合せにおいて、たとえば、製造工程に沿った様々なワークステーションにおいて、またはワークステーション間において行うことができる。たとえば、熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤を適用した後、層状に重ね、ラミネートしている間に基材にマイクロ波熱を印加することができる。さらに、未膨張の微小球を含有する個々の製品容器を形成した後に、たとえば、出荷用コンテナに製品を梱包するためのワークステーションへの製品の運搬中に、それらの製品容器にマイクロ波熱を印加することができる。

それに代えて、またはそれに加えて、出荷用コンテナを通し、たとえば、複数の製品が梱包された標準的な溝付きカートンを通して、マイクロ波熱を印加することができる。さらに、複数の出荷用コンテナがその上にスタックされる積荷パレットを通して、マイクロ波熱を印加することができる。製品の基材内の組み込まれた、またはその上に層状に重ねられた熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤は、出荷前に製造工程のこれらの後段階においてマイクロ波熱を印加するまで、膨張していない（または、十分に膨張していない）ものとすることができる。

包装容器は、断熱材料で構築することができ、および／またはそれを用いて断熱することができる。断熱材料は、熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤を含有する（１つまたは複数の）多層の被ラミネート基材または被コーティング基材で作製することができる。熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤は、マイクロ波熱を印加することによって（１つまたは複数の）多層基材から包装容器を形成する前、またはその後のいずれかに膨張させることができる。また、マイクロ波熱に加えて、熱風または赤外線（ＩＲ）のような他の熱源または熱エネルギー源を印加することができる。

熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤は、容器上もしくは容器材料内に、または容器の層同士の間に適用することができ、あるいは容器の外壁に、または、これらの組合せに適用してもよい。熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤を含有する断熱材料は、容器および／または容器スリーブが製造されたときなど、エンドユーザに達する前に膨張させることができ、ならびに／あるいは、断熱材料は、最終用途において、たとえば、容器内に提供された温かい飲料または食品の温度があるレベルであることのみに応答して膨張させることができる。膨張した断熱材料は、容器および／または容器スリーブの断熱能力を助け、および／または、容器および／または容器のスリーブに剛性を付加するために使用することができ、容器および／または容器のスリーブの材料を構成する素材の厚さを低減するのに役立ち得る。

パッケージ、容器および／または容器のスリーブを形成するために使用されるシート材料は、自動組立てライン工程において、コンベヤ型機械システムで製造することができ、その１つの例について以下にさらに詳述する。熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤は、非接触型のスプレーコーティング法および／または接触型のロッド、ロール、ノズルもしくはスロット押し出しコーティング法、パッドおよびブラシコーティング法のような多くの従来の適用方法によって適用することができ、あるいは、場合によっては、シート材料上に、たとえば、（これに限定されるものではないが）、ライナーをその上にラミネートする前に波状媒体上に適用することができる。したがって、製造工程中の膨張前に、ある種のシート材料の２つの層の間に熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤を配置することができる。断熱材料がコーティング剤であるとき、熱による膨張の前に、単層（または単一）シートに、または、多層シートの外側表面に、または多層シート内に断熱材料を適用することができる。同様に、後述するように、製造工程中またはその後の他のある時点で膨張可能な接着剤またはコーティング剤を膨張させるために、多層基材の形成の後に、または、製品の形成の後に、または、倉庫からの容器の出荷の前にマイクロ波熱を印加することなど、他の実施形態が可能である。

いくつかの実施形態において、熱膨張可能な接着剤／コーティング剤は、コンベヤ型機械組立工程中に加熱され、したがって、容器を製造するときに膨張が生じる。従来の機械システムの場合、一般的な熱源は、熱風および／または赤外線（ＩＲ）によるものであった。時には、機械システム上に直列で設置された熱風炉および／または赤外線ヒーターのような従来の加熱法だけでは、典型的には１５０フィート／分（ｆｐｍ）〜６００ｆｐｍの生産速度で、熱膨張可能なマイクロカプセル粒子（熱膨張可能な（１つまたは複数の）接着剤またはコーティング剤に加えられた同様の微小球またはマイクロチューブ）を適切に活性化するには効果的でないことがある。これは、部分的には、これらの方法の空間および熱出力の制限ならびに加熱メカニズムが、主に、加熱されている材料の外側から内側への熱伝達による伝導、対流および放射に基づくことに起因する。したがって、これらの従来の熱源の場合、熱エネルギー伝達の様式において、熱膨張可能な微粒子の膨張が非効率的となり、制限されることにつながる、という技術的な問題を示す。たとえば、コーティング剤の外側部分は乾燥し、最初に凝固することがあり、膨張可能な微粒子の膨張が著しく抑制されてしまう。

本開示では以下のことが提案される。すなわち、工程中に工業用マイクロ波ヒーターからマイクロ波エネルギーを印加するものであり、当該工業用マイクロ波ヒーターが、そこを通過する熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤を含有する基材材料または包装製品を介して、あるいは、それらの基材材料または包装製品を通してマイクロ波エネルギーを印加するように適合される。したがって、マイクロ波ヒーターからのマイクロ波は、基材内の膨張可能な接着剤またはコーティング剤を貫通し、そこにエネルギーを与えることができ、それにより、基材内の膨張可能な接着剤またはコーティング剤を、伝導熱、対流熱または表面放射熱により加熱するときよりも、均一かつ容量的に急速に加熱する。これは、熱膨張可能な接着剤／コーティング剤が、比較的短時間に多量にマイクロ波加熱されることに起因する。たとえば、接着剤／コーティング剤に混合された熱膨張可能な微小球は、微小球が入っている混合物を強力なマイクロ波エネルギーに曝露することによって急速に加熱したときに急速に膨張し得る。

熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤は、微小球またはマイクロチューブのような、複数の異なる熱源により膨張可能なマイクロカプセル微粒子を含有することができる。これらに限定されるものではないが、その例として、先に論じたＤｕａｌｉｔｅ、ＭｉｃｒｏＰｅａｒｌおよびＥｘｐａｎｃｅｌのような商品、および膨張可能な材料を処方する際に使用され得る熱膨張可能なマイクロチューブが挙げられる。

熱膨張可能な接着剤／コーティング剤は、デンプンベースの接着剤を含むことができ、またポリアクリレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、デンプン、ポリ乳酸、他の材料のような、合成材料ベースまたは天然材料ベースとすることができ、紙、板紙、段ボール、プラスチックフィルム、メタライズフィルム、テキスタイル、織布材料もしくは不織布材料、および被ラミネート基材または被コーティング基材を作製する他の材料のような多くの異なる基材材料に適用することができる。また、熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤は、材料の削減を可能にし、包装製品の大きさおよび断熱性能を維持しながら材料を減らし、環境に対する包装の悪影響が低減される。これらの被ラミネート基材または被コーティング基材は、次いで、多くの有用な食品用のおよび食品用以外の包装製品、たとえば、これらに限定されないが、折り畳み式カートン容器、ホット用およびコールド用のカップ、箱、紙製クラムシェル、フルートスリーブ、マイクロフルートクラムシェル、Ｅフルート箱、袋およびバッグインボックス、ならびに（一般に容器と称する）他の包装製品へと変換され得る。膨張材料を備える多層材料は、一般に入手可能であり、既存の材料供給者によって供給されるものとは異なる基材の口径および坪量に関する選択肢を広げる柔軟性を提供する。

これらの熱膨張可能な接着剤／コーティング剤は、従来のコルゲーティングラミネータ、印刷プレス、コーター、コーティングアプリケータ、または他の適用方法で適用することができ、効率および速度を増大させるために、工業用マイクロ波ヒーターの助けを借りて膨張させることができる。熱膨張可能なコーティング剤は、全範囲に、または、任意の実用的なデザインのパターンで紙基材上に適用することができ、その後、様々な最終用途の利点があるコーティング層のセルラー構造または発泡構造を生成するためにマイクロ波ヒーターによって膨張させるが、それらの利点のうちのいくつかについては後述する。

図１は、内壁１０２および外壁１０４をもつ、カップ様容器１００を示す。外壁１０４のための処理前品（blank、ブランク）は、容器１００の本体のための容器スリーブまたは側壁ラップの形態であり得る。内壁１０２は、外側表面に膨張可能な断熱材料を備える被ラミネート板紙で形成することができる。また、内壁１０２と外壁１０４との間に断熱材料を配置してもよい。断熱材料でコーティングされた内壁１０２が十分な大きさおよび断熱性を含むときには、外壁１０４が必要とされないことがある。

容器１００は、カップには限定されず、大型コーヒー容器、スープ用槽、プレス成形容器、プレート、スリーブ（たとえば、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、非コルゲートボール紙、板紙など）、折り畳み式カートン、トレイ、ボウル、クラムシェル、袋、ならびに、カバーまたはスリーブの有無にかかわらず他の容器を含む任意の他の容器とすることができるが、これらに限定されるものではない。容器１００は、円筒形のカップ、または円すい形、方形、正方形、楕円形などを含む他の幾何学的構造を有する容器とすることができる。

外壁ｌ０４のブランクは、波形ダイカットブランクには限定されず、任意の種類の板紙、紙、箔、フィルム、ファブリック、発泡体、プラスチックなどで構築することができる。外壁１０４は、これに限定されるものではないが、天然シングルフェース、ホワイトトップシングルフェース、コートさらしトップシングルフェース、段ボール、フルート段ボール、紙、板紙、バージン紙、再生紙、コート紙、コート板紙、またはこれらの任意の組合せのような任意の公称製紙原料で作製することができる。外壁１０４は、容器１００から取外し可能でとすることができ、あるいは、容器１００に外壁１０４を接着してもよい。外壁１０４は、たとえば、高温接着剤、コールドグルー、および／または任意の他の粘着もしくは封止メカニズムを使用して容器上に外壁１０４のブランクを重ね、接着することができる。それに代えて、またはそれに加えて、断熱材料を用いて外壁１０４のブランクを付着することができる。製造中に外壁１０４をカップに取り付ける場合、そのような取付けは、エンドユーザが断熱スリーブを使用する必要性をなくすことによって効率を高めることができる。さらに、取付けは、たとえば、容器と断熱スリーブが別個である場合とは対照的に、二重璧容器またはマルチウォール容器のような１つの物品を収納し、エンドユーザが必要とする収納スペースの量を減少させることができる。

図１は、必ずしもその大きさにおいて忠実というわけではない。たとえば、外壁１０４は、図示したものに比べて、容器１００の表面のより大きい部分を覆っても、あるいは、より小さい部分を覆ってもよい。たとえば、外壁１０４は、本体全体を覆うことができる。外壁１０４の表面積を大きくすることにより、断熱面積を大きくし、それとともに印刷面を大きくすることができる。図面にはカップ上にある外壁１０４が示されているが、これに限定されず、大型飲料容器、プレス成形容器およびスープタブのような任意の他の容器に外壁１０４を付加することができる。外壁１０４は、ラップとして容器に付加されてもよい（図２および図３）。

図２は、内壁１０２と外壁１０４とを備える二重璧（ダブルウォール）カップ、あるいは（内壁１０２と外壁１０４とを含む）被ラミネート板紙と紙のような２つの材料層の間に膨張可能な断熱材料２１６をもつ単一壁（シングルウォール）カップとすることができる容器１００の側面切欠図である。内壁１０２と外壁１０４との間の空間２００は、部分的にまたは完全に、膨張可能な断熱材料で満たすことができ、たとえば、マイクロ波ヒーターによる加熱により断熱材料が膨張した後に少なくとも部分的に満たすことができる。容器１００は、温かいか冷たいかにかからわらず液体２０６を、ならびに食品のような固形の材料を保持するように適合することができる。冷たい飲料または食品の場合、容器壁の断熱性を向上させることは、飲料または食品をより長時間にわたって低温に保つだけでなく、容器の外側における結露を低減する、またはなくすのに役立つ。頂部および底部において外壁１０４を内壁１０２と接合して、それらの間に密閉された空隙を提供する。

断熱材料２１６は、そこに加えられた未膨張の熱膨張可能な微小球（または他のフォーミング剤）を、容器１００の形成後に熱によって活性化させたときに膨張させることができる。それに代えて、またはそれに加えて、断熱材料２１６は、たとえば、断熱材料２１６に、微小球、空気または不活性ガスを、インサイチュでは気泡を含めることによって事前膨張させることができる。断熱材料２１６は、たとえば、マイクロ波によって、または、他の加熱法を通じて活性化することができる。断熱材料２１６として、熱膨張可能な微小球を含有する水性コーティング剤、接着剤、デンプンベースの接着剤、天然高分子接着剤、不活性ガス発泡ホットメルト、合成材料、発泡体コーティング剤、あるいはこれらのまたは他の材料の任意の組合せが挙げることができるが、これらに限定されるものではない。１つの例では、熱膨張可能なマイクロカプセル微小球を備える断熱材料２１６は、１〜１０パーセントのような、わずかな量の微小球が断熱材料２１６に混合されたデンプン組成物を含むことができる。断熱材料２１６は、生物分解性、堆肥化可能および／またはリサイクル可能とすることができる。

断熱材料２１６は、異なる処方に応じて、湿潤時または半乾燥時、あるいは乾燥時に膨張可能なものとされよい。断熱材料２１６は、水性材料、高固形分または１００％固形の材料を含む任意の合成結合材または天然結合材を含むことができる。固形分量は、典型的には材料の２０％〜８０％、より好ましくは３０％〜６０％である。これらに限定されるものではないが、顔料または染料、無機または有機充填剤／増量剤、分散のための界面活性剤、適用を最適化するために粘度を制御するための増粘剤または溶剤、起泡剤、ワックスまたはスリップエイドのような添加剤、保湿剤、マイクロ波エネルギーの吸収を向上させるための塩などを含む他の成分を、結合剤および／または断熱材料２１６に加えることができる。代替的には、断熱材料２１６は、接着剤とすることができる。断熱材料２１６は、これらに限定されるものではないが、容器の内容物を高温または低温に保つ断熱性、結露および／または液体の吸収を含むいくつかの特性を有するものとすることができ、（華氏１５０度以上などの）高温の材料との接触時に膨張することができ、所定の活性化温度に達するまで不活性のままとすることができる。たとえば、断熱材料２１６は、室温付近では不活性のままである。断熱材料２１６は、再パルプ化可能、リサイクル可能、および／または堆肥化可能とすることができる。

図３は、図２における外壁１０４の、たとえば、容器１００と組み付けられたスリーブまたはラップの断面図を示す。この図は、例示的なものであって、これに限定的されるものではない。カップは、任意の容器、たとえば、プレス成形されたトレイ、スープタブまたは大型飲料容器と置換することができる。外壁１０４は、内面３０６および外面３０４を有することができる。内面３０６、外面３０４、および／またはスリーブの内壁のような内面３０６と外面３０４との間の表面３０２に断熱材料２１６を適用することができる。内面３０６および外面３０４は、必ずしも、それらの間に空間３０２を含むとは限らない。

未膨張形態の熱膨張可能な微小球を備える熱膨張可能な材料のような断熱材料２１６を外壁１０４の内面３０６に適用することができる。断熱材料２１６は、フルコートフィルムとして、または、膨張前の外壁１０４の厚さを大きく変えないパターンにて適用することができる。また、外壁１０４の内側部に断熱材料２１６を適用することにより、外壁１０４の外面の印刷性を維持することができる。外壁１０４上の断熱材料２１６は、たとえば、標準的な紙コップと組み付けられる場合、カップのスリムな外形を維持することができる。変形形態としては、熱膨張可能な材料は、製造中、ラップとして組み付ける前に、熱膨張可能な材料の膨張を促進するためにマイクロ波によって活性化することができる。これにより、膨張可能な接着剤／コーティング剤が製造中に膨張し、製造後使用前の剛さおよび強度向上が保証される。

図４は、上記で説明した容器１００のような容器をその後に作製するために使用することができる、包装基材材料を製造するための例示的な機械システム４００の図である。たとえば、これに限定されるものではないが、機械システム４００は、単に一つの例示として参照される、スイス国グレッチェン所在のＡｓｉｔｒａｄｅ ＡＧにより製造されたＡｓｉｔｒａｄｅｍｉｃｒｏｆｌｕｔｅラミネーション機械のような、複数のステージをもつコンベヤ型機械システムである。同様の単層基材材料および多層基材材料を作製するために、他のタイプのプリンタ、コーターおよびラミネータを使用することができる。図４は、工程の３つの並行な図、すなわち、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様式を示す図Ｂ、及び結果として得られた製品の断面図Ｃを提供する。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ことができ、その全長にわたって複数のワークステーションを含むことができる。包装材料または基材に組み付けられるシート材料は、図４に示すように、機械に沿って右から左へと移動する。

機械システム４００は、ロールまたはウェブとしてばら荷で提供され得る第１のシート材料４０２を使用することができる。第１のシート材料４０２は、機械システム４００に、ホイールベースの運搬システム、ベルトベースの運搬システム、または他の運搬システムによる様々な工程段階を通じて供給することができる。図４は、ホイールベースのシステムの使用を示しており、たとえば、コンベヤベルト（図１２〜図１３の１２１３）は、ホイール４０６と一連のベルトとによって移動させることができる。それに代えて、またはそれに加えて、図４に示すように、機械システム４００は、あらかじめ印刷され得るシート材料を使用することができる。様々な機械システムは、特定の包装のダイカットブランク、たとえば、とりわけ、カップ、容器、プレート、クラムシェル、トレイ、袋または飲料容器ホルダーのブランクを使用することができ、その場合、シート材料４０２がブランクになり得る。

第１のシート材料４０２は、ある程度の剛性を有しており、定められた線に沿って容易に曲げることができるように湾曲した、または刻み目がついた全体的に平坦な材料で構成することができる。たとえば、シート材料４０２は、シングルフェースライナー紙、たとえば、これに限定されるものではないが、クラフト紙、クレーコート新聞板紙、ホワイトトップライナー、段ボール原紙、固体漂白スルフェート（ＳＢＳ）板紙、または他の材料とすることができる。材料は、水または流体に対する耐性を高めるように処理することができ、材料の選択された部分にプリントを有することができる。それに代えて、またはそれに加えて、シート材料４０２は、紙、板紙、再生紙、リサイクル板紙、段ボール板紙、チップボード、合板、メタライズ紙、プラスチック、ポリマー、ファイバー、複合材、上記の混合または組合せなどから構成することができる。第１のシート材料４０２は、再利用可能な材料で作製することができ、または堆肥化可能、生物分解可能、またはこれらの組合せとすることができる。

ローラー４０８によって、第１のシート材料４０２を第１のワークステーション４２０に運搬することができる。第１のワークステーション４２０は、コルゲーティングステーションまたはコーティングステーションまたはプリントステーションであり得る。また、第１のワークステーション４２０は段ロールを含むことができる。段ロールは、第１のシート材料４０２または他の中間紙を整形して、一連の波またはフルートを作製することができる。代替として、単層または単一のシート基材を、第１のシート材料４０２または紙媒質としてコルゲート加工することなく直接通してもよい。

また、第１のワークステーション４２０は、第１のシート材料４０２の側面、すなわちフルート頂部に、または、他の媒質紙の側面に固定材料を適用することができるアプリケーターを含むことができる。たとえば、アプリケーターは、接着剤のような固定材料を含有するトラフと、場合によっては計測ツールを備えるロッドまたはロールのようなコーティングロールアプリケーターとを有することができる。トラフは、段ロールによって生成された波形またはフルートの先端に接着剤が適用されるように、段ロールの近くに配置することができる。それに加えて、または代替として、固定材料は、噴霧、ブラッシング、ノズル押出しなどにより適用することができる。たとえば、アプリケーターは、第１のシーティング（または他の媒質紙）材料４０２の側面に固定材料を噴霧することによって適用することができる。アプリケーターからの噴霧は、一定でも断続的でもよく、固定材料の断続線、ストライプ、水玉または楕円を作成することができる。アプリケーターを移動させることによって、または、噴霧器に対して第１のシート材料４０２を移動させることによって、デザインおよびパターンを適用することができる。

固定材料は、たとえば、接着剤、断熱材料２１６または他の材料、あるいは、たとえば固定特性または接合特性をもつようなコーティング剤とすることができる。種々の膨張可能な断熱材料２１６について詳細に前述してきた。さらに、固定材料は、ホットメルト接着剤または非ホットメルト接着剤、あるいは低温硬化接着剤、たとえば、ホットメルト接着剤、デンプンベースの接着剤、天然高分子接着剤、セルロースベースの接着剤、グルー、ホットメルトグルー、ポリマー結合剤、合成物、発泡体などとすることができる。

調整および準備ステーション４３２から始まり得るライン４２２から、固定材料をアプリケーターに送達することができる。微小球または他の膨張可能な断熱材料を、調整および準備ステーション４３２においてデンプン、結合剤または他の添加材とあらかじめ混合し、その後、第１のワークステーション４２０のアプリケーターへと送達することができる。

いくつかの実施形態では、アプリケーターは、本明細書では単層シートと呼ばれる第１のシート材料または他の紙媒質に、あるパターンの熱膨張可能なコーティングを適用することができ、次いで、それをマイクロ波ヒーターによって加熱して熱膨張可能なコーティングを膨張させる。次いで、このコーティングされ、パターン形成された単層シートを送って処理し、パターンコーティングを有する最終製品を生成する。

さらに他の実施形態では、たとえば、第２のシート材料４０４を第１のシート材料４０２に押圧することによって、第１のシート材料４０２を第２のシート４０４と一体化させてもよい。固定材料によって第２のシート材料４０４を第１のシート材料４０２に固定し、図４のＣに示すように、シングルフェースフルートシーティングのような２層シート材料４２６を生成することができる。それに代えて、またはそれに加えて、被ラミネート材４２６は、前述した異なる基材材料の平坦な２層ラミネートとしてもよい。

次いで、２層シート材料４２６は、２層シーティング（図１２）にマイクロ波を印加するために第１のワークステーション４２０の後のコンベヤベルトの周りに構築され得る工業用マイクロ波ヒーター４２７を通り過ぎる、またはそれを通過することができる。水分は、好ましくは、調整および準備ステーション４３２において調製された混合物から熱膨張可能な断熱材料２１６内に残る。この水分は、マイクロ波ヒーター４２７から発するマイクロ波出力を吸収しやすく、したがって、急速に加熱し、適切な処理条件、たとえば、温度、圧力および時間の下で、アプリケーターによって適用された接着剤／コーティングの断熱材料２１６を膨張させる。

マイクロ波ヒーター４２７は平坦タイプであり、好ましくは、約９１５ＭＨｚまたは約２．４５ＧＨｚでまたはその付近で、あるいはいくつかの他の許容できる周波数で動作する。マイクロ波ヒーター４２７はまた、マイクロ波アプリケーターを含むチューブタイプまたは他のタイプのマイクロ波ヒーターとすることができる。これらのタイプの工業用マイクロ波ヒーターを使用して、マイクロ波フィールドの電磁エネルギーを吸収する極性分子を含有する水含有混合物または製品を乾燥することができ、その結果、水を加熱し乾燥させ、製品が調理されることもある。平坦タイプの場合、マイクロ波ヒーター４２７は、図１２〜図１３から分かるとおり、ペーパーウェブまたは他の基材が通過するためのマイクロ波ガイドまたはチャネルの２つのパネルの間に狭い開口スロットを含み得る。マイクロ波ヒーターがチューブタイプである場合、チューブ状または丸い断面をもつ製品を望ましい構成で、ヒーターのマイクロ波アプリケーターを介して搬送することができる。マイクロ波ヒーター４２７は、ペーパーウェブまたは基材を乾燥させるだけでなく、紙層同士の間にまたはその上にあらかじめ適用された膨張可能な材料を活性化し、膨張させることができる。

マイクロ波ヒーターは、図１１に例示され、検討さるように、製造工程中の様々な位置・時点で基材材料または製品中の熱膨張可能なコーティング剤および接着剤を加熱するように、別様に設計および構成することができる。

マイクロ波ヒーター４２７が微小球のような熱膨張可能な材料を含有する基材または製品を加熱し得る温度は、華氏１００度〜５００度の範囲になり得る。使用される微小球のタイプならびに加熱される材料基材および結合剤の厚さに応じて、大幅に温度を変動させることができる。たとえば、いくつかの通常使用される微小球は、華氏２００度〜３５０度の範囲の温度まで加熱される。

２層材料シート４２６は、機械システム４００から出て、ダイカット、プリント、調整、折畳みなどのようなさらなる処理へと進み、その結果、最終製品が作成される。代替的には、２層シート材料４２６は、以下で説明するように、機械システム４００によってさらに処理することができる。代替的には、マイクロ波ヒーター４２７は、機械システム４００の下流のさらなる処理のステーションに沿って配置することができることを留意されたい。たとえば、膨張可能な接着剤またはコーティング剤をプロセス中の後の段階で適用することができ、その後、ある時点において、マイクロ波ヒーター４２７は、後で説明するように接着剤／コーティング剤を膨張させるように配置することができる。したがって、マイクロ波ヒーター４２７の場所は重要ではないが、機械システム４００の部分への取付けを容易にするためにいくつかの場所がより良好であり得、あるいは、製造および製品調製過程のさらなるステップにおいていくつかの場所がより良好に適用され得る。

２層材料シート４２６を第２のワークステーション４３０に運搬することができる。第２のワークステーション４３０は、２層シーティング４２６の側面に固定材料を適用することができるアプリケーターを含むことができる。たとえば、アプリケーターは、２層シーティング４２６のライナー側であり得る２層シーティング４２６の第２のシート材料４０４側に固定材料を適用することができる。それに代えて、またはそれに加えて、アプリケーターは、２層シーティング４２６の第１のシート材料４０２側に固定材料を適用することができる。固定材料は、膨張可能な接着剤または断熱コーティング剤とすることができるか、あるいはそれらを含むことができる。たとえば、固定材料は、接着剤、たとえば、ホットメルト接着剤、デンプンベースの接着剤、天然高分子接着剤、セルロースベースの接着剤、グルー、ホットメルトグルー、低温硬化グルー、結合剤、合成ゴム、ポリマー結合剤、発泡体などとすることができる。

固定材料は、噴霧、ブラッシングなどによって適用することができる。たとえば、アプリケーターは、固定材料を含有するトラフと、計測ツールとを有することができる。第２のワークステーション４３０に紙を供給するロールの近くにトラフを配置し、それにより、段ロールによって生成された波形またはフルートの先端に固定材料を適用することができる。第２の例として、アプリケーターは、第１のシーティング材料４０２、第２のシーティング材料４０４または両方の側面に固定材料を噴霧することによって、固定材料を適用することができる。アプリケーターからの噴霧は、コンスタントでも断続的でもよく、固定材料の断続線、ストライプ、水玉または楕円を作成することができる。アプリケーターを移動させることによって、または、噴霧器に対して第１のシート材料４０２を移動させることによって、デザインおよびパターンを適用することができる。

たとえば、第３のシート材料４３４を２層シーティング４２６に押圧することによって、２層シーティング材料４２６を、第２のライナーであり得る第３のシート材料４３４と一体化させ、３層シート材料４３４を作成することができる。

３層シート材料４３４は、ある程度の剛性を有しており、定められた線に沿って容易に曲げることができるように湾曲した、または刻み目がついた全体的に平坦なフラットな材料で構成することができる。たとえば、３層シート材料４３４は、シングルフェースライナー紙、たとえば、限定はしないが、クラフト紙とすることができる。材料は、水または流体に対する耐性を高めるように処理することができ、材料の選択された部分にプリントを有することができる。それに代えて、またはそれに加えて、第３のシート材料４３４は、段ボール板紙、チップボード、ＳＢＳ、メタライズ紙、プラスチック、ポリマー、ファイバー、複合材、上記の混合物または組合せなどで構成することができる。第３のシート材料４３４は、再利用可能な材料で作製することができ、または堆肥化可能、生物分解可能、またはこれらの組合せとすることができる。

第２のワークステーション４３０は、プリンタ、コーターまたはラミネータとすることができる。３層シート材料４３４のような多層シーティングの層は、得られた包装材料の構造一体性および外観を向上させることができる。代替的には、マイクロ波ヒーター４２７は、たとえば、ラミネーション中に第２のワークステーション４３０を通過する多層シーティングにマイクロ波エネルギーを照射するために、第２のワークステーション４３０に、またはその近くに配置することができる。マイクロ波ヒーター４２７は、次いで、固定材料として多層シートに適用された微小球のような熱膨張可能な構成成分を含有する接着剤またはコーティング剤を急速に加熱し、それにより、それらを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、図１１を参照してより詳細に論じるように、出荷のためにさらに調整する、切削する、ダイカットする、または積み重ねることができる。次いで、多層シート材料で容器１００を形成することができる。

一般的なオフィス用マイクロ波オーブンおよび試験的平坦型工業用マイクロ波ヒーターを使用して、数回のラボ実現可能性試験を実施した。これらの試験では、Ｅフルートシングルフェース段ボールおよびＦフルートシングルウォール段ボールを基材として使用した。これらの試験の結果により、媒質とライナーとの間に挟持された熱膨張可能な接着剤およびコーティング剤の活性化および膨張の実現可能性を確認した。また、この試験から、乾燥および水蒸気エネルギー消費の低減が促進されることが分かった。また、この試験により、熱膨張可能な接着剤およびコーティング剤の最適膨張効率を達成するようにマイクロ波アプリケーターの内側の好適なマイクロ波エネルギーフィールドを設計し、したがってラインスピードを高めることが有益であることが明らかになった。

前述した前活性化方法の例の１つとして、図５は、任意の望ましいパターンでブランク５０３を熱膨張可能な材料でコーティングすることができる真空コンベヤ５００の側面図である。真空コンベヤ５００は、独立して使用しても、自動製造システムの一部分に一体化してもよい。真空コンベヤ５００は、コンベヤベルト５１３の所望の移動方向に旋回する真空モーター５１０を含むことができ、その方向は、図５に実線の黒い矢印を用いて示されている。

単層または多層のシート材料、たとえば、限定はしないが上述の機械システム４００で作製されたシート材料であり得る無地または印刷済みのブランク５０３を、真空コンベヤ５００を通して処理することができる。１つの例では、ブランク５０３は、カップまたは二重璧カップにおいて使用するためのものである。グルーガン（あるいはコーティングまたは印刷ステーション）５０５または他のアプリケーター５０５は、マイクロカプセル粒子５０６を含有する湿潤した熱膨張可能な材料２１６を適用することができる。マイクロ波ヒーター４２７または他の熱エネルギー源はエネルギーを供給して、粒子５０６を活性化し、膨張させ、粒子を膨張粒子５０８へと膨張させる。膨張粒子５０８は、ある特定の望ましい高さ上にブランク５０３のパターンを形成することができる。膨張粒子の高さは、ある程度まで変動させることができる。

図５の真空モーター５１０は、適切な量の熱膨張可能なコーティング剤をデザインパターンで均一に適用することができるようにブランク５０３を平坦に保持するのを助けるために使用することができる。湿潤した粒子５０６の適切な送達を達成するために、真空モーター５１０を駆動するコントローラは、真空モーターのＲＰＭを緊密に制御することができる。それに代えて、またはそれに加えて、グルーガンまたはコーティングステーション５０５をオンおよびオフを制御して、それにより、適切な量の粒子５０６を含有する熱膨張可能な材料をデザインパターンでそれぞれ対応するブランク上に断続的に置くことができる。

ホイール、ブロックまたはニップロールのようなタンパーまたはサイズ決定デバイス５０９を使用して、膨張粒子５０８を比較的均一な所定の高さに調整することができる。次いで、視覚検査または検知システム５１２により、たとえば、二重璧カップまたは容器の組立て機械によるさらなる処理の前の品質管理のために、膨張粒子５０８の品質を検知することができる。

図６は、１つまたは２つの隆起帯状部６０５が各隆起帯状部６０５中に真空孔６０１を有するように適合された変形マンドレル６００である（図６は、例として隆起帯状部を１つだけ示している）。隆起帯状部６０５は、図５に示した膨張粒子５０８のほぼ（または実質的に）均一な高さの高さで適合され得る。二重璧カップに適切に適合するカップラップを形成するために膨張粒子５０８を備える各ブランク５０３をマンドレル６００上に平滑かつ適切に巻きつけることができるように、隆起帯状部６０５の高さは膨張粒子５０８の高さとほぼ同じであるか、あるいは、それよりもわずかに高い。

図７は、帯状部空き部分７２３を有する熱膨張可能な材料２１６のパターンコーティング７１５を有する外壁ブランク７０３の例であり、この空き部分において、マンドレル６００の隆起帯状部６０５のうちの１つが位置付けされる。このようにすると、真空孔６０１は、ブランク７０３を保持するブランク７０３の内側の平滑部分上で十分な吸引をさら生じ、ブランク７０３が、搬送されたマンドレルの周りに巻きつけられる。ブランク７０３がカップの外側ラップを形成した後、シングルウォールカップは、二重璧カップを作製するために、形成されたラップ内に自動工程で配置される。

図８は、ブランクの内側部に接着された熱膨張粒子を有するブランクを搬送するために図６を参照して記載したもののようなマンドレル６００を使用する真空コンベヤ８００の斜視図である。真空コンベヤ８００は、図５の真空コンベヤ５００からブランク５０３を受け取ることができる。マンドレル６００は、その隆起帯状部６０５のうちの１つをブランク５０３の熱膨張粒子の熱膨張パターン７１５で空き部分７２３内に配置し、他の隆起帯状部６０５を、ブランク５０３のラップの継ぎ目区域の下に、たとえば、ブランクの縁部が接触して一緒にラップを形成する場所に配置することができる。隆起帯状部の真空孔６０１は、マンドレル６００の周囲でラップを保持することを補助し、真空コンベヤ８００からブランク５０３を除去し、カップの外側ラップ形成ステップを通してブランク５０３を搬送することが可能になる。

図５〜図８においてとられるステップにおいて、機械アセンブリを、容器（二重璧カップ）の構築の前に基材（ブランク５０３）上の熱膨張可能な材料２１６を最初に膨張させる、上記で前活性化法と称した様式で二重璧カップを組み立てるように動作可能にする。以下に説明するように、後活性化法では、二重璧カップは、最初に第１の機械組立工程でカップを構築し、その後、断熱二重璧カップを構築するために、熱膨張可能な材料２１６内に存在する熱膨張可能な微小球を膨張させることによって構築することもできる。

多くの後活性化法のうちの１つの非限定的な例として、図９および図１０は、カップ組立て機械９００の斜視図を示す。カップ組立て機械９００は、グルーガン５０５のセットと、プーリー９０８と、ロッド９１０と、ベルト９１２とを含むことができる。機械９００はまた、ロッド９１０に動作可能に取り付けられ、複数のスポーク１０１０を含むホイール１００１を含むことができる。ホイール１００１は、スポーク１０１０に対して正接する方向に回転することができ、カップマンドレル６００上のカップは、ロッド９１０により係合されると、スポーク１０１０と平行な軸を中心として旋回することができる。マンドレル６００は、各スポーク１０１０の端部に取り付けることができる。図示の実施形態において、二重璧カップの内側カップ１０２０は、二重璧カップ（図１０）の外側ラップ１０２２への接着の準備ができている。

ベルト９１２が引っ張られると、プーリー９０８が細い矢印の方向に回転し、ロッド９１０も回転させ、次いで、マンドレル６００上の内側カップ１０２０を回転させる。内側カップ１０２０が回転している間に、グルーガン５０５が内側カップ１０２０の外壁上に熱膨張可能な材料２１６を噴霧する。材料適用ガンまたはノズルは、接着剤２１６の複数の離隔したラインを、ラインの間に所定の間隔をあけて内側カップ１０２０の外側に適用することができるようにオフセットしている。ロッド９１０が回転する速度の毎分回転数（ＲＰＭ）の許容差は厳密であり得、たとえば、ガン５０５から出るコーティング剤が適切に離間し、均一に、すなわち、厚すぎず薄すぎないように拡散されるようなタイミングとすることができる。次いで、ホイール１００１は、次のスポークの内側カップ１０２０に対して反復するように回転する、たとえば、時計回りに（厚い矢印の方向に）回転することができる。次いで、各コーティングされた内側カップ１０２０を次の外側ラップに挿入することができ、このようにして、二重璧カップを形成する。

次いで、形成される二重璧カップは、搬送、積み重ね、袋詰め、またはパレットに載せて出荷されるカートンの形態に配置することができる。図１１を参照して後述するように、カップの形成前に加えて、カップを形成して熱膨張可能な材料２１６を後活性化した後に、種々のステーションにおいてマイクロ波または他の熱を印加することができる。

図１１は、包装製品容器製造工程の複数のワークステーションの流れ図１１００であり、それらのワークステーションにおいて、またはワークステーション同士の間に、包装基材および／または容器の基材層の一部として組み込まれた熱膨張可能な微小球（または他の熱膨張可能な微粒子材料）を膨張させるためにマイクロ波熱を印加することができる。製造工程は、ワークステーション間での包装基材または容器の運搬を含む。ワークステーションに順に付された番号は、明示された場合を除き、必ずしもその順序でなければならないことを意味するものではない。製造業者の組立工程中の２つ以上のワークステーションにおいて基材または容器にマイクロ波熱を印加することができ、したがって、熱膨張可能な材料が最終的に所望の膨張を達成するために、２つ以上の製造段階中に熱膨張可能な材料を膨張させることができる。

第１のワークステーション１１２０に加えて、機械システム４００は、基材（最後に出荷用に組み付けられる容器を作製するために使用される）に印刷するように構成される印刷ワークステーション１１２５を含むことができる。印刷インクは、熱膨張可能なマイクロカプセル微粒子を含むことができる。マイクロ波ヒーター４２７を印刷中に、またはその後に使用して、印刷材料内の微小球または他の熱膨張可能な化合物を少なくともある程度まで膨張させるためにシート材料および固定材料を加熱することができる。

図４を参照して述べたように、第２のワークステーション４３０は、すでに形成された包装基材材料に任意のパターンのコーティングまたはラミネートを適用するように構成することができる。コーティングまたはラミネート工程は、たとえば、得られた包装材料の構造一体性および外観を向上させるために、シーティング材料の追加層の適用、または多層基材をコーティング／ラミネートすることを含むことができる。次いで、マイクロ波ヒーター４２７をその後のある時点において使用して、コーティング剤および／または固定材料内の微小球または他の熱膨張可能な化合物を少なくともある程度まで膨張させるために、シート材料およびラミネーション中に適用されたコーティング剤を加熱することができる。

ダイカットステーション１１４０は、ダイカットを、回転ダイカットかまたはプラテンダイカットのいずれかを、あるいはその両方を実行するように構成することができ、その結果物は、最終製品を形成し得るブランク１１４３を含み得る。ブランクは、たとえば、とりわけ、カップ、容器、プレート、クラムシェル、トレイ、袋、または飲料容器ホルダーのブランク１１４３を含み得る。次いで、マイクロ波ヒーター４２７を使用して、ブランク１１４３の任意のコーティング剤、ラミネートまたは固定材料内の微小球または他の熱膨張可能な化合物がまだ膨張していないときにそれらを少なくともある程度まで膨張させるために、ブランクを加熱することができる。

成形ワークステーション１１５０は、ブランク１１４３から最終製品１１５３を成形するように構成することができる。次いでマイクロ波ヒーター４２７を使用して、最終製品１１５３の任意のコーティング剤、ラミネートまたは固定材料内の微小球または他の熱膨張可能な化合物がまだ膨張していないときにそれらを少なくともある程度まで膨張させるために、最終製品１１５３を加熱することができる。

カートン詰めワークステーション１１６０は、標準的な溝付きカートンのような出荷用カートンに最終製品１１５３を梱包するように構成することができる。カートン詰めワークステーション１１６０からのアウトプットは、最終製品１１５３を一杯に梱包した、積み重ねられたカートン１１６３を含む。マイクロ波ヒーター１１２７を使用して、カートン詰め工程中に、または出荷用カートン１１６３を積み重ねた後に、出荷用カートン１１６３に梱包された最終製品１１５３の任意のコーティング剤、ラミネートまたは固定材料内の微小球または他の熱膨張可能な化合物がまだ膨張していないときにそれらを少なくともある程度まで膨張させるために、出荷用カートン１１６３を貫通して加熱することができる。

容器がカップまたは容器である場合、これらは、成形ワークステーション１１５０の一部であるチューブを通して搬送することができる。マイクロ波ヒーター４２７は、カートンに梱包し、パレット積みするためにカップまたは容器がチューブを通して送られる途中で、熱膨張可能な材料がまだ膨張していないときにそれを加熱するように、カップか容器がそこを通って進むチューブの一部分の周囲に配向されることができる。

パレット積みワークステーション１１７０は、製品容器の積み重ねられたカートンをパレット上に受け取るように構成することができる。マイクロ波ヒーター４２７を使用して、パレット全体を１度にではなく、カートンに梱包された個々の製品内の微小球または他の熱膨張可能な化合物がまだ膨張していないときに、それを少なくともある程度まで膨張させるために、積み重ねたカートンまたは容器のパレットを加熱することができる。次いで、出荷ワークステーション１２９０において、出荷のために、パレットをトラックに荷積みすることができる。

図１２〜図１５は、機械システム４００を通して板紙、シート材料または他の基材を運搬する１つまたは複数のコンベヤベルト１２１３の周囲に設置され得るマイクロ波ヒーター４２７のために使用することができる（１つまたは複数の）マイクロ波アプリケーターガイドの様々な概略図を含む。マイクロ波ヒーター４２７は、ウェブ、シートまたはブランク材料がそこを通過するスロット１４０５を有する平坦なタイプのものとすることができる。図１４は、マイクロ波ヒーター４２７の機械側面図を示し、図１５は、マイクロ波ヒーター４２７の正面または機械方向の図を示している。マイクロ波ヒーター４２７は、シート材料にマイクロ波エネルギーを印加する表面積を増大させるために一緒に接続される複数のマイクロ導波路チャネルを含むことができる。マイクロ波ヒーター４２７の図１２〜図１５に示された寸法は例示的なものにすぎず、限定することを意図するものではない。４２７についてチューブ状のマイクロ波アプリケーターが使用されるとき、チューブ状のアプリケーターの断面はほぼ円形であり、製品の通過を可能にするために開口がアプリケーターを貫通している。

図１６は、熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤の膨張を促進するための多層シート材料のマイクロ波加熱を含む工程において多層シート材料を製造するための例示的な方法の流れ図である。図１７の破線は、方法の１つまたは複数のステップをバイパスすることができる任意選択のルートを示す。ブロック１６００において、機械システム４００に第１のシート材料を装荷することができ、コルゲート加工することができる。ブロック１６１０において、第１のシート材料の側面に固定材料を適用することができる。固定材料は、デンプンおよび微小球あるいは何らかの他の組成物を含み得る熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤とすることができる。ブロック１６２０において、第１のシート材料に第２のシート材料を適用することができる。この２層シート材料が、熱膨張可能なコーティング剤を含む固定材料を有する場合、ブロック１６３０において、マイクロ波エネルギーを用いて２層シート材料を加熱して、熱膨張可能な接着剤／コーティング剤を膨張させることができる。ブロック１６４０において、たとえば、印刷、ダイカット、ブランクからの除去、および／または組付けによって、２層シート材料を最終製品への処理へと運搬することができる。

ブロック１６５０において、２層シート材料の側面に第２の固定材料を適用することができる。第２の固定材料は、デンプンおよび微小球ならびに／あるいは何らかの他の適切な組成物を含み得る熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤とすることができる。このステップの後、多層シート材料はある特定のステップをスキップし、第１のシートを第３のシート材料に適用することなく、加熱および／またはラミネートすることができる。スキップしない場合には、ブロック１６６０において、第１のシート材料または第２のシート材料の露出側に第３のシート材料を適用することができる。ブロック１６７０において、第２の固定材料が熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤である場合、マイクロ波エネルギーを用いて多層シート材料を加熱して、熱膨張可能な接着剤またはコーティング剤を膨張させることができる。ブロック１６８０において、多層シート材料をラミネートすることができる。すなわち、第１のシート材料と第２のシート材料と第３のシート材料とを一緒に適用した場合、ブロック１６８０において、第１のシート材料と第２のシート材料と第３のシート材料とを一緒にラミネートすることができる。次いで、ブロック１６４０において、多層シート材料または基材に印刷、ダイカット、ブランクからの除去、および／または組付けを含み得る処理を行って最終製品を作製することができる。それに加えて、または代替として、印刷、コーティングおよび／またはラミネート、ダイカット、成形、ＲＳＣのカートン詰め、および出荷のためのカートンまたは容器のパレットの準備を含むが、限定されないこれらの種々の段階（またはワークステーション）のいずれかにおいて、多層シート材料または基材にマイクロ波を印加することができる。

たとえば、シート材料からの包装ブランクの適用（およびその後の除去）、ならびに最終製品へのブランクの組付けなどによって、得られた多層シート材料をさらに処理することができる（ブロック１６４０）。工程の最終製品（たとえば、カップ、容器ホルダー、容器スリーブ、クラムシェル、トレイであり得る）は、上述の材料のうちの１つまたは複数の１つまたは複数の層で作製することができる。複数の層の材料が使用される場合、強度を高めるために接合する、たとえば、限定ではないが、ラミネートする、糊付けする、または、一緒に固定することができる。

上述のように、断熱材料２１６の使用は、ラミネートされた基材の大きさを維持しながら、容器、スリーブなどを作製するために必要な紙の厚さを低減し、より硬い感触を消費者に提供することを補助することができる。また、断熱材料２１６は、容器の断熱特性を向上させることもでき、用途に応じて、より長い時間にわたって飲料または食品を高温または低温に保つことを補助することできる。基材は、リサイクル繊維を含むか否かにかかわらず、天然紙または漂白紙、天然の板紙または箱材あるいは漂白した板紙または箱材のような、天然繊維、合成材または両方とすることができる。組み合わせると、本明細書に開示する特徴および工程は、従来の変換工程に著しいフレキシビリティおよび融通性を付加し、サプライチェーンにおける基材供給のいかなる制限にも対処するように、包装コンバータに利用可能な選択肢を拡大する。たとえば、２つの薄いライナー紙のラミネートを使用して、より厚い板紙と同じまたはそれよりも優れた断熱性をもつ、薄いライナー紙間に膨張した接着剤を含むより大きな紙を作製することができる。ホットサンドイッチラップは、板紙よりもフレキシブルであり得るそのような材料で作製され得る。追加の例として、ラミネートは、それらの間に膨張可能な接着剤をもつ低ゲージポリコートＳＢＳ板紙およびクレーコート新聞板紙で製造することができる。追加の例として、高温または低温の流体のための飲料用カップは、それらの間に膨張可能な接着剤を備える２つの異なる低ゲージ板紙のラミネートを含むように製造することができる。膨張可能な接着剤は、ラミネーション中、カップの成形前またはその後に活性化することができる。また、膨張可能な接着剤を一定のパターンで適用して、局所的な膨張を達成すること、したがって、局所的な剛性および断熱性の向上を達成することができる。

本発明の様々な実施形態について記載してきたが、当業者には、より多くの実施形態、変形形態および実装形態が本発明の範囲に含まれることが可能であることが明らかであろう。たとえば、それらが提示される方法によって、各図に示される、または以下の特許請求の範囲に反映される方法のステップは、規定されていない限り、特定の順序で実行することを必要とするものではない。開示するステップは例示的なものとして列挙するものであり、したがって、追加のまたは異なるステップを実行しても、あるいは、異なる順序でステップを実行してもよい。

Claims (22)

1. コンベヤシステム上にブランクを置く工程、
   前記真空コンベヤシステムのベルトが、前記ブランクを、アプリケーターの下方において移動させる間に、前記ブランク上に一定のパターンで熱膨張可能な粒子を適用する工程、
   前記粒子を膨張させるために、マイクロ波ヒーターを用いて前記粒子を加熱する工程、そして
   前記コンベヤシステムに沿って、前記ブランクから製品を組み立てる製品組立機械まで、前記ブランクを送る工程を含んでなる、製造のための方法。
2. 前記製品組立機械に前記ブランクを送る前に、サイズ決定デバイスによって、前記膨張粒子を均一の高さに調整することをさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
3. 前記粒子の適用工程において、前記適用粒子の前記パターンに空き部分を残すことをさらに含み、当該空き部分がマンドレルの隆起帯状部に対応し、これにより前記ブランクを、前記粒子が適用された側から真空によって保持し、もって前記製品組立て機械内で前記ブランクを移送できるように構成されてなる、請求項１に記載の方法。
4. それぞれ対応するブランク上に前記パターンで均一に前記粒子が適用されるように、前記真空コンベヤシステムのベルトの速度を制御することをさらに含んでなる、請求項３に記載の方法。
5. 前記ブランクが外側ラップを備え、前記製品が二重璧カップである、請求項１に記載の方法。
6. 円錐台形のマンドレルと、
   前記円錐台形のマンドレルの側面に形成された隆起帯状部であって、前記隆起帯状部が、真空吸引で前記ブランクの側面を保持するようにされた真空孔を備え、前記ブランクの側面が、膨張したマイクロカプセル粒子の印加パターンを有するものとされた、ブランク移動装置。
7. 前記隆起帯状部が、前記ブランクの前記側部の膨張したマイクロカプセル粒子の前記印加パターンに残された空き部分に整合するように構成されてなる、請求項６に記載のブランク移動装置。
8. 前記円錐台形のマンドレルの表面上の前記隆起帯状部の高さが、前記膨張したマイクロカプセル粒子の高さと少なくともほぼ等しいものとされた、請求項６に記載のブランク移動装置。
9. 前記隆起帯状部が第１の帯状部を備え、
   前記ブランクの外側縁部の継ぎ目の位置合わせのために、前記円錐台形のマンドレルの前記側部の別の場所に形成された第２の帯状部をさらに備えてなる、請求項６に記載のブランク移動デバイス。
10. 内壁と外壁との間に熱膨張可能な材料を備える二重璧カップを製造するための方法であって、
    二重璧カップのための外側ラップを形成する工程、
    内側カップを形成する工程、
    アプリケーターを用いて前記内部層の外側表面に接着剤を適用する工程であって、前記接着剤が熱膨張可能なマイクロカプセル粒子を含むものである工程、
    前記カップ組立て機械内において、前記内側カップを前記外側ラップに運び、挿入する工程、そして
    前記接着剤中の前記粒子を膨張させるために、マイクロ波ヒーターを用いて前記二重璧カップを加熱する工程を含んでなる、方法。
11. 前記接着剤がコーティング剤である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記粒子を膨張させ、その後、袋詰めに備えて積み重ねるために、前記マイクロ波ヒーターを通過するチューブを通して前記二重璧カップを運搬する工程をさらに含んでなる、請求項１０に記載の方法。
13. 前記二重璧カップが、他の二重璧カップと積み重ねられた状態で、前記マイクロ波ヒーターを用いて加熱される、請求項１２に記載の方法。
14. 二重璧カップをカートンに梱包することをさらに含み、各カートンが、前記二重璧カップ中の前記熱膨張可能な接着剤を活性化し、膨張させるために、前記マイクロ波ヒーターを用いて加熱される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記熱膨張可能な接着剤を備える前記二重璧カップの前記カートンをパレット上に積み重ねることをさらに含み、前記カップ中の前記接着剤が、前記マイクロ波ヒーターを用いて活性化され、膨張される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記内部層の前記外側表面に前記接着剤を適用することを可能にするために、前記アプリケーター越しで前記マンドレルを旋回させ、
    前記接着剤を均等に適用するために、前記旋回の速度を制御することとをさらに含んでなる、請求項１０に記載の方法。
17. 前記マイクロ波ヒーターが、個々のカップフローまたはカップのスタックを照射するために採用されるチューブ状のマイクロ波アプリケーター、平坦なマイクロ波アプリケーター、および非チューブ状のマイクロ波アプリケーターからなる異なるタイプの工業用マイクロ波ヒーターの群から選択されるものである、請求項１０に記載の方法。
18. 包装基材材料および容器を製造するための方法であって、
    少なくとも第１および第２のシート材料をコンベヤ型機械システムに受け渡す工程、
    前記第１のおよび第２のシート材料と、前記第１のシート材料と前記第２のシート材料との間に配置された熱膨張可能なマイクロカプセル粒子を含有する接着剤とから基材を形成する工程、
    前記基材から包装容器を形成する工程、
    出荷すべき前記包装容器を運搬する工程、そして
    前記受け渡す工程、前記形成工程、および前記運搬工程の間のある時点において、前記熱膨張可能なマイクロカプセル粒子を膨張させるためにマイクロ波ヒーターを用いて前記接着剤を加熱する工程であって、前記マイクロ波ヒーターが、印刷、コーティングまたはラミネート、ダイカット、成形、スタッキング、カートン詰めおよびパレット積みからなる群から選択される１つまたは複数のワークステーションにおいて、または、ワークステーション同士の間で用いられる工程を含んでなる、方法。
19. 前記マイクロ波ヒーターが、前記基材または前記包装容器が通過する空間を取り囲んでいるマイクロ波アプリケーターを備えるものである、請求項１８に記載の方法。
20. 前記基材の処理工程さらに含んでなり、当該処理工程が
    前記熱膨張可能なマイクロカプセル粒子を含む材料を用いて、前記多層基材上にコーティングまたは印刷する工程と、
    ブランクを生成するために前記多層基材をダイカットする工程と、そして
    前記ブランクから前記包装容器を形成する工程を含んでなるものである、請求項１８に記載の方法。
21. 前記包装容器が、折り畳み式カートン容器、ホット用およびコールド用カップ、クラムシェル、フルートスリーブ、袋、ならびに箱からなる群から選択される、請求項２０に記載の方法。
22. 印刷後、ダイカット前に、前記多層基材をラミネートすることをさらに含んでなる、請求項２０に記載の方法。

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