用於製作包裝基材的熱膨脹型粘合劑/塗層的加速活化工藝的製作方法

2023-05-06 18:39:01 1

專利名稱：用於製作包裝基材的熱膨脹型粘合劑/塗層的加速活化工藝的製作方法
用於製作包裝基材的熱膨脹型粘合劑/塗層的加速活化工
-H-早期串請的串請案的參考本申請案依據35U.S.C.§ 119(e)主張2010年9月I日申請的標題為「用於製作包裝基材的熱膨脹型粘合劑/塗層的加速活化工藝(PROCESS OF EXPEDITING ACTIVATIONOF HEAT-EXPANDABLE ADHESIVES/COATINGS USED IN MAKING PACKAGING SUBSTRATES)」 的第61/379，030號美國臨時專利申請案的權益，所述申請案全文以引用的方式併入本文中。
背景技術：
消費者經常購買用包裝基材(packaging substrate)製成的容器包裝的現成產品，例如，食品和飲料以及其他產品。針對熱或冷的液體或食品，例如，熱咖啡、冰茶或披薩，可以使用熱絕緣容器。這些容器可以通過減少從內容物到消費者手部的熱或冷傳遞來維持液體或食品內容物的溫度。為了有助於將消費者手部與食品或飲料容器的內容物進行熱或冷隔絕，已經針對開微槽的板或共他包裝基材開發出熱膨脹型粘合劑和塗層。這種膨脹型粘合劑和塗層在加熱到一定溫度之後發生膨脹。

發明內容
揭示一種方法，用於在製造過程中使用微波加熱器來加熱用於容器的片狀或卷狀幅材(「片材」)和共他基材，從而使塗覆到片材或基材的熱膨脹型粘合劑或塗層迅速膨脹，並使共加速活化。熱膨脹型粘合劑或塗層膨脹，以便使材料絕緣並具有剛性，這有助於將材料變換成包裝或容器，使容器中的流體和固體內容物保持冷或熱的狀態，以及使此類內容物在人握持容器的過程中與人接觸絕緣。該方法完全自動進行，且使用卷材和/或其他片材，例如，單面材料和開槽板 材料。所述熱膨脹型粘合劑或塗層可以是單位重量的澱粉或其他粘結劑的一些膨脹型微球體的組成物以及適當的組成物，例如，下文論述的那些組成物。材料由微波加熱器在工藝的不同時刻加熱，但尤共在塗覆所述熱膨脹型粘合劑或塗層之後加熱。多層片材可以被層壓和傳送，以便進行最終加工，例如，以待壓印、衝切、從坯料移除和/或以其他方式裝配成容器。單層片材還可以通過熱膨脹型塗層來形成圖案，所述單層片材受熱之後也可以直接加工成容器。在仔細閱讀以下附圖和詳細說明後，所屬領域的技術人員將清楚地了解本發明的共他系統、方法、特徵和優點。所有此類額外的系統、方法、特徵和優點意圖包括在該說明中，屬於本發明的範圍之內，並受所附權利要求書的保護。


圖1是裝配有外壁的杯子的透視圖。圖2是雙壁杯子的側視剖視圖。圖3是帶有杯子的套的截面圖。
圖4是製作用於容器的包裝材料和基材的示例性機器系統的視圖。圖5是置於傳送帶上方的示例性工業微波加熱器的透視示意圖。圖6是圖5所示的微波加熱器的俯視平面示意圖。圖7是圖5所示的工業微波加熱器的側視平面示意圖。圖8是圖5所示的工業微波加熱器的前視截面示意圖。圖9是用於在工藝中製造多層片材的示例性方法的流程圖，該工藝包括對多層片材進行微波加熱，以便使熱膨脹型粘合劑或塗層加速膨脹。
具體實施例方式包裝、容器或容器套可以由諸如膨脹型粘合劑或塗層等絕緣材料製成，和/或用該絕緣材料進行絕緣。在包裝材料或基材形成容器的形狀之前或之後，絕緣材料可以固定到容器或者可以塗覆到可拆除的套。諸如熱膨脹材料等絕緣材料可以塗覆到容器或塗覆在容器材料內，或者可以塗覆到容器的外壁，或者以上項的組合。絕緣材料可以在到達最終使用者之前膨脹，例如，在製造容器和/或容器套時膨脹，和/或絕緣材料可以只在最終使用時膨脹並且只響應於溫度等而膨脹。絕緣材料可以用來增強容器和/或容器套的絕緣能力，和/或增加容器和/或容器套的剛性，例如，減小容器和/或容器套的材料組分的厚度。用於製作包裝、容器和/或容器套的片材可以採用自動裝配線工藝在傳送機型機器系統上進行製造，這將在下文更詳細地論述。膨脹型粘合劑或塗層可以採用諸如滾塗等傳統塗覆方法塗覆，或者噴塗或以共他方式塗覆到片材，例如，在襯裡層壓到瓦楞原紙上之前，先塗覆到瓦楞原紙上。因此，在製造過程中，膨脹型粘合劑或塗層膨脹之前可以先位於兩層某種片材之間。如果絕緣材料是塗層，那麼在受熱膨脹之前，絕緣材料可以塗覆到單層(或單個)片材，或者塗覆到多層薄片的外表面。作為補充或替代，在裝於兩片材料之間之前，膨脹型粘合劑或塗層可以受熱膨脹。同樣有可能存在其他實施例，如下文論述。在一些實施例中，熱膨脹型粘合劑/塗層在傳送機型機器裝配工藝期間受熱，因此，在製造容器的過程中發生膨脹。在傳統的機器系統中，熱源是由溫度源支持的，例如，源於熱風器或者紅外(IR)加熱器或紅外燈。傳統的加熱方法，例如，在機器系統上安裝成行的熱風爐和/或紅外加熱器並不能有效地以通常為250英尺/分(fpm)到600fpm的生產速度來充分活化熱膨脹型微球體。這部分歸因於空間和熱功率限制，以及主要基於傳導、對流和輻射的這些方法的加熱機制。因此，使用這些熱源時，便會出現以下技術問題熱能受限、膨脹效率低，因而工藝速度較低。速度較低會減慢傳統機器系統對容器的生產。本發明提議應用源於工業微波加熱器的微波能，所述微波加熱器適於在工藝過程中對穿過該微波加熱器的片材加以輻射。因此，與熱溫度源或其他熱源相比，來自微波加熱器的微波為膨脹型粘合劑或絕緣塗層供給能量，從而致使它們更快地變熱。這是因為熱膨脹型粘合劑/塗層中的水和共他極性分子在很短的時間內吸收了大量的熱。例如，當放有微球體的混合物因暴露於較強的微波能而快速變熱時，混合在粘合劑/塗層中的膨脹型微球體可以迅速膨脹。熱膨脹型粘合劑或絕緣材料可以包括澱粉基膠，可以基於合成物，而且可以作為層壓粘合劑塗覆在瓦楞板產品中，以便使容積更大、減少用紙，或這兩者。瓦楞板又可以變換成許多可用的食品和非食品瓦楞包裝產品，例如但不限於，開槽的套、開微槽的蛤殼，以及開E形槽的盒和盒中袋。這些熱膨脹型粘合劑/塗層可以用傳統的瓦楞成形機(corrugator)或層壓機進行塗覆，而且在工業微波加熱器的幫助下膨脹，以便提高效率和速度。其他熱膨脹型塗層可以採用完全覆蓋或圖案的形式塗覆到紙質基材上，隨後在微波加熱器的作用下膨脹，以便形成具有不同最終用途益處的泡沫層或結構，共中一些會在下文解釋。圖1示出了容器100，例如杯子，共具有內壁102和外壁104，這兩個壁可能是由先前提及且圖4中示出的機器系統製造的紙板等片材製成的。外壁104的坯料可以採用以下形式容器套，或者容器100的壁或主體。容器100並不限於杯子，而是可以為任何共他容器，包括但不限於，散裝咖啡容器、湯盆、壓製成形的容器、盤子、套(例如，單面瓦楞紙板、雙面瓦楞紙板、無瓦楞紙板等)、摺疊紙盒、託盤、碗、蛤殼，以及有或沒有蓋或套的其他容器。容器100可以是圓柱形的杯子，或者是具有其他幾何構型，包括錐形、矩形等的容器。外壁104的坯料並不限於瓦楞衝切坯料，而是可以由任何種類的紙板、紙、箔、膜、織物、泡沫、塑料等構成。外壁104可以由任何標稱紙料製成，包括但不限於，天然單面紙料、白邊單面紙料、帶塗層的漂白頂端單面紙料、瓦楞紙料、開槽的瓦楞紙料，或者以上項的組合。外壁104可以從容器100中拆除下來，或者外壁104可以粘合到容器100。例如，夕卜壁104的粘合方式可以是使用熱粘合劑、冷熔膠和/或任何其他粘合劑或者密封機制將外壁104的坯料層壓到容器上。作為替代或補充，外壁104的坯料可以用絕緣材料進行粘合。如果外壁104在製造過程中附著到杯子上，則可以通過免去商業最終使用者的裝配步驟來提高效率。此外，這可以降低需要佔用商業最終使用者的存放空間大小，例如，只需存儲一件物品，而不是兩件。圖1不必按比例繪製。例如，與所示容器100的表面相比，外壁104可以覆蓋更大或更小的部分。例如，外壁104可以完全覆蓋主體。增加外壁104的表面區域可以增加絕緣區域和壓印表面。儘管圖中所示的外壁104位於杯子上，但外壁104可以添加到任何其他容器，例如但不限於，散裝飲料容器、壓製成形的容器，以及湯盆。作為替代或補充，外壁104可以添加到容器套(圖3)。圖2是容器100的側視剖視圖，所述容器可以是雙壁杯子。容器100可以在容器100的外壁104與諸如熱飲或冷飲或食品等內容物206之間提供空氣夾套200。空氣夾套200可以實現以外表面溫度衡量的熱絕緣。空氣夾套200可以部分或完全圍繞容器100。當容器100被抓住時，施加到外壁104上的壓力可以起作用，使外壁104在受壓點上皺縮，從而縮小空氣夾套200，並且可能引起與容器100的內壁102的接觸。空氣夾套200可以在受壓點下皺縮，且可能給人一種剛性較低的感覺，而且這種接觸可能在外壁104上形成熱點。塗覆在內壁102與外壁104之間的絕緣材料216可以減小或消除這種效應。如果使用了足量的絕緣材料216，則絕緣材料216可以使外壁104具有剛性，而不損害空氣夾套200的熱絕緣性，這樣外壁104就不會部分或完全皺縮。絕緣材料216可以增加容器100的機械強度。基於由絕緣材料216增加的機械強度，可以使用較輕質的材料來生產容器100，從而便可以減少形成容器100的基材來源。絕緣材料216可以採用斑點，例如小點，或共他圖案塗覆到內壁102、外壁104，或同時塗覆到這兩者上，從而絕緣材料216便界定空氣間隙200，並且防止外壁104在握持壓力的作用下皺縮到內壁102上。絕緣材料216也可以給使用者一種堅硬感，同時允許減少基材，例如，內壁102或外壁104。
絕緣材料216可以在被活化時膨脹，或者可以預先膨脹，例如，通過加入空氣或惰性氣體、原位氣泡、微球體、膨脹型微球體，或者其他起泡劑而預先膨脹。例如，絕緣材料216可以由溫度或其他方法活化。在一個實例中，絕緣材料216可以通過高溫而被熱活化。絕緣材料216可以是膨脹型絕緣材料或粘合劑。作為補充或替代，絕緣材料216可以包括，但不限於，粘結劑、膨脹型微球體或共他微囊封顆粒、顏料以及共他添加劑、粘合劑、惰性氣體泡沫式熱熔膠、含有熱膨脹型微球體的含水塗層、澱粉基粘合劑、天然聚合物粘合劑、PVC、泡沫塗層、可生物降解的膠，或者以上項或其他材料的任何組合。絕緣材料216可以包括原位氣泡、微球體、微粒、纖維、膨脹型纖維、溶解的顆粒等。在一個實例中，帶有微球體的絕緣材料216可以包括澱粉組成物，其中有一些，例如1%到5%的微球體混合到絕緣材料216中。絕緣材料216可生物降解、可堆肥和/或可回收。絕緣材料216可以在潮溼或乾燥時膨脹。絕緣材料216可以包括任何合成或天然材料，包括基於水、基於溶劑、高固體或100%的固體材料。固體內容物的量通常佔材料的30%到80%，更優選的是40%到70%。粘結劑和/或絕緣材料216中可以添加額外的組分，包括但不限於，顏料或染料、填料/增補劑、用於分散的表面活性劑、針對最佳應用來控制粘性的增稠劑或溶劑、起泡劑、石蠟或增滑劑等添加劑，諸如此類。或者，粘結劑和/或絕緣材料216可以是粘合劑。絕緣材料216可能具有多種性質，包括但不限於，使容器的內容物保持熱或冷的狀態的熱絕緣性，對液滴和/或液體的吸收性，和/或所述絕緣材料可以在與熱材料(例如，高於150° F)接觸時膨脹，而且優選在達到確定的設計活化溫度之前保持非活化狀態。例如，絕緣材料216在約室溫下將保持非活化狀態。絕緣材料216可再漿化、可回收和/或可生物降解。在又一實例中，諸如氮氣等惰性氣體可以注入絕緣材料216中。例如，諸如氮氣等惰性氣體可以注入熱熔粘合劑、澱粉基粘合劑中，或者可以使用天然聚合物粘合劑。在放置外壁104之前，可以將氣體施加到內壁102的外表面上，以便讓這些材料具有泡沫結構，從而增強雙壁容器的機械和熱絕緣性質。例如，在氣體施加到外壁104之前，或者在施加到外壁104的過程中,氣體可以注入絕緣材料216中。圖3示出了裝配有容器100的套等外壁104 (圖2)的截面圖。此圖意圖用於說明，而非限制。杯子可以用任何容器代替，例如，壓製成形的託盤、湯盆或散裝飲料容器。外壁104可以具有內表面306和外表面304。絕緣材料216可以塗覆到內表面306、外表面304，和/或塗覆到內表面306與外表面304之間的表面302，例如，塗覆到套的內壁。內表面306與外表面304之間不一定含有空間302。諸如熱膨脹型材料等絕緣材料216可以活化或非活化形式塗覆到外壁104的內表面306。絕緣材料216可以塗覆成不會實質改變外壁104的厚度的薄膜。將絕緣材料216塗覆到外壁104的內部也可以維持外壁104的外表面的適印性。如果外壁104上的絕緣材料216是與標準紙杯等裝配的，則可以維持杯子的細長輪廓。在替代方案中，熱膨脹型材料可以由微波活化，以便使共在製造過程中在裝配成套之前加速膨脹。這樣確保膨脹型粘合劑/塗層在製造過程中膨脹，而且在製造之後且在使用之前提供了額外的剛度和強度。圖4是用於製造包裝材料或基材以便製作諸如上述容器100等容器的示例性機器系統400的視圖。例如，機器系統400可以為具有多個級的傳送機型機器系統，例如，瑞士格蘭岑的艾希翠股份公司(Asitrade AG of Grenchen, Switzerland)製造的艾希翠微槽層壓機，這僅作為一個實例來引用。圖4示出了工藝的三個平行視圖機器的視圖A，片材經過機器可能採用的方式的視圖B，以及最後製成的產品的截面圖C。機器系統400可以縱向延伸相當長的長度，而且可以沿共長度包括許多工作站。裝配成包裝材料或基材的片材沿著圖4所示的機器從右向左行進。機器系統400可以使用第一片材402，所述第一片材是以卷材或幅材的形式大量提供的。第一片材402可以由輪式、帶式或共他傳送系統送到機器系統400中並歷經工藝的各個步驟。圖4示出了輪式系統的使用。作為替代或補充，機器系統100可以使用片材，所述片材可以預先壓印而且可以已經衝切有特定包裝的圖案或坯料，例如，尤共是杯子、容器、盤子、蛤殼、託盤、袋或飲料容器架的坯料。第一片材402可以由大體平坦的材料組成，該材料稍具剛性且能夠彎曲或切劃，從而促進沿確定的線彎曲。例如，片材402可以是單面襯裡紙，例如但不限於，牛皮紙、白土塗布的廢報紙紙板、白邊襯裡、盒紙板、固體漂白硫酸鹽(SBS)板，或其他材料。所述材料可以經過處理，例如，以提供更高的水阻力或流體阻力，而且材料的選擇部分上可以有印花。作為替代或補充，片材402可以由瓦楞紙板、粗紙板、膠合板、金屬化紙、塑料、聚合物、纖維、複合物、混合物或上述項的組合等組成。第一片材402可以由可回收材料製成，或者所述第一片材可堆肥、可生物降解或可以是以上項的組合。第一片材402可以由輥408傳送到第一工作站420。第一工作站420可以是瓦楞站。第一工作站420還可以包括瓦楞輥。瓦楞輥可以將第一片材402或共他芯紙(mediumpaper)成形為一系列波紋或凹槽。在替代方案中，單層或單片基材可以直接進入，而無需像第一片材402或紙介質那樣成瓦楞。第一工作站420還可以包括塗布器，所述塗布器可以將固定材料塗覆到第一片材402的一側，即，塗覆到凹槽頂端，或者塗覆到其他芯紙的一側。例如，塗布器可以是含有諸如粘合劑等固定材料的溝槽。所述溝槽可以位於瓦楞輥附近，這樣，粘合劑便塗覆到由瓦楞輥形成的波紋或凹槽的尖端。作為補充或替代，固定材料可以採用噴塗、塗刷或共他方式進行塗覆。例如，塗布器塗覆固定材料的方式可以為，將固定材料噴塗至第一片材402(或其他芯紙)的一側。塗布器的噴霧可能是連續的或間斷的，而且可以將固定材料形成虛線、條紋、小點或橢圓。通過移動塗布器或相對於噴塗器移動第一片材402，可以應用設計和圖案。例如，固定材料可以是粘合劑、熱絕緣材料216，或者共他材料或塗層，例如，具有固定性質的那些材料或塗層。先前已詳細論述了各種膨脹型絕緣材料216。此外，所述固定材料可以是熱熔或非熱熔粘合劑或者冷熔粘合劑，例如，熱熔粘合劑、澱粉基粘合劑、天然聚合物粘合劑、纖維素基粘合劑、膠水、熱熔膠、聚合粘結劑、合成物、泡沫等。固定材料可以從線路422輸送到塗布器，所述線路可以源自調節和準備站432。微球體或其他膨脹型絕緣材料可以先在調節和準備站432中與澱粉、粘結劑或共他粘合材料預先混合，然後再輸送到第一工作站420的塗布器。在一些實施例中，塗布器可以將熱膨脹型塗層的圖案塗覆到第一片材或共他紙介質(本文中稱為單層片材)，隨後，所述第一片材或其他紙介質由微波加熱器加熱，以便使熱膨脹型塗層膨脹。隨後，帶塗層和圖案的這種單層片材可以被傳送，以便加工成具有圖案化塗層的最終產品。在其他一些實施例中，第一片材402還可以與第二片材404合併，例如，將第二片材404壓向第一片材402。第二片材404可以由固定材料固定到第一片材402，從而形成雙層片材426，例如，如圖4，C所示的單面開槽薄片。瓦楞站或第一工作站420中超出預定溫度的任何溫度都可能產生負面的副作用，即，過度乾燥熱膨脹型粘合劑或塗層，從而可能導致粘合劑或塗層中的微球體過早部分膨脹。如果太過乾燥，那麼熱膨脹型粘合劑或塗層將沒有充足的溼度來吸收微波能，從而無法迅速加熱。因此，在瓦楞站處施加給複合瓦楞板，例如，單面板的溫度優選保持在約華氏200度或以下。 隨後，雙層片材426可以穿過工業微波加熱器427，所述微波加熱器可以設在第一工作站420之後的傳送帶周圍，以便將微波施加到雙層薄片。自在調節和準備站432中準備混合物起，熱膨脹型絕緣材料216中便優選維持一定溼度。此溼度易受吸收微波加熱器427發出的微波能影響，因而迅速變熱，從而致使塗布器所塗覆的粘合劑/塗層的絕緣材料216膨脹。微波加熱器427優選以915MHz或2. 45GHz或者以共他某一可接受的頻率運行的平面型加熱器。微波加熱器427也可以是管狀或其他類型的加熱器。這些類型的工業微波加熱器通常用來乾燥含水的混合物或產品，這種混合物或產品含有極性分子，而這些極性分子會吸收微波場中的電磁能，從而加熱和乾燥水，而且有時會蒸煮所述產品。如果是平面型加熱器，那麼微波加熱器427可能包括位於供紙幅或其他基材穿過的微波波導或通道的兩個面板之間的較窄開口槽，如圖5到圖8所示。微波加熱器427不僅可以乾燥紙幅或基材，而且可以使預先塗覆在紙層之間或紙上的膨脹型材料活化並膨脹。諸如單面開槽薄片等雙層片材426可以離開機器系統400，並繼續進行進一步加工，例如，衝切、壓印、調節、摺疊等，從而形成最終產品。或者，雙層片材426可以由機器系統400進一步加工，如下文所述。注意，微波加熱器427或者可以定位成沿著機器系統400下方的進一步加工站。例如，膨脹型粘合劑或塗層可以在工藝的較後階段中塗覆，在這之後的某一時刻，微波加熱器427可以經放置以使粘合劑/塗層膨脹，如下文論述。因此，微波加熱器427的位置並非關鍵，但為了便於附接到機器系統400部分，某些位置可能更好。雙層片材426可以傳送到第二工作站430。第二工作站430可以包括塗布器，所述塗布器可以將固定材料塗覆到雙層薄片426的一側。例如，塗布器可以將固定材料塗覆到雙層薄片426的第二片材404側，這側可能是雙層薄片426的襯裡側。作為替代或補充，塗布器可以將固定材料塗覆到雙層薄片426的第一片材402側。所述固定材料可以是或包括膨脹型粘合劑或絕緣塗層。例如，所述固定材料可以是粘合劑，例如，熱熔粘合劑、澱粉基粘合劑、天然聚合物粘合劑、纖維素基粘合劑、膠水、熱熔膠、冷固膠、粘結劑、合成物、聚合粘結劑、泡沫等。固定材料可以採用噴塗、塗刷或共他方式進行塗覆。例如，塗布器可以是含有固定材料的溝槽。所述溝槽可以位於輥附近，所述輥用於將紙送入第二工作站430，這樣便將所述固定材料塗覆到由瓦楞輥產生的波紋或凹槽的尖端。作為第二實例，塗布器塗覆固定材料的方式可以為，將固定材料噴塗到第一片材402、第二片材404或這兩者的一側上。塗布器的噴霧可能是連續的或間斷的，而且可以將固定材料形成虛線、條紋、小點或橢圓。通過移動塗布器或相對於噴塗器移動第一片材402，可以應用設計和圖案。雙層片材426可以與可能作為第二襯裡的第三片材410合併，例如，將第三片材410壓向雙層薄片426，從而形成三層片材434。三層片材410可以由大體平坦的材料組成，該材料稍具剛性且能夠彎曲或切劃，從而促進沿確定的線彎曲。例如，三層片材410可以為單面襯裡紙，例如但不限於，牛皮紙。所述材料可以經過處理，例如，以提供更高的水阻力或流體阻力，而且材料的選擇部分上可以有印花。作為替代或補充，第三片材410可以由瓦楞紙板、粗紙板、SBS、金屬化紙、塑料、聚合物、纖維、複合物、混合物或上述項的組合等組成。第三片材410可以由可回收材料製成，或者所述第三片材可堆肥、可生物降解或可以是以上項的組合。第二工作站430可以是層壓機。諸如三層片材434等多層薄片的各層可以改進所得包裝材料的結構完整性和外觀。或者，微波加熱器427可以位於第二工作站430處或附近，以便用微波能來輻射穿過第二工作站430的多層薄片，例如，在層壓過程中輻射。於是微波加熱器427可以迅速加熱作為固定材料塗覆到多層片材的粘合劑或塗層且因而使共膨脹，所述粘合劑或塗層含有熱膨脹型組分，例如，微球體。離開第二工作站430的多層片材可以進行進一步調節、切割或衝切以及堆疊，以便船運。隨後，多層片材可以形成為容器100。已經使用常見的辦公室微波爐和試驗用的平面型工業微波加熱器執行了若干個實驗室可行性測試。E形凹槽單面瓦楞板和F形凹槽單壁瓦楞板在這些測試中用作基材。這些測試的結果包括證實了夾在介質和襯裡之間的熱膨脹型粘合劑和塗層可以活化和膨脹。測試也表明，乾燥和減少蒸汽能消耗方面有所增強。測試還顯示出，有角的波導，例如45度定向的微型波導配置可以在機器系統400上成行使用，以便提高與未使用熱膨脹型粘合劑或塗層時的工藝相當的工藝的速度。圖5到圖8包括可以用於微波加熱器427的微型波導的各種示意圖，微波加熱器427可以安裝在一個或多個傳送帶503周圍，傳送帶503用於將紙板、片材或共他基材傳送穿過機器系統400。所示微波加熱器427是具有窄槽505的平面型加熱器，片材可以穿過所述窄槽。圖7示出了機器橫向側視圖，而圖8示出了微波加熱器427的前視圖或機器方向視圖。微波加熱器427可以包括多個微型波導通道，這些通道連接起來，以增加用於輻射片材的表面區域。圖5到圖8所示的微波加熱器427的尺寸僅為示例性的，而並非意圖加以限制。圖9是用於在工藝中製造多層片材的示例性方法的流程圖，該工藝包括對多層片材進行微波加熱，以便使熱膨脹型粘合劑或塗層加速膨脹。圖9中的虛線包括可以繞過該方法的一個或多個步驟的任選路線。在塊900處，第一片材可以裝載到機器系統400中，而且可以起瓦楞。在塊910處，固定材料可以塗覆到第一片材的一側。所述固定材料可以是熱膨脹型粘合劑或塗層，它可以包括澱粉和微球體或某一共他組成物。在塊920處，第二片材可以貼合到第一片材。如果此雙層片材具有包括熱膨脹型塗層的固定材料，那麼可以在塊930處用微波能加熱所述雙層片材，以便使熱膨脹型粘合劑/塗層膨脹。在塊940處，雙層片材可以被傳送，以便通過壓印、衝切、從坯料移除和/或裝配等加工成最終產品。在塊950處，第二固定材料可以塗覆到雙層片材的一側。所述第二固定材料可以是熱膨脹型粘合劑或塗層，它可以包括澱粉和微球體和/或某一其他適當的組成物。在此步驟之後，多層片材可以往前跳過某些步驟，並且在未先貼合第三片材的情況下進行加熱和/或層壓。否則，在塊960處，第三片材可以貼合到第一片材或第二片材的暴露側。在塊970處，如果第二固定材料是熱膨脹型粘合劑或塗層，那麼可以用微波能來加熱多層片材，以便使所述熱膨脹型粘合劑或塗層膨脹。在塊980處，可以對多層片材進行層壓。也就是說，如果第一片材、第二片材以及第三片材已經貼合在一起，那麼便可以在塊980處層壓在一起。在塊940處，多層片材或基材隨後可以加工成最終產品，加工過程可能包括壓印、衝切、從坯料移除和/或裝配。例如，所得多層片材可以進行進一步加工，例如，進行塗覆，隨後從片材中移除包裝坯料，以及將坯料裝配成最終產品(塊940)。該工藝的最終產品(可以是，例如，杯子、容器架、容器套、蛤殼、託盤或其他)可以由一層或多層一種或多種前述材料製成。在使用多層材料之處，所述多層材料可以進行接合，例如但不限於，通過層壓、膠合或共他方式緊固在一起，以增加強度。如上所述，使用絕緣材料216可以幫助減小用於製造容器、套等所需的基材的厚度，同時保持給消費者一種堅硬感。絕緣材料216還可以增強容器的絕緣性質，並有助於根據具體應用而在較長時間內讓飲料或食品保持熱或冷的狀態。基材可以由天然纖維、合成物或這兩者製成，例如，SBS(固體漂白硫酸鹽)紙板或盒板。套材料，例如襯裡和介質可以由 10LB/1000ft2 到 100LB/1000ft2 的材料製成，優選 15LB/1000ft2 到 40LB/1000ft2 的材料。儘管本發明描述了多種實施例，但所屬領域的一般技術人員將易於了解，可能存在屬於本發明範圍內的許多其他實施例和實施方案。例如，除非明確指出，否則附圖所示或所附權利要求書中所反映的方法的步驟必須按照所呈現的特定順序執行。所揭示的步驟是示例性的，因此，可以執行額外或不同的步驟，或者可以按不同順序執行這些步驟。
權利要求
1.一種用於製造多層片材的方法，共包括:在片材穿過機器系統過程中的某一時刻，用微波加熱器加熱所述多層片材，以便使塗覆到所述多層片材之上或之內的熱膨脹型粘合劑或塗層膨脹。
2.一種製造用於包裝的多層基材的方法，該方法包括: 將第一片材傳送到傳送機型機器系統中，所述第一片材具有至少兩側； 使所述第一片材起瓦楞； 將第一固定材料塗覆到所述第一片材的一側，固定材料包括熱膨脹型粘合劑； 將第二片材貼合到所述第一片材的所述一側； 用微波加熱器加熱所述第一片材和第二片材，從而致使所述熱膨脹型粘合劑膨脹，並形成所述多層基材；以及 將所述多層基材加工成最終產品。
3.根據權利要求2所述的方法，共中所述第一片材包括紙。
4.根據權利要求2所述的方法，其中所述第二片材包括紙。
5.根據權利要求2所述的方法，共進一步包括: 將第二固定材料塗覆到所述第一片材的一側或塗覆到所述第二片材； 將第三片材貼合到所述第一片材和第二片材； 對所述第一片材、第二片材以及第三片材進行層壓，以形成第二多層基材；以及 將所述第二多層基材加工成最終產品。
6.根據權利要求5所述的方法，共中所述第二固定材料包括第二熱膨脹型粘合劑，所述方法進一步包括: 加熱具有所述第二固定材料的所述多層基材，以使所述第二熱膨脹型粘合劑膨脹。
7.根據權利要求2或6所述的方法，共中所述熱膨脹型粘合劑包括澱粉或其他粘結材料以及熱膨脹型微球體。
8.一種用於針對包裝製造多層基材的方法，該方法包括: 將第一片材傳送到傳送機型機器系統中，所述第一片材具有至少兩側； 將第一固定材料塗覆到所述第一片材的一側； 將第二片材貼合到所述第一片材的所述一側； 將第二固定材料塗覆到所述第一片材的一側或塗覆到所述第二片材，所述第二固定材料包括熱膨脹型塗層； 用微波加熱器加熱所述第一片材和第二片材，從而致使所塗覆的所述熱膨脹型塗層膨脹； 將第三片材貼合到所述第一片材和第二片材，以形成所述多層基材；以及 將所述多層基材加工成最終產品。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述熱膨脹型塗層包括澱粉或其他粘結材料以及熱膨脹型微球體。
10.一種用於製造塗有熱膨脹型塗層的圖案的單層片材的方法，共包括:在片材穿過機器系統過程中的某一時刻，用微波加熱器加熱具有所述熱膨脹型塗層的圖案的所述單層片材，以使塗覆到所述單層片材的所述熱膨脹型塗層膨脹。
11.根據權利要求1-2、6、8或10中任一項所述的方法，共中所述微波加熱器包括平面型微波加熱器，共具有圍繞成供片材穿過的空間的多個微波波導，所述微波加熱器以915MHz 或 2.45G Hz 運行。
全文摘要
一種用於製造多層片材的方法，共包括在片材穿過機器系統過程中的某一時刻，用微波加熱器加熱所述多層片材，以便使塗覆到所述多層片材上或內的熱膨脹型粘合劑或塗層膨脹。根據所使用的步驟和所述熱膨脹型粘合劑或塗層的塗覆，可以形成各種類型的多層基材。此外，單層片材可以先塗有熱膨脹型塗層的圖案，然後所述單層片材再穿過所述機器系統，所述機器系統加熱所述單層片材，以使塗覆到所述單層片材的所述熱膨脹型塗層膨脹。所述機器系統使用的所述微波加熱器可以是平面型，而且可以具有圍繞成供所述片材穿過的空間的多個微波波導。所述微波加熱器可以多個頻率運行。
文檔編號B29C44/32GK103079791SQ201180041962
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月24日 優先權日2010年9月1日
發明者T·Z·付, M·R·庫克 申請人:Lbp製造業公司