ЗАЩИТНАЯ КРЫШКА С БАРЬЕРНЫМИ СВОЙСТВАМИ
PROTECTIVE COVER WITH BARRIER PROPERTIES

Изобретение относится к защитной крышке, прикрепляемой, например, к горловине бумажного стаканчика и представляющей собой слоистую конструкцию из металлической фольги и слоя пластика. В частности, изобретение относится к защитной крышке, которая может прикрепляться к бумажному стаканчику и укупоривать его, обеспечивая барьерные свойства и облегчая вскрытие при надавливании на нее и разрыве.
Существует множество вскрываемых при надавливании защитных крышек, подобных тем, которые вскрываются путем их прокалывания соломинкой. Кроме того, имеется множество предложений для упрощения вскрытия защитных крышек за счет использования перфорационных отверстий, разрывных линий или линий надреза. В основном защитные крышки для бумажных стаканчиков выполняются так, что в качестве крайнего внутреннего слоя используется толстый уплотняющий слой для перекрытия ступенек таким образом, чтобы при прикреплении к бумажным стаканчикам он уплотнял эти ступеньки на фланцах или валиках бумажных стаканчиков. При изготовлении бумажного стаканчика прямоугольный лист бумаги скручивается в цилиндр или лист бумаги в форме сектора скручивается в перевернутый усеченный конус, при этом противоположные концы листа накладываются друг на друга, формируя соединительную часть. Если отверстие имеет фланец или валик, то между наложенными частями листа образуется ступенька, которая затрудняет обеспечение воздухонепроницаемости. Из-за этого для обеспечения воздухонепроницаемости полимерный слой в самом нижнем слое защитной крышки делается утолщенным.
Кроме этого, часто в качестве крайнего внутреннего слоя в защитных крышках для бумажных стаканчиков используются термоплавкие слои, аналогичные описанным в следующих документах: JP 3035303, JP 06-085295, JP 2002-104515, JP 09-110077, JP 06-001375, JP 06-320278, JP 07-017762.
Однако вариант выполнения описанных выше обычных защитных крышек, которые для разрыва нужно прокалывать соломинкой, не предназначен для выполнения большого отверстия, при этом куски защитной крышки могут отрываться и приводить к несчастным случаям, например случайному проглатыванию, в зависимости от способа прокалывания защитной крышки. Если полимерный слой, используемый в качестве крайнего внутреннего слоя для перекрытия ступеньки на фланце или валике стаканчика, будет слишком толстым, то из-за подобной толщины будет очень трудно разорвать или вскрыть защитную крышку. Кроме того, при использовании термоплавкого слоя могут возникать проблемы с чистотой термоплавкого материала (образование осадка при термоплавлении). Существует также опасность того, что термоплавкий слой может расплавиться и непроизвольно открыться при воздействии горячей среды. Кроме того, запах, характерный для термоплавких слоев, может отразиться на качестве содержимого.
Задачей изобретения является создание защитной крышки с барьерными свойствами, которая значительно превосходит по барьерным свойствам обычные защитные крышки, обладает стабильными укупорочными свойствами для бумажных стаканчиков и легко открывается.
Согласно изобретению в защитной крышке с барьерными свойствами, содержащей полимерный слой, являющийся крайним внутренним слоем и включающий в себя уплотнительный слой из полиэтилена, и слой из металлической фольги, прикрепленный к внешней стороне крайнего внутреннего слоя при помощи связующего слоя, в крайнем внутреннем слое имеется множество ослабленных участков, проходящих радиально от центра.
Ослабленные участки позволяют разрывать крайний внутренний слой, а также слой из металлической фольги, способствуя тем самым вскрытию защитной крышки. Ослабленные участки могут быть либо перфорационными отверстиями, либо линиями надреза. Предпочтительно количество ослабленных участков составляет по меньшей мере три, при этом ослабленные участки расположены по окружности, образуя одинаковые центральные углы вокруг центральной точки.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения крайний внутренний слой может содержать два внутренних слоя, один из которых представляет собой уплотнительный слой из полиэтилена и является самым нижним внутреннем слоем, а другой является слоем из экструдированной полиэтиленовой смолы, нанесенным на самый нижний внутренний слой.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения слой из металлической фольги может содержать два внутренних слоя, один из которых представляет собой полимерный слой и является самым нижним внутренним слоем, а другой является слоем из металлической фольги, нанесенным на самый нижний внутренний слой.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления изобретения защитная крышка содержит промежуточный слой из бумаги, расположенный между крайним внутренним слоем и слоем из металлической фольги.
Для решения перечисленных выше технических проблем изобретение относится к защитной крышке с барьерными свойствами, содержащей полимерный слой, который является крайним внутренним слоем и содержит уплотнительный слои из полиэтилена, и слой из металлической фольги, прикрепленный к внешней стороне крайнего внутреннего полимерного слоя при помощи связующего слоя, причем в крайнем внутреннем слое имеется множество проходящих радиально от центра ослабленных участков, позволяющих разрывать крайний внутренний слой, а также слой из металлической фольги, способствуя тем самым вскрытию защитной крышки. Полимерный слой содержит уплотнительный слой из полиэтилена. Слой из металлической фольги прикреплен к внешней стороне крайнего внутреннего полимерного слоя при помощи связующего слоя. В крайнем внутреннем слое имеется множество ослабленных участков, проходящих радиально от центра. Ослабленные участки позволяют разрывать крайний внутренний слой, а также слой из металлической фольги, тем самым способствуя вскрытию защитной крышки.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения крайний внутренний слой может содержать два внутренних уплотнительных слоя из полиэтилена, один из которых, самый нижний, является уплотнительным слоем из полиэтилена, а другой слой из экструдированной полиэтиленовой смолы нанесен на самый нижний внутренний слой. В качестве связующего вещества на слой из экструдированной полиэтиленовой смолы обычно наносится слой из полиэтилентерефталатовой смолы. В данном предпочтительном варианте осуществления изобретения крайний внешний слой может содержать металлическую фольгу, например алюминиевую, которая крепится снаружи связующего слоя из полиэтилентерефталатовой смолы при помощи слоя из экструдированной полиэтиленовой смолы.
Ослабленные участки могут быть либо перфорационными отверстиями, либо линиями надреза. Предпочтительно в крайнем внутреннем слое имеется множество (предпочтительно от 3 до 8) ослабленных участков в виде перфорационных отверстий или линий надреза, проходящих радиально от центра. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения количество ослабленных участков составляет по меньшей мере три, при этом ослабленные участки расположены по окружности, образуя одинаковые центральные углы вокруг центральной точки. Подобные ослабленные участки проходят через уплотнительный слой и слой из экструдированной полиэтиленовой смолы, используемый в качестве связующего слоя, и достигают слоя из полиэтилентерефталатовой смолы. Ослабленные участки позволяют разрывать крайний внутренний слой, а также слой из металлической фольги, способствуя тем самым вскрытию защитной крышки.
В подобной защитной крышке с барьерными свойствами металлическая фольга крайнего внешнего слоя надежно обеспечивает барьерные свойства. Если к ослабленным участкам, проходящим радиально в крайнем внутреннем слое, для их разрыва прикладывается внешнее усилие, то защитная крышка легко разделяется и разрывается на сектора вдоль ослабленных участков от центра к краям. Кроме того, поскольку в крайнем внутреннем слое имеется уплотнительный слой из полиэтилена, при использовании с бумажными стаканчиками можно обеспечить воздухонепроницаемость за счет перекрытия ступеньки, возникающей на фланце или валике стаканчика. Поскольку термоплавление не используется, то при воздействии на защитную крышку горячей среды расплавления не происходит, и отсутствует специфический запах.
Таким образом, изобретение обладает следующими преимуществами.
Защитная крышка с барьерными свойствами согласно изобретению способна обеспечивать достаточную воздухонепроницаемость за счет выполнения внешнего слоя из металлической фольги, а также может разрываться при надавливании и должным образом предотвращать появление оторванных частей за счет наличия ослабленных участков, таких как перфорационные отверстия или линии надреза, выполненных во внутреннем слое и проходящих радиально от центра. Кроме того, поскольку в крайнем внутреннем слое имеется уплотнительный слой из полиэтилена, стаканчик можно соответствующим образом укупорить для обеспечения необходимой воздухонепроницаемости, независимо от наличия ступеньки на фланце или валике стаканчика. Поскольку термоплавление не используется, то обеспечивается устойчивое укупоривание и исключено появление запаха.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 показана защитная крышка в одном из вариантов ее выполнения согласно изобретению, вид в сечении по линии А-А, на фиг.2;
на фиг.2 - защитная крышка, показанная на фиг.1, вид снизу;
на фиг.3 - фрагмент контейнера, на который устанавливается мембрана с барьерными свойствами, вид в перспективе с пространственным разделением деталей, а также местный вид в увеличенном масштабе;
на фиг.4 - торец контейнера, показанного на фиг.3, в закрытом положении, вид в сечении;
на фиг.5 показано взаимодействие между защитной крышкой, контейнером и емкостью перед тем как содержимое было высыпано в стеклянную банку, вид в перспективе;
на фиг.6 - то же, вид в сечении;
на фиг.7 показано взаимодействие между защитной крышкой, контейнером и емкостью во время высыпания содержимого в емкость, вид в перспективе;
на фиг.8 - то же, вид в сечении;
на фиг.9 - защитная крышка в другом варианте ее выполнения согласно изобретению, вид в сечении по линии А-А, на фиг.10;
на фиг.10 - защитная крышка, показанная на фиг.9, с восемью ослабленными участками, вид снизу.
В данном описании термины «нижний», «крайний внутренний», «внешний», «верхний» указывают положение элементов в защитной крышке при ее использовании для укупорки контейнера. Это означает, что «нижний» и «крайний внутренний» слои защитной крышки расположены ближе к внутренней части контейнера, тогда как «верхний» и «внешний» слои защитной крышки расположены ближе к внешней стороне контейнера.
Далее со ссылкой на чертежи будут подробно рассмотрены варианты осуществления изобретения, относящиеся к защитной крышке с барьерными свойствами согласно изобретению, прикрепляемой к заправочному контейнеру 1 с растворимым кофе. Изобретение в целом относится к защитной крышке с барьерными свойствами, прикрепляемой к бумажному стаканчику, и может также относиться к другим вариантам, в которых открывание осуществляется путем разрыва защитной крышки. Таким образом, изобретение не ограничено конструктивными особенностями вариантов осуществления, описанных ниже.
Прежде всего, как показано на фиг.3 и 4, заправочный контейнер 1 состоит из трубчатого корпуса 2, воронки 3, защитной крышки 4 с барьерными свойствами и предохранительной крышки 5. Корпус 2 контейнера изготовлен из прямоугольного листа бумаги и имеет форму цилиндра с дном. Бумажный цилиндр изготавливается из составного многослойного листа, в котором полиэтилен, алюминиевая фольга, полиэтилентерефталат и полиэтиленовая смола последовательно укладываются слоями в направлении внутрь от крайнего внешнего слоя цилиндра. Это позволяет полностью предотвратить проникновение влаги и воздуха. Полиэтиленовая смола на внутренней поверхности облегчает сцепление с защитной крышкой 4. При изготовлении используются обычные известные способы, такие как наслоение или нанесение покрытий. При изготовлении корпуса 2 контейнера прямоугольный лист бумаги с обработанной поверхностью, как это было описано выше, скручивается в цилиндр, при этом левый и правый концы листа накладываются друг на друга, а затем наложенные концы соединяются, обеспечивая соответствующее сцепление. Для сцепления может использоваться любая известная технология, например склеивание или термическая сварка. Как показано на фиг.3 и 4, на верхнем конце образован кольцевой скрученный участок 6 (далее - «валик»). В результате, на верхней поверхности наложенных сверху участков валика 6 образуется вертикальная ступенька 6А, которая влияет на воздухонепроницаемость.
Как показано на фиг.3, в открытую часть 2А корпуса 2 контейнера вставлена цилиндрическая воронка 3. Воронка 3 изготавливается из такого же материала, что и корпус 2 контейнера либо из любого подходящего полимерного материала толщиной 0,8 мм, например из полиэтилена высокой плотности или из пропилена. Воронка 3 имеет проходящую по окружности прямую вертикальную стенку 3А без выступающего наружу фланца на ее верхнем торце. Вертикальная стенка 3А вставляется в открытую часть 2А корпуса 2 контейнера, причем верхний торец стенки 3А находится на такой же высоте, что и верхний торец открытой части 2А, то есть на высоте верхней торцевой поверхности валика 6.
Воронка 3 вставляется в открытую часть 2А и соответствующим образом прикрепляется к внутренней поверхности открытой части 2А при одновременном выравнивании вертикальной стенки 3А таким образом, чтобы верхний торец конусной части 3В находился на одинаковой высоте с верхними торцами вертикальной стенки 3А и открытой части 2А корпуса 2 контейнера, то есть чтобы верхние торцы находились в одной плоскости. Для крепления наиболее предпочтительно использовать термическую сварку, ВЧ-сварку или склеивание.
Защитная крышка 4 с барьерными свойствами сцепляется с верхним торцом воронки 3.
Как показано на фиг.1, крайний внутренний слой 7 защитной крышки 4 с барьерными свойствами является полимерным слоем, содержащим уплотнительный слой 8 из полиэтилена. В защитной крышке 4 используется многослойная конструкция, в которой пленка 10 из металлической фольги соединяется с внешней частью полимерного слоя крайнего внутреннего слоя 7 при помощи связующего слоя 9. Кроме того, в крайнем внутреннем слое 7 образовано множество ослабленных участков 11, проходящих радиально от центра, что позволяет легко разрывать крайний внутренний слой 7, а также пленку 10 из металлической фольги, способствуя тем самым вскрытию защитной крышки.
Крайний внутренний слой 7 является самым нижним слоем, содержащим уплотнительный слой 8 толщиной 40 мкм из полиэтилена (линейного полиэтилена низкой плотности) и экструдированную полимерную пленку 12 толщиной 20 мкм из полиэтилена (полиэтилена низкой плотности), которая наносится на верхнюю поверхность уплотнительного слоя 8 из полиэтилена. В слое 10 используется алюминиевая фольга 13 толщиной 9 мкм, при этом экструдированная полимерная пленка 14 толщиной 15 мкм из полиэтилена (полиэтилена низкой плотности) наносится на нижнюю поверхность алюминиевой фольги 13. Многослойные полимерные слои 12 и 14 самого нижнего уплотняющего слоя 8 из полиэтилена и алюминиевая фольга 13 в слое 10 сцепляются друг с другом, образуя многослойную конструкцию. При изготовлении подобной многослойной конструкции могут использоваться обычные известные способы, отличные от описанных выше, такие как наслоение или нанесение покрытий.
Толщина уплотнительного слоя 8 из полиэтилена предпочтительно составляет 30-200 мкм, толщина укрывающего слоя 12 из экструдированной пленки из полиэтиленовой смолы - 5-20 мкм, а толщина алюминиевой фольги в слое 10 - 6-50 мкм.
Как показано на фиг.3 и 4, защитная крышка 4 в основном имеет форму круга примерно такого же диаметра, что и диаметр открытой части 2А корпуса 2 контейнера, например около 90 мм, а ее край 4А прочно прикреплен к верхнему торцу открытой части 2А корпуса 2 контейнера, то есть поверхности верхнего торца валика 6. Обычно используется термическая сварка. Хотя край 4А может быть прикреплен к поверхности верхнего торца вертикальной стенки 3А воронки, край 4А всего лишь соприкасается с верхним торцом конусной части 3В воронки 3, то есть верхней кромкой отверстия 3В1.
Как показано на фиг.1 и 2, в защитной крышке 4 дополнительно имеются перфорационные отверстия или линии надреза (в приведенном примере - перфорационные отверстия) в качестве множества ослабленных участков 11, которые проходят радиально от центра таким образом, что они достигают крайнего внутреннего слоя 7 и связующего слоя 9 из полиэтилентерефталата. Перфорационные отверстия или линии надреза в качестве ослабленных участков 11 позволяют легко разрывать крайний внутренний слой 7, а также слой 10 из металлической фольги, способствуя тем самым вскрытию защитной крышки. Как показано на фиг.2, перфорационные отверстия или линии надреза - это три пересекающиеся в центре прямые линии, при этом длина линий составляет 9 мм, а длина места соединения - 1 мм. Количество линий, равное трем, является минимальным количеством для решения задачи изобретения. Хотя максимальное количество линий зависит от размера защитной крышки 4, желательно, чтобы их было не более 10. Если количество линий будет 10 и более, то прочность защитной крышки 4 может быть ослаблена, что нежелательно. Наиболее предпочтительное количество линий от 3 до 8 (пример с 8 линиями показан на фиг.10).
Предохранительная крышка 5 изготовлена из того же материала, что и корпус 2 контейнера или из соответствующего полимера толщиной примерно 0,8 мм, например из полиэтилена высокой плотности или из полипропилена. Предохранительная крышка 5 надевается снаружи на открытую часть 2А корпуса 2 контейнера для защиты защитной крышки 4, а также для обеспечения внутренней гигиены.
Процедура загрузки порошкового растворимого кофе Р внутрь заправочного контейнера 1 осуществляется через отверстие 3В1 воронки.
Далее будет рассмотрено использование ранее описанной конструкции в первом варианте ее выполнения.
Вначале снимается предохранительная крышка 5, затем, как показано на фиг.5 и 6, корпус 2 контейнера переворачивается и устанавливается в положение, в котором воронка 3 вставляется внутрь цилиндрической горловины 15А емкости 15, которая, например, является повторно заполняемым контейнером. Растворимый кофе Р, находящийся в корпусе 2 контейнера, высыпается вниз в воронку 3, но удерживается защитной крышкой 4. Затем, как показано на фиг.7 и 8, к корпусу 2 контейнера прикладывается усилие таким образом, чтобы вытолкнуть воронку 3В в направлении горловины 15А емкости 15. Подобное усилие заставляет по существу трубчатую цилиндрическую горловину 15А емкости 15, выступающую вверх от корпуса емкости, надавливать на защитную крышку 4 и разрывать ее, т.е. указанное усилие позволяет горловине 15А емкости 15 выталкивать мембрану вверх и направлять защитную крышку 4 в пространство S (фиг.8) с треугольным сечением, образованное между вертикальной стенкой 3А и конусной частью 3В воронки. Поскольку перфорационные отверстия, являющиеся ослабленными участками 11, расположены радиально, защитная крышка 4, к которой прикладывается усилие, очень легко разрывается и разделяется вдоль этих отверстий на множество частей. Одновременно с этим конусная часть 3В входит в горловину 15А емкости 15. В результате отверстие 3В1 конусной части 3В воронки 3 открывается, и находящийся в корпусе 2 контейнера растворимый кофе Р пересыпается прямо в емкость 15, направляемую к центру конусной части 3В воронки 3. После завершения заполнения стеклянной банки заправочный контейнер 1 утилизируют. На фигурах позицией 2В обозначено дно корпуса 2 контейнера.
Таким образом, конусная часть 3В, вставляемая внутрь горловины 15А емкости 15, направляет растворимый кофе Р вниз емкости 15, не просыпая его за пределы емкости 15. Конусная часть 3В предотвращает нежелательный контакт растворимого кофе Р с воздухом, тем самым максимально сохраняя аромат и запах растворимого кофе.
При проведении испытаний изготовленной защитной крышки 4 ее центральная часть успешно разрывалась. Прижимное усилие не превышало 100 Н. При проверке во время испытаний с использованием смачивающего вещества протечек на ступеньке 6В открытой части 2А бумажного стаканчика обнаружено не было. Кроме того, не наблюдалось отделения защитной крышки 4 от открытой части 2А бумажного стаканчика в условиях повышенной температуры. Барьерные свойства защитной крышки 4 в целом оказались аналогичны барьерным свойствам алюминиевых защитных крышек, и искомый результат был достигнут.В отличие от термоплавких защитных крышек, выделения неприятных запахов не происходило.
Таким образом, поскольку на крайний внутренний слой защитной крышки 4 нанесен уплотнительный слой 8 из полиэтилена (линейного полиэтилена низкой плотности), защитная крышка 4 может надлежащим образом укупоривать открытую часть бумажного стаканчика для обеспечения соответствующей воздухонепроницаемости, даже если открытая часть непосредственно укупоривается защитной крышкой 4, несмотря на наличие характерного для бумажных стаканчиков наличия ступеньки 6А на горловине. Кроме этого, поскольку не используется термоплавление, то можно обеспечить стабильное укупоривание и исключить появление неприятных запахов.
Далее со ссылкой на фиг.9 будет рассмотрена альтернативная конструкция защитной крышки согласно изобретению. Данная альтернативная конструкция защитной крышки обладает таким же эффектом, что и защитная крышка согласно первому варианту осуществления изобретения, а, кроме того, имеет конструкцию, позволяющую легче ее открывать и проще изготавливать ослабленные участки. Одинаковые элементы конструкции обозначены одинаковыми ссылочными номерами, такими же, как и в первом варианте осуществления изобретения, а подробное описание подобных конструкций опущено.
Защитная крышка 4, соответствующая второму варианту осуществления изобретения, отличается от описанной выше тем, что дополнительно содержит бумажный слой 16 в качестве промежуточного слоя между крайним внутренним слоем 7 и слоем 10 из металлической фольги.
2
2
Бумажный слой 16 прикреплен к экструдированной полимерной пленке 14 из полиэтилена (полиэтилена низкой плотности), нанесенной на нижнюю поверхность алюминиевой фольги 13. Для бумажного слоя 16 используется бумага плотностью 40 г/м. Нижняя поверхность высококачественной бумаги бумажного слоя 16 и экструдированная полимерная пленка 12 из полиэтилена (полиэтилена низкой плотности) в крайнем внутреннем слое 7 сцепляются между собой при помощи связующего вещества 17, образуя многослойный лист. В качестве связующего вещества 17 может использоваться двухкомпонентный вулканизируемый полиуретановый клей для сухого ламинирования. Высококачественная бумага для бумажного слоя 16 предпочтительно выбирается из бумаг с плотностью от 15 до 150 г/м. Перфорационные отверстия или линии надреза в качестве ослабленных участков 11 выполняются таким образом, чтобы они полностью доходили до верхней поверхности бумажного слоя 16. Слои 8 и 9 имеют такой же состав, что был описан выше.
Поскольку бумажный слой 16 расположен между слоями, он выполняет функцию подложки, и при выполнении перфорационных отверстий или линий надреза в крайнем внутреннем слое 7 процесс резки происходит боле четко, а ослабленные участки 11 можно выполнить точнее по сравнению с конструкциями, в которых используются только полимерный слой и слой из металлической фольги. Кроме того, при надавливании на ослабленные участки защитной крышки 4 с целью их разрыва бумажный слой 16 издает треск, подтверждающий успешное вскрытие.
На верхнем торце вертикальной стенки 3А может быть выполнен внешний фланец, герметично упирающийся в кромку корпуса 2 контейнера. Можно добиться такого же эффекта без ухудшения качеств защитной крышки 4 согласно первому и второму вариантам осуществления изобретения, например, обеспечения открывания, устойчивости к воздействию высоких температур, барьерным свойствам, предотвращения появления запаха, точного выполнения ослабленных участков 11.
В описанных выше вариантах осуществления изобретения содержимым является растворимый порошковый кофе, однако, как вариант, могут использоваться и другие пищевые или непищевые продукты, такие как растворимое в воде молоко (порошковое молоко), какао-порошок, порошковый чай или комбинация из этих видов порошковых продуктов. Примерами других продуктов могут быть сухое картофельное пюре, соус или порошкообразная смесь для соуса, порошковый суп, а также тонер для копировальных машин.
Вместо емкости 15 могут использоваться емкости для порошкового кофе в кофейных машинах или заполняемые контейнеры для тонера в копировальных машинах.
Описание ссылочных позиций:
1 заправочный контейнер
2 корпус контейнера
2А открытая часть
3 воронка
4 защитная крышка
5 предохранительная крышка
6 валик
6А ступенька
7 крайний внутренний слой
8 самый нижний уплотнительный слой
9 связующий слой
10 слой из металлической фольги
11 ослабленная часть
12, 14 экструдированная полимерная пленка
13 алюминиевая фольга
15 емкость
16 бумажный слой