ЛЕГКО ВСКРЫВАЕМАЯ УПАКОВКА
EASY-TO-OPEN PACKAGE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к легко вскрываемой упаковке и к автомату и способу сборки легко вскрываемой упаковки.
Предпосылки создания изобретения
Множество разнообразных товаров, в особенности пищевых продуктов, таких как мясо, колбасы, сыры и т.п., часто продается в привлекающих внимание упаковках, изготовленных из двух листов (а именно, нижнего листа и верхнего листа пленки) методом вакуум-формованного упаковывания в плотно прилегающую пленку, горячего формования или другими методами.
Нижний лист обычно служит подложкой для продукта и может быть плоским или иметь желаемую форму, приданную путем нагрева и термоформования, в результате чего образуется емкость для упаковываемого продукта. Нижний лист обычно содержит жесткую или полужесткую основу, например, из пластика или картона и герметизирующий слой. Верхний лист обычно представляет собой гибкую и формуемую пленку с герметизирующим слоем, который в готовой упаковке обращен в сторону герметизирующего слоя нижнего листа.
В процессе вакуум-формованного упаковывания в плотно прилегающую пленку после формования (если желательно) нижнего листа и его заполнения продуктом над ним под действием вакуума растягивают верхний лист, который нагревают, а затем формуют над продуктом и вокруг него и вплотную к нижнему листу, при этом вакуумируют пространство между нижним листом и верхним листом. Таким образом, нагретый верхний лист образует плотно прилегающую пленку вокруг продукта и герметично соединяется с нижним листом за счет разности давлений воздуха (в результате подачи воздуха сверху верхнего листа и вакуумирования пространства между нижним листом и верхним листом).
В процессе горячего формования после формования нижнего листа и его заполнения упаковываемым продуктом откачивают воздух из аппарата для термосклеивания, если желательна вакуумная упаковка или упаковка с модифицированной газовой средой, и необязательно заменяют его применимым газом или смесью газов. Затем помещают верхний лист над продуктом и герметично соединяют его с отбортованными краями подложки, сформированной на нижнем листе обычно с использованием рамки для термосваривания.
Чтобы вскрыть упаковку упомянутого типа, верхний лист и(или) нижний лист разрезают, например, ножницами или ножом.
Известна упаковка определенного типа, называемая "легко вскрываемой упаковкой". Легко вскрываемая упаковка представляет собой упаковку, которая может быть вскрыта вручную путем разъединения верхнего и нижнего листов, обычно начиная с угла упаковки, где верхний лист преднамеренно не соединен с нижним листом.
Легко вскрываемая упаковка первого типа может быть вскрыта посредством "легко отслаивающегося" уплотнения, т.е. уплотнения между верхним и нижним листами, которое может быть вскрыто в плоскости соединения верхнего и нижнего листов под действием тянущего усилия без отрыва или разрыва материала верхнего и нижнего листов. Легко вскрываемая упаковка второго типа может быть вскрыта путем первоначального сквозного разрыва одного из герметизирующих слоев, а затем отслаивания этого слоя от нижележащего слоя нижнего листа или верхнего листа. Легко вскрываемая упаковка третьего типа может быть вскрыта путем внутреннего разрыва (например, когезионного разрушения) герметизирующего слоя, который при вскрытии упаковки разрывается в плоскости, параллельной самому герметизирующему слою. В качестве альтернативы, может осуществляться внутренний разрыв внутреннего слоя, расположенного рядом с герметизирующим слоем и называемого "легко вскрываемым слоем"; в этом случае при вскрытии упаковки, внутренний разрыв легко вскрываемого слоя происходит после сквозного разрушения герметизирующего слоя.
В патенте US 6476137 описана легко вскрываемая упаковка третьего известного типа, содержащая подложку и пленку. Подложка содержит по меньшей мере три слоя: основу, герметизирующий слой и легко вскрываемый слой, расположенный между основой и герметизирующим слоем. Легко вскрываемый слой изготовлен из материала, внутренний разрыв которого происходит под действием приложенного к нему поперечного усилия от 2,00 до 6,00 Н/25,4 мм. В углу подложки предварительно выполнен разрез, образующий язычок. Пленка содержит по меньшей мере два слоя: основу и герметизирующий слой. Пленка покрывает преимущественно всю подложку, включая язычок. Легко вскрываемая упаковка по патенту US 6476137 может быть вскрыта путем захвата и вытягивания язычка (под определенным углом к соединенной с ним пленке). Это вызывает разрыв герметизирующего слоя подложки и когезионное разрушение легко вскрываемого слоя, который разрывается в плоскости, параллельной самому герметизирующему слою.
Краткое изложение сущности изобретения
Легко вскрываемые упаковки трех известных типов, описанных выше, и, в частности, упаковки первого типа (т.е. упаковки, содержащие "легко отслаивающееся" уплотнение) и упаковки третьего типа (т.е. упаковки, содержащие "легко вскрываемый слой", такие как описаны в патенте US 6476137), могут иметь некоторые недостатки, когда основа нижнего листа имеет многослойную структуру.
В действительности, легко вскрываемый слой по патенту US 6476137 позволяет правильно вскрывать легко вскрываемую упаковку, только если сила адгезионного взаимодействия между различными слоями основы в месте предварительно выполненного разреза превышает усилие разрыва легко вскрываемого слоя. В противном случае вытягивание язычка может вызвать отслаивание слоев основы, при этом легко вскрываемый слой остается нетронутым.
Этот происходит, например, когда основа имеет многослойную структуру, содержащую картон, покрытый, например, слоем PET (полиэтилентерефталата). Сила адгезионного взаимодействия между слоем PET и нижележащим картоном в месте предварительно выполненного разреза сравнима с усилием разрыва легко вскрываемого слоя. Соответственно, вытягивание язычка вызывает неблагоприятное отслаивание слоя PET от картона, и легко вскрываемая упаковка не может быть правильно вскрыта.
Отслаивание слоев основы также может происходить в легко вскрываемых упаковках, содержащих упомянутое "легко отслаивающееся" уплотнение, если сила адгезионного взаимодействия между верхним и нижним листами в месте предварительно выполненного разреза превышает силу адгезионного взаимодействия между различными слоями основы нижнего листа.
Соответственно, перед заявителем стояла задача создания легко вскрываемой упаковки, в которой, когда основа нижнего листа имеет многослойную структуру, сведена к минимуму вероятность отслаивание основы даже, если у легко вскрываемой упаковки, содержащей легко вскрываемый слой, сила адгезионного взаимодействия между различными слоями основы в месте предварительно выполненного разреза сравнима с усилием разрыва легко вскрываемого слоя и даже если у легко вскрываемой упаковки, содержащей "легко отслаивающееся" уплотнение, сила адгезионного взаимодействия между различными слоями основы в месте предварительно выполненного разреза сравнима с силой адгезионного взаимодействия между верхним и нижним листами.
Согласно первой особенности настоящего изобретения предложена легко вскрываемая упаковка, содержащая:
подложку, имеющую многослойную основу и нижний герметизирующий слой, при этом в подложке предварительно выполнен разрез, образующий угловой язычок и основной корпус,
продукт, помещающийся на подложке, и
покровную пленку, покрывающую продукт и содержащую верхний герметизирующий слой, прилипающий к нижнему герметизирующему слою на участке подложки, содержащем по меньшей мере угловой язычок,
отличающаяся тем, что дополнительно содержит ослабляющий сцепление элемент, расположенный на основном корпусе подложки между нижним герметизирующим слоем и верхним герметизирующим слоем рядом с предварительно выполненным разрезом.
Ослабляющий сцепление элемент предпочтительно содержит полосу слабо прилипающей текучей среды, нанесенной на нижний герметизирующий слой.
Слабо прилипающей текучей средой предпочтительно является кремнийорганическое соединение или минеральное масло с вязкостью по меньшей мере 8,5 сСт при 100°С.
Полоса предпочтительно имеет ширину от 1 мм до 3 мм.
Многослойная основа предпочтительно содержит первый слой из картона и второй слой из PET. В качестве альтернативы, многослойная основа содержит первый слой из вспененного термопластичного материала и второй слой из твердого полимера, отличающегося от полимера, используемого в первом слое.
Покровная пленка предпочтительно изготовлена из многослойного термопластичного материала.
Верхний герметизирующий слой предпочтительно содержит гомо- или сополимер полиэтилена или смесь (со)полимеров полиэтилена.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления подложка дополнительно содержит легко вскрываемый слой, расположенный между многослойной основой и нижним герметизирующим слоем.
Легко вскрываемый слой предпочтительно состоит из смеси, содержащей:
сополимер этилена и акриловой кислоты или метакриловой кислоты,
модифицированный сополимер EVA, т.е. сополимер этилена и винилацетата, модифицированный за счет присутствия третьего элемента в полимерной цепи или путем смешивания с ним другого модифицирующего компонента или его прививки другим модифицирующим компонентом, и
полибутилен.
Внутренний разрыв легко вскрываемого слоя предпочтительно происходит под действием приложенного к нему поперечного усилия от 2,00 до 6,00 Н/25,4 мм.
2
Нижний герметизирующий слой согласно упомянутому варианту осуществления предпочтительно имеет предел прочности при растяжении 100-250 кг/см, измеренный методом согласно стандарту ASTM D882, и максимальное относительное удлинение при разрыве 500%.
Нижний герметизирующий слой согласно упомянутому варианту осуществления предпочтительно содержит полиолефин, выбранный из гомополимеров этилена, сополимеров этилена и одного или нескольких мономеров, выбранных из альфа-олефинов, винилацетата, акриловой или метакриловой кислот и низших алкиловых эфиров акриловой или метакриловой кислот, иономеров.
В другом предпочтительном варианте осуществления нижний герметизирующий слой предпочтительно содержит легко отслаивающуюся смесь, выбранную из смеси полибутена-1 с, возможно, модифицированным LDPE или HDPE, смеси полибутена-1 с блок-сополимером стирола и олефина и смеси полистирола с сополимерами этилена.
Согласно второй особенности настоящего изобретения предложен автомат для сборки легко вскрываемой упаковки, содержащий:
узел предварительной резки, служащий для выполнения предварительного разреза в подложке, имеющей многослойную основу и нижний герметизирующий слой, при этом предварительно выполненный разрез образует угловой язычок и основной корпус подложки;
узел размещения продукта, служащий для размещения продукта на подложке, и
упаковочный узел, служащий для нанесения на продукт покровной пленки, имеющей верхний герметизирующий слой, в результате чего верхний герметизирующий слой прилипает к нижнему герметизирующему слою на участке подложки, содержащем по меньшей мере угловой язычок,
отличающийся тем, что узел предварительной резки дополнительно служит для нанесения ослабляющего сцепления элемента на основной корпус подложки между нижним герметизирующим слоем и верхним герметизирующим слоем рядом с предварительно выполненным разрезом.
Узел предварительной резки имеет лезвие для предварительной резки и подкладку, упирающуюся в лезвие для предварительной резки и предпочтительно пропитанную слабо прилипающей текучей средой, которой предпочтительно является кремнийорганическое соединение или минеральное масло. В качестве альтернативы, узел предварительной резки имеет лезвие для предварительной резки и устройство для нанесения слабо прилипающей текучей среды на лезвие для предварительной резки.
Согласно третьей особенности настоящего изобретения предложен способ сборки легко вскрываемой упаковки, в котором:
а) используют подложку, имеющую многослойную основу и нижний герметизирующий слой,
б) выполняют предварительный разрез в подложке, чтобы сформировать угловой язычок и основной корпус подложки,
в) помещают продукт на подложку, и
г) наносят на продукт покровную пленку, имеющую верхний герметизирующий слой, в результате чего верхний герметизирующий слой прилипает к нижнему герметизирующему слою на участке подложки, содержащем по меньшей мере угловой язычок,
отличающийся тем, что на стадии б) наносят ослабляющий сцепление элемент на основной корпус подложки между нижним герметизирующим слоем и верхним герметизирующим слоем рядом с предварительно выполненным разрезом.
Ослабляющий сцепление элемент предпочтительно содержит слабо прилипающую текучую среду.
Слабо прилипающей текучей средой предпочтительно является кремнийорганическое соединение или минеральное масло с вязкостью по меньшей мере 8,5 сСт при 100°С и менее 300 сСт при рабочих температурах процесса упаковывания.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение станет более ясным после ознакомления со следующим далее описанием, приведенным в качестве примера, а не ограничения, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
на фиг.1 показана аксонометрическая проекции легко вскрываемой упаковки,
на фиг.2а-2в показаны виды в поперечном разрезе участка проиллюстрированной на фиг.1 легко вскрываемой упаковки в плоскости Р сечения на фиг.1 согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения,
на фиг.3 схематически показан автомат для сборки проиллюстрированной на фиг.1 легко вскрываемой упаковки согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.4а-4д схематически показаны различные стадии способа сборки проиллюстрированной на фиг.1 легко вскрываемой упаковки,
на фиг.5а-5г подробно показаны промежуточные стадии проиллюстрированной на фиг.4b стадии предварительного выполнения разреза, и
на фиг.6а-6в показаны виды в поперечном разрезе участка проиллюстрированной на фиг.1 легко вскрываемой упаковки в плоскости Р сечения на фиг.1 согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 показана легко вскрываемая упаковка 1.
Легко вскрываемая упаковка 1 предпочтительно содержит подложку 3 и покровную пленку 2. На подложке 3 размещен продукт 5 и покровная пленка 2, которая закрывает продукт 5 и подложку 3. Покровную пленку 2 предпочтительно наносят на продукт 5 и подложку 3, например, методом вакуум-формованного упаковывания в плотно прилегающую пленку или путем герметизации по периметру с использованием или без использования вакуума или модифицированной газовой среды внутри упаковки.
Как показано на фиг.2а, согласно первому предпочтительному варианту осуществления подложка 3 предпочтительно имеет нижнюю основу 31, легко вскрываемый слой 32, помещающийся на нижней основе 31, и нижний герметизирующий слой 33, помещающийся на легко вскрываемом слое 32.
Нижняя основа 31 предпочтительно имеет многослойную структуру, содержащую по меньшей мере два слоя 31а и 31b. В частности, нижняя основа 31 может содержать первый слой 31а из картона и второй слой 31b из PET, нанесенного на картон. В качестве альтернативы, первый слой 31а может состоять из вспененного термопластичного материала, а второй слой 31b может состоять из твердого полимера, отличающегося от полимера, используемого во вспененном слое. В частности, первый слой 31а может состоять из картона толщиной 200, 300, 400 микрон или до 750 микрон, покрытого слоем PET толщиной от 10 до 60 микрон. В качестве альтернативы, первый слой 31а может состоять из пенополистирола толщиной до 700-800 микрон, а второй слой 31b может представлять собой слой твердого, необязательно модифицированного полиолефина или PET толщиной 10-60 микрон. Нижняя основа 31 может содержать дополнительные слои помимо слоев, обозначенных позициями 31а и 31b. В частности, могут быть предусмотрены дополнительные слои, расположенные между первым слоем 31а и вторым слоем 31b и(или) с тех сторон слоев 31а и 31b, которые не обращены друг к другу. Например, со стороны первого слоя 31а, не обращенной ко второму слою 31b, может находиться выдерживающий неправильное обращение наружный слой, такой как, например, слой гомо- или сополимеров полиэтилена в случае первого слоя 31а из картона или слой твердого полистирола, такого как HIPS в случае первого слоя 31а из пенополистирола (для улучшения механических свойств подложки 3). В таком случае между упомянутым выдерживающим неправильное обращение слоем и первым слоем 31а может находиться клейкий материал или клей.
Легко вскрываемый слой 32 предпочтительно содержит смеси плохо совместимых полимеров, которые разрушаются при приложении к ним соответствующего поперечного усилия, что приводит к разрыву в плоскости, параллельной самому легко вскрываемому слою 32. Примерами применимых смесей, в частности, являются:
i) смесь, содержащая, как описано в ЕР-В-192131:
иономер с показателем текучести расплава менее 5 и
модифицированный сополимер этилена и винилацетата со значительно более высоким показателем текучести расплава, при этом различие в показателях текучести расплава двух образующих слой полимеров составляет по меньшей мере 10,
ii) смесь, содержащая, как описано в WO 2003/20608:
сополимер EVA, содержащий от более 40 до 80% по весу винилацетата,
полибутен и
необязательно нейтрализованный сополимер этилена и акриловой или метакриловой кислоты, или
iii) смесь, содержащая, как описано в US 6476137:
сополимер этилена и акриловой кислоты или метакриловой кислоты (предпочтительно содержащий от около 4% до около 18% по весу единиц акриловой или метакриловой кислоты),
модифицированный сополимер EVA (т.е. сополимер этилена и винилацетата, который может быть модифицирован за счет присутствия третьего элемента, такого как СО в полимерной цепи или путем смешивания с ним другого модифицирующего компонента или его прививки другим модифицирующим компонентом), и
полибутилен.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления применяют эту последнюю смесь iii), которая предпочтительно содержит от около 35% по весу до около 83% по весу сополимера этилена и акриловой кислоты или метакриловой кислоты, от около 15% по весу до около 30% по весу модифицированного сополимера EVA и от около 2% по весу до около 50% по весу полибутилена.
Внутренний разрыв легко вскрываемого слоя 32, изготовленного из такой смеси, предпочтительно происходит при приложении к нему поперечного усилия от 2,00 до 6,00 Н/25,4 мм.
Смесь, используемую в легко вскрываемом слое 32, получают путем перемешивания различных компонентов и затем экструзии из расплава образующей смеси.
Легко вскрываемый слой 32 предпочтительно имеет толщину от 2 микрон до 30 микрон, например, от 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10 микрон до 20, или 21, или 22, или 23, или 24, или 25, или 26, или 27, или 28, или 29 микрон.
Легко вскрываемый слой 32 предпочтительно экструдируют совместно с нижним герметизирующим слоем 33 и, возможно, с другими, не обозначенными на чертежах слоями, расположенными не со стороны легко вскрываемого слоя 32, с которой расположен нижний герметизирующий слой 33, после чего полученную структуру наносят на нижнюю основа 31 предпочтительно методом клеевого наслаивания.
Упомянутые другие слои могут включать, в частности, кислородонепроницаемые слои, объемные слои и связующие слои, известные из техники.
2
2
Нижний герметизирующий слой 33 предпочтительно содержит полиолефин и имеет толщину от 1 микрона до 10 микрон, обычно от 1,5 до 8 микрон, предпочтительно от 2 до 5 микрон. Предпочтительными материалами для нижнего герметизирующего слоя 33 являются, например, материалы, имеющие предел прочности при растяжении (измеренный 100-250 кг/см ASTM D882) в пределах 100-250 кг/см. Упомянутые материалы предпочтительно также имеют максимальное относительное удлинение при разрыве 500%.
В упаковке 1 подложка 3 имеет прямоугольную форму, возможно, с закругленными углами, и в одном из ее углов предварительно выполнен разрез 4, образующий угловой язычок 3а. Вместе с тем, возможны, а для некоторых продуктов, например для кусков сыра, также предпочтительны альтернативные формы, такие как треугольная форма, с угловым язычком 3а, расположенным области острого угла. В качестве альтернативы, подложка 3 может иметь квадратную форму с угловым язычком 3а, расположенным в любом из углов. Предварительно выполненный разрез 4 предпочтительно проходит по всей толщине подложки 3, в результате чего угловой язычок 3а физически отсоединяется от остальной подложки 3 (которая далее будет именоваться "основным корпусом подложки 3"). Подложка 3 предпочтительно имеет общую толщину менее 1200 микрон.
Покровная пленка 2 обычно состоит из многослойного термопластичного материала, который содержит верхний герметизирующий слой 22 и один или несколько других слоев, обозначенных на чертежах как верхняя основа 21. Верхний герметизирующий слой 22 соответствующим образом выбирают с целью термосваривания с нижним герметизирующим слоем 33. Когда согласно предпочтительному варианту осуществления нижний герметизирующий слой 33 подложки 3 содержит полиолефин, верхний герметизирующий слой 22 покровной пленки 2 также содержит полиолефин, который термосваривается с нижним герметизирующим слоем 33. Состав нижнего герметизирующего слоя 33 и верхнего герметизирующего слоя 22 может быть одинаковым или различным. Примерами применимых полиолефинов, которые отдельно или в смесях могут использоваться в нижнем герметизирующем слое 33 и верхнем герметизирующем слое 22, являются, в частности, гомополимеры этилена, сополимеры этилена и одного или нескольких мономеров, выбранных из альфа-олефинов, винилацетата, акриловой или метакриловой кислот и низших алкиловых эфиров акриловой или метакриловой кислот, иономеров, и подобных полимеров. Толщина верхнего герметизирующего слоя 22 не является определяющей и может составлять от 4 до 30 микрон. Верхняя основа 21 может содержать несколько слоев, включая выдерживающий неправильное обращение наружный слой и(или) газонепроницаемый слой, и(или) один или несколько объемных слоев и(или) один или несколько связующих слоев для улучшения сцепления между различньми слоями структуры. В случае применения процесса вакуум-формованного упаковывания в плотно прилегающую пленку для изготовления покровной пленки 2, выбирают соответствующие полимеры, чтобы придать структуре желаемую формуемость, как это известно из техники. В таком случае типичными полимерами для объемных слоев будут полиолефины, такие как гомо- или сополимеры этилена и иономеров. Общая толщина покровной пленки 2 обычно составляет от 40 до 200 микрон, предпочтительно от 50 до 150 микрон. Как упоминалось выше, в процессе вакуум-формованного упаковывания в плотно прилегающую пленку покровную пленку 2 размещают таким образом, чтобы она образовывала плотно прилегающую пленку вокруг продукта 5 и подложки 3. В частности, в областях подложки 3, которые не заняты продуктом 5 (включая угловой язычок За), покровная пленка 2 и подложка 3 соединены за счет сцепления верхнего герметизирующего слоя 22 с нижним герметизирующим слоем 33.
В соответствии с настоящим изобретением легко вскрываемая упаковка 1 дополнительно содержит ослабляющий сцепление элемент 6, расположенный между нижним герметизирующим слоем 33 и верхним герметизирующим слоем 22 на основном корпусе подложки 3 рядом с предварительно выполненным разрезом 4. Ослабляющим сцепление элементом 6 предпочтительно является полоса слабо прилипающей текучей среды, находящейся на нижнем герметизирующем слое 33. Слабо прилипающей текучей средой предпочтительно является масло, одобренное для применения с пищевыми продуктами, которое может легко перекачиваться, но является достаточно вязким при температурах применения в процессе упаковывания, обеспечивая простое и точное применение на слое 33 в небольшом количестве, необходимом для процесса, без образования внутри или снаружи упаковки масляного пятна, которое могло бы ухудшить внешний вид упаковки и подвергнуть риску уплотнение. В способе изготовления согласно настоящему изобретению в качестве слабо прилипающих текучих сред могут применяться масла с вязкостью по меньшей мере 8,5 сСт при 100°С и менее 300 сСт, предпочтительно менее 250 сСт при рабочих температурах. Рабочие температуры зависят от упаковываемого продукта. В частности, в случае свежего мяса рабочая температура составляет от 0°С до 4°С, а в случае менее чувствительных к температуре продуктов рабочая температура может достигать 20-25°С. Применимыми маслами предпочтительно являются нелетучие масла. Тем не менее, также могут использоваться летучие масла при условии, что летучий компонент не создает проблем безопасности в процессе упаковывания, а остаток, который остается на герметизирующем слое 33, является слабо прилипающим и не термосваривается с герметизирующим слоем покровной пленки 22. Предпочтительными маслами являются кремнийорганические масла и минеральные масла со средней или высокой вязкостью. Применимые масла могут быть выбраны, например, из полидиметилсилоксанов, выпускаемых под маркой Dow Coming 200, или минеральных масел Purity White, выпускаемых компанией Petro-Canada Europe Lubricants. Ослабляющий сцепление элемент 6 предпочтительно находится на нижнем герметизирующем слое 33 преимущественно по всей длине предварительно выполненного разреза 4 и имеет ширину W предпочтительно от 1 до 3 мм, более предпочтительно 2 мм.
Когда потребитель желает вскрыть легко вскрываемую упаковку 1 с целью доступа к продукту 5, он может преимущественно захватить угловой язычок 3а за угол прикрепленной к нему покровной пленки 2 и потянуть за него, чтобы отсоединить покровную пленку 2 от подложки 3.
Сначала, как показано на фиг.2б, при вытягивании углового язычка 3а верхний герметизирующий слой 22 отсоединяется от нижнего герметизирующего слоя 33 в области, соответствующей ослабляющему сцепление элементу 6. Затем, как показано на фиг.2в, при дальнейшем вытягивании углового язычка 3а происходит разрыв нижнего герметизирующего слоя 33 по толщине и внутренний разрыв легко вскрываемого слоя 32. Легко вскрываемый слой 32 предпочтительно разрывается вплоть до продукта 5. За счет веса продукта 5 преимущественно также предотвращается разрыв легко вскрываемого слоя 32 ниже самого продукта 5. Тем самым преимущественно предотвращается удаление нижнего герметизирующего слоя 33 с нижележащей основы 31 с продуктом 5, помещающимся между нижним герметизирующим слоем 33 и покровной пленкой 2.
Таким образом, преимущественно не происходит отслаивание нижней основы 31, даже если нижняя основа 31 имеет многослойную структуру со слоями, сила адгезионного взаимодействия которых в месте предварительно выполненного разреза 4 сравнима с усилием разрыва легко вскрываемого слоя 32. В действительности, ослабляющий сцепление элемент 6 создает область слабой адгезии между верхним герметизирующим слоем 22 и нижним герметизирующим слоем 33 рядом с предварительно выполненным разрезом 4. Эта область слабой адгезии преимущественно перемещает линию приложения растягивающего усилия к легко вскрываемому слою 32 и нижней основе 31 из первого положения Р1 (показанного на фиг.2а) рядом с предварительно выполненным разрезом 4 во второе положение Р2 (также показанное на фиг.2а) преимущественно на определенном расстоянии W от предварительно выполненного разреза 4. Сила адгезионного взаимодействия между слоями нижней основы 31 является преимущественно более высокой по линии, находящейся во втором положении Р2, чем по линии, находящейся в первом положении Р1. В частности, сила адгезионного взаимодействия между слоями нижней основы 31 по линии, находящейся во втором положении Р2, преимущественно превышает усилие разрыва легко вскрываемого слоя 32. Увеличение силы адгезионного взаимодействия преимущественно объясняется тем, что, если в первом положении Р1 слои нижней основы 31 прилипают с одной стороны линии приложения растягивающего усилия (поскольку другая сторона занята предварительно выполненным разрезом 4), во втором положении Р2 слои нижней основы 31 прилипают с обеих сторон линии приложения растягивающего усилия. Соответственно, после разделения верхнего герметизирующего слоя 22 и нижнего герметизирующего слоя 33 в области, соответствующей ослабляющему сцепление элементу 6, верхний герметизирующий слой 22 передает растягивающее усилие, прилагаемое путем вытягивания углового язычка 3а, расположенным ниже слоям, т.е. нижнему герметизирующему слою 33, легко вскрываемому слою 32 и нижней основе 31 по линии, находящейся во втором положении Р2. Это растягивающее усилие сначала вызывает разрыв нижнего герметизирующего слоя 33 по его толщине, поскольку усилие разрыва герметизирующего слоя 33, как описано выше, предпочтительно является очень малым. Затем прилагают растягивающее усилие непосредственно к легко вскрываемому слою 32 и нижней основе 31. Тем не менее, поскольку сила адгезионного взаимодействия слоев нижней основы 31 теперь превышает усилие разрыва легко вскрываемого слоя 32, происходит внутренний разрыв легко вскрываемого слоя 32, тогда как нижняя основа 31 остается нетронутой (т.е. ее слои не отслаиваются). Таким образом, легко вскрываемая упаковка 1 вскрывается преимущественно правильно.
На фиг.3 схематически показан автомат 100 для сборки легко вскрываемой упаковки 1 согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Автомат 100 предпочтительно имеет узел 101 предварительной резки, узел 102 размещения продукта, упаковочный узел 103 и узел 104 резки. Автомат 100 дополнительно содержит две боковые зажимные цепи или другие эквивалентные устройства (зажимные ремни, цепи со штифтом, прижимные ролики) для перемещения нижнего листа 3' через описанные узлы и шаговый электродвигатель, соединенный с цепями или другими устройствами (не показанными на фиг.3) для выполнения пошаговых операций с нижним листом 3'. Стрелками А, В, С, D и Е на фиг.3 условно обозначены вход и выход каждого узла. Заявителем были получены положительные результаты испытаний с использованием известного автомата Multivac Darfresh R570, у которого узел 101 предварительной резки был модифицирован, как подробнее описано далее.
Далее со ссылкой также на фиг.4а-4д будет подробно описана работа автомата 100.
Сначала используют нижний лист 3' с многослойной структурой подложки 3 упаковки, показанной на фиг.2а-2в (т.е. имеющий нижний слой 31 основы, легко вскрываемый слой 32 и нижний герметизирующий слой 33). Нижний лист 3' сжимают в боковом направлении соответствующими зажимами двух зажимных цепей и таким образом пошагово перемещают через узел 101 предварительной резки, узел 102 размещения продукта, упаковочный узел 103 и узел 104 резки.
Если желательна не плоская подложка, а подложка 3 в форме лотка, может быть предусмотрен расположенный выше по потоку формующий узел (не показанный на чертежах).
На первой стадии способа участок 30 нижнего листа 3' (фиг.4а) поступает в узел 101 предварительной резки.
Узел 101 предварительной резки предпочтительно выполняет несколько предварительных разрезов 4 на участке 30 нижнего листа 3' и наносит ослабляющий сцепление элемент 6 на участок 30 рядом с каждым предварительно выполненным разрезом 4 (фиг.4б). В качестве примера на фиг.4б показаны четыре разреза, предварительно выполненных 4 на участке 30.
На фиг.5а-5г более подробно показана работа узла 101 предварительной резки. Как показано на фиг.5а, узел 101 предварительной резки предпочтительно имеет лезвие 7 для предварительной резки и подкладку 8, упирающуюся в лезвие 7 для предварительной резки. Подкладка 8 предпочтительно пропитана слабо прилипающей текучей средой, которой предпочтительно является кремнийорганическое соединение или минеральное масло. Подкладка 8 предпочтительно преимущественно имеет такую же длину, как и лезвие 7 для предварительной резки, и имеет ширину около 2 мм. Как лезвие 7 для предварительной резки, так и подкладка 8 расположены наклонно по отношению к продольному направлению нижнего листа 3' (указанному стрелкой А1 на фиг.5а). Как лезвие 7 для предварительной резки, так и подкладка 8 способны скользить в вертикальном направлении, указанном двойной стрелкой А2 на фиг.5а. Как показано на фиг.5б, и согласно предпочтительному варианту осуществления, когда участок 30 нижнего листа 3' поступает в узел 101 предварительной резки, подкладка 8 опускается в вертикальном направлении, указанном двойной стрелкой А2 на фиг.5а, пока она не соприкоснется с верхней поверхностью участка 30 нижнего листа 3', и наносит на участок 30 нижнего листа 3' ослабляющий сцепление элемент 6 (т.е. полосу слабо прилипающей текучей средой, в частности, кремнийорганического соединения или минерального масла). Затем в то время, как подкладка 8 соприкасается с верхней поверхностью участка 30 нижнего листа 3', лезвие 7 для предварительной резки также опускается в вертикальном направлении, указанном двойной стрелкой А2 на фиг.5а, и выполняет предварительный разрез 4 рядом с ослабляющим сцепление элементом 6 (фиг.4в) на участке 30 нижнего листа 3'. Наконец, лезвие 7 для предварительной резки и подкладка 8 поднимаются в вертикальном направлении, указанном двойной стрелкой А2 на фиг.5а (фиг.5г).
Хотя на фиг.5а-5г показано одно лезвие 7 для предварительной резки с одной подкладкой 8, узел 101 предварительной резки предпочтительно имеет несколько (например, четыре) лезвий 7 для предварительной резки и соответствующее число подкладок 8, которые действуют преимущественно одновременно и выполняют несколько предварительных разрезов 4 и наносят соответствующее число ослабляющих сцепление элементов 6 за одну стадию.
В качестве альтернативы, порядок следования стадий выполнения предварительного разреза 4 и нанесения ослабляющего сцепление элемента 6 может быть изменен на противоположный, т.е. лезвие 7 для предварительной резки может опускаться для выполнения предварительного разреза 4 до того, как опускается пропитанная подкладка 8 для нанесения полосы слабо прилипающей текучей средой. В качестве альтернативы, обе стадии могут осуществляться одновременно, когда лезвие 7 для предварительной резки и пропитанная подкладка 8 опускаются преимущественно в одно и то же время.
Согласно другому альтернативному варианту осуществления, не проиллюстрированному на чертежах, вместо использования подкладки 8, пропитанной слабо прилипающей текучей средой, узел 101 предварительной резки может содержать устройство для нанесения слабо прилипающей текучей средой непосредственно на лезвие 7 для предварительной резки до выполнения предварительного разреза. В этом случае операции нанесения ослабляющего сцепление элемента 6 и выполнения предварительного разреза 4 осуществляются за одну операцию, для чего просто опускают лезвие 7 для предварительной резки, как показано на фиг.5в.
Кроме того, в качестве альтернативы, полоса слабо прилипающей текучей среды может наноситься рядом с предварительно выполненным разрезом 4 с помощью пипетки, носика или другого дозирующего устройства, способного распределять масло на нижнем листе 3' или лезвии 7 для предварительной резки с контактом или без контакта с ними.
После выполнения предварительных разрезов 4 на участке 30 нижнего листа 3' и нанесения ослабляющих сцепление элементов 6 рядом с каждым предварительно выполненным разрезом 4 боковые цепи перемещают участок 30 нижнего листа 3' в узел 102 размещения продукта.
Узел 102 размещения продукта предпочтительно размещает на участке 30 нижнего листа 3' несколько упаковываемых продуктов 5 (фиг.4в). В частности, каждому предварительно выполненному разрезу 4 с соответствующим ослабляющим сцепление элементом 6 соответствует продукт 5, размещаемый на нижнем листе 3'.
После размещения продуктов 5 на участке 30 нижнего листа 3' на следующей стадии способа участок 30 нижнего листа 3' поступает в упаковочный узел 103.
Упаковочный узел 103 предпочтительно наносит описанную покровную пленку 2 на продукты 5 и участок 30 нижнего листа 3' (фиг.4г). Эта стадия может осуществляться, например, согласно упомянутым процессам вакуум-формованного упаковывания в плотно прилегающую пленку или горячего формования. Когда согласно предпочтительному варианту осуществления применяют процесс вакуум-формованного упаковывания в плотно прилегающую пленку, покровная пленка 2 облегает продукты 5 и прилипает к доступным участкам нижнего листа 3'.
После нанесения покровной пленки 2 на следующей стадии способа участок 30 нижнего листа 3' перемещается в узел 104 резки.
Узел 104 резки предпочтительно разрезает участок 30 нижнего листа 3' с продуктами 5 и нанесенной покровной пленкой 2 на несколько (по числу продуктов 5, размещенных на участке 30) легко вскрываемых упаковок, аналогичных показанной на фиг.1 легко вскрываемой упаковке 1, каждая из которых содержит подложку 3, размещенный на ней продукт 5 и покровную пленку 2, прилипшую к продукту 5 и подложке 3 (фиг.4д). В частности, узел 104 резки разрезает участок 30 по линиям L1, L2 и L3 на фиг.4д. Разрезы по этим линиям в сочетании с разрезами 4, предварительно выполненными узлом 101 предварительной резки, образуют угловой язычок 3а каждой подложки 3.
В узле 104 резки может использоваться любое применимое режущее устройство. Для прямоугольных упаковок наиболее традиционной системой является поперечный нож в сочетании с одним или несколькими вращающимися ножами для выполнения продольных разрезов. В качестве альтернативы, эту же задачу может выполнять перфорационная система на основе пуансона и матрицы или высекальная система. В более гибких системах, которые могут рассматриваться, используются выступающие лезвия с заданной траекторией, так называемые системы "высекания полос" и предпочтительно лазер, позволяющий легко разрезать упаковки любой желаемой формы.
Описанный автомат и способ имеют ряд преимуществ.
Прежде всего, нанесение ослабляющего сцепление элемента 6 на нижний лист 3' на стадии выполнения предварительного разреза реализуется просто путем использования в узле 101 предварительной резки подкладок 8, пропитанных кремнийорганическим маслом, или путем нанесения кремнийорганического масла непосредственно на лезвия 7 для предварительной резки. Для этого преимущественно необходима очень простая модификация узла предварительной резки автомата Darfresh и не требуется модификация остальных узлов автомата.
Кроме того, при скольжении подкладок 8 по лезвиям 7 для предварительной резки для нанесения ослабляющего сцепление элемента 6 они преимущественно смазывают лезвия 7 для предварительной резки и тем самым повышают качество выполнения предварительных разрезов 4 и увеличивают срок службы лезвий 7 для предварительной резки. Этот результат также преимущественно достигается при нанесении кремнийорганического масла непосредственно на лезвия 7 для предварительной резки.
К тому же, угловые язычки 3а преимущественно формируются узлом 104 резки, который разрезает нижний лист 3' на несколько подложек 3. На этой стадии покровная пленка 2 уже нанесена и прилипла ко всей верхней поверхности участка 30 листа 3', включая области, соответствующие угловым язычкам 3а. Таким образом, когда угловые язычки 3а сформированы, они преимущественно не способны отсоединяться от основного корпуса соответствующих подложек 3, поскольку они уже соединены посредством покровной пленки 2 с основным корпусом соответствующих подложек 3.
На фиг.6а-6в проиллюстрирована легко вскрываемая упаковка 1 согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Как и в первом варианте осуществления, легко вскрываемая упаковка 1 содержит подложку 3 с размещенным на ней продуктом 5 и покровную пленку 2.
В упаковке 1, проиллюстрированной на фиг.6а-6в, покровная пленка 2 предпочтительно содержит верхнюю основу 21 и верхний герметизирующий слой 22. В то же время подложка 3 имеет нижнюю основу 31 с многослойной структурой (т.е. содержит первый слой 31а и второй слой 31b) и нижний герметизирующий слой 33. Верхняя основа 21 и первый и второй слои 31а, 31b нижней основы 31 предпочтительно являются такими же, как и в упаковке согласно первому варианту осуществления, описанному со ссылкой на фиг.2а-2в. Нижняя основа 31 дополнительно содержит один или несколько дополнительных слоев 31с, возможно, включающих связующие слои и(или) объемные слои и(или) газонепроницаемые слои, соответствующим образом выбранные для придания подложке 3 желаемых свойств.
Во втором предпочтительном варианте осуществления верхний герметизирующий слой 22 и нижний герметизирующий слой 33 рассчитаны на обеспечение "легко отслаивающегося" уплотнения, т.е. уплотнения между покровной пленкой 2 и подложкой 3, которое может быть вскрыто в плоскости соединения покровной пленки 2 и подложки 3 под действием тянущего усилия без отрыва или разрыва материала покровной пленки 2 и подложки. 3. В частности, например, верхним герметизирующим слоем 22 может являться слой полиолефина, например, слой, содержащий гомо- или сополимер полиэтилена или смесь (со)полимеров полиэтилена, а нижний герметизирующий слой 33 может содержать любую из легко отслаивающихся смесей, известных из техники, например, смеси полибутена-1 с, возможно, модифицированным LDPE или HDPE, описанные в ЕР-339989 и ЕР-339990, смеси полибутена-1 с блок-сополимерами стирола и олефина, описанные в ЕР-444900, смеси полистирола с сополимерами этилена, описанные в ЕР-797623, и т.п. В нижнем герметизирующем слое 33 упаковки, проиллюстрированной на фиг.6а-6в, могут использоваться некоторые сорта продукции, предлагаемой компанией DuPont под маркой Appeel.
Во втором предпочтительном варианте осуществления, подложка 3 также содержит предварительно выполненный разрез 4, образующий угловой язычок 4а и основной корпус подложки 3. Легко вскрываемая упаковка 1 согласно второму варианту осуществления содержит ослабляющий сцепление элемент 6, расположенный между нижним герметизирующим слоем 33 и верхним герметизирующим слоем 22 на основном корпусе подложки 3 рядом с предварительно выполненным разрезом 4. Ослабляющим сцепление элементом 6 предпочтительно является полоса слабо прилипающей текучей средой на нижнем герметизирующем слое 33. Предпочтительные слабо прилипающие текучие среды подробно описаны выше со ссылкой на первый предпочтительный вариант осуществления. Соответственно, их подробное описание не будет приводиться повторно. Когда потребитель желает вскрыть легко вскрываемую упаковку 1 согласно второму предпочтительному варианту осуществления с целью доступа к продукту 5, он может преимущественно захватить угловой язычок 3а за угол прикрепленной к нему покровной пленки 2 и потянуть за него, чтобы отсоединить покровную пленку 2 от подложки 3.
Сначала, как показано на фиг.6б, при вытягивании углового язычка 3а верхний герметизирующий слой 22 отсоединяется от нижнего герметизирующего слоя 33 в области, соответствующей ослабляющему сцепление элементу 6. Затем, как показано на фиг.6в, при дальнейшем вытягивании углового язычка 3а верхний герметизирующий слой 22 продолжает отсоединяться от нижнего герметизирующего слоя 33 вплоть до достижения продукта 5.
Таким образом, согласно второму варианту осуществления также преимущественно не происходит отслаивание нижней основы 31, даже если нижняя основа 31 имеет многослойную структуру со слоями, сила адгезионного взаимодействия которых в месте предварительно выполненного разреза 4 сравнима с силой адгезионного взаимодействия между подложкой 3 и покровной пленкой 2 (т.е. нижним герметизирующим слоем 33 и верхним герметизирующим слоем 22). В действительности, как уже описано применительно к первому варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг.2а-2в, ослабляющий сцепление элемент 6 создает область слабой адгезии между верхним герметизирующим слоем 22 и нижним герметизирующим слоем 33 рядом с предварительно выполненным разрезом 4. Эта область слабой адгезии преимущественно перемещает линию приложения растягивающего усилия к нижней основе 31 из первого положения Р1 (показанного на фиг.6а) рядом с предварительно выполненным разрезом 4 во второе положение Р2 (также показанное на фиг.6а) преимущественно на определенном расстоянии W от предварительно выполненного разреза 4. Сила адгезионного взаимодействия между слоями нижней основы 31 является преимущественно более высокой по линии, находящейся во втором положении Р2, чем по линии, находящейся в первом положении Р1. В частности, сила адгезионного взаимодействия между слоями нижней основы 31 по линии, находящейся во втором положении Р2, преимущественно превышает силу адгезионного взаимодействия между верхним герметизирующим слоем 22 и нижним герметизирующим слоем 33. Как уже подробно описано выше со ссылкой на первый предпочтительный вариант осуществления, увеличение силы адгезионного взаимодействия преимущественно объясняется тем, что, если в первом положении Р1 слои нижней основы 31 прилипают с одной стороны линии приложения растягивающего усилия (поскольку другая сторона занята предварительно выполненным разрезом 4), во втором положении Р2 слои нижней основы 31 прилипают с обеих сторон линии приложения растягивающего усилия. Соответственно, после разделения верхнего герметизирующего слоя 22 и нижнего герметизирующего слоя 33 в области, соответствующей ослабляющему сцепление элементу 6, верхний герметизирующий слой 22 передает растягивающее усилие, прилагаемое путем вытягивания углового язычка 3а, расположенным ниже слоям, т.е. нижнему герметизирующему слою 33 и нижней основе 31 по линии, находящейся во втором положении Р2. Тем не менее, поскольку сила адгезионного взаимодействия слоев нижней основы 31 теперь превышает силу адгезионного взаимодействия между верхним герметизирующим слоем 22 и нижним герметизирующим слоем 33, верхний герметизирующий слой 22 отделяется от нижнего герметизирующего слоя 33, тогда как нижняя основа 31 остается нетронутой (т.е. ее слои не отслаиваются). Таким образом, легко вскрываемая упаковка 1 вскрывается преимущественно правильно.
Легко вскрываемая упаковка 1 согласно второму предпочтительному варианту осуществления также может изготавливаться с использованием автомата, показанного на фиг.3, и путем выполнения различных стадий, показанных на фиг.4а-4д и 5а-5г.