对可热膨胀材料的微波加热用于制备包装基底和产品的制作方法_3

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例如但不限于牛皮纸、涂有粘土的新闻板、白色顶部的内衬、容器板、实心漂白硫酸盐(SBS)板或其他材料。可以对该材料进行处理,例如提供提高的耐水或流体性,且可以在该材料的选定部分上具有印刷。可替代地或另外地,该片状材料402可以由纸、纸板、再生纸、再生纸板、波纹纸板、粗纸板、胶合板、金属化纸、塑料、聚合物、纤维、前述的复合物、混合物或组合等构成。该第一片状材料402可以由可循环利用的材料构成或者可以是可分解的、可生物降解的或其组合。
[0046]该第一片状材料402可以通过辊筒408传送到第一工作站420。该第一工作站420可以是波纹化或涂覆或印刷站。该第一工作站420也可以包括波纹辊。该波纹辊可以使该第一片状材料402或其他介质纸成型为一系列波纹或凹槽。可替代地,单层或单片基底可以直接作为第一片状材料402或纸介质通过而不进行波纹化。
[0047]该第一工作站420也可以包括施涂器,其可以将固定材料(securing material)施涂到第一片状材料402的一侧(即槽顶)或其他介质纸的该侧。例如,该施涂器可以具有包含固定材料(例如粘合剂)的料槽和可能具有计量工具的涂料辊施涂器(例如杆或辊筒)。该料槽可以位于该波纹辊的附近使得该粘合剂被施涂到该波纹辊产生的波浪或凹槽的顶端。另外地或可替代地,该固定材料可以通过喷雾、刷涂、喷嘴挤出或其他方式施涂。例如,施涂器可以通过将固定材料喷涂到第一片状(或其他介质纸)材料402的一侧上而对其进行施涂。来自施涂器的喷雾可以是持续的或间断的,且可以产生固定材料的虚线、条纹、点或椭圆形。可以通过运动施涂器或通过将第一片状材料402相对于喷雾器移动而应用设计和图案。
[0048]该固定材料例如可以是粘合剂、隔热材料216或其他材料或涂料,例如具有固定或粘结性质的那些。各种可膨胀的隔热材料216之前已经详细讨论过。进一步地,该固定材料可以是热熔性或非热熔性粘合剂或冷凝性粘合剂,例如热熔性粘合剂、基于淀粉的粘合剂、天然聚合物粘合剂、基于纤维素的粘合剂、胶、热熔胶、聚合物粘结剂、合成材料、泡沫体等。
[0049]该固定材料可以从管线422运送给施涂器,这可以发生在调节和制备站432处。该微球或其他可膨胀隔热材料可以与淀粉、粘结剂或其他添加剂材料在该调节和制备站432处预混合再运送给第一工作站420的施涂器。
[0050]在一些实施方案中,该施涂器可以将可热膨胀的涂料的图案施涂到第一片状材料或其他纸介质(此处称作单层片材)上,然后用微波加热器将其加热以造成该可热膨胀的涂料膨胀。然后可以将这种经涂覆和图案化的单层片材送去处理成具有该图案化的涂层的最终产品。
[0051]在另一实施方案中,也可以通过例如将第二片状材料404压制到第一片状材料402上,将该第一片状材料402与第二片材404结合。可以通过双层片状材料426 (例如图4C中所示的单面凹槽片材)中得到的固定材料将第二片状材料404固定到第一片状材料402上。可替代地或另外地,该层压材料426可以是之前讨论的不同基底材料的平坦的双层层压物。
[0052]然后可以使该双层片状材料426经过工业微波加热器427,其可以建造在第一工作站420之后的传送带附近,以对该双层片材施加微波(图12)。
[0053]优选水分从在调节和制备站432中制备的混合物中保留在该可热膨胀张的隔热材料216内。该水分容易吸收从微波加热器427发射的微波功率,由此快速加热,造成该施涂器施涂的粘合剂/涂料的隔热材料216在适当的处理条件(例如温度、压力和时间)膨胀。
[0054]该微波加热器427优选是在约915MHz或约2.45GHz处或附近或在一些其他可接受的频率处操作的平板型的。该微波加热器427也可以是管式或其他类型的包括微波施加器的微波加热器。这些类型的工业微波加热器可以用于干燥包含吸收微波场中的电磁能的极性分子的含水混合物或产物,导致水的加热和干燥,并有时导致对产品的煮制。如果是平板式的,该微波加热器427可以包括在微波导波器或通道的两个板之间的窄的开放狭槽用于使纸幅或其他基底通过,如图12-13中所见。如果该微波加热器是管状的,具有管状或圆形横截面的产品能够传递通过适合构造的加热器的微波施加器。该微波加热器427不仅可以干燥该纸幅或基底,而且还可以活化和膨胀该纸层之间或其上预施涂的可膨胀材料。
[0055]该微波加热器可以以不同方式设计或经配置以在制造方法过程中的不同位置点处加热该基底材料中或产品中的可热膨胀涂料和粘合剂,如参照图11示例和讨论的那样。
[0056]该微波加热器427可以加热包含可热膨胀材料(例如微球)的基底或产品的温度可以在100-500° F范围内。该温度可以根据所用微球的类型和加热的该材料基底和粘合剂的厚度以很大程度变化。例如,一些常用的微球被加热到在200-350° F范围的温度。
[0057]该双层材料片材426可以离开该机器系统400并进行其他处理(例如冲切、印刷、调节、弯曲等)以得到最终产品。可替代地,该双层片状材料426可以进一步由以下所述的机器系统400加工。注意该微波加热器427可以可替代地沿该机器系统400下游进一步处理的工作站来定位。例如,可以在该工艺中后面的阶段施涂可膨胀粘合剂或涂料,该微波加热器427可以位于其后的一些位置点处以膨胀该粘合剂/涂料,如后面所讨论的那样。因此该微波加热器427的位置并不关键,但为了容易连接该机器系统400的部件的原因一些位置可能更好,或者在一些位置可以更好地施加该制造和产品制备工艺的其他步骤。
[0058]可以将该双层材料片426传送到第二工作站430。该第二工作站430可以包括施涂器,其可以将固定材料施涂到该双层片材426的一侧。例如,该施涂器可以将固定材料施涂到该双层片材426的第二片状材料404侧,其可以是该双层片材426的内衬侧。可替代地或另外地,该施涂器可以将固定材料施涂到该双层片材426的第一片状材料402侧。该固定材料可以是或包括可膨胀的粘合剂或隔热涂层。例如,该固定材料可以是粘合剂,例如热熔性粘合剂、基于淀粉的粘合剂、天然聚合物粘合剂、基于纤维素的粘合剂、胶、热熔胶、冷凝性胶、粘合剂、合成材料、聚合物粘结剂、泡沫体等。
[0059]该固定材料可以通过喷涂、刷涂或其他方式施涂。例如,该施涂器可以具有包含固定材料的料槽和计量工具。该料槽可以位于将纸供给到第二工作站430的辊附近以将该固定材料施涂到有波纹辊产生的波纹或凹槽的顶端。作为第二种实例,施涂器可以通过将固定材料喷涂到第一片状材料402、第二片状材料404或二者的一侧上而施涂固定材料。来自施涂器的喷涂可以是连续的或间歇的,且可以产生固定材料的虚线、条纹、点或椭圆。可以通过移动施涂器或通过将第一片状材料402相对于喷涂器移动而施涂设计和图案。
[0060]该双层片状材料426可以与第三片状材料(其例如可以是第二内衬)结合,例如通过将第三片状材料434压制到双层片材426上,产生三层片状材料434。
[0061]该三层片状材料434可以由通常平坦的材料构成,其具有一定的刚性且能够弯曲或刻划以帮助沿设定的线弯曲。例如,该三层片状材料434可以是单面内衬纸,例如但不限于牛皮纸。可以处理该材料,例如提供增大的耐水或流体性,且可以在该材料的选定部分上进行印刷。可替代地或另外地,该第三片状材料434可以由波纹纸板、硬纸板、SBS、金属化纸、塑料、聚合物、纤维、前述的复合物、混合物或组合物等构成。第三片状材料434可以由可循环利用的材料制成,或者可以是可分解的、可生物降解的或这些的组合。
[0062]该第二工作站430可以是印刷机、涂覆机或层压机。该多层片材(例如三层片状材料434)的层可以提高所得到的包装材料的结构整体性和外观。该微波加热器427可以可替代地位于第二工作站430处或其附近以用微波能辐射通过第二个工作站430 (例如在层压过程中)的该多层片材。然后该微波加热器427可以快速加热该作为固定材料施涂到多层片材上的包含可热膨胀组分(例如微球)的粘合剂或涂料并由此使其膨胀。离开第二工作站430的该多层片状材料可以进一步调节、切割或冲切并堆叠以运输,如将参照图11将更详细讨论的那样。然后可以将该多层片状材料成形为容器100。
[0063]已经使用普通办公室微波炉和试验平板工业微波加热器进行了几个实验室可行性试验。使用E-凹槽单面波纹板和F-凹槽单壁波纹板作为这些试验中的基底。来自这些试验的结果证实了活化和膨胀夹在介质和内衬之间的可热膨胀粘合剂和涂料的可行性。该试验还显示了干燥的增强和蒸汽能量消耗的减少。该试验还揭示了在微波施加器内部设计适合的微波能场对于实现该可热膨胀粘合剂和涂料的最佳膨胀效能并由此提高生产速度是有益的。
[0064]作为之前描述的预活化方法的一种实例,图5是真空传送装置500的侧视图,通过它坯体503可以以任意适合的图案被涂覆可热膨胀的材料。该真空传送装置500可以独立使用或集成到自动化制造系统的部分中。该真空传送装置500可以包括真空电机510,其以传送带513所需的运行方向旋转,该方向在图5中用实心黑箭头显示。
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