パッケージ

本発明はパッケージに関する。より具体的には、本発明は、カートンベースの包装材料、例えば流動食の包装用に使用される積層カートンベースの包装材料により形成された、改善されたパッケージに関するものである。

包装技術分野においては、単回使用使い捨てタイプの包装が使用されることが多く、これらのいわゆる単回使用使い捨てパッケージは、非常に大規模な量が、比較的厚手のバルク層、例えば紙又は板紙のバルク層、及びプラスチックの外側液密コーティングを備える積層シート状又はウェブ状の包装材料から生産される。特定の場合、とりわけ、特に傷みやすい製品や酸素ガス感応性製品とともに使用する場合は、優れたガスバリア性及び遮光性をパッケージに付与するために、包装材料はさらにアルミニウム箔を呈する。

食品包装分野、特に流動食用包装分野においては、従来技術の単回使用式の包装は、最も一般的には、シート状又はウェブ状の包装材料からパッケージを形成し、これを充填し、封止して完成させるタイプの現代の包装充填機を用いて生産される。このような方法は、例えば、包装材料ウェブを中空チューブへ再形成する第1ステップを含むことができる。このチューブは、その後、関連する内容物で充填され、次いで、閉じられた充填済パッケージユニットに分割される。当該パッケージユニットは、互いに分離され、さらなるリファイン工程又は完成したパッケージの輸送及び出荷のために包装充填機から送り出される前に、形成操作により最終的に所望の幾何学的構造及び形状を得る。

包装材料を成形パッケージへ再形成するのを容易にするために、包装材料には、折り曲げ線(folding lines)を画定する、適切なパターンの材料弱化線又は折り線(crease lines)が設けられる。折り曲げを容易にするのに加えて、折り線はまた、折り曲げられた際、最終パッケージの機械的強度及び安定性に寄与するものであり;これにより、当該パッケージは、通常の取扱いで変形したり他の原因で破損したりするリスクなしに、積み重ねて出荷することができる。これに加えて、折り線はまた、パッケージの具体的な幾何学的形状及び外観を実現可能とすることができる。

折り線を設けるためのいくつかの異なる方法が提案されてきた。例えば、二つの駆動ローラー間のニップ中に包装材料を導入するステップを行う方法が知られている。ローラーのうち一方には、あるパターンの折り線形成バーが設けられ、他方のローラーには、これに対応するパターンのリセスが設けられる。

上述の方法では、包装材料は、加圧ローラーの堅固なバー/リセスの間で力を受ける。その結果、包装材料はかなりの応力に曝されるため、包装材料のセルロースファイバー構造が部分的に崩れて弱化するおそれがある。

最終パッケージの品質は、特に流動食の包装及び無菌パッケージのことになると、非常に重要である。食品安全性を保証するために、パッケージには非常に高い要求が課されるが、同時に、パッケージは、保管性及び取扱い性を改善するために、堅固であるとともに幾何学的に明確に画定される必要がある。本発明者は、折り線の位置に鋭い縁部及び角部を設けるように構成された技術を使用することにより、パッケージの寸法安定性を向上させることができるということを見出した。従来の折り線形成技術でも、より深いインプリントを形成すれば、このような折り曲げられた折り線を備えるように生産されたパッケージにおいて、改善された折り線及びより高いグリップ剛性が提供される。しかしながら、より深くインプリントされた折り線を用いると、包装材料のバルク層が過度に崩壊し、切断又は激しい弱化が生じるリスクが高まってしまう。包装材料が酸素バリアとして機能する薄いアルミニウム箔でラミネートされている場合、より深いインプリントにより空気が閉じ込められる結果、隣接する層から支持されていないことでアルミニウム箔がより弱化してしまうため、アルミニウム箔にクラックが形成されるリスクも高まる。

従って、本開示により、包装材料に折り線を設けるための改善された方法及びシステムが提供される。当該方法及びシステムにより、最終パッケージの品質及び安全性が向上するか又は少なくとも維持されるとともに、寸法安定性を有する最終パッケージを得ることが可能になる。

ウェブ又はチューブを箱形パッケージに形成する工程では、斜め方向の折り線に沿ってやはり折り曲げられた、いわゆるフラップが形成される。理想的には、包装材料の角部分は、長手方向、横断方向、及び斜め方向から交差する折り線を有するべきである。しかしながら、従来技術による折り線形成方法は、単一の操作で二つ以上の折り線との交点を設けることができるようには設計されていない。従って、従来技術において最終的な角部の折り曲げでは、全体として折り線にガイドされるわけではなく、折り線の欠落部分又は折り線の端を補うために包装材料における張力によってもガイドされる。その結果、角部に望ましくない欠陥が現れることがあり、この場合、パッケージの外観が好ましくないものとなる。場合によっては、張力及び変形によりガスバリア層にクラックが生じることがあり、このようなクラックは、例えばガスバリア特性を含むパッケージの一体性に悪影響を及ぼし得る。

従って、従来技術によるパッケージの上述の欠点を解消する、改善されたパッケージが必要とされている。

本発明の目的は、上述のデメリットを解消するパッケージ、例えば流動食品用のパッケージを提供することである。

本発明のさらなる目的は、高いグリップ剛性を有するパッケージを提供することである。

本発明のアイデアは、所定の折り線に沿って折り曲げられたパッケージ、例えば流動食用の使い捨てパッケージを提供することである。折り曲げられると、各折り線は、単一の回転軸を有するヒンジを形成する。

第1態様によると、パッケージが提供される。当該パッケージは、バルク層を有する包装材料を備えるとともに、所定の折り線に沿って包装材料を折り曲げることにより3次元容器に形成されている。パッケージは、複数の角部を備え、折り曲げ前には、角部のうち少なくとも一つが、包装材料の、二つ以上の折り線が交差するか又は実質的に交差する領域に配置されている。「交差する(intersect)」との語は、交点において、すなわち交点の全体にわたって又は交点のごく近傍まで、各折り線が、パッケージ上の明確に画定されたインプリントにより明確に区別可能である、との意味を持つ。

折り線のうち少なくとも一つが、折り曲げられたときに、単一の回転軸を有するヒンジ機構として機能するフラクチャ(fracture)を形成することができる。

一実施形態によると、包装材料は、繊維状バルク層を有し、例えば当該繊維状バルク層は、一つ以上の均質な繊維層又はバルク全体の一部を形成する層を備える。一実施形態によると、繊維層は、密度が300kg/m³より大きく、曲げ剛性指数がISO2493−1及びSCAN−P29:95の手法によると6.0〜24.0Nm⁶/kg³(0.5〜2.0Nm⁷/kg³と等価)である。曲げ剛性指数は、機械方向及び横断方向についての幾何平均値として計算される。

パッケージは、閉鎖底端をさらに備えてもよく、閉鎖底端は、単一の回転軸を有するヒンジ機構として機能するフラクチャを形成する少なくとも一つの折り線に沿って、例えば平面形状に、折り曲げられている。

上記領域において交差する折り線のうち少なくとも一つが、単一の回転軸を有するヒンジ機構として機能するフラクチャを形成し得る。別の実施形態では、上記領域において交差する折り線のすべてが、単一の回転軸を有するヒンジ機構として機能するフラクチャを形成する。

二つ以上の折り線が交差する上記領域におけるフラクチャの厚さは、好ましくは、別の位置におけるフラクチャの厚さに実質的に等しい。

いくつかの実施形態では、単一の回転軸を有するヒンジ機構を形成するフラクチャは、折り線全体に沿って延在する。

フラクチャは、包装材料の第1側と包装材料の第2側との間の接続部を備えてもよく、フラクチャの厚さは、第1側又は第2側における包装材料の厚さより大きい。

フラクチャの幅は、少なくとも20回異なる測定を行った平均で計算すると、第1側又は第2側における包装材料の厚さの2倍未満であってよい。

いくつかの実施形態では、ヒンジ機構を形成するフラクチャは、第1側及び第2側に対して対称的である。別の実施形態では、ヒンジ機構を形成するフラクチャは、第1側及び第2側に対して非対称的である。

包装材料は、両面がプラスチックコーティングにより覆われたバルク材料の層を有するラミネートを備えてもよく、ラミネートは、ラミネートを通って酸素が拡散するのを妨げるためのバリア層をさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、バリア層がアルミニウムを含む。

一実施形態によると、包装材料は、少なくとも折り線形成操作中、また任意選択的に包装容器の形成中も、連続ウェブの形状である。

「バルク層を有する包装材料」との記載は、本願全体を通して、紙、板紙、カートン、その他のセルロース系材料などの単一層のバルク層だけでなく、少なくとも一つのバルク材料層及び追加のプラスチック層を備える多層ラミネートもカバーするように広く解釈されるべきものである点に留意すべきである。これに加えて、上記記載は、アルミニウム箔、バリア材料ポリマーフィルム、バリアコーティングフィルムなどの様々なバリアを含むラミネートもカバーするように解釈されるべきものである。従って、「バルク層を有する包装材料」は、充填又は包装に使用可能な状態の材料だけでなく、包装目的で使用可能な状態となる前にさらにラミネーションなどの処理を施される予定の材料をもカバーするものである。

内部でバルク層コアの繊維が圧縮されて全部又は一部が押しつぶされた、折り線を有する包装材料は、単純な折り曲げには有用であるが、必要とされる直線状の明確に画定された折り曲げ縁部及び所望の機械的グリップ剛性を有する、魅力的で積み重ね可能なパッケージを生産するのは困難であることがわかった。全体にわたって直線状ではない折り曲げ縁部に固有の問題は、大きなパッケージで、特に深刻である。大きなパッケージでは、積み重ねの中で荷重を持ち上げている下の方のパッケージの垂直折り曲げ縁部が積み重ねたパッケージの輸送中及び通常の取扱い中に座屈又は変形してしまうという過度のリスクなく、パッケージを互いの上に確実に積み重ねるために、直線状の折り曲げ縁部が求められる。

これらの態様、特徴、及び利点、並びに本発明が実施可能な他の態様、特徴、及び利点は、添付図面を参照してなされる本発明の実施形態についての以下の説明から明らかとなる。

個々のパッケージを提供するための充填機の概略図である。

一実施形態に係る折り線を設けるためのシステムの側面図である。

図2aに示したシステムの正面図である。

さらなる実施形態に係る折り線を設けるためのシステムの側面図である。

一実施形態に係る折り線加圧具の上面図である。

包装材料のウェブの一部の上面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のリッジの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のリッジの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のリッジの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のリッジの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のリッジの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のリッジの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のプレートの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のプレートの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のプレートの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のプレートの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のプレートの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のプレートの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のプレートの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のプレートの断面図である。

様々な実施形態に係る折り線加圧具のプレートの断面図である。

さらなる実施形態に係る折り線加圧具のプレートの断面図である。

さらなる実施形態に係る折り線加圧具のプレートの断面図である。

一実施形態に係る加圧具のプレートの断面図である。

折り線を設けるための従来のシステムの断面図である。

図9aの従来のシステムにより処理される包装材料の側面図である。

従来技術による折り線の断面図である。

従来技術による折り線の断面図である。

一実施形態に係る折り線を設けるためのシステムの断面図である。

図10aのシステムにより処理される包装材料の側面図である。

図10bに示した包装材料の折り線の断面図である。

一実施形態に係る方法で使用するための包装材料の上面図である。

一実施形態に係るパッケージの等角図である。

一実施形態に係る方法の概略図である。

装飾側から、すなわちバルク層を有する包装材料の外側から、50倍の顕微鏡で見た、本発明に係る折り線の図である。

装飾側から、すなわちバルク層を有する同種の包装材料の外側から、50倍の顕微鏡で見た従来技術による折り線の図である。

Creasy機器(Creasy instrument)により評価した、図10a〜10cの発明の折り線の断面プロファイルを模式的に示す。

Creasy機器により評価した、図9a〜9dの従来技術による折り線の断面プロファイルを模式的に示す。

図10cと同じ図であり、フラクチャ54の幅161、包装材料の厚さ162、及びフラクチャ54の厚さ163をどのように測定するかを示す。

評価するための測定を行う前に顕微鏡ビューで見られるべき、損傷のない折り線を図示する。

本願で論じる特性を測定する際に避けるべき、損傷した折り線を図示する。

Tetra Brikパッケージの角部領域において、まだ折り曲げられていない平坦な従来技術による包装材料を、拡大カメラレンズで撮影した写真である。

Tetra Brikパッケージの角部領域において、本発明の方法により折り線が形成された、まだ折り曲げられていない平坦な包装材料を、拡大カメラレンズで撮影した写真である。

本発明による、実質的に交差する折り線、すなわちほぼ交差する折り線、すなわち、折り曲げ時に当該折り線が自動的に伝播して交差するように交点へほぼ繋がっている折り線の意味を示す模式図である。

バルク層を有する包装材料は、費用対効果が高く、環境に優しく、技術的に優れた、膨大な量の製品のためのパッケージを提供するために、多数の様々な用途において使用され得る。液体製品の包装、例えば流動食の包装では、個々の最終パッケージを形成するためにカートンベースの包装材料が使用されることが多い。カートンベースの包装材料は、液体の包装に適するように構成され、一実施形態によると、目的に応じた特定の性質を有する。従って、包装材料は、包装材料から生産される包装容器に対して剛性及び寸法安定性を提供するという要求を満たす、カートンのバルク層を有する。従って、通常使用されるカートンは繊維状板紙である。すなわち、適切な密度、剛性、及び起こり得る水分曝露に耐えられる能力を持つ、セルロース繊維のネットワーク構造のバルクを有する繊維板である。一方、段ボール型板紙又はハニカム板紙若しくは小区画型板紙タイプの非繊維状のセルロース系カートンは、いわゆる構造的板紙(structural paperboards)であり、本発明の目的には適していない。このような構造的板紙は、折り曲げられており、本発明とは異なる機構により折り曲げるための弱化線が設けられている。これらはIビームの原則に従って構成されており、構造的中間層(例えば波形、ハニカム状、小区画型)は、紙層の薄肉フランジ間に挟まれたラミネートである。構造的中間層の不均質性により、外側フランジは、限られた領域又は点のみにおいてこのような構造的中間層に接合されており、その全面にわたって当該中間層に接合されるわけではない。このようなバルク層では、弱化線は、これらの弱化線に沿って空の内部空間(例えば、発泡セル、ハニカムセル、波形のウェーブパターンの間の領域)が圧縮されて構造中から取り除かれるように、線に沿ってサンドイッチ状バルク材料を互いに押圧することで構造的中間層を単に崩すことにより形成され得る。従って、特に、本発明の包装材料及び方法に適用可能な繊維タイプのバルク層、カートン、又は板紙は、均質な繊維層から得られる繊維状構造であり、これらも有利にはIビーム構造又はサンドイッチ構造で構成されるが、各中間層及びフランジは、互いに向かい合うその全表面にわたって互いに結合されている。繊維状バルクに使用することのできる典型的な繊維は、化学パルプ、CTMP、TMP、クラフトパルプなどからのセルロース繊維である。一実施形態によると、本発明の目的に適した繊維状バルク層、板紙、又はカートンは、密度が300kg/m³より大きく、曲げ剛性指数が6.0〜24.0Nm⁶/kg³(ISO2493−1及びSCAN−P29:95の手法による;0.5〜2.0Nm⁷/kg³と等価)である。曲げ剛性指数は、機械方向及び横断方向についての幾何平均値として計算される。

図1は、このようなシステム、すなわち個々のカートンベースのパッケージ8中に流動食品を充填するために使用される充填機1の一般的なセットアップの例を示す。包装材料は、充填機において個々のパッケージを作成するための単一のシートとして、又は図1に示すように充填機へ供給される材料2のウェブとして提供され得る。包装材料2のウェブは、通常、大ロール3で分配され、その充填機は、充填機の滅菌器や形成セクション4、充填セクション5、分配セクションといった様々な処理ステーションを通して包装材料2を供給するように構成される。

包装材料2は、開放端チューブ6状に形成され得る。チューブ6は、充填機1において垂直に配置され、包装材料が充填機を通って移動する際に連続的な充填処理が施される。包装材料2、ひいてはチューブ6が移動している際に、チューブから個々のパッケージを形成するために、横断方向に封止が行われる。各パッケージは、横断方向に封止を行うとともにこれに対応して封止領域で切断を行う封止切断具によりチューブから分離され、個々のパッケージ8は、次のパッケージをチューブから分離することができるように移動される。

形成セクション4はまた、例えばフラップ、平面端などを形成するために、個々のパッケージの一部を折り曲げるように構成されてもよい。図1からわかるように、形成セクション4は、チューブ6の円筒形状を、長方形、直方体、又は箱状の、二端が閉じた本体部へ再構成することができる。このような再成形は、所定の折り線9に沿ってチューブ6の封止部を折り曲げることにより行われる。

折り線9は、包装材料の製造中に設けられる。いくつかの実施形態では、当該折り線はラミネーション前にカートン層に直接設けられ、いくつかの実施形態では、当該折り線はカートン層のラミネーション後に包装材料に設けられる。

従って、充填機1は、折り線9が既に設けられた包装材料2を受け取る。しかしながら、以下に記載する折り線を設けるためのシステムが充填機内に折り線形成セクションとして実装されてもよいことは理解すべきである。

次いで図2a及び図2bを参照すると、バルク層を有する包装材料に折り線を設けるためのシステム10の一実施形態が示されている。システム10は、加圧具ローラーの形態の折り線加圧具12と、アンビルローラーの形態のアンビル14と、を備える。ローラー12、14のうち少なくとも一方は、ローラー12、14の間に形成されたニップ16中へ包装材料2が供給されて当該ニップ16を通過することができるように駆動される。図2aに示すように、包装材料2は、本実施形態において好ましくはウェブとして提供され得る。これにより、システム10は連続して稼働することができる。

加圧具12には、加圧具ローラー12の外周の少なくとも一部を覆うプレート20が設けられる。プレート20は、例えば、ローラー12の円筒形状に適合するように湾曲させることのできる金属体であってもよい。あるいは、プレート20は、全体としてローラー12の外側シェルを形成する複数の湾曲セグメントにより形成されてもよい。

プレート20は、法線方向に延在する、すなわちアンビルローラー14に向かって半径方向外側に延在する、少なくとも一つの突出リッジ22(例えば図6〜8参照)を備える。

アンビル14は、可逆変形可能な弾性材料の外側層15を有するローラーを形成する。例えば、ゴム又はエラストマー特性を有するポリマーを含む材料組成である。好ましくは、当該弾性材料は、折り線を付けられる包装材料と接触するローラー14の表面全体を覆っている。当該弾性材料は、例えば、厚さが約2〜50mm、硬度が70ショアA〜80ショアD、例えば60ショアD又は95ショアAのゴム材料とすることができる。

好ましくは、加圧具ローラー12の直径は、アンビルローラー14の直径と同じではない。図2aに示すように、アンビルローラー14の直径は加圧具ローラー12より小さいが、いくつかの実施形態では、アンビルローラー14の直径は加圧具ローラー12より大きくてもよい。ローラー12、14を異なる直径とすることにより、加圧具プレート20のリッジが稼働中にアンビルローラー14の同じ位置に影響を与えないようになり、これによりアンビルローラー14の耐久性が確実に向上する。従って、最も好ましい実施形態では、ローラー12、14のうち一方の直径は、他方のローラー12、14の直径と異なるだけでなく、当該他方のローラーの周長の任意の倍数とも異なるものであるということが理解される。

図2bは、図2aのシステム10の正面図を示す。加圧具プレート20には、プレート20を加圧具ローラー12に取り付けるための手段21が設けられており;当該手段21は、例えば、プレート20をローラー12に固定するためにネジ又は類似の固定具を使用することができるように、ローラー12のネジ穴と一直線に揃えることができる貫通孔として設けられ得る。当該手段21は、例えば、プレート20の側端に設けられる。

ローラー12、14のうち少なくとも一方は、稼働中、支持されつつ、横方向に移動させることができるものとすることができる。図2bでは、アンビルローラー14が移動可能であるように示されており、これにより、プレート20のリッジがアンビルローラー14上の同じ横方向位置で影響を及ぼすことがないようにするために、横方向位置をシフトさせることができる。ローラー12、14の一方又は両方の横方向運動を可能にするために、リニアステージや電気モーターなどの手段(図示せず)が設けられる。

図3では、バルク層を有する包装材料に折り線を設けるためのシステム10’のさらなる実施形態が示されている。図2a及び図2bを参照して説明したのと同様に、システム10’は、加圧具12’及びアンビル14’を備える。しかしながら、本実施形態では、システム10’が平台式パンチとして実装されており、フレーム状構造の形態のアンビル14に対して上下動させることのできる加圧具12’がやはりフレーム状構造として設けられている。加圧具12’は、法線方向に延在する、すなわちアンビルローラー14’の方へ延在する少なくとも一つの突出リッジ22(例えば図6〜8を参照)を有する平面プレート20’を備える。アンビル14’には、これに対応して弾性層15’が設けられている。バルク層を有する包装材料2が加圧具12’とアンビル14’との間に配置されると、加圧具12’は、下降してアンビル14’に対して押圧されるように制御され得る。その結果、プレート20’のリッジにより包装材料上にインプリントが行われ、当該インプリントにより、後で折り曲げるための折り線が形成される。

次いで図4を参照すると、プレート20が示されている。プレート20にはいくつかのリッジ22が設けられており、リッジ22の各々は、プレート20の表面から離れる方向へ延在する突出部として形成されている。図4に示すプレート20は、折り線を形成するように構成されている。当該折り線は、個々の単一パッケージの折り曲げを容易にするために使用され得る。長手方向リッジ22aは折り線を形成し、当該折り線は、円筒管状体を長方形、直方体、又は箱状体に再成形するために使用される。横断方向リッジ22bは、長方形体の両端を平坦面に再成形するために使用される折り線を形成し、斜め方向リッジ22cは、フラップの折り曲げを可能にする折り線を形成するために設けられている。

プレート20が加圧具ローラー12上に据え付けられる場合、プレート20はいくつかのセグメント24に分割されてもよく、各セグメントはローラー12の周部の一部を形成する。プレート20は、個々の単一パッケージの折り線を形成するのに必要なリッジを備えるように構成され得る。しかしながら、プレート20は、複数のパッケージの折り線を形成するために使用されるリッジ22を備えるものでもよい。このような実施形態では、図4に示すプレート20は、任意の方向に(幅広の包装材料の場合は横方向に、ローラーの直径が大きい場合は長手方向に)延在し得る。いくつかの実施形態では、プレート20は、ローラー12の外面を覆うように配置されたスリーブとして設けられ得る。

図5は、プレート20により設けられた一組の折り線9を有する包装材料2の一部の例を示す。いくつかのパッケージの繰り返し長さ(package repeat lengths)を表す折り線9、すなわち包装容器それぞれに対応するパターンが、一つ以上の切断線CLに対して配置されており、包装材料2は、充填及び/又は折り曲げ前に、二つ以上の個別の包装材料ロールを形成するために、切断線CLに沿って切断され得る。従って、折り線形成操作は、板紙又は包装材料の幅広ウェブに対して実行され得る。その後、当該幅広ウェブは、当該ウェブの機械方向に沿って切断又は切り込みを入れることにより、パッケージ一つ分だけの幅を有する単一パッケージの繰り返し長さのウェブに分割される。包装材料2の当該一組の折り線9を図4に示すプレート20のリッジ22と比較すると、プレート20のリッジパターンが包装材料2へ転写されていることが明らかである。従って、包装材料2は、円筒管状体を長方形、直方体、又は箱状体に再成形するのを補助する長手方向の折り線9aを備える。横断方向の折り線9bは、長方形体の両端を底面及び頂面が閉じられた状態(いくつかの実施形態では平面状)に再成形するのを補助し、斜め方向の折り線9cは、フラップの折り曲げを補助するために設けられている。

一実施形態によると、折り線9は、包装材料2の一側、すなわち最終パッケージの外側を形成する側のみに設けられてもよい。別の実施形態によると、折り線9は、最終パッケージの内側を形成する側に設けられてもよい。またさらなる実施形態では、一つ以上の折り線9が包装材料の一側に設けられる一方で、一つ以上の折り線9が包装材料の反対側に設けられてもよい。各折り線は、フラクチャ開始線を一つだけ有しており、図5の包装材料上の各折り線9は、図4の加圧具上の一つの突出リッジ22に対応する。次いで図6〜8を参照し、リッジ22の異なる実施形態について説明する。上述のように、リッジ22は、加圧具プレート20の平坦面から離れる方向へ延在する突出部として形成されている。当該突出部は長さを有する。すなわち、当該突出部は、包装材料上に形成される折り曲げ線の方向に対応する方向に延在する。また、当該突出部は幅も有する。すなわち、当該突出部は、長さ方向に垂直でプレート20の平面と平行な方向に延在する。これに加え、リッジ22は高さも有するため、リッジ22の3次元形状がインプリントとして包装材料に転写される。

リッジ22の様々な実施形態についての以下の説明から理解されるように、全実施形態において、リッジ22がアンビルに対して押圧されるにつれてインプリントの幅が連続的に増加するようにリッジ22を包装材料へ押圧する押圧動作により、インプリントが行われる。この目的のために、リッジ22は、基部25及びインプリント部26を備え、インプリント部26の幅は、基部25から頂部27まで連続的に減少する。一般に、インプリント部26については、本説明を通して、リッジ22のうち実際に包装材料2へインプリントを行う部分;すなわち、リッジ22のうち折り線形成工程中に包装材料2と接触する部分と解釈すべきである。

図6aより、リッジ22の一実施形態を示す。リッジ22は、基部25から延在するインプリント部26を有し;基部25は、プレート20の表面(図示せず)に隣接するように、またプレート20の表面の延長部として配置されている。リッジ22の高さ、すなわちインプリント部26及び基部25の合計高さは約3mmであり、リッジ22の幅は約4mmである。頂部27は半径約0.2mmの丸みを帯びており、頂部27における角度は約75°である。稼働中、最大の折り線が形成される(すなわち弾性アンビルへの圧入が最大となる)位置、すなわちリッジ22の頂部27の位置で、弾性アンビルの撓みは約0.5mmとなることがわかった。インプリント部26の高さは、好ましくは、0.5mmより僅かに大きい。例えば1〜1.5mmである。

図6bは、リッジ22の別の実施形態を示す。リッジ22は、基部25から延在するインプリント部26を有し;基部25は、プレート20の表面に隣接するように、またプレート20の表面の延長部として配置されている。リッジ22の高さは約3mmであり、リッジ22の幅は約4mmである。頂部27は、半径約0.2mmの丸みを帯びており、頂部27における角度は約75°である。リッジ22は、頂部27からの傾斜面が湾曲するように凸形状を形成する。インプリント部26の高さは1〜1.5mmとすることができる。

図6cに類似の実施形態を示すが、凸形状が凹形状に置き換えられている。リッジ22の高さは約3mmであり、リッジ22の幅は約4mmである。頂部27は、半径約0.2mmの丸みを帯びており、頂部27における角度は約75°である。インプリント部26の高さは1〜1.5mmとすることができる。

図6dには、リッジ22のさらなる実施形態を示す。リッジ22の高さは約3mmであり、リッジ22の幅は約4mmである。頂部27は、半径約0.2mmの丸みを帯びており、頂部27における角度は60°であるが、約80°まで急速に減少している。インプリント部26の高さは1〜1.5mmとすることができる。

図6e及び6fは、図6aに示した実施形態に類似したリッジ22のさらなる実施形態を示す。しかしながら、図6eでは、頂部27における角度は約65°であり、図6fでは、頂部27における角度は約55°である。インプリント部26の高さは1〜1.5mmとすることができる。

図7a〜7iは、基部25から頂部27まで延在するインプリント部26を有するリッジ22の別の実施形態を示す。全実施形態について、インプリント部26の高さは約1.5mmである。インプリント部26の寸法を以下に示す。d₁は水平面と三角形形状(図7aを参照)の一側面の延長面との間の角度であり、d₂は頂部27における角度であり、d₃は頂部27の半径である。

図7a〜7iの実施形態は、基部25が加圧具の平面状の又は僅かに湾曲したプレート20の表面の一部を形成し得るように修正することができる。

図6及び図7を参照して説明した全実施形態について、リッジ22は非対称形、すなわちd₁≠(180−d₂)/2である。この特定の構成には、以下でさらに説明するいくつかの利点がある。

図8a及び図8bには、リッジ22がプレート20から法線方向に延在する中心線に沿って対称的である、すなわちd₁=(180−d₂)/2である二つの実施形態を示す。リッジ22の高さは約21.5mm、基部25の高さは約20mmであり;従って、インプリント部26の高さは約1.5mmである。図8aでは、d₁=15°であり、頂部の半径は約0.4mmである。図8bでは、d₁=70°であり、頂部の半径は約0.4mmである。図8a及び図8bの実施形態は、基部25が加圧具の平面状の又は僅かに湾曲したプレート20の表面の一部を形成し得るように修正することができる。

図8cは、基部25、インプリント部26、及び頂部27を含むリッジ22の構成のさらなる実施形態を示す。プレート20は、少なくとも二つの離間したリッジ22を備えて示されており、各リッジ22は、折り線を包装材料に設けるのに適した長手構造を形成するように延在する。リッジ22の断面は三角形であり、基部25は、リッジ22の下部により、すなわちプレート20の平坦面に隣接するように配置された部分により形成されている。インプリント部26、すなわちリッジ22のうち折り線形成中に包装材料2と接触する部分は、基部25から頂部27まで延在する。

バルク層を有する包装材料に折り線を設けるための方法又はシステムにおいて上述のリッジ22を使用することの利点について完全に説明するために、これまでに知られている種類のリッジを使用した従来技術によるシステムに対して、いくつかコメントする。

図9aに、従来技術によるシステム30の一部を示す。当該システムは、長方形プロファイルの形態の折り線形成バー34を備える加圧具32を有する。加圧具32は、折り線形成バー34と結合するためのリセス37を有するアンビル36に隣接するように配置されている。稼働中、包装材料38は加圧具32とアンビル36との間に配置され、加圧具32がアンビル36の方へ押し付けられると、包装材料38は、バー/リセス接触面の形状に従うように力を受ける。折り線形成バー34の長方形形状(関連するインプリント部の垂直側壁を含む)のために、インプリントの幅は、バーがアンビルに対して押圧されるにつれて連続的に増加することにはならない。その代わりに、インプリントの幅は、押圧動作を通して著しく一定となる。

このようにして包装材料に折り線を設ける方法では、折り線形成バー34の垂直側壁の位置に対応する位置で、包装材料に二つのせん断フラクチャ開始部39が形成される。せん断フラクチャ開始部39は、折り線における材料本体部40と組み合わされて、曲げ抵抗を局所的に低減する。これにより、その後包装材料が折り曲げられるとき、大きなフラクチャ41が二つのフラクチャ開始部39の間に形成される。これを図9bに示す。図9aに示すシステム30により折り線が設けられた後の包装材料38が図示されている。折り線により生じた部分、すなわちフラクチャ41は、複動ヒンジ、すなわち二つ以上の回転軸を有するヒンジとして記述することができる。図9cには、折り線に沿って折り曲げることによりフラクチャ41が形成された例を示す。それぞれが折り曲げ回転軸を形成する二つのせん断フラクチャ開始部39により、フラクチャ41の第1側の包装材料38aは、個別に、フラクチャ41の反対側の包装材料38bとは別個に折り曲げることができる。このように、折り線40は、折り曲げ時にフラクチャ41を形成する。このフラクチャの幅は、通常、包装材料の厚さの2倍を超えるため、様々な折り曲げが可能となり;さらなる一例を図9dに示すが、これは、包装材料38がせん断フラクチャ開始部39のうちほとんど一方の位置でのみ折り曲げられたものである。この図において、フラクチャ41の幅は、二つのせん断フラクチャ開始部39間の距離に等しい。図からわかるように、折り曲げ後のフラクチャ41の幅は、材料厚さの2倍を超えている。

こうして、折り曲げ後、フラクチャ41は、折り曲げの全長に対応する長さの連続ヒンジ(ピアノヒンジ)を形成する。複動(double action)は、通常、全長に沿って平行に延在するとともにせん断開始部39の位置に対応する二つの軸により実現される。これらの軸の周りで折り曲げが行われ得る。いくつかの例外的なケースでは、二つのせん断フラクチャ開始部39の間に大きな一つのフラクチャが形成される代わりに、より小さな二つのフラクチャが互いのそばに形成されてもよい。これは従来技術による折り線の折り曲げの代表例ではなく、これが測定で観測された場合は、当該より小さな二つのフラクチャの幅が足し合わされて一つの全フラクチャ幅とされるべきである。

このように、各折り線形成バー/リセスは、応力(誘起される歪み)により、応力の大きな二つの区域(すなわちせん断フラクチャ開始部)を有する折り線を生じさせ;当該二つの区域は、折り線に沿って延在するとともに材料本体部により分離されており、当該材料本体部の幅はバーの幅と略同じである。従って、包装材料は、互いに離間して配置された二つの平行なフラクチャ開始線に沿って折り曲げられる。フラクチャ開始線/区域の間の材料本体部は、通常、折り曲げ時により大きなフラクチャとなり、当該フラクチャは、二つの回転軸を持つ複動ヒンジを形成する。この折り曲げは、二つのフラクチャ線に対して対称的となることもあるし、一方又は他方のフラクチャ線に対して非対称的となることもある。フラクチャ開始線の一方又は他方のいずれも等確率で折り曲げが起こり得るので、いずれのフラクチャ線に沿って包装材料が非対称的に折り曲げられるかは状況次第である。このため、包装材料は、予測不可能な形で、折り線のいくつかの部分で第1フラクチャ開始線に沿って折り曲がり、次いで他方の線に沿って折り曲がり、再び第1フラクチャ開始線に沿って折り曲がる。このような予測不可能で不正確な折り曲げにより、折り曲げられたパッケージ上に、望ましくない折り目がくっきりと形成されてしまう。従って、このような標準的な従来技術による折り線の形成を行う場合、フラクチャ及びフラクチャ開始区域内のせん断及び層間剥離により、ほとんどの部分に、ほぼ全体的に弱化効果がもたらされる。

次いで、図10a〜10cを参照すると、本発明の一実施形態に係るシステム10が示されている。システム10は、平台式パンチにおいて使用される平面体、又は関連する加圧ローラーの円筒形状に従って僅かに湾曲した本体部のいずれかの形態のプレート20を備える。プレート20には、上述の説明に従って一つ又はいくつかのリッジ22が設けられており;リッジ22は、法線方向に延在するとともに基部及びインプリント部を有し、当該インプリント部の幅は、基部から頂部まで連続的に減少する。プレートは加圧具12の一部を形成する。システム10は、例えばローラーの形態の弾性アンビル14をさらに備える。アンビル14は、少なくとも、リッジ22が押圧される位置に対応する領域では、弾性材料15により完全にカバーされている。バルク層を有する1枚の包装材料2が、加圧具12とアンビル14との間に配置される。このバルク層を有する包装材料2は、図9a〜9dの包装材料38と同じである。

稼働中、包装材料2は、加圧具12とアンビル14との間に配置され、加圧具12がアンビル14の方へ押し付けられると、包装材料2は、リッジ22の形状に従うように力を受ける。これにより、弾性層15が圧縮又は変形されるため、包装材料2が形状を変化させることができるようになる。垂直側壁を有しない、又は垂直側壁を一つしか有しない当該リッジ22の三角形形状により、リッジ22がアンビル14に対して押圧されるにつれて、インプリントの幅は連続的に増加する。従って、バルク層を有する包装材料上にインプリントされた折り線は、三角形プロファイルを有する細長溝として形成される。各折り線は、誘起された歪みを呈するフラクチャ開始線を一つだけ有する。バルク層は繊維状であり、一つ以上の均質な繊維層を備える。当該三角形プロファイルは、包装材料の折り線及びビードの寸法、角度、及び対称性を測定し文書化するために使用されるハンドヘルドカメラ式測定システムであるCreasy機器により評価され得る。この機器は、Peret/Bobstにより市販されている。この設備により本発明に関して行われた評価は、2014年5月27日付の予備ユーザーマニュアル(バージョン1.5.9)に従ってなされたものである。これにより、機械方向、すなわち繊維状バルク層繊維に沿った方向における折り線の断面プロファイルの評価は、外側から、すなわち、当該包装材料から製造される包装容器の外側を形成することになる包装材料の装飾側から行われた。評価は、折り曲げられていない包装材料に対して、バルク層の繊維に沿った方向の折り線に対して行われた。評価は、プリントのない、又は折り線とその周りとで均一にプリントされた、損傷していない直線状の折り線に対して行われた。

また、インプリントされた折り線の厚さは、これもCreasy機器による評価で、折り線のない包装材料の厚さの5%〜25%、例えば10%〜25%まで減少している。

図15aからわかるように、本発明の方法の折り線は、図15bに示すような、また図9に関連して説明したような、従来技術による折り線形成方法のより長方形に近いプロファイルに比べて、三角形プロファイルを有する。従来技術による折り線のこの長方形プロファイルは、図9aに示すようにともに長方形形状であるオス型リッジ34及びメス型溝37を有する折り線形成ツールに対応するものである。

バルク層を有する包装材料上に本発明に係る折り線を設ける方法では、図9aに関連して説明した従来技術による方法とは対照的に、特に(図10aに示すように)非対称リッジ22が使用される場合、インプリント部の側壁の位置に対応する位置において、包装材料2にせん断フラクチャ開始部52の重要区域が一つだけ形成される。リッジの非対称インプリント部を有することにより、せん断フラクチャ開始部がはっきりと生じる領域が一つ、特に明確に画定されることになる。これにより、折り曲げ時にフラクチャ54が非常に明確に画定されることになる。加圧具12を操作することにより、加えられた力が、包装材料のプレート20に面する側において下向きに応力をもたらす。

対称的なインプリント部を使用する場合も、同様の効果が見られる。すなわち、フラクチャ開始部の一つの集中した(focused)画定された区域が明らかになる。しかしながら、バルク層を有する包装材料へ対称的なインプリントを行うのはより難度が高く、また、加圧具である対称的三角形のバーにより材料が単に切断されてしまうのを避けるためには、狭い操作ウィンドウ内で制御する方法が不可欠である。従って、非対称的な折り線形成バーを用いると、より明確に画定された折り線が形成され、より強固な折り線形成操作が可能になる。この強固さは、例えば100m/分以上、例えば300m/分以上、例えば500m/分以上の高速回転で回転式の折り線形成操作を行う場合に、特に重要となる。

また、この方法により、すなわち垂直側壁を有しない、又は垂直側壁を一つしか有しないリッジ22の三角形形状により、また、リッジ22がアンビル14に対して押圧されるにつれてインプリントの幅が連続的に増加することにより、せん断フラクチャ開始部まで、包装材料2の厚さが減少することになる。

従って、本発明に係る折り線により、折り線のない材料に比べて、約5%〜約25%、例えば約10%〜約25%だけ、インプリント又はエンボスの形成された包装材料の厚さが減少している。図9の従来技術による一般的な折り線では、インプリントされた折り線における厚さの減少は10%未満であり、例えば5%未満であり、例えば包装材料の厚さは全く又は事実上減少していない。

次いで包装材料が折り曲げられると、フラクチャ開始部52は曲げ抵抗を局所的に低減する。これにより、小さな一つのフラクチャ54が、変形材料本体部の形態で、フラクチャ開始部52に隣接するように形成される。小さなフラクチャ54はヒンジ機構を形成する。当該ヒンジ機構は、インプリントの延在幅、すなわち単一の折り曲げ線の断面の横方向の寸法が限られているため、また、せん断フラクチャ開始部が一つしかない(又は、二つのせん断フラクチャ開始部が互いに非常に近くに配置されている)ため、回転軸は一つだけである。これを図10bに示す。図10aに示すシステム10により折り線9が設けられた後の包装材料2が図示されている。形成されたフラクチャ54、すなわちヒンジ機構54の構造は、単動式ヒンジ、すなわち回転軸を一つだけ有するヒンジとして記述できる。図10cでは、折り線に沿って折り曲げることによりフラクチャ54を形成した例が示されている。本発明の平坦な包装材料を折り曲げたとき、包装材料の外側から、すなわち当該包装材料から製造される包装容器の外側を形成することになる包装材料の装飾側から、倍率50倍の顕微鏡で見ることにより、ヒンジ機構が回転軸を一つだけ有していることがわかる。機械方向を向いた、すなわち繊維状バルク層の繊維方向に沿った、損傷しておらず折り曲げられていない折り線上では、図14aの顕微鏡写真に示されているように、狭いフラクチャ開始線が一つだけ、幅がXで示される折り線内に見えるのがわかる。一方、同様の包装材料上の図9に係る従来技術による折り線について検討すると、図14bの顕微鏡写真では、折り線が二つのフラクチャ開始線を備え、折り曲げ時にこれらのフラクチャ開始線が、幅がYで示される幅広のフラクチャをともに形成することが明確にわかる。折り線は、有利には、二つの反対方向から斜め方向に折り線へ向かう光の中で、この特徴について研究されるべきものである。各折り線の、単一のフラクチャ開始線、及び二つのフラクチャ開始線の対は、それぞれ回転軸が一つ、及び二つであることを示す。標準折り曲げ用の折り曲げリグ(folding rig)において、包装材料を折り曲げるとき、一つ又は二つの回転点又は回転軸の存在が、50倍での顕微鏡研究によりさらに研究され得る。図10cからわかるように、包装材料は、フラクチャ54の位置を除き、実質的に一定の材料厚さを有する。フラクチャ及び包装材料の厚さはそれぞれ、包装材料のz方向、すなわち「面外」方向において測定されたものである。

フラクチャ54の幅、すなわち単一の折り曲げ線の断面の横方向の寸法は、折り曲げ後、常に材料厚さの2倍未満となる。これは、一つ以上の均質な繊維層を備える繊維状液体板紙を備える包装材料が使用される場合、特にバルク層が300kg/m³より大きな密度、並びに6.0〜24.0Nm⁶/kg³の曲げ剛性指数(ISO2493−1及びSCAN−P29:95の手法による;0.5〜2.0Nm⁷/kg³と等価)の特性を有する場合には常に当てはまる。フラクチャの幅及び折り線のない包装材料の厚さを測定する場合、(プリントのない、又は折り線とその周りとで均一にプリントされた)損傷のない折り線及び直線状の折り曲げられた縁部のみに対して、折り曲げリグにおいて90°の角度に折り曲げる際に、測定を行うように注意すべきである。この折り曲げは、折り曲げが斜めになるのを避けるために、単純な曲げモーメントで行うべきものである。測定は、倍率20倍〜220倍のUSB式顕微鏡を使用して実行され得る。結果の値は、統計的に信頼性のある結果を得るために、各種の包装材料に対して最低20回異なる測定を行った平均として計算すべきものである。各測定では、平坦な包装材料のストリップ試料が25mm×100mmに切断され、折り曲げリグに配置される。測定は、90°に折り曲げる間に行われる。フラクチャの幅は、試料上の全方向、すなわち機械(繊維)方向及び(繊維との)交差方向の折り線について測定され得る。図16は、フラクチャ54(図10c)の幅161及び包装材料の厚さ162を測定する方法を図示する。フラクチャ54の厚さも符号163で示されている。

充填され封止された包装容器上の折り曲げられた折り線を研究する際には、フラクチャの幅と包装材料の厚さの2倍との比率を決定するために、X線技術を使用することができる。X線測定は、繊維状バルク層の任意の方向における折り線に対して行うことができる。

Tetra Brik(登録商標) Asepticパッケージにおける本発明に係る折り線のX線写真を示す図17aに示すように、損傷のない折り線は直線状で、一つの単一フラクチャ開始線に沿って折り曲げられる。一方、このような折り線で損傷のあるものを図17bの対応するX線写真に示す。折り曲げ線は、板紙又はバルク層の偶発的な不均一性のために「ジグザグ」状になっており、これにより、折り曲げ線に沿った曲がり及び不規則的な伝播が生じる。図10cに図示された実施形態では、包装材料は、単一の折り曲げ線がパッケージ中で内側を向いた状態で、鋭く明確に画定された長手方向の外縁部を完成パッケージ上に形成するために、約90°折り曲げられる。折り線のインプリント側はパッケージの外側である。

次いで、図11を参照すると、折り線加圧具12のさらなる実施形態が示されている。加圧具12は、上述のものと同様の形状の一つ以上のリッジ22を有するプレート20を備える。これに加えて、プレート20は一つ以上のマーク23を備える。各マーク23は、一つ以上のリッジ22に対して所定の位置に配置され、充填や折り曲げなど包装材料のさらなる処理中にセンサーユニットにより検出することができるように構成されている。従って、各マークは、その後の処理が確実に正確に実行されるように設けられ、これにより、マーク23の位置が折り線の位置を間接的に決定する。例えば、マーク23は、バーコード、QRコード(登録商標)、カラーコードなどの光学的マークとして実装され得る。さらに別の実施形態では、マーク23は、磁気記録マークとして実装され得る。折り線形成ツールリッジ22に対して明確に特定された位置を有するマーク23を包装材料に設けることにより、充填機の形成装置の正確な動作及び位置を正確に決定することができる。従って、包装材料の折り曲げが折り線に沿って正確に行われる。図5に示す包装材料2は、パッケージ材料2をより正確に折り曲げることができるように折り線の組に対して定位置に設けられた、このようなマーク9eを備える。改善されたマーキング技術により位置制御の精度がより高くなるのと併せて、本発明の折り線の精度をより高くすることにより、従来技術による包装材料パッケージ繰り返し長さ用の折り線パターンに比べて、より正確かつ厳密に設計された折り線パターンを実現することができる。他の折り線及びパッケージの各特徴部に対する折り線の位置の許容誤差をより小さくすることができ、これにより、包装材料ウェブ又はブランクは、所定容積の包装容器を設計する目的でより効率的に使用され得る。従って、パッケージ繰り返し長さ、ウェブ、及びブランクの縁部及び角部からの廃棄物が少なくなり、かつ/又は、より少ない量の包装材料から同数のパッケージを生産することができる。パッケージ繰り返し長さ(すなわち、一つの包装容器ユニットの折り曲げのための繰り返し折り線パターン)内で一つ以上の折り線を10分の数ミリメートルだけ移動し、機械方向及び交差方向の折り線のパターン中でいくつかの角度を僅かに変更することにより、より少ない材料で、例えばより狭い包装材料ウェブ又はより短い包装材料ブランクで、同じパッケージ容積を実現することができる。

さらに、従来技術による、包装材料のエンボス形成時に層間剥離が生じる、二つのフラクチャ開始区域を有する折り線に比べて、本発明のより狭くより精度の高い折り線は、機械方向において包装材料ウェブの消費が少ない。従って、本発明の折り線では、繊維状バルク層を有する包装材料の「クレピング(crepping)」現象が少なくなる。ウェブの一つのパッケージ繰り返し長さユニット又はそれより短い部分においては直接認識することができないとしても、保管リールに巻き取られたウェブでは、このような材料節約が顕著となる。

次いで、図12を参照すると、パッケージ200の例が示されている。このパッケージは、流動食用の封止パッケージであり、上述の加圧具システム10により折り線を付けて製造されたバルク層を有する包装材料2を折り曲げて封止することにより製造される。折り曲げ線が、明確に画定されかつ再現可能なパッケージ角部の形状を形成する実際の望ましい折り曲げの線に対応するという事実により、包装材料2の折り線は折り曲げを容易にする。明確に画定されたパッケージの幾何学的形状は、所定の方法で得られる。その利点は、寸法上の安定性(例えば使用性、スタック可能性、トップロード圧縮、及びグリップ剛性)という観点での優れたパッケージ性能である。例えば、運搬されるパッケージを荷台に配置する場合、各パッケージは、通常、規則的な層ベースのパターンで互いの上に積み重ねられる。従って、容器は、最下層のパッケージにトップロード圧縮破損を起こさずに、このようにして複数層の充填パッケージを積み重ねることができる程度に、堅固である必要がある。

また、パッケージの折り線により、より高い精度での角部の折り曲げが可能になるので、少ない材料消費でパッケージを形成することができ、これにより、材料節約が可能になるとともに環境面の利点が得られる。また、パッケージ縁部の優れた安定性によりパッケージ使用性が保持されるので、初期材料剛性を低減することができる。

四つの異なるパッケージに対して圧縮強度及びグリップ剛性を測定する実験が行われた。パッケージはすべてTetra Brik Asepticの1リットルパッケージである。第1パッケージは、リッジが0.7mmの幅の長方形である加圧具により形成された折り線を有するカートンベースの包装材料により製造されたものである。アンビルは、弾性面を有さず、代わりに、対応するリッジを受容するための約1.6mmの幅のリセスを有するものであった。従って、第1パッケージのカートンベースの包装材料用に使用された折り線システムは、図9aに示すシステムに対応する。第2パッケージ、第3パッケージ、及び第4パッケージは、曲げ力により表される剛性レベルが異なるカートンベースの包装材料により製造され、リッジが三角形(d₁=90°、d₂=75°、d₃=0.2°)である加圧具により形成された折り線を有するものであった。これらのパッケージでは、アンビルは弾性面を有しないものであった。従って、第1パッケージのカートンベースの包装材料用に使用される折り線システムは、図10aに示すシステムに対応する。

曲げ力が、所定の材料パラメータとして記録された。

圧縮強度は、パッケージの上端に加える力を増加させていってパッケージが潰れたときの力を記録する、トップロード圧縮法を使用して測定された。従って、静的垂直圧縮荷重がパッケージの上に(パッケージ高さ方向に)加えられ、損傷点での荷重が決定される。損傷点とは、損傷が永久的なものと認められ、かつ内部設定基準で許容不可能な不具合が生じた時点である。

グリップ剛性は、パッケージの側壁の各縁部に力を加えて側壁の縁部における変位を測定する、グリップ変位法を使用して測定された。試験されたパッケージに用いられていた板紙の剛性範囲に適合するように、14Nの力が選択された。

測定値は、20個のパッケージの測定の平均値として報告された。

上記の表から、本明細書に記載された各実施形態による改善された折り線を使用すると、従来技術による折り線により形成されたパッケージと同じグリップ剛性及び圧縮強度を保ちつつ、包装材料の曲げ力を低減することができるようになることが明らかである。曲げ力が低減されるということは、通常、坪量が低減されること、すなわち材料節約をも含意する。

折り線を設けるための提案されたシステム及び方法は、さらに、角部の折り曲げに関して特に有利であることがわかった。図12からわかるように、パッケージ200は、八つの角部202を備える。各角部202は、交差する五つの折り線に沿ってバルク層を有する包装材料を折り曲げることにより形成される。交点は、包装材料の領域9d(図5に示す)に設けられている。下側の四つの角部202は、平面形状を有する閉鎖底端201の折り曲げを可能にするために設けられている。隣接する二つの角部202の間で延在する各折り曲げ部は、折り線9に沿って形成され、これにより、そのうち少なくとも一つが、単一の回転軸を有するヒンジ機構54を形成する。好ましい実施形態では、閉鎖底端201を形成するために使用される全折り線9は、単一の回転軸を有するヒンジ機構54を形成する。反対側の上端も同様である。

特に図10a〜10cを参照して記載された上記説明による三角形形状の断面を有する、交差する各折り線を設けることによって、リッジ22の鋭い頂部が、明確に画定されたインプリントを交点においても形成することになるので、明確な角部202の形成が可能であることが実験から明らかになった。このように、「交差する(intersect)」との語は、交点において、すなわち交点の全体にわたって又は交点のごく近傍まで、各折り線が、明確に画定されたインプリントにより明確に区別可能である、との意味を持つ。交点とは、折り線が交差するか若しくは実質的に交差する点、又は交差又は分岐する点に向かって折り線が本質的に延在する点である。インプリント時には各折り線が実際に互いにクロスして交差していない場合も、各折り線は、折り曲げ時に当該折り線が自動的かつ容易に伝播して実際に交差するように、かつ、折り線の自然発生又は不完全若しくは追加的な折り線の自己発生が起こらず、追加の予備的な折り線が必要とならないように、何らかの形で交点へほぼ繋がっている。すなわち、「交点へほぼ繋がっている」とは、今日の市場で見られるような、均質な繊維層を有する通常の液体板紙の場合、0.1ミリメートル〜1ミリメートルの開きで本質的には繋がっていることを意味する。リッジの長方形プロファイルのために交点すなわち角部の位置におけるインプリントが不鮮明となる、従来技術による折り線システム及び方法を使用する場合、これは実現不可能である。従って、角部の折り曲げ領域において、従来技術による折り線形成技術でフラクチャ開始部、すなわち明確に交差する折り線を形成することは不可能である。これは、Tetra Brikパッケージ用の従来技術によるまだ折り曲げられていない包装材料の角部領域を示す図18aからわかるように、折り線の交差領域は、長方形の折り線形成バー及びリセスでの折り線形成により、圧縮され、平坦化された「ブラインド・スポット」に変形させられてしまうためである。Tetra Brikパッケージの角部の折り曲げ部においては、例えば、交差することになる少なくとも四つの折り線180があり、これにより、包装材料は、半径が約3mmの角部折り線交差領域181aにおいて、ある程度均質に変形する。その結果、従来の折り線付き包装材料における折り線交差領域は、折り線又はせん断フラクチャ開始部を利用することにより角部を折り曲げてパッケージの角部とする操作における折り曲げをガイドすることができなくなる。これは、このような折り線が包装材料のいずれの側に設けられるかに関わらず当てはまる。好ましくは、考えられる最良の角部折り曲げのためには、交差することになるすべての折り線が、図18bに示すように、本発明に従って形成されるべきである。図18bでは、同じ領域181bが、明確に画定された区別可能な折り線を明確に有する。しかしながら、交差することになる折り線のうち一つだけ、又は少なくとも一つが、折り曲げ時に、単一の回転軸を有するヒンジ機構として機能するフラクチャを形成する場合でも、角部の改善された折り曲げが実現可能である。角部折り線が交差するか、それとも弱化線をガイドせずに単に平坦化された交差領域を形成するか、を明確に区別できるようにするためには、折り線は形成されているがまだ折り曲げられていない包装材料を研究すべきである。再平坦化されたパッケージ角部の包装材料を研究する場合だと、折り線の初期配置をその兆候から推論し(indicatively deduce)、交差領域のサイズの違いを認識することはできるかもしれないが、折り線が折り曲げられた後に再平坦化されてしまうと上記事項を確かめるのは困難であろう。折り線は形成されているがまだ折り曲げられていない包装材料を研究する場合、交差する折り線及び交差領域のサイズを正確に決定するために、当該包装材料は、好ましくは直線状で損傷のない折り線を有するべきである。さらに、プリントは設けられるべきでなく、あるいは、装飾(色及び/又はテキスト)は折り線とその周りとで均一にプリントされるべきである。交点及び交差する折り線についての考えられる最良の研究のためには、包装材料は、それぞれMD及びCD折り線に向けて90°の角度方向の光の中で、インプリント側から、すなわち包装材料の外側から、プリントされた装飾側から、拡大カメラレンズにより研究され文書化されるべきである。推奨される画像取得システムは、レンズ付きカメラ、カメラスタンド、及びライトバー付き照明システムから成る。

図18cは、折り曲げ時に上述のように各折り線が自動的かつ容易に伝播して実際に交差するように、交点へほぼ繋がっている折り線180の例を示す。

さらに、実験により、明確に画定されていない折り線に沿って折り曲げた場合、包装材料のバルク層にクラック及び制御不能な分裂が生じるリスクが増加することがわかった。従って、本発明に係るシステム及び方法により、折り曲げパッケージの品質及び信頼性が向上する。さらなる利点は、上述の加圧具により設けられた折り線9の非インプリント側の高さが、従来技術による折り線の非インプリント側の高さより著しく小さい点に関連している。これにより、従来技術による折り線に比べて、包装材料の変形が抑制される。その結果、包装材料の内側層(包装容器中で内側を向くことになる)へのラミネーション中、折り線の位置で空気が入って閉じ込められるリスクが低減することになる。また、本発明の折り線形成方法によってより明確に画定され、より正確に折り曲げられた角部を有するパッケージでは、角部領域において包装材料に誘起される歪みが少なく、これにより角部領域の周辺における包装材料のバリア性質も向上することがわかった。

図13を参照して、バルク層を有する包装材料に折り線を設ける方法300について説明する。この方法は、弾性アンビルとアンビルに面する少なくとも一つの突出リッジを有する加圧具との間に折り線形成を行う材料を配置する第1ステップ302と、包装材料にインプリントが施されるようにリッジをアンビルの方へ押圧する後続ステップ304と、を含む。ステップ304中、リッジがアンビルに対して押圧されるにつれて、インプリントの幅は連続的に増加する。リッジをアンビルの方へ押圧するステップ304は、インプリントの幅がインプリントの中心線に沿って対称的に増加するように行われてもよく、インプリントの幅がインプリントの中心線に沿って非対称的に増加するように行われてもよい。

弾性アンビルと加圧具との間に包装材料を配置するステップ302は、弾性アンビルローラーと加圧具ローラーとの間に形成されたニップを通して、例えば上記ローラーのうち少なくとも一つを駆動することにより、包装材料を供給することにより行われてもよく、平台式パンチを操作することにより行われてもよい。

本発明により直線状の明確に画定された折り曲げ縁部を有するパッケージの生産が可能になり、これにより、当該パッケージは魅力的な幾何学的外側形状を備えるとともに、この外側形状を当該製品の全寿命にわたって維持することができるようになるということは、前述の説明から明らかであろう。

本発明が具体的な幾何学的な配列を持つ折り線に排他的に限定されるものでないことは、当業者には明らかであろう。現実に、このような折り線は、完成パッケージの所望の外側形状により最終的に決定される、任意の所望の方向に任意の所望のパターンで配列されてよい。本発明による折り線は、横断方向又は長手方向の折り曲げを容易にする折り線を得るために、それぞれ、包装材料のウェブ上で横断方向及び軸方向の両方に配列され得る。あるいは、例えばフラップの折り曲げを容易にする折り線を得るための斜め方向の折り線としてもよい。

また、本発明は、包装材料のラミネート構造に関するものに限定されるものでもない。上述したもの以外の材料層も使用可能であり、具体的に上述されたものより好ましい場合もあるということは、本明細書を読んだ当業者には明らかであろう。完成した包装材料のラミネート構造及びバリア性質の最終的な選択は、包装材料から生産されたパッケージに詰める製品又は当該製品の種類により決定される。

ここまで本発明について具体的な実施形態を参照して説明したが、これは、本発明を本明細書で説明した具体的な形態に限定することを意図するものではない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲のみにより定められるものである。

特許請求の範囲では、「備える(comprises/comprising)」との語は、他の構成要素又はステップの存在を除外しない。さらに、複数の手段、構成要素、又は方法のステップが個別に列挙されていても、これらは、例えば単一のユニット又はプロセッサにより実現されてもよい。また、個々の特徴が異なる請求項に含まれ得るが、これらは場合によって有利に組み合わされてもよい。異なる請求項に含まれていることが、これらの特徴の組合せが不可能かつ/又は有利でないということを含意するものではない。また、単数形で言及していても、これは複数を除外するものではない。「a」、「an」、「第1(first)」、「第2(second)」などの語は、複数であることを除外するものではない。請求項中の参照符号は、単に明確化のための例として提供されており、いかなる形であっても特許請求の範囲を限定するものとして解釈すべきものではない。

1 充填機 2 包装材料 3 ロール 4 形成セクション 5 充填セクション 6 チューブ 8、200 パッケージ 9 折り線 10 加圧具システム 12 加圧具 14 アンビル 15 外側層 16 ニップ 20 プレート 22 リッジ 25 基部 26 インプリント部 27 頂部 52 フラクチャ開始部 54 フラクチャ、ヒンジ機構 202 角部