MX2013002253A - Proceso para acelerar la activacion de adhesivos/revestimientos termo-expansibles usados en la elaboracion de substratos de envasado. - Google Patents

Abstract

Se describe un método para fabricar un material de hoja de múltiples capas incluye, en algún punto durante el paso del material de hoja a través de un sistema de máquina, calentar el material de hoja de múltiples capas con un calentador de microondas para expandir un adhesivo o revestimiento termo-expansible aplicado a o dentro del material de hoja de múltiples capas. Se pueden crear varios tipos de substratos de múltiples capas dependiendo de los pasos usados y de la aplicación del adhesivo o revestimiento termo-expansible. Adicionalmente, se puede revestir una hoja de monocapa con un patrón de revestimiento termo-expansible antes del paso de la hoja de monocapa a través del sistema de máquina que calienta la hoja de monocapa para expandir el revestimiento termo-expandible aplicado a la hoja de monocapa. El calentador de microondas usado por el sistema de máquina puede ser del tipo plano y tener una pluralidad de guías de microondas que circunda un espacio a través del cual pasan los materiales de hoja. El calentador de microondas puede ser operable a múltiples frecuencias.

Description

PROCESO PARA ACELERAR LA ACTIVACION DE ADHESIVOS/REVESTIMIENTOS TERMO-EXPANSIBLES USADOS EN LA ELABORACION DE SUBSTRATOS DE ENVASADO Antecedentes de la Invención Frecuentemente los clientes compran productos preparados, tal como alimentos y bebidas y otros productos, en recipientes elaborados de substratos de envasado. Los recipientes térmicamente aislados se pueden diseñar para líquidos o alimentos calientes o fríos, tal como café caliente, té helado o pizza. Estos recipientes pueden mantener la temperatura de los contenidos líquidos o alimenticios al reducir la transferencia de calor o de frío de los contenidos hacia la mano del consumidor.

Para ayudar, a aislar la mano del consumidor del calor o frío de los contenidos de un recipiente de alimento o de bebida, se han desarrollado adhesivos y revestimientos termo-expansibles para cartón micro-acanalado u otros substratos de envasado. Estos adhesivos y revestimientos expansibles se expanden al ser calentados a más de una cierta temperatura .

Breve Descripción de la Invención Se describe un método para calentar material de trama en hoja o rollo ("material en hojas") y otros substratos para recipientes con un calentador de microondas Ref. 239388 durante el proceso de producción, provocando que el adhesivo o revestimiento termo-expansible , aplicado al material de hoja o substrato de hoja se expanda rápidamente, acelerando la activación del mismo. Él adhesivo o revestimiento termo-expansible se expande para proporcionar aislamiento y rigidez al material, lo que ayuda a convertir a los materiales en envases o recipientes, y mantiene los contenidos sólidos y fluidos de los recipientes, fríos o calientes, y para aislar estos contenidos del contacto humano durante el manejo de los recipientes. El método es completamente automatizado y usa materiales en rollo y/o otros en hoja tal como material de una sola cara y material de cartón acanalado. El adhesivo o revestimiento termo-expansible puede ser una composición de unas pocas microesferas expansibles por peso de almidón u otros aglutinantes y composiciones adecuadas tal como aquellas analizadas más adelante. El material se calienta por el calentador de microondas en varios puntos del proceso, pero especialmente después de la aplicación del adhesivo o revestimiento termo-expansible. Un material de hoja de múltiples capas se puede laminar y transportar al procesamiento final, tal como para ser impreso, cortado con troquel, removido de piezas sin terminar, y/o de otro modo montado en recipientes. También, una hoja de monocapa se puede grabar con un revestimiento termo-expansible, que después de que se calienta, también se puede procesar directamente en recipientes.

Otros sistemas, métodos, características y ventajas de la invención serán, o llegarán a ser, evidentes para un experto en la técnica en el examen de las siguientes figuras y descripción detallada. Se propone que todos estos sistemas, métodos, características y ventajas adicionales, se incluyan dentro de esta descripción, que está dentro del alcance de la invención, y se protejan por las posteriores reivindicaciones.

Breve Descripción de la Figuras La Figura 1 es una vista en perspectiva de una copa montada con una pared exterior.

La Figura 2 es una vista de corte lateral de una copa de doble pared.

La Figura 3 es una vista en sección transversal de una funda con una copa.

La Figura 4 es una vista de un sistema de máquina de ejemplo para producir materiales de envasado y substrato para recipientes .

La Figura 5 es una vista esquemática en perspectiva de un calentador industrial de microondas de ejemplo como se coloca sobre bandas transportadoras .

La Figura 6 es una vista esquemática, en planta, superior del calentador de microondas de la Figura 5.

La Figura 7 es una vista esquemática, en planta, lateral del calentador industrial de microondas de la Figura 5.

La Figura 8 es una vista esquemática, en sección transversal, frontal del calentador de microondas industrial de la Figura 5.

La Figura 9 es un diagrama de flujo de un método de ejemplo para fabricar un material de hoja de múltiples capas en un proceso que incluye calentamiento con microondas del material de hoja de múltiples capas para facilitar la expansión de un adhesivo o revestimiento termo-expansible .

Descripción Detallada de la Invención Un envase, recipiente, o funda de recipiente se puede construir de, y/o se puede aislar con, un material aislante tal como un adhesivo o revestimiento expansible. El material aislante se puede fijar a un recipiente o se puede aplicar a una funda removible, ya sea antes o después de la formación del material o substrato de envasado en la forma del recipiente. El material aislante tal como material térmicamente expansible, se puede aplicar al recipiente o dentro de un material de recipiente, o se puede aplicar a una pared exterior de un recipiente, o a una combinación de estos. El material aislante se puede expandir antes de llegar al usuario final, tal como cuando se fabrica el recipiente y/o la funda de recipiente, y/o el material aislante se puede expandir sólo en el uso final y sólo en respuesta a, por ejemplo, temperatura. El material aislante se puede usar para ayudar con las capacidades aislantes del recipiente, y/o la funda de recipiente, y/o para adicionar rigidez al recipiente y/o a la funda de recipiente, tal como para reducir el espesor de los componentes del material del recipiente y/o la funda de recipiente.

El material de hoja usado para producir el envase, recipiente, y/o funda de recipiente se puede producir en un sistema de máquina tipo transportador, en un proceso de línea automatizada de montaje, que se analizará en más detalle más adelante en la presente. El adhesivo o revestimiento expansible se puede aplicar por métodos convencionales de aplicación, tal como aplicación por rodillo, o rociar sobre o aplicar de otro modo al material de hoja, por ejemplo sobre un medio corrugado antes de que sobre este se lamine un forro. El adhesivo o revestimiento expansible de esta manera se puede colocar entre dos capas de alguna clase de material de hoja antes de que se expanda durante el proceso de producción. Cuando el material aislante es un revestimiento, el material aislante se puede aplicar a una hoja de monocapa (o individual) o a una superficie exterior de un laminado de múltiples capas antes de la expansión por calor. Adicionalmente o de manera alternativa, el adhesivo o revestimiento expansible se puede expandir por calor antes de que se atrape entre dos hojas de material. Igualmente son posibles otras modalidades, como se analiza más adelante.

En algunas modalidades, los adhesivos/revestimientos termo-expansibles se calientan durante un proceso de montaje por máquina tipo transportador de modo que la expansión se presenta cuando se fabrican los recipientes. Con los sistemas convencionales de máquina, la fuente de calor ha sido una fuente de temperatura tal como de una pistola térmica o un calentador o lámpara infrarroja (IR) . Los métodos convencionales de calentamiento, tal como un horno de aire caliente y/o un calentador infrarrojo instalado en línea en un sistema de máquina no son efectivos para activar de manera adecuada las microesferas termo-expansibles a la velocidad de producción, típicamente 250 pies por minuto (fpm) (76.2 metros por minuto) a 600 fpm (182.88 metros por minuto). Esto es debido en parte a las limitaciones de espacio y potencia térmica y debido al mecanismo de calentamiento de estos métodos principalmente a base de conducción, convección y radiación. Con esta fuente de calor, por consiguiente, se exhiben cuestiones técnicas en la energía térmica limitada, baja eficiencia de expansión, y por lo tanto, menores velocidades de proceso. Una velocidad más lenta desacelera la producción del recipiente por el sistema convencional de máquina.

Se propone en la presente descripción aplicar energía de microondas de un calentador industrial de microondas adaptado para irradiar sobre el material de hoja que pasa a través de éste durante el proceso. Por consiguiente, las microondas del calentador de microondas energizan el adhesivo expansible o revestimiento de aislamiento, provocándole que se caliente de manera mucho más rápida que lo que sería de una fuente de temperatura térmica u otra fuente de calor. Esto es debido a la gran cantidad de calor absorbido por el agua y otras moléculas polares en los adhesivos/revestimientos termo-expansibles en un tiempo muy corto. Por ejemplo, las microesferas expansibles mezcladas en los adhesivos/revestimientos pueden expandirse rápidamente cuando la mezcla en la cual se localiza en las microesferas se calienta rápidamente de la exposición a la poderosa energía de microondas .

Los adhesivos o materiales aislantes termo-expansibles pueden incluir pegamentos a base de almidón, pueden ser de base sintética, y se pueden aplicar en la producción de cartón corrugado como adhesivo de laminación para dar mayor volumen, reducción de papel, o ambos. Los cartones corrugados se pueden convertir a su vez en muchos productos útiles de envasado, corrugados, para alimentos y no para alimentos, por ejemplo, pero no limitado a, fundas acanaladas, envases tipo concha de almeja, acanalados, y cajas con canales tipo E y bolsas en cajas. Estos adhesivos/revestimientos termo-expansibles se pueden aplicar en onduladoras o laminadoras convencionales, y se expanden con la ayuda de un calentador industrial de microondas para reforzar la eficiencia y velocidad. Se pueden aplicar otros revestimientos termo-expansibles sobre substratos de papel en cobertura completa o en patrones, y expandir de manera subsiguiente por el calentador de microondas para crear una capa o texturas de espuma con diferentes beneficios de uso final, algunos de los cuales se explicarán más adelante.

La Figura 1 ilustra un recipiente 100, tal como una copa, con una pared interior 102 y una pared exterior 104 que se puede producir del material de hoja tal como cartón fabricado por el sistema de máquina referido anteriormente y presentado en la Figura . Una pieza sin terminar de la pared exterior 104 puede estar en la forma de una funda de recipiente o una pared o cuerpo del recipiente 100. El recipiente 100 no se limita a una copa y puede ser cualquier otro recipiente, incluyendo pero no limitado a, un recipiente de café a granel, un tarro de sopa, recipientes formados en prensa, placa, funda (por ejemplo, corrugada de una sola cara, corrugada de doble cara, no corrugada, de cartón, etc.), cartones plegables, bandejas, tazones, envases tipo concha de almeja, y otros con o sin esquinas o fundas. El recipiente 100 puede ser una copa cilindrica o un recipiente que tiene otras configuraciones geométricas, incluyendo cónica, rectangular, etc.

La pieza sin terminar de la pared exterior 104 no se limita a una pieza sin terminar, corrugada, cortada con troquel, y se puede construir de cualquier clase de cartón, papel, hoja, película, tejido, espuma, plástico y etc. La pared exterior 104 se puede hacer de cualquier material nominal de papel, incluyendo pero no limitado a, de una sola cara natural, de una sola cara con superficie blanca, de una sola cara con superficie blanqueada, revestida, corrugada, corrugada acanalada o cualquier combinación de éstas. La pared exterior 104 se puede remover del recipiente 100 o la pared exterior 104 se puede adherir al recipiente 100. La pared exterior 104 se puede adherir, por ejemplo,- al laminar la pieza sin terminar de la pared exterior 104 sobre el recipiente, usando un adhesivo caliente, masa fundida fría y/o cualquier otro mecanismo de sellado o adhesivo. De manera alternativa o adicionalmente, la pieza sin terminar de la pared exterior 104 se puede adherir con un material aislante. Si la pared exterior 104 se une a la copa durante la fabricación, puede incrementar la eficiencia al eliminar el paso de montaje por el usuario final comercial. Adicionalmente, puede disminuir la cantidad de espacio de almacenamiento requerida por el usuario final comercial, por ejemplo, que almacena un artículo como lo opuesto a dos.

La Figura 1 no está trazada necesariamente a escala. Por ejemplo, la pared exterior 104 puede cubrir una porción más grande o más pequeña de la superficie del recipiente 100 que lo que se ilustra. Por ejemplo, la pared exterior 104 puede proporcionar cobertura completa del cuerpo. El incremento del área superficial de la pared exterior 104 puede proporcionar un área aislada más grande así como una superficie más grande de impresión. Aunque la figura 1 ilustra la pared exterior 104 en una copa, la pared exterior 104 se puede adherir a cualquier otro recipiente, tal como pero no limitado a, un recipiente de bebida a granel, un recipiente formado en prensa, y un tarro de sopa. De manera alternativa o adicionalmente , la pared exterior 104 se puede adherir a una funda de recipiente (Figura 3) .

La Figura 2 es una vista de corte lateral de un recipiente 100, que puede ser una copa de doble pared. El recipiente 100 puede proporcionar una chaqueta de aire 200 entre una pared exterior 104 y los contenidos 206, tal como bebida o alimentó caliente o frío, del recipiente 100. La chaqueta de aire 200 puede proporcionar aislamiento térmico como se mide por la temperatura de la superficie exterior. La chaqueta de aire 200 puede circundar parcial o completamente al recipiente 100. Cuando se sujeta el recipiente 100, la presión ejercida en la pared exterior 104 puede actuar para colapsar la pared exterior 104 en puntos de presión para reducir la chaqueta de aire 200 e iniciar potencialmente el contacto con una pared interior 102 del recipiente 100. La chaqueta de aire 200 puede colapsar bajo los puntos de presión y dar un sentido de baja rigidez, y el contacto puede crear puntos calientes en la pared exterior 104.

Un material aislante 216 aplicado entre la pared interior 102 y la pared exterior 104 puede reducir o eliminar este efecto. Si se usa una cantidad suficiente de material aislante 216, el material aislante 216 puede actuar para proporcionar rigidez sin comprometer el aislamiento térmico de la chaqueta de aire 200 a la pared exterior 104 tal que la pared exterior 104 no colapse, completamente o de forma parcial. El material aislante 216 puede adicionar resistencia mecánica al recipiente 100. Se pueden usar materiales de peso ligero para producir el recipiente 100 debido a la resistencia mecánica adicionada por el material aislante 216, tal que se puede reducir la fuente de un substrato que forma el recipiente 100. El material aislante 216 se puede aplicar en lugares, tal como puntos, o en otro patrón, ya sea en la pared interior 102, la pared exterior 104, o ambas, tal que el material aislante 216 defina una separación de aire 200 e impida que la pared exterior 104 colapse sobre la pared interior 102 bajo presión de retención. El material aislante 216 también puede proporcionar una sensación rígida al usuario, en tanto que permite una reducción de un material de substrato, por ejemplo, la pared interior 102 o la pared exterior 104.

El material aislante 216 puede expandirse cuando se activa, o se puede pre-expandir, por ejemplo, por la inclusión de aire o gas inerte, huecos de aire in situ, microesferas, microesferas expansibles u otros agentes espumadores. El material aislante 216 se puede activar, por ejemplo, por temperatura u otros métodos. En un ejemplo, el material aislante 216 puede ser térmicamente activable por una temperatura caliente. El material aislante 216 puede ser un adhesivo o material aislante expansible. Adicionalmente o de manera alternativa, el material aislante 216 puede incluir, pero no se limita a, un aglutinante, microesferas expansibles u otras partículas micro-encapsuladas, pigmento y otros aditivos, adhesivos, masa fundida caliente espumada con gas inerte, revestimiento acuoso que contiene microesferas termo-expansibles , adhesivos a base de almidón, adhesivos de polímeros naturales, PCV, revestimientos de espuma, pegamentos biodegradables , o cualquier combinación de estos u otros materiales. El material aislante 216 puede incluir huecos de aire in situ, microesferas, micropartículas , fibras, fibras expansibles, partículas disolvibles, y etc. En un ejemplo, el material aislante 216 con microesferas puede incluir una composición de almidón, tal como con un poco, tal como de uno a cinco por ciento de microesferas mezcladas en el material aislante 216. El material aislante 216 puede ser biodegradable, convertible en composta, y/o reciclable.

El material aislante 216 puede ser expansible cuando está húmedo o seco. El material aislante 216 puede incluir cualquier material sintético o natural incluyendo de base acuosa, a base de solventes, de alto contenido de sólidos o materiales 100% sólidos. La cantidad de contenido sólido es típicamente de 30% a 80% del material, y de manera más preferente de 40% a 70%. Se pueden adicionar ingredientes adicionales al aglutinante y/o material aislante 216, incluyendo pero no limitado a, pigmentos o tintes, agentes de relleno/extendedores, agentes tensoactivos para dispersión, dispersantes o solventes para controlar la viscosidad para aplicación óptima, agentes espumantes, aditivos tal como ceras o ayudas e deslizamiento, y similares. De manera alternativa, el aglutinante y/o material aislante 216 puede ser un adhesivo. El material aislante 216 puede tener varias propiedades, incluyendo pero no limitadas a aislamiento térmico para mantener fríos o calientes los contenidos del recipiente, absorción de condensación y/o líquido y/o puede expandirse en contacto con material caliente (tal como, más de 150°F (65°C)), y de manera preferente permanece inactivo antes de una temperatura determinada, designada de activación. Por ejemplo, el material aislante 216 permanecerá inactiva a aproximadamente temperatura ambiente. El material aislante 216 puede ser convertible en pulpa, reciclable y/o biodegradable .

En un ejemplo adicional, se puede inyectar un gas inerte, tal como gas nitrógeno al material aislante 216. Por ejemplo, se puede inyectar un gas inerte, tal como gas nitrógeno en un adhesivo de fusión en caliente, adhesivo a base de almidón, o se puede usar un adhesivo de polímero natural. El gas se puede aplicar sobre la superficie exterior de la pared interior 102 antes de colocar la pared exterior 104 para dar a estos materiales estructura de espuma, y mejorar por lo tanto las propiedades mecánicas y de aislamiento térmico del recipiente de doble pared. El gas se puede inyectar en el material aislante 216, por ejemplo, antes de que se aplique a la pared exterior 104, o durante la aplicación a la pared exterior 104.

La Figura 3 ilustra una sección transversal de una pared exterior 104 (Figura 2) , tal como un manguito, montado con el recipiente 100. Esta figura 2 se propone para que sea ilustrativa y no limitante. La copa se puede reemplazar con cualquier recipiente, por ejemplo, una bandeja formada en prensa, un tarro de sopa, o un recipiente de bebida a granel. La pared exterior 104 puede tener una cara interior 306, y una cara exterior 304. Un material aislante 216 se puede aplicar a la cara interior 306, la cara exterior 304 y/o a una superficie 302 entre la cara interior 306 y la cara exterior 304, tal como a una pared interior de la funda. La cara interior 306 y la cara exterior 304 no contienen necesariamente un espacio 302 entre estas.

Un material aislante 216, tal como un material termo-expansible, se puede aplicar a una cara interior 306 de la pared exterior 104 en una forma activa e inactiva. El material aislante 216 se puede aplicar como una película delgada que no altera materialmente el espesor de la pared exterior 104. La aplicación del material aislante 216 al interior de la pared exterior 104 también puede mantener la capacidad de impresión de la cara exterior de la pared exterior 104. Si el material aislante 216 en la pared exterior 104 se monta, por ejemplo, con una copa de papel normal, puede mantener el perfil delgado de la copa. En la alternativa, el material termo-expansible se puede activar por las microondas para facilitar la expansión del mismo durante la producción, antes de que se monte como una funda. Esto asegura que el adhesivo/revestimiento expansible se expanda durante la producción y propulsión y rigidez adicional y resistencia adicional después de la fabricación y antes del uso.

La Figura 4 es una vista de un sistema de máquina de ejemplo 400 para fabricar el material o substrato de envasado para producir recipientes tal como recipiente 100 analizado anteriormente. Por ejemplo, el sistema de máquina 400 puede ser un sistema de máquina tipo transportador con varias etapas tal como la máquina de laminación de microcanales Asitrade producida por Asitrade AG de Grenchen, Suiza, citadas sólo como un ejemplo. La Figura 4 proporciona tres vistas paralelas de un proceso: una vista de la maquinaria, A, una vista de la manera en la cual el material de hoja puede viajar a través de la máquina, B, y una vista en sección transversal del producto fabricado, resultante C. El sistema de máquina 400 puede extenderse longitudinalmente sobre una longitud considerable y puede incluir varias estaciones de trabajo a lo largo de su longitud. Los materiales de hoja montados en el material o substrato de enlazado viajan de derecha a izquierda a lo largo de la máquina como se presenta en la Figura .

El sistema de máquina 400 puede usar un primer material de hoja 402 que se puede proporcionar a granel como un rollo o trama. El primer material de hoja 402 se puede alimentar en el sistema de máquina 400 y a través de los varios pasos del proceso por un sistema de transportación a base de rueda, a base de banda u otro. La Figura 4 ilustra el uso de un sistema a base de rueda. Alternativamente o adicionalmente, el sistema de máquina 100 puede usar material de hoja que se puede pre-imprimir y puede estar ya cortado con troquel con el patrón o pieza sin terminar del envasado particular, por ejemplo, pinzas sin terminar de copas, recipientes, placas, envases tipo concha de almeja, bandejas, bolsas o soportes de recipiente de bebida, entre otros.

El primer material de hoja 402 puede estar compuesto de un material en general plano que tiene alguna rigidez y que es capaz de ser doblado o marcado para facilitar el plegado a lo largo de líneas determinadas. Por ejemplo, el material de hoja 402 puede ser papel de forro de una sola cara, por ejemplo, pero no limitado a papel Kraft, tablero de noticias revestido con arcilla, forro de cara blanca, tableros de recipientes, tableros de sólidos de sulfato blanqueado (SBS, por sus siglas en inglés) u otros materiales. El material se puede tratar, tal como para proporcionar resistencia incrementada a agua o fluido y puede tener impresiones en porciones seleccionadas del material. De manera alternativa o adicionalmente, el material de hoja 402 puede estar compuesto de cartón corrugado, madera aglomerada, madera contrachapada, papel metalizado, plástico, polímero, fibras, producto compuesto, mezclas o combinaciones de lo anterior, o similares. El primer material de hoja 402 se puede hacer de materiales reciclables o puede ser convertible en composta, biodegradable o una combinación de estos.

El primer material de hoja 402 se puede transportar por un rodillo 408 a una primera estación de trabajo 420. La primera estación de trabajo 420 puede ser una estación de corrugación. La primera estación de trabajo 420 también puede incluir un rodillo corrugador. El rodillo corrugador puede formar el primer material de hoja 402, u otro medio de papel, en una serie de ondas o canales. En la alternativa, se puede hacer pasar un substrato de hoja de monocapa o individual directamente, sin corrugación, como el primer material de hoja 402 o medio de papel.

La primera estación de trabajo 420 también puede incluir un aplicador que puede aplicar un material asegurador a un lado, es decir, a la parte superior del canal, del primer material de hoja 402 o a lado de otro medio de papel. Por ejemplo, el aplicador puede ser un canal que contiene un material asegurador, tal como un adhesivo. El canal puede estar estacionado cerca del rodillo corrugador de modo que se aplique el adhesivo a las puntas de las ondulaciones o canales generador por el rodillo corrugador. Adicionalmente o de manera alternativa, el material asegurador se puede aplicar por aspersión, cepillado o de otro modo. Por ejemplo, un aplicador puede aplicar el material asegurador al rociarlo sobre un lado del primer material de laminado (u otro medio de papel) 402. La aspersión del aplicador puede ser constante o intermitente y puede crear líneas discontinuas, tiras, puntos o elipses de material asegurador. Se pueden aplicar diseños y patrones al mover el aplicador o al mover el primer o al mover el primer material de hoja 402 con relación al rociador .

El material asegurador puede ser, por ejemplo, un adhesivo, un material aislante térmico 216, u otros materiales o revestimientos, por ejemplo, aquellos con propiedades de aseguramiento. Se analizaron previamente en detalle varios materiales aislantes expansibles 216. Adicionalmente, el material asegurador puede ser una masa fundida caliente o un adhesivo no de fusión en caliente o un adhesivo de colocación en frío, por ejemplo, un adhesivo de fusión en caliente, un adhesivo basado en almidón, un adhesivo de polímero natural, un adhesivo basado en celulosa, pegamento, pegamentos de fusión en caliente, aglutinantes poliméricos, productos sintéticos, espumas y similares.

El material asegurador se puede distribuir al aplicador desde una línea 422, que puede originarse en una estación de acondicionamiento y preparación 432. Las microesferas u otro material expansible de aislamiento se pueden premezclar con almidón, un aglutinante u otro material adhesivo en la estación de acondicionamiento y preparación 432 antes de la distribución al aplicador de la primera estación de trabajo 420.

En algunas modalidades, el aplicador puede aplicar un patrón de un revestimiento termo-expansible al primer material de hoja u otro medio de papel, referido en la presente como una hoja de monocapa, que entonces se calienta por un calentador de microondas para provocar que se expanda el revestimiento termo-expansible. Esta hoja de monocapa revestida y con patrones entonces se puede enviar para que se procese en un producto final que tiene el revestimiento con patrones .

En aún otras modalidades, el primer material de hoja 402 también se puede incorporar en una segunda hoja 404, por ejemplo, al prensar el segundo material de hoja 404, el primer material de hoja 402. El segundo material de hoja 404 se puede asegurar al primer material de hoja 402 por el material asegurador dando por resultado un material de hoja de dos capas 426, tal como el laminado acanalado de una sola cara como se muestra en la Figura 4.

Cualquier temperatura por arriba de una temperatura predeterminada en la estación de corrugación o primera estación de trabajo 420 puede tener el efecto secundario negativo de secar en exceso el adhesivo o revestimiento temo-expansible, que puede provocar expansión parcial prematura de las microesferas en el adhesivo o revestimiento, si se deja demasiado seco, el adhesivo o revestimiento termo-expansible entonces no tendrá suficiente humedad con la cual absorber la energía de microondas para que se caliente rápidamente. Por consiguiente, la temperatura aplicada al cartón corrugado combinado, por ejemplo, un cartón de una sola cara, en la estación de corrugación se mantiene de manera preferente en o por abajo de aproximadamente 200°F (93.33°C).

El material de hoja de dos capas 426 entonces puede ir más allá o a través de un calentador industrial de microondas 427, que puede estar construido alrededor de la banda transportadora después de la primera estación de trabajo 420 para aplicar microondas al laminado de dos capas. La humedad preferentemente permanece dentro del material aislante termo-expansible 216 de la mezcla preparada en la estación de acondicionamiento y preparación 432. Esta humedad es susceptible a absorción de energía de microondas que mana del calentador de microondas 427 y de esta manera calienta rápidamente, provocando que se expanda el material aislante 216 del adhesivo/revestimiento aplicado por el aplicador.

El calentador de microondas 427 es de manera preferente un tipo plano operado 915 MHz o 2.45 GHz, o en alguna otra frecuencia aceptable. El calentador de microondas 427 también puede ser de un tipo tubular u otro tipo de calentador. Estos tipos de calentadores industriales de microondas se usan comúnmente para ser mezclas o productos que contienen agua, que contienen moléculas polares que absorben la energía electromagnética en el campo de microondas, danto por resultado calentamiento y secado del agua, y algunas veces cocción de los productos. El calentador de microondas 427, si es plano, puede incluir una ranura abierta, estrecha entre dos paneles de las guías o canales de microondas para una trama de papel u otro substrato para ir a través de esto, como se ve en las Figuras 5-8. El calentador de microondas 427 no sólo puede secar la trama o substrato de papel, sino activar y expandir los materiales expansibles pre-aplicados entre las capas de papel o en el papel.

El material de hoja de dos capas 426, tal como el laminado acanalado de una sola cara, puede salir del sistema de máquina 400 e ir al procesamiento adicional tal como corte con troquel, impresión, acondicionamiento, plegado y similar, lo que da por resultado un producto final. De manera alternativa, el material de hoja de dos capas 426 se puede procesar adicionalmente por el sistema de máquina 400 como se describe más adelante. Se señala que el calentador de microondas 427 puede estar localizado de manera alternativa a lo largo de estaciones de procesamiento adicional corriente abajo del sistema de máquina 400. Por ejemplo, se puede aplicar un adhesivo o revestimiento expansible en una etapa posterior en el proceso, después de lo cual, en algún punto, puede estar colocado el calentador de microondas 427 para expandir el adhesivo/revestimiento, como se analiza más adelante. La ubicación del calentador de microondas 427 por lo tanto no es crítica, pero algunas ubicaciones pueden ser mejores para propósitos de facilidad de unión a las partes del sistema de máquina 400.

El material de hoja de dos capas 426 se puede transportar a una segunda estación de trabajo 430. La segunda estación de trabajo 430 puede incluir un aplicador que puede aplicar un material asegurador a un lado del laminado de dos capas 426. Por ejemplo, el aplicador puede aplicar un material asegurador o material de aseguramiento al lado del segundo material de hoja 404 del laminado de dos capas 426 que puede ser el lado de forro del laminado de dos capas 426. De manera alternativa o adicionalmente , el aplicador puede aplicar un material asegurador al lado del primer material de hoja 402 del laminado de dos capas 426. El material asegurador puede ser o incluir un adhesivo o revestimiento aislante expandible. Por ejemplo, el material asegurador puede ser un adhesivo, por ejemplo un adhesivo de fusión en caliente, un adhesivo basado en almidón, un adhesivo de polímero natural, un adhesivo basado en celulosa, pegamento, pegamentos de fusión en caliente, pegamentos de colocación en frío, aglutinantes, productos sintéticos, aglutinante polimérico, espumas y similares.

El material asegurador se puede aplicar por rociado, cepillado, o de otro modo. Por ejemplo, el aplicador puede ser un canal que contiene un material asegurador. El canal puede estar estacionado cerca del rodillo que alimenta el papel a la segunda estación de trabajo 430 tal que el material asegurador se aplica a las puntas de las sondas o canales generados por el rodillo corrugador. Como un segundo ejemplo, un aplicador puede aplicar el material asegurador al rociarlo sobre un lado del primer material de laminado 402, el segundo material de laminado 404, o ambos. La aspersión del aplicador puede ser constante o intermitente o puede crear líneas discontinuas, tiras, puntos, o elipses de material asegurador. Se pueden aplicar diseños y patrones al mover el aplicador o al mover el primer material de hoja 402 con relación al rociador.

El material de laminado de dos capas 426 se puede incorporar con un tercer material de hoja 410, que puede ser un segundo forro, por ejemplo, al prensar el tercer material de hoja 410 al laminado de dos capas 426, creando un material de hoja de tres capas 434.

El material de hoja de tres capas 410 puede estar compuesto de un material en general plano que tiene alguna rigidez y que es capaz de ser doblado o marcado para facilitar el plegado a lo largo de líneas determinadas. Por ejemplo, el material de hoja de tres capas 410 puede ser papel de forro de una sola cara, por ejemplo, pero no limitado a, papel Kraft. El material se puede tratar, tal como para proporcionar resistencia incrementada a agua o fluido y puede tener impresión en porciones seleccionadas del material de manera alternativa o adicionalmente, el tercer material de hoja 410 puede estar compuesto de cartón corrugado, madera aglomerada, SBS, papel metalizado, plástico, polímero, fibras, producto compuesto, melcas o combinación de lo anterior, o similares. El tercer material de hoja 410 se puede producir de materiales reciclables o puede ser convertible en composta, biodegradable o una combinación de estos.

La segunda estación de trabajo 430 puede ser un laminador. Las capas de laminado de múltiples capas, tal como el material de hoja de tres capas 434, puede mejorar la integridad estructural y apariencia del material resultante de envasado. El calentador de microondas 427 puede estar localizado de manera alternativa en o cerca de la segunda estación de trabajo 430 para irradiar con energía de microondas el laminado de múltiples capas que pasa a través de la segunda estación de trabajo 430, durante la laminación, a manera de ejemplo. El calentador de microondas 427 entonces puede calentar rápidamente, y de esta manera expandir, el adhesivo o revestimiento, que contiene componentes térmicamente expandibles tal como microesferas , aplicados a la hoja de múltiples capas como el material asegurador. El material de hoja de múltiples capas que deja la segunda estación de trabajo 430 se puede acondicionar adicionalmente, cortar o cortar con troquel, y apilar para envío. El material de hoja de múltiples capas entonces se puede formar en el recipiente 100.

Se han realizado varias pruebas de factibilidad en laboratorio usando un horno común de microondas de oficina y un calentador industrial de microondas, plano, piloto. Se usaron cartón corrugado de una sola cara con canales tipo E y cartón corrugado de una sola pared con canales tipo F como substratos en estas pruebas . Los resultados de estas pruebas incluyen la factibilidad confirmada de activar y expandir el adhesivo y revestimiento termo-expansible intercalado entre el medio y el forro. Las pruebas también mostraron una mejora en el secado y reducción del consumo de energía de vapor. Las pruebas también revelaron que un guíaondas angular, por ejemplo, una configuración de microguíaondas orientada a 45 grados se puede usar en línea en el sistema de máquina 400 para producir incrementos en la velocidad del proceso en proporción con el proceso cuando se usan adhesivos o revestimientos no termo-expansibles .

Las Figuras 5 hasta 8 incluyen varias vistas esquemáticas de los microguíaondas que se pueden usar por el calentador de microondas 427, que se puede instalar alrededor de un o más bandas transportadoras 503 que transportan el cartón de papel, material de hoja, u otro substrato a través del sistema de máquina 400. El calentador de microondas 427 presentado es un tipo plano que tiene una ranura estrecha 505 a través de la cual pasa el material de hoja. La Figura 7 muestra una vista lateral a través de la máquina en tanto que la Figura 8 muestra una vista frontal o en dirección de la máquina del calentador de microondas 427. El calentador de microondas 427 puede incluir varios canales microguíaondas que se conectan conjuntamente para proporcionar área superficial incrementada con la cual irradia el material de hoja. Las dimensiones presentadas en las Figuras 5 hasta 8 del calentador de microondas 427 son de ejemplo y no se propone que sean limitantes.

La Figura 9 es un diagrama de flujo de un método de ejemplo para fabricar un material de hoja de múltiples capas en un proceso que incluye calentar con microondas el material de hoja de múltiples capas para facilitar la expansión de un adhesivo o revestimiento termo-expansible . Las líneas punteadas en la Figura 9 incluyen rutas opcionales que pueden derivar uno o más pasos del método. En el bloque 900, se puede cargar un primer material de hoja en el sistema de máquina 400 y se puede corrugar. En el bloque 9 y 10, se puede aplicar un material asegurador a un lado del primer material de hoja. El material asegurador puede ser un adhesivo o revestimiento termo-expandible , que puede incluir un almidón y microesferas o alguna otra composición. En el bloque 920, se puede aplicar un segundo material de hoja al primer material de hoja. Si este material de hoja de dos capas tiene un material asegurador que incluye el revestimiento termo-expansible, el material de hoja de dos capas se puede calentar en el bloque 930 con energía de microondas para expandir el adhesivo/revestimiento termo-expansible. En el bloque 940, el material de hoja de dos capas se puede transportar al procesamiento en un producto final tal como por impresión, corte con troquel, remoción de piezas sin terminar, y/o que se monte.

En el bloque 950, se puede aplicar un segundo material asegurador a un lado del material de hoja de dos capas. El segundo material asegurador puede ser un adhesivo o revestimiento termo-expansible , que puede incluir almidón y microesferas y/o alguna otra composición adecuada. Después de este paso, el material de hoja de múltiples capas puede saltarse ciertos pasos y ser calentado y/o laminado sin que primera se le tenga que aplicar un tercer material de hoja. De otro modo, en el bloque 960, se puede aplicar un tercer material de hoja a un lado expuesto del primero y segundo materiales de hoja. En el bloque 970, si el segundo material asegurador es un adhesivo o revestimiento termo-expansible, el material de hoja de múltiples capas se puede calentar con energía de microondas para expandir el adhesivo o revestimiento termo-expansible. En el bloque 980, se puede laminar el material de hoja de múltiples capas. Es decir, si el primero, segundo y tercer materiales de hoja se han aplicado conjuntamente, entonces se pueden laminar conjuntamente en el bloque 980. En el bloque 940, el material o substrato de hoja de múltiples capas entonces se puede procesar a un producto final que puede incluir presión, corte con troquel, que se remueva de las piezas sin terminar y/o que se monte.

Por ejemplo, el material de hoja, de múltiples capas resultante, se puede procesar adicionalmente tal como aplicación de, y remoción subsiguiente de, piezas sin terminar de envasado del material de hoja y montaje de las piezas sin terminar en el producto final (bloque 940) . El producto final del proceso (que puede ser por ejemplo, una copla, un soporte de recipiente, una funda de recipientes, un envase tipo concha de almeja, una bandeja u otra cosa) se puede hacer de una o más capas de uno o más de los materiales mencionados anteriormente. Cuando se usan múltiples capas de material, se pueden unir, tal como, pero no limitado a, que se laminen, peguen o sujeten de otro modo conjuntamente para resistencia incrementada.

Como se mencionó, el uso del material aislante 216 puede ayudar a reducir el espesor del substrato necesario para producir el recipiente, manguitos, etc., en tanto que se mantiene una sensación más rígida al consumidor. El material aislante 216 también puede mejorar las propiedades de aislamiento del recipiente, y puede ayudar a mantener las bebidas o alimentos calientes o fríos por más tiempo, dependiendo de la aplicación. Los substratos se pueden hacer de fibras naturales, sintéticas o ambas, tal como cartón de papel de SBS (sulfato sólido blanqueado) o caja de cartón, se pueden producir materiales de funda, tal como forros y medios de un material de 10 libras/1000 pies2 (4.54 kilogramos/92.91 m2 a 100 libras/1000 pies2 (45.36 kg/92.91 m2) , y de manera preferente 15 lb/1000 pies2 (6.80 kg/9292 m2) a 40 lb/1000 pies2 (18.14 kg/92.91 m2) .

En tanto que se han descrito varias modalidades de la invención, será evidente para aquellos expertos en la técnica que son posibles más modalidades e implementaciones que están dentro del alcance de la invención. Por ejemplo, los pasos de un método como se presente en las figuras o se refleja en las reivindicaciones posteriores requiere de un orden específico de ejecución por la manera que se presentan, a menos que se especifique. Los pasos descritos se listan como ejemplo tal como que se pueden ejecutar pasos adicionales o diferentes o los pasos se pueden ejecutar en un orden diferente.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la presente invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (11)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un método para fabricar un material de hoja de múltiples capas, caracterizado porque comprende, en algún punto durante el paso del material de hoja a través de un sistema de máquina, calentar el material de hoja de múltiples capas con un calentador de microondas para expandir un adhesivo o revestimiento termo-expansible aplicado a o dentro del material de hoja de múltiples capas.

2. Un método caracterizado porque es para fabricar un substrato de múltiples capas para envasado, el proceso comprende: hacer pasar un primer material de hoja en un sistema de máquina tipo transportador, el primer material de hoja que tiene al menos dos lados; corrugar el primer material de hoja; aplicar un primer material asegurador a un lado del primer material de hoja, el material asegurador que comprende un adhesivo termo-expansible; aplicar un segundo material de hoja al lado del primer material de hoja; calentar el primero y segundo materiales de hoja con un calentador de microondas, provocando de este modo que se expanda el adhesivo termo-expansible y forme el substrato de múltiples capas; y procesar el substrato de múltiples capas en un producto final.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el primer material de hoja comprende papel .

4. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el segundo material de hoja comprende papel.

5. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque además comprende: aplicar un segundo material de aseguramiento a un lado del primer material de hoja o al segundo material de hoj a; aplicar un tercer material de hoja al primero y segundo materiales de hoja, laminar el primero, segundo y tercer materiales de hoja para formar un segundo substrato de múltiples capas; y procesar el segundo substrato de múltiples capas en un producto final.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el segundo material asegurador comprende un segundo adhesivo termo-expansible , el método comprende además : calentar el substrato de múltiples capas que tiene el segundo material asegurador para expandir el segundo adhesivo termo-expansible .

7. El método de conformidad con las reivindicaciones 2 o 6, caracterizado porque los adhesivos termo-expansibles comprenden almidón u otro material aglutinante y microesferas termo-expansibles.

8. Un método caracterizado porque es para fabricar un substrato de múltiples capas para envasado, el proceso comprende: hacer pasar un primer material de hoja en un sistema de máquina tipo transportador, el primer material de hoja que tiene el menos dos lados; aplicar un primer material asegurados a un lado del primer material de hoja; aplicar un segundo material de hoja al lado del primer material de hoja; aplicar a un segundo material de hoja a un lado del primer material de hoja o al segundo material de hoja, el segundo material de hoja que comprende un revestimiento termo-expansible ; calentar el primero y segundo materiales de hoja con un calentador de microondas, provocando de este modo que se expanda el revestimiento termo-expansible aplicado a este; aplicar un tercer material de hoja al primero y segundo materiales de hoja para formar un substrato de múltiples capas; y procesar el substrato de múltiples capas en un producto final.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el revestimiento termo-expansible comprende almidón u otro material aglutinante y microesferas termo-expansibles .

10. Un método para fabricar una hoja de monocapa revestida con un patrón de revestimiento termo-expansible, caracterizado porque comprende, en algún punto durante el paso del material de hoja a través de un sistema de máquina, calentar el material de hoja de monocapa que tiene el patrón de revestimiento termo-expansible con un calentador de microondas para expandir el revestimiento termo-expansible aplicado al material de hoja de monocapa.

11. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-2, 6, 8, o 10, caracterizado porque el calentador de microondas comprende un calentador de microondas tipo plano que tiene una pluralidad de guías de microondas que circundan un espacio a través del cual pasa el material de hoja, el calentador de microondas es operable a 915 MHz o a 2.45 GHz .