ОДНОСТОРОННИЙ КЛАПАН ДЛЯ ПИЩЕВЫХ УПАКОВОК
ONE-WAY VALVE FOR FOOD PACKAGES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к одностороннему клапану, более конкретно, оно относится к одностороннему клапану, предназначенному для установки на пищевую упаковку и выполненному с возможностью открывания, если давление внутри упаковки превысит пороговое давление. Изобретение относится также к пищевой упаковке, содержащей такой односторонний клапан, и к способу изготовления такого одностороннего клапана.
Уровень техники
Усиливающаяся мировая тенденция состоит в потреблении так называемой пищи, готовой к употреблению, т.е. пищи, которая не требует приготовления или уже приготовлена. Такая пища является либо замороженной, либо охлажденной, чтобы обеспечить разумно длительный срок предпродажного хранения. Замороженная пища может рассматриваться как менее вкусная и менее аппетитная на вид, тогда как охлажденная пища обычно представляется более аппетитной, но имеет значительно более короткий срок предпродажного хранения. Чтобы увеличить этот срок для такой охлажденной пищи, готовой к употреблению, используют пастеризацию. Процесс пастеризации совмещают с удалением из внутреннего объема упаковки кислорода, чтобы минимизировать рост бактерий. Такое удаление кислорода может проводиться либо созданием в пищевой упаковке небольшого вакуума, либо заменой кислорода путем введения в пищевую упаковку какого-либо другого приемлемого газа.
Согласно способу приготовления и пастеризации, используемому заявителем настоящего изобретения, пищу помещают в пищевую упаковку, содержащую пластиковый лоток, имеющий пластиковое покрытие, выполненное в виде прозрачной тонкой пленки, герметично прилегающей к краям лотка, чтобы создать внутренний объем, который полностью герметизирован относительно окружающего пространства.
Далее, в этой пластиковой пленке может иметься клапан, который может автоматически открыться, когда в упаковке создастся избыточное давление. Такие избыточные давления создаются, например, когда упаковку помещают в микроволновую печь и приготавливают пищу путем воздействия на нее электромагнитным излучением. Они могут также создаваться в результате конвекции, например, в печах с нагревом воздуха и присутствием пара, или при воздействии на упаковку тепловым излучением, например посредством инфракрасного излучения. В процессе приготовления пищи образуется большое количество пара. Пар создает избыточное давление, так что клапан открывается и выпускает и кислород, и пар. Когда пища приготовлена, микроволновая печь выключается, в результате чего образование пара мгновенно прекращается. Клапан сконструирован так, чтобы немедленно закрыться вследствие снижения внутреннего избыточного давления и понижения окружающей температуры. Пищевые упаковки охлаждают до температуры, подходящей для хранения, и они могут быть доставлены розничным торговцам для последующего использования. Важный аспект заключается в том, что эти типы клапанов отличаются от других клапанов, используемых в пищевой промышленности, например таких как используемые в связи с упаковками для кофе или аналогичных продуктов. Более конкретно, эти клапаны открываются при намного более высоких относительных избыточных давлениях, порядка 100 гПа, в отличие от клапанов, используемых в связи с упаковками для кофе, которые открываются при относительных избыточных давлениях порядка 10 гПа. Термин "относительное избыточное давление" должен интерпретироваться в данном контексте как характеризующий, насколько давление внутри пищевой упаковки превышает давление снаружи упаковки, т.е. разность между внутренним и наружным давлениями. Это различие приводит к различным требованиям для различных типов клапанов.
Закрытие клапана по завершении приготовления является важным для обеспечения герметизации внутреннего объема упаковки и пищи от окружающего воздуха и загрязняющих веществ. Следовательно, клапан должен быть сконструирован так, чтобы гарантировать, что он нечувствителен, например, к частицам пищи или к влаге, которые могут быть перенесены в него воздухом в процессе приготовления.
Такие клапаны сами по себе известны и коммерчески доступны от заявителя, фирмы Micvac АВ (Мёльндаль, Швеция), а также описаны в патенте ЕР 1383693, принадлежащем заявителю. Однако известно, что однослойным односторонним клапанам свойствены некоторые общие недостатки, главным образом касающиеся сборки, поскольку они должны собираться в процессе изготовления пищевой упаковки.
Для их преодоления в патенте ЕР 1633655, который также принадлежит заявителю, фирме Micvac АВ (Мёльндаль, Швеция), и содержание которого включено в данное описание посредством ссылки, предложено двухслойное решение, согласно которому один из двух слоев выполнен с отверстием, так что воздух имеет возможность выходить между двумя слоями благодаря подходящему использованию различных адгезивов или прикреплению определенных частей двух слоев друг к другу посредством ультразвуковой сварки. Это делает возможным собирать клапан в подходящем месте в более благоприятных условиях. Кроме того, чтобы уменьшить образование пузырьков или складок при открывании и закрывании клапана, может быть сформирован четко заданный канал между слоями, по которому воздух может выходить из внутреннего объема упаковки.
Более того, многие из коммерчески доступных односторонних клапанов для пищевых упаковок используют термоупругий поливинилхлорид (ПВХ), обработанный пластификаторами. Термоупругий ПВХ обычно применяется вследствие его низкой стоимости и предпочтительных свойств материала. Однако, как следствие возрастающих правительственных ограничений, которые регулируют использование термоупругого ПВХ в пищевых приложениях, было бы желательно иметь односторонний клапан, который тоже является надежным и экономически эффективным, но одновременно смягчает проблемы с пищевой безопасностью, связанные с термоупругим ПВХ.
Соответственно, существует постоянная потребность в усовершенствованиях в данной области, в частности постоянная потребность в односторонних клапанах, которые являются более эффективными с экономической точки зрения, более простыми в изготовлении и лучше соответствующими ожидаемым правительственным предписаниям в сфере здравоохранения. Другими словами, все еще существует потребность в одностороннем клапане, который может быть легко и надежно прикреплен к пластиковой пленке пищевой упаковки способом, менее сложным по сравнению с клапанами, известными в уровне техники.
Раскрытие сущности изобретения
Поэтому задача настоящего изобретения состоит в создании одностороннего клапана, пищевой упаковки, содержащей такой односторонний клапан, и способа изготовления такого одностороннего клапана, которые устраняют все или по меньшей мере некоторые из рассмотренных недостатков известных решений.
Данная задача решена посредством одностороннего клапана, пищевой упаковки и способа, охарактеризованных в прилагаемой формуле изобретения.
Согласно одному аспекту изобретения предлагается односторонний клапан для установки поверх отверстия, сформированного в пищевой упаковке для приготовления, хранения и/или подогрева пищи, готовой к употреблению. Односторонний клапан содержит первую мембрану, имеющую верхнюю поверхность и нижнюю поверхность. Первая мембрана также имеет первую площадь поверхности. Односторонний клапан содержит также вторую мембрану, имеющую проксимальную поверхность, дистальную поверхность и вторую площадь поверхности, которая меньше, чем первая площадь поверхности. Дистальная поверхность второй мембраны покрыта адгезивом, а проксимальная поверхность второй мембраны прикреплена к нижней поверхности первой мембраны таким образом, чтобы периферийная кромка второй мембраны была совмещена с периферийной кромкой первой мембраны или выступала за нее. При этом односторонний клапан выполнен с возможностью прикрепления к указанной пищевой упаковке для покрытия указанного отверстия второй мембраной таким образом, чтобы при превышении давлением газа внутри пищевой упаковки порогового значения формировался канал между пищевой упаковкой и второй мембраной. Указанный канал проходит от указанного отверстия до периферийной кромки первой мембраны вдоль второй мембраны.
Таким образом, предлагается простой и экономически эффективный односторонний клапан, особенно подходящий для пищевых упаковок, содержащих пищевые продукты. Односторонний клапан согласно изобретению требует меньше материала и проще в изготовлении, чем известные клапаны, эквивалентные ему в смысле рабочих характеристик и исполняемой функции. Это по меньшей мере частично объясняется тем, что трудоемкие и/или времязатратные производственные шаги (например такие как ультразвуковая сварка, нанесение адгезива в пределах заданных паттернов, пробивание отверстий во второй мембране и т.д.) могут быть полностью или по меньшей мере частично опущены. Кроме того, поскольку в нижней мембране нет никакого отверстия, исключается чувствительный производственный шаг по совмещению отверстия в нижней мембране с отверстием в пищевой упаковке, что дает экономию времени при сборке. Далее, в отличие от известных решений, не требуется изготавливать вторую мембрану (которая может именоваться также нижней мембраной) из термоупругого ПВХ, т.е. ПВХ, обработанного пластификаторами. Как следствие, можно избежать любого контакта между пищевыми продуктами, содержащимися в упаковке, и термоупругим ПВХ.
При нагревании пищи в пищевой упаковке либо при ее приготовлении, либо когда ее подогревают перед потреблением, образуется пар. В случае образования пара назначение одностороннего клапана состоит в том, что он должен открыться и выпустить пар из упаковки, а когда процесс нагрева остановится, клапан должен закрыться, чтобы способствовать предотвращению загрязнения пищи.
Вторая мембрана может быть прикреплена к нижней поверхности первой мембраны, например, путем покрытия по меньшей мере участка нижней поверхности первой мембраны адгезивом и прикрепления к ней проксимальной поверхности второй мембраны. Целесообразно покрыть одним и тем же адгезивом всю нижнюю поверхность первой мембраны, так что выступающие части первой мембраны могут быть приклеены к пищевой упаковке, чтобы обеспечить установку одностороннего клапана на пищевую упаковку. Однако в альтернативных вариантах осуществления вторая мембрана может быть прикреплена к первой мембране посредством ультразвуковой сварки или иным методом. Аналогично, выступающие части первой мембраны могут быть прикреплены к пищевой упаковке посредством ультразвуковой сварки или иным методом, чтобы первая мембрана находилась между этими двумя компонентами. Например, пищевая упаковка может содержать пластиковую пленку (с отверстием), прикрепленную к жесткому контейнеру. Соответственно, односторонний клапан и пластиковая пленка могут быть изготовлены в ходе одного процесса.
Изобретение основано на понимании того, что за счет создания одностороннего клапана для пищевых упаковок, содержащего две мембраны, из которых нижняя мембрана имеет меньшую площадь поверхности, чем верхняя мембрана, с последующим использованием меньшей мембраны для создания воздушного канала, образующегося при наличии избыточного давления в пищевой упаковке, достигается несколько преимуществ в смысле технологичности и экономической эффективности. Например, уменьшается необходимость в формировании прорези или отверстия в одной из мембран, как это имеет место в известных системах, так что по сравнению с решениями, известными в уровне техники, при осуществлении изобретения может быть полностью опущен по меньшей мере один производственный шаг. Кроме того, односторонний клапан согласно изобретению пригоден для более широкого круга приложений вследствие его способности, в противоположность известным "двухслойным" решениям, "открываться" даже при относительно низких избыточных давлениях благодаря тому, что на нижней поверхности второй мембраны находится адгезив с малой адгезией или меньшее количество адгезива, или вообще отсутствует адгезив.
Далее, авторы настоящего изобретения осознали, что имеющая меньшие размеры вторая мембрана может быть использована как пассивный компонент при расширении одностороннего клапана (когда пищевая упаковка нагрета, давление газа внутри нее превышает пороговое значение и формируется канал), в результате чего по сравнению с решениями, известными из уровня техники, увеличивается свобода в отношении выбора материала для второй мембраны. Таким образом, односторонний клапан согласно изобретению лучше отвечает ожидаемым предписаниям в сфере здравоохранения, которые ограничивают использование ПВХ в пищевой промышленности. Фактически, все большее количество организаций в сфере здравоохранения не разрешает никакого контакта между термоупругим ПВХ и пищей. Вторая мембрана может, до некоторой степени, рассматриваться как образующая мембрану-носитель, т.е. как обеспечивающая несущую поверхность для адгезива, более слабого по сравнению с относительно сильным адгезивом, который обычно наносится на нижнюю поверхность первой мембраны, чтобы прикрепить обе мембраны друг к другу, а затем установить клапан на пищевую упаковку.
Кроме того, уменьшается необходимость в сваривании двух мембран или в нанесении различных адгезивов на конкретные участки одной и той же поверхности; за счет этого можно уменьшить сложность изготовления и, как следствие, снизить затраты. Таким образом, можно сделать вывод, что клапан согласно изобретению сочетает простоту изготовления и экономическую эффективность, присущие клапанам, имеющим единственную мембрану, с надежностью и прецизионностью двухслойных клапанов, одновременно соответствуя предписаниям, относящимся к контакту ПВХ с пищевыми продуктами. Следует отметить, что даже если в некоторых вариантах осуществления, мембраны могут быть приварены друг к другу, это несущественно.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения вторая мембрана задает канал, по которому газ, находящийся внутри пищевой упаковки, может выходить при превышении давлением газа внутри пищевой упаковки порогового значения. Таким образом, газ, находящийся внутри пищевой упаковки, может выходить только по одному или более заданным путям, благодаря чему можно избежать пузырьков или складок, которые, как известно, образуются, когда канал закрывается. Авторы изобретения осознали, что, если газ имеет возможность выходить через односторонний клапан случайным образом, риск образования пузырька или складки возрастает, поскольку трудно предсказать, в какой именно части одностороннего клапана сформируется канал, и, как следствие, трудно правильно расположить односторонний клапан (например с учетом направлений его производственной обработки), чтобы избежать формирования пузырьков/складок. Кроме того, благодаря использованию для формирования канала всей дистальной поверхности второй мембраны (например, вместо нанесения с этой целью различных типов адгезивов на различные участки поверхности), канал будет четко определен, а сложность изготовления и затраты уменьшены.
Естественно, должно быть понятно, что воздушный канал в определенной степени задается и первой, и второй мембранами, поскольку первая мембрана почти полностью покрывает вторую мембрану и фиксирует ее относительно пищевой упаковки. Более конкретно, воздушный канал может рассматриваться как заданный, по существу, в горизонтальном направлении (т.е. по наружной поверхности пищевой упаковки) посредством первой мембраны, а, по существу, в вертикальном направлении (т.е. перпендикулярно к наружной поверхности пищевой упаковки) второй мембраной меньших размеров.
Далее, указание, что периферийная кромка второй мембраны совмещена с соответствующей периферийной кромкой первой мембраны или выступает за нее, может интерпретироваться как определяющее, что первая мембрана выступает за все, кроме одного края (или одной стороны) второй мембраны. В другом варианте осуществления изобретения первая мембрана выступает за две противоположные кромки второй мембраны. Другими словами, две противоположно расположенные периферийные кромки второй мембраны совмещены с двумя противоположно расположенными периферийными кромками первой мембраны или выступают за них.
Например, вторая мембрана может являться прямоугольной мембраной, у которой имеются четыре стороны, т.е. две короткие и две длинные стороны. В этом случае первая мембрана предпочтительно выступает по меньшей мере за две длинные стороны второй мембраны и, как вариант, также за одну из коротких сторон. Разумеется, для каждой из мембран допустимы и другие формы. Например, вторая мембрана может иметь форму многоугольника, и в этом случае первая мембрана все же может быть расположена так, что она выступает за все, кроме одной или двух периферийных участков кромки. Аналогично, если бы вторая мембрана имела круглую, эллиптическую или иную криволинейную форму, первую мембрану было бы желательно расположить так, чтобы она выступала за всю периферийную кромку первой мембраны, за исключением одного или двух дуговых отрезков периферийной кромки. Под дуговым отрезком следует понимать небольшую часть эллиптической периферийной кромки.
Согласно другому варианту осуществления изобретения дистальная поверхность второй мембраны покрыта первым адгезивом, а нижняя поверхность первой мембраны покрыта вторым адгезивом, причем первый адгезив имеет меньшую адгезию, чем второй адгезив. Нижняя поверхность первой мембраны предпочтительно имеет однородное покрытие из второго (более сильного) адгезива. В результате один и тот же адгезив используется для прикрепления первой мембраны и второй мембраны друг к другу, а также для прикрепления одностороннего клапана в целом к пищевой упаковке. Благодаря тому, что нижняя поверхность первой мембраны покрыта только одним адгезивом, упрощается процесс изготовления, поскольку отпадает необходимость в нанесении различных типов адгезивов на различные области мембран. Кроме того, адгезив с меньшей адгезией, наносимый на дистальную поверхность второй мембраны, может представлять собой антиадгезионное покрытие. Другими словами, две нижние поверхности двух отдельных мембран могут быть покрыты одним и тем же адгезивом, причем на нижнюю поверхность второй мембраны затем может быть нанесено, посредством распыления, печати или иным образом, антиадгезионное покрытие, чтобы уменьшить адгезию. Антиадгезионным покрытием может, например, служить вещество на силиконовой основе, в частности силиконовое масло. Однако допустимы и другие варианты. Назначение антиадгезионного покрытия состоит в уменьшении адгезии (т.е. адгезивных свойств) адгезива, и с этой целью допустимо применение любого вещества или материала, отвечающего данному назначению и пригодного для нанесения на адгезив контролируемым образом (например, посредством печати или распыления).
Термины "меньшая" и "большая" адгезия должны интерпретироваться как означающие, что две подложки, скрепленные вместе посредством адгезива, легче разделить, если адгезив имеет меньшую адгезию, чем если бы он имел большую адгезию.
Далее, в соответствии еще с одним вариантом осуществления настоящего изобретения первая мембрана выполнена из термоупругого материала, который характеризуется направлением производственной обработки, а вторая мембрана расположена таким образом, чтобы канал проходил в направлении, которое согласовано с указанным направлением производственной обработки так, что угол между ними составляет 60°-90°. Тем самым дополнительно снижается риск образования складки, поскольку релаксация полимеров будет фактически укреплять канал во время выпуска пара/газа. Кроме того, канал может быть сделан более коротким, так что весь односторонний клапан может быть уменьшен.
В дополнение, в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения термоупругий материал находится в упругом состоянии при температурах, превышающих 50°С. Как было упомянуто, назначение клапана состоит в том, что он должен открываться, когда пищевая упаковка подвергается нагреву и, как следствие, образуется пар, и закрываться, когда в пищевой упаковке больше не генерируется пар. Поэтому может оказаться целесообразным использовать термоупругие (термопластичные) материалы, которые при температурах, превышающих 50°С, находятся в упругом состоянии. В результате, когда пищевая упаковка хранится, например, в охлаждаемом пространстве, мембраны клапана не находятся в упругом состоянии, что обеспечивает надежное закрытие клапана.
Далее, в соответствии еще с одним вариантом осуществления настоящего изобретения первая мембрана выполнена из термоупругого ПВХ (поливинилхлорида), а вторая мембрана выполнена из другого полимера. Этим другим полимером может быть, например, ПП (полипропилен) или другие подходящие синтетические полимеры, такие как полиэтилен, полистирол, полиуретан и т.д. Другими словами, вторая мембрана выполнена из полимера, отличного от ПВХ.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается пищевая упаковка для приготовления, хранения и/или подогрева пищи, готовой к употреблению, содержащая пищевой контейнер и пластиковую пленку для герметизации пищевой упаковки относительно окружающего воздуха, причем в пластиковой пленке имеется отверстие.
При этом пищевая упаковка содержит односторонний клапан, покрывающий указанное отверстие и содержащий:
первую мембрану, имеющую верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, причем первая мембрана имеет первую площадь поверхности, и
вторую мембрану, имеющую проксимальную поверхность и дистальную поверхность, причем вторая мембрана имеет вторую площадь поверхности, которая меньше, чем первая площадь поверхности, причем дистальная поверхность покрыта адгезивом, а проксимальная поверхность прикреплена к нижней поверхности первой мембраны таким образом, что периферийная кромка второй мембраны совмещена с периферийной кромкой первой мембраны или выступает за нее;
причем односторонний клапан расположен на указанной пластиковой пленке таким образом, чтобы вторая мембрана покрывала указанное отверстие, и при превышении давлением газа внутри пищевой упаковки порогового значения формировался канал между пищевой упаковкой и второй мембраной, причем указанный канал проходит от указанного отверстия до периферийной кромки первой мембраны вдоль указанной второй мембраны.
Следовательно, предлагается экономически эффективная и надежная пищевая упаковка для приготовления, хранения и/или подогрева пищи, готовой к употреблению.
В рамках этого аспекта изобретения обеспечиваются аналогичные преимущества и присутствуют те же предпочтительные признаки, что и в рамках рассмотренного ранее аспекта изобретения, и наоборот.Таким образом, пищевая упаковка согласно второму аспекту может содержать любой из вариантов осуществления одностороннего клапана, рассмотренного в рамках предыдущего аспекта изобретения. Например, односторонний клапан может быть приварен, посредством ультразвуковой сварки, к пластиковой пленке путем приваривания к пластиковой пленке частей первой мембраны, окружающих вторую мембрану (например, до того как пластиковая пленка будет прикреплена к пищевой упаковке). Однако, как было отмечено, в других вариантах осуществления настоящего изобретения клапан может быть приклеен или прикреплен к пластиковой пленке иным способом.
Далее, в соответствии еще с одним аспектом изобретения предлагается способ изготовления одностороннего клапана для установки поверх отверстия, сформированного в пищевой упаковке для приготовления, хранения и/или подогрева пищи, готовой к употреблению, причем указанный способ включает следующие шаги:
получают первую мембрану, имеющую верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, причем первая мембрана имеет первую площадь поверхности;
получают вторую мембрану, имеющую проксимальную поверхность и дистальную поверхность, причем вторая мембрана имеет вторую площадь поверхности, которая меньше, чем первая площадь поверхности;
покрывают дистальную поверхность второй мембраны первым адгезивом;
покрывают нижнюю поверхность первой мембраны вторым адгезивом, причем первый адгезив имеет меньшую адгезию, чем второй адгезив;
прикрепляют проксимальную поверхность второй мембраны к нижней поверхности первой мембраны таким образом, что периферийная кромка второй мембраны совмещается с периферийной кромкой первой мембраны или выступает за нее.
В рамках этого аспекта изобретения обеспечиваются аналогичные преимущества и присутствуют те же предпочтительные признаки, что и в рамках рассмотренных ранее аспектов изобретения, и наоборот.
Данные и другие признаки и преимущества изобретения будут дополнительно пояснены со ссылками на описываемые далее варианты осуществления.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано далее более подробно, со ссылками на его варианты осуществления, приводимые в качестве примеров и проиллюстрированные прилагаемыми чертежами.
На фиг. 1А представлен, на виде в аксонометрии, клапан согласно уровню техники, помещаемый на пищевую упаковку.
На фиг. 1В представлен, на виде в аксонометрии с частичным пространственным разнесением компонентов, односторонний клапан согласно одному варианту осуществления изобретения, помещаемый на пищевую упаковку.
На фиг. 2А представлен, на виде в аксонометрии сверху, помещенный на пищевую упаковку односторонний клапан по фиг. 1В.
На фиг. 2В представлен, на виде в аксонометрии сверху, помещенный на пищевую упаковку односторонний клапан согласно другому варианту осуществления изобретения.
На фиг. 3А представлен вид в разрезе вдоль линии А-А (см. фиг. 2А) согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3В на таком же виде в аксонометрии, что и фиг. 3А, представлен другой вариант осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4А представлен, на виде в аксонометрии, односторонний клапан с фиг. 1В с открытым каналом согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4В представлен, на виде в аксонометрии, односторонний клапан с открытым каналом согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, помещенный на пищевую упаковку.
На фиг. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ изготовления одностороннего клапана согласно одному варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
В нижеследующем подробном описании будут рассмотрены варианты осуществления изобретения. Однако должно быть понятно, что возможен обмен признаками между различными вариантами осуществления, и, если прямо не оговорено иное, эти признаки могут быть скомбинированы в различных сочетаниях. Далее, хотя для обеспечения более глубокого понимания изобретения в нижеследующем описании приводятся многочисленные конкретные детали, специалисту в данной области будет очевидно, что изобретение может быть осуществлено без этих конкретных деталей. Кроме того, хорошо известные конструкции или функции не описаны подробно, чтобы не затруднить понимание изобретения.
На фиг. 1А показан односторонний клапан 100 согласно уровню техники, предназначенный для закрепления на пищевой упаковке 10. Более конкретно, односторонний клапан 100 предназначен для установки таким образом, чтобы он покрывал отверстие 12, сформированное в пищевой упаковке 10. Известный односторонний клапан 100 содержит двухслойную структуру, причем его нижний слой 102 снабжен отверстием 103, которое должно быть совмещено с отверстием 12, сформированным в пищевой упаковке 10, когда клапан 12 будет установлен на пищевую упаковку. Если давление газа внутри пищевой упаковки 10 превысит (например в процессе нагрева пищевой упаковки 10) некоторое пороговое значение, между двумя слоями 101, 102 сформируется канал, чтобы обеспечить функцию выведения газа. Промежуточные поверхности двух слоев 101, 102 (т.е. поверхности каждого слоя 101, 102, обращенные к другому слою 102, 101) скреплены вместе посредством двух различных адгезивов. Конкретнее, более сильный адгезив нанесен на первый участок поверхности, окружающий зону формирования канала, а более слабый адгезив нанесен только на второй участок поверхности, который должен задавать канал. Однако, вместо использования различных адгезивов, можно полностью покрыть промежуточные поверхности более слабым адгезивом и произвести на следующем шаге ультразвуковую сварку участков поверхностей, окружающих будущий канал (т.е. участков, прилегающих к наружным кромкам этих поверхностей). Чтобы ослабить проблемы, связанные с образованием пузырьков и складок, оба слоя 101, 102 выполнены из термоупругого ПВХ, что приводит к повышенному риску вступления пищи, находящейся в пищевой упаковке 10, в контакт с загрязняющими веществами, связанными с термоупругим ПВХ.
На фиг. 1В показан, на виде в аксонометрии с частичным пространственным разнесением компонентов, односторонний клапан 1 согласно одному варианту осуществления изобретения, установленный поверх отверстия 12, сформированного в пищевой упаковке 10 для приготовления, хранения и/или подогрева пищи, готовой к употреблению. Пищевая упаковка представлена в форме жесткого контейнера, предпочтительно выполненного из подходящего пластикового материала, покрытого пластиковой пленкой 11 для герметизации внутреннего объема пищевой упаковки относительно наружной атмосферы. Пластиковая пленка 11 закреплена вдоль наружной боковой поверхности жесткого контейнера пищевой упаковки 10.
Односторонний клапан 1 содержит первую мембрану 2 (которая может именоваться также верхним слоем или верхней мембраной) с первой площадью поверхности и вторую мембрану 3 (которая может именоваться также нижним слоем или нижней мембраной) со второй площадью поверхности, которая меньше, чем у первой мембраны 2. У первой мембраны 2 имеется нижняя поверхность 5, которая предпочтительно покрыта адгезивом, чтобы приклеить ее к проксимальной (т.е. к верхней) поверхности второй мембраны 3, а также к пластиковой пленке пищевой упаковки 10. Первая мембрана 2 может быть, например, изготовлена из термоупругого ПВХ. Термин "дистальная" применительно к поверхностям второй мембраны 3 должен интерпретироваться как относящийся к поверхности, пространственно удаленной от места прикрепления к первой мембране 2, т.е. к поверхности, обращенной от первой мембраны 2. Аналогично, термин "проксимальная" применительно к поверхностям второй мембраны 3 должен интерпретироваться как относящийся к поверхности, расположенной ближе к месту ее прикрепления к первой мембране 2, т.е. к поверхности, обращенной к первой мембране 2.
Как было упомянуто, вторая мембрана 3 прикреплена к нижней поверхности 5 первой мембраны 2 и выполнена с возможностью находиться между пищевой упаковкой 10 и первой мембраной 2, когда односторонний клапан установлен на пищевую упаковку 10. Вторая мембрана 3 имеет прямоугольную форму, а первая мембрана 2 выступает за три стороны или кромки второй мембраны, чтобы вторая мембрана 3 была зафиксирована относительно пищевой упаковки 10. Вторая мембрана 3 может быть выполнена из полипропилена (ПП) или из других подходящих синтетических полимеров, таких как полиэтилен, полистирол, полиуретан и т.д.
Односторонний клапан 1 предназначен для установки на пищевую упаковку 10 (как это проиллюстрировано на фиг. 1В направленными вниз стрелками) таким образом, что вторая мембрана 3 покрывает отверстие 12, в данном варианте осуществления в форме прорези, выполненной в пластиковой пленке 11 пищевой упаковки 10. При использовании пищевой упаковки 10, например при ее нагреве, между пластиковой пленкой 11 и второй мембраной 3 образуется канал, если давление газа внутри пищевой упаковки превысит (заданное) пороговое значение. Канал будет соответственно проходить вдоль второй мембраны 3 от отверстия 12 в направлении периферийной кромки 21 первой мембраны 2 (см. фиг. 2А, 2В, 4А, 4В). Канал формируется потому, что вторая мембрана 3 отделяется от пластиковой пленки 11 пищевой упаковки 11 под действием усилия, прикладываемого к нижней поверхности 7 второй мембраны 3 расширяющимся газом.
Упомянутая периферийная кромка первой мембраны 2 совмещена (пространственно согласована) с периферийной кромкой второй мембраны 3. Кроме того, вторая мембрана 3 задает (определяет) канал, по которому газ, находящийся внутри пищевой упаковки 10, может выходить в случае, если давление газа внутри пищевой упаковки 10 превысит пороговое значение.
Дистальная поверхность 7 второй мембраны 3 покрыта адгезивом. Однако адгезив, нанесенный на дистальную поверхность 7 второй мембраны 3, обладает меньшей адгезией, чем адгезив, нанесенный на нижнюю поверхность 5 первой мембраны 2. Благодаря нанесению на дистальную поверхность 7 второй мембраны 3 относительно слабого адгезива становится возможным управлять пороговым значением для давления газа внутри пищевой упаковки. Другими словами, посредством использования более слабого адгезива пороговое значение может быть уменьшено, а посредством использования более сильного адгезива пороговое значение может быть увеличено. Иначе говоря, управление пороговым давлением газа предпочтительно осуществляется путем управления адгезией адгезива, нанесенного на дистальную поверхность 7 второй мембраны 3, т.е. путем увеличения или уменьшения силы адгезива, нанесенного на данную поверхность. Эта сила может быть проконтролирована, например, посредством испытания на отслаивание.
Пороговое значение давления газа (именуемое также открывающим давлением) может, например, составлять 10-200 мбар (1-20 кПа) при 70-100°С. Предпочтительное открывающее давление составляет 20-130 мбар (2-13 кПа), более предпочтительно 40-160 мбар (4-16 кПа), наиболее предпочтительно 60-100 мбар (6-10 кПа) при 70-100°С. Под пороговым значением давления газа в контексте изобретения понимается "внутреннее избыточное давление", т.е. разность относительных давлений газа между внутренним объемом пищевой упаковки 10 и окружающим ее пространством.
На фиг. 2А и 2В представлены, на видах сверху в аксонометрии, варианты осуществления одностороннего клапана согласно изобретению, прикрепленного к пластиковой пленке 11 пищевой упаковки. Вторая мембрана 3 предпочтительно имеет, по существу, форму продолговатой структуры, например прямоугольника, как в представленных вариантах осуществления. Однако специалист в данной отрасли легко поймет, что возможны и другие формы, такие как эллипс, усеченный конус и т.п. Форматное соотношение (ширина/высота) для второй мембраны 3 предпочтительно составляет 1:1,5-5. Например, вторая мембрана 3 может иметь ширину в интервале 5-15 мм, в частности 8-10 мм, и длину в интервале 7,5-75 мм, в частности 20-30 мм. Под шириной и длиной понимаются расстояния между двумя противоположными кромками вдоль двух соответственно ориентированных и взаимно перпендикулярных осей, проходящих по поверхности мембраны.
На фиг. 3А и 3В представлены, на виде в аксонометрии в разрезе вдоль линии А-А (см. фиг. 2А), два различных варианта осуществления одностороннего клапана 1, сформированного на пластиковой пленке 11 пищевого контейнера. На фиг. 3А вторая мембрана 3 прикреплена к первой мембране 2, например, посредством ультразвуковой сварки, так что слой адгезива между двумя мембранами 2, 3 отсутствует. Нижняя поверхность 7 второй мембраны 3 покрыта первым адгезивом 8. При этом части нижней поверхности 5 первой мембраны 2, которые выступают за наружные поперечные кромки второй мембраны 3, покрыты вторым адгезивом 6, обладающим большей адгезией, чем первый адгезив 8.
На фиг. 3В нижняя поверхность 7 второй мембраны 3 покрыта первым адгезивом 8, а вся нижняя поверхность 5 первой мембраны 2 покрыта вторым адгезивом 6, причем первый адгезив 8 обладает меньшей адгезией, чем второй адгезив 6. За счет покрытия всей нижней поверхности 5 первой мембраны 2 вторым адгезивом 6 и использования одного и того же адгезива для прикрепления двух мембран 2, 3 друг к другу, а также для прикрепления одностороннего клапана к пищевой упаковке, уменьшается сложность изготовления, поскольку можно не применять более сложных операций, таких как ультразвуковая сварка или использование двух различных адгезивов на различных участках одной и той же поверхности.
На фиг. 4А показан, на виде в аксонометрии, односторонний клапан 1, установленный поверх отверстия, сформированного в пластиковой пленке пищевой упаковки 10. Более конкретно, на фигуре показан односторонний клапан в процессе его использования, т.е. в ситуации, когда давление газа внутри пищевой упаковки 10 превысило пороговое значение и между второй мембраной 3 и пластиковой пленкой 11 сформировался канал, через который может выходить газ/пар, как это отмечено широкой стрелкой. Избыточное давление внутри пищевой упаковки 10 возникло в результате нагрева пищевой упаковки 10. Канал образовался в результате временного разрыва связи между пластиковой пленкой 11 и нижней поверхностью второй мембраны 3, поскольку создаваемое газом давление на поверхность второй мембраны 3, покрывающей отверстие 12, стало слишком большим. Затем происходит выравнивание давления, и клапан 10 закрывается в результате того, что вторая мембрана 3, имеющая адгезивное покрытие, возвращается, благодаря упругости первой мембраны 2, в свое первоначальное положение, в котором она контактирует с пластиковой пленкой 11. При этом адгезив, нанесенный на дистальную поверхность второй мембраны 3, предпочтительно такой, что, как только давление газа во внутреннем объеме понизится до уровня ниже порогового значения, вторая мембрана 3 снова приклеится к пластиковой пленке.
На фиг. 4В показан, на виде в аксонометрии, другой вариант осуществления одностороннего клапана 1, установленного поверх отверстия, сформированного в пластиковой пленке 11 пищевой упаковки 10. Принципы его функционирования аналогичны варианту осуществления, проиллюстрированному фиг. 4А, так что, для краткости, они рассматриваться не будут. При этом односторонний клапан с фиг. 4В отличается от клапана с фиг. 4А тем, что канал, сформированный между второй мембраной 3 и пластиковой пленкой 11, проходит до двух периферийных кромок первой мембраны 2. Таким образом, газ/пар из внутреннего объема пищевой упаковки 10 может выходить по двум путям, как это отмечено широкими стрелками.
На фиг. 5 представлена блок-схема способа 500 изготовления клапана согласно одному варианту осуществления изобретения. Более конкретно, показан способ 500 изготовления одностороннего клапана для установки поверх отверстия, сформированного в пищевой упаковке для приготовления, хранения и/или подогрева пищи, готовой к употреблению. Способ 500 включает в себя шаг 501 получения первой мембраны с первой площадью поверхности. Первая мембрана имеет верхнюю поверхность и нижнюю поверхность. Далее, на шаге 502 получают вторую мембрану, имеющую проксимальную поверхность, дистальную поверхность и вторую площадь поверхности, которая меньше, чем первая площадь поверхности.
Затем дистальную поверхность второй мембраны покрывают (на шаге 503) первым адгезивом. Нижнюю поверхность первой мембраны также покрывают вторым адгезивом, причем первый адгезив имеет меньшую адгезию, чем второй адгезив. Как показано на фигуре, адгезивы могут наноситься на дистальную поверхность распылением. Однако для нанесения адгезива допустимы и другие опциональные средства, например печать, диспенсирование, нанесение покрытия валиком, переводная печать, трафаретная печать, нанесение твердой пленки адгезива, нанесение кистью и т.д. В качестве альтернативы, две поверхности (дистальная поверхность второй мембраны и нижняя поверхность первой мембраны) могут быть покрыты одним и тем же адгезивом, тогда как дистальная поверхность второй мембраны на следующем шаге может быть дополнительно покрыта антиадгезионным покрытием, чтобы уменьшить адгезию адгезива.
Далее, на шаге 505 мембраны прикрепляют друг к другу посредством прижатия проксимальной поверхности второй мембраны к нижней поверхности первой мембраны. При этом на шаге 505 мембраны прикрепляют друг к другу таким образом, что периферийная кромка второй мембраны оказывается совмещенной по меньшей мере с одной периферийной кромкой первой мембраны или выступает за нее. Мелкие иллюстрации, расположенные рядом с блоком 505, поясняют, как периферийные кромки двух мембран могут быть совмещены (верхняя иллюстрация) и как периферийная кромка второй мембраны может выступать за периферийную кромку первой мембраны (нижняя иллюстрация).
Хотя изобретение было описано со ссылками на свои конкретные варианты осуществления, приведенные в качестве примеров, специалистам в данной области будут очевидны многие возможные вариации, модификации и т.д. Таким образом, приведенное описание различных вариантов осуществления изобретения и прилагаемые чертежи должны рассматриваться как неограничивающие примеры изобретения, объем защиты которого определен прилагаемой формулой. Например, отверстие в пластиковой пленке необязательно должно иметь какую-то одну определенную форму: оно может представлять собой, например, полукруглое, звездообразное или круглое отверстие или множество мелких отверстий.
Далее, любые ссылочные обозначения, приводимые в формуле, не должны интерпретироваться как ограничивающие объем изобретения; слово "содержащий" не исключает других элементов или шагов, а использование единственного числа не исключает множественности.