УПАКОВКА

Полезная модель относится к области изготовления упаковки для преимущественно жидких, жирных и замороженных пищевых продуктов или продуктов, содержащих или выделяемых жиры и влагу.
Наиболее известными типами упаковки, где может применяться заявленная полезная модель, являются бумажные стаканы, различные контейнеры с круглым или иным основанием, пакеты различной формы для молочных изделий, соков и прочих продуктов, основным формообразующим/каркасным элементом которых является преимущественно целлюлозно-бумажный материал или любой другой материал, требующий защиты торцевой поверхности от контакта с содержимым емкости.
При формировании емкости упаковки из материалов, каркасным элементом которых является преимущественно ламинированный целлюлозно-бумажный материал или любой другой материал, требующий защиты торцевой поверхности от контакта с содержимым емкости, возникает проблема, когда, при нахлесте материала в месте шва, поверхность внутреннего слоя без применения дополнительных методов защиты торца имеет незащищенный от контакта с содержимым емкости, торцевой край.
Известны несколько способов решения описанной проблемы:
1. Загиб или подворот материала.
2. Нанесение на торцевую часть или в область ее нахождения полимерной ленты.
3. Использование материала с высокими показателями препятствования торцевой впитываемости.
Раскрывая каждый из используемых на сегодняшний день способов борьбы с проблемой торцевой впитываемости, следует обратить внимание на очевидные недостатки каждого из них.
Загиб или подворот материала. Применяется в основном в производстве упаковки для молочной продукции и соков. Требует специального фальцевального оборудования. Из-за увеличения числа слоев до трех в месте сваривания/склеивания стенок емкости,
место шва имеет излишнее уплотнение, что накладывает некоторые ограничения на формирование стаканов и контейнеров с круглым основанием и завальцованным краем.
Существует широко применяемый способ некоторой компенсации избыточной толщины трех слоев за счет подрезки подгибаемой кромки заготовки по толщине, уменьшая толщину подворачиваемого края. Но ввиду, как правило, неоднородности структуры материала по толщине и физико-технических свойств сложенного материала в месте сгиба, сохранить аналогичные свойства материала, скрепляемого в один слой без подворота, не представляется возможным.
Нанесение на торцевую часть полимерной ленты. Является методом защиты торцевой поверхности, применяемым компанией Тетрапак при производстве упаковки для жидких продуктов. Является методом, основывающимся на нанесении дополнительного специально многослойного материала в виде полимерной ленты с пониженным показателем эластичности для возможности ее нанесения. Данный метод имеет существенное ограничение - используется для обработки ролевого материала/заготовки до разделения его на единичные заготовки. Таким образом, данный метод имеет ограничение при формировании предварительно вырубленных изделий поштучно.
Кроме того, он также, как и предыдущий метод, создает избыточную толщину шва и отличные физико-технические показатели по сравнению с аналогичными свойствами материала скрепляемого в один слой без дополнительных слоев прочих материалов.
Использование материала с высокими показателями препятствования торцевой впитываемости. Данный способ наиболее широко применим при производстве стаканов и контейнеров для пищевых продуктов с круглым основанием, а также при производстве пакетов для молока и соков с коротким сроком хранения. Основан на использовании каркасного целлюлозно-бумажного сырья с гидрофобными добавками, замедляющими или препятствующими продолжительное время проникновению жидких, жиросодержащих и прочих продуктов в торцевую часть материала, контактируемого с содержимом упаковки.
Данный способ вообще не подразумевает защиту торцевой поверхности дополнительными методами, а основан исключительно на свойствах самого материала по противостоянию торцевой впитываемости.
Основными недостатками данного метода являются более высокая стоимость целлюлозно-бумажного материала основы, обладающего описанными выше свойствами, а
также невозможность длительного хранения продукта из-за прямого контакта продукта с микробиологической средой торцевой части целлюлозно-бумажного материала.
Основные недостатки, имеющиеся в описанных применяемых методах защиты торца, и не присущие настоящей полезной модели:
1. Излишнее утолщение материала в месте нахлеста и защиты торца формообразующего/каркасного материала (наблюдается как при загибе или подвороте материала, так и при нанесении полимерной ленты). Усложняет дальнейшую сборку и формирование готовой упаковки.
2. Излишняя жесткость места нахлеста и защиты торца формообразующего/каркасного материала (особенно наблюдается при загибе или подвороте материала). Усложняет дальнейшую сборку и формирование готовой упаковки. Особенно препятствует качественной завальцовке верхнего края стаканов и круглых контейнеров.
3. В случае с нанесением полимерной ленты, известно использование метода в процессе обработки ролевого материала/заготовки до разделения его на единичные заготовки. Таким образом, метод нанесения полимерной ленты имеет существенное ограничение при работе с предварительно вырубленными изделиями поштучно.
4. Использование дорогостоящего каркасного материала с гидрофобными свойствами в случае отсутствия дополнительных методов защиты торца.
Из уровня техники известен многослойный упаковочный материал для гибкого, предпочтительно подушкообразного упаковочного контейнера, содержащий внутренний бумажный слой, внешние непроницаемые для жидкостей слои полиолефина с обеих сторон бумажного слоя, алюминиевую фольгу, служащую в качестве газонепроницаемого слоя и расположенную между бумажным слоем и одним из двух внешних непроницаемых для жидкостей слоев. Между алюминиевой фольгой и одним из двух внешних непроницаемых для жидкостей слоев он содержит поглощающую нагрузку предварительно изготовленную пленку полиолефина, находящуюся в контакте с алюминиевой фольгой. Сгибы упаковочного материала формируются с помощью термосваривания (патент RU №2529522 27.09.2014).
Из уровня техники известен упаковочный контейнер, принятый за прототип, содержащий многослойный формообразующий материал, состоящий из каркасного и
защитного слоев. При этом защитный слой содержится на внешней и внутренней поверхности каркасного материала (патент RU №2487065 от 10.07.2013).
Однако сложность в сборке известных технических решений, обусловленная многослойной структурой материала и способом формирования сгибов, влекут за собой утолщение материала в местах швов и, как следствие, обеспечение излишней жесткости упаковки, т.е. усложнения дальнейшей сборки и формирования готовой упаковки.
Технической проблемой заявленной полезной модели является упрощение сборки и формирования готовой упаковки с достижением технического результата, заключающегося в обеспечении защиты торца упаковки без утолщения формообразующего материала в месте нахлеста (шва).
Технический результат достигается в заявленной упаковке с герметичным торцом шва внахлест, выполненной из формообразующего материала, состоящего из каркасного материала и защитного слоя который нанесен только с внутренней стороны каркасного материала, при этом защитный слой удлинен относительно поперечной длины каркасного материала, и в месте соединения формообразующего материала внахлест, для формирования шва упаковки, удлиненный защитный слой соединен с сопрягаемым слоем формообразующего материала, не соприкасаясь с торцевой поверхностью шва.
Дополнительной особенностью является то, что защитный слой выполнен из биоразлагаемого полимера, например, полимолочной кислоты (PLA).
Основной идеей настоящей полезной модели является удлинение защитного слоя за пределы каркасного материала и последующая припайка его к защитному слою сопрягаемой поверхности в процессе формирования готовой упаковки так, что защищаемый торец каркасного материала остается изолированным от контакта с содержимым упаковки.
Удлинение защитного слоя за пределы каркасного материала не вызывает утолщения материала в месте термосваривания с сопрягаемыми поверхностями, как в случаях с наложением дополнительных полимерных лент или в некоторых случаях подворота материала, или изменения технико-механических свойств, как в случаях загиба или подворота материла.
Предлагаемая защита торцевой поверхности формообразующего материала с помощью удлинения ламинационного слоя и дальнейшего термосваривания с прилегающим слоем при формировании емкости поясняется чертежами, где:
1 - защитный слой;
2 - каркасный материал;
3 - полимерная лента;
4 - удлиненный защитный слой;
5 - изолированный защищенный торец каркасного материала.
На Фиг. 1 изображена общая характеристика проблемы. При формировании упаковки из каркасного материала, покрытого/ламинированного защитным слоем на внутренней поверхности упаковки, при скреплении материала образуется незащищенный торцевой край (незащищенный торец), который впоследствии контактирует с содержимым упаковки.
Также это наиболее часто используемая схема крепления боковой стенки при формировании бумажных стаканов и пищевых контейнеров с круглым основанием. При их изготовлении наиболее часто используется каркасный материал с высокими показателями препятствования торцевой впитываемости.
На Фиг. 2 изображена схема загиба или подворота материала с компенсацией избыточной толщины слоев за счет подрезки подгибаемой кромки заготовки по толщине.
Из-за увеличения числа слоев до трех в месте сваривания/склеивания стенок упаковки, место шва имеет излишнее уплотнение, что накладывает некоторые ограничения на формирование стаканов и контейнеров с круглым основанием и завальцованным краем.
На Фиг. 3 и 4 изображена схема нанесения полимерной ленты для защиты торцевой части каркасного материала. Является методом защиты торцевой поверхности, применяемым при производстве упаковки для фасовки жидких продуктов. Метод основывается на нанесении дополнительного специально многослойного материала в виде полимерной ленты с пониженным показателем эластичности для возможности ее нанесения. Данный метод имеет существенное ограничение - используется для обработки ролевого материала/заготовки до разделения его на единичные изделия.
Данный метод защиты торцевой поверхности каркасного материала создает избыточную толщину шва, что может накладывать ограничения на виды и способы формирования упаковки.
На Фиг. 5 изображена схема заявленной полезной модели, где в месте крепления сопрягаемых поверхностей не создается избыточная толщина, не вводятся дополнительные материалы и (как при подвороте) не изменяется направление волокон каркасного материала, что изменяет локально физико-механические характеристики материала в месте шва и может накладывать ограничения при завальцовке края или дальнейшем формировании упаковки.
Формообразующий материал емкости состоит из каркасного материала 2 и защитного слоя 1, нанесенного с внутренней стороны каркасного материала 2. Защитный слой удлинен 4 относительно каркасного материала 2 и в месте соединения формообразующего материала внахлест для формирования шва удлиненный защитный слой 4 соединен с сопрягаемым слоем формообразующего материала. Таким образом, обеспечивается герметизация торца формообразующего материала 5 за счет покрытия торца удлиненным защитным слоем 4 без утолщения материала.
Дальнейшее изготовление контейнеров (упаковки) производится общепринятым способом с подбором соответствующих инструментов и режимов сварки материала. Вместе со сваркой каркасного материала обеспечивается и приварка к сопрягаемой поверхности удлиненного защитного слоя, защищающего место сварки от контакта с внешней средой (например, содержимого контейнера), обеспечивая также защиту торцевой поверхности каркасного материала от контакта с содержимым контейнера или внешней средой.