CN110545984B - 形成的具有平滑边缘及可选地可剥离表面的热塑性制品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及形成具有平滑外周的成形热塑性制品。许多热塑性制品具有在模塑原料片材或从原料片材切割出制品时(例如在热成形之后)形成的尖锐边缘。这种尖锐边缘会损坏它们接触的塑料薄膜或肉体,并且希望使这种边缘平滑化。本文描述了通过使尖锐边缘翻转而为这种带尖锐边缘的制品形成平滑外周的方法。通过以下内容执行平滑化操作:形成可偏转凸缘,其中可偏转凸缘包括通过间隔件与潜在尖锐的外周边缘间隔开的弯折区域,使可偏转凸缘的一部分偏转以及将可偏转凸缘的至少一个弯折部分软化以在冷却时产生平滑的外周。内衬片材可以在形成之前、期间或之后附接到原料片材上并且可以从该原料片材上剥离。

Description

形成的具有平滑边缘及可选地可剥离表面的热塑性制品
技术领域
本发明总体上涉及形成成形热塑性制品的领域。
背景技术
由热塑性材料形成成形制品是众所周知的。可以使用多种不同的方法(例如,热成形、铸造、模塑和纺丝(spinning))将形状赋予熔融的热塑性塑料或已经软化或熔融的预形成热塑性片材。
从成形制品的一个或多个边缘修剪废料是常见的修整技术,但若留下尖锐的边缘,则可能使肉体损伤或撕裂或切割与该边缘接触的材料。成形热塑性塑料的一种常见用途是形成可以用塑料薄膜密封的容器,例如旨在容纳食物并旨在用透明塑料薄膜密封的托盘、碗或箱(bins)。另一种常见用途是容纳物品并使这些物品与可能与容器发生接触的湿气或其他材料隔离。这种容器的密封通常涉及将膜延伸或伸展跨过形成在容器中的隔室并将膜围绕隔室的外周密封,该外周通常位于包括隔室的制品的经修剪边缘附近。如果该边缘是尖锐的,则可能会切割或破坏膜,从而妨碍密封处理。
三种众所周知的密封技术通常用于密封食品和食物以形成用于商业运输、储存、展示和销售的容器。在本文中,这些称为OW、VSP和MAP技术。所有这些技术都涉及将容器和塑料薄膜组合在一起。由于这种膜的易碎性,以及在许多情况下需要最大限度地减少或消除用于限定出(与容器一起)密封隔室的膜部分的刺破和撕裂,因此关键是最大限度地减少容器撕裂、刺破或磨损同一容器或附近容器的膜的机会。除了用于密封这种容器之外,塑料膜也用于运输容器,例如在运输期间用于容纳多个容器包装中产品的“母袋(motherbags)”(即,通常是薄的塑料袋)以及消费者用来运输从零售商处购买的商品的食品杂货袋。这可以通过至少在容器上的如下位置处减少或消除尖锐的或粗糙的容器边缘来实现,在该位置处的这种边缘可能会在包装、储存、运输或展示期间适度地接触膜。
外包裹(OW)技术涉及在将食物或其他物品放置在制品的一个或多个面上之后,用塑料薄膜(通常是透明的)包封或包裹成形制品(例如,热成形的托盘、片材、碗或多隔室容器),然后将薄膜密封到其自身上(例如,通过对膜的重叠部分进行加热)。在这种OW技术中,成形制品的尖锐或粗糙边缘会切割、磨损或刺破膜,从而可能会使材料穿过膜并且破坏该膜的一个或多个目的。迄今为止,OW技术主要是与没有尖锐边缘的泡沫托盘或箱一起使用。许多市政再循环计划不包括或不考虑泡沫塑料,因此这些材料越来越不受消费者的青睐。如果可以制造适合与多种包裹技术(包括OW技术)一起使用的可热成形塑料容器,则是所期望的,这是因为可热成形材料在再循环计划中往往被广泛地接受。
真空密封包装(VSP)技术涉及将塑料薄膜(再次,通常是透明的)对着成形制品的承载有食物(例如,或作为替代性示例的对湿度敏感的物体)的面粘附在成形制品的面上。当采用VSP技术时,将待包装的物品放置在成形制品的表面上或腔体内,覆盖上膜,使得物品介于成形制品和膜之间,将空气(或者可能存在的任何其他气体)从膜和成形制品之间的空间中抽离(可选地配合向膜和成形制品中的一者或两者的外部施加正压),使得膜与成形制品和/或物品的表面紧密地相对,并且将膜跨过所需区域(通常完全包围物品)而密封(例如,通过插入的粘合剂、通过热致的粘合,或通过静电荷粘合)到成形制品的表面上,并且可以从所需区域将任何多余的膜修剪掉。密封物可以抵抗气流,以便在密封容器的内部保持气体抽空状态。所得到的VSP-密封包装通常具有模仿成形制品的在其上具有物品的表面的形状的拓扑结构。
MAP是气调包装的缩写,是指一种密封技术,其中柔性(通常是透明的)膜围绕基本上刚性的成形制品的外周密封(例如,使用加热或粘合剂)。当成形制品原本是是封闭的时(即,除由膜密封的开口之外没有其它开口),存在于容器内的气体可以在将膜密封到制品上时受到控制。因此,如果在选定的气氛(例如,诸如经选择以排除氧气或促进果实成熟的气体)的存在下密封制品和薄膜,则在包装的随后的储存、运输和展示期间可以将选定的气氛保持在密封的MAP包装内。
如本领域所知,用在OW、VSP和MAP密封处理中的成形制品倾向于具有各种工业上可接受的几何形状和性质,这些几何形状和性质在这三种类型中均不相同,使得可用在一种类型的密封处理中的成形制品通常不适合用在其他密封处理中的一种或两种中。
例如,用于OW密封的容器倾向于具有平滑、钝的边缘和圆角的矩形和托盘形或片材形。没有尖锐的、粗糙的或尖利的边缘或拐角能够降低用于外包裹容器的膜在包裹时被撕裂或刺破的可能性。OW-容器通常具有平坦部分(例如,在容器的“底部”上,相对于其预期的展示构造),在该平坦部分处,可以将外包裹的膜推动而抵靠其自身,以便将膜密封到其自身(例如,对足以产生这种密封的重叠膜部分施加热量,从而将容器和在该容器上或在该容器中的任何物品围住。
用于VSP密封的容器倾向于具有如下的面或表面(有时在凹部内),该面或表面适于承载待密封在膜和容器之间的物品,并且由于没有尖锐的点、突起或边缘而适于接纳密封膜。不存在这些特征降低了膜在被拉到表面时被刺破或撕裂的可能性。与OW-容器不同,VSP-容器至少在膜接纳表面之外的部分处可以具有尖锐的边缘、拐角或突起,这是因为这些部分在密封期间不需要接触膜。然而,这样的尖锐部分仍然可能会损坏密封膜,特别是当多个VSP-密封的包装彼此靠近地存储、运输或展示时,这是因为一个容器的尖锐部分可能会损坏另一个容器的膜(或在容器附近的膜或组织)。
用于MAP-密封的容器倾向于具有平坦表面(例如,宽而平的边沿),通过在待密封的开口上施加一片膜该平坦表面将该待密封的开口包围,将膜密封到表面(通常基本上不可逆地),然后围绕密封物的外缘修剪膜。这样的容器必须构造成使得膜可以在密封之前和密封期间施加到表面上而没有被撕裂或刺破的重大风险,并且构造成便于从密封容器中修剪膜。然而,因为膜在密封期间通常仅与MAP-容器的有限部分接触,所以MAP-容器在密封处理不涉及的位置处可以并且通常包括尖锐的、尖利的或磨蚀的特征。
如果成形的热塑性制品的尖锐边缘可以以使密封膜受损伤和损坏的风险可以降低的方式移位,则将是有益的。如果这种单独成形制品可以与多种已知的密封技术(诸如OW、VSP和MAP技术中的两种或多种)一起使用,则将是更有益的。即使在没有密封的情况下,降低热成形制品的尖锐度和造成损坏和损伤的趋向也是有利的。本文公开的主题解决了现有的成形热塑性制品的这一缺点。
其他人已经认识到减少待外包裹的托盘边缘处的尖锐边缘的出现的必要性。例如,Nelson等人(美国专利申请公开号2015/0001127)公开了一种包装托盘,该包装托盘通过将膜片材热成形以产生前体托盘而形成,该前体托盘具有围绕其外周的大致U形的凸缘,U的开口端部面向密封表面,并且托盘的外周边缘在外周突出。Nelson托盘通过从可热成形材料片材切割前体托盘以产生如下的端部而制成,在该端部中,在外周延伸的外周边缘位于U的外臂(相对于托盘主体)的末端。然后Nelson朝向托盘主体向内压缩该外臂,使得在托盘的外周具有U形凸缘的更平滑的卷曲部分,其中仍然是潜在的尖锐外周边缘朝向密封表面延伸。以这种方式,Nelson等人产生了据说适用于外包裹的托盘,外包裹膜用于推动U形凸缘的外臂朝向或抵靠内臂。然而,因为托盘在可能切割膜的位置保留了尖锐的外周边缘(例如在Nelson的图13A中,可以看到Nelson托盘的外周边缘与外包裹膜和外包裹相邻托盘的膜接触),Nelson的托盘仍然不适用于所有OW应用,并且通常不适合与VSP和MAP技术一起使用。没有可触及膜的尖锐外周边缘或尖锐卷曲的托盘(Nelson的托盘也具有这种性质-参见Nelson的图12A中的项目124)将优选与这些密封技术中的每一种一起使用。用于VSP和/或MAP包装的托盘优选在形成托盘的材料中没有尖锐外周边缘(参见例如Nelson的图12A中的外周边缘120)和任何相对尖锐的卷曲(参见Nelson的图12A中的项目124),这是因为这种边缘和卷曲在密封处理期间或密封处理之后能够挂破、刺破或撕裂膜。
本文公开的主题包括适合用多种技术密封的成形的热成形制品。
具有平滑的、卷边的热成形饮用杯子也是已知的。这种杯子通过热成形具有围绕杯子开口外缘的凸缘的杯子而制成,凸缘包括在远离杯子内部的凸缘端部处的潜在的尖锐外周边缘。带有凸缘的杯子以嵌套方式堆叠,对其凸缘部分加热,然后使这些带有凸缘的杯子穿过螺旋卷边线状物以形成卷边。这种技术仅用于卷包围圆形孔的边缘,因此在制造具有包围非圆形开口的卷边的成形制品方面没有实用价值。卷边饮用杯子也没有被设计成以便于用塑料薄膜包裹或密封。
发明内容
本发明涉及使尖锐边缘从热塑性材料制成的制品的外周移位的方法,其中尖锐边缘原本可能会损坏与制品外周的表面接触。本发明还涉及根据这些方法处理的制品以及用于进行这种处理的设备。
本发明涉及一种在由热塑性材料制成的制品上形成平滑边缘(即平滑外周)的方法。该方法包括在制品主体的边缘处形成可偏转凸缘的步骤。可偏转凸缘包括在可偏转凸缘的外周端部处的热塑性材料的外周边缘,该外周边缘可选地位于从可偏转凸缘在外周延伸的外周凸缘上。在一个实施方式中,外周凸缘通过弯头连接到间隔件并且在外周延伸超出该间隔件一段外周凸缘距离。可以对外周凸缘距离进行选择,以当该外周凸缘受到表面撞击时产生所需的偏转度。在一个实施方式中,选择外周凸缘距离为零(即,外周边缘存在于原本将会是弯头所在的位置)。间隔件通过弯折区域连接到主体,该弯折区域限定了间隔件和主体之间的角度(可以为锐角或钝角,并且优选为大致直角)。可偏转凸缘在由上部主体限定出的腔体的内部内被推动,例如,弯头和内部之间的距离小于外周凸缘距离,使得在腔体内部的一部分撞击外周凸缘时可偏转凸缘在弯折区域处偏转。对可偏转凸缘的弯折部分(在这里是弯折区域)施加足够的热量以使弯折区域处的热塑性材料软化。将上部主体和制品分开,由此弯折区域在冷却时保持偏转,从而在制品上产生平滑边缘(即外周)。
该方法可用于在制品的整个外周周围形成平滑边缘。为此,可偏转凸缘在制品的所有边缘周围形成,并且腔体的内部构造成当可偏转凸缘在内部内被推动时同时撞击在制品的所有边缘周围的可偏转凸缘。在所得到的制品中,外周边缘被有效地“隐藏”(例如,它在偏转的外周凸缘的后面或者远离制品的外周偏转),使得与制品的外周接触的材料(例如,塑料薄膜或动物组织)将不太可能与制成该制品的热塑性材料的外周边缘接触。
本发明还涉及形成密封隔室的方法。该方法包括以下步骤:将热塑性片材热成形以形成具有由基本上平面的密封表面包围的凹陷隔室的制品;将制品从片材外周切割至密封表面;如本文所述在制品的整个外周周围形成平滑边缘;然后将顶部片材密封到密封表面上以形成密封隔室。在该方法的一个实施方式中,在将顶部片材密封到密封表面之后在密封表面周围修剪该顶部片材的外周。在另一个实施方式中,将顶部片材热密封到密封表面上。
本发明进一步涉及形成密封隔室的方法。该方法包括以下步骤:将热塑性片材热成形以形成具有由基本上平面的密封表面包围的凹陷隔室的制品;将制品从片材外周切割至密封表面;如本文所述在制品的整个外周周围形成平滑边缘;然后将柔性塑料薄膜包裹并密封在制品周围以形成密封隔室。
在本文所述的方法的一些实施方式中,在可偏转凸缘在腔体内部内被推动之后并且在将上部主体和制品分开之前,可以将撞击头推入到内部中,并与内部紧密相对,在可偏转凸缘后面达到撞击头的一个面撞击可偏转凸缘并使该可偏转凸缘例如在弯折区域处进一步偏转的程度。例如,面可以是基本上平面的。该面也可以基本上垂直于内部的撞击外周凸缘的部分。该面可以与内部的撞击外周凸缘的部分限定出钝角。面可以相对于内部具有凹陷轮廓。如果对撞击头进行加热,则推动撞击头抵靠可偏转凸缘会导致可偏转凸缘的与撞击头接触的部分弯折,并进一步使热塑性片材的外周边缘远离成形制品的外周偏转。
在基于非加热的实施方式中,本发明涉及一种在由塑料材料(例如,由可变形金属层支撑的薄塑料材料)制成的制品上形成平滑边缘的方法。该方法包括在主体的边缘处形成可偏转凸缘,可偏转凸缘包括在外周凸缘的外周端部处的热塑性材料的外周边缘。在一个实施方式中,外周凸缘通过弯头连接到间隔件并且在外周延伸超出该间隔件一段外周凸缘距离(如果没有外周凸缘,则该距离实际上为零)。间隔件通过弯折区域连接到主体或从该主体的延伸部。弯折区域限定了间隔件和主体之间的角度(可以是锐角或钝角,并且优选为大致直角或略钝角)。可偏转凸缘可以在由上部主体限定出的腔体的内部中被推动,间隔件与内部之间的距离小于外周凸缘距离或者撞击使可偏转凸缘向内偏转的成形撞击头表面。由此,在撞击时使可偏转凸缘例如在弯折区域处偏转。施加足够的压力以使塑料材料不可逆地弯折。将上部主体和制品分开,由此该偏转凸缘在去除压力时保持偏转,从而在制品上产生平滑边缘。
附图说明
图1由图1A、图1B和图1C组成,并示出了本文所述的结构和方法的基本操作。平行直线“//”表示为清楚起见省略了可以可选地存在的结构、尺寸和比例的位置。
图1A示出了具有在其边缘处形成的可偏转凸缘160的热塑性制品100的截面视图。该实施方式中的可偏转凸缘160包括延伸部50、弯折区域150、间隔件140和外周凸缘120。延伸部50将制品100的成形主体10连接到可偏转凸缘160的弯折区域150。间隔件140可以(并且优选地)置于弯折区域150和外周凸缘120之间。外周凸缘120通过弯头130连接到间隔件140,该弯头在实施方式中示出为直角弯管。弯折区域150以大致直角(标记为A的角度)地将延伸部50与间隔件140连接。外周凸缘120终止于形成制品100的热塑性材料的外周边缘110(在该图中用粗实线表示)。
图1B示出了插入到上部主体200内部内的热塑性制品100,该上部主体示出为剖开的部分(用粗线表示)。在该实施方式中,由于可偏转凸缘160在弯折区域150内的一个或多个点B处的弯折,因此外周凸缘120的外周边缘110撞击在上部主体200的内表面202上会导致可偏转凸缘160偏转。
图1C示出了将撞击头300(仅示出了剖开的部分,如粗线所示)插入到在热塑性制品100后面的上部主体200的内部中(即,当撞击头300插入到图1B所示的结构中时)的结果。撞击头300与上部主体200的内表面202紧密相对,并且外周凸缘120的外周边缘110撞击撞击头300的上部表面302,从而使可偏转凸缘160甚至更大地偏转并在弯折区域150内引起弯折的点B处产生制品100的圆形外周。
图2由图2A、图2B、图2C和图2D组成,并示出了匹配的上部主体200和撞击头300,用于使在成形热塑性制品外周上形成的一个或多个可偏转凸缘160偏转,该成形热塑性制品具有带圆角的矩形托盘的构造。图2A示出了设置在撞击头300上方的上部主体200,并且图2B示出了与撞击头300接合的上部主体200。图2C是图2B中所示的接合后的上部主体200和撞击头300的剖面图,并示出了撞击头300的一部分装配在上部主体200中的凹陷部的内表面内并与其紧密相对。图2D是图2C中所示的截面的细节,并且示出了撞击头300与上部主体200的内部之间的紧密相对。在图2D中,撞击头300的上表面302的倾斜构造是明显的。
图3由图3A、图3B和图3C组成,它们是透明的成形热塑性制品的平滑化的外周和拐角的图像,该成形热塑性制品具有带圆角的矩形托盘的构造。使用类似于图2中所示的上部主体200和撞击头300使制品平滑化。在图3A中,在托盘内部可以看到手指,并且在手指左侧可以看到平滑化的拐角。在手指所在的部分还可以看到堆叠凸耳,该堆叠凸耳是托盘拐角的如下部分,该部分在外周延伸的程度大于拐角在手指下方的部分。托盘的平滑化的直侧壁从平滑化的拐角延伸(在图中向下)。在平滑化的拐角下方可以看到外周凸缘的皱褶,并且在图的左侧拐角后面可以看到外周凸缘至平滑化的直边缘下方的偏转。图3B是也是从托盘边沿下方看到的类似制造的托盘的平滑化拐角的另一视图。在拐角处边沿正下方的突出延伸部是堆叠凸耳。图3C是平滑化拐角的视图,其中手指指向通过使可偏转凸缘的弯折区域弯折、软化、弯折和冷却而形成的平滑区域。如图3A和图3B所示,由于形成托盘的热塑性材料的相对尖锐的边缘弯折至拐角下方,因此该平滑区域例如可以被推动抵靠在塑料薄膜上而不会容易地将该塑料薄膜撕裂。
图4示出了穿过使用本文所述方法形成的储存容器制品100截取的截面(平行直线“//”表示为清楚起见而省略了可以可选地存在的结构、尺寸和比例的位置)。在该图中,制品100具有在图中可见的容器的每个侧面上形成的可偏转的凸缘160。一体式上部主体200横跨整个容器延伸,包括围绕可偏转凸缘160所在的侧面延伸。已在制品100后面的上部主体200中的腔体的内部插入一体式撞击头300(图中仅示出了两个部分)。形成制品100的热塑性片材的外周边缘110抵接每个可偏转凸缘160处的撞击头300的上表面302,使得可偏转凸缘160通过在每个可偏转凸缘160的弯折区域150的一个或多个部分B处弯折而朝向制品100的主体向内偏转。在B处施加其量足以使热塑性片材软化的热量使得可偏转凸缘160大致保持该图中所示的构造,其中热塑性片材的外周边缘110反周向地定位(即,在制品100的外周内,在该图中发生在由B表示的位置处)从而在使软化部分冷却时为形成的容器产生平滑外周。
图5由图5A、图5B和图5C组成,每个图示出了穿过使用本文所述方法形成的储存容器制品100截取的截面(平行直线“//”表示为清楚起见而省略了可以可选地存在的结构、尺寸和比例的位置)。在该图中,制品100具有在图中可见的容器的每个侧面上形成的可偏转的凸缘160。可偏转凸缘160已通过在每个可偏转凸缘160处由一体式撞击头300(图中仅示出两个部分)的上表面302撞击该可偏转凸缘而向内偏转。形成制品100的热塑性片材的外周边缘110在每个可偏转凸缘160处撞击撞击头300的上面部302,使得可偏转凸缘160通过在每个可偏转凸缘160的弯折区域150的一个或多个部分B处弯折而朝向制品100的主体向内偏转。在B处施加其量足以使热塑性片材软化的热量使得可偏转凸缘160大致保持该图中所示的构造,其中热塑性片材的外周边缘110反周向地定位(即,在制品100的外周内,在该图中发生在由B表示的位置处)从而在使软化部分冷却时为形成的容器产生平滑外周。在该实施方式中,撞击头300的两个部分被示出为具有不同的轮廓(一个是平坦的且一个是弯曲的),以说明可以由不同轮廓引起的偏转的差异。图5A、图5B和图5C的不同之处在于接头与外周边缘之间的距离,该距离在图5A中比在图5B中大,并且在图5C中为零。
图6A、图6B、图6C、图6D和图6E示出了在由热塑性材料片材热成形的托盘形制品中形成的可偏转凸缘。在图6A和图6B的每一个中,手指触及已从片材切割出托盘的位置的尖锐边缘(即,外周凸缘120外周处的外周边缘110)。在这些图中,可偏转凸缘还没有被软化、偏转和冷却,因此尖锐边缘仍然定位在托盘外周周围。相比之下,尖锐边缘已被向内偏转并远离图3所示的托盘和图6C的下部部分所示的托盘的外周。图6C的上部部分所示的托盘与下部部分所示的托盘相同,不同之处在于上部部分的托盘并没有像下部部分的托盘一样使其可偏转的凸缘被“翻转”。图6D是在其整个外周周围具有“翻转”边缘的圆角矩形托盘下侧的视图。可以看到在该托盘的外周处或外周附近没有尖锐边缘。图6E是三个最初相同的托盘的斜视图,每个托盘具有如本文所述的“翻转”边缘,在这三个托盘中,边缘已被“翻转”的程度各不相同。标记为“1”的托盘具有仅略微“翻转”的外周边缘(即,可偏转凸缘的包括外周边缘110的部分已从间隔件140的剩余部分的平面开始向内偏转不超过约45度,该间隔件的大部分在该托盘中仍然基本上是平坦的)。标记为“2”的托盘具有更充分“翻转”的外周边缘-以至于外周边缘110几乎不能被看到(它已被卷折到间隔件140的仍然可见的部分的后面)。在标记为“3”的托盘上,可偏转的凸缘已被更进一步翻转,并且不能够看到外周边缘110。托盘“3”的可偏转凸缘比托盘“2”的可偏转凸缘翻转了更大的程度,这可凭借间隔件140的仍然可见的部分在托盘“3”上比在托盘“2”上更短来检测(并且托盘“2”和托盘“3”中的每个的间隔件140的可见部分比托盘“1”的间隔件140的可见部分更短)。因此,可以认为图6E中所示的这三个托盘说明了可偏转凸缘的“翻转”的离散程度。
图7由图7A、图7B和图7C组成,并示出了搁置在水平表面(水平实线)上的、由热塑性片材形成的制品100(平行直线“//”表示为清楚起见而省略了可以可选地存在的结构、尺寸和比例的位置)具有其如本文所述平滑化的外周边缘实施方式。在该实施方式中,上部主体200(在该横截面中示出的两个部分)沿由开口箭头指示的方向下降到上制品100方,使得制品的两个可偏转凸缘160中的每个向内偏转。在图7A中,当上部主体200朝向水平表面下降到制品上时,上部主体200的向外展开的部分刚好与制品100的外周凸缘120接触;可偏转凸缘开始在标记为“B”的区域处偏转。在图7B中,上部主体200已下降到水平表面上,并且制品100的外周边缘110和外周凸缘120朝向制品100的主体10部分地向内偏转。在图7C中,撞击头300沿由空心箭头指示的方向插入到制品100后面的上部主体200中的腔体中,并通过使形成制品的热塑性片材在标记为“B”的区域处弯折而使外周凸缘120(以及具有该外周凸缘的可偏转凸缘160)进一步偏转。
图8由图8A、图8Ai、图8B、图8Bi、图8C、图8Ci、图8D、图8Di、图8Dii、图8E、图8F、图8G、图8H、图8J和图8K组成,并示出了如本文所述使用撞击头300使可偏转凸缘160(包括其尖锐的外周边缘110)进行的偏转和翻转。图8A至图8C、图8E至图8G以及图8H至图8K中的每一个是仅包括制品的一个边缘的横截面图;可以只需通过使用撞击头的与要处理的所有边缘接触的多个撞击头来对制品的多个边缘(例如所有边缘)进行相同的边缘偏转和翻转。 8Ai、图8Bi和图8Ci分别是图8A、图8B和图8C的副本,每个都标识偏移角OA。
图8A、图8B和图8C依次绘示了在每个图中成形制品100抵靠着撞击头300被沿由空心箭头指示的方向进一步推动的效果,该效果如通过比较制品的呈现在每个图的左侧部分中的部分可以看到。在图8A至图8C所示的实施方式中,可偏转凸缘160没有弯头和外周凸缘。成形制品的初始(在撞击头撞击前)构造为如图9A所示的构造。
在图8A中,制品已抵靠着撞击头被推动,使得该制品的可偏转凸缘160在其外周边缘处接触撞击头的上表面302。当可偏转凸缘接触上表面302的倾斜部分时,可偏转凸缘160凭借该可偏转凸缘遇到的运动阻力而从其预接触位置偏转。在该图中,可偏转凸缘的外周边缘110在如下的位置处靠在上表面上,在该位置处,上表面的倾斜部分过渡到弯曲的轮廓并且间隔件的一部分紧靠被加热并将热量传递到其上的撞击头。
图8B示出了图8A中绘示的制品100抵靠着撞击头300被进一步推动的效果。由于图8B中所示的撞击头300被加热,因此该撞击头使在可偏转凸缘紧靠或接触加热的撞击头的上表面302的部分处的、制造可偏转凸缘160的材料软化。由于上表面302的形状,使得可偏转凸缘160到达它不能再仅通过沿上表面表面滑动来前进的位置。因为制品100(包括可偏转凸缘160)被沿由空心箭头指示的方向推动,并且因为构造可偏转凸缘的材料已被加热的撞击头300软化,因此当可偏转凸缘抵靠着撞击头前进时,可偏转凸缘会变形(在位置B处)以沿着撞击头的上表面302的轮廓。
图8C示出了图8B中所示的制品100抵靠着加热的撞击头300被继续推动的效果。当制品(包括可偏转凸缘160)被沿由空心箭头指示的方向推动时,可偏转凸缘在通过与加热的撞击头接触而软化的位置处(即在位置B处)继续弯折。随着可偏转凸缘抵靠着撞击头的运动的继续,可偏转凸缘的外周边缘110最终到达撞击头的上表面302的边缘。将可偏转凸缘的包括外周边缘的部分继续再软化一段时间(该段时间以可预测的方式取决于操作条件)。如果外周端部在软化时接触制品100的一部分,则该外周端部由此可以偏转(例如向上,如图8C所示的实施方式中所暗含的)。外周凸缘的处于与上表面接触的部分的偏转也可以受到上表面302的轮廓的影响,例如使得产生如图8C所示的“卷曲”或“螺旋”构造。
图8D示出了使用一个或多个物体来辅助进行如本文所述的可偏转凸缘的偏转和翻转。物体401(在本文中的别处称为塞子)设置在成形制品100的内部隔室内,并且在可偏转凸缘160撞击在撞击头300上的期间紧靠成形制品100的内部面,以便在操作期间减少或防止内部面向内偏转。在该实施方式中,物体403对可偏转凸缘160的延伸部分50施加向下的压力(空心箭头),以便使可偏转凸缘160撞击在撞击头300的上表面302上。在该实施方式中,物体402与物体401和物体403刚性地连接。填充箭头绘示了在施加向下的压力时施加在制品100上的力。图8Di绘示了圆角矩形托盘T形式的成形制品,该成形制品具有内部和具有能够装配在该内部内的形状和尺寸的塞子P,从而用作图8D中的物体401并以便减少或防止托盘T的侧壁在托盘T的可偏转凸缘的翻转期间向内偏转,图8Dii示出了插入到托盘的内部内的塞子。
图8E、图8F和图8G(类似于图8A、图8B和图8C)依次绘示了在每个图中沿由空心箭头指示的方向推动成形制品100更靠近撞击头300的效果。在图8E至图8G所示的实施方式中,可偏转凸缘160包括在间隔件140的外周端部处的外周凸缘120。在该图中,可以看到外周凸缘120在可偏转凸缘160弯折期间偏转到该外周凸缘变得与间隔件140很难区分的程度。
图8H、图8J和图8K(类似于图8A、图8B和图8C;图8I被有意省略)依次绘示了在每个图中沿由空心箭头指示的方向推动成形制品100更靠近撞击头300的效果。在图8H至图8K所示的实施方式中,可偏转凸缘160包括在间隔件140的外周端部处的外周凸缘120。在这些图中,可以看到外周凸缘120在可偏转凸缘160弯折期间偏转到该外周凸缘变得完全弯折到间隔件140上方的程度,从而形成“钩状”结构。图8J中的B表示弯折发生在可偏转凸缘160的跨越撞击头300的上表面302的指示部分的部分中。
图9由图9A、图9B、图9C、图9D、图9E和图9F组成,并示出了本文公开的成形制品的一个实施方式的有益特征。
图9A是制品100的一个边缘的横截面视图,示出了该制品的可偏转凸缘160在进行本文所述的翻转操作之前的包括以下性质的构造:潜在的尖锐的或粗糙的外周边缘110可接触到用于密封物品的膜或另一附近的膜或物体。图9B是具有通过图8A至图8C所示的技术翻转的外周边缘110的制品100的一个边缘的横截面图。相对于与图8C中所示的撞击头接合的制品,制品的可偏转凸缘160在从撞击头脱离之后已沿圆周方向“反弹”。因为构造制品的塑料材料是柔性的,因此图9B所示的翻转边缘当被沿垂直于该图的平面的方向(诸如沿空心箭头所示的方向)推动时表现出“弹性”。
图9C是图9B中所示的制品100中的三个制品的边缘的横截面视图,其中制品以嵌套构型堆叠。因为每个制品具有相同的形状(例如,如图6C的下部部分所示的托盘),因此每个制品可以与其他制品嵌套并被推动到一起,直到使其翻转的边缘接触该制品上方和/或下方的托盘。图9C示出了三个如此堆叠的嵌套托盘,其中空心箭头指示可以采用标准去嵌套设备来将嵌套的托盘分离的位置。例如,手指或线状物可以在这些位置处接合托盘间区域,可以用手指或线状物操作(按照普通的去嵌套程序)以将托盘彼此分开以供单独使用。
图9D是具有堆叠凸耳(图像中的手指指向的、边沿下方的拐角延伸部)的现有技术热成形塑料托盘的图像。堆叠凸耳用于在堆叠的托盘之间保持受控的分离距离,如图9E的左侧部分所示(图9E是这些现有技术托盘中的两个彼此堆叠的图像,其中托盘间距离受到堆叠凸耳限制)。图9E的右侧部分示出了具有翻转边缘(如具有三个托盘的图9C中示意性地示出)的两个堆叠的嵌套托盘。在两个堆叠的托盘的边沿之间可以看到托盘间分区。图9E示出了具有如本文所述的翻转边缘的两个托盘可以以可分离的方式堆叠在比具有堆叠凸耳的现有技术托盘可以堆叠到的更小的体积中。图9F在其左侧示出了三个嵌套的且堆叠的托盘,该托盘具有翻转边缘,并且具有在该托盘的拐角中形成的堆叠延伸部180以增加堆叠托盘的直边缘之间的间隔。可以看到具有堆叠延伸部180的三个堆叠的托盘具有比没有堆叠延伸部的三个否则-相同的堆叠托盘的间隔(图的右侧的小括号)更大的间隔(图的左侧的大括号)。
图10由图10A、图10B和图10C组成。图10A是具有成形制品100的撞击头300的图像,该成形制品为由该撞击头承载的带边沿的圆角矩形托盘的形式。在图像的右下部分可以看到上表面302,在该上表面中可以设置第二制品,但是该上表面当前没有承载制品。在图的上部部分中由撞击头300承载的制品100中,可以看到延伸部50将可偏转凸缘的间隔件140和外周凸缘120部分连接到制品100的主体10。间隔件140和外周凸缘120由图的上部部分中撞击头300的上部表面承载,因此不能直接看到该上部表面(类似于图的右下部分中的上部表面302)。“10B”表示撞击头300的在图10B中示出的一部分(其中移除了成形制品100)。在图10B中,可以看到撞击头300的上部表面302的部分。图10B中的虚线10C-10C表示图10C中所示的横截面的大致位置,并且包括字母A-E作为界标,从而通过比较图10B和图10C可以更好地理解撞击头300的表面构型。图10C是图10B中所示的撞击头300的示意性横截面,并包括界标字母A-E。
图11由图11A、图11B和图11C组成,并示出了具有附接在制品的面上的可剥离内衬片材的成形制品的一个实施方式的特征。
图11A是如下的制品的边缘的横截面视图,该制品包括相对厚的可热成形基底片材101和附接到其面上的相对薄的柔性内衬片材500;并示出了制品的可偏转凸缘160在进行本文所述的翻转操作之前的构造,该构造包括可偏转凸缘的在可接近位置处的潜在的尖锐的或粗糙的外周边缘110。图11B是该制品的同一边缘在其外周边缘已如本文所述被翻转之后的横截面视图。基底片材101的外周边缘111已被充分卷折,使得该外周边缘“向后指向”制品的主体,并且在该视图中,内衬片材500的外周边缘511已从基底片材的外周边缘111脱离(或从该外周边缘剥离)。在图11C中,封盖片材600在可偏转凸缘的延伸部分50处接触内衬片材500,而封盖的外周边缘610定位在制品的外周之外。封盖600和内衬片材500可以通过在它们之间插入粘合剂、或者通过将它们相互挤压在一起(例如,在施加足以将它们粘合或熔融在一起的热量的同时)来在由空心箭头指示的位置处彼此附接。如果是这样与内衬片材500粘合,则可以通过在内衬片材外周边缘511处或附近抓握内衬片材并且剥离内衬片材500(与仍然附接的封盖600一起)远离基底片材101而将封盖600与内衬片材500同时从制品的基底片材101移除。
具体实施方式
本文公开的主题涉及成形热塑性制品的形成,并且更具体地涉及形成为使得制品的一个或多个边缘具有如下的构造的制品,在该构造中,形成制品的热塑性片材的外周边缘远离制品的面转动,并且优选地远离制品的外周转动,使得施加在面或外周上的易碎材料(例如,肉体或薄的柔性塑料片材)不接触片材的边缘。因为这样的片材边缘可能是尖锐的,特别是当边缘被切割或折断时,因此引导边缘远离制品的面和/或外周能够防止损坏与该面或外周接触的易碎材料。本文所公开的主题特别是用于形成如下的容器,该容器将用施加在容器的面上或将容器包裹在其中的易碎塑料薄膜密封。在本文公开的优选实施方式中,形成制品的热塑性片材的外周边缘转动远离制品的外周到使得所得制品适用于任何或所有的OW、VSP和MAP密封技术。本文所述的成形制品被认为是实际上可以使用所有这三种技术来进行密封的第一包装。最佳地,可热成形和可模塑的塑料在再循环计划中往往被广泛接受,并且由该塑料制成的制品比例如泡沫塑料制品更容易再循环。
简而言之,本文所述的用于形成具有平滑边缘的成形热塑性制品的基本方法涉及在制品的外周形成可偏转凸缘。可偏转凸缘包括形成制品的热塑性材料的潜在尖锐的或粗糙的外周边缘。可偏转凸缘在其一个或多个部分处被软化(即,升高到形成凸缘的材料的玻璃化转变温度的温度或以上,并且优选小于材料的熔点的温度),使得当可偏转凸缘朝向制品主体偏转时(优选地使外周边缘“隐藏”在可偏转凸缘的偏转部分与延伸部、主体或这两者之间),将外周边缘引导远离制品的外周。将软化的且偏转的可偏转凸缘冷却(即钢化)到其玻璃化转变温度以下可将外周边缘“锁定”在该位置处,减少了接触制品外周的材料(例如肉体或膜)将被外周边缘的尖锐或粗糙损坏的可能性。
在外周处形成的可偏转凸缘的存在使得外周边缘(并且特别是外周边缘的弯曲边缘和拐角)能够被“翻转”以产生平滑的外周。在先前的包括外部凸缘(例如,具有如图1A所示的外周,没有弯折区域150、间隔件140、弯头130和外周凸缘120,并且具有位于延伸部50的外周处的外周边缘110的托盘)的托盘中,外部凸缘或许可能会沿直边缘弯折或翻卷,但是使这种外部凸缘的弯曲边缘和拐角进行弯折或翻卷不可能不会引起凸缘中的材料屈曲或皱起,这产生了不希望的非平滑边缘。本文所述的可偏转凸缘的平滑弯折区域150和间隔件140的存在使得外周边缘110能够远离制品的外周偏转而不会引起这种屈曲或皱起,从而产生平滑的外周。从图1、图4、图5、图7和图8中可以看出,可偏转凸缘经受的弯折、挠曲和卷曲可以在延伸部50、弯折区域150、间隔件140、弯头130、外周凸缘120中的任何一个或多个中并甚至在外周边缘110处被引起。无论使这些元件中的哪一个或哪些进行弯折或偏转以实现该效果,所产生的潜在尖锐的外周边缘110远离制品外周的布置,并且优选不能从制品外部在其外周处适度地接近的布置产生了具有平滑外周的制品,该制品适于与易碎的膜、组织或其它表面接触。
在一个实施方式中,可偏转凸缘包括外周凸缘,该外周凸缘沿外周方向从制品突出并通过形成制品的热塑性材料中的弯头(例如,90度转弯,或通过一些其他偏移角度,诸如60度至120度中的一个的转弯)附接到间隔件部分。制品的主体通过弯折区域附接到间隔件,该弯折区域限定了间隔件和主体的邻近弯折区域的部分(即,该部分通常是用于将主体连接到弯折区域的延伸部)之间的角度(图1A中的角度A;优选为大致直角)。可偏转凸缘插入到主体(例如上部主体200或撞击头300)中的腔体的内部,使得外周凸缘被腔体的壁撞击,从而使可偏转凸缘朝制品的主体的方向偏转。在进行这种偏转时,对弯折区域施加其量足以使在弯折区域处的热塑性材料软化或熔融的热量,使得当弯折区域冷却时可偏转凸缘保持朝向主体偏转。可选地,可以将撞击头插入到可偏转凸缘之后的腔体中,并且撞击头的与偏转的外周凸缘接触的面可以引起可偏转凸缘的进一步偏转,进一步使制品的外周边缘在冷却时远离外周的边缘移位。以这种方式,热塑性材料的平滑的、“翻卷”的边缘形成制品的最外周,而热塑性材料的外周边缘保持在制品的最外周内,在这种情况下该边缘的尖锐度不太可能损坏与制品的最外周接触的易碎材料。
在另一个实施方式中,可偏转凸缘与撞击头接触,该撞击头使可偏转凸缘朝使热塑性片材的尖锐边缘远离制品外周偏转的方向偏转。在进行这种偏转之前、期间或之后,对可偏转凸缘的一个或多个部分(例如弯折区域、间隔件、弯头、外周凸缘、与撞击头接触的任何部分,或这些的组合)进行充分的加热以使热塑性材料软化,然后使可偏转凸缘冷却以“锁定”该偏转。取决于偏转的程度,热塑性材料的外周边缘可以当被软化的时候简单地远离制品的外周转动,朝大致与外周相对的方向转动,或者甚至通过使可偏转凸缘偏转而以足够紧的半径“卷起”到使得实现J形、U形或甚至螺旋形构型(即产生基本上平滑的外周边缘的任何形状),其中由此产生的外周边缘实际上不能损坏制品外周存在的肉体或膜。
现在更详细地描述成形制品的各个元件和方面以及制造它们的方法。
成形制品
本文所述的方法被认为适用于具有各种不同形状和尺寸的制品,特别是当通过常规方法制造时通常具有尖锐外周边缘的制品。制造具有平滑边缘的成形热塑性制品的动机部分地来源于制造具有足够钝(非尖锐)的边缘的常用存储托盘(例如用于存储诸如新鲜或冷冻肉类、水果或蔬菜之类的食物的塑料托盘)的需求,足够钝是指在正常使用条件下,托盘可以被包裹在塑料薄膜(诸如聚偏二氯乙烯膜和聚乙烯膜)中或与其接触而膜不会被托盘边缘切割或刺破。然而,一旦开发了本文所述的方法,就认识到,在各种其他情况下平滑的圆形边缘是所需要的,诸如防止抓握托盘和其他成形制品的人的肉体受伤并防止密封一个托盘的膜被第二密封托盘(例如,如在容纳多个密封托盘的运输容器中)的尖锐边缘损坏。
举例来说,制造诸如肉类托盘的成形制品的常用方法是通过使热塑性塑料片材热成形。在热成形工艺中,将长的热塑性塑料片材的一部分升高到热塑性塑料软化并可模塑的温度。将软化的热塑性塑料施加在一个或多个模具的表面上(通常借助于负气压以确保软化的热塑性塑料膜与模具表面紧密相对)。当膜冷却时(例如,在与模具表面接触时),热塑性塑料硬化并变得不易变形,导致热塑性塑料膜获得并保持通过模塑工艺施加于其上的形状。在热成形工艺中多个铸件通常由单片膜中的同一制品制成,并且通过在制品的外周周围切割(例如模切)膜而将各个制品从膜中释放。该工艺倾向于在膜的切割部分处产生尖锐边缘,包括围绕制品外周的全部或部分(即从膜切割出制品的位置)的尖锐边缘。
进一步举例来说,热塑性材料可以在挤出机中熔融并注入到限定出模塑制品的形状的模具腔体中。冷却后,可以打开模具以释放模塑制品。在模塑工艺中,热塑性材料通常会出现在制成品的不期望其出现的部件处,诸如当熔融热塑性塑料在模具板之间或在熔融热塑性塑料被送入到封闭模具中所穿过的端口处流动时发生的“闪蒸”。这些不期望的部件本身可以是尖锐的,并且当从模塑制品切割出这些不期望的部件时可以留下尖锐的边缘。
本文所述的制品的尺寸和形状并不重要。通常,成形制品将是期望抓握制品或使制品的外周边缘与一种或多种易碎材料之间接触的制品。不管生产制品的方法如何,本文所述的边缘平滑方法可以从通常具有这种尖锐边缘的热塑性制品上去除一个或多个尖锐边缘。
平滑化方法
热塑性制品的外周-特别是由热塑性材料的弯折的或成形的片材形成的外周-可以通过包括以下步骤的方法来平滑化:在待平滑的边缘的外周附近形成可偏转凸缘;使凸缘的弯折部分偏转以将该边缘从制品的外周移位;至少在凸缘处于偏转位置时软化该弯折部分;并在凸缘处于偏转位置时使该弯折部分重新硬化。该方法在图1中示出。可偏转凸缘160的可以被软化和弯折的部分可以是弯折区域150,或者优选地是可偏转凸缘的远离弯折区域150但靠近外周边缘110的部分。举例来说,软化间隔件140使得其外周部分,包括弯头130、外周凸缘120(如果存在这两个元件)和外周边缘110能够充分向内弯折(即朝向制品100的主体10),以使外周边缘110远离制品的外周移位。
优选地,间隔件140的至少一部分被软化并充分弯折成外周边缘110“翻转”,使得外周边缘110定位成使得外包裹制品或横跨制品覆盖的膜即使被拉紧时也不会接触外周边缘110。更优选地,可偏转凸缘160被充分地翻转成外周边缘110被间隔件140或弯折区域150视觉遮挡,使得当从制品外周(即从它的外周侧)水平地观察制品100时不能看到外周边缘110。还优选地,可偏转凸缘160被充分地翻转成外周边缘110朝向主体10或朝向可偏转凸缘160的一部分的下侧“指向”,这意味着可偏转凸缘的在包括其外周边缘110的部分处的平面与包括可偏转凸缘160的下侧161(例如参见图1B)的主体10相交。当可偏转凸缘的在其包括外周边缘110的边缘处的平面不指向主体10时(参见例如图8Bi中的偏移角OA)或可偏转凸缘160的下侧161(参见例如图8Ci中的偏移角OA),那么该外周边缘至少应该足够远离制品100的外周移位(参见例如图8Ai中的偏移角OA)或者充分地翻转以使外周边缘110被可偏转凸缘160的一个或多个部分遮挡。
图1A示出了具有主体10(在该图中具有不规则形状)和与主体10连接的可偏转凸缘的热塑性制品100。可偏转凸缘包括外周凸缘120,该外周凸缘包括形成制品100的热塑性片材的外周边缘110。可偏转凸缘还包括置于制品100的主体10与外周凸缘120之间的弯折区域150。弯折区域150通过延伸部50与主体10间隔开,在该实施方式中,该延伸部50仅是热塑性片材的平坦部分。在该实施方式中,外周凸缘120类似地通过热塑性片材的被称为间隔件140的平坦部分与弯折区域间隔开。外周凸缘120通过弯头130连接到可偏转凸缘的其余部分,在该实施方式中,该弯头是热塑性片材的形成为直角的一部分。
图1A是这种制品100的横截面,其中黑色实线表示形成该制品的热塑性片材的横截面。外周边缘110形成制品100的外周,这是因为制品100的任何其他部分都没有向右侧延伸得更远(在该图中),间隔件140和外周凸缘120的其他部分比片材的外周边缘110更靠近主体10。因此,如果物体被推动抵靠制品100的右侧(图1A中),则物体将倾向于接触外周边缘110,并且该外周边缘110的尖锐度可能会诸如通过切割、损坏或损伤物体而影响该物体。
在图1B中,热塑性制品100插入到上部主体200的内部腔体内。上部主体的内表面202撞击外周凸缘120,使该外周凸缘朝向制品100的主体10向内(即反外周向地)偏转。在该实施方式中,形成制品100的热塑性片材的外周边缘110和弯折区域150的最外周部分两者大致等距地定位于主体10的外周周围。优选地,可偏转的凸缘160向内偏转得足够远,使得热塑性片材的外周边缘110容纳在上部主体200的内部腔体内。在该实施方式中,间隔件140基本上是刚性的,并且基本上所有弯折都发生在弯折区域150内。如果对弯折区域150(大致在图1B中标识为“B”的位置处)施加足以使热塑性片材软化的热量并且随后将片材冷却(优选低于其玻璃化转变温度),则即使在将上部主体200与制品100分开后,偏转凸缘160也会保持图1B中所示的构型(即,由于外周边缘110撞击上部主体200的内表面202而相对于其在图1A中所示的初始构型偏转)。在该偏转的构型中,外周边缘110在外周延伸不超出圆形弯折区域150,并且所得到的制品将比图1A中所示的原始的变形前的制品更适合于用施加在延伸部50和弯折区域150上的塑料薄膜密封(即,由于潜在尖锐的外周边缘110突出到弯折区域150的外周之外,在该位置处,外周边缘110可能会容易地挂破、磨损或切割膜)。
图1C示出了可选但优选的步骤,其中撞击头(ram)300插入到制品100后面的上部主体200中的腔体内(即,至少将可偏转凸缘160夹在上部主体200和撞击头300之间)。该步骤(相对于图1B中所示的实施方式)进一步使可偏转凸缘160朝向制品100的主体10偏转,从而使热塑性片材的(潜在尖锐的)外周边缘110进一步从制品的外周移位(即,更远离上部主体200的内表面202)。对可偏转凸缘160的弯折区域150充分地加热以当其处于图1C所示的构造时使其至少软化并且随后将其冷却到其玻璃化转变温度以下,这样便可将可偏转凸缘160“冻结”在所示的构造中。在该构造中,形成制品的片材的尖锐外周边缘110被“卷折”到可偏转凸缘160的其他部分(例如,弯折区域150和延伸部50,如果存在的话)下,并因此较不易于接近与制品外周接触的物体(并且不易撕裂、切割或损伤与制品外周接触的材料)。例如,如果将塑料薄膜施加到延伸部50和弯折区域150上,则与在图1B中所示的实施方式相比,在该实施方式中膜甚至更不太可能被潜在尖锐的外周边缘110挂破、磨损或切割。从该进展(即,图1C中比图1B和图1A中的更大偏转)可以看出,外周边缘110远离制品的被施加密封膜的部分的外周偏转得越多,则边缘变得越不可能损坏膜。
撞击头300和上部主体200通过撞击(impacting upon)或撞击(impactingagainst)各自起到偏转该可偏转凸缘的目的。因此,这两项基本上是可互换的,并且可以各自单独使用或者组合使用两个或更多个撞击头和上部主体。在本发明中,术语“撞击头”用于指如下的主体,该主体通过以自可偏转凸缘的距离成形制品的主体最远的部分的方向施加到或施加在可偏转凸缘上而撞击该可偏转凸缘。类似地,术语“上部主体”用于指通过沿大约相反的方向施加到或施加在可偏转凸缘上而撞击该可偏转凸缘(参见例如图1C和图4)。
在图1C所示的实施例中,当将制品容纳在上部主体200中的腔体内时,撞击在可偏转凸缘160的外周凸缘120上的撞击头300的部分具有楔形横截面。这样的撞击头可对于将外周凸缘120和外周边缘110反外周地引导是有用的,原因是在内部内将撞击头沿从外周边缘110朝向弯折区域150的方向推进得越远,则外周凸缘120和外周边缘110将沿反外周方向偏转得越远。然而,撞击头300的这些部分不需要是楔形的。基本上,撞击头300可以使用当将其插入到上部主体200中的制品100后面时,该撞击头将使外周凸缘120和外周边缘110反外周地偏转的任何形状,诸如可以使用钝的或圆形的形状(在其上表面302处凸起或凹陷),或这些中的任何的组合(例如如图5所示)。
图8示出了使制品边缘翻卷或以其他方式成形的替代性方法。如图8A中可见,该实施方式中的可偏转凸缘160没有弯头或外周凸缘,而是仅包括终止于热塑性片材的外周边缘110的间隔件部分。该可偏转凸缘抵靠着加热的撞击头的上表面302被推动(沿由图8中的空心箭头指示的方向,不管如何实现这样的推动,诸如通过使制品100或撞击头300中的一者或两者移动)。当可偏转凸缘的行进方向与上部表面的构造紧密平行时(即,如图8A所示),相对较少的可偏转凸缘可以接触上部表面,并且相对较少的热量可以从撞击头传递到可偏转凸缘。然而,如图8B所示,当制品和撞击头的相对运动引起撞击头的上部表面与可偏转凸缘之间接触表面更大或更加靠近时,接触/靠近的界面面积可以更大,从而引起更多的热量从撞击头流向可偏转凸缘。足够的热流量将引起可热成形材料软化,使得可偏转凸缘呈现上部表面的构造。如图8C所示,当制品和撞击头进行更进一步的相对运动时,可偏转凸缘的更多部分将被软化和偏转。与图1B所示的实施方式一样,在该实施方式中可以看出,施加(在图8B和图8C中的多个位置B处)了适于使可偏转凸缘弯折的热量;然而,为了使可偏转凸缘的包括外周边缘的部分“翻转”,在弯折区域150处产生很少弯曲状态或没有产生弯曲状态,并且没有施加热量(除了如图8C所示的当弯折区域150的最外周部分靠近加热的撞击头300时可能会发生很小程度外)。为了本文所述的方法的目的,只要能获得所需的结果,可偏转凸缘的哪些部分被软化和弯折基本上不重要:潜在尖锐的外周边缘110远离制品的外周偏转,并且优选地隐藏(sequestered)(如图8C所示)在该外周边缘不太可能接触到任何与成形制品的外周接触的容易损坏的膜或组织的地方。可以使可偏转凸缘以单一平滑运动、以多个离散的增量前进或这些的组合而与撞击头接触或紧密靠近,以便使可偏转凸缘的部分能够依次地软化。
当可热成形材料移动到与撞击头脱离接触时(或者通过使这两者脱离,或如图8C所示,当可偏转凸缘的一部分移动超出撞击头的上部表面时),可热成形材料可以冷却并且在冷却后所引起的偏转将会保持。如图9B和图9E所示,制品和撞击头的脱离产生制品的翻转边缘,该翻转边缘具有平滑的外周并适于抓握和/或与易碎的塑料薄膜接触。尽管没有任何的外周边缘110的偏转程度可以被明确地确认为是足以在所有可能的边缘构造中防止该边缘与易碎的组织或膜之间接触的“最小”偏转量,但是通常可以说,如果可偏转凸缘的弯折部分充分地弯折成外周边缘“指向”(即,在该外周边缘处与热塑性片材相切并且延伸穿过该外周边缘的平面相交)可偏转凸缘的任何部分(包括例如延伸部、弯折部分、间隔件或弯折的部分),那么这种构造通常应使外周边缘充分地隐藏以防止该边缘接触制品外周处或附近的易碎的组织或膜(参见例如图8C、图8G和图9B)。替代性地,可偏转凸缘可以充分地偏转成外周边缘110与凹陷部分的侧壁紧密相对(参见例如图8C、图8K和图9B)或者相比离延伸部更远的弯折部分而更靠近延伸部50(如图8B、图8D、图8F和图8J所示),以便实现这种隐藏。优选地,外周边缘110“容纳在”由可偏转凸缘的翻转部分与凹陷部的侧壁(包括例如如图8K所示)或可偏转凸缘的完全围绕制品的外周的部分限定出的隔间内,以使其基本上没有可能损坏制品附近的脆弱组织和易碎塑料膜的尖锐边缘。在另一个实施方式中,平底托盘具有大致为平面的外周边沿,边沿的平面基本上平行于底部(例如在标准MAP托盘和其他托盘中);对于这种的平底托盘,翻卷的外周边缘优选地被充分地翻卷成该外周边缘“向后指向”托盘腔体(即,平行于两个平面,但朝托盘腔体的方向取向)或翻卷得更远(例如,充分地翻卷成外周边缘在边沿处指向延伸部的下侧或弯折部分的下侧)。
在图8A至图8C中,为了简化图示,可偏转凸缘被绘示为没有图1A中所示的弯头130和外周凸缘120。尽管可以生产没有弯头和外周凸缘的可偏转凸缘(例如,通过在图1中所示的间隔件140处机械地或激光切割可偏转凸缘),但是这种生产可能是困难的并且成本很高,并因此在大规模生产操作中实用性有限。由于这个原因,如本文所述加工的成形制品100,诸如那些打算用作食品包装托盘的成形制品将通常具有图1A所示的弯头和外周凸缘这两者。如图8E至图8K所示,带有弯头和外周凸缘的成形制品仍然可以使用本文所述的方法和设备来进行加工。
图8E至图8G绘示了具有包括本文所述的外周凸缘120和弯头130的可偏转凸缘160的成形制品100的加工,并且这些图中所绘示的加工大致类似于图8A至图8C中所绘示的加工。在图8E中,可偏转凸缘120的外周边缘直接接触撞击头300的上部表面302。由于撞击头被加热,因此热量直接传导到与撞击头接触的外周边缘并且通过从间隔件的紧密相对部分辐射。通过控制从撞击头流出的热量和制品100在图8E所示位置的停留时间,操作者可以引起可偏转凸缘的部分的软化,特别是包括在该可偏转凸缘的外周边缘处和在间隔件的靠近该外周边缘的部分处的部分。这些部分的软化有助于可偏转凸缘在软化部分处弯折,诸如通过将制品抵靠着撞击头被进一步推动,使得如图8F所示当可偏转凸缘的较多的外周部分抵靠着上部表面的该弯曲部分被较少的外周部分(其传递施加到制品上的力)驱动时,上部表面的弯曲部分将引起弯折。如图8G所示,制品抵靠着撞击头被进一步推动使得可弯折凸缘的与撞击头的上部表面接触的部分滑动跨过该上部表面。当材料被驱动超出该材料与上部表面接触的位置时,它可以保持软化一段较短的时间(并且易于进一步弯折),或者它可以冷却并且变得仅可偏转(而不是可弯折或可模塑)。不论是通过移动越过撞击头的加热部分还是通过移开制品与撞击头的接触(或者甚至通过施加冷流,诸如通过将冷空气引导到成形部分处、通过在制品的本体内使用冷却的塞子元件,或通过其他方式)而冷却,可偏转凸缘冷却至其玻璃化转变温度以下可在该转变时期“设定”或“锁定”材料的构造。因此,通过将可偏转凸缘成形为使其具有图8G所示的构造并将其冷却至其玻璃化转变温度以下,可以使制品的边缘变得平滑(这是因为其弯折区域150是平滑的并且因为其间隔件140,包括其外周边缘110已被变成具有在制品的外周处不存在粗糙或尖锐的边缘的构造)。
如图8F所示,在可偏转凸缘的成形期间外周凸缘120可能部分地偏转;在该制成品中,外周边缘优选地“指向”主体或可偏转凸缘的里侧(underside)。如图8G所示,可偏转凸缘的成形有时会引起外周凸缘和置于该外周凸缘与间隔件的其余部分之间的弯头消失。这可能是因为外周凸缘中的材料“熔融”到间隔件中或仅仅是因为弯头的偏移角变为大约180度而发生的。然而,如图8J中可见,例如,外周凸缘120可以沿仍可以与间隔件的其余部分区分的方向偏转,可能会形成钩状结构。因为这种结构可能将潜在尖锐的或粗糙的外周边缘定位在制品的外周处或附近,因此优选的是,如图8K所示将可偏转凸缘充分地偏转成使任何这样的钩状结构被容纳在翻转边缘内(相对于制品外周)。
在图1和图8所示的方法中,上部主体200、撞击头300或这两者对可偏转凸缘160的撞击可以引起成形制品的壁向内挠曲。举例来说,在撞击在上部主体的侧壁的凸缘上时在可偏转凸缘中引起的压缩(比较图1A和图1B中的间隔件140的位置)将对延伸部50产生向内(即,远离上部主体的侧壁并朝向制品100的成形主体10)的力,该力将被传递到成形主体,可能会导致主体的一部分弯折或偏转。类似地,撞击头对可偏转凸缘的外周凸缘部分120的撞击也将对延伸部产生向内的力,并因此对成形主体产生向内的力。进一步举例来说,在图7和图8所示的实施方式中施加在可偏转凸缘上的向内的力也可以被传递到制品的成形主体。由于至少两个原因,力从可偏转凸缘到成形主体的传递可能是不希望的。首先,成形主体的偏转可以改变可偏转凸缘和如本文所述弯折的部分的取向,使得难以控制制品(及其边缘)的最终形状。其次,从可偏转凸缘传递到主体的力通常不会驱动可偏转凸缘抵靠撞击头和/或上部主体,这意味着该力不会引起本文所述的可偏转凸缘至少到预期的程度的弯折和偏转。因此,希望限制力从可偏转凸缘的传递、成形主体通过这种力的偏转或这两者,以便将力引向可偏转凸缘的偏转中。
基本上,可以采用任何用于防止或减少力从可偏转凸缘到主体的传递、减少或防止成形主体的偏转或这两者的设备或方法。图8D中示出的是这种设备以及如何使用该设备的实施例。图8D示出了通过施加向下的力(空心箭头)而使成形制品100中的可偏转凸缘160成形(如图8B所示)。与图8B相比,图8D中所示的成形制品与三个物体401、402和403耦接。这里以横截面示出,三个物体中的每一个是具有圆角正方形轮廓的实心体(例如圆角金属棒)。物体401紧靠成形制品100的一部分,当向下的力使可偏转凸缘160撞击在撞击头300的上部表面302上时会对在该部分施加向内的力(较小的水平实心箭头)。物体403邻接可偏转凸缘的延伸部50并将向下的力传递给可偏转凸缘。物体402与物体401和物体402连接(刚性地,在该实施例中,但不是必须地)。可以将三个物体中的一个或多个冷却,以防止热量(例如,来自加热的撞击头300)将制品的主体或延伸部处的塑料软化。
在图8D中,当对物体403施加向下的力(空心箭头)时,力被传递到可偏转的凸缘。可偏转凸缘在撞击头300上的撞击与向下的力相反。在没有物体401的情况下,该力可能通过可偏转的凸缘(即,通过延伸部50)传递到制品100的成形主体。然而,因为物体401存在并且充分地保持就位以防止它邻接的制品的部分偏转。施加在可偏转凸缘上的向下的力并不会通过成形主体的偏转(即,沿图8D中由小的水平黑色箭头指示的方向,因为物体401阻止了这种偏转)被消散。并且该力转而沿着可偏转凸缘施加在由图8D中的大的黑色箭头所示的方向上。该力驱动可偏转凸缘(特别是其外周边缘、外周凸缘(如果存在的话),以及间隔件的最靠近外周边缘的部分)抵靠撞击头300,并引起可偏转凸缘的偏转、可偏转凸缘的抵靠撞击头的上部表面302的部分的构造(特别是当撞击头提供的热量足以使这些部分软化时),以及可偏转凸缘跨过撞击头的表面的移位。如图所示,由此可以将撞击头上部表面的轮廓赋予给可偏转凸缘的最外周部分,从而使这些部分平滑地弯折(假定撞击头的上部表面具有平滑的轮廓)并且使可偏转凸缘的外周边缘朝向制品的主体移位(或甚至“卷曲”回到主体之外,例如如图8C所示)。
物体401、402和403的形状、尺寸、布置、附件(如果有的话)并不重要。同样,并非所有这三个物体都必须一起使用;可以采用一个、两个或全部三个。在一个实施方式中,三个物体被固定在一起以形成用于如图6所示的容器的“盖子”或“塞子”,使得盖子/塞子的对应于物体401的部分可以基本上填满容器的内部(即,压在所有壁上,特别是包括容器的四个长而直的壁;参见例如图8Di和图8Dii中的塞子P)。盖子/塞子的对应于物体403的部分形成环形件,该环形件可以围绕容器的内部施加在容器的整个边沿上,并且盖子/塞子的对应于物体402的部分可以是连接物体401和403的任何材料或结构。例如,这种盖子/塞子可以由单片材料形成(例如,“塞子”,其填满整个内部并且与围绕内部与边沿重叠)。可以使物体中的一个或多个冷却以减少对成形制品的加热(除了在可偏转凸缘的部分的所需位置处之外),并从而防止成形制品在加工期间发生不希望的变形。
一般而言,物体401仅仅是用于防止成形制品的侧面在可偏转凸缘的偏转期间挠曲的块状物。这样的物体可以基本上填满成形制品内部的所有部分(例如,图6D中所示的容器的整个内部)。替代性地,可以使用一个或多个物体401来支撑成形制品的比其它部分更容易偏转的部分(例如,图6D中所示的容器的长而直的侧面)。
物体403可以是能够推动可偏转凸缘抵靠撞击头的任何物体。可以使用多个物体来推动可偏转凸缘抵靠制品上的不同位置处的一个或多个撞击头,或者可以使用在可偏转凸缘的所有部分处或附近接触制品的单个物体403。在一个实施方式中,物体403是本文所述的上部主体200,例如如图6D所示的以完全围绕诸容器边沿的形式。物体403可以是设计成紧密地贴合在容器的围绕腔室的内部凹陷隔室的整个边沿上的框架,以便以本文所述的方式同时推动完全围绕该边沿的可偏转凸缘抵靠撞击头。在一个实施方式中,可以有意地将物体403冷却(例如,通过将冷却流体,诸如冷冻水、冷冻油或环境空气引导到该物体或穿过该物体,特别是在物体由良好的导热体诸如金属制成的情况下),以便在加工期间(例如,如图8D所示)减少、抑制或防止对成形制品的主体加热。物体403可以刚性地或可移动地与物体401连接,使得抗挠曲物体401可以在施加到成形物品的内部的同时通过物体403向成形制品的可偏转凸缘施加力。
物体402(当存在时)可以是将物体403连接到力源的物体、在可偏转凸缘160的偏转期间将物体401保持在成形制品100的凹陷部分内合适的位置中的物体,或者这些的组合。
如图9C和图9E所示,通过该方法形成的翻转边缘的另一个优点是可以使用该翻转边缘代替传统的堆叠凸耳(即,制品的如下热成形部分,该部分的轮廓形成为限制制品能够在另一个形状其它相同的成形制品内嵌套的紧密程度)。为了执行其所需的反嵌套功能,这种已知的堆叠凸耳还必须在其上部端部处比其下部端部处更窄(参见图9D作为示例),以便防止相邻托盘的堆叠凸耳的嵌套。这种“顶部较窄”的构造已知在热成形期间存在对托盘进行脱模的困难,这是因为凸耳的较窄“顶部”部分必须在凸耳模具的较大“底部”部分上拉伸或变形,以便从模具中取出热成形托盘。图8和图9中所示的翻卷边缘(即,如本文所述制造)避免了这种困难,同时仍然能够防止相邻托盘的不适当的紧密嵌套。具有本文所述的翻卷边缘的托盘可以使用常规的去嵌套设备(例如,用于分离相邻的嵌套/堆叠的托盘的基于螺钉和手指的机器(screw-and finger-based machines))来分离,并且如图9E所示,使得该托盘可以比使用具有形成的堆叠凸耳的托盘堆积的更密集。
图9F示出了本文所述的翻卷边缘的可选实施方式,该翻卷边缘也会影响具有翻卷边缘的成形制品的堆叠特征。在图9F的右侧示出了三个具有本文所述的翻卷边缘的堆叠的托盘,翻卷边缘在托盘的整个外周周围基本上相同(包括在高度上)。在图9F的左侧示出了三个其他堆叠的托盘,这些托盘还带有如本文所述的在其整个外周周围的翻转边缘。然而,与图右侧的托盘相比,左侧的托盘的翻卷边缘在其整个外周周围上不是均匀的。如图中在一个拐角处所示,可偏转凸缘的在这些托盘的拐角处翻转的部分比可偏转凸缘的沿其边缘的其它部分翻转的部分更小。因此,托盘在其拐角处带有圆形堆叠延伸部180。与图9F右侧所示的堆叠托盘一样,图中左侧的托盘嵌套在彼此内,并下沉直到托盘的翻卷边缘的下部表面接触并搁置在该托盘被嵌套在的第二托盘的翻卷边缘的上部表面上。然而,因为图左侧的托盘的堆叠延伸部180比那些托盘的其余大部分的翻卷边缘具有更高的高度,所以左侧的托盘将嵌套成使得堆叠延伸部180的下部表面搁在该托盘下方的托盘的翻卷边缘的上部表面上,使上部托盘的大部分翻卷边缘的下部表面与其下方的托盘脱离接触,从而在嵌套的托盘之间产生间隙(比较由图9F左侧的大括号表示的间隙和由图9F右侧的小括号表示的间隙)。当成形制品100被给予如本文所述的包括堆叠延伸部180的翻转边缘时,但应该对可偏转凸缘偏转的程度和方式进行选择,以将外周边缘110定位在堆叠延伸部180处,从而如本文所述使得该外周边缘不可能接触制品100的外周处的膜或其他材料。
图8和图9中所绘示的“翻卷边缘”的再一个优点是通过这种边缘构造赋予给成形制品的机械强度。塑料薄膜倾向于是高度柔韧的,并且由这种膜形成的制品可具有在抓握或操作(例如,在用膜密封或包裹期间)时容易变形的“脆弱”边缘。出于同样的原因,中空管或圆形材料倾向于比相同类型和厚度的材料的平面片材更坚固和更刚硬,本文所述的弯曲的或翻卷的边缘使本文所述的成形制品比缺少这种边缘的相应制品具有更大的边缘强度和边缘刚性。这种边缘强度和边缘刚度使得能够在本文所述的成形制品上形成盖子或使得单独制造的盖子能够与该成形制品接合。因此,除了可使用OW、VSP或MAP技术用膜密封的成形制品之外,本文所述的成形制品的增强的边缘强度使得它们能够用搭扣/扣关型盖子或其它传统密封技术来密封。赋予给成形制品的边缘强度和边缘刚度还防止了用于外包裹或密封制品的膜中的张力引起的偏转(例如,所谓的“弯折类”,这是因为凹陷制品当被包裹或密封时在其凹陷部上会出现闭合的现象),或用于承受由抓握-容器的设备,诸如用于从一摞嵌套的容器中分离出各个容器的去嵌套设备所施加的应力(或操作设备所必需的应力)。
如上所述,在如本文所述制造的成形制品(例如,用于用薄膜包裹或密封的托盘)中观察到的边缘强度和边缘刚度源自存在于制品边缘中的几何形状和材料。这些几何形状和材料又源自被选择用于本文所述的可偏转凸缘的几何形状和材料。尽管认为以下特征中的许多特征对本领域技术人员来说是非常显而易见的,但是在选择它们以影响边缘强度和边缘刚度的背景下讨论了这些特征。一个这样的特征是用于形成边缘的热塑性塑料的厚度。在其他条件都相同的情况下,较厚的聚合物片材倾向于比较薄的聚合物片材更难弯折或变形;因此,通过使用较厚的热塑性塑料-通过使较厚的初始片材热成形或通过在边缘翻转期间使热塑性塑料增厚(例如,通过面内压缩处于其软化状态下的片材或者仅通过使片材在其软化状态下维持一段较长的时间),可以增加本文所述的制品的边缘强度和边缘刚度。成形制品的弯折区域的曲率半径也可以影响边缘强度和边缘刚度,其中较小的半径通常会产生较大的边缘强度和边缘刚度。可偏转凸缘的外周边缘110和相邻部分(例如,间隔件120)转动或翻卷的程度也会影响边缘强度和边缘刚度。举例来说,将边缘翻卷成基本上完整的圆(即,将其翻卷大约360度,使得外周边缘110接触间隔件120的里侧161)将产生比翻卷大约180度(例如,如图9B所示)的边缘大得多的强度和刚度。也可以通过增加围绕凹陷部分的延伸部50区域的宽度或者通过形成凹陷部分的侧壁以抵抗偏转(参见例如形成在如图6C和图6D所示的容器的侧壁中的“肋(ribs)”)来增加边缘强度和边缘刚度。
在一个实施例中,如本文所述制造了适合于MAP密封的标准尺寸的托盘(即,通过使其具有翻转边缘),并将其与由相同材料制成但缺少翻转边缘的类似托盘进行了比较。这两个托盘的边缘强度/刚度通过对当在托盘中相对的长边缘的中点处压缩每个托盘时实现1/4英寸偏转所需的压缩力进行评估来测量。发现具有本文所述的翻卷边缘的托盘需要(翻卷边缘托盘所需的力大约为5.5磅,并且非翻卷边缘托盘需要大约2.3磅的力),这示出了边缘强度大幅增加的实施例。虽然描述将产生所需边缘强度或刚度的构型、尺寸和材料选择的每种可能组合是不切实际的,但是本领域技术人员能够使用本文提供的信息来设计具有优于本文所述的缺少偏转边缘的制品的强度和刚度的各种不同强度和刚度制品边缘。本文所述的制品的边缘强度和边缘刚度对于抵抗当密封包装时、当在包装期间对凹陷部分的内部加压或抽真空时、以及它们的组合产生的压缩力来说是重要的。因此,这种边缘增强效果代表了包装功能的显着进步。
在这些方法中重要的是,形成制品100的热塑性片材的潜在尖锐的外周边缘110应偏离制品的外周偏转,并通过使片材的在片材如此偏转时被弯折的一部分(通常基本上仅包括可偏转凸缘的那些部分)加热-软化并冷却而将该潜在尖锐的外周边缘“冻结”在该位置。所加热的、弯折的和冷却的部分优选地至少包括可偏转凸缘160的弯折区域150,这是因为该区域被设计成用于平滑地弯折并且为容器产生平滑的外周。还(或替代性地)可以进行对可偏转凸缘的其他部分(例如,延伸部50、间隔件140、弯头130和/或外周凸缘120)软化、弯折和硬化,并且可有助于制品外周的平滑性。
替代性地,可弯折凸缘160的这些部分中的任何部分可以在不加热的情况下简单地弯折,只要施加足够的弯折力使得热塑性材料在弯折位置处不可逆地弯折(而不是仅仅在去除压力时可逆地偏转)即可。然而,基于非加热并软化的弯折方法将倾向于在施加弯折的地方留下相对尖锐(或至少不太平滑)的边缘,因此除非小心处理(例如,通过使材料围绕圆形“模具”构件弯折)以确保这种弯折是平滑的,否则这种方法不受欢迎。本文所公开的可偏转凸缘160提供了用于实践该方法的便利结构。
可偏转凸缘160
可偏转凸缘包括弯折区域150、外周边缘110和置于这两者之间的间隔件140。弯折区域在主体10和间隔件140之间形成小于180度的角度,并且用作可以使间隔件区域相对于主体移位的柔性“铰链”。由弯折区域形成的角度(即,图1A中标记为A的角度)优选地为约90度(即,大致为直角,意味着不小于75度、也不大于105度,更优选地不小于85度、也不大于100度,仍更优选地不小于87度、也不大于93度,最优选地为约92度)。当该角度小于90度时,从热成形模具中取出热成形制品可能是困难的(即,这是因为模具的最靠近间隔件和主体之间的延伸部的部分可以比主体和更靠近外周边缘的间隔件之间的宽度更宽,这意味着热成形制品将“紧抓”模具并且必须被拉动或扩张以将其从模具中移出)。因此,优选的是,由弯折区域形成的角度为90度或更大(例如为91度、92度、93度、94度或95度),以便于将热成形制品和模具分离,但是,例如如果制品的主体远离外周,则角度可以更小。较少优选地,可以采用110度、115度、120度、125度、130度或135度的角度,但是在可偏转凸缘撞击在撞击头上之前,这种制品可能需要先施加上部主体200以将角度减小到接近90度。当该角度增加时,存在于热成形前体制品的外部拐角(例如,图6A和图6B中所示的托盘的四个拐角)处的热塑性塑料的量增加并且可能阻挠弯折(即,“翻转”)。该热塑性材料可以例如通过使间隔件“退出(bow out)”到撞击头上方(或进入内置在撞击头的上部表面中的空间)来在材料产生的部段处容纳。
在间隔件充分移位时,弯折区域形成制品的外周(即,当间隔件弯折到主体的连接部分“下方”时,而不管相对于重力的取向如何)。因此,在一个实施方式中弯折区域通常将形成制品的所需的平滑外周。然而,在该实施例方式中间隔件形成制品的外周的一部分(通常是外周的相对于制品100的“里侧”,其中可偏转凸缘160的里侧161容纳在翻卷边缘的弯折部分内)。由于这个原因,间隔件的可以适度地接近压在制品外部上(例如,抵靠其外周的下侧)的膜或其他材料那些部分(可能包括弯头130和外周凸缘120)应该优选地也是平滑的。
在本文所述的具有平滑外周的成形制品的形成中,可偏转凸缘的间隔件(和/或其他部分)的偏转引起弯折区域内、间隔件内或这两者内的弯折。弯折区域的角形形状既控制弯折的位置,也控制所得边缘的平滑度。如图1和图8所示,如果弯折区域的角度部分没有形成为锐(即,双线性)角,而是形成为彼此成一定角度布置的平坦部分(例如,延伸部50和间隔件140)以及连接该平坦部分的弯曲部分(例如,由曲率半径限定出,诸如1、2或3或更多毫米的半径),则是有益的。弯曲的角度部分的挠曲将倾向于产生使尖锐角度部分挠曲的更平滑、更少膜破坏的边缘。如图1、图4、图5、图7和图8所示,弯折区域150和间隔件140之间的边界在实践中可能基本上无法区分,并且在所示的实施例中间隔件140至少在其最接近弯折区域150的范围内的弯折是预期的。特别是如图8所示,间隔件140的多个部分(包括最外周部分)的弯曲状态可以理想地将如本文所述制备的平滑外周赋予给制品。
在一个实施例方式中(如图1所示),可偏转凸缘160包括至少三个部分,该三个部分包括弯折区域150、外周凸缘120和定位于这两者之间的弯头130。弯折区域150可选地通过延伸部50连接到制品100的其余部分。外周凸缘120通过弯头130连接到弯折区域150,可选地在弯折区域150和弯头130之间插入间隔件140。在图1A中示出了具有这些部分中的每一个的原型可偏转凸缘160(附接到制品100的主体10)。
在该实施方式中,相比外周凸缘120的至少最外周部分,弯折区域150反外周地(更靠近主体10)设置。弯折区域150的功能是当外周凸缘120向内(即,诸如通过将制品的外周压靠在固体物体上而反外周地)偏转时偏转。弯折区域的偏转提供了平滑的表面,这是因为热塑性片材的外周边缘110不位于弯折区域内;而是位于外周凸缘120上。由弯折区域形成的角度(例如,在图1A中所示的弯折区域150上方约90度)并不关键,并且可以被选择以便于制造。例如,该角度可以是钝角、直角或甚至是锐角。当该角度为锐角时,从其热成形模具中移出热成形(翻转前)制品可能是困难的(这是因为间隔件的外周部分必须被偏转以将制品从模具中移出),并且由于这个原因,锐角是不受欢迎的(即使仍然可以制作这种制品)。弯折区域150的曲率半径也不是关键,但是它优选地基本上大于弯头130的曲率半径。
如图1A所示,弯折区域150优选地具有平滑曲线的构造,具有相当大的曲率半径(例如,0.5毫米至几毫米或更大),使得可偏转凸缘160的向内偏转为制品产生平滑外周。然而,关键的是弯折区域150不是尖锐的或尖的;例如,非尖锐的褶痕就足够了。与易碎材料(诸如塑料薄膜或动物皮肤)接触热塑性片材的外周边缘110时相比,接触平滑外周的相同的易碎材料更不太可能被损坏。
弯折区域150可以通过延伸部50与制品100的其余部分连接。可以从弯折区域150不连续地分辨出延伸部50(例如,与弯曲的弯折区域150不同的平坦区域)或者基本上不可区分(例如,与弯折区域150的曲率不易区分的略微弯曲的区域)。延伸区域的尺寸并不关键;该尺寸范围可以从不存在(即,弯折区域150开始于制品100的主体10的边缘处)到几分之一毫米到若干毫米或更长。延伸部50的一个功能是将弯折区域150(在一些实施例中施加片软化热)与制品100的不希望有潜在的热致变形的其他部分分开。延伸部50的另一个功能可以是为制品100提供功能性表面,诸如邻近弯折区域150的表面,在该表面处塑料薄膜(可以压靠在弯折区域150上而几乎没有损坏膜的风险)可以粘附到制品100上或与制品100粘合(例如,以覆盖在制品中形成的腔体,该腔体由延伸部50为其一部分的可偏转凸缘160界定)。延伸部50还可以起到结构性功能,诸如为制品的一部段提供支撑或刚性(例如,通过在容器中的腔体周围形成相对刚性的“边沿”,以抑制容器在施加封盖时的挠曲)。延伸部50的又一个功能可以是当可偏转凸缘反外周地偏转时提供可偏转凸缘160可占据的空间。因为延伸部50和外周凸缘120位于弯折区域150的相对侧上,所以弯折区域150(例如,在将制品100插入到上部主体200内并且将撞击头300插入到制品后面时)、间隔件140或这两者的足够挠曲可以使外周凸缘120(和间隔件140)靠近或甚至接触延伸部50,或者使其卷曲或偏转到延伸部50下方位于制品的外周和制品的主体的侧壁之间(参见例如图6E)。
在一个重要的实施方式中,例如在图3A、图3B和图6E中所示,弯折区域150、间隔件140或这两者的弯曲状态,然后冷却和硬化产生了如下的制品,其中在制品主体的侧壁和可偏转凸缘的弯折部分的最近的路径(即最接近的范围)之间出现间隙。可以通过选择主体的形状、撞击头300的安置、撞击头300的上部表面302的形状或它们的组合来选择该间隙的尺寸和位置。例如,间隙可以选择为完全在制品的外周周围延伸,使得制品具有完全围绕其外周的翻转边缘,具有适于装容预定形状的间隙(例如,MAP密封仪器,其被设计用于接合标准尺寸的托盘,例如诸如工业标准的#3托盘)。该间隙的尺寸和位置并不重要,并且例如可以选择为宽度和位置为反映延伸部50的平坦部分(例如,在延伸部上带有的平坦密封表面)或延伸部的一小部分的宽度和位置。或其中的一小部分。举例来说,当延伸部50在其上部(与凹陷部相对)面上带有平坦的密封表面时,可以形成翻转边缘以在延伸部50的下表面上留下如下的间隙,该间隙平行且具有相对面上的密封表面宽度的一半或四分之三的宽度。替代性地,可以对制品及其边缘翻转或偏转方法进行选择以产生具有基本上恒定宽度的间隙(例如,1/8、1/4或1/2英寸的间隙),该间隙完全围绕延伸部50的下侧上的凹陷部分的侧壁。
可以将本文所述的成形制品制作成符合通常或专门与特定设备一起使用的托盘的形状、大小、尺寸、颜色和任何其他特征。已知有许多“工业标准”托盘,例如诸如通常简称为“2号”、“3号”、“4号”和“11号”的MAP托盘,并且这些MAP托盘具有在整个工业中基本上保持一致的统一尺寸和形状。本文所述的成形制品与工业标准设备的大小、形状、尺寸、颜色和其他特征相匹配的适用性通常在本领域技术人员的知识范围内。
在图1A中,外周凸缘120包括形成制品的热塑性片材的(潜在尖锐的)外周边缘110。该外周凸缘在外周延伸超出弯折区域150,使得当制品插入到上部主体200的腔体中时它将撞击上部主体200的内表面202,如图1B所示。该外周凸缘从弯头130延伸到外周边缘110,并且以由弯头130限定的偏移角度沿一定方向从弯折区域150或间隔件140(如果存在的话)延伸。外周凸缘120的功能是当将制品插入到上部主体200的腔体中时与上部主体200的内表面202接合(即,撞击或被撞击),从而使可偏转凸缘160向内(反外周)偏转。除了使片材的外周边缘110反外周地移位并引起可偏转凸缘160在其弯折区域150中的挠曲或弯折之外,当将撞击头300插入到制品100后面的腔体时,该偏转还将外周凸缘120定位成进一步反外周地偏转。当将撞击头300如此插入时,该撞击头撞击外周凸缘120,并且在将撞击头进一步推进到腔体中时,引起可偏转凸缘160在其弯折区域150中的额外挠曲或弯折,以及外周边缘110的额外反外周偏转。
外周凸缘120的长度(弯头到外周边缘)并不重要,但应选择为以便于外周凸缘120与撞击头300接合以及撞击头300在上部主体200内部内推进时通过该撞击头引起的外周凸缘120的移位。通常,外周凸缘120的长度至少部分地受到从形成制品的材料中切割出制品的能力的影响。弯头130可以部分地用于将热塑性片材定位在可以方便地切割该热塑性片材的位置处,以从前体片材中释放出成形制品。因为通过这种切割形成的外周边缘110是在“翻转”可偏转凸缘160之前在制品外周处的尖锐度或粗糙度的来源,所以切割尽可能靠近弯头130的片材是有利的(即,为了使外周凸缘120尽可能小),以便减小为了使尖锐的或粗糙的外周边缘110从制品外周移位而必须被移位的热塑性材料的体积。如图所示,例如,在图8H中,较大的外周凸缘还减小了撞击可偏转凸缘的撞击头的上部表面之间的接触(并增加了间距),并因此减少了从撞击头到可偏转凸缘的外周部分的热量传递。因为本文所述的方法取决于:对那些部分加热至其玻璃化转变温度以上、将它们偏转到所需的构造,然后将这些部分冷却至低于其玻璃化转变温度,所以较大的外周凸缘增加了这种加工所需的热量输入和/或时间,并且也由于这个原因而不受欢迎。
弯头130置于弯折区域150和外周凸缘120之间,该弯头的功能是在弯折区域和外周凸缘之间连接和传递力。也就是说,通过上部主体200或撞击头300撞击外周凸缘120而施加到该外周凸缘的压缩力通过弯头130(和间隔件140,如果存在的话)转化成施加到弯折区域150的扭转力。压缩力到扭转力的转化确保了当力施加到外周凸缘120时弯折区域150、间隔件140或这两者挠曲。因此,由上部主体200和/或撞击头300施加到外周凸缘120上的力使外周边缘110反外周地偏转(即,使潜在尖锐的边缘远离制品外周移位)并引起弯折区域150、间隔件140或这两者弯折(即,在制品外周产生由挠曲的热塑性片材形成的平滑外周),从而产生具有平滑外周的制品,即使制品是通过在中间步骤产生尖锐外周边缘的工艺形成时也是如此。实际上,弯头产生施加到外周凸缘120的力,以使可偏转凸缘160在制品的外周“翻转”,从而有效地将热塑性片材的尖锐边缘从制品外周的材料“隐藏”起来。
间隔件140可以置于弯折区域150和弯头130之间。可以从弯折区域150不连续地辨别出间隔件140(例如,与弯曲的弯折区域150不同的平坦区域)或者基本上不可区分(例如,与弯折区域150的曲率不易区分的略微弯曲的区域)。延伸区域的尺寸并不关键;该尺寸的范围可以从不存在(即,弯折区域150开始在弯头130处)到几分之一毫米到若干毫米或更长。间隔件140(如果存在的话)的一个功能是用作“杠杆”,通过该杠杆施加在弯头130处(例如,通过外周凸缘120与上部主体200和撞击头300中的一个或两个之间的撞击)的力被传递到弯折区域150。间隔件140(如果存在的话)的另一个功能可以是恰当地定位外周凸缘120以与上部主体200和撞击头300中的一者或两者接合。间隔件140(如果存在的话)的又一个功能是增加热塑性片材的潜在尖锐的外周边缘110在弯折区域150挠曲时可以从制品外周反外周地移位的距离。在其他条件相同的情况下,间隔件140越长,当制品如本文所述制成时,潜在尖锐的边缘将离制品外周越远。可以使用包括间隔件140但是缺乏弯头130和外周凸缘120的可偏转凸缘,例如如图8A至图8D所示。
较长的间隔件140有助于“翻卷边缘”的比边缘的其他“翻卷”部分更高的一个或多个部分的形成,从而产生可用作堆叠凸耳的结构(例如,以便于在相邻嵌套的、堆叠的制品的翻卷边缘之间的可选间隔)。在一个实施方式中,间隔件的尺寸和施加到间隔件的压缩力(即,从延伸区域传递到间隔件的力被由于其撞击在撞击头上而施加到该间隔件上的阻力平衡)可导致间隔件向外(即,外周地远离制品的主体)挠曲,形成平滑的凸起,该凸起在冷却时形成制品的外边外周。
无论弯折区域150、间隔件140或这两者是否在本文所述的操作中弯折,并且也无论原始是弯折区域150、间隔件140或这两者的一部分的材料是否最终形成在本文所述的制品的外边外周。重要的是,外边外周没有(或者,不太有利地,基本上没有)可能会损坏可能接触外边外周的塑料薄膜、人体组织或其他易碎材料的尖锐的、尖的、粗糙的或可磨损的边缘。
热塑性塑料
本文所述的方法和制品可以用基本上任何热塑性材料执行和制造。重要的是,至少在本文所述的可偏转凸缘160中,材料能够通过加热软化并在冷却时再硬化。基本上所有热塑性塑料都表现出特征温度,在该特征温度以上,它们软化并变得柔韧或可加工,并且在该特征温度以下,它们变得更加刚性并保持它们的形状。用于本文所述制品和方法的期望的热塑性塑料在容器的预期最终用途的正常条件下保持其形状。还希望使用可在制造环境中容易获得的条件下软化的热塑性塑料。合适的热塑性塑料的示例包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚氯乙烯(PVC)。其他合适的热塑性塑料对于本领域的技术人员而言是显而易见的,并且基本上可以使用任何这些热塑性塑料。还可能有用的是具有可变形材料的柔性塑料,诸如与其表面结合的金属箔。
热塑性制品包括热塑性材料,该热塑性材料包括形成和存在本文所述的可偏转凸缘160的制品的至少部分。热塑性材料的特性并不关键,非热塑性材料的存在或不存在也不关键。在存在非热塑性材料的情况下(例如,在层压有金属箔或纸板层的热塑性片材中),热塑性材料在其未软化的非熔融状态下赋予给制品的刚性优选为即使当非热塑性材料弯折时,也足以能够限定制品的构造。该制品可包括一个或多个可剥离层,例如如共同未决的美国专利申请13/415,781中所述。当存在一个或多个可剥离层时,这些层是否在成形制品的外周边缘(而不是从下面的基底上剥离的可剥离层的边缘)处“翻转”基本上是不重要的。出于美观原因和促进密封,优选的是任何可剥离层保持粘附。当存在可剥离层并且要促进粘附时,应该对工作温度进行选择以适合于如本文所述的可偏转凸缘的偏转并且适合于加工成形制品的基底和可剥离层而不会引起可剥离层的脱层。
在一个重要的实施方式中,选择用于制造成形制品的热塑性塑料是光学透明的(即,透明的,优选允许透过>50%的人可见光范围内的波长的光,并且优选地允许这种没有显著的扭曲的透射)。透明包装材料对于直接销售给消费者的许多产品(例如肉类和鱼类、蔬菜和现成的食物)来说都是优选的。透明包装使得能够在购买之前直接目视检查包装内容物。在本发明之前,制造既是光学透明的又适于使用所有这三种OW、VSP和MAP技术用膜密封的成形制品(例如,用于容纳食品的托盘)是困难的或不可能的。OW密封通常与钝边缘的托盘一起使用,并且通过使用泡沫塑料材料(诸如聚苯乙烯泡沫塑料)来实现边缘的钝化(即,不尖锐)。由透明材料制成的托盘通常至少不适合于用薄的、易碎塑料膜进行的OW密封。VSP和MAP托盘通常由聚丙烯材料制成,如果有的话,这些材料很少是光学透明的。
对于如本文所述的光学透明的成形制品,可以使用各种光学透明塑料。例如,PET、PVC和聚碳酸酯是合适的。成形制品应至少在要储存内容物的凹陷部分中是光学透明的,并且优选地在邻接该凹陷部分的整个可偏转凸缘上是透明的,包括任何弯折部分160和在本文所述操作期间弯折的任何部分。由于这个原因,优选使用透明的热塑性托盘,诸如由PET或PVC制成的热塑性托盘,并且优选地对在制造期间施加在这些托盘上的任何加热或弯折条件进行选择,以便不引起材料中不透明性的发展(例如,通过在使材料挠曲之前加热到软化温度以上)。
上部主体200
上部主体200执行许多功能。总的来说,其功能是在将热量施加到该可偏转凸缘160的弯折区域150中的一个或多个部分的同时,将本文所述的可偏转凸缘容纳在上部主体200中的腔体内。该容纳功能可以防止在本文所述的外周平滑化操作期间可偏转凸缘160或其部分的不期望的变形(或引导期望的变形)。上部主体200的内部腔体的形状也可以在可偏转凸缘弯折时,特别是在该可偏转凸缘被软化时影响可偏转凸缘的形状。举例来说,在图1B中,上部主体200包括具有内部直角的腔体,弯折区域150的一部分被强制进入该腔体中;特别是当弯折区域150软化时,腔体的该部分的直角形状将倾向于使弯折区域150符合直角形状。例如,热源可以是上部主体200的一部分,施加到上部主体200以通过其传导热量。当可偏转凸缘160的外周凸缘120插入到该腔体中时,上部主体200也撞击并且被撞击在该外周凸缘上。当使用撞击头300时,上部主体200还用于防止可偏转凸缘160被挤出该腔体,并且当可偏转凸缘160被撞击头300压缩时,该上部主体还可以限制弯折区域150的偏转。
构造上部主体的材料并不关键,但是这些材料应该适合于承受本文所述的制造条件。也就是说,这些材料不应在加工过程中使用的温度下熔融或降解。可以使用各种不同的金属、陶瓷、石材和聚合物材料。
重要的是对上部主体200的形状进行选择,使得当将本文所述的制品100插入到上部主体中的腔体中时,将发生上部主体200中的腔体的内部与外周凸缘120之间的撞击。上部主体可具有足以同时撞击制品上的多个外周凸缘120或者撞击在制品上出现的单个外周凸缘120(例如,在制品的整个外周边缘周围出现的一个外周凸缘)的大部分或全部上的形状。如图2所示,上部主体200可以由固体材料块形成,该固体材料块覆盖制品的整个面,同时撞击在制品的一个或多个部分上出现的外周凸缘120。例如,图2中所绘示的上部主体200被设计成撞击在单个外周凸缘120上,该单个外周凸缘完全围绕具有带有圆角的矩形托盘类型容器的形状的制品的外周延伸。
当热量施加到弯折区域150时,本文所述制品的弯折区域150通常将位于上部主体200的腔体内。出于这个原因,上部主体应以便于施加这种热量的方式来构造。上部主体200可以例如在包括在其内部、施加于其上或与其流体连接的热源(例如,电动操作的加热板或加热杆)。替代性地,上部主体200可包括一个或多个端口,加热的流体(例如,加热的气体或液体)可穿过该端口从源进入该上部主体中的腔体的内部中。选择以用于将热量传递到弯折区域150(和/或外周凸缘的其他部分,诸如间隔件140、弯头130和外周凸缘120)的方法并不关键,并且可以使用任何的各种众所周知的热量传递方法和设备。如果上部主体200能够传导热量并被冷却,则在可偏转凸缘160的成形期间存在于其中的热量可以流动到上部主体200,并且该热量流可以例如用于冷却可偏转凸缘160,并由此使其在上部主体200和撞击头300之间被压缩时在其偏转位置变刚硬。
例如如图5和图8所示,在使用或不使用上部主体200情况下,可以单独地使用撞击头300使可偏转凸缘偏转。上部主体可以用于使可偏转凸缘部分地偏转并向制品施加力以使其可偏转凸缘撞击撞击头。当不使用上部主体200时,必须使用一些向制品施加力以引起撞击头和可偏转凸缘之间的撞击的替代性器具。例如,在图8D中,该替代性器具简单地绘示为物体403(可选地与物体402相配合)。这些部件相对于重力的取向并不重要,“向下”的力(图8D中的空心箭头)仅需要指向成以便推动可偏转凸缘160抵靠撞击头300以引起这两者之间的撞击。为了引起这种撞击而将力施加到制品和撞击头(或这两者)中的哪一个上也是无关紧要的。重要的是,可偏转凸缘160撞击撞击头300(和/或上部主体200,如果使用的话)引起可偏转凸缘的外周边缘110偏转到制品外周处其不易被接近的位置。因此,在一个实施方式中,上部主体200可以是简单的平板,该平板可以施加到制品的平坦部分(例如,图8D中所绘示的可偏转凸缘160的延伸部分50)上,以朝撞击头的方向驱动可偏转凸缘,并使其最终抵靠该撞击头。
撞击头300
撞击头300的主要功能是引起可偏转凸缘中的偏转。撞击头可以在使用或不使用相应的上部主体200的情况下使用,但是这样的上部主体可以在制品与撞击头接触时用于容纳和控制该制品。用于赋予制品和撞击头之间的相对运动的方法和机构并不关键。当采用上部主体时,当制品设置在上部主体200中时,撞击头用于撞击可偏转凸缘160的外周凸缘120并对其施加压缩力。该压缩力倾向于朝向弯折区域150和延伸部分50(如果存在的话)向上驱动外周凸缘120并反外周地驱动,从而使热塑性片材的潜在尖锐的外周边缘110移动远离如此形成的制品的外周。因此,只要能施加这种压缩力,撞击头300的设计就不是特别关键。如图1C和图4所示,具有成角度的上表面302的撞击头300在压缩外周凸缘120时将倾向于朝着沿该角度的方向引导该外周凸缘120。因此,可能是有利的是将撞击头300的上表面302成形为在压缩发生时将外周凸缘120和/或外周边缘110反外周地“偏转”或“推动”的构造。
像上部主体200一样,制成撞击头300的材料并不关键。能够承受操作温度和压力的金属、陶瓷、石材和聚合物材料是合适的,并且可由技术人员容易地选择。如果撞击头300能够传导热量并被冷却,则在可偏转凸缘160成形期间存在于其中的热量可以流动到撞击头300,并且该热量流可以例如用于冷却可偏转凸缘160,并由此使其在上部主体200和撞击头300之间被压缩时在其偏转位置变刚硬。同样可以通过撞击头300以常规方式将热量提供给可偏转凸缘的一个或多个部分,诸如通过使用加热的撞击头或将加热元件结合到撞击头中或撞击头上的方式。
在图2所示的实施方式中,单个撞击头300可以构造成同时撞击制品的基本上所有外周凸缘120。例如,图2中所绘示的撞击头300被设计成撞击单个外周凸缘120并向其施加压缩力,该单个外周凸缘120完全围绕具有带有圆角的矩形托盘类型容器的形状的制品的外周延伸。
在图5所示的替代性实施方式中,在没有本文所述类型的上部主体200的情况下,制品的可偏转凸缘160被加热以软化并被撞击头300撞击。没有上部主体200可导致可偏转凸缘160的软化部分扭曲或偏转,至少如果其他部分(例如,延伸部50或制品100的主体10的与可偏转凸缘相邻的部分)的刚性不足以防止这种扭曲或偏转。然而,如果存在这种刚性,或者如果在最终产品中可以容许这种扭曲或偏转,则可以在没有上部主体200的情况下使用本文所述的方法。
图5还示出了外周凸缘的长度(从弯头到外周边缘测量)的重要性。外周边缘与撞击头接触。由撞击头的面302施加在外周边缘上的力引起可偏转凸缘160朝向制品100的主体10偏转。如图5A和图5B所示,当可偏转凸缘160包括通过90°弯头130从间隔件部分140偏移的外周凸缘120时,外周凸缘的长度将影响可偏转凸缘的偏转程度。比较图5C(外周凸缘的“长度”为零的可偏转凸缘;即,缺少外周凸缘的可偏转凸缘)与图5B,可以看出,外周凸缘的存在引起所示构型中的可偏转凸缘的更大偏转。而且,参见图5A,增加外周凸缘的长度增加了由撞击头引起的偏转程度。因此,尽管可选地不存在弯头和外周凸缘,但是它们的存在增强了偏转并且可以增强可以实现的“翻卷”效果。
图10绘示了本文所述的用于使具有可偏转凸缘160的成形制品的边缘翻转的撞击头300的一个实施方式。图10A绘示了具有用于接纳如本文所述的具有可偏转凸缘的制品100的至少两个位置的撞击头300。该图的上部部分示出了承载制品100的位置。因为在该图的右下方部分地示出的位置不承载制品,所以该位置显示了当存在时承载制品的上部表面302。在图中承载制品的位置具有相同的上部表面302,但是该位置被其中承载的制品100的间隔件140和外周凸缘120遮挡。该图还示出了延伸部50如何将制品的主体10远离间隔件并远离撞击头间隔开,这种间隔提供了间隔件和外周凸缘可以偏转、弯折或卷曲进入的空间(穿过形成延伸部的透明材料可见)。
图10B和图10C示出了撞击头300的包括弯曲部分(图10C中大约在D处)的上部表面302的细节,当推动可偏转凸缘的在软化温度下的外周边缘110抵靠该弯折部分时,该弯折部分将使该外周边缘偏转。图10B是上部表面的特写图像,并且图10C是示出该上部表面的近似形状的横截面图。在操作中,撞击头以如下方式来使用:通过使可偏转凸缘的外周边缘110在位置B和位置D之间的任何位置处撞击在上部表面302上(在图10C中从由空心箭头指示的“向下”的方向),然施加另外的向下的力以进一步驱动可偏转凸缘的外周部分抵靠该撞击头。该另外的力引起外周边缘滑动、刮擦或略过跨过上部表面并且引起可偏转凸缘向内偏转(即,朝向制品的主体,在该实施例中,与A至D中的任何位置相比,该主体位于更靠近E的位置)。当可偏转凸缘被加热到其软化点(即玻璃化转变温度)以上时,如果该可偏转凸缘随后被冷却到低于其软化点的温度,则该偏转将是非弹性的并且将被反映在该可偏转凸缘的形状上。
在图10C中撞击头300的上部表面302的在位置C和位置E之间的弯曲部分引起可偏转凸缘的软化部分翻卷或弯曲,并且引起的弯折度受可偏转凸缘撞击撞击头的程度控制。因此,例如,如果使可偏转凸缘在软化之后仅略微撞击上部表面,则仅可偏转凸缘的最外周部分可能偏转,如果可偏转凸缘的软化部分被撞击到位置D的程度,则外周边缘将大致朝主体指向,并且如果可偏转凸缘的软化部分被撞击而延伸超出位置D(例如,如图8G和图8K所示),则可偏转凸缘的外周边缘将被有效地“翻转”(即,可偏转凸缘在其外周边缘处的平面延伸以与可偏转凸缘的下侧161相交)。取决于制成可偏转凸缘的材料,可偏转凸缘在“翻转”构型中冷却时可基本保持其形状(例如,PET和PVC材料在软化状态下受到重力作用时不会下降或下垂,而PE和PP材料在软化时基本上仅通过重力就可以弯折)。即使不是这样,只要下垂或下降的可偏转凸缘的外周边缘不将外周边缘暴露在制品外周处,这种弯折就是可接受的(例如,当翻转边缘充分翻转成使任何下垂发生在卷状物的内部空间中)。
密封膜
具有以本文所述方式处理的外周的制品的一个重要优点是这种处理使得制品适合于用塑料薄膜密封。用塑料薄膜密封制品是众所周知的方法,并且已知有许多合适的膜(例如,由诸如聚乙烯或聚偏二氯乙烯之类的材料制成的薄单层或多层片材,可选地包括抑制水分或某些气体通过的聚合物层)。制品可以例如通过将制品完全包封在膜中并将膜密封到其自身上来用塑料薄膜密封。替代性地,可以通过将膜密封到由制品限定出的凹陷部、隔室或其他孔的外周周围来密封制品,并且如果需要,然后修剪膜的超出该外周的那些部分。所有用于用塑料薄膜密封制品的技术被认为至少涉及制品的外周区域和用于密封的膜之间的间歇接触。
因此,对于要用塑料薄膜密封的制品来说,至少在与膜接触的区域处没有或者至少基本上没有尖锐的、尖的、粗糙的、锯齿状的或磨蚀结构是有利的。无论是在密封处理期间,还是在膜密封的制品的进一步包装、运输、拆包或零售展示期间,特别重要的是在制品的将必须接触密封膜的表面上不存在这种结构,并且非常希望的是这些结构也不存在于可能接触密封膜的制品表面。还更优选地,要用薄膜包裹的制品在任何这些处理期间在表面和膜之间接触的可能性很大的那些表面处不带有这种结构。理想地,制品在如下任何位置处都不带有这种表面,在这些位置处,用于密封的膜在这些处理期间可能被合理地预期会接触表面位置。
已知有多种不同的塑料薄膜可用于密封容器,并且基本上任何的这些膜都可用于密封本文所述的成形制品(或其隔室)。密封膜(和用于制造与这种密封膜相配的成形制品的材料)的选择在本领域中是公知的,并且基本上任何已知的材料组合可以适用于本文所述的成形制品。举例来说,当密封膜要可拆卸地密封在本文所述的成形制品周围(例如,密封到其自身而不密封到包裹的制品的外包裹膜)时,用于制造成形制品的材料应选择为使得该材料在要使用的密封条件下不会与膜粘合。相反,当密封膜要基本上永久地密封到成形制品上(例如,由制品限定出的隔室的外周周围)时,用于制造成形制品的材料应选择为以便于在实际处理条件下形成基本上永久的密封。类似地,密封和容器材料的组合以及产生用可从该容器上剥离的材料密封的容器的操作条件是已知的并且可以使用。
本文所述制品的一个非常期望的实施方式是通过热成形制造(并因此在本文所述的边缘翻卷处理之前具有潜在尖锐的外周边缘)的托盘形制品,使得该制品在其整个外周周围都具有本文所述的可偏转凸缘,并且该可偏转凸缘的外周边缘充分偏转到延伸部下方并且位于在托盘的整个外周周围的可偏转凸缘的间隔件和弯折区域后面,使得外周边缘不能被沿着偏转的外周凸缘和托盘主体之间的间隙滑动的人指尖触及到,即使该指尖沿着该间隙围绕托盘的整个外周滑动也是如此。在密封处理中,不管使用的是OW技术、VSP技术还是MAP技术,这种托盘在任何可合理预期与密封膜接触的位置都不会带有尖锐的、尖的、粗糙的、锯齿状的或磨蚀的边缘。适合与所有这些密封技术一起使用的托盘是非常期望的,并且被认为在本文所述主题公开之前难以获得。
用于对制品密封的许多塑料膜是柔性的,并且在密封和后续处理期间通常采用的温度范围内不热固化。密封到表面的柔性膜有时难以被以单片形式从密封表面移除。例如,当将膜的一部分从托盘拉离时,密封到托盘的平坦外周的柔性膜可能撕裂或分裂,因此可能需要使用者分多次或许多条或许多片来移除膜。在密封表面较宽的情况下,诸如在VSP密封的包装中,这种困难可能特别严重,在该VSP密封的包装中,密封膜可以粘附到托盘的相对大的区域上或与该区域粘合,在该托盘上,已将物品密封在膜和托盘之间。本文描述的技术如下可用于减少或克服该困难。
本文所述的成形制品(例如,具有平滑外周的托盘形制品)可用热固性(即,可热成形)的膜密封以产生这样的制品,其中可热成形密封膜被加热至其玻璃化转变温度以上以使其软化并被施加在成形制品的平滑外周上。加热至制成可热成形膜的材料的玻璃化转变温度以上并随后冷却至该温度以下的可热成形膜将保持膜在温度降低至其玻璃化转变温度以下时具有的任何构造(例如,施加在其上的构造)。因此,如果热塑性膜“围绕”本文所述的制品的平滑外边外周(即,在其周围延伸超过约90度)形成,则膜将不仅通过膜和制品表面之间可能存在的任何吸引力或粘附力,而且也通过机械力(即膜对围绕平滑外边外周的偏转的阻力)而保持在制品上,从而形成类似于“折断(snap off)”盖子的结构。
尽管软化的塑料薄膜可能极其脆弱(例如容易被尖锐的、尖的、粗糙的、锯齿的或磨蚀的表面损坏),但本文所述的成形制品的平滑外周允许将即使是这种脆弱的膜施加到其上。在一个实施例中,具有平滑外周的托盘形式的成形制品可以进行VSP密封,以将制品包裹在软化的热塑性密封膜和托盘之间,且密封部分中包含很少气体或没有气体。此外,本文所述制品的平滑外周使得软化的膜能够被围绕平滑外周拉伸、压制或形成-也就是说,不仅接触外周的顶部部分(即,类似于图9B中绘示的制品边缘的延伸部50),而且围绕可偏转凸缘的弯折区域150,并且沿着间隔件140及其任何弯折的或圆形的部分(诸如至图9B中绘示的间隔件的圆形下侧145或围绕该下侧);并且然后通过将密封膜的温度降低到其玻璃化转变温度以下来固定。这种密封将形成相对刚性的“盖子”,并且在膜与制品相交的情况下即使膜没有粘附或粘合到的成形制品上,摩擦力或“盖子”的形状(例如,围绕图9B所示的间隔件的圆形下侧145转动,使得“盖子”必须被拉伸或展开才能使其与翻转的外周凸缘160脱离)也可以将密封膜保持在制品上的适当位置。此外,因为软化的热固性膜可以比柔性的密封薄膜厚得多、因此更坚固和/或更刚硬,所以热固性密封膜可以形成可倾向于更容易地以单片形式移除的密封物或“盖子”。
在本文所述的成形制品的一个实施方式中,例如,制品是其上放置有食品的托盘,其中当膜处于软化状态时,将热固性膜横跨食品和托盘的外周覆盖;膜和托盘之间的气体被抽出以形成VSP型密封(其中膜与食品和食品搁置在的托盘表面紧密相对);并且膜围绕(从外周的顶部到底部或围绕底部)覆盖,可选地密封或粘合到托盘上,在托盘外周的底部周围修剪膜,并冷却。在制成的托盘中,在将膜冷却时形成的“盖子”必须通过围绕托盘外周拉伸盖子的边缘而将托盘“折断”,但是一旦执行该操作,就可以将整个盖子以单片形式从托盘中移除。
在另一个实施方式中,使用可热成形的塑料膜来密封(在其已形成平滑的外边外周边之后)本文所述的成形制品,所述可热成形的塑料膜延伸跨过由制品限定出的隔室并且在制品的相对的平滑外周侧(即,圆角矩形托盘的相对端部)周围延伸至少约90度。将膜在相对的平滑外周侧周围延伸时加热至其玻璃化转变温度以上并冷却至该温度以下。如果需要,可以在这种密封期间将真空或改进的气氛施加到隔室。所得到的制品具有热固性膜覆盖物,该膜覆盖物必须被围绕制品的至少一个外周侧拉伸(或“绷断”),才能将该膜从制品中移除(除了膜和制品之间可能存在的任何其它密封物之外)。
本文所述的成形制品可以以被认为使用先前已知的托盘是不可能的方式使用。通常,其他人已使用专门为本文所述的用于用塑料薄膜密封容器的各种密封技术(例如,OW、VSP和MAP技术)中的每种设计和制造的容器。也就是说,设计用于OW密封的食品托盘通常被认为不适合于VSP和MAP包裹(例如,由于缺少适合于以VSP技术和/或MAP技术密封的表面)。类似地,设计用于与VSP和MAP密封技术一起使用的许多容器的尖锐边缘使得这些容器不适合于用易碎的聚合物薄膜外包裹。本文所述的成形制品可用于制造可适当地用作通过OW、VSP和MAP技术中的任何一种进行密封的容器的成形制品。因为成形制品是热成形的,所以适合于VSP和/或MAP密封的容器表面可以包括在制品的形状中。使用本文所述的方法,诸如通过形成翻转边缘或通过使用于使前体制品热成形的模具的形状平滑化,可以将成形制品的可能存在撕裂密封膜的风险的任何边缘(或者,替代性地,成形制品的所有边缘)制成为具有平滑构造。因此,不像先前已知的托盘一样,本文所述的成形制品可以与基本上任何的膜密封技术一起使用。
本文所述的成形制品的其他有利用途涉及其边缘的平滑度。该制品可在基本上任何需要或必须使固体物体表现出平滑边缘的环境中使用。举例来说,外科手术中使用的器械通常被包装在可打开的容器中(以允许重复使用和在使用之间消毒),这些容器在医疗外科手术期间由佩戴易于撕裂的外科手套的人员打开。可以如本文所述来制造热成形制品(例如,已知设计的所谓的“蚬壳式”类型解扣式包装),其中,那些制品最初制造成在从热成形材料的网状物切割出该些制品的任何地方都具有可偏转凸缘,然后将该可偏转凸缘翻转以产生本文所述的平滑边缘。以这种方式制造的制品将向使用者呈现平滑的边缘,从而减小了在外科手术期间通过打开这种包装而撕裂手术手套的可能性。类似地,已知设计的可以被采用以便于抓握、阻止盗窃或实现其他目的热成形包装可以被调整(例如,通过在其设计中包括可偏转凸缘并将该可偏转凸缘翻转),以利用本文所述的边缘平滑化技术的优点。
形成制品的系统
如上所述,本文所述成形制品的前体可通过标准热成形方法、使用标准热成形设备来形成。为此,使用热成形模具通过将制成的制品的所需构造赋予给热塑性片材来制造前体制品,不同之处在于本文所述的可偏转凸缘包括在要形成平滑外周的外周边缘处。在从热塑性片材的网状物切割前体制品时,可以通过将可偏转凸缘撞击在撞击头(可选地借助于上部主体)上来执行本文所述的边缘平滑化操作。
新热成形的前体制品将倾向于在接近(但低于)热塑性塑料的玻璃化转变温度的温度下从热成型机中显现出。在从热成形机中移出前体制品之后立即撞击可偏转的凸缘和撞击头可以减少为了实现本文所述的可偏转凸缘的所需偏转(或“翻转”边缘效果)而必须供应到可偏转凸缘的一个或多个部分的热能的量。由于该原因,可能需要将热成形机、撞击头和撞击机构组合成一个系统或一体式设备。这种系统或一体式设备应包括:i)能够形成前体制品的热成形机模块;ii)切割器,该切割器用于从形成前体制品的热塑性片材或卷材中切割出该前体制品;iii)撞击头;以及iv)机构,该机构用于将前体制品定位在撞击头上(即,使得可偏转的凸缘部分与相应的撞击头部分对齐),并将前体制品和撞击头撞击在一起。在本文所述的可偏转凸缘-偏转操作期间所需的热量可由撞击头、切割器(例如,使用加热的切割刀具来将可偏转凸缘的外周边缘和相邻外周部分加热至热塑性塑料的软化温度以上)、单独的加热器(例如,当撞击头与可偏转凸缘接合时设置成与撞击头紧密相对的辐射加热元件),或这些的组合来提供。设备的这些部件的精确选择、定向、顺序和构造并不关键,并且可由技术人员根据本文所述的要求和处理步骤类进行选择。该系统或设备还可包括本文所述的塞子,用于在可偏转凸缘撞击撞击头之前插入到前体制品中的空隙内。
实施例
现参照以下实施例来描述本发明的主题。提供这些实施例仅为了说明的目的,并且该主题不限于这些实施例,而是涵盖由于本文提供的教导而显而易见的所有变型。
实施例1
图6A和图6B示出了由热塑性材料的平坦片材热成形并然后从该片材上切割出的热塑性托盘。在这些图中的每一个中都示出了由切割处理形成的尖锐边缘,其中手指触摸该尖锐边缘。在对这些托盘进行本文所述的平滑化处理之后,托盘的外观大致如图3所示,其中尖锐边缘已被“翻转”,使得该尖锐边缘面向托盘的主体和平滑部分,该平滑部分通过至少使可偏转凸缘的弯折区域挠曲并将其加热和冷却以为托盘产生平滑的外边外周来形成,该平滑的外边外周不会对附着在托盘边沿上的塑料薄膜或紧贴地包裹在整个托盘周围的塑料薄膜产生影响。
实施例2
提供该实施例是为了解释如本文所述的成形制品的形成和密封。在该实施例中,描述了容纳有鲜鱼的切块的容器的形成、填充和密封。
用于接纳鱼的成形制品通过传统的热成形方法形成。将片材形式的可热成形材料(例如PET)加热至其玻璃化转变温度以上,并使用传统的热成形技术(使用阳模或阴模,施加或不施加正压和/或负压来推动片材的部分抵靠模具的部分)推动抵靠模具。这种热成形产生了托盘形容器,该托盘形容器整体上具有圆角矩形形状并且包括用于接纳该鱼的切块的凹陷内部部分。容器的圆角矩形整体形状由围绕该内部部分的整个周界而包围该内部部分的可偏转凸缘限定。可偏转凸缘具有图1A中所示的构造,并且在可偏转凸缘160的外周边缘110处从片材上切割出热成形托盘时,托盘具有图6D中所示托盘的大致形状。用于从片材上切割出托盘的冲模被加热,使得托盘的外周边缘处于或接近其玻璃化转变温度。
将具有把托盘的在邻近可偏转凸缘160的延伸部50的部分处的内部部分基本上填满的形状的塞子插入到该内部部分中(大致如图8Dii所示)。然后将塞子填满的托盘插入到撞击头300中(大致如图10A中的上部位置所示,除了图10A中没有塞子之外),使得外周边缘110、间隔件140或这两者接触在可偏转凸缘的基本上所有部分处的撞击头300的上部表面302。在内部的整个外周周围施加向下压力(参照图10A,从图像顶部向下施加的力)到可偏转凸缘160的延伸部50上,从而驱动可偏转凸缘160的间隔件140和/或外周边缘110部分抵靠撞击头。可偏转凸缘被驱动抵靠撞击头至类似于图8H中横截面所示的位置,并且这些部件被保持在该位置一段时间,该段时间足以使可偏转凸缘的在图8J中由“B”表示的至少部分由于从撞击头传导或辐射到其上的热量而达到高于其玻璃化转变温度的温度。然后,可偏转凸缘抵靠着撞击头着被进一步推动(通过施加到延伸部50的力),使得外周边缘110滑动、刮擦或略过跨过撞击头300的内部表面302,并且可偏转凸缘前进到大约如图8J所示的位置。如果需要,可选地在暂停允许可偏转凸缘的另外部分达到高于其玻璃化转变点的温度时,将可偏转凸缘可以进一步推进到图8K所示的位置。而且,如果需要,可以注入(例如,在图8K中被元件120占据的位置处)诸如环境空气的冷却剂,以降低可偏转凸缘在注入点处的温度,以便防止这种部分的进一步不可逆的偏转。可偏转的凸缘抵靠着撞击头被充分推动以使得外周边缘不容易接近托盘外周存在的膜或其他材料。
使推动可偏转凸缘抵靠撞击头的力中断,并且移除制品而不与撞击头接触,由此可偏转凸缘的材料冷却到其玻璃化转变温度以下并且在没有施加力的情况下保持其形状。此时,就形成了所需托盘形状的成形制品,该托盘具有平滑外周。托盘可以立即用于包装该鱼的切块,或者更典型地,该托盘可以与其他这样的托盘堆叠在一起并运输到鱼处理机。
无论托盘是在形成后立即使用还是通过从一摞托盘中对托盘进行去嵌套取得后使用,现在可以将鱼的切块与要随之一起包装的任何其他材料(例如,调味汁、吸水垫、蔬菜或调味料)一起存放在托盘的内部隔室内以准备密封。可以使用许多已知的密封技术中的任何一种技术来密封容器和鱼。
托盘可以简单地用塑料薄膜外包裹(膜延伸跨过隔室的在隔室的相对侧上的延伸部50之间的开口,并围绕可偏转凸缘160的平滑弯折的弯折区域150和/或间隔件140),并且可以将膜的末端密封到膜的覆盖托盘的一部分上,例如通过在末端和该部分上施加加热垫,然后使膜热收缩以产生视觉上令人愉悦的绷紧的膜表面来进行。因为托盘在其外周没有尖锐的或粗糙的边缘,所以在密封期间外包裹的膜不会被撕裂,而且在运输期间这些边缘也不会撕裂、挂破或磨损其他密封的包装。可以将外包裹的、容纳有鱼的容器包装(例如,与其他此类容器一起装在箱子中或装在容纳有选定气体或液相和其他此类容器的塑料袋中)并运输给批发商、零售商或顾客。
不必使用密封到其自身的外包裹来密封包装,可以在用不包封托盘而是在隔室外周周围的延伸部50处密封隔室的膜填充之后,再密封容器。可以通过简单地将膜密封(使用加热、压力和粘合剂中的任何一种或其组合)到延伸部50并且优选地围绕密封物的外周修剪膜(例如,通过将膜修剪至在大约容器的外周范围内)来产生这种密封。如果需要,可以使用加热使膜密封物的任何自由端部收缩。在密封之前,可以施加真空以从隔室内部抽出气体并将膜拉到隔室的内容物上,并且在密封之前,可以可选地注入选定的气体或气体混合物。
实施例3
具有可剥离表面的翻卷边缘MAP托盘
本文所述的热塑性制品的一个实施方式已经证明是特别有用的,并且在本实施例中被具体描述。本实施方式是具有任何工业标准托盘形容器(在本领域技术人员中通俗地称为“MAP托盘”)的形状的制品。这种托盘具有凹陷的内部空间,用于容装或容纳物品(例如,鱼、家禽或其他肉类的切块,植物部分,的集合,诸如蔬菜、蘑菇或诸如樱桃的水果)。边缘完全包围凹陷的内部空间,使得当MAP托盘放置在水平表面上时(MAP托盘倾向于具有平坦的底部以便于在水平或倾斜表面上的稳定放置),凹陷的内部空间内的材料一般不会流出、溢出或翻滚出该边沿并从而离开该凹陷的内部空间。在边沿顶上并且(通常完全地)围绕凹陷的内部空间的开口延伸的是平面密封表面。在使用中,塑料薄膜(即,封盖膜)横跨凹陷的内部空间的开口覆盖或被拉伸跨过该开口,然后密封(例如,使用加热、粘合剂或机械冲击力)到托盘的平面密封表面上。如上所述,制成MAP托盘的材料的尖锐的或粗糙的外周边缘可能会切割、挂破、磨损或撕裂这种封盖膜(例如,施加到第一MAP托盘的膜,或附接到第二MAP托盘(诸如与第一MAP托盘一起运输的一个MAP托盘)的膜)。
在该实施例中描述的实施方式中,通过产生(例如,通过热成形)前体托盘来制造MAP托盘,该前体托盘具有所需MAP托盘的所需底部、边沿和凹陷内部空间的构造,并且在边沿顶上需要平面密封表面的所有部分处还带有本文所述的可偏转凸缘。通常,MAP托盘具有完全包围凹陷内部空间的开口的平面密封表面;与这种MAP托盘对应的前体托盘会带有完全包围凹陷内部空间的开口的周界的可偏转凸缘。然后,如本文所述使前体托盘的可偏转凸缘弯折、偏转或翻卷,以产生本文所述的平滑边缘。可偏转凸缘的延伸部选择为具有如下的大小,该大小使得在前体托盘的边缘平滑化之后足以产生具有所需尺寸(例如,在整个外周周围的宽度至少为1/4英寸,该宽度从MAP托盘的中心开始沿径向方向测得)的平面密封表面。
重要的是,在该实施例中描述的实施方式中,用于形成前体托盘的可热成形片材具有可剥离层(即“内衬片”),该可剥离层例如沿着可热成形片材的一个面附接在其上。可以在形成前体托盘之前(例如,通过在热成形之前层压两个片材)、在前体托盘的形成期间(例如,通过在使它们中的一个或两个片材热成形的同时,将这两个片材推到一起)或(不太优选地)在已形成前体托盘之后,将内衬片附接到可热成形片材上。内衬片优选覆盖可热成形片的整个面,诸如限定出前体托盘的凹陷内部的面。可以将多个内衬片诸如彼此相邻地、重叠地或(更优选地)以“堆叠”构造粘附到可热成形片材上,在该“堆叠”构造中,第一内衬片覆盖可热成形片的面,第二内衬片覆盖第一内衬片的外露的面(即,与可热成形片材结合的面相对),并且可选地,另外的内衬片覆盖先前内衬片的外露的面。
在另一个实施方式中,在可热成形片材已热成形产生前体托盘后,将一个或多个内衬片附接到该可热成形片材上。在该实施方式中,用于附接到托盘的片材被加热至少至其软化点,施加在托盘的表面(例如,MAP托盘的限定其凹陷部且包围边沿的面)上,并且抽出托盘表面和内衬片之间的任何气体或其他流体(例如,通过对托盘和内衬片之间的空间施加真空)。软化的内衬片由此被拉到托盘的表面上并且可以粘附到托盘的该表面上(凭借相对的聚合物表面的性质或通过施加到一个或两个相对表面上的粘合剂)。在冷却时,内衬片具有该内衬片被施加到的和拉到的托盘的面的构造,并且粘附到托盘的该面上。如果内衬片延伸超出托盘的外周,则可以以任何已知的方式修剪该内衬片(例如,通过使用托盘-外周-形状的冲模从较大的内衬材料片“冲剪”出粘附到托盘的内衬部分,或通过沿着托盘边缘移动刀片)。而且,修剪操作可以留下内衬片材料的未粘附到托盘上的突片(例如,以便于将内衬从托盘上剥离)。该操作可重复两次或更多次,以将额外的内衬片添加到托盘。当将多个内衬片添加到托盘上时,这些内衬片可以完全地重叠、部分地重叠或一点也不重叠(即,它们可以施加到托盘的不同部分)。在一个有用的实施方式中,将多个内衬片以这种方式施加到托盘上,并且除了在每个片对应的突片处之外,多个内衬中的每一个都完全覆盖托盘的同一个面,突片以可以彼此区分的方式被切割,以便使得能够使用相应的突片来剥离所需的内衬。例如,具有三个内衬的圆角矩形托盘可以具有在托盘拐角处的最下面(即,邻近可热成形片材)的内衬片的突片、在托盘较长边的中点处的最上面内衬片的突片、以及在托盘较短边的中点处的中间内衬片的突片。
对于本文所述的边缘翻卷的托盘(以及更广泛地,对于边缘翻卷的成形制品),可在对可热成形的成形制品进行本文所述的边缘翻卷操作之前或之后添加内衬片。也就是说,可以在边缘翻卷之前,将一个或多个内衬片施加到成形制品的面(如果需要,包括其可偏转凸缘部分)上,然后可以如本文所述将可偏转凸缘(包括添加的内衬)弯折和翻卷。替代性地,可以使成形制品热成形(例如,包括本文所述的可偏转凸缘),可以将其边缘翻卷,并且在边缘翻卷操作完成之后将内衬添加到成形制品的一个或多个面上。在一个实施方式中,例如,通过热成形工艺将可热成形片材形成为托盘个体,该托盘具有完全围绕其外周的本文所述的可偏转凸缘。可以对形成的托盘进行边缘翻卷处理,以产生具有平滑外周边缘的可堆叠托盘。平滑边缘的托盘可以被堆叠和存储。随后,可以对一摞托盘进行去嵌套以产生单个的平滑边缘托盘,并且可以将各个托盘送入VSP工作站,在该VSP工作站中供给连续的内衬片材料卷。在该工作站处,内衬片材料被软化,并且通过从软化的内衬材料和形成的托盘之间抽出气体而将该内衬片材料拉到平滑边缘托盘的内部部分中并抵靠该内部部分。使内衬材料冷却,从而产生连续的内衬材料片的一部分粘合到托盘内表面的平滑边缘托盘。在被拉到托盘表面上之后(即,在该操作期间或在冷却之后),可以围绕托盘的周界切割内衬材料片(可选地留下未粘合到托盘的“松脱”的内衬材料片段,以用作用于随后剥离内衬的突片),以产生具有粘附在托盘上的内衬片的单个平滑边缘的托盘。该操作可以根据需要重复多次,以将额外的内衬片添加到托盘中。
用于将内衬片添加到预成形托盘表面上的设备和方法并不关键。基本上任何能够软化内衬片、使其与预成形托盘的表面相对、以及抽出托盘和内衬片材之间的气体或其它流体的设备和方法都可以采用。例如,标准VSP工作站包括如下的设施,该设施用于将预成形托盘保持在固定位置、使在靠近托盘的位置处的聚合物片材软化、将软化的聚合物片材施加在预成形托盘的面上(例如,抵靠具有包围其凹陷内部的边沿的托盘的上部边沿表面),并从由托盘、软化的片材和它们的交叉处限定出的空间中抽出气体。在标准的VSP工作站中,这种布置通常用于软化封盖材料片、将其施加在托盘上、从封盖和托盘之间的空间中抽出气体,以使封盖与托盘以及装盛在托盘上或托盘中的任何材料的表面齐平,并且使封盖密封到托盘上。尽管密封设备不是必要的(但如果需要可以使用),但可以使用同一设备设置来将内衬(而不是封盖)添加到托盘中。在此设置中,托盘将是空的(在其内部或上面不将装盛材料),因此当抽出气体时,软化的内衬片将被拉动而与托盘的表面齐平。对托盘材料、内衬片材料和(如果需要的话)阻隔组合物的精心选择将会产生在需要时可以从托盘上剥离已施加在托盘上的内衬的托盘。
制成内衬片的材料并不关键,但该材料优选是柔性塑料材料。尽管内衬片不是必须由可热成形的塑料制成,但也可以由可热成形的塑料制成。内衬片也可以是表现出足够的柔韧性以符合可热成形片的形状的不可热成形的塑料。内衬片可以由与可热成形片材相同的材料或不同的材料制成。举例来说,可以使用相对厚的可热成形的PET片材作为基底,并且可以将相对薄的PE片材粘附到PET片材的面上(在为了制造成形制品而使PET片材热成形之后或者优选地在使PET片材热成形之前)。由于PE和PET表现出相似的收缩率,因此这两种片材的受温度影响的脱层应该是有限的。如果将PE片材附接到PET片材的限定出凹陷部(例如,MAP托盘或VSP托盘的内部部分)的面上,则将PE片材和PET片材剥离开而不会将凹陷部的内容物从PE内衬片材释放出是可能的。此外,如果封盖在内衬片的外周周围附接到该内衬片,则将内衬从PET基底片材上拆下而不会损失密封在内衬和封盖片之间的材料是可能的。
图11绘示了如本文所述的托盘的一部分的横截面。该托盘由相对厚的可热成形的基底片材101(例如,厚的PET片材)形成,并且将相对薄的内衬片材500(例如,薄的PE片材)粘附到该基底片材101的一个面上。在图11A中,示出了在托盘的一个外周处的可偏转凸缘160,其中通过可偏转凸缘160的延伸部分50使经粘附的片材的外周边缘110远离制品的主体(超出“//”的部分未示出)移位。因此,图11A表示在使基底片材101热成形并将内衬片材500附接到其一个面上之后(无论是在热成形之前、期间还是之后),以及在如本文所述使外周边缘110翻卷之前,该托盘的外周将会呈现的样子。图11B绘示了在这种边缘翻卷之后托盘的同一部分。在图11B中,基底片材101已被充分翻转,以使得其外周边缘111朝向制品的主体向后指向。内衬片材500在除了靠近其外周边缘501以外的所有部分处都保持与基底片材101的表面齐平;在那里,内衬片材500已从基底片才101的外周边缘111剥离或卷离。这种剥离或卷离可以例如由在边缘翻卷操作期间撞击头和内衬片材500之间的摩擦力引起,或者在此后可以诸如通过使用手指甲、工具或摩擦处理步骤将内衬片材500的外周边缘501划破而使其远离基底片材101的外周边缘111来有意地起始该剥离/卷离。尽管具有部分剥离的外周边缘501会减损内衬片材500或制品的外观,但是部分剥离的边缘有利于将内衬片材从制品上进一步剥离。图11C示出了封盖600可以诸如在围绕MAP托盘或VSP托盘的外周延伸的延伸区域50处施加到(例如,平放、通过静电荷或粘合剂粘附,或通过施加压力和/或热量而密封或粘合在一起)内衬片材500上。如果封盖600附接到内衬片材500而不是基底片材101上,则封盖600和内衬片材500可以与基底片材101分离,可选地而不会切断封盖600和内衬片材500之间的附接。如果成形制品具有MAP托盘的构造,其中内衬片材500内衬在其凹陷部和密封表面(即,延伸部50的面),并且封盖600在密封表面处完全围绕凹陷部的外周密封到内衬片材500。例如,然后内衬和封盖(以及密封在它们之间的任何内容物)可以从MAP托盘的其余部分剥离。
然后可以对具有可剥离地附接到其上的一个或多个内衬片材的前体托盘进行本文所述的边缘平滑化处理,其中使可偏转凸缘弯折、偏转或卷曲,以为制成的MAP托盘产生平滑外周边缘。因为制成的MAP托盘具有附接到可热成形片材的可剥离内衬,所以该内衬可以从其上剥离。封盖材料可以附接到内衬或可热成形片材上,或者可以外包裹制成的MAP托盘。在一个实施方式中,封盖围绕密封表面的整个外周与内衬粘合(由此在内衬和封盖之间限定出隔室),该粘合是足够弹性的,使得内衬可以从可热成形片材上剥离而不会破坏隔室。在该实施方式中,在拿取隔室的内容物之前,可以先将内衬、封盖和容纳在隔室内的任何物质与MAP-托盘形状的可热成形片材(例如可以再循环)分离。替代性地,可以在将内衬从MAP-托盘形状的可热成形片材上剥离之前先拿取隔室的内容物,然后再从其上剥离内衬(以及任何其余的封盖)。
如果内衬在形成前体托盘之前完全覆盖可热成形片材的面,则在前体托盘成形期间内衬可能会从全部或部分外周边缘脱离。类似地,即使在前体托盘已形成之后内衬仍然可剥离地附接在可热成形片材的整个面上,但在本文所述的边缘平滑化处理期间内衬也可能会从全部或部分外周边缘脱离。这种脱离(脱层)可能是不希望的(例如,如果想要内衬保持在视觉上不可检测),并且如果是这样的话,可以通过以下方式来减少或防止这种脱离:增加内衬与可热成形片材的粘合强度、增加内衬的柔韧性或热塑性拉伸能力、为了形成前体托盘而进行的偏转的“锐度”(即,曲率半径)、对本领域技术人员已知的其他方法,或这些的组合。另一方面,内衬与热塑性片材特别是在其外周边缘处的部分脱层可能是期望的(例如,以产生内衬的自由可抓握部分,其当用户如此需要时可用于进一步从热塑性片材上剥离内衬。)。这种剥离可以以类似的方式来增强或诱使-例如,通过降低内衬与可热成形片材的粘合强度、通过降低内衬的柔韧性或热塑性拉伸能力、通过为了形成前体托盘而进行的偏转的“锐度”(即,曲率半径)、通过摩擦或磨损MAP托盘的外周边缘、通过对本领域技术人员已知的其他方法,或通过这些的组合。
实施例4
复制自美国专利申请13/415,781的主题
如上所述,与母美国临时专利申请号62/212,367共同未决的美国专利申请13/415,781(现在公布为美国专利号9,302,842)在此引入作为参考。为了消除对本发明是否明确包含可能会被适当地视为37CFR 1.57(d)中定义的“必要材料”的任何主题的任何疑问,申请13/415,781的以下部分被逐字地引入到本实施例中。在以下引入的主题中,应该理解的是,所引入的主题中提到的“内衬”类似于先前在本发明中提到的“可剥离层(peelablelayer(s))”;所引入的主题中提到的“封盖”或“封盖材料”类似于先前在本发明中提到的“封盖”;并且所引入的主题中提到的“基底”类似于先前在本发明中提到的“成形制品”或“成形热塑性制品”。在所引入的主题和先前在本发明中提到的主题之间的其他类比被认为从相应的背景中显而易见。
申请13/415,781中的以下文本被逐字地引入到本实施例中:
本发明涉及容器,该容器包括至少一种可热成形的部件,并且通过将至少一个聚合物片材层叠在基底的表面上而制成。该片材界定出贮存器或隔室,其内的液体或其他材料可以与贮存器或隔室的外部隔离。储存器或隔室可以由基底界定,使得隔室或贮存器内的材料接触基底,或者该储存器或隔室可以由第二(可选地穿孔的)片材界定,使得隔室内的材料容纳在第一片材和第二片材之间。片材可以可剥离地粘附到或粘附到基底的表面、彼此粘附或这两者,使得容器可以部分或全部地拆卸。在一个重要的实施方式中,界定贮存器或隔室的片材可以与基底分离,而不会破坏贮存器或隔室。
可热成形的聚合物片材
本文所述的基底和内衬片材中的每一个都可以是可热成形的聚合物片材。用于本文所述制品和方法的可热成形聚合物片材的特性和组成并不关键。技术人员将认识到,可以使用基本上任何可热成形的聚合物材料。合适的可热成形聚合物材料的实施例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚乙烯(例如,高密度聚乙烯和高分子量聚乙烯)、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、尼龙、这些的共聚物,以及这些的组合。也可以使用基于植物的聚合物,诸如聚乳酸(也称为“乳酸聚合物”和PLA)。当然,应对用于接触食品的聚合物进行选择以实现相容性。
用作基底的合适的可热成形聚合物材料的实施例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如,RPET、无定形PET和PETG)、聚酯、聚乙烯(例如,高密度聚乙烯和高分子量聚乙烯)、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、尼龙、这些的共聚物,以及这些的组合。也可以使用基于植物的聚合物,诸如聚乳酸(也称为“乳酸聚合物”和PLA)。
本领域技术人员可以通过考虑诸如收缩率、结晶度、热偏转温度、撕裂强度、拉伸比、厚度、刚度、熔融温度、导热性以及材料的聚合物骨架取向之类的性质来选择适合用于基本上任何应用的可热成形聚合物材料或这些材料的组合。材料的选择还可以通过不一定直接影响材料的热成形性的性质,诸如材料的成本、颜色、不透明度、再循环材料含量、环境影响、表面能、耐化学性和表面光泽来指导。
在选择适当的材料时,技术人员应该考虑至少两组条件:制成的成形制品将要经受的环境条件以及材料在热成形过程中将经受的条件。应对材料进行选择以便例如一旦材料在热成形过程中已成形为其最终的所需形式,该材料就会表现出所需颜色、形状、强度、刚性和可剥离性。材料还应该与热成形条件一起选择,以便能够使用技术人员可获得的热成形条件来将材料组装和成形为其最终的所需形式。
对于深壁容器(即,在形成容器形状时需要对平面基底或内衬原材料进行大幅拉伸的容器),模制、折叠或以其他方式形成为具有容器的大致最终的构造的基底可用于降低由于过度拉伸而使基底断裂的风险。例如,如果使用金属箔基底,则可以将平坦的箔片折叠并压缩以形成具有最终容器的大致形状的坯材之后,将聚合物内衬片材施加到该基底上。在内衬片材可以热成形的条件下,容器的最终形状可以通过使内衬片材热成形在坯材上并使该坯材在热成形压机中再成形来实现。
对于容纳食物(特别是供人食用)的容器,应特别考虑基底材料的选择。如果基底材料含有或可能含有(例如,对于经再循环的基底材料)任何对健康有害的物质,则该基底应该仅与内衬片材(和/或置于基底片材和内衬片材之间的阻隔片材或阻隔组合物)一起使用,在预期使用的条件下,该内衬片材足以减少物质从基底到隔室的可预见的迁移。适当材料的选择在本领域技术人员的知识范围内。
基底
基底的特性和组成并不关键。本领域技术人员将认识到,基本上可以使用任何可成形材料,诸如金属和可热成形聚合物(它们是优选的基底)。本文所述的基底片材不需要比用于制造本文所述制品的任何其他片材更厚、更刚性或更不透明。然而,在许多实施方式中,期望基底贡献于制品的大部分刚度、强度和形状,而其它部件贡献于相对较小部分的这些特性。
例如,在用于容纳肉片或蔬菜片的箱子或托盘中,基底可以是当箱子/托盘与其他部件分离时保持箱子/托盘形状的基本上唯一的部件。可用于防止肉片或蔬菜片与基底之间直接接触的内衬片材和可用于将这些片保持在箱子/托盘的空隙内的封盖可能一旦从基底切割或剥离就无法保持其形状,并且仅在它们将这些片密封在箱子/托盘中或外包裹箱/托盘的程度时才可以贡献于填充的箱子/托盘的整体形状和刚度。
在基底的可循环性是重要属性的实施方式中,基底应该是可再循环材料并且应贡献于用于形成制品的大部分(基于体积或重量)材料。优选减少或最大限度地减少(相对于先前已知的类似制品中使用的量)这种制品的任何不可再循环或难以再循环的内衬或封盖材料部分的量,以便使可再循环材料的比例最大化,并减小必须以另一种对环境不利的方式填埋、焚烧或处置的材料的比例。
内衬
内衬片材必须易于可逆地附接到基底上并且附接(无论是否可逆地)到封盖上。还应针对预期可容纳在隔室内的材料的物理和化学相容性来选择内衬材料。内衬可以由与基底相同的材料(例如,较薄的基底材料片材)制成,但优选与基底的材料不同。如果基底和内衬是同种材料,则通常必须在它们之间插入阻隔组合物,以防止这两个片材在热成形操作期间熔合。如果它们不是同种材料,则应对材料、表面处理和热成形条件进行选择,使得材料在热成形条件下可剥离地粘合-或者-如果它们不粘合-则应在片材之间插入合适的可剥离粘合剂。
在本文所述容器的一个重要实施方式中,内衬可以与基底分离,优选地而没有大幅地撕裂或拉伸。内衬应可剥离地附接在基底上。可剥离粘合可通过本领域已知的各种方法来实现。举例来说,可剥离的粘合剂可插入到内衬和基底之间,或者可以使用面对可剥离地粘附到基底的面上的聚合物的内衬(例如,当两个面被压在一起时)。
本文所述的制品和方法中使用的内衬聚合物片材的特性和组成并不关键。技术人员将认识到,可以使用基本上任何可剥离的聚合物材料。合适的材料的实施例包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚氯乙烯、这些的共聚物,以及这些的组合。也可以使用基于植物的聚合物,诸如聚乳酸(也称为“乳酸聚合物”和PLA)。
因为食品容器必须表现出许多性能,所以在食品容器中使用层压聚合物材料是常见的,并且这种层压材料可以用作本文所述容器中的内衬片材。这种层压材料应包括表现出所需性能(例如,拉伸强度、耐蒸气/气味、耐湿性、柔韧性、没有与食品不相容的成分,至少在这些成分和隔室之间没有阻隔层的情况下)的聚合物层以及以将这些层粘合在一起形成可剥离片材的足够的粘合剂或粘结层。最外面的聚合物层具有特殊的重要性,这是因为内衬片材的在基底侧的面必须与该面到基底(考虑到插入到内衬和基底之间的任何材料)的可逆附接相容,并且因为内衬片材的在封盖侧的面必须与封盖(考虑到插入到内衬和封盖之间的任何粘合剂或其他材料)的附接相容。
可剥离内衬片材优选地具有足够的结构完整性,使得它们在受到将它们从所粘附的表面上剥离所必需的力时而不会撕裂或显著拉伸。例如,当如本文所述制造具有可剥离内衬层的托盘时,可剥离片材可优选地以一个整体片材形式(即,没有孔或撕裂)从基底上剥离,同时不会破坏由内衬和封盖限定出的隔室。在不需要在可剥离片材内容纳液体的实施方式中,撕裂、拉伸或刺穿的可剥离片材是可接受的。
内衬片材优选地薄且高度柔韧。厚度超过8密耳的片材可能难以剥离,所以比该片材更厚的片材不是优选的。内衬片材可以由基本上任何聚合物材料且通过基本上任何片材形成工艺来制成。举例来说,合适的聚合物片材可以通过吹塑、模塑、浇铸或挤出合适的聚合物材料,或通过这些工艺的某些组合来制成。当内衬片材由可热成形材料制成时,该内衬片材优选与它们所粘附到的基底同时热成形。当可剥离片材由不可热成形材料制成时,该可剥离片材应能够在它们所粘附到的基底片材是可热成形的热成形条件下保持其结构完整性。
内衬片材可以选择为刚性的(即,在剥离后保持其形状)或基本上非刚性的(例如,吹塑的聚合物片材,诸如在垃圾桶内衬和垃圾袋中使用的材料)。
单个内衬片材的可剥离性质可以源自内衬片与其下面的表面之间的表面吸引力。替代性地,在片材和表面之间插入粘合剂,则片材的可剥离性质主要源自由粘合剂施加在片材和表面上的粘合力。可以对(例如,基于内衬片材或该内衬片材所粘附到的表面的化学特性或表面处理)粘合剂进行选择,使得在剥离内衬片材时,粘合剂优先保持粘附到内衬片材上,或保持粘附到该表面上(如果表面是要再循环的聚合物主体的表面则不太优选)。例如,当内衬片材的功能是使基底表面没有粘合剂和其它污染物地暴露时,可以对粘合剂进行选择以使其粘附内衬片材和该表面并且更牢固地(即,更坚韧地)粘附到内衬片材,使得在剥离时粘合剂随着内衬片材一起从基底上去除。
可以以多种方式来控制粘合剂与两个聚合物片材的相对表面粘合的韧度的差异,这些方式包括通过用抑制粘合剂粘合到表面的组合物涂覆一个表面的一个或多个部分。然而,优选地,通过选择或处理聚合物片材使得它们的相对表面表现出表面能差异来控制粘合剂粘合韧度的差异。如果两个表面的表面能之间的差异相对较大-至少5达因/厘米-那么相比另一个表面,粘合剂将明显更坚韧地粘合到一个表面上。当两个表面的表面能差异增加超过5达因/厘米时,在将两个片材分离时所有粘合剂保留在一个片材上的可能性增加。两个片材的粘合表面之间的差异为5至14达因/厘米被认为是合适的。
即使表面的表面能相差小于5达因/厘米,将它们之间插入有粘合剂的两个表面分离也是可能的。在这种情况下,粘合剂可以以大致相等的韧度粘附到两个表面中的每一个上,这意味着在两个表面彼此分离之后粘合剂可以粘附到两个表面(在各个部分处)上。在许多应用中,希望使大部分或全部粘合剂粘附到仅一个聚合物片材(通常是从其余的片材或基底上剥离的片材)的表面上。对于这样的应用,粘合剂接触的两个表面应优选具有相差至少5达因/厘米的表面能。
将内衬片材与其下面的表面分离所需的力的量并不关键,但优选足够小以防止在从表面手动剥离片材时撕裂和大幅拉伸可剥离片材。所需的分离力的量随着选择用于内衬片材、下面的基底表面以及插入于它们之间的任何阻隔组合物或粘合剂的材料的变化而变化。实际上,应该对内衬片和下面的表面之间的粘合韧度进行选择,使得使用正常的人力量就可以将片材从表面上剥离,但也不能那么坚韧以至于人必须撕裂或刺破片材才能将其从表面上剥离。本领域技术人员认识到,许多变量(例如,从表面拉离片材的角度、是否将指甲施加到片材表面、剥离片材的速度、在剥离时成形制品的温度)可以影响片材的剥离特征,并且本文所述的材料包括在对应于材料和成形制品的预期用途的环境条件下可操作的所有材料。
就需要客观测量从下面的基底表面剥离片材所需的力而言,可以使用剥离强度的标准化测试。合适的测试的实施例是ASTM D3330/D3330M,它是对压敏胶带的剥离粘合性的标准化测试。可以使用该程序的改进(例如,用基底材料片材替代ASTM D3330/D3330M中的标准钢片材,并选择适合于所测试的成形制品的预期用途的剥离角度)。在每种情况下,应对成形制品或堆叠制品的特征进行选择,使得内衬片材从基底表面的剥离强度在普通人力量的范围内。
可以使用各种表面处理和聚合物片材成分以影响表面能。在一个实施方式中,基底和内衬片材由同种材料制成。除非以不相同方式处理,否则聚合物片材的两个面通常具有相同的表面能。因此,在包括同种材料的基底和内衬片材的容器中,重要的是以不同方式处理相同聚合物片材的两个面,以便产生对于其两个面中的每一个具有不同表面能值的聚合物片材。这种片材优选处理成使得它们的面的表面能相差5达因/厘米或更多。用于影响聚合物片材的表面能的许多组合物和方法对本领域技术人员已知的,并且可以采用基本上任何这些方法。这些方法包括:常规的表面精加工技术,诸如研磨和抛光、淬火和退火工艺、电晕处理;以及等离子体接触技术,诸如常压、化学和火焰等离子体技术。用于影响聚合物片材表面的表面能的组合物也是公知的,并且包括可与表面接触或反应以改变其化学或物理性质(影响其表面能)的化合物。
合适的表面处理的实施例是称为电晕处理或电晕放电处理的方法,该方法涉及对表面施加高频高压放电。电晕处理提高了聚合物表面的表面能。由于对具有两个否则相同的面的聚合物片材的一个面施加了电晕处理,因此相对于该片材的相对的面,电晕处理将提高该面的表面能。可以控制在电晕处理中施加的功率以将处理基本上限制在片材的一侧上。在非常高的功率下,处理可以提高同一片材的两个面的表面能,这在没有其它表面处理的情况下,将不会产生在其两个面上具有不同表面能的聚合物片材。如果在聚合物片材形成时或在接近其形成的时间对该聚合物片材进行电晕处理,则处理的表面能量提高效果可持续数周、数月或数年。如果在片材制成后数天、数周或更晚对该片材进行电晕处理,则处理的表面能量提高效果可能更短暂(例如,仅持续数天或数周)。在形成或非常接近它们的时间进行电晕处理的聚合物片材可用于本文所述的容器中。还可以在对聚合物片材进行“凹凸处理”(即,无论自片材形成多长时间后进行电晕处理)之后,立即制造本文所述的堆叠制品和制品。
内衬片材也可以优选地在不借助于连续地推动内衬和封盖抵靠彼此(即,内衬和封盖在没有连续施加的外部压力的情况下“粘住”)的机械装置的情况下附接到封盖上。优选地,内衬和封盖在用于使封盖和内衬接触的条件下彼此粘附或粘合。举例来说,如果相对的内衬面和封盖面由同种聚合物制成,则如果在足以使得能够粘合的温度(例如,共同聚合物的熔融温度)下将面推动抵靠彼此,则可以使这两个片材粘合。替代性地,可以在内衬和封盖之间插入粘合剂以形成密封物,只要该粘合剂可将两个相对的面粘合在一起即可。
内衬和封盖之间的密封物可以是可剥离的(即,密封物的拉伸强度可以小于两个聚合物中片材的较弱的片材的拉伸强度),但不是必须是可剥离的。当需要在隔室内容纳(或防止进入)液体时,密封应具有足够的强度(即,刚性和/或弹性),使得在容器的预期一般抓握期间密封不会被破坏。内衬和封盖之间的密封物基本上也是不可逆的(即,密封物的拉伸强度可以大于这两个聚合物片材的较弱的片材的拉伸强度),在这种情况下,通常是通过破坏内衬和封盖中的一个或两个而不是通过沿密封物将它们分离来实现隔室的打开。
考虑到存在于基底中的材料和存在于插入到内衬和基底之间的任何粘合剂、阻隔组合物、附加的聚合物片材或其他部件的材料这两者,应对用作内衬的材料以表现出足够的阻隔性能进行选择,以便在容器的正常使用条件下防止预期存在于内衬的基底面上的任何材料进入隔室的内部。考虑到材料的要避免迁移的知识,基于材料的阻隔性质来选择材料在本领域中是常规的。
在一个优选的实施方式中,内衬材料可剥离地粘附到基底上并且与基底的表面紧密相对,使得除了可能在存在内衬的突片或折叠部分以便于剥离其的选定区域处之外,普通观察者难以分辨出内衬存在。在另一个实施方式中,对基底和内衬的材料或特征(例如颜色)进行选择以清楚地区分内衬和基底是否已粘附。举例来说,可以将白色内衬施加在黑色基底的面上,使得内衬的存在是明显的。内衬、基底或这两者还可以带有标记(例如,线条、箭头或文本“在此处剥离”),突出容器的可以起始将内衬从基底的剥离的部分。
考虑到在层压内衬和基底的位置处基底的阻隔性能,还应对内衬进行选择以具有足够的阻隔性能来维持隔室内所需的条件。食品容器通常旨在维持容纳食品的隔室中所需的气氛(即,气体含量和/或湿度)、化合物在隔室内的存在或不存在或其他物理或化学特性。举例来说,在大气水平的氧气存在下相对易于变色或降解的食物有时被包装在基本上耗尽氧气的气氛中,诸如氮气、氩气、二氧化碳或一氧化碳气氛。这种包装技术通常称为气调包装技术或MAP技术。
对于旨在与所需隔室条件结合使用的容器,应对能够在容器的预期使用的条件下维持这些条件的内衬材料进行选择。这种选择在本领域技术人员的知识范围内。
举例来说,肉类和家禽产品可以包装在如下容器中,在该容器中,基底由PET材料(例如,无定形PET或PETG)制成,并且内衬和封盖中的每一个都是层压聚合物材料。在该实施例中,内衬可以具有由ULDPE或LLDPE构成的在基底侧的面、用于赋予该内衬拉伸强度的尼龙薄层、用于抑制水分和蒸气通过该内衬的EVOH或PVOH薄层,以及由与构成封盖的在内衬侧的面相同的材料构成的在封盖侧的面(即,以便于使内衬和封盖在向相对的面施加热量时热粘合)。在该实施例中,封盖可以具有与内衬相同的层。在一个实施方式中,内衬和封盖是相同的(例如,在横截面中观察到,两个片材具有相同的组成,但是处于使得一个片材的“顶部”接触另一个片材的“顶部”的倒置构型),诸如如下的实施例,在该实施例中,内衬的一部分层压在基底的凸陷表面上,并且内衬的第二部分形成可以被折叠跨过凸陷表面的开口并且密封到其自身的下垂部(即,内衬和封盖是同一聚合物片材或层压体的一部分)。
在使用快速淬火的聚合物片材来促进粘合的实施方式中,优选的是,将片材的被直接进行淬火的面(例如,在水淬吹塑挤出工艺中施加水的面、在铸造工艺中与冷却金属表面相对的面,或与冷却挤出模头接触的面)施加到要与该面进行粘附的片材上。因此,例如,在使具有夹在两个LLDPE层之间的EVOH层的快速淬火的、相对薄的内衬片材粘附到普通(即,未快速淬火)的、相对厚的PET基底片材上的制品中,内衬片材的为了实现快速淬火而施加有淬火剂的LLDPE面是优选施加在PET基底上的面。在该实施例中,可以使用冷夹辊将内衬片材层压在PET基底片材上,并且可以将所得的层压体热成形并切割以产生成形制品,诸如其内衬可以剥离的托盘。在该实施例中,如果也对PET片材进行快速淬火,则PET的经直接淬火的面可以施加在内衬片材的任一面上,正如内衬片材的经直接淬火的面可以施加在基底片材的任一面上一样。层压体可以表现出增强的粘合性,在该层压体中,相邻片材的两个相对的面是经快速淬火的聚合物片材的经直接淬火的面。通过对层压的片材的经直接淬火的面进行选择和布置,本领域技术人员能够获得并选择各种有用的构造。
因为容器可以受制于各种各样的环境条件,所以应该使用与基底具有大致相同的热膨胀系数(“收缩率”)的内衬材料来构造将如此受制的容器。
封盖
除了封盖应该可附接到内衬并且应该表现出所需应用所需的任何性能(例如,拉伸强度、阻隔性能、携带印制标签或粘合标签的能力以及表面外观)之外,用作封盖的材料的特性并不关键。封盖材料可以是与内衬相同的材料,或者它可以不同于内衬材料。
在一个实施方式中,容器以套件的形式提供,该套件包括成形基底(例如,托盘或碗),该成形基底具有内衬和单独的封盖材料,该内衬可剥离地层压在该成形基底的表面上,并且该封盖材料以具有对应于成形基底的封盖将被施加并附接到内衬上的部分的尺寸和形状的卷状或片状封盖提供。
在另一个实施方式中,容器以成形基底(例如,碗或托盘)的形式提供,该成形基底具有可剥离地层压在其表面上的内衬,其中封盖作为内衬的延伸部分存在,并且成形和定位成使得该延伸部分可以折叠跨过基底的承载内衬的部分并附接到内衬上(例如,“带有下垂部的碗”,该下垂部具有足以覆盖碗的形状的大小和形状,并且沿碗的外周具有足够的重叠以使得能够在该下垂部与由碗的外周承载的内衬部分之间进行密封,并且该下垂部被定位和定尺寸成使得它可以被折叠跨过碗的孔,并且围绕碗的外周接触内衬以便于这种围绕整个外周的密封)。
在又一个实施方式中,容器以非成形(即,基本上平坦或平面)的片状基底材料的形式提供,该非成形的片状基底材料具有与其相对的片状内衬材料(具有或不具有置于片材之间的另外的聚合物层、粘合剂、阻隔组合物或其他材料)。可以使基底和内衬同时热成形,然后将封盖附接到内衬上。在再一个实施方式中,使内衬和封盖彼此附接(形成隔室并可选地封闭制品)之后,再将内衬与基底可逆地附接。
粘合聚合物片材
如本文所公开的,聚合物材料的各种层(片材)旨在被组合以形成层压的容器和其他制品,但是在许多实施方式中,层/片材旨在保持彼此可分离(例如,使用普通人的力量可剥离)。本文所述的粘合剂可用于组装这种层压结构。然而,在一些应用(例如,食品容器)中,优选的是,层压结构以不涉及在薄层之间插入粘合剂的方式制造,但是仍然会产生如下层压制品,在该层压制品中,薄层保持相对固定地彼此相关联,直到使用者将该薄片从制品上剥离。本文公开了在不使用插入的粘合剂的情况下可剥离地粘附到其它聚合物表面的聚合物片材,以及制造和使用这种片材的方法。
众所周知,在缺乏以下条件的情况下,不相似的聚合物片材(例如,裸露PE和PET片材)当被推动而互相抵靠时通常不会彼此粘附:静电荷差异、插入的润湿剂、密封剂或粘合剂的存在、聚合物层的共挤出、一个或两个片材中包含促进粘附的添加剂,或者将一个或两个聚合物片材加热到其熔点以上。尽管这些方法可用于粘合聚合物片材,但它们的实用性限于制造本文所述的一些层压制品。
举例来说,由于政府法规、良好的制造实践以及在相邻的聚合物片材之间插入试剂(例如,粘合剂)的额外成本,许多化学品不用于食品包装材料中,并且食品容器优选地不包括不必要的部件。由于该原因,优选制造没有置于聚合物层之间的粘合剂、润湿剂或其他化学试剂的容器。本文所述的一些制品可用于容纳食品,并且食品和层间粘合剂或其他试剂之间的接触(无论是直接接触还是间接接触,诸如通过这些试剂穿过聚合物层或在聚合物层周围迁移来接触)可以引起污染和监管问题。至少在一些实施方式中,本文所述的食品容器(以及其他容器)优选不包括置于可剥离聚合物层之间的粘合剂或其他材料,而是包含如本部分中所述的可粘合聚合物片材。
使聚合物片材可剥离地彼此粘附的方法也会产生制造限制,这些制造限制使这种方法不适于大规模使用。举例来说,如果PE被加热到其熔点以上并且被压靠在PET上,则一些PE膜可以可剥离地粘附到PET基底上。因此,例如,通过堆叠PE和PET这两个片材并使它们通过引起PE熔融的热夹辊,可以将2密耳的PE片材可剥离地粘附到20密耳的PET基底上。然而,这种工艺可能受到热夹器向PE膜传递热量的速率的限制,这导致了相对慢的加工速度且不适用于商业规模的制造。类似地,以高加工速度在两个聚合物片材之间充分且可靠地在递送粘合剂和润湿剂可能是困难的。使用可粘合聚合物片材制成的制品通常可以以更高的线速度来制造,这是因为不存在这些工艺限制。
在聚合物片材之间插入粘合剂、润湿剂或其他材料也会降低“织带状物”(即,在制造工艺期间从制造的制品上修剪或去除的层压聚合物材料)的可再循环性,该“织带状物”是热成形制造工艺产生的副产品。因为在没有将粘合剂或其它试剂粘附到任一片材上的情况下,织带状物的层压聚合物片材可以彼此分离,所得到的经分离片材可以比采用这种试剂的类似工艺制成的片材更容易再循环或再利用。
已经发现,本文所述的层压制品可以使用如下聚合物片材制成,该聚合物片材可以在不使用插入的粘合剂或润湿剂并且在热成形之前不施加热量的情况下可剥离地彼此粘附。可剥离地粘附到其它聚合物上的聚合物片材尤其包括如下聚合物片材,在该聚合物片材中,已诸如通过吹塑工艺中的液体淬火或通过在片材浇铸工艺中的液体(或液体冷却的金属表面)淬火对片材的要粘附到另一聚合物上的面进行了快速淬火。诸如通过使用冷夹辊工艺,通过使经快速淬火的面与另一种聚合物相对并将片材推向该另一种聚合物可以可剥离地粘合这种片材。经快速淬火的面可以是薄的内衬片材的被推动抵靠在相对厚的基底片材的面上的面。替代性地,可以对相对厚的基底片材的面进行快速淬火并将其推向相对薄的内衬片材的面。在任一种构造中,推动经快速淬火的面抵靠另一个面将会引起这两个面粘合,尤其是如果诸如通过在辊和另一个表面(诸如第二辊)之间将这两个片材彼此压靠而将这两个面在大面积上连贯地推动到一起,则将会引起这两个面粘合。实际上,可以对这两个相对的面都进行快速淬火。
认为经快速淬火的聚合物片材面的产生可剥离粘合的性质包括其粘性(tackiness)、可变形性和粘结性。在这种情况下,“粘性”涉及至少在很小程度上表现出粘滞性的触感,诸如当手指沿与表面垂直的方向轻轻地压靠在表面上并沿同一方向收回手指时对人的手指腹的可释放地粘合的感觉。“粘性”还涉及表现出摩擦,其可通过当经快速淬火的聚合物面施加在基底面上时可测量的静摩擦系数来测量。相对较发粘的材料在静止地抵靠在基底表面上时将会表现出比静止地抵靠在同一表面上的较不发粘的材料更大的静摩擦系数。“可变形性”涉及经快速淬火的聚合物面从其原始构造移位的能力,并且更接近地反映该经快速淬火的聚合物面被推动抵靠的聚合物表面的构造。“粘结性”涉及经快速淬火的聚合物面在被推动抵靠聚合物表面时保持基本上整体的聚合物质量(即,没有分裂或破裂)的能力。
尽管该部分中描述的材料被称为“经快速淬火”的聚合物片材,但这些材料的实用性不一定取决于淬火时间的持续时间。相反,它是由经快速淬火的聚合物片材面所表现出的性质(即粘性、可变形性和粘结性)的组合赋予了材料实用性。认识到,本领域的技术人员能够模拟聚合物片材的表面性质和本体性质,这些性质可通过使用不仅仅是依赖于对聚合物退火的持续时间的方法和反应条件的快速淬火来获得。举例来说,聚合物链的退火及其在无定形和结晶区域之间的分布可受到湿度、温度、溶剂的存在、成核剂(或抗成核剂)的存在以及本领域已知的其他因素的影响。不受任何特定操作理论的束缚,据信,降低聚合物片表面处的结晶度和程度是增强聚合物表面粘性的重要因素,并且优选倾向于降低结晶度和/或程度的方法和反应条件。仍然不受任何特定操作理论的束缚,据信,尽管不清楚相对低的密度是粘性的原因、与粘性一致,还是这两者都是,但相对低的密度是由对聚合物表面进行快速淬火产生的另一有利特征。对于大多数聚合物而言,相对低的密度与不太有序(例如,更少结晶)的聚合物结构一致。此外,具有不同密度的聚合物相之间的相转变可有助于在能够进行这种转变的聚合物中的粘附(例如,在层压期间在辊之间压缩时)。
无论是否使用插入的粘合剂,在内衬片材和相对的基底片材之间有用地获得的粘合度优选是足以使得内衬和基底可以被层压并热成形为成形制品,而内衬不会显著从基底脱层的粘合度。更优选地,粘合度足以使得制品不仅可以没有显著脱层地形成,而且还可以用于其预期的最终用途而不会出现意外的显著脱层。取决于制品的应用和用途,特别是对于旨在具有可单独剥离的内衬层的应用和制品,在相邻的内衬片材之间可能需要更大或更小的粘合度。
举例来说,对于本文所述的具有厚的、刚性的基底的食品容器,该基底带有可剥离地粘附于其上的内衬,该内衬具有围绕其外周结合的封盖材料以形成可剥离的防漏“袋”,该内衬优选以足够的程度粘附于基底,使得内衬和基底可以被层压并热成形为托盘的形状,而内衬不会有很大程度从基底脱层(除了在有意形成的突片处之外,例如,为了将内衬从基底上剥离而包括的突片)。更优选地,可以将食物放置在托盘上,并且将封盖材料加热密封到内衬上且在食物的周围(例如,在真空下除去内衬和封盖材料之间的气体)以形成粘附到托盘上的、容纳食物的防漏袋,并且内衬和基底之间的粘合度足以使得可以执行这些操作而基本上不会引起内衬从基底的脱层。还更优选地,粘合度使得即使当包装好的食物经受通常发生在食物批发和零售中的抓握和储存条件时,基本上不会发生内衬从基底也的脱层,直到想要食用食物的个人有意起始这种脱层。
本领域技术人员理解,通常凭经验来评估两个粘附的聚合物片材的摩擦系数和其他特性,并且所选择的制品或应用所需的特征的量级和组合倾向于根据功能而不是数值来限定。因此,考虑到本发明中所教导的内容,试图制造和使用本文所述制品的技术人员将经常选择通过合理的反复试验而凭经验确定的材料,以表现出足以实现所需目的的特征。
虽然不受任何特定操作理论的束缚,但据信对聚合物进行相对快速的淬火倾向于保持聚合物链相对于彼此的无定形形态并减少聚合物链的结晶,而较慢的淬火有助于形成结晶的和其它的有序聚合物形态。据信,相对无序的聚合物链构象提升(比有序形态更多地提升)聚合物链与它们接触的表面结合的能力,这是因为链上表现出结合能力的化学部分不与同一聚合物的其它链相结合,并因此保持可与表面上的那些部分结合。还据信,相对无序的聚合物链构象提升(比有序形态更多地提升)使聚合物链在被推动抵靠这样的表面时移位的能力。因此,据信,与经更缓慢淬火的材料,甚至是由同种聚合物构成的经更缓慢淬火的材料相比,经快速淬火的聚合物材料可以与相对的表面更紧密地相对并且存在更多数量/浓度的与表面结合的部分。相比之下,经缓慢淬火的聚合物中的链自身可以重排以呈现更稳定的构象和能量的链间构型,从而降低它们与这种经缓慢淬灭的聚合物被推动抵靠的表面的“粘合反应性”。
已知结晶度会以相对可预测的方式影响聚合物片材的阻隔性能。举例来说,随着结晶度的增加,尼龙和EVOH膜的透氧性趋向于降低。因此,选择用于内衬和基底片材(和片材内的层)的聚合物应考虑这些特性。举例来说,与如果片材通过普通(空气)吹塑挤出工艺形成相比,如果具有尺寸和组合物相同的层的片材通过液体淬火吹塑挤出形成,则通过将EVOH层夹在两个LLDPE层之间而形成的内衬片材的EVOH层可具有更高的透氧性。在这种情况下,如果片材要表现出与(空气)吹塑片材相同的氧气阻隔性能,则可能需要增加经液体淬火吹塑挤出的内衬片材的EVOH层的厚度。即使可能会需要经验性试验,但已知聚合物片材设计的这种修改在本领域技术人员的知识范围内。
据信,经快速淬火的聚合物的粘性和可变形性是相关的,这是因为随着聚合物的可变形性增加,为了将其可剥离地粘附到聚合物表面上而所需要的粘性较低。类似地,据信,随着聚合物的粘性增加,为了将其可剥离地粘附到聚合物表面上而所需要的可变形性较少。本领域技术人员理解,聚合物组合物、性质和生产方法通常通过合理的经验试验来进行调节,并且此类试验都在这样的技术人员的知识范围内。
经淬火聚合物面与其所粘附的聚合物表面之间的粘合力应足以在制造本文所述制品及其一般(预剥离)使用期间保持粘附性。经淬火聚合物面和聚合物表面粘附的韧性不应太大,而以至于两个聚合物不能被普通人力量的使用者分开,并且也不应太大而以至于任一个聚合物在从另一个聚合物上剥离下之前将会撕裂。举例来说,在零售食品容器中,其中经快速淬火的聚合物片材用作基底的内衬,内衬应该以足够的韧性粘附到基底上,使得容器在制造、运输到用于灌装的食品加工机、以及用于从加工、运输到批发和零售容纳食品时,该内衬都保持粘附到基底上。
内衬片材和基底片材之间的粘附不充分的缺点是,如果片材不是均匀地彼此压靠,则在层压期间片材之间可能会包含气穴。如果层压片材被太猛烈地“夹紧”-即,如果使层压片材偏离平面构造并且偏转的曲率半径太小,则也可以引起这种气穴的形成。当在其薄层之间具有气穴的层压片材被热成形时,热成形的热量可以使袋中的空气膨胀并防止片材的要被粘附的部分之间的粘合。因此,应对用于制造本文所述的成形层压制品的材料和方法进行选择以减少气穴的出现。可以减少气穴出现的两个重要方式是通过层压彼此齐平的片材(即,具有彼此相对的平坦的面,基本上没有皱褶,例如通过穿过热辊或冷辊)并且通过减小层压片材所经受的任何偏转的曲率角。通过引导,可以使片材不会停留在曲率半径小于2英寸的任何拐角周围地进行许多热成形和塑料片层压工艺;当彼此齐平地粘合并围绕具有两英寸或更大的曲率半径的拐角弯折时,保持层压并且不允许片材之间具有气穴的材料的选择应该适合于制造本文所述的制品。
这种容器可以以套件的形式出售,该套件包括基底,该基底带有聚合物内衬片材和封盖材料,该聚合物内衬片材通过经快速淬火的面粘附到该基底上,并且该封盖材料适于与内衬片材粘合(通过粘附性、粘着或熔合)。使用这样的套件,食品加工商、零售商或其他人可以将物品(例如食物)放置在容器上或容器中物品与内衬接触的表面处,并且通过将封盖材料围绕物品粘合到内衬上而将物品密封在隔室内。
制成本文所述的可粘合聚合物片材的材料并不关键,但该材料应该能够表现出本文所述的性质。举例来说,PE和其它聚烯烃被认为是可以进行快速淬火并当在其制造期间如此淬火时将表现出本文所述的性质的合适材料。例如,已通过对PE和ULDPE聚合物进行快速淬火而制备了合适的可粘合聚合物片材,并且当使用冷夹辊被可压缩地推动在一起,然后进行热成形时,那些经快速淬火的聚合物面对平滑的PET基底表现出可剥离的粘附性。
具有经快速淬火的表面的多层膜可用作可粘合的聚合物薄片材,只要在片材的至少一个表面上存在经快速淬火的聚合物即可。在两个面上都具有经快速淬火的聚合物的片材是合适的并且可以例如通过使这两个片材背对背地粘合来制造,该两个片材在其前面上具有经快速淬火的聚合物面。通过压缩具有之间插入有双面片材的两个基底的叠层,这种双面片材可用于将两个聚合物基底可剥离地彼此粘合。
可粘合聚合物片材所粘附的表面的性质并不关键。然而,这种表面应该相对平滑,以便于片材与其紧密相对以及经快速淬火的聚合物层和基底之间的粘合。聚合物基底(例如,PET、PETG、聚苯乙烯等)被认为是合适的,并且其他聚合物无疑也是合适的。
制造本文所述的可粘合聚合物片材的方法并不关键,并且实际上似乎远不如在其制造期间将聚合物片材的可粘合的面从熔融状态进行快速淬火那么重要。优选的制造方法是液体淬火吹塑挤出方法。用于进行液体淬火吹膜挤出的设备可至少从两家制造商Windmoeller&Hoelscher CorPoration(Lincoln,RI;尤其是它们的AQUAREX牌水冷却吹膜挤出仪器)和BramPton Engineering(BramPton,Ontario,Canada;尤其是它们的AQUAFROST牌水冷却吹膜挤出设备)购得。也可以使用各种膜浇铸系统,只要膜的至少一个面由能够在快速淬火时表现出本文所述的性质聚合物制成并且该面经过快速淬火即可。
不需要对整个聚合物片材进行快速淬火,而可以仅对这种片材的一个或多个部分进行快速淬火。举例来说,熔融聚合物挤出物可以层叠到现有膜上,然后对其进行快速淬火(例如,通过用液体浸没熔融面、通过将带有熔融面的膜浸入液体中,或通过压缩熔融面抵靠液冷却的金属表面,诸如其中循环有冷却水的金属辊或与挤出机连接的液体冷却的模头)。进一步举例来说,聚合物片材可以以常规方式形成,其中该聚合物片材的面都没有经过快速淬火。然后,可以使片材的面熔融(无论片材的其他部分是否熔融),并且对熔融的面进行快速淬火。
在一个实施方式中,通过层压至少两个聚合物片材来制造适于热成形为具有可剥离表面的成形制品(例如,食品容器)的聚合物片材的叠层,其中两个相邻片材的相对的面中的至少一个面为具有本文所述性质的经快速淬火的表面。在层压时(例如,通过使堆叠的片材在冷夹辊或其它压缩仪器之间通过),片材变得可剥离地彼此粘附。如果每对相邻片材之间的至少一个表面为具有本文所述性质的经快速淬火的表面,则可以以这种方式可剥离地层压两个以上的片材。当然,也可以制造多片材层压材料,其中一些相邻的片材由于存在具有本文所述性质的经快速淬火的表面而可剥离,并且其它相邻片材由于存在置于它们之间的可剥离的粘合剂而可剥离。
在另一个实施方式中,多个相同的片材层叠在基底的顶上,并且由于存在具有本文所述性质的经快速淬火的表面而可从该构造物中分别剥离。因此,为了存在,可以用多个堆叠的双层膜片材涂覆经再循环的PET基底,每个双层膜片材具有与未用过的PET层相连的经快速淬火的ULDPE层。片材的与基底相邻的经快速淬火的ULDPE层可剥离地粘附到基底上并在该ULDPE层相对的面上显露出未用过的PET层。在该片材上堆叠第二片材,使得该第二片材的ULDPE层可剥离地粘附到第一片材的未用过的PET层上,第二片材具有位于远离基底的未用过的PET层。可以在该第二片材上堆叠另外的层,并且可以将堆叠物热成形,堆叠物的厚度基本上仅受热成形机的操作特征和堆叠物中聚合物的热成形性的限制。类似地,第一聚合物片材(与基底相邻)可以具有与PET片材的两个面相连的经快速淬火的ULDPE,使得该第一聚合物片材的一个面可剥离地粘附到基底上并且在该第一聚合物片材的另一个面上呈现出经快速淬火的ULDPE层,该ULDPE层可以可剥离地粘附到PET-ULDPE双层片材的未用过的PET层上。可以在该第一聚合物片材上层叠另外的双层片材,每个双层片材的PET面朝向基底。
制造容器
本文所述的制品可使用已知的热成形仪器和条件来制造。当然,应基于待加工的材料的特征和特性来选择仪器和条件。基于待加工的材料的特征来选择合适的热成形条件在本领域技术人员的知识范围内。
通过将内衬可逆地附接到基底上并通过将封盖附接到内衬以形成用于容纳材料的隔室来形成容器。
可以在将内衬可拆卸地附接到基底上之前或之后,将基底形成为期望的形状。然而,至少对于热成形容器,将内衬附接到基底上以及使内衬和基底中的一个或两个形成可以方便地同时(或几乎同时)进行。优选地,基底的厚度基本上大于内衬的厚度(例如,10密耳、20密耳或50密耳的基底可以与1密耳、2密耳或5密耳的内衬粘合)。优选地,内衬和基底都是可热成形的,并且优选地在共同的热成形条件下是可热成形的。
在一个实施方式中,基底、内衬和封盖同时经受热成形条件,并且在热成形操作中,内衬与基底的可逆附接以及内衬与封盖的附接基本上同时发生。将物品容纳在以这种方式制造的容器的隔室内需要在热成形操作之后使隔室保持打开,或者需要在热成形期间将物品插入到内衬和封盖之间,使得在热成形之后物品被容纳在隔室内。
可以在基底和内衬之间、内衬和封盖之间或这两者插入一个或多个突片。如果突片延伸超出两个片材的边缘,则该突片可用于在热成形或密封之后帮助分离第一片材。突片可以粘附到任一个片材上或两者都不粘附。
在一个实施方式中,突片相对固定地粘附到内衬片材的在基底上面的下表面上。突片可剥离地粘附到或不粘附到下面的基底上,使得通过抓住突片并通过突片拉动上面的片材,可以将上面的内衬片材从下面的基底上剥离。例如,突片可以通过将内衬的一片段(例如,拐角)折叠在其自身上而形成。
在第二实施方式中,突片相对固定地粘附到基底的成形表面上,并且可剥离地粘附到或不粘附到上面的内衬片材上,使得可以通过以下方式来将上面的内衬片材从表面上剥离:划破(例如,手指甲,或划边缘的器具,诸如叉子的尖齿)上面的内衬片材的位于突片上面的边缘以在突片的位置处开始部分地剥离上面的内衬片材,然后抓住上面的内衬片材的已部分剥离的部分,并且通过拉动该已部分剥离的部分来手动地将上面的内衬片材的其余部分从表面上剥离。
尽管可以使用本文所述的材料和方法来使松散的聚合物片材堆叠物热成形,但是在热成形之前可以方便地将基底和内衬片材彼此粘合(例如,以便于片材的组合、储存、运输、抓握、制造以及对齐)。用于将片材彼此粘合的方式并不关键,但优选不影响片材的带热成形的片材区域中的性质。举例来说,可以通过以下方式来将片材粘合到一起:使用施加到第一片材和第二片材的共同边缘的胶粘剂、将片材的共同边缘熔合、用订书钉将片材钉在一起、使用施加在片材之间在与片材的成形部段不同的片材间区域处的粘合剂将片材粘合在一起,或其他方式,诸如提供连续(即,比其宽度长得多)的基底片材卷,其中内衬片材粘附到该基底上或与其相对。
易剥离的封盖材料-内衬-基底构造
具有可剥离内衬的食品托盘和其他容器的益处(例如,可再循环性)在本文其他地方作了描述,进一步包括附接到最上面的内衬以形成密封隔室的封盖材料的托盘和其他容器的益处也一样在其他地方作了描述。制造可以在不必破坏隔室的情况下将内衬和封盖从容器中移除的容器可以是有利的。可以将隔室从容器基底完好地移除的容易性可以影响容器对将执行这种移除的用户的可取性。这种容器可以展示在容纳在该容器中的物品的销售点,在这种情况下,容器的外观也很重要。在该部分中描述了可以表现出这些性质的基底、内衬和封盖材料的构造。
在这种构造中,在容器的至少一部分,优选地沿着容器的周界的部分处,封盖材料与内衬彼此的粘附比内衬与内衬下面的表面的粘附更坚韧。此外,相对坚韧的粘合区域应该优选沿着至少内衬片材的一个边缘存在,使得可以通过抓住和剥离封盖材料来容易地将内衬和封盖材料之间形成的隔室从内衬下面的表面上完好地剥离。因为在内衬边缘处封盖材料相对坚韧地粘附在内衬上,所以当在内衬的边缘处将封盖材料远离基底提起时,将封盖材料朝向内衬提起将开始内衬从基底上的剥离。该构造有助于通过向本文所述的可热成形堆叠物施加封盖材料,诸如以常规方式来由该可热成形堆叠物制造容器。
在一种构造中,相对厚的基底(例如,20密耳至40密耳厚的PET)具有粘附到其上的单个相对薄的内衬(例如,1密耳至6密耳厚)。在该实施方式中,薄的内衬是横跨基本上基底的整个面可剥离地粘附到基底上的均聚物片材,诸如聚乙烯片材。基底和所粘附的内衬具有如下形状(例如,通过使堆叠的片材热成形形成),该形状包括凹陷部分,该凹陷部分具有环绕其的边沿,边沿优选地基本上是平面的,使得在凹陷部的周界周围接触边沿的平坦片材密封该凹陷部。封盖材料(例如,1密耳至10密耳厚的均聚物或层压聚合物片材)围绕凹陷部的的边沿接触内衬,并且优选地被拉紧,使得封盖材料在凹陷部的周界内具有基本上平面的形状。封盖材料在边沿的至少一部分处粘附或熔合到内衬,并且优选地围绕凹陷部的整个周界粘附或熔合到内衬。如果内衬和封盖的与该内衬接触的面由基本上相同的材料制成(本领域技术人员理解的必要的同一性程度),则可以通过将内衬和封盖中的每一个加热至材料的熔融温度以上、使内衬与封盖(优选地推动它们抵靠彼此,诸如通过形成高强度密封或低强度密封,这些术语用于塑料包装领域中)接触、然后使材料冷却至熔融温度以下来将内衬与封盖熔合。内衬在内衬/基底堆叠物的至少一个边缘处粘附或熔合到封盖。粘附或熔合具有足够的弹性,使得当沿远离基底的方向拉动封盖时,内衬从基底上剥离。所得到的包装可用于在内衬与基底接合时将物品(例如,食品物品或液体敏感部件)包封在封盖和内衬之间形成的隔室内,并用于在不必破坏隔间的情况下将隔室从基底上剥离(例如,通过在封盖与内衬/基底堆叠物的边缘粘附或熔合的位置处将封盖从该基底上剥离)。可选地,容器可以包括拉链型可再闭合的开口,该开口设置在封盖中或封盖和内衬之间,以便于进入封盖和内衬之间的隔室并将该隔室再闭合。
在替代性的实施方式中,容器包括一个以上的内衬,诸如在隔室包括在穿孔内衬和非穿孔内衬之间形成的流体贮存器的实施方式中,其中至少一个内衬粘附到封盖或与封盖熔合。举例来说,容器可以具有基底,该基底形成为包括凹陷部,并且具有:非穿孔内衬,其至少在基底的限定出该凹陷部的部分处可剥离地粘附到基底上;穿孔内衬,其在凹陷部的边沿周围与(可选地粘附到)非穿孔内衬熔合;以及封盖,其在凹陷部的边沿(包括穿孔内衬的边缘)周围粘附到穿孔内衬或与穿孔内衬熔合。当将封盖从基底上剥离时,至少将穿孔内衬(以及可选地非穿孔内衬,例如如果它与穿孔内衬熔合)拉离凹陷部,同时带走封盖和穿孔内衬之间的隔室内不能穿过穿孔的任何物体。如果没有同时将非穿孔内衬从基底上剥离,则能够穿过穿孔的材料(例如,液体)可以与隔室中的其他材料分离并且可以保持与基底相联(并且随后可以通过倾倒或倒出或通过将非穿孔内衬从基底上剥离而与基底脱离)。例如,如果非穿孔内衬围绕边沿与穿孔内衬熔合,则在封盖和内衬彼此不分开的情况下将封盖材料从容器上剥离会将可容纳比穿孔更大的材料和比穿孔更小的材料这两者的隔室剥离。因此,例如,这种容器可用于在容器的凹陷部内容纳肉的切块,由肉渗出的液体可以进入穿孔内衬和非穿孔内衬之间的流体贮存器,肉可以随着密封的隔室被从基底上移走,任何渗出的液体可以在移除隔室的同时被移走(通过在将非穿孔的内衬从基底上剥离的同时剥离封盖)或在移除隔室之后被移走(通过首先将封盖和相关的隔室剥离,然后再将非穿孔内衬从基底上剥离)。
在各种实施方式中,内衬和封盖中的一个或多个可以是赋予如下性质的多个层压片的聚合物片材,诸如具有各种聚合物层压片的片材,这些性质为阻隔性、拉伸强度、粘合性、与相对的聚合物面熔合的能力、连接相邻的层压片的能力或其他性质。内衬和封盖也可以是均聚物片材。
基底可以具有多个凹陷部,并且其中的每个凹陷部可以用相同的内衬片材或不同的内衬覆盖。一些或所有凹陷部可以具有施加到其上的单件封盖。类似地,多件封盖(由相同材料或不同材料构成)可以围绕单个凹陷部或横跨单个凹陷部固定(例如,具有平行边缘的两件紧密间隔的封盖可以横跨凹陷部固定),以产生除了由封盖件的边缘限定出的狭缝处以外都闭合的隔室。为了便于制造、填充和组装,优选将容器制造成两个部件:第一部件包括基底以及可剥离地粘合到该基底的所有内衬(具有包括任何凹陷部的形状,优选地通过将基底-内衬堆叠物热成形而形成),并且第二部件包括封盖;然后用所需物品(例如,在凹陷部内的电子部件或家禽部件)填充容器;并然后将封盖密封到成形的并填充的内衬-基底部件上。第一部件可包括多个可分离的容器,每个容器具有凹陷部并可在封盖已密封到该容器上之后通过切割或撕裂第一部件来分离。
如果本部分中所述类型的容器以便于在将封盖从基底上剥离时将至少一个内衬从基底上剥离的方式形成和成形,则该类型的容器可以是特别有利的。这可以通过使内衬和封盖在内衬的边缘处粘合或熔合来实现,使得经过粘合/熔合边缘剥离封盖会引起内衬从其下面的表面(即,从基底或从插入于基底和与封盖粘合/熔合的内衬之间的另一内衬)上的剥离。这种粘合/熔合可以通过在使内衬粘合之前将内衬与封盖粘合或熔合来实现。然而,这种制造方法可能难以执行并且可能会妨碍在内衬和封盖之间包装物品。更典型地,基底所粘附的内衬将与封盖材料分开地制造,并且在将物品包装在内衬和封盖之间形成的隔室内之后,再将封盖和内衬粘合或熔合。
在粘合/熔合期间可以通过使内衬的边缘与封盖材料接触而将内衬的边缘可以与封盖材料粘合或熔合。为了便于制造,出于加强边缘的目的,并且出于美观原因,热成形容器通常具有弯曲的或弯折的边缘。在现有技术的容器中,将封盖粘合到容器的边缘通常不受特别关注。相反,通常在将封盖施加到容器上的边缘上之后而在该边缘附近修剪封盖,并且有时对封盖的边缘进行加热,使得它围绕容器的边缘卷曲或收缩以更紧密地贴合该边缘。在本部分中所述的构造中,重要的是使粘附到基底上的内衬的边缘相对坚韧地粘合到封盖上(相对于内衬与基底粘合的韧度),使得在将封盖从基底上剥离时可以将内衬从基底上剥离。为了便于内衬边缘与封盖的粘合,应当使内衬边缘与封盖在封盖与内衬粘合(通过粘附、粘合、熔合或其他方式)时紧密相对。可以以本领域已知的基本上任何方式来实现这种紧密相对。
可以使内衬的边缘和封盖材料在它们之间的粘合期间紧密相对的一种方式是通过将封盖和内衬推动到一起而成为如下构造,在该构造中,内衬的边缘在施加引起封盖和与该封盖接触的内衬部分粘合的环境条件(例如,温度、辐射、压力或提供粘合剂)期间保持抵靠封盖。举例来说,通过在等于或大于共同的材料的熔融温度下使内衬的粘合封盖面和封盖材料的粘合内衬面接触,可以使具有由与封盖材料的粘合内衬面相同的材料构成的粘合封盖面的内衬与封盖材料粘合。
当已知施加到封盖材料的剥离力将传递到与封盖粘合的内衬的位置时,可以使封盖与内衬在内衬与封盖的粘合期间优先在该位置处维持紧密相对。类似地,在内衬与封盖的粘合期间被维持这种紧密相对的位置可以指示在制成的容器上,使得容器的使用者可以选择该位置作为用于剥离的适当位置。
阻隔组合物
可以插入到本文所述的制品和方法中使用的聚合物片材之间的阻隔组合物的特性和组成并不重要。本领域技术人员将认识到,可以使用基本上任何材料来作为两种聚合物之间的阻隔组合物,只要它基本上能防止这两种聚合物在至少一种聚合物可以热成形的条件下熔合即可。为此目的,已知有多种这样的组合物。当然,用于制造食品用的成形制品的阻隔组合物应选择为与食物相容。
合适的阻隔组合物的实施例包括粘合剂(例如,可剥离的粘合剂,诸如压敏粘合剂)、已知的聚合物剥离剂,置于聚合物层之间的聚合物膜或纸膜,以及各种液体(包括低粘度硅油)。
如果用组合物涂覆两个表面中的至少一个,则在热成形条件下,置于这两个表面之间(例如,如本文所述在第一聚合物片材和第二聚合物片材之间,或在两个第二聚合物片材之间)的该组合物可用作两个表面之间的阻隔组合物,从而在热成形条件下防止这两个表面的表面与表面接触和熔合。
阻隔组合物仅当其置于相对的聚合物表面之间时才能在热成形条件下防止这些表面之间的熔合。由于该原因,阻隔组合物必须置于表面之间的不希望表面之间熔合的整个区域。这可以通过各种方式,包括使用液体和固体阻隔组合物来实现。当要将堆叠物热成形以制造多个成形物体时,该多个成形物体不是在一些部分上熔合,而是在至少一个部分处熔合(例如,肉托盘的堆叠物仅在托盘的一个拐角处的单个易碎延伸部处熔合),则阻隔组合物是置于聚合物片材之间非熔合区域中,而不是置于聚合物片材之间希望熔合的区域中。
应对液体阻隔组合物进行选择,使得它们完全涂覆(即润湿)在至少一个表面处的不需要熔合的整个区域上。这可以通过选择表面张力显著大于(即大至少2达因/厘米,优选至少10达因/厘米)与液体阻隔组合物接触的表面的表面能的液体阻隔组合物(即,无论在与表面接触的条件下是否为液体,但至少在热成形条件下为液体的组合物)来实现。该表面能差异应该确保液体阻隔组合物完全润湿(即涂覆)表面的不希望熔合的区域。优选地,液体阻隔组合物的表面张力显著大于两个表面的表面能,使得在两个表面被推动彼此紧紧抵靠的点处,液体不会从表面之间移位。
应对固体阻隔组合物(例如聚合物片材)进行选择,使得固体覆盖不希望熔合的整个区域。固体的特性并不关键,只要它不会妨碍聚合物片材的待热成形部分达到热成形条件即可。固体阻隔组合物由于各种原因而可以防止表面熔合(和/或)使其不能熔合到一个或两个表面,这些原因中的任何一个都足以使材料适合作为固体阻隔组合物。一些固体可以被预测为合适的阻隔组合物,而其他固体可能需要经验试验(例如,使之间插入有固体的两个聚合物片材热成形),以便确定它们的适用性。无论哪种方式,选择合适的固体阻隔组合物都在本领域技术人员的知识范围内。
可以使用的另一种类型的阻隔组合物是作为添加剂掺入聚合物片材中的一个或两个的组合物。这些组合物在聚合物的当被加热、压制、拉伸或以其他方式操纵时的表面处进行熔融并“散开”。如果在聚合物片材中的一个或两个中包含这种组合物,使得组合物在至少一个片材的处于热成形条件下的表面处散开并且防止聚合物片材自身之间的接触,则该组合物可用作本文描述的制品和方法中的阻隔组合物。表现出这种散开行为的多种多样的组合物在本领域中都是已知的。
粘合剂
可以置于在本文所述的制品和方法中使用的聚合物片材之间的粘合剂的特性和组成并不关键。本领域技术人员将认识到,可以使用基本上任何材料作为两个聚合物之间的粘合剂,只要该材料将两个聚合物层可逆地粘合并且不需要用比实际施加于聚合物层的普通人力量更大的力来分离聚合物层。已知有多种多样的这种组合物可用于此目的。对于本文所述的与食品接触的制品,应对所使用的任何粘合剂进行选择以与食物相容。
当在两个聚合物片材之间使用粘合剂时,可以使用该粘合剂来涂覆两个片材之间的基本上整个界面区域(以“浸涂”它们)。界面区域的一部分中可以没有粘合剂,以允许熔合(如果不存在其他阻隔组合物)或留下非粘附部分以便于剥离。
在可剥离聚合物片材和下面的表面之间所使用的粘合剂优选是可剥离的,这意味着可以通过普通人力量优选地不会撕裂或基本上拉伸片材地将聚合物片材从表面上剥离。优选地,使用涂覆重量为约0.6盎司/英寸至15盎司/英寸的的粘合剂来将可剥离的片材粘附到下面的表面上。
各种各样的合适的粘合剂是本领域已知的并且可如本文所述使用。压敏粘合剂是可以使用的合适的粘合剂。同样地,在将一个表面从另一个表面上剥离时优先粘附到两个粘附的表面中的一个表面上的粘合剂是合适的并且在某些实施方案中是优选的。举例来说,如果粘合剂粘附到可剥离的聚合物片材上的强度比其粘附到片材通过该粘合剂粘附到的表面的强度更大,则当该粘合剂被从表面上剥离时,该粘合剂将倾向于保留在该片材上。
可以使用各种化合物和表面处理来减少从表面拉出粘合剂所需的力,并且这些化合物和处理可用于调节粘合剂对本文所述表面的粘附。
可用于本文所述制品的粘合剂的具体实施例包括聚硅氧烷基粘合剂、橡胶胶合剂以及丙烯酸粘合剂(例如,由National Adhesives of Bridgewater,NJ制造的MULTI-LOK牌类的丙烯酸粘合剂中的水性压敏丙烯酸粘合剂)。
热成形仪器和条件
可使用已知的热成形仪器和条件来制造本文所述的制品。当然,应基于待加工材料的特性和特征来选择仪器和条件。基于待加工材料的特性来选择合适的热成形条件在本领域技术人员的知识范围内。
印制(printing)
文本、图像或其他图形材料可以被印制到本文所述的一个或多个聚合物片的一个或多个面上。可以使用多种多样的材料和方法来将这种材料印制到聚合物片材的表面上。在聚合物材料上印制所固有的困难是印制物通常可以通过热、光或机械磨损而容易地从聚合物表面移位,从而导致印制质量降低。此外,不希望用于印制的材料与隔室内的材料接触。
如本文所述,对于粘合剂,印制物与聚合物片材的粘合韧度可能会受在聚合物片材上进行印制之前对该聚合物片材进行的表面处理的影响。例如,电晕处理和等离子体放电技术可以提高聚合物表面的表面能,使该聚合物表面易于被印制物更坚韧地粘合。同样地,对在其上具有印制物的聚合物表面进行表面处理(例如,电晕处理)可以提高该表面(包括印制物出现的部分)的表面能。优选地,可以提高或降低在本文所述的制品中被粘附或粘附的两个聚合物片材之一的表面的表面能,使得当将两个片材彼此分离时,在两个片材界面处的印制物的大部分或全部都保持附着在这两个片材之一上。
油墨、粘结剂,用于制备接受印制的表面的材料以及通过表面制备形成的产品可包括在食品产品中不合需要的产品。因此,当本文所述的制品用于携带印制以及容纳或接触食品这两者时,应当注意选择适合用于食品容器的印制和表面制备材料(即,安全食用或不溶于食品)或在食品和任何此类物质之间形成阻隔(即,以防止它们迁移到食品中)。
举例来说,在由厚的可热成形基底构成的食品容器中,所述可热成形基底具有可剥离地粘附到其上的薄的柔韧内衬片材,基本上任何在一般的食品包装和储存条件下不会迁移穿过内衬片材的材料都可用于在基底上进行印制或用于制备基底的用于印制的表面。至少在容器的内衬插入于基底和储存在容器中的食物之间的部分中,内衬的存在将抑制或防止这些组分从基底表面大量迁移到食物中。因此,即使是不适合包含在食品中并且通常会溶解在食品中的油墨也可以用于在食品容器的基底上进行印制,只要将在一般条件下油墨不能迁移穿过的内衬片材置于容器中的食品和涂有油墨的表面之间(不管油墨和食品之间是否插入其他材料)即可。如果想要透过内衬看见印制在基底上的字符或图像,则内衬应该是足够透明或半透明的,以使得这种看见成为可能。
本文描述的食品容器的一个实施方式(称为“双面印制容器”)是大致平面的托盘或盘子,该托盘或盘子带有从容器的两个面都可见的印制,并且在即使是用在印制工艺中的材料不适合与食物接触的情况下也适合于容纳食物。该实施方式包括基底片材(例如,相对厚的可热成形材料,诸如未用过的PET或RPET)和相对薄的内衬片材(例如,透明的单片式PE片材,或透明的或半透明的多层片材,其中EVOH层夹在PE层之间)这两者。置于基底片材和内衬片材之间的是通常不透明的经印的刷片材,该经印制的片材在其一个或两个面上带有字符、图表、图像或其他视觉标记。
在双面印制的容器中,经印制的片材的特性并不关键,但是它应该可固定地放置在内衬片材和基底片材之间(即,与基底片材和内衬片材这两者可熔合、可粘附或可粘合,或被充分地穿孔以使得基底片材和内衬片材的粘合足以将该经印制的片材保持在适当位置而又不损害制成容器的结构完整性)。在其组装状态下,双面印制的容器在其装盛食品的面上具有内衬片材,该内衬片材覆盖在经印制的片材上(使得该经印制的片材上的标记优选透过内衬片材可见),并且经印制的片材覆盖在基底上(使得该经印制的片材上的标记优选透过基底可见)。在这种组装状态下,基底可以提供本体物理性质(例如,刚性和形状),经印制的片材可以提供所需的视觉外观,以及内衬片材可以防止经印制的片材或基底片材上或其中存在的任何不希望的材料转移到食品中,该食品与内衬的与经印制的片材和基底片材相对的面相对的面接触。
与本文所述的其他带有内衬的容器一样,双面印制的容器可与封盖材料组合,该封盖材料封闭容器中的一个或多个孔或空间。封盖可以可剥离地粘附或粘合到容器的一个或多个部分、与容器的一个或多个部分熔合,或这些的组合。对于食品储存应用,与食品相容的封盖优选地围绕由与食品相容的内衬材料限定出的区域或腔体的周界密封,所述内衬材料可以可剥离地或坚韧地附接到基底材料上。举例来说,当两个面在足以使材料熔融的温度下彼此相对时,具有由与内衬片材的面相同的材料(例如,ULDPE)制成的面的封盖材料可以与内衬片材熔合。封盖可以在其上具有印制物,在将封盖施加到容器(例如,施加预印制的包装设计)之前、在对容器进行这种施加和密封(例如,施加“包装”日期或“使用”日期)之后,或这些的组合进行印制。在包装期间或之后,还可以添加贴花、贴纸、价格标签、纸套和其他已知的产品包装部件。
在双面印制的容器的一个专用实施方式中,内衬片材和基底片材的每一个基本上都是透明的,并且经印制的片材基本上是不透明的并且在其两个面上进行印制。此外,在制成容器中,经印制的片材的一个面在其表面上具有如下材料,该材料与内衬片材的结合韧度比该经印制的片材与基底的粘合韧度更大(即,使得可以将内衬片材和经印制的片材一起从基底片材上剥离)。举例来说,经印制的片材的与内衬片材相对的面可以由与内衬片的相对面相同的材料制成(例如,每个面可以是相同的PE),使得这两个片材在热成形时或通过热夹辊时熔合,该热夹辊传递能熔融相对的面的足够的热量。替代性地,可以通过使内衬片材、经印制的片材和基底片材热成形来制造整体容器,其中内衬片材和经印制的片材的相对的面由同种材料制成,并且经印制的片材和基底片材的相对的面也是由同种材料(不一定与内衬片材面和经印制的片材面中的相对的面相同)制成,使得当将这三个片材热成形时,内衬片采与经印制的片材熔合,经印制的片材与基底片材熔合,并且整体容器产生。
在双面印制的容器中,在经印制的片材的面向内衬片材的面上的印制可包括例如再循环说明、将经印制的片材和内衬片材从基底片上移除的说明、在密封之前将要容纳的食品定位在容器上的说明或图解、要容纳的食品的配方或烹饪说明等。经印制片材的面向基底片材的面的印制可包括例如营养信息、食品制造商或包装商的联系信息、要容纳的食品的配方或烹饪说明,用于拆卸容器和再循环容器的一个或多个部件的说明、商标或商品外观材料,以及设计或图形材料。
肉托盘和其他成形制品
在一个实施方式中,本文所公开的主题包括肉托盘,该肉托盘至少包括被同时热成形以形成托盘的基底片材和内衬片材。如本文所使用,术语“热成形”旨在涵盖通过对片材加热并对片材的相对侧面施加压差以使片材与模具表面的形状相符来使热塑性片材或堆叠的片材成形的各种方法。
尽管根据使基底片材和内衬片材同时热成形的优选实施方式偶尔描述了本发明的主题,但是在阅读本发明之后将理解,本主题还包括同时形成基底和单个内衬片材,以及通过其他方式,例如通过冲压、注射成型或吹塑成型来使内衬片材和基底成形。基底片材虽然优选是可热成形的塑料,但也可以是其他材料,例如金属。
在称为真空模塑的热成形的一个实施例中,将片材定位在阴模块(或不太常用的阳模块)附近,并施加真空以拉动片材抵靠模具表面。可以使阳模块在片材的与阴模块相对的一侧上压靠片材,以协助使片材与阴模块的形状一致。然而,当使用阳模来协助形成本文所述的成形制品时,必须注意,阳模不能防止基底和内衬片材之间的分离以及随后的贮存器形成。
在本文所公开的主题的优选实施方式中,包括平面的塑料薄(例如,1密耳至7密耳)片材(“内衬片材”)的堆叠物定位在更厚(例如,10密耳至40密耳)的平面基底片材的表面上,以形成为肉托盘。如果在堆叠物之间插入阻隔组合物以防止它们熔合,则可以在第一堆叠物的顶上层叠另外的内衬片材/基底片材堆叠物。
片材可以以片状形式或卷状形式提供。为了便于运输、储存和热成形,堆叠的片材可以以连续的卷状形式提供到热成形机,其中卷状物的各层之间插入有阻隔组合物。卷状物可以通过热成形机连续地进料,其中每个长度的托盘片材被转位,然后热成形为一种形状,即肉托盘。卷状物的长度和宽度可以根据需要而定。例如,主垫卷状物的宽度可以是5英寸至60英寸。
将片材的堆叠物作为一个单元而热成形为所需制品的形状,例如在肉托盘的凹陷内部具有内衬片材的肉托盘。在冷却时,由于基底片材的厚度和刚度而使托盘保持其热成形的构造;内衬片材的构造可以通过热成形来设定,或者通过片材间粘合剂的存在来协助。
肉托盘像传统的肉托盘一样使用没有内衬的普通肉托盘。然而,与上述现有技术的肉托盘不同,不需要或不用尝试将“吸水片”或其他吸收性内衬放入到托盘中。在使用之后,可以简单地将上部内衬片材剥离以释放隔离在基底和内衬片材之间或在粘附的多个内衬片材之间的贮存器内的渗出物。
模具以及由此热成形的托盘系统可以具有各种形状。通常,所得到的托盘将具有顶部敞开的内部腔体,该内部腔体具有底板和连续的侧壁。与传统的肉托盘和其他食品容器一样,成形制品可包括脊状的、扁平的或其他形状的部分。成形制品还可以具有用于容纳不连续的食物部分部段的单独部段,并且每个隔室可以具有一个或多个贮存器,所述贮存器根据需要与隔室的内部连通或与其他隔室的贮存器连通。
容器的用途
本文所述的容器可用于隔离容纳在隔室内的制品。本文所述的容器(尤其是多层的储存容器)的重要预期用途是容纳有释放液体(“渗出”,液体有时被称作为“清除物”)的倾向或以其它方式弄脏其容器而使得弄脏的容器通常不适于再循环的食品产品,诸如肉、家禽或海鲜的切块。
用于渗出食品产品的容器通常包含用于吸收清除物的吸收性材料。即使当存在吸收性材料时,容器也会被弄脏和污染到消费者不希望再循环该容器的程度,并且许多市政当局禁止将这些物品包括在再循环流中。即使吸收性材料未附着到容器上,但特别是考虑到吸收性材料的清洗所带来的混乱,吸收性材料的污垢也会导致消费者丢弃整个容器,而不是试图将其各种部件分类并清洗。食品包装废物构成了送往垃圾填埋场的当前固体废物流的很大一部分。
容纳在本文所述容器内的渗出食品产品就像在先前已知的容器中一样渗出。然而,一旦从它们中取出食品产品,就可以将封盖和内衬从基底上剥离并丢弃,从而产生基本上干净的基底,该基底适合包括在再循环料流中。通过再循环基底并仅丢弃相对薄的内衬和封盖层,可以显著减少送往垃圾填埋场的材料的体积和重量。此外,消费者越来越多地寻求具有最少不可再循环包装的产品。
本文所述的食品容器通常通过使基底预成形来使用,该基底具有可剥离地粘附在其面上的内衬片材。优选地,基底具有包括用于容纳食物的凹陷部分(例如,碗或高壁托盘)的构造。内衬覆盖凹陷部分。在将食物放置在基底上或基底内之后,将封盖材料附接到内衬材料以形成包封食物的封闭的隔室(例如,通过使封盖与内衬围绕碗的边缘或基底的壁粘合或熔合)。
各种内衬和封盖物品已用于具有由无定形PET或PETG形成的基底的原型容器中。已经被确定的合适材料至少包括以下层压的聚合物片材:
由LLDPE-粘接层-EVOH-粘接层-LLDPE组成的多层片材;
由(ULDPE和LLDPE的混合物)-粘接层-EVOH-粘接层-LLDPE组成的多层片材;
由LLDPE-粘接层-EVOH-粘接层-PETG组成的多层片材;
由(ULDPE和LLDPE的混合物)-粘接层-EVOH-粘接层-PETG组成的多层片材;以及
ICE(TM;Bemis EuroPe,Soignies Belgium)牌高性能阻隔膜。
本文引用的每篇专利、专利申请和出版物的公开内容均通过援引以其全文并入本文。
虽然已经参照具体实施方式公开了该主题,但是显而易见的是,在不脱离本文描述的主题的真实精神和范围的前提下,本领域的其他技术人员可以设计出其他实施方式和变型。所附权利要求包括所有这些实施方式和等同变型。

Claims (27)

1.一种由可热成形片材形成的制品,所述可热成形片材具有外周边缘并具有足够的刚性以限定出所述制品的构造,所述制品包括
具有延伸部的主体,所述延伸部远离所述主体在外周延伸,所述延伸部包括:
所述可热成形片材的外周边缘,
弯折区域,所述弯折区域包括弯曲部分并介于所述外周边缘与所述主体和所述延伸部之间的连接处之间,
外周凸缘,所述外周凸缘介于所述外周边缘和所述弯折区域之间,所述外周凸缘经由弯头连接至所述弯折区域,以及
弯折部分,所述弯折部分介于所述外周边缘与所述连接处之间,
所述弯折部分具有平滑的外周,并且被充分弯折成使得所述可热成形片材的外周边缘从所述制品的外周移位,由此所述制品具有平滑外周。
2.根据权利要求1所述的制品,其中,所述主体具有圆角矩形托盘的形状,并且在所述圆角矩形托盘中形成有凹陷隔室,所述延伸部完全包围所述隔室的外周。
3.一种托盘,所述托盘适于使用外包裹(OW)、真空密封包装VSP和气调包装MAP密封技术中的每一种来用密封膜密封,所述托盘为
权利要求2所述的制品,其中,所述凹陷隔室被平坦的密封表面包围,所述密封表面适合于使用VSP和MAP密封技术中的任一种将所述密封膜密封到所述密封表面上;并且
其中,所述弯折部分被充分翻卷到所述延伸部的里侧下方,使得所述外周边缘至少大致与外周相反地转动,所述弯折部分和所述外周边缘限定出翻转边缘。
4.根据权利要求2所述的制品,所述制品进一步包括:
至少一个柔性内衬片材,所述至少一个柔性内衬片材与所述可热成形的片材相符,并可剥离地附接到所述可热成形的片材上。
5.根据权利要求4所述的制品,所述制品进一步包括封盖,所述封盖完全围绕所述凹陷隔室附接到所述内衬片材。
6.根据权利要求1所述的制品,其中,所述延伸部的弯折部分被充分弯折,使得在所述外周边缘处延伸穿过所述可热成形片材的平面从所述延伸部的在所述弯折区域与所述连接处之间的平面偏移不小于120度的角度。
7.根据权利要求6所述的制品,其中,所述平面偏移不小于135度。
8.根据权利要求6所述的制品,其中,所述平面偏移不小于180度。
9.根据权利要求6所述的制品,其中,所述平面偏移不小于270度。
10.根据权利要求1所述的制品,其中,所述弯头与所述弯折区域之间引入有间隔件。
11.根据权利要求10所述的制品,其中,所述弯折区域以不少于75度但少于105度的角度将所述间隔件与所述延伸部的在所述连接处和所述弯折区域之间的部分连接。
12.根据权利要求10所述的制品,其中,所述弯折区域以90度至93度的角度将所述间隔件与所述延伸部相互连接。
13.根据权利要求10所述的制品,其中,所述弯折部分包括所述间隔件。
14.根据权利要求1所述的制品,其中,所述延伸部具有翻转构造,由此所述弯折区域和弯折部分的曲率使所述外周边缘从所述制品的外周反外周地移位。
15.根据权利要求14所述的制品,其中,所述弯折区域和所述弯折部分的曲率使所述外周边缘充分移位从而沿着所述制品的外周移动手指的人不能感知到所述外周边缘。
16.根据权利要求1所述的制品,其中,所述制品在视觉上是透明的。
17.一种由可热成形片材形成的制品,所述可热成形片材具有外周边缘并且具有足够的刚度以限定出所述制品的构造,所述制品包括主体并且具有远离所述主体在外周延伸的延伸部,所述延伸部包括可偏转凸缘,所述可偏转凸缘包括间隔件,所述间隔件带有可热成形片材的外周边缘,所述间隔件通过弯折区域以直角连接到所述延伸部,所述弯折区域具有平滑的轮廓。
18.一种制造成形制品的方法,所述方法包括:
使热塑性塑料形成为包括主体和可偏转凸缘的形状,所述主体具有带有开口的凹陷隔室,且所述可偏转凸缘在所述开口的整个外周周围,
所述可偏转凸缘包括间隔件,所述间隔件带有所述热塑性塑料的外周边缘,所述间隔件通过延伸部和弯折区域连接到所述主体,所述延伸部远离所述主体在外周延伸,所述弯折区域具有平滑的轮廓并将所述间隔件与所述延伸部以不少于75度但少于105度的角度相互连接,并且
所述可偏转凸缘包括弯头和在外周边缘处的外周凸缘,所述弯头以除了180度之外的角度将所述外周凸缘连接到所述间隔件;
使撞击头撞击所述间隔件以使所述间隔件朝向所述延伸部偏转,由此,由于所述可偏转凸缘的至少一部分相对于所述至少一部分的撞击前位置变得弯折而使所述间隔件与所述延伸部之间的角度的大小减小,弯折部分选自由所述延伸部、所述弯折区域和所述间隔件组成的组;
将所述弯折部分加热至少到所述热塑性塑料的玻璃化转变温度;以及
使所述撞击头与所述间隔件脱离,由此所述弯折部分即使在撞击中断时也能保持偏离所述弯折部分的撞击前位置,以产生具有平滑外周的主体。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,将所述弯折部分冷却到所述玻璃化转变温度以下之后,再使所述撞击头与所述间隔件脱离。
20.根据权利要求18所述的方法,其中,所述弯折区域以90度至93度的角度将所述间隔件与所述延伸部相互连接。
21.根据权利要求18所述的方法,所述方法进一步包括使用膜密封所述隔室,所述膜在所述开口的整个外周周围接触所述主体的所述平滑外周。
22.根据权利要求18所述的方法,其中,所述形状通过以下步骤而形成:将所述热塑性片材热成形为所述形状,然后从所述片材切割出所述形状以在从所述片材切割出的所述形状的位置处产生所述形状的所述外周边缘。
23.根据权利要求18所述的方法,其中,在使所述撞击头撞击所述间隔件,并将弯折部分加热至少到所述玻璃化转变温度之后,使所述撞击头进一步撞击所述间隔件,以在使所述间隔件朝向所述延伸部进一步偏转,然后将所述撞击头与所述间隔件脱离。
24.一种制造具有凹陷隔室和平滑外周的容器的方法,所述方法包括:
使热塑性片材形成为包括主体和可偏转凸缘的形状,所述主体包括所述凹陷隔室,并且所述可偏转凸缘在所述主体的外周处包围所述隔室,所述外周通过从所述片材切割出所述形状以形成所述形状的外周边缘而形成,
所述可偏转凸缘包括带有所述外周边缘的间隔件,所述间隔件通过延伸部和弯折区域连接到所述主体,所述延伸部远离所述主体在外周延伸,并且所述弯折区域将所述间隔件与所述延伸部相互连接,
所述可偏转凸缘包括外周凸缘和弯头,所述外周凸缘包括所述外周边缘,并且所述弯头以除了180度之外的角度将所述外周凸缘连接到所述间隔件,
所述弯折区域具有平滑的轮廓并且以不少于75度但少于105度的角度将所述间隔件与所述延伸部相互连接;
使撞击头撞击所述间隔件以使所述间隔件朝向所述延伸部偏转,由此,由于所述可偏转凸缘的至少一部分相对于所述至少一部分的撞击前位置变得弯折而使所述间隔件与所述延伸部之间的角度的大小减小,弯折部分选自由所述延伸部、所述弯折区域和所述间隔件组成的组;
将所述弯折部分加热至少到热塑性塑料的玻璃化转变温度;
将所述弯折部分冷却到所述玻璃化转变温度以下,由此所述弯折部分即使在撞击中断时也能保持偏离所述弯折部分的撞击前位置,以及
使所述撞击头与所述间隔件脱离,以产生具有平滑外周的所述主体。
25.根据权利要求24所述的方法,其中,将所述弯折部分冷却到所述玻璃化转变温度以下之后,再使所述撞击头与所述间隔件脱离。
26.根据权利要求24所述的方法,其中,所述弯折区域以90度至93度的角度将所述间隔件与所述延伸部相互连接。
27.一种用于制造成形制品的系统,所述成形制品具有带有平滑外周的主体,所述系统包括:
热成形机,所述热成形机包括至少一个模具,所述至少一个模具用于将热塑性片材形成为包括所述主体和位于所述主体的外周周围的可偏转凸缘的形状;以及至少一个切割器,所述切割器用于在外周边缘处从所述热塑性片材切割出所述形状,
所述可偏转凸缘包括间隔件,所述间隔件带有热塑性塑料的外周边缘,所述间隔件通过延伸部和弯折区域连接到所述制品,所述延伸部远离所述制品在外周延伸,并且所述弯折区域将所述间隔件与所述延伸部相互连接,
所述可偏转凸缘包括外周凸缘和弯头,所述外周凸缘包括所述外周边缘,并且所述弯头以除了180度之外的角度将所述外周凸缘连接到所述间隔件,
所述弯折区域具有平滑的轮廓并且以直角将所述间隔件与所述延伸部相互连接;
撞击头,所述撞击头与所述热成形机可操作地连接,以使所述撞击头撞击所述间隔件以使间隔件朝向所述延伸部偏转,由此,由于所述可偏转凸缘的至少一部分相对于所述至少一部分的撞击前位置变得弯折而使所述间隔件与所述延伸部之间的角度的大小减小,弯折部分选自由所述延伸部、所述弯折区域和所述间隔件组成的组;以及
加热器,所述加热器用于将所述弯折部分加热至少到所述热塑性塑料的玻璃化转变温度。
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