CN102803088A - 用于气密容器的生物可降解单向通气阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于适于容纳气体释放产品的容器（1）的通气阀，其包括阀体（2A）及单向阀构件（4），单向阀构件（4）能够在第一构造和第二构造之间移动，所述阀构件（4）与所述阀体（2A）结合。特别地，阀体（2A）由生物可降解材料形成，所述能够移动的阀构件（4）为至少一种生物可降解材料和至少一种非生物可降解材料的组合。

Description

用于气密容器的生物可降解单向通气阀

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于气密容器的生物可降解单向通气阀。

特别地，但是未限定地，气密容器适合用于容纳在存储过程中释放气体的产品，即在存储过程中趋于放气的产品。

背景技术

这些产品的示例是诸如咖啡、清洁剂、肥料等芳香族或有香味的产品，粉末状产品，也可以是液体产品、新鲜的面食等。

例如从专利US 3,595,467、EP0659657或EP1213228等现有技术中已知上述类型的通气阀，该通气阀期望用在这些产品的容器中。

特别地，这些阀典型地与容器的壁结合，并且被设计成允许从容器中的产品释放的气体的排出。容器被气密地密封，阀防止在容器中产生过压，使得容器膨胀，最终破损，并且也可以防止空气进入容器而影响产品质量。

目前可用的通气阀可以，通过微小的内部过压一建立就使容器打开、当过压消失时使容器关闭，来实现该任务。

现有技术的通气阀由诸如聚乙烯基聚合物等热塑性材料形成。

也使用相似的材料形成期望与这种阀结合的容器的叠层体。

用于将阀固定于容器的常用技术包括将密封膜安装于容器的内层。聚烯烃膜通常被用作密封膜。

阀和容器的组合提供一种适合于存储上述产品的包装。

如此得到的包装具有很大的优势，但是由于组成包装的材料，仍具有涉及处置的缺点。

特别地，用于形成阀和/或容器的热塑性材料既不是生物可降解的，也不是可堆肥的。

为了解决该问题，已经提出叠层体由生物可降解材料形成的容器，但是还不足以表明包装总体上是生物可降解。

这是因为目前没有可用的由生物可降解材料形成的单向通气阀。

因此，包装应该包括由生物可降解材料形成的容器，但是因为阀不具有生物可降解性，因此该包装仍不能称为生物可降解的包装。

发明内容

鉴于上述现有技术，本发明的目的在于提供一种生物可降解单向通气阀，其可以与气密地密封的、也由生物可降解材料形成的容器结合。

特别地，技术问题是可以称为生物可降解的包装的提供。

另外的技术问题是具有与由非生物可降解材料形成的阀相同的技术操作特征的生物可降解阀的提供。

根据本发明，该目的通过如权利要求1所限定的用于芳香族或有香味的产品的容器的通气阀来实现。

该目的也通过如权利要求14所限定的用于释放有香味的或芳香族气体的产品的安装有通气阀的气密容器来实现。

因而，本发明提供一种用于由生物可降解材料制成的容器的生物可降解通气阀。

例如，本发明的阀可用在气体释放产品的气密容器中或用在需要释放其中累积的压力的容器中（例如，堆叠多个例如包含混凝土的气密包：堆叠包上产生的机械压力引起其内的必须被释放的过压，以防止包损坏）。

本发明提供一种由生物可降解材料形成的单向通气阀，该单向通气阀可以确保与目前可用类型的由非生物可降解材料形成的通气阀相同的操作特征和性质（重量、打开压力、封闭压力、空气流动、容器的叠层体的密封性等）。

有利地，通气阀和容器均使用特性满足EN13421规范、相当的规范ISO14855-1:2005或相当的规范ASTM D6400-04的生物可降解材料形成。

根据EN 13421规范，它表示协调标准并且已经被包括于欧盟的公报中，以使得在包装和包装垃圾上提供一种与欧洲指示94/62EC一致的可能。

附图说明

从下面一个实际实施方式的详细说明中，本发明的特性和优势将变得明显，其示出在附图中但并非是限定性的，其中：

图1是具有根据本发明的通气阀的气密容器的概略立体图；

图2是本发明的阀的第一实施方式与图1的容器结合时的概略截面图，仅示出容器的一部分；

图3A和图3B分别是根据本发明的图2的阀的构件的平面图和截面图；

图4是本发明的阀的第二实施方式与图1的容器结合时的概略截面图，仅示出容器的一部分；

图5是本发明的阀的第三实施方式与图1的容器结合时的概略截面图，仅示出容器的一部分；

图6是本发明的阀的第四实施方式与图1的容器结合时的概略截面图，仅示出容器的一部分；

图7A和图7B分别是根据本发明的图4至图6的阀的构件的平面图和截面图。

具体实施方式

在本说明书中，术语生物可降解表示一系列不可逆的化学反应，通过该不可逆的化学反应，在自然界中，甚至在人造条件下，会有物质的分解。包括于生物可降解材料的认证的达到生物降解的水平是在不超过6个月内完成至少90%。

术语堆肥是在温度和湿度的特殊条件下（在所谓的堆肥中）自然地发生的过程，在该过程结束时，垃圾被转换成被称为肥料的物质。根据标准EN 13432规范，可称之为可堆肥的垃圾必须满足以下基准：a)在不超过6个月内生物降解至少90%，b)在最终的肥料中可见崩解、碎裂及损失。具有比2mm大的尺寸的垃圾材料的残渣质量必须比最初质量的10%小，c)低水平的重金属及对肥料的质量无不利影响，d)pH值，盐量，挥发性固体，N、P、Mg、K稳定。

应当马上注意的是，下面说明的脱气阀是生物可降解阀并且优选地，也可以堆肥。

参照附图，数字1总体上指示容器，例如柔性或半刚性气密容器。

单向通气阀2设置于容器1，其中阀与例如容器1的壁1A结合（图1中，示出通气阀2与前壁结合）。

可以用由生物可降解材料组成的叠层体（laminate）来形成气密容器1的壁1A，根据国际标准EN 13432的技术规范，该生物可降解材料从包括诸如玉米淀粉、马铃薯粉、纤维素、Mater-Bi和/或它们的任何组合等生物可降解材料的组中选出。

无论何时由于包含于容器内的产品的发酵或施加于容器的叠层体的机械压力引起在容器1中建立过压，通气阀2都允许气体从容器排出，以保持容器1的完整性（integrity）。

这里，为了过压的受控释放，孔3形成于容器壁1的叠层材料。

优选地，单向通气阀2通过热密封或超声波技术与该孔3的下方结合。

参照图2，示出单向通气阀2的第一实施方式，单向通气阀2特别地但是未限定地适合用于气密容器1，气密容器1适合容纳放气产品和/或释放由容器上的机械压力而可能产生的过压。

在图2中尽管没有明确地示出，但是通气阀2被设计成被容器1的叠层体1A覆盖。

图2中例示的类型的阀2包括阀体2A和与阀体2A结合的能够移动的阀构件4。

特别地，阀体2A包括基板5和盖6，盖6与基板5以封闭的关系结合并且具有通气孔6A。

盖6在其端部具有环状槽7，环状槽7与位于基板5上的配合位置的配合环状突起8接合。平环状壁9设置在环状突起8的上方，且围绕具有多个孔11的中心盘10。

能够移动的阀构件4放置在盖6和基板5之间。如下文中进一步说明，能够移动的阀构件4作为隔膜（diaphragm）起作用并且能够在第一封闭构造和第二通气构造之间移动。

基板5的底部可以被有利地成型，以形成可以如所需地在中心盘10下方收纳过滤器15的壳体14。

应当注意的是，在未示出的可替代的实施方式中，过滤器15可以包含于形成在阀体2A中的壳体，即形成于板5的壳体。

能够移动的阀构件4的外周部抵靠于板5的环状平面壁9，优选地，粘性层12设置于板5的环状平面壁9，以确保能够移动的阀构件4的较好密封。

在图2的实施方式中，能够移动的阀构件4通过形成于盖6的与形成环状槽7的壁相反壁的抵制突起（counteractingprotrusion）13，来被压靠于基板5。

此外，参照图3A和图3B，即能够移动的阀构件4的平面图和截面图，能够移动的阀构件4被示出为盘。

优选地，盘具有彼此相对且彼此平行的第一表面4A和第二表面4B及具有厚度“S”的连接壁4C。

第一表面4A和第二表面4B的平面部具有圆形形状且厚度“S”在0.2mm至1.2mm的范围内。

特别地，在能够移动的阀构件4的封闭构造中，第一表面4A与基板5的平面壁相接触，而第二表面4B面朝叠层体1A。

能够移动的阀构件4的表面4A具有能覆盖中心盘10中的孔11的尺寸（entension）。

根据如图2中示出的阀2的操作，在第一密封操作构造中，能够移动的阀构件4抵靠于板5的平面壁9，以密封并且防止气体从容器1溢出或空气进入到容器1。

在容器1中过压的情况下，能够移动的阀构件4从平面壁9上升并且移动至第二通气操作构造，在第二通气操作构造中可以排出容器1内的气体，例如由于被容纳于容器内的产品的发酵而释放的气体。

应当注意的是，抵制突起13的存在作为能够移动的阀构件4上的保持部，以防止能够移动的阀构件4从板5的平面壁9分离。

特别地，气体通过孔11，通过能够移动的阀构件4和板5之间产生的气隙，并且通过盖6中的孔6A流到环境中。

过压状态一被解除，能够移动的阀构件4就移动回它的第一构造，即沿与上述路径相反的路径向下移动至抵靠于平面壁9，以防止空气进入容器。

过滤器15用以防止例如由于存在从容器1中的产品释放的细颗粒物质引起的孔11的堵塞，或者仍然由于这种颗粒物质引起的能够移动的阀构件4抵靠于壁9。

有利地，在优选实施方式中，通气阀2由符合EN 13432的技术规范的类型的生物可降解材料形成。

换言之，阀体2A、基板5、盖6及中心盘10均用至少一种生物可降解材料来形成，以符合EN 13432。

能够移动的阀构件4也由至少一种生物可降解材料形成，以符合EN 13432。

术语生物可降解材料特别期望指示从包括符合EN 13432的玉米淀粉、马铃薯粉或合成生物聚合物和/或这些材料的任何组合的组中选出的产品。

应当注意的是，过滤器15也可以由诸如滤纸、纤维素或相似材料等生物可降解材料形成。

优选地，粘性层12也将由诸如植物油、硅油或相似材料等生物可降解材料形成。

由此设置由生物可降解材料形成的单向通气阀2，单向通气阀2具有与目前可用的由非生物可降解材料形成的通气阀相同的操作特征或性能。

现在参照图4，其示出适合与此类型的气密容器1结合的单向通气阀2的第二实施方式，气密容器1中的压力可以比可以用参照图2说明的阀得到的压力低。

在图4中，由相同的参考数字指示上述元件，示出的阀2既不具有抵制突起13也不具有过滤器15。

确定地，在第二实施方式中，能够移动的阀构件4通过粘性层12的固有表面张力被简单地保持于它的第一封闭操作构造。

因此，在第一操作构造中，粘性层12的表面张力确保能够移动的阀构件4抵靠于平面壁9，由此确保抵抗气体从容器1的溢出及抵抗空气从环境的进入的密封动作。

在阀2的第二实施方式中，过滤在排气过程中驱动的杂质的动作，通过通气孔11的特殊构造来实现。

因而，在阀2的第二实施方式中，以截头锥形状形成孔11，其中锥形体的顶点面朝容器1的内部，锥形体的基部面朝能够移动的阀构件4。

此外，参照图7A和7B，在第二实施方式中，能够移动的阀构件4为薄膜的形式。

在膜中，第一表面4A和第二表面4B优选地彼此相反且彼此平行，并且连接臂4C的厚度“S1”比厚度“S”小。

第一表面4A和第二表面4B的平面部具有圆形形状，并且厚度“S1”在0.012mm至0.2mm的范围内。

鉴于符合EN 13432规范，选出用来形成第二实施方式的通气阀2的元件的生物可降解材料。

此外，在第二实施方式中，能够移动的阀构件4可以全部由生物可降解材料形成，以符合EN 13432。

现在参照图5，其示出特别地但是未限定地适合与此类型的气密容器1结合的单向通气阀2的第三实施方式，气密容器1中的压力可以比可以用参照图2说明的阀得到的压力低。

在图5中，用相同的参考数字指示上述元件，示出的阀2的第三实施方式的能够移动的阀构件4既不具有盖6（包括于如参照图2和图4所示的通气阀中）也不具有突起13（包括于图2的通气阀中）。

事实上，阀2被容器1的叠层体1A封闭，而能够移动的阀构件4覆盖且封闭板10中的孔11。

在第三实施方式中，能够移动的阀构件4通过粘性层12的固有表面张力被简单地保持于第一封闭构造。

应当注意的是，在阀2的第三实施方式中，如参照图7A和图7B所述，能够移动的阀构件4为薄膜的形式。

特别地，膜的表面4A的面积与平环状壁9的表面面积相等或比平环状壁9的表面面积大。

还应当注意的是，因为过滤动作通过通气孔11的特殊构造来实现，因此阀2的第三实施方式也不包括过滤器15（过滤器15设置于图2的通气阀）。

优选地，阀2的第三实施方式中的孔11的构造与阀2的第二实施方式的孔的构造相似。

此外，在阀2的第三实施方式中，能够移动的阀构件4可以全部由生物可降解材料形成，以符合EN 13432。

此外，在第三实施方式中，选出用来形成单向通气阀2的其他元件的生物可降解材料，以符合EN 13432。

现在参照图6，其示出特别地但是未限定地适合与气密容器1结合的通气阀2的第四实施方式，气密容器1中的压力可以比可以用参照图2说明的阀得到的压力低。

在图6中，用相同的参考数字指示上述元件，除了阀体2A的特殊构造外，示出的阀2的第四实施方式与图5中所示的实施方式非常相似。

特别地，在阀2的第四实施方式中，阀体2A被设计成具有沿基准垂直轴Y-Y的比其他实施方式的高度尺寸H’小的高度尺寸H，这提供具有较小尺寸的阀，该阀更容易被装配于具有小体积存储室的容器。

优选地，如参照图2、图4及图5所示，通气阀2的第四实施方式的高度尺寸H比通气阀2的其他实施方式的高度尺寸H’小50%以上。

此外，在阀2的第四实施方式中，能够移动的阀构件4可以全部由生物可降解材料形成，以符合EN 13432。

此外，在第四实施方式中，选择被用来形成单向通气阀2的其他元件的生物可降解材料，以符合EN 13432。

在为了评价通气阀2的可靠性和性能而进行的测试过程中，本发明人发现了在由至少一种生物可降解材料一体形成能够移动的阀构件4中的不期望的问题。

特别地，如上所述，能够移动的阀构件4优选地具有在0.2mm至1.2mm范围内的厚度的盘（图3A和图3B的盘）的形式或具有在0.012mm至0.2mm范围内的厚度的薄膜（图7A和7B的膜）的形式。

上面的测试意外地显示，形成能够移动的阀构件4的生物可降解材料的性能随时间而劣化。

因而被确定的是，由于盘和/或膜的小厚度，因此能够移动的阀构件4不能确保所需的进出容器1的气密状态，因此不能保证阀的正确操作。

发明人认为问题是由于暴露于从容器1中的产品释放的气体，因此能够移动的阀构件4的盘和/或膜快速老化。

这可能是由在从产品释放的气体中存在水分子引起的，用以形成能够移动的阀构件4的盘和/或膜吸收这些分子，进而开始生物可降解材料的不期望的劣化过程。

劣化过程可以影响能够移动的阀构件4的如下能力：响应于轻微的内部过压而打开和当过压消失时马上重新关闭。

劣化过程的速度取决于容器1中的产品的类型并且可以在几小时至几个月的范围内。

因此，在一些情况下，能够移动的阀构件4尽管由生物可降解材料形成，但是不受劣化过程影响（例如，因为在容器中没有放气产品，阀2需要响应于施加于容器的机械压力而完成通气动作），而在其他情况下，相同的能够移动的阀构件4经受或多或少的快速性能劣化，由此影响容器1的气密性。

换言之，产品存储于容器1的时间越长，优选地形成能够移动的阀构件4的生物可降解材料的性能越容易劣化。

然而，因为阀1的其他组件比能够移动的阀构件4的盘和/或膜厚很多或者对释放的气体不敏感，则不期望的问题不影响阀1的其他组件，即板5、盖6、过滤器15和/或粘性层12。

鉴于避免该不期望的问题，能够移动的阀构件4至少部分地由生物可降解材料形成。

应当注意的是，即使当使用非生物可降解材料形成生物可降解产品（诸如整个通气阀）时，只要在该产品中非生物可降解材料（诸如能够移动的阀构件4）的总重量不比产品（即整个通气阀2）的总重量的1%高，也能确保符合EN 13432。

特别地，能够移动的阀构件4包括至少一种生物可降解材料和至少一种非生物可降解材料的组合。

术语至少一种生物可降解材料和至少一种非生物可降解材料的组合表示，对于本发明的目的，能够移动的阀构件4可以是：

具有生物可降解和非生物可降解特性的产品的混合物，或

提供均具有生物可降解和非生物可降解特征的产品的反应物，或

有生物可降解特性的材料具有，具有非生物可降解特性的涂层。

任何之前的实施方式的能够移动的阀构件4中的至少一种生物可降解材料和至少一种非生物可降解材料的组合包括：

生物可降解材料的重量等于或大于能够移动的阀构件4的重量的百分之七十（70%），并且等于或小于能够移动的阀构件4的重量的百分之九十九（99%），以及

非生物可降解材料的重量等于或小于能够移动的阀构件4的重量的百分之三十（30%），并且等于或大于能够移动的阀构件4的重量的百分之一（1%）。

优选地，生物可降解材料的重量为能够移动的阀构件4的重量的百分之八十（80%）并且非生物可降解材料的重量为能够移动的阀构件4的重量的百分之二十（20%）。

换言之，假定已知或可确定盘形式或膜形式的能够移动的阀构件4的重量，则可以得到生物可降解和非生物可降解材料的特殊的混合物、反应物和/或产品，使得能够移动的阀构件4的性能不随时间而劣化。

术语用来形成能够移动的阀构件4的非生物可降解材料期望指定适合用于食品处理和化学工业和特别是食品包装的任何类型的聚合材料。该聚合材料应当是适于不与容器中的产品释放的气体反应和/或对容器中的产品释放的气体不敏感的非生物可降解材料。不与容器中的产品释放的气体反应或对容器中的产品释放的气体不敏感的材料可以是疏水材料或保护涂层（例如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯及氟化聚合物）。

术语用来形成能够移动的阀构件4的生物可降解材料期望指定符合如EN 13432示出的技术规范的生物可降解材料的任何类型，诸如从包括玉米淀粉、马铃薯粉或合成生物聚合物和/或它们的任何组合的组中选出的材料等。

在优选实施方式中，也参照图3A、图3B、图7A及图7B，用如上所述的生物可降解材料形成构成能够移动的阀构件4的盘和/或膜，并且盘和/或膜至少被如上所述的非生物可降解材料的覆盖层15部分地覆盖。

覆盖层15被设计成具有厚度“s”。

因此，通过用厚度为“s”的非生物可降解材料的覆盖层15至少部分地或全部地覆盖能够移动的阀构件4（即盘和/或膜）的表面4A、4B中的一者和/或两者，可以得到与目前可用的非生物可降解阀在性能、可靠性及安全性方面完全地相似的通气阀2。

覆盖能够移动的阀构件4的第一表面4A和/或第二表面4B的层15的厚度“s”应当在0.5μm至2.5μm的范围内，优选地是1.5μm。

应当注意的是，由于布置在表面5侧的覆盖层“s”是与容器中的产品释放的气体直接接触的层，所以沉积在表面4A、即与阀体2的中心盘10相接触的表面的、非生物可降解材料的层15的厚度“s”，可以比沉积在表面4B的层的厚度大。

参照图4、图5及图6说明的任一之前的实施方式的能够移动的阀元件4，也可以具有抵抗由诸如氧气、二氧化碳或具有低沸点的化合物等存储产品产生的有机和无机气体通过元件主体扩散的阻挡性。

至此，表面涂层或埋设层设置于能够移动的阀构件4的膜体中。该表面涂层适合于防止上述气体的通过。

本领域的技术人员会显而易见地明白，在不偏离如所附的权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可以对如上所述的配置作出许多改变或变动，以满足具体的需求。

Claims (15)

1.一种用于气密容器（1）的生物可降解单向通气阀，其包括：

阀体（2A）；以及

单向阀构件（4），其能够在第一操作构造和第二操作构造之间移动，所述阀构件（4）与所述阀体（2A）结合，

其特征在于，所述阀体（2A）由生物可降解材料形成，所述能够移动的阀构件（4）包括至少一种生物可降解材料和至少一种非生物可降解材料的组合。

2.根据权利要求1所述的单向通气阀，其特征在于，所述至少一种生物可降解材料和至少一种非生物可降解材料的组合包括：

所述至少一种生物可降解材料的重量等于或大于所述能够移动的阀构件（4）的重量的百分之七十，并且等于或小于所述能够移动的阀构件（4）的重量的百分之九十九；以及

所述至少一种非生物可降解材料的重量等于或小于所述能够移动的阀构件（4）的重量的百分之三十，并且等于或大于所述能够移动的阀构件（4）的重量的百分之一。

3.根据权利要求2所述的通气阀，其特征在于，用来形成所述能够移动的阀构件（4）的所述至少一种生物可降解材料的重量为所述能够移动的阀构件（4）的重量的百分之八十，所述至少一种非生物可降解材料的重量为所述能够移动的阀构件（4）的重量的百分之二十。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的通气阀，其特征在于，所述能够移动的阀构件（4）具有由第一表面（4A）和第二表面（4B）限定的厚度（S、S1），所述第一表面（4A）和/或所述第二表面（4B）由至少一种非生物可降解材料形成的覆盖层（15）至少部分地覆盖。

5.根据权利要求4所述的通气阀，其特征在于，由至少一种非生物可降解材料形成的所述覆盖层（15）的厚度（s）在0.5μm至2.5μm范围内,优选为1.5μm。

6.根据权利要求1所述的通气阀，其特征在于，所述能够移动的阀构件（4）具有仅由生物可降解材料构成的成分。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的通气阀，其特征在于，所述阀体（2A）具有带孔（11）的基板（5），所述能够移动的阀构件（4）在所述第一操作状态抵靠于所述基板（5），以阻塞所述孔（11）。

8.根据权利要求7所述的通气阀，其特征在于，由另一生物可降解材料形成的粘性层（12）介于所述基板（5）和所述能够移动的阀构件（4）之间。

9.根据权利要求7所述的通气阀，其特征在于，所述通气阀还包括以封闭的关系与所述基板（5）结合并且具有通气孔（6A）的盖（6），所述盖由生物可降解材料形成。

10.根据权利要求7所述的通气阀，其特征在于，所述基板（5）具有用于收纳过滤器（15）和抵制突起（13）的壳体（14），在所述构造中，通过所述抵制突起（13）使所述能够移动的阀构件（4）压靠于所述基板（5），所述抵制突起（13）和所述过滤器（15）由所述生物可降解材料形成。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的通气阀，其特征在于，从包括诸如玉米淀粉、马铃薯粉或合成生物聚合物和/或它们的任何组合等符合EN 13432的生物可降解材料的组中选出，用来形成所述阀体（2A）、所述能够移动的阀构件（4）、所述基板（5）、所述盖（6）和/或所述抵制突起（13）的所述生物可降解材料。

12.根据权利要求8和10所述的通气阀，其特征在于，用来形成所述粘性层（12）的所述生物可降解材料为植物油，用来形成所述过滤器（15）的所述生物可降解材料为滤纸。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的通气阀，其特征在于，所述非生物可降解材料为适于不与从所述容器（1）中的产品释放的气体反应和/或对从所述容器（1）中的产品释放的气体不敏感的任何类型的聚合材料，所述覆盖层（15）的所述非生物可降解材料从包括疏水材料或保护涂层的组中选出。

14.一种具有单向通气阀（2）的气密容器（1），其特征在于，所述单向通气阀（2）是根据权利要求1至13中任一项所述的单向通气阀。

15.根据权利要求14所述的气密容器（1），其特征在于，用来形成所述容器的材料从诸如玉米淀粉、马铃薯粉、纤维素、Mater-Bi和/或它们的任何组合等符合EN 13432的生物可降解材料的组中选出。

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