Multi-layer paper material, a method of formation, and, how to win the three-dimensional container

本発明は、多層紙材、その準備方法、及び、三次元容器を製造する方法に関する。

多層紙材は周知のものであり、いわゆる「段ボール」、それも一枚の段ボール紙を備え、連続的な一連の波部を提供するような形状の段ボールと、この段ボールに稜に沿って糊づけされた平らな紙シートは、特に知られている。 ２つの紙シートが各面に１つずつ糊付けされることも可能である。

周知の段ボールは、１、２、又はそれ以上の平らなシートを提供するかどうかにかかわらず、専門的な包装分野で主に用いられており、この分野における段ボール紙層の機能は包装された製品を守ることである。 その一方で、平らな紙シート又は複数の紙シートの機能は、段ボール紙層を補強することと印刷用の支持部品を形成することである。

段ボール紙層を製造する従来の方法において、波部の稜線は機械の方向に常に横向きであり、すなわち、この段ボール層を形成するペーパーウェブの進行方向に対して垂直である。 このため、周知の段ボールは、横方向への曲げに対する剛性が強く、縦方向への曲げに対する剛性は弱い。

ほとんどの多様な製品を包むために用いられることに加え、周知の段ボールは、一般的に包装される品物を固定するための箱又は容器を形成するためにも用いられる。 これらは必ずしも容器と同じ形状である必要はなく、したがって、縦方向への曲げに対するこの剛性の不足が、十分な剛性を備える容器を製造する困難さを生じさせる。

この問題を軽減させるために、段ボール紙層の数を増やすことが以前から提唱されており、したがって、このことは実質的に包装にかかる重量及びコストを増やしてしまう。

本発明の目的の１つは、全方向への曲げに対して高い剛性を与える多層紙材を提供することである。

本発明の別の目的は、従来の段ボール箱とは対照的に、文字印刷が可能な又は装飾がレリーフ部（relief）に施されることが可能な多層紙材を提供することである。

このような目的及び以下の詳細から明らかな他の目的は、請求項１に記載の多層紙材による本発明に従って達成される。

本発明に従って、多層紙材を生成するために、１つの方法が請求項１１に記載の如く、用いられる。

多層紙材を用いて三次元容器を形成するために、前記多層紙材は請求項１２に記載の方法に従う。

本発明の好適な実施形態のいくつかは、これ以降、添付の図に関連して、さらに明確にされる。

本発明に従って、紙材を介した概略断面図である。

紙材の分解断面図を示す。

本発明の第２の実施形態の概略断面図を示す。

第２の実施形態の分解断面図を示す。

本発明の第３の実施形態の、部分的に開口した部分概略斜視図である。

伸縮形成による変形用の平らな金型と、平行六面体が形成される多層紙材の穿孔シートの分解斜視図である。

製造される容器の斜視図である。

金型の範囲内で伸縮形成によって変形にさらされる、多層紙材から獲得される平方六面体容器の分解斜視図である。

製造される容器を示す。

本発明の多層紙材から獲得されることに加え、異なる装飾用レリーフ部のモチーフを外側面上で与える、平方六面体の斜視図である。

図６と同じ容器を示すが、さらに異なる装飾用レリーフ部のモチーフを外側面上で与える。

図からも見てわかるように、図１の実施形態において、本発明の多層紙材は、縦方向及び横方向双方で少なくとも５％、好適には少なくとも１５％の伸張性を与える、２つの紙層（２）、（４）からなる。

縦方向とは、抄紙機を離れる連続的なペーパーウェブの軸に沿った方向のことを言う。 その一方で、横方向とは、前述の方向に対して垂直な方向とのことを意味する。

第１の紙層（２）は、一連の横波部を与えるとともに、従来の段ボール製造方法によって、すなわち、コルゲーターを用いて生成される。 このコルゲーターは、第２の紙層（４）に糊づけされる前の紙材の連続的なペーパーウェブを曲げ、第２の紙層（４）はその代わりにピンと張られたまま維持され、支持部品として機能する。

あるいは、支持部として機能する単一の紙シート（４）は、伸張材料から製造可能であり、その一方で、段ボールシート（２）は、その代わりに標準的なものであり、すなわち、各紙シートが持つ固有の伸張性以外には伸張性特徴をほとんど有していない。

図２ａ及び２ｂの実施形態において、多層紙材は、段ボール層（２）が２つの平らな紙層（４）及び（４'）の間にあり、この双方の層が少なくとも５％、好適には少なくとも１５％の縦方向及び横方向双方向への伸張性特徴を与えるものであるという点で、図１ａ及び１ｂに示される多層紙材とは異なる。

特定の使用に依存して、シート（４）及び潜在的にはシート（４'）は、紙である必要のない保護層にさらに結合可能であるが、不浸透性、接合性、印刷適性などの特別な特徴を多層紙材に提供するほどの伸張性を有することも同様に可能である。

図３に記載の実施形態は、必ずしも伸張性を有するわけではない３つのシート紙層（１２）、（１４）、及び（１４'）を示しており、これらの中間層（１２）は横方向の段ボール紙層である。 その一方で、２つの外部層（１４及び１４'）は、伸張性を有する紙であるとともに、中間層（１２）に糊づけされる前に塑性変形処理にさらされる。 塑性変形処理は、紙の伸張性特徴を利用して、多層紙材が意図される使用法に基づいて異なる形状の一連のレリーフ部を内部に形成する。

具体的には、外部シート（１４）は、複数の円形レリーフ部（１６）を備える。 このレリーフ部の機能は、耐衝撃特徴を増大させるために必須であり、この耐衝撃特徴は、中間層（１２）によって多層に与えられるものであるとともに、包装分野の材料を用いるのに特に有用であることが判明している。

外部シート（１４'）は、その代わりに複数の直線レリーフ部（１８）を与える。 この複数のレリーフ部は、中間層（１２）の波形部（corrugation）に対して垂直に配され、中間層（１２）の波形部と外部層（１４）の円形レリーフ部（１６）とによって、多層紙材の耐衝撃特徴をさらに増大させるとともに、中間層（１２）の横方向の波形部によって与えられる横方向への曲げに対する剛性に縦方向への曲げに対する剛性を一体化させるという二重の機能を有する。

中間層（１２）の横方向の波形部が、シート幅全体に延出するとともに伸張紙の使用を必ずしも必要としない波形技術によって生成可能である一方で、層（１４）の円形レリーフ部（１６）と層（１４'）の縦方向のレリーフ部（１８）は、相対するシートの幅の一部にしか延出せず、シートを形成する紙の伸張特徴を有利に利用することによって生成されるということに注視されたい。

生成の観点から、連続的なシート（１４）及び（１４'）は、中間層（１２）に糊づけされる前に、従来の伸張形成操作を受ける。 この従来の伸張形成操作は、例えば、外側面において空洞部を相互に貫通するローラの組と相補的なレリーフ面との間に伸張性を有する紙シートを通過させることによって、又は、穿孔機、圧縮空気、混合技術などによる変形を備える他の従来の方法によって、達成される。

本発明の多層紙材は、任意の種類、形状の品物を包む包装分野では有利に用いられることが可能であり、この場合、１つの形状が多かれ少なかれ品物それ自体の形状と近似的に対応するものと仮定する。

多層紙材を用いて、曲げに対する材料の剛性によって安定した実際の形状を有する容器を形成することも同様に可能である。 この剛性は、容器を製造中及び充填する際に容器を使用中、積極的に使用可能である。 通常は機械の影響を受けるこのような段階中に、平らな容器を形成するために潜在的に孔をあけられ、折り曲げられ、及び、糊づけされる多層の段ボールシートは、従来の自動包装機によって取り出される。 自動包装機は、容器を開け、充填位置（filling stand）の前に適切に配し、その後閉じるものである。 自動包装機は、各々の種類の圧力に反応可能なほとんど変形しない材料から作られることによって、圧力の速度、信頼性、種類に関してより推進される条件下で動作可能となるように、非常に異なる種類及び程度の圧力にこの容器をさらす。

しかしながら、本発明の多層紙材で形成される容器は折り畳まれておらず、その一方で、この容器が、後に開かれるために組み立てを待ちながらも、すでに使用される最終的な形式の形状である場合、本発明は、適切な積層形状が研究されるのを可能にするとともに、容器の非変形性のため容易に積層するとともに同様に容易に非積層（destack）することができる。

最終的に本発明に従って、多層全体は、個別の層とは違って、連続的な層の伸張特徴を利用して変形させることができる。 この変形は、多層のペーパーウェブの形成後であるが容器が作られる前、又は容器が既に作られた後に、多層のペーパーウェブを伸張させることによって達成されることが可能である。

図４ａ及び４ｂは、本発明に従って、多層紙材から得られる平行六面体を形成する方法における２つの工程を示す。 特に、図４ａは、穴の開いた、折り目の線の入った多層材シート（２０）を上部に示し、下部に平らな金型を示す。 この金型上に、シートが、図４ｂ記載の平行六面体の容器（２４）を形成するために折り曲げられ、糊づけされる前に、従来技術による伸張形成によって変形されるとともに、その側面は装飾用レリーフ部のモチーフを備える。

図５ａ及び図５ｂは、２つの正対する垂直な壁部に異なる装飾用モチーフ（３０）を有する平行六面体の容器を形成する異なる方法の２つの工程を示す。 この方法は、従来の穿孔、折り目づけ（crease lining）、折り曲げ、及び、糊付け技術によって平行六面体の容器（２８）を最初に形成する工程と、金型（３２）の等次元の平行六面体の空洞部に平行六面体の容器（２８）を挿入する工程とを備え、この金型内で、容器（２８）の壁部に対応する２つの壁部が、レリーフ部のモチーフ（３０）に対応するくぼみ（３４）を備える。 圧縮空気がその後、金型（３２）に挿入された容器（２８）に流されることによって、壁部の一部を金型のくぼみに押圧するとともに、伸張形成で装飾用レリーフ部のモチーフを形成する。

金型（３２）に提供されたくぼみ（３４）の形状と位置を変えることによって、容器上の得られたレリーフ部（３０）の形状及び配置が変わる。 図６及び７は、紙材の量を少なくして剛性が実質的に増した、外側壁に異なる構造のモチーフを備える２つの平行六面体の容器（２８）を示す。

この容器は、さらに、用いられる同等の材料に対して容器容量がより大きいという利点を有するともに、衝撃吸収機能を提供する。