EA028788B1

EA028788B1 - Пакет для настаивания и способ его производства

Info

Publication number: EA028788B1
Application number: EA201492107A
Authority: EA
Inventors: Эдриан Майкл Вудворд
Original assignee: Юнилевер Н.В.
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2017-12-29
Also published as: EA201492107A1; PL2874796T3; US20150151902A1; EP2874796A1; IN2014MN02521A; ES2556908T3; CN104507661B; CN104507661A; WO2014012731A1; EP2874796B1; JP6158326B2; JP2015524775A

Abstract

Настоящее изобретение относится к пакету для настаивания и способу его изготовления, согласно которому: (a) обеспечивают первый лист термопластичного материала; (b) выполняют термоформование частей первого листа с приданием им трехмерной формы таким образом, что первый лист становится пористым; (c) обеспечивают второй лист материала; (d) осуществляют дозированную подачу настаиваемого вещества в термоформованные части первого листа или на второй лист; (e) запечатывают первый лист со вторым листом с образованием карманов, содержащих настаиваемое вещество, так что каждый карман содержит по меньшей мере одну термоформованную часть первого листа; (f) разрезают карманы по местам запечатывания с формированием пакетов для настаивания, каждый из которых имеет камеру, содержащую настаиваемое вещество, при этом первый лист представляет собой полимерную пленку, имеющую по меньшей мере одну тисненую поверхность.

Description

Настоящее изобретение относится к пакетам для настаивания. Более конкретно, настоящее изобретение относится к производству пакетов для настаивания (например, чайных пакетиков), имеющих трехмерную форму.

Уровень техники

В прошлом обычные пакеты для настаивания (например, чайные пакетики) были, как правило, плоскими и имели одну камеру, заполненную настаиваемым материалом (например, листовым чаем, травяными смесями). Такие пакеты являются, по существу, плоскими, вследствие чего возможность перемещения настаиваемого материала внутри пакета ограничена, по существу, двумя измерениями. В результате эффективность настаивания таких пакетов ограничена.

В патенте США 3549381 раскрыт чайный пакетик, содержащий чайные листья, заключенные в непроницаемую гибкую термопластичную защитную пленку, по меньшей мере часть которой имеет равномерно распределенный тисненный рисунок по меньшей мере на одной поверхности, которая в достаточной степени растянута для создания необходимого ослабления в одном направлении. При этом чайный пакетик является непроницаемым до того момента, пока он не будет растянут конечным пользователем. При растягивании термопластичный материал раскрывается с образованием сетчатого материала. Таким образом, тисненый термопластичный материал растягивается в первом направлении в процессе производства (для создания преимущественного ослабления в одном направлении) и затем растягивается до некоторой степени во втором направлении конечным пользователем (с образованием сетчатого материала). Поскольку указанные чайные пакетики являются, по существу, плоскими, движение чайных листьев, заключенных в таких пакетиках, во время настаивания ограничено, по существу, двумя измерениями. Кроме того, поскольку формирование сетчатого материала зависит от растяжения потребителем термопластичного материала, такие чайные пакетики не будут столь же единообразными, как обычные чайные пакетики. Например, слишком малое растяжение может ограничивать рабочие характеристики чайного пакетика, поскольку только часть упаковочного материала становится пористой. С другой стороны, слишком сильное растяжение может привести к образованию отверстий, которые будут достаточно велики и позволят чайным листьям попасть непосредственно в напиток.

Таким образом, рабочие характеристики чайных пакетиков, описанных в указанном документе, по существу, далеки от оптимальных.

В последние несколько десятилетий появились пакеты для настаивания, которые имеют более объемную форму и в которых обеспечивается более интенсивная циркуляция и перемешивание жидкости для настаивания и настаиваемого материала. Наиболее удачными стали тетраэдрические пакеты, такие как описанные в \УО 04/033303 и \УО 95/01907. При производстве тетраэдрических пакетов, четырехгранная форма обычно формируется путем выполнения взаимно перпендикулярных поперечных мест запечатывания в трубке фильтрующего материала. Устройство, предназначенное для такого производства, плохо подходит для производства пакетов, имеющих другие трехмерные формы.

Известны другие трехмерные формы, как, например, описанные в СВ 2408252, которые изготавливаются формованием пористых полотен с приданием им трехмерной формы посредством приложения тепла и/или влаги. Пакеты изготавливаются из полотен традиционного материала для пакетов для настаивания, и известно, что получаемые в результате пакеты, по существу, содержат сгибы, складки и скопления материала полотна, например у основания образуемой формы. Таким образом, некоторые области в пакете не являются пористыми и/или имеют склонность к захвату настаиваемого материала. Это может ограничить эффективность настаивания таких пакетов, а также быть визуально непривлекательным для потребителей.

Таким образом, остаются возможности для улучшений, касающихся проектирования и производства трехмерных пакетов для настаивания.

Сущность изобретения

Известные процессы термоформования (например, для получения капсул) обеспечивают возможность формования термопластичного материала с приданием ему различных трехмерных форм. Тем не менее, материалы, обычно используемые в производстве пакетов для настаивания, часто не подходят для термоформования. Во-первых, пакеты для настаивания, как правило, изготовлены из бумаги, которая не подходит для термоформования. Во-вторых, даже при изготовлении пакетов из материала, подходящего для термоформования, обеспечение пористости и малой толщины материала при термоформовании остается проблемой.

Для осуществления термоформования материала его необходимо нагреть до температуры, достаточной для деформации термопластичного материала под нагрузками термоформования. Очень тонкий материал подвержен разрыву при нагрузках, прилагаемых, в частности, в процессе придания ему трехмерной формы, содержащей остроконечные элементы тиснения. Существует также вероятность того, что процесс термоформования может увеличивать размер перфорации и/или отверстий в материале до такой степени, что мелкие частицы настаиваемого материала будет выходить из пакета. С другой стороны, важно, чтобы нагревание материала не приводило к закрытию перфорации в материале, поскольку это приведет к снижению пористости пакета для настаивания.

- 1 028788

Таким образом, может показаться, что термоформование не является подходящим способом производства пакетов для настаивания. Однако изобретатели настоящего изобретения преодолели указанные препятствия путем использования нетрадиционного материала в качестве основы для термоформования.

Таким образом, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен пакет для настаивания, содержащий камеру, которая содержит настаиваемое вещество, при этом он включает материал, которому была придана трехмерная форма посредством термоформования термопластичной полимерной пленки, имеющей по меньшей мере одну тисненую поверхность, такой, что термоформованная термопластичная полимерная пленка является пористой.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ изготовления пакета для настаивания согласно первому аспекту настоящего изобретения, согласно которому:

(a) обеспечивают первый лист термопластичного материала;

(b) выполняют термоформование частей первого листа с приданием им трехмерной формы таким образом, что первый лист становиться пористым;

(c) обеспечивают второй лист материала;

(ά) осуществляют дозированную подачу настаиваемого вещества в термоформованные части первого листа или на второй лист;

(е) запечатывают первый лист со вторым листом с образованием карманов, содержащих настаиваемое вещество, так что каждый карман содержит по меньшей мере одну термоформованную часть первого листа;

(ί) разрезают карманы по местам запечатывания с формированием пакетов для настаивания, каждый из которых имеет камеру, содержащую настаиваемое вещество, при этом первый лист представляет собой полимерную пленку, имеющую по меньшей мере одну тисненую поверхность.

Способ включает термоформование термопластичной полимерной пленки по меньшей мере с одной тисненой поверхностью. Такой тип термопластичного материала обычно не используются в производстве пакетов для настаивания. Действительно, первый лист не обязательно является пористым до его термоформования (хотя термоформованные части первого листа являются пористыми, т.е. проницаемым для водных растворов). Применение такого нетрадиционного материала сделало возможным разработку процесса, в котором используется термоформование для изготовления пакетов для настаивания, имеющих широкий выбор трехмерных форм.

Изобретатели полагают, что идея использования термоформования для изготовления пакетов для настаивания, имеющих трехмерную форму, из этого материала ранее никем предложена не была.

Осуществление изобретения

Согласно первому аспекту настоящее изобретение относится к способу изготовления пакетов для настаивания.

Указанный способ включает первый этап, на котором обеспечивают первый лист термопластичного материала. Первый лист термопластичного материала может быть пористым или не быть пористыми. На втором этапе, выполняют термоформование частей указанного листа с приданием им заданной трехмерной формы (т.е. форму, имеющую длину, ширину и глубину). Термоформованные части первого листа являются пористыми (т.е. проницаемым для водных жидкостей).

Возможно выполнение различных трехмерных форм. Например, могут быть выполнены тетраэдрические или полусферические формы и им подобные. Полусферические формы являются особенно предпочтительными.

Первый лист термопластичного материала является полимерной пленкой по меньшей мере с одной тисненой поверхностью. В некоторых вариантах осуществления тисненая пленка может иметь тиснение на обеих поверхностях. Указанный первый лист может не быть пористым до выполнения термоформования. При выполнении термоформования части первого листа (т.е. части, которые формуются с приданием им трехмерной формы) подвергаются нагрузкам. Указанные нагрузки являются достаточными для получения отверстий в тисненой полимерной пленке. Это позволяет изготавливать пористый пакет для настаивания из непористого материала. Кроме того, поскольку отверстия образуются во время процесса термоформования, указанный лист может быть растянут больше, чем эквивалентный пористый лист, при этом отверстия, присутствующие в конечном пакете, достаточно малы, чтобы свести к минимуму высыпание настаиваемого материала. Поскольку термоформованный материал используется в качестве пакетов для настаивания, термоформованный термопластичный материал является проницаемым для водных растворов. Более конкретно, термоформованные части термопластичного материала являются пористыми.

Полимерная пленка предпочтительно содержит полипропилен, полиэтилен или их сополимеры. Полиэтилен высокой плотности является особенно предпочтительным.

Тисненые поверхности предпочтительно включают небольшие твердые элементы тиснения (т.е. выступающие фигуры), расположенные с промежутками между смежными элементами тиснения в продольных и поперечных рядах. Предпочтительно указанные элементы тиснения в соседних продольных рядах расположены в шахматном порядке. Форма элементов тиснения не является определяющей, одна- 2 028788 ко в особенно предпочтительном варианте элементы тиснения имеют шестиугольную форму.

Предпочтительно тисненая поверхность полимерной пленки имеет повторяющийся рисунок элементов тиснения. В частности, предпочтительно, чтобы элементы тиснения располагались регулярно в продольных и поперечных рядах. В некоторых вариантах осуществления, элементы тиснения регулярно расположены во взаимно перпендикулярных рядах.

Перед термоформованием тисненая поверхность полимерной пленки предпочтительно имеет по меньшей мере 60 элементов тиснения на 25 мм, более предпочтительно по меньшей мере 80 элементов тиснения на 25 мм, наиболее предпочтительно по меньшей мере 100 элементов тиснения на 25 мм.

Тисненая полимерная пленка может быть получена путем экструзии полимерной пленки, как правило в виде расплавленной пленки, в зазор между двумя подходящими роликами. Тиснение получают путем пропускания полимерной пленки между парой роликов, в которой по меньшей мере один ролик имеет рельеф. Рисунок рельефа определяет форму и расстояние между элементами тиснения на тисненой поверхности пленки. Для получения полимерной пленки с тиснением на обеих поверхностях, полимерную пленку пропускают между парой роликов, в которой оба ролика имеют рельеф.

Как указано выше, тисненая полимерная пленка не обязательно должна быть пористой перед термоформованием. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления тисненая полимерная пленка является пористой перед термоформованием. Это может быть достигнуто путем одновременного или последовательного нагружения тисненой пленки в двух направлениях в плоскости пленки. Например, пористый материал такого типа может быть получен способом, описанным в СВ 914489, СВ 1055963 и СВ 1106254.

На третьем этапе способа обеспечивают второй лист материала. Указанный второй лист материала не обязательно должен быть тем же самым материалом, что и первый лист. В действительности второй лист материала не обязательно должен быть термопластичным и, таким образом, может являться материалом, который обычно используется для изготовления пакетов для настаивания. Для облегчения производства конечного пакета для настаивания предпочтительно, чтобы второй слой материала поддавался термосвариванию. В частности, предпочтительно, чтобы второй слой материала представлял собой лист термопластичного материала. Подходящие примеры включают полиэтилентерефталат (ПЭТ) и полилактид (РЬЛ).

В одном предпочтительном варианте осуществления второй лист материала также является полимерной пленкой по меньшей мере с одной тисненой поверхностью. Это обеспечивает возможность термоформования частей второго листа. В этом варианте осуществления второй лист материала может быть пористым или непористым до осуществления термоформования. Термоформованные части второго листа предпочтительно являются пористыми.

На четвертом этапе указанного способа осуществляют дозированную подачу настаиваемого вещества. Настаиваемое вещество может быть дозировано подано в термоформованную часть первого листа или на второй лист. Для удобства производства настаиваемый материал предпочтительно подают в термоформованную часть первого листа.

Предпочтительные примеры настаиваемых веществ включают материал из чайного куста, материал из травянистых растений, кусочки фруктов и/или цветочный материал (например, лепестки). Термин материал из чайного куста относится материалу из листа и/или стебля камелии китайской (СатеШа 8шеи818 уат. 8шеи818 или СатеШа 8шеи818 уат. а88ат1еа). Он также включает ройбуш, полученный из растения Л8ра1аШи8 1теап8, а также продукт, полученный смешиванием любых из этих материалов из чайного растения. Листовой материал может представлять собой ферментированный чай (т.е. черный чай), частично ферментированный чай (т.е. улун) или, по существу, неферментированный чай (т.е. зеленый чай).

На пятом этапе запечатывают первый лист со вторым листом с образованием карманов. Указанные карманы содержат настаиваемое вещество. Каждый карман содержит по меньшей мере одну термоформованную часть первого листа. Запечатывание первого листа со вторым листом удобно выполнить по периметру термоформованной части первого листа.

Как указано выше, второй лист не обязательно должен быть термоформованным. Таким образом, в одном предпочтительном варианте осуществления карманы содержат термоформованную часть первого листа, которая запечатана с не термоформованной частью второго листа (т.е. указанная часть второго листа является, по существу, плоской).

В вариантах осуществления, в которых части второго листа также сформированы термоформованием, предпочтительно, чтобы каждый карман содержал термоформованную часть первого листа и термоформованную часть второго листа. Запечатывание первого листа со вторым листов также удобно выполнить по периметру термоформованных частей.

Запечатывание может быть выполнено любым подходящим способом, известным в данной области техники. Поскольку в способе обязательно задействован термопластичный материал, предпочтительным является использование термосваривания. Кроме того, запечатывание первого листа со вторым листом может быть выполнено с помощью других способов. Например, ультразвуковая сварка позволяет получить очень узкое место запечатывания, что может улучшить внешний вид пакета для настаивания.

- 3 028788

На шестом этапе процесса выполняют разъединение карманов по местам запечатывания с формированием пакетов для настаивания. Каждый из пакетов для настаивания имеет камеру, содержащую настаиваемое вещество. Следует отметить, что этот этап не обязательно выполняется после пятого этапа запечатывания, а в предпочтительном варианте этап запечатывания и этап разъединения могут выполняться одновременно.

Поскольку термоформованные части листа формируют часть пакета для настаивания, лист термопластичного материала, как правило, является очень тонким.

Средняя толщина листа термопластичного материала перед термоформованием предпочтительно составляет менее 1,0 мм, более предпочтительно менее 0,5 мм, еще более предпочтительно менее 0,2 мм и наиболее предпочтительно от 0,01 до 0,1 мм.

Термоформование может быть осуществлено с помощью любых подходящих средств, известных в данной области техники. Однако поскольку пакеты для настаивания, производимые указанным способом, являются пористыми, нецелесообразно использовать давление воздуха для термоформования листа термопластичного материала. Таким образом, предпочтительно, чтобы лист формировался термоформованием с использованием матрицы, более предпочтительно путем вдавливания пуансона в лист.

Поскольку лист термопластичного материала является относительно тонким и имеет низкую теплоемкость, предпочтительно нагревать матрицу, а не материал.

В предпочтительном варианте осуществления термоформование содержит этапы приведения частей листа термопластичного материала, который находится при температуре ниже, чем требуется для термоформования, в контакт с матрицей, которая находится при температуре выше, чем температура термоформования термопластичного материала, прижатия матрицы к термопластичному материалу с образованием контакта, причем указанный контакт между матрицей и термопластичным материалом обеспечивает передачу тепла от матрицы к термопластичному материалу и повышение температуры термопластичного материала до температуры термоформования; причем указанное прижатие вызывает термоформование термопластичного материала с приданием ему формы матрицы.

Таким образом, до осуществления термоформования нагрев термопластичного материала не осуществляется. Поскольку термопластичный материал имеет низкую теплоемкость, он быстро нагревается при входе в контакт с нагретой матрицей. Таким образом, этот способ позволяет преодолеть возможный недостаток, связанный с низкой теплоемкостью, и использует этот признак для эффективного термоформования термопластичного материала.

Температура термоформования является достаточной для обеспечения деформации термопластичного материала под воздействием нагрузок термоформования. Таким образом, температура матрицы составляет предпочтительно по меньшей мере 60°С, более предпочтительно по меньшей мере 70°С. Для обеспечения уверенности в том, что пакеты для настаивания, изготовленные указанным способом, являются пористыми, термопластичный материал не должен подвергаться воздействию температур, которые вызывают закрытие перфорации. Таким образом, температура матрицы составляет предпочтительно менее 150°С, более предпочтительно менее 125°С, наиболее предпочтительно менее 100°С.

Согласно второму аспекту настоящее изобретение также относится к пакету для настаивания, содержащему камеру, которая содержит настаиваемое вещество, причем он включает материал, которому была придана трехмерная форма посредством термоформования термопластичной полимерной пленки, имеющей по меньшей мере одну тисненую поверхность, таким образом, что термоформованная термопластичная полимерная пленка является пористой.

Следует отметить, что указанные пакеты для настаивания могут быть изготовлены с помощью способа согласно настоящему изобретению.

Настоящее изобретение далее будет проиллюстрировано с помощью примера и со ссылкой на следующие чертежи, на которых фиг. 1 показывает схематическое изображение одного из вариантов осуществления устройства, которое подходит для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением; и фиг. 2 показывает схематическое изображение устройства, показанного на фиг. 1, во время выполнения способа в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 1 показан первый лист термопластичного материала 2. Термопластичный материал представляет собой пленку из полиэтилена высокой плотности, одна из поверхностей которой является тисненой. Тисненая пленка имеет 60 элементов на 25 мм.

Пленка зажимается на месте с помощью верхних зажимов 4 и нижних зажимов 6. Пленка находится при температуре окружающей среды.

Сверху над тисненой пленкой располагают пуансон 8, имеющий температуру 70°С.

При использовании, пуансон 8 перемещается вниз, чтобы войти в контакт с первым листом 2. После вхождения в контакт, часть первого листа 2, которая вступает в контакт с пуансоном 8, быстро нагревается до 70°С.

Пуансон 8 продолжает перемещаться вниз, одновременно осуществляя нагревание и выполняя термоформование первого листа 2 до тех пор, пока он не займет положение, показанное на фиг. 2.

Во время термоформования части тисненой полимерной пленки (т.е. части, которые находятся в

- 4 028788 контакте с охватываемым копиром) подвергаются нагрузкам. Эти нагрузки являются достаточными для выполнения отверстий в тисненой полимерной пленке.

После завершения термоформования первого листа 2 пуансон 8 отводят, и первый лист 2 быстро охлаждается и затвердевает. Сформированные части первого листа становятся пористыми, и, следовательно, проницаемым для водных растворов, благодаря отверстиям, выполненным в ходе термоформования.

Затем может быть осуществлена дозированная подача настаиваемого вещества в термоформованную часть первого листа и использован второй лист материала для запечатывания настаиваемого материала внутри камеры. Указанный второй лист может быть, по существу, плоским листом материала, или в альтернативном варианте второй лист также может быть получен термоформованием.

В настоящей заявке термин содержащий охватывает термины состоящий по существу из и состоящий из. Следует отметить, что при установке любого диапазона значений или величин любое определенное большое значение или величина может быть связано с любым определенным малым значением или величиной. Приведенное описание настоящего изобретения следует рассматривать как охватывающее все варианты реализации, приведенные в формуле изобретения, которые ссылаются друг на друга с образованием множественной зависимости, независимо от того обстоятельства, что пункты формулы могут быть признаны содержащими множественную зависимость или избыточными. Если не указано иное, все технические и научные термины используются в настоящей заявке в значении, которое обычно подразумевается специалистом с обычной квалификацией в соответствующей области техники.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Пакет для настаивания, содержащий камеру, которая содержит настаиваемое вещество, при этом пакет содержит первый лист, которому была придана трехмерная форма посредством термоформования термопластичной полимерной пленки, имеющей по меньшей мере одну тисненую поверхность, таким образом, что термоформованная термопластичная полимерная пленка является пористой, и второй лист, запечатанный с первым листом для формирования камеры.
2. Пакет для настаивания по п.1, в котором термопластичная полимерная пленка содержит полиэтилен, предпочтительно полиэтилен высокой плотности.
3. Способ изготовления пакета для настаивания по п.1, согласно которому:

(a) обеспечивают первый лист термопластичного материала;

(b) выполняют термоформование частей первого листа с приданием им трехмерной формы таким образом, что первый лист становится пористым;

(c) обеспечивают второй лист материала;

(ά) осуществляют дозированную подачу настаиваемого вещества в термоформованные части первого листа или на второй лист;

(е) запечатывают первый лист со вторым листом с образованием карманов, содержащих настаиваемое вещество, так что каждый карман содержит по меньшей мере одну термоформованную часть первого листа;

(ί) разрезают карманы по местам запечатывания с формированием пакетов для настаивания, каждый из которых имеет камеру, содержащую настаиваемое вещество, при этом первый лист представляет собой полимерную пленку, имеющую по меньшей мере одну тисненую поверхность.
4. Способ по п.3, согласно которому второй лист представляет собой лист термопластичного материала.
5. Способ по п.4, согласно которому выполняют термоформование частей второго листа с приданием им трехмерной формы.
6. Способ по п.5, согласно которому второй лист представляет собой полимерную пленку, имеющую по меньшей мере одну тисненую поверхность.
7. Способ по п.5 или 6, согласно которому каждый карман включает термоформованную часть первого листа и термоформованную часть второго листа.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому по меньшей мере одну из тисненых полимерных пленок перед термоформованием выполняют пористой путем одновременного или поочередного нагружения тисненой пленки в двух направлениях в плоскости пленки.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому первая полимерная пленка и/или вторая полимерная пленка содержит полиэтилен, предпочтительно полиэтилен высокой плотности.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому по меньшей мере одна тисненая поверхность первой и/или второй полимерной пленки имеет повторяющийся рисунок элементов тиснения.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому перед термоформованием указанная по меньшей мере одна тисненая поверхность первой и/или второй полимерной пленки имеет по меньшей мере 60 элементов тиснения на 25 мм, предпочтительно по меньшей мере 80 элементов тис- 5 028788 нения на 25 мм.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому трехмерная форма представляет собой полусферическую форму.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому каждый лист термопластичного материала имеет среднюю толщину менее 1,0 мм, предпочтительно менее 0,5 мм.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому термоформование содержит этапы, на которых приводят части листа термопластичного материала, который находится при температуре ниже, чем температура термоформования, в контакт с матрицей, которая находится при температуре выше, чем температура термоформования термопластичного материала, прижимают матрицу к термопластичному материалу с приведением в контакт, причем контакт между матрицей и термопластичным материалом вызывает передачу тепла от матрицы к термопластичному материалу и повышение температуры термопластичного материала до температуры термоформования; а указанное прижатие вызывает термоформование термопластичного материала с приданием ему формы матрицы.
15. Способ по п.14, согласно которому температура матрицы составляет по меньшей мере 60°С, более предпочтительно по меньшей мере 70°С.