ТЕРМОУСАДОЧНАЯ УПАКОВОЧНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ
HEAT-SHRINKING PACKING SYSTEM AND METHOD

Перекрестные ссылки на родственные заявки
Настоящая заявка претендует на полезный эффект предварительной патентной заявки US 61/333777, поданной 12 мая 2010 г., и предварительной патентной заявки US 61/454603, поданной 21 марта 2011 г., содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к термоусадочным упаковочным системам, которые включают термоусадочный контейнер с гибкой стенкой или термоусадочную обертку и термоусадочную этикетку, которая может быть нанесена на контейнер или обертку перед проведением усадки. Изобретение также относится к способам применения упаковочных систем и систем нанесения этикеток.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Термоусадочные контейнеры с гибкими стенками, такие как пакеты или мешки, и термоусадочные оберточные материалы широко используются для упаковки и/или герметизации разнообразных товаров. Основное применение термоусадочных контейнеров или оберток состоит в упаковке скоропортящихся продуктов питания, например сырого мяса и птицы. Обычно продукт питания помещают внутрь термоусадочного пакета, откачивают воздух или извлекают его другим образом из внутреннего объема пакета, герметично закрывают пакет и затем пакет быстро нагревают для инициирования усадки пакета вокруг содержимого пакета, например продукта питания. После упаковки и усадки на внешнюю поверхность пакета наносят одну или более необходимых бумажных или пленочных этикеток, которые содержат информацию, касающуюся содержимого пакета, массы, срока годности, поставщика и т.д. Как известно, в качестве альтернативы или в дополнение к бумажным или пленочным этикеткам непосредственно на внешнюю поверхность пакета после его усадки может быть нанесена печатная информация.
Нанесение бумажных или пленочных этикеток или печати на внешнюю поверхность подвергнутого усадке пакета или другого контейнера с гибкой стенкой затруднительно и вызывает ряд проблем. После усадки пакет или контейнер с гибкой стенкой обычно имеет неправильную форму, соответствующую содержимому пакета или контейнер. Очевидно, что нанесение и закрепление этикеток на неплоских поверхностях неправильной формы затруднительно, и для этого могут потребоваться особые методики нанесения и клеящие вещества или специальные способы крепления. Печать на неплоских поверхностях неправильной формы также весьма затруднительна.
Учитывая описанные выше и другие проблемы было бы желательно создать упаковочную систему и способ, которые позволяли бы избежать нанесения этикетки или печати после усадки упаковки, но при этом требуемая информация и подобные сведения находились бы на внешней поверхности упаковки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способы и системы согласно изобретению, предназначенные для создания упаковочных систем, позволяют устранить проблемы и недостатки уже известных систем посредством получения термоусадочных компонентов, специально адаптированных по отношению друг к другу.
Один аспект настоящего изобретения относится к способу упаковки и нанесения этикетки на изделие. Способ включает получение подвергающегося усадке материала и подвергающейся усадке этикетки. Способ также включает нанесение этикетки на подвергающийся усадке материал. Способ дополнительно включает укладывание упаковываемого изделия в подвергающийся усадке материал, на который была нанесена этикетка. Способ также включает усадку подвергающегося усадке материала с этикеткой вокруг находящегося внутри изделия, то есть завершение упаковки изделия.
Другой аспект настоящего изобретения относится к способу упаковки и нанесения этикетки на изделие. Способ включает получение подвергающегося усадке контейнера с гибкой стенкой, ограничивающей его внутренний объем и внешнюю поверхность. Способ также включает нанесение подвергающейся усадке этикетки на внешнюю поверхность контейнера с гибкой стенкой. Способ дополнительно включает размещение изделия внутри внутреннего объема контейнера с гибкой стенкой и вакуумирование внутреннего объема контейнера с гибкой стенкой. Способ также включает усадку контейнера с гибкой стенкой с нанесенной на него этикеткой.
Другой аспект настоящего изобретения относится к способу получения упаковочной системы, который включает получение подвергающегося усадке контейнера с гибкой стенкой, имеющего первый набор усадочных характеристик, и получение подвергающейся усадке этикетки, имеющей второй набор усадочных характеристик. Способ также включает согласование первого набора усадочных характеристик контейнера с гибкой стенкой со вторым набором усадочных характеристик этикетки таким образом, что при присоединении этикетки к контейнеру с гибкой стенкой и последующей усадке контейнера с гибкой стенкой и этикетки, усадка как контейнера с гибкой стенкой, так и этикетки происходит в одинаковой степени.
Другой аспект настоящего изобретения относится к упаковочной системе, которая включает подвергающийся усадке контейнер с гибкой стенкой или обертку, имеющую первый набор усадочных характеристик. Упаковочная система также включает подвергающуюся усадке этикетку, имеющую второй набор усадочных характеристик. Первый набор усадочных характеристик и второй набор усадочных характеристик согласованы друг с другом.
Другой аспект настоящего изобретения относится к способу упаковки и нанесения этикетки на изделие. Способ включает получение подвергающегося усадке материала и подвергающейся усадке этикетки. Способ также включает нанесение этикетки на подвергающийся усадке материал. Способ дополнительно включает получение по меньшей мере одной этикетки и подвергающегося усадке материала, форма которых может быть изменена. Способ дополнительно включает вкладывание упаковываемого изделия в подвергающийся усадке материал, на который нанесена подвергающаяся усадке этикетка. Способ включает усадку подвергающегося усадке материала с этикеткой и находящимся внутри изделием, то есть завершение упаковки и нанесения этикетки на изделие.
Очевидно, что изобретение включает множество различных примеров осуществления, и в некоторые детали изобретения могут быть внесены различные изменения, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения. Соответственно, предлагаемое описание и графические материалы представляют собой неограничивающие иллюстративные примеры.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На Фиг.1 схематически представлена иллюстрация одного из предпочтительных примеров осуществления упаковочной системы согласно настоящему изобретению.
На Фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая один из предпочтительных примеров осуществления способа согласно настоящему изобретению.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предпочтительно настоящее изобретение относится к упаковочной системе, которая включает: (i) термоусадочный контейнер с гибкой стенкой или обертку, и (ii) термоусадочную этикетку, этикеточную конструкцию или другой многослойный материал (ламинат). Термоусадочная этикетка или многослойный материал и/или термоусадочный контейнер с гибкой стенкой или обертка имеют термоусадочные характеристики, специально адаптированные по отношению друг к другу. Таким образом, этикетка может быть нанесена на контейнер с гибкой стенкой или обертку перед проведением операции усадки. После фиксации этикетки, полученную конструкцию из контейнера или обертки и этикетки подвергают одновременной усадке. Предпочтительно термоусадочные характеристики (i) термоусадочного контейнера с гибкой стенкой или обертки и (ii) термоусадочной этикетки или многослойного материала соответствуют друг другу или по существу соответствуют друг другу, так что при применении к компонентам (i) и (ii) операции, вызывающей усадку, компоненты (i) и (ii) подвергаются усадке в одинаковой степени и/или с одинаковой скоростью. В этом случае при усадке не создаются избыточные напряжения или не происходит физическая деформация (i) и/или (ii), что способствует плотной фиксации и контакту между (i) и (ii). Термоусадочная обертка и термоусадочный контейнер с гибкой стенкой, на каждый из которых нанесена этикетка, могут быть подвергнуты одной или более операциям, предназначенным для проведения усадки соответствующего типа, например, операции герметичной упаковки посредством формования пленки на изделии, известной в данной области техники, и усадки по определенной форме, также известной в данной области техники. Несмотря на то, что в общем случае различные компоненты описаны в настоящем описании как "термоусадочные", то есть подвергающиеся усадке при достаточном нагревании, следует понимать, что компоненты и материалы также могут подвергаться усадке под действием других факторов, то есть для проведения или инициирования усадки не обязательно применять нагревание. Дополнительные детали и аспекты предпочтительных примеров осуществления систем и способов описаны ниже.
Термоусадочный контейнер с гибкой стенкой или термоусадочная обертка
В предпочтительных примерах осуществления упаковочных систем могут быть использованы разнообразные контейнеры с гибкими стенками, обертки, пленки и/или многослойные материалы. Термоусадочный контейнер с гибкой стенкой или обертка предпочтительно включают двуосно-ориентированную (равнорастянутую в двух направлениях) термоусадочную пленку. Двуосно-ориентированные термоусадочные пленки обычно получают экструзией или совместной экструзией полимеров из расплава в виде толстой пленки с последующим быстрым тушением (резким охлаждением), и ориентацией толстой пленки посредством растягивания пленки при температуре, при которой происходит ориентация молекул пленки, но не происходит ее разрыв. При последующем повторном нагревании до температуры, близкой к температуре ориентации, пленка подвергается усадке, пытаясь принять свои первоначальные размеры. Двуосно-ориентированные термоусадочные пленки могут быть получены экструзией или совместной экструзией полимера (полимеров) через круглую головку, в результате чего образуется трубчатая толстая пленка, обычно называемая "лентой", которую немедленно и быстро подвергают тушению (резкому охлаждению), помещая в водяную баню или каскадную ванну, как правило имеющую температуру, близкую к обычной (комнатной). Затем ленту нагревают до температуры ориентации и растягивают при этой температуре в двух направлениях, например, так называемым "способом захваченного пузыря (рукавным способом, англ. trapped bubble)", в котором для увеличения диаметра ленты с образованием большого "пузыря (рукава)" применяют подаваемый под давлением внутрь ленты газ, и раздув трубчатого материала производят со скоростью, превышающей скорость экструзии, получая, соответственно, поперечное и продольное (машинное) направления ориентации. Обычно растяжение составляет по меньшей мере приблизительно трехкратную величину от первоначального размера в каждом направлении. Затем пленку охлаждают и скатывают в рулон в охлажденном состоянии, чтобы сохранить способность к термоусадке. Диапазон температуры ориентации обычно зависит от типа применяемых полимеров. В любом случае, температура ориентации, применяемая для получения термоусадочных пленок, находится ниже температур плавления по меньшей мере одного полимера, присутствующего в пленке. В альтернативном варианте двуосно-ориентированные термоусадочные пленки могут быть получены экструдированием полимеров через плоскую головку в виде полотна, тушением (резким охлаждением), последующим нагреванием полотна до температуры ориентации и растягиванием полотна. Продольную ориентацию обычно получают пропусканием полотна через по меньшей мере два комплекта тянущих вальцов, причем второй комплект вальцов вращается с большей скоростью, чем первые вальцы. Перпендикулярную или поперечную ориентацию обычно получают с помощью рамы для растягивания и ориентирования, в которой края полотна захватываются зажимами, закрепленными на двух бесконечных цепях, перемещаемых двумя транспортерами, которые расходятся в стороны по мере продвижения пленки. Согласно способу, альтернативному последовательному растягиванию, т.е. сначала в продольном, а затем в поперечном направлении или наоборот, растягивание может быть выполнено одновременно в обоих направлениях. Растянутую пленку затем охлаждают и сворачивают, как указано выше. В случае ориентации с помощью рамы для растягивания и ориентирования растяжение также обычно составляет по меньшей мере приблизительно трехкратную величину от первоначального размера в каждом направлении; тем не менее, часто используют и другие соотношения.
Пленки, применяемые для получения термоусадочных контейнеров с гибкими стенками или оберток, используемых в предпочтительных примерах осуществления упаковочных систем, обычно включают множество слоев, причем разные слои придают пленкам требуемые физические и механические свойства. В общем случае, общая толщина пленок, применяемых для получения термоусадочных пакетов для предпочтительных упаковочных систем, составляет приблизительно до 150 мкм, предпочтительно приблизительно до 100 мкм и более предпочтительно приблизительно до 95 мкм. Обычно, толщина пленок составляет приблизительно от 25 до приблизительно 150 мкм, предпочтительно приблизительно от 35 до приблизительно 100 мкм и более предпочтительно приблизительно от 35 до приблизительно 95 мкм.
Обычно при нагревании до 85°C усадка термоусадочных контейнеров с гибкими стенками или оберток составляет приблизительно от 1% до приблизительно 40%, предпочтительно приблизительно от 20% до приблизительно 40%, предпочтительнее приблизительно от 25% до приблизительно 35%, и более предпочтительно приблизительно от 30% до приблизительно 35% в продольном направлении, и приблизительно от 1% до приблизительно 50%, предпочтительно приблизительно от 20% до приблизительно 50%, предпочтительнее приблизительно от 30% до приблизительно 45%, и более предпочтительно от 38% до 45% в поперечном направлении. Тем не менее, следует понимать, что изобретение никоим образом не ограничивает величины степени усадки. В настоящем описании величины степени усадки периодически указываются при рассмотрении усадочных характеристик предпочтительных примеров осуществления контейнеров с гибкими стенками или оберток.
Предпочтительные значения температур и предпочтительные методики проведения усадки описаны более подробно ниже при рассмотрении предпочтительных способов.
Контейнер с гибкими стенками или обертка обычно имеет многослойную структуру, включающую газонепроницаемый (образующий газовый барьер) слой, например, слой, включающий ПВДХ (поливинилиденхлорид, англ. polyvinylidene chloride, сокращенно PVDC), EVOH (сополимер этилена и винилового спирта), полиамид или сополимер полиамида и т.д., известные в данной области техники. Для получения структуры с требуемой толщиной и механическими свойствами, структура может включать другие слои. Различные классы подвергающихся усадке пленок, включающих поливинилхлорид (ПВХ), полистирол, сложные полиэфиры и полиолефины, отличаются большим разнообразием физических и эксплуатационных характеристик. Характеристики пленки играют важную роль в выборе конкретного вида пленки и могут различаться в зависимости от предполагаемого применения упаковки. Полиолефины лучше всего зарекомендовали себя в областях, где предпочтительно применение усилия усадки от умеренного до высокого. Полиолефиновые пленки также используют для получения упаковки на автоматическом высокоскоростном оберточном оборудовании, с помощью которого можно более точно отрегулировать диапазоны температур усадки и герметизации. Полиолефиновые пленки особенно подходят для этой цели, поскольку полиолефиновые пленки обычно более прозрачны и образуют меньшие количества отложений и меньшие количества остатков, что позволяет продлить срок службы оборудования, а также снизить частоту обслуживания оборудования. Для многих типов применения предпочтительным материалом может служить полистирол.
3
3
Для упаковки обработанных мясных продуктов, птицы, сырого мяса, сыра и подобных им продуктов, в качестве подвергающегося усадке материала особенно предпочтительна описанная ниже многослойная конструкция, которая может быть изготовлена в виде контейнера с гибкой стенкой, обертки, листа, проката или полотна. Предпочтительно получают многослойную пленочную конструкцию, включающую по меньшей мере слой термопластического полимера, составляющий наружный слой (А), слой газонепроницаемого полимера, составляющий внутренний (средний) слой (В), слой герметизирующего полимера, составляющий наиболее удаленный от поверхности слой (С), и необязательно клеящий слой, расположенный между отдельными слоями. Слой герметизирующего полимера, составляющий наиболее удаленный от поверхности слой (С), представляет собой слой, образованный полимерным материалом (а), содержащим линейный (неразветвленный) этилен-1-октеновый сополимер (b), содержание 1-октена в котором составляет приблизительно от 1% мас., до приблизительно 20% мас., а плотность составляет приблизительно от 0,885 г/см до приблизительно 0,960 г/см. Между наружным слоем (А) и внутренним слоем (В) помещают промежуточный слой (D), полученный из по меньшей мере одного полимера, выбранного из группы, состоящей из полиамидных полимеров, термопластических сложноэфирных полимеров и сополимеров этилена. Промежуточный слой (D) также может включать по меньшей мере один полимер, выбранный из группы, состоящей из полиамидных полимеров, термопластических сложноэфирных полимеров и сополимеров этилена, и также может быть помещен между внутренним слоем (В) и наиболее удаленным от поверхности слоем (С).
3
Полимерный материал (а), образующий слой герметизирующего полимера в наиболее удаленном от поверхности слое (С), предпочтительно может представлять собой полимерный материал, содержащий от 10 до 100% мас. этилен-1-октенового сополимера (b), и от 0 до 90% масс., по меньшей мере одного полимера, выбранного из группы, состоящей из линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) (англ. Linear Low Density Polyethylene, сокращенно LLDPE), полиэтилена очень низкой плотности (ПЭОНП) (англ. Very Low Density Polyethylene, сокращенно VLDPE) и эластомеров, содержащих этилен-1-октеновый сополимер, и содержание 1-октена в нем может составлять 18% масс, или более, а его плотность может составлять 0,885 г/см или менее.
Термопластический полимер, составляющий наружный слой (А), предпочтительно может представлять собой по меньшей мере один полимер, выбранный из группы, состоящей из полиолефиновых полимеров, например, линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE) и полиэтилена очень низкой плотности (VLDPE); термопластических сложноэфирных полимеров, например, сополимера сложного полиэфира (сополимера ПЭТ); полиамидных полимеров, например, алифатического нейлона и ароматического нейлона; и этилен-1-октенового сополимера (b). В частности, если слой этилен-1-октенового сополимера (b) также представляет собой наружный слой (А), то получают термоусадочную многослойную пленку, имеющие хорошие герметизирующие свойства, высокую прозрачность, механическую прочность, высокое сопротивление слипанию и повышенную способность к скольжению. Дополнительные особенности этой предпочтительной конструкции и материалов представлены в патенте US 6146726 и его европейском эквиваленте ЕР 0810087.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что контейнер с гибкой стенкой может принимать различные формы и может иметь скругленные и прямые края, а также края неправильной формы, один или более из которых обычно герметизируют при нагревании. Пакеты или мешки обычно включают один или два фабричных шва и один или два сложенных края. Один край, представляющий собой открытое отверстие пакета, сконструированное с возможностью помещения в него изделия, предпочтительно герметизируют при нагревании после помещения в пакет изделия. Кроме того, изобретение включает применение однослойной или многослойной термоусадочной обертки. В этом варианте изобретения обертку не формируют в виде упаковки, пакета или мешка. Вместо этого обертка представляет собой полотно или рулонную форму. Во время использования обертку располагают вокруг упаковываемого изделия или товара и затем герметизируют или другим образом фиксируют вокруг изделия или товара.
Термоусадочная этикетка
Предпочтительные примеры осуществления термоусадочной этикетки или этикеточной конструкции могут включать множество форм и конфигураций. Предпочтительно термоусадочная этикетка включает слой термоусадочной пленки и клеящий слой, предназначенный для прикрепления этикетки к основе (подложке), например, к описанному выше термоусадочному контейнеру с гибкой стенкой или к обертке. Этикеточная конструкция также может включать отделяемый защитный слой, закрывающий поверхность клеящего слоя, которая в противном случае была бы открыта. Кроме того, этикеточная конструкция может дополнительно включать лицевую сторону или внешний слой, характеристики которого позволяют наносить на него печатные краски или другие декоративные слои. Если такая необходимость диктуется конкретным применением, этикеточная конструкция может дополнительно включать слои, придающие ей прочность.
Как было указано выше, способность пленки к усадке при нагревании обусловлена ориентацией пленки во время ее изготовления. Во время получения пленок их обычно нагревают до температуры, находящейся в диапазоне температур ориентации, которые зависят от типа полимеров, содержащихся в пленках, и обычно превышают комнатную температуру, но составляют величины ниже температуры плавления полимера. Затем для проведения ориентации пленку растягивают, либо последовательно, либо одновременно, в продольном или машинном направлении (англ. machine direction, сокращенно MD) и в перпендикулярном ему или поперечном направлении (англ. transverse direction, сокращенно TD), в соответствии с заявленными требованиями. После растяжки пленку быстро охлаждают, таким образом замораживая пленку в двуосно-ориентированном состоянии. При нагревании напряжения ориентации спадают, и пленка начинает сжиматься до своего первоначального размера в неориентированном состоянии.
Различные классы подвергающихся усадке пленок, включающих поливинилхлорид (ПВХ), полистирол, сложные полиэфиры и полиолефины, отличаются большим разнообразием физических и эксплуатационных характеристик. Характеристики пленки играют важную роль в выборе конкретного вида пленки и могут различаться в зависимости от конкретного способа получения упаковки или этикетки.
Как было отмечено выше, полиолефины лучше всего зарекомендовали себя в областях, где предпочтительно применение усилия усадки от умеренного до высокого. Полиолефиновые пленки также используют при получении упаковки на автоматическом высокоскоростном оберточном оборудовании, с помощью которого можно более точно отрегулировать диапазоны температур усадки и герметизации. Полиолефиновые пленки особенно подходят для этой цели, поскольку полиолефиновые пленки обычно более прозрачны и образуют меньшие количества отложений и меньшие количества остатков, что позволяет продлить срок службы оборудования, а также снизить частоту обслуживания оборудования. Тем не менее, для многих типов применения, в особенности для упаковки продуктов или товаров питания, предпочтительным материалом может являться полистирол.
В зависимости от требуемых физических и механических свойств готового изделия термоусадочная этикетка или этикеточная конструкция обычно включает множество слоев и содержит множество различных пленок. Обычно общая толщина этикеток составляет приблизительно до 100 мкм и предпочтительно приблизительно от 20 мкм до приблизительно 90 мкм.
Этикетка или этикеточная конструкция включает пленку, усадка которой составляет приблизительно от 1% до приблизительно 40%, предпочтительно приблизительно от 20% до приблизительно 40%, предпочтительнее приблизительно от 25% до приблизительно 35%, и более предпочтительно приблизительно от 30% до приблизительно 35% в продольном направлении, и приблизительно от 1% до приблизительно 50%, предпочтительно приблизительно от 20% до приблизительно 50%, предпочтительнее приблизительно от 30% до приблизительно 45%, и более предпочтительно приблизительно от 38% до приблизительно 45% в поперечном направлении при нагревании до 85°C. Тем не менее, следует понимать, что изобретение никоим образом не ограничивает величины степени усадки. В настоящем описании величины степени усадки периодически указываются при рассмотрении усадочных характеристик предпочтительных примеров осуществления этикеток.
Предпочтительные значения температур и предпочтительные методики проведения усадки более подробно описаны ниже при рассмотрении предпочтительных способов.
Для получения декоративного или эстетичного внешнего вида этикеток для контейнеров термоусадочные этикетки могут быть подвергнуты последующей обработке, например, нанесению печати, металлизации или ламинированию.
Как было отмечено выше, на тыльную сторону термоусадочной этикетки или этикеточной конструкции наносят слой клеящего вещества для прикрепления этикетки к участку контейнера с гибкой стенкой. Как подробно рассмотрено в настоящем описании, этикетку прикрепляют до проведения усадки, то есть прикрепляют на контейнер с гибкой стенкой перед проведением усадки этого компонента. После фиксации этикетки с помощью клеящего вещества к контейнеру с гибкой стенкой, оба компонента одновременно или по существу одновременно подвергают одной или более операциям усадки. Известно, что операции, вызывающие усадку, обычно включают нагревание, а также могут включать применение водяного пара и/или горячей воды. Соответственно, выбранное клеящее вещество должно иметь приемлемые характеристики и стойкость при повышенных температурах, а также стойкость к действию влаги и/или жидкой воды.
Для осуществления изобретения может быть применено множество различных клеящих веществ. Необязательно, но предпочтительно эффективное количество клеящего вещества наносят на этикетку, распределяя его по тыльной стороне этикеточной конструкции. Для многих вариантов применения предпочтительно, чтобы клеящее вещество и, в частности, клеящее вещество на основе акриловой эмульсии, обладало относительно высокой водостойкостью. Тем не менее, следует понимать, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено применением лишь таких клеящих веществ. Напротив, следует учитывать, что упаковочные системы согласно настоящему изобретению и, в частности, этикеточные конструкции, могут включать другие клеящие вещества и системы клеящих веществ.
Предпочтительные чувствительные к давлению клеящие вещества на основе эмульсий получают на основе первого эмульсионного полимера, который в пересчете на массу всего вещества содержит приблизительно от 95% до приблизительно 97,5% масс, по меньшей мере одного сложного алкилового эфира акриловой кислоты, алкильная группа которого содержит приблизительно от 1 до приблизительно 10 атомов углерода. Подходящие алкилакрилаты включают н-бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, изооктилакрилат и подобные им вещества. Предпочтительными являются бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат и их смеси. Наиболее предпочтительным является бутилакрилат.
Второй мономерный компонент представляет собой одну или более α,β-ненасыщенную карбоновую кислоту, общее количество которой в смеси составляет по меньшей мере приблизительно 2,5% масс, предпочтительно приблизительно от 2,5 до приблизительно 5% масс.
Ненасыщенная карбоновая кислота может содержать приблизительно от 3 до приблизительно 5 атомов углерода, и неограничивающие примеры таких кислот включают: акриловую кислоту, метакриловую кислоту, итаконовую кислоту и подобные им кислоты. Предпочтительными являются смеси акриловой кислоты и метакриловой кислоты в массовом отношении, соответственно, от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:3, предпочтительно приблизительно от 1:1 до приблизительно 1:2. Дополнительное описание предпочтительных клеящих веществ может быть найдено в одном или более патентах US 5492950, US 5563205, US 5264532 и US 5164444.
Предпочтительно усадочные характеристики термоусадочной этикетки и термоусадочного контейнера с гибкой стенкой или обертки специально адаптированы друг для друга или "согласованы" таким образом, что при проведении операции усадки этикетка и контейнер имеют одинаковые степени и/или скорости усадки. В настоящем описании термин "согласованный" означает такой выбор, получение или создание другим способом термоусадочной этикетки, которая имеет усадочные характеристики эквивалентные усадочным характеристикам термоусадочного контейнера с гибкой стенкой или обертки, что, если перечисленные компоненты одновременно подвергают усадке, то эта операция не приводит к созданию излишних напряжений или деформаций материала, которые приводят к разрывам вдоль поверхности раздела между компонентами. Таким образом, на самой этикетке или участке крепления этикетки к контейнеру с гибкой стенкой не образуются складки и не происходит отслоение или перекашивание. Термин "согласованный" также означает выбор, получение или создание другим способом термоусадочного контейнера с гибкой стенкой или обертки, которые имеют усадочные характеристики, эквивалентные усадочным характеристикам термоусадочной этикетки. Дополнительно, термин "согласованный" также включает выбор, получение или создание другим способом как термоусадочного контейнера с гибкой стенкой или обертки, так и термоусадочной этикетки, которые имеют усадочные характеристики эквивалентные характеристикам друг друга. Более конкретно, термин "согласованный" относится к одному из компонентов упаковочной системы, т.е. контейнеру с гибкой стенкой или этикетке, которые имеют степень усадки, которая составляет приблизительно от 90% до приблизительно 110% степени усадки другого компонента. Например, для согласования термоусадочной этикетки и термоусадочного контейнера с гибкой стенкой из двуосно-ориентированного материала, который имеет усадку 30% в продольном направлении и приблизительно 32% в поперечном направлении, материалы, выбираемые для получения этикетки должны быть такими, чтобы этикетка состояла из двуосно-ориентированного материала и имела степень усадки, приблизительно составляющую от 27% до приблизительно 33% в продольном направлении, и степень усадки, приблизительно составляющую от 28,8% до приблизительно 35,2% в поперечном направлении. Более предпочтительно, степени усадки компонентов находятся в диапазоне от 95% до 105% по отношению друг к другу, более предпочтительно в диапазоне от 98% до 102% по отношению друг к другу, и наиболее предпочтительно составляют приблизительно 100% или эквивалентны друг другу.
Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено или не основано на каких-либо особых явлениях, относящихся к взаимосвязи между подвергающимся усадке контейнером с гибкой стенкой или подвергающейся усадке оберткой и подвергающейся усадке этикеткой. То есть, несмотря на то, что изобретение может быть подходящим образом охарактеризовано как изобретение, включающее выбор и/или создание компонентов с учетом других компонентов таким образом, чтобы получить согласованные степени усадки, изобретение также включает системы, в которых усилия усадки сбалансированы с силами сцепления. Например, изобретение включает систему, включающую подвергающийся усадке контейнер с гибкой стенкой и подвергающуюся усадке этикетку, имеющие такие характеристики, что при креплении этикетки на контейнер с гибкой стенкой и усадке обоих компонентов не происходит образования складок, отслоения или перекашивания этикетки или участков контейнера с гибкой стенкой на участке вблизи этикетки, поскольку усилия усадки, развивающиеся в контейнере с гибкой стенкой и этикетке, сбалансированы с силами сцепления между этими компонентами.
Упаковочная система
Настоящее изобретение также относится к упаковочной системе, которая включает описанный выше подвергающийся усадке контейнер с гибкой стенкой или обертку и подвергающуюся усадке этикеточную конструкцию. Эти два компонента могут быть доставлены совместно потребителю, например, на производство по обработке пищевых продуктов, упаковочное производство или другому потребителю. Упаковочная система может найти широкое применение в ряде отраслей промышленности, и примеры ее возможного применения и связанных с ним способов представлены ниже.
Способы
Применение систем согласно настоящему изобретению, рассмотренных в предлагаемом описании, позволяет создавать множество способов упаковки товаров. В общем случае предпочтительный пример осуществления способа включает получение термоусадочного контейнера с гибкой стенкой, размер, конфигурация и характеристики которого подходят для упаковки или хранения в нем товара (товаров). Одну или более термоусадочную этикетку или другую конструкцию из многослойного материала, рассмотренные в предлагаемом описании, выбирают и/или согласовывают подходящим образом с характеристиками контейнера с гибкой стенкой и наносят на контейнер с гибкой стенкой требуемым образом. Обычно для прикрепления этикетки на участок внешней поверхности контейнера используют эффективные количества клеящего вещества. Контейнер с этикеткой затем заполняют или вводят в него другим способом изделие (изделия). После откачки воздуха и/или текучих сред из внутреннего объема контейнера (вакуумирования), контейнер герметизируют. Несмотря на то, что обычно применяют герметизацию нагреванием, могут быть применены другие способы герметизации, например, герметизация с помощью клеящего вещества, ультразвуковая сварка и/или механическая герметизация. Типичная применяемая операция откачки может представлять собой операцию, традиционно известную как вакуумная упаковка. Герметизированный снабженный этикеткой контейнер с гибкой стенкой, содержащий соответствующее изделие (изделия), затем вводят в одну или более операций одновременной усадки контейнера с гибкой стенкой и этикетки. Обычно усадку выполняют нагреванием до повышенной температуры, например, составляющей приблизительно от 70°C до приблизительно 99°C, и предпочтительно приблизительно от 85°C до приблизительно 92°C, в течение времени, составляющего приблизительно от 0,1 секунды до 5 или более секунд, и предпочтительно приблизительно от 1,5 секунд до 2 секунд. Следует понимать, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено приведенными значениями температур и/или продолжительности нагревания. Напротив, согласно настоящему изобретению, при проведении усадки термоусадочного контейнера с гибкой стенкой и термоусадочной этикеточной конструкции значения температур могут составлять менее 70°C или более 99°C, в зависимости от типа материалов, применяемых для получения названных компонентов. Кроме того, величины продолжительности выдерживания могут лежать за пределами приведенного выше предпочтительного диапазона. Для инициирования усадки также может быть применено множество различных методик нагревания, и, таким образом, настоящее изобретение никоим образом не ограничено способом нагревания под действием водяного пара или горячей воды. Например, для этой цели возможно применение горячего воздуха или потока другого газа. Для осуществления усадки может быть применено разнообразное технологическое оборудование или различные операции, например, может быть применен пропарочный туннель с использованием водяного пара, контейнеры с горячими текучими средами и т.д.
Дополнительно, изобретение относится к способу упаковки и нанесения этикетки на изделие или другой товар (товары), который также может включать множество проводимых последовательно операций, с помощью которых на термоусадочный материал наносят термоусадочную этикетку или этикеточную конструкцию, например, в виде полотна или листа, и, после нанесения этикетки, из термоусадочного материала формируют контейнер с гибкой стенкой, например, пакет или мешок. Предпочтительно такой способ включает получение термоусадочного материала и термоусадочной этикетки или этикеточной конструкции. Этикетку затем наносят на требуемый участок термоусадочного материала. Как указано в настоящем описании, предпочтительно применяют клеящее вещество. Затем в термоусадочный материал упаковывают одно или более изделие (изделия). Это может быть проделано несколькими способами, например, изделие может быть обернуто термоусадочным материалом. Другой подход состоит в изготовлении из термоусадочного материала рассмотренного в настоящем описании контейнера с гибкой стенкой, на который нанесена этикетка, и последующем помещении изделия (изделий) внутрь контейнера с гибкой стенкой. После того, как изделие (изделия) помещены подходящим образом в термоусадочный материал, на который нанесена этикетка, выполняют одну или более операцию усадки термоусадочного материала с этикеткой вокруг изделия (изделий).
Кроме того, согласно настоящему изобретению для инициирования усадки помимо нагревания могут быть использованы другие методики. Например, изобретение включает использование других методик для инициирования усадки контейнера с гибкой стенкой и/или этикетки. Например, для инициирования усадки может быть использовано воздействие электромагнитного излучения, в частности, инфракрасного излучения или микроволнового излучения.
Настоящее изобретение также относится к способам получения упаковочной системы. Эти способы включают получение термоусадочного контейнера с гибкой стенкой и термоусадочной этикетки. Контейнер с гибкой стенкой и/или этикетку выбирают таким образом, что их термоусадочные характеристики согласованы друг с другом, как описано выше. Благодаря этому, при нанесении этикетки на контейнер с гибкой стенкой перед проведением усадки обоих этих компонентов и последующем проведении усадки, как этикетка, так и контейнер с гибкой стенкой подвергаются усадке в равной степени.
На Фиг.1 схематически представлен предпочтительный пример осуществления упаковочной системы 10 согласно настоящему изобретению. Предпочтительный пример осуществления системы 10 включает термоусадочный контейнер 20 с гибкой стенкой и термоусадочную этикеточную конструкцию 50, описанные ниже. Контейнер 20 с гибкой стенкой имеет внешнюю поверхность 22 и внутреннюю поверхность 24, которая, в свою очередь, ограничивает внутренний объем 26 внутри контейнера 20. Контейнер 20 с гибкой стенкой может включать один или более герметизированных участков 28 и/или боковых стенок 30, и изначально по меньшей мере один открытый участок 32 для доступа в его внутренний объем 26. Контейнер 20 с гибкой стенкой включает слой 42 термоусадочной пленки, необязательный барьерный слой 40 и один или более необязательный внешний слой (слои) 44 или промежуточные слои (не показаны). Этикеточная конструкция 50 имеет лицевую сторону 52 внешней поверхности и направленную в противоположную сторону тыльную сторону или лицевую сторону 54 внутренней поверхности. После расположения и закрепления этикеточной конструкции 50 на контейнере 20 с гибкой стенкой, например, на требуемом участке 36, находящемся на внешней поверхности 22 контейнера 20, лицевая сторона 54 внутренней поверхности этикетки 50 предпочтительно направлена к внешней поверхности 22 контейнера 20. Этикеточная конструкция 50 включает слой 62 термоусадочной пленки, необязательный внешний слой 60 и один или более вторичных слоев, например, вторичный слой 64. Этикеточная конструкция 50 также включает клеящий слой 66 и отделяемый защитный слой 68, закрывающий лицевую сторону клеящего слоя 66, которая в противном случае была бы открытой.
На Фиг.2 представлена блок-схема предпочтительного примера осуществления способа 100 согласно настоящему изобретению. В общем случае способ 100 включает операцию 110 получения термоусадочного контейнера с гибкой стенкой, рассмотренного в настоящем описании. Способ 100 также включает операцию 120 получения термоусадочной этикеточной конструкции, рассмотренной в настоящем описании. Следует понимать, что эти этапы могут быть выполнены в обратном порядке или одновременно. Способ 100 также включает операцию 130 нанесения этикеточной конструкции на контейнер с гибкой стенкой. Обычно эту операцию выполняют нанесением эффективного количества клеящего вещества между этикеткой и контейнером с гибкой стенкой. В предпочтительном примере осуществления системы 10, показанной на Фиг.1, выполнение этой операции включает удаление отделяемого защитного слоя 68 этикеточной конструкции 50, в результате которого открывается лицевая сторона клеящего слоя 66. Затем для закрепления этикетки на контейнере с гибкой стенкой, лицевую сторону клеящего вещества прижимают к поверхности контейнера. Предпочтительный способ 100 также включает операцию 140 размещения одного или более товара или изделия внутри контейнера с гибкой стенкой. Способ 100 дополнительно включает операции 150 и 160, при выполнении которых происходит герметизация контейнера с гибкой стенкой и откачка его содержимого, например, воздуха, (вакуумирование) и последующее герметичное укупоривание контейнера. Следует понимать, что операции 150 и 160 могут быть выполнены в обратном порядке или могут быть выполнены одновременно или по существу одновременно друг с другом. Изобретение включает применение для выполнения операций 150 и 160 традиционных способов вакуумной упаковки. Способ 100 также включает операцию 170, включающую нагревание или иное повышение температуры контейнера с гибкой стенкой и этикеточной конструкции для инициирования усадки контейнера с гибкой стенкой и этикеточной конструкции. Предпочтительно эти компоненты подвергаются усадке одновременно. Для осуществления усадки контейнера с гибкой стенкой и этикеточной конструкции может быть применено множество методик. Предпочтительно усадку выполняют нагреванием посредством погружения в воду или воздействием на компоненты воды, температура которой составляет приблизительно от 70°C до приблизительно 99°C, в течение времени, составляющего приблизительно от 0,1 секунды до приблизительно 5 секунд. Следует понимать, что изобретение никоим образом не ограничивается такой формой нагревания для выполнения усадки. После выполнения операции 170 изделия или товары остаются герметизированными внутри контейнера и обычно защищены от внешних воздействий и/или факторов.
Другой предпочтительный пример осуществления способа согласно настоящему изобретению включает операцию формования, выполняемую перед проведением термоусадки упаковки с нанесенной на нее этикеткой. Например, в этом предпочтительном примере осуществления способа описанную выше термоусадочную этикетку наносят на полимерное формуемое полотно или эквивалентный материал. Полимерный материал также предпочтительно представляет собой термоусадочный материал. Затем этикетку и полимерное полотно, лоток или контейнер, в которые должен быть помещен интересующий товар (товары), подвергают формованию, при котором полимерное полотно, лоток или контейнер подвергают деформации или другой модификации формы для лучшего размещения или соответствия форме интересующего товара (товаров). Во время выполнения операции формования также может быть произведена деформация этикетки. Операция формования предпочтительно представляет собой операцию горячего формования (термоформования). После придания этикетке и полимерному полотну, лотку или контейнеру подходящей формы, упаковываемые товары помещают на или внутрь сформованной горячим способом конструкции. Полученный упакованный продукт или товары затем подвергают операции усадки, в которой происходит термоусадка этикетки и полимерного полотна, лотка или контейнера, приводящая к закрытию и герметизации упаковки.
Следует понимать, что настоящее изобретение и его различные предпочтительные примеры осуществления могут быть применены для работы с усадочными материалами, повторяющими форму упакованных изделий, и/или усадочными упаковочными системами, повторяющими форму упакованных изделий. Обычно, усадка, повторяющая форму упакованных изделий, включает получение отливки упаковки или пакета, полученного горячим формованием (термоформованием). Загрузку упаковки или пакета обычно выполняют, получая прочный герметизирующий шов с перекрыванием краев пленки. Пленку и шов обрезают вплотную к упаковке. Последний этап образования упаковочной системы включает усадку пленки, обычно проводимую в нагретом резервуаре. В предпочтительном варианте способа усадки получают термоусадочное полотно, которое обычно представляет собой многослойный материал. На многослойный материал необязательно наносят одну или более термоусадочных этикеток. Затем многослойному материалу, на который нанесены соответствующие этикетки, придают горячим формованием требуемую форму. Обычно форма, которую придают многослойному материалу горячим формованием, соответствует форме герметизируемого изделия или упаковки. После подходящего формования многослойного материала получают пакет, сформованный горячим формованием. Затем в полученный горячим формованием пакет помещают изделие (изделия). Первое полотно герметично соединяют со вторым полотном, заключая изделие (изделия) внутри полученного горячим формованием пакета. Предпочтительно для откачки содержимого пакета или внутреннего объема, в котором находится изделие (изделия), одновременно с проведением операции герметизации выполняют вакуумное ламинирование. На этом этапе на внешнюю поверхность пакета или полученной упаковки может быть нанесена другая термоусадочная этикетка, предпочтительно этикетка, чувствительная к давлению. Предпочтительно пакет или упаковку затем нагревают, что приводит к усадке полотна (полотен) и этикетки (этикеток). Предпочтительно эту операцию выполняют, помещая упаковку в воду, температура которой составляет от приблизительно 85°C до приблизительно 92°C.
Несомненно, применение и дальнейшее развитие предложенной методики позволит получить в будущем множество дополнительных преимуществ.
Содержание всех цитируемых в настоящем описании патентов, опубликованных патентных заявок и статей полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.
Очевидно, что одна или более отличительная особенность или компонент одного из описанных примеров осуществления может быть скомбинирована с одной или более другими отличительными особенностями или компонентами другого примера осуществления изобретения. Таким образом, настоящее изобретение включает все подобные комбинации компонентов или отличительных особенностей описанных примеров осуществления.
Как указано выше, настоящее изобретение позволяет устранять многие недостатки уже известных систем и способов. Тем не менее, следует понимать, что специалист в данной области техники может внести различные изменения в детали, материалы и конструкции компонентов, которые были описаны и показаны для иллюстрации изобретения, не нарушая принципов изобретения и не выходя за пределы объема изобретения, ограниченного прилагаемой формулой изобретения.