КОНТЕЙНЕР ОДНОРАЗОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ (ВАРИАНТЫ)

Настоящая полезная модель относится к таре, в частности, к одноразовым контейнерам, получаемым формованием из вспененного полистирола (EPS), (BПC), и которые снаружи покрыты латексным покрытием для сохранения целостности структуры стенок контейнера. Такие контейнеры используются для хранения жидкостей, например кофе, или пищевых продуктов, содержащих масло и/или жировые компоненты, например, лапши мгновенного приготовления, супов и т.д.
Получение формованием из вспененного полистирола контейнеров (EPS), (BПC) типа чашек или мисок является хорошо известным.
Вспененный полистирол (ВПС, EPS) - это специальным способом вспененный пластик, содержащий мельчайшие пузырьки воздуха. Существует два вида аналогичного материала: пенопласт (вспенивающийся полистирол) и экструдированный вспененный полистирол. Экструдированный вспененный полистирол изготавливается из гранул полистирола общего назначения. На этапе экструзии специальными методами получают вспененную полистирольную ленту, которую впоследствии формуют в определенные изделия. Именно этим способом изготавливается большинство лотков и посуды, которые можно встретить сегодня в магазинах и пунктах быстрого питания. При экструзии полистирол может быть вспенен до 100% от собственной плотности. Вспенивание может проходить во время экструзии, а также во время пост-формационных операций, как например термоформование. Успешная экструзия вспененного пластика зависит от регуляции температур и давления внутри экструдера. Благодаря процессу вспенивания толстая пленка может быть изготовлена из того же количества материала, что и более тонкая. Этот факт позволяет обеспечить экономичное производство. При производстве ВПС большое значение придается однородности его ячеистой структуры. При физическом вспенивании без специальных добавок получается пена «грубой» структуры. Для образования хорошей однородной ячеистой структуры в полистирол зачастую добавляют так называемые агенты нуклеации (или нуклезаторы), которые при вспенивании материала являются центрами роста пены. Чем больше нуклезатора вводится в полистирол, тем больше ячеек образуется, а их размер будет меньше. Количество вводимого нуклезатора влияет также и на скорость самого процесса вспенивания. Одним из лучших нуклезаторов неактивного (пассивного) типа является тальк, действие которого основано на образовании препятствий для выхода из расплава полимера вспенивающего газа. Из-за теплоизоляционных свойств ВПС при термоформовании применяют двухсторонний нагрев. ВПС имеет структуру, представляющую собой множество несообщающихся ячеек. Это хороший демпфирующий материал (при достаточной толщине), хороший теплоизолятор. Его поверхность износостойка, что является немаловажным фактором при выборе упаковки для продукта.
ВПС обладает великолепными теплоизоляционными свойствами, посуда из ВПС для горячих пищевых продуктов позволит сохранить их горячими и не обжечь при этом руки, а упаковка для продуктов глубокой заморозки обеспечит их сохранность при транспортировке. Прекрасно удерживая влагу, ВПС пропускает в небольших количествах воздух, «дышит», что является необходимым условием сохранности фруктов и кондитерских изделий. Способность ВПС гасить ударные и вибрационные воздействия, предохраняя от деформации, позволяет изготавливать из него упаковку для хрупких предметов. Такая упаковка достаточно легко формуется, к тому же, ВПС можно окрашивать в любые цвета. Упаковка из ВПС имеет относительно маленькую цену по сравнению со стоимостью товара. Такая упаковка красиво и аккуратно выглядит, производит хорошее впечатление на покупателя.
В настоящее время производство вспененной ленты хорошо освоено промышленностью.
В патенте США №4036675 рассматривается контейнер, выполненный из вспененного полистирола, на одной или обеих сторонах которого расположена неориентированная полиолефиновая пленка, предпочтительно из полипропилена. Пленка скрепляется с основным вспененным полимерным материалом с использованием чувствительного к нагреву клея из винилового полимера или полиамидной смолы. Пленку покрывают сырым клеем и сушат перед ламинированием пленки с вспененным материалом. Ламинирование осуществляют при нагревании вспененного материала до 250-275°F, предварительном нагревании нанесенной пленки при 100-180°F и припрессовывании поверхности нанесенной пленки к нагретой пене в течение 10-15 с при использовании холодной плиты или валка.
Так же известен Формованный термопластичный контейнер для хранения жидкости и пищевых веществ, имеющий внутреннюю и наружную поверхность, выполнен из вспенивающихся полистирольных частиц и латексного покрытия, нанесенного на, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одной из указанных внутренней и наружной поверхностей формованного термопластичного контейнера для покрытия контейнера (RU №2312873, C08J 7/02, опубл. 20.12.2007).
В этом патенте латексное покрытие наносится на изготовленное формованием изделие способом напыления или способом нанесения кистью. После нанесения латекса на поверхность или поверхности контейнера контейнер может быть перемещен с помощью ленточного транспортера в сушильную камеру или печь. Например, если покрытие составляет 1,5 мил, температура сушки составляет примерно 90°С с временем сушки примерно 60 с. Обычно температура сушки находится в интервале от примерно 50°С до примерно 100°С, и время сушки находится в интервале от примерно 5 с до примерно 3000 с для покрытий с содержанием сухих веществ в интервале от примерно 8% мас. до примерно 47% мас.
Толщина латексного покрытия на поверхности или поверхностях контейнера может находиться в интервале от примерно 0,10 мил (0,27 мг сухой массы покрытия на квадратный сантиметр поверхности чашки) до примерно 5,0 мил (13,4 мг сухой массы покрытия на квадратный сантиметр поверхности чашки) и, предпочтительно, может составлять примерно 0,9 мил (примерно 0,25 мг сухой массы покрытия на квадратный сантиметр поверхности чашки). Данная толщина покрытия может распространяться на часть или, по существу, на всю внутреннюю и/или наружную поверхность контейнера.
В предпочтительном варианте изобретения латекс наносится на контейнер способом напыления. Производительность единичного устройства напыления при напылении покрытия латекса на внутреннюю поверхность 16-унцевой чашки может находиться в интервале от примерно 50 до примерно 600 чашек в минуту. Ясно, что для получения желаемой производительности при получении чашек можно использовать несколько устройств напыления.
3
Так же известно глубоко вытянутое изделие, выполненное из вспененного листа термопласта путем предварительного нагрева листа исходного материала из термопластичного пенопласта, зажимания нагретого листа в фиксированном положении между пуансоном и матрицей, относительного перемещения пуансона и матрицы в конечную позицию формования для растяжения листа, создания вакуума через матрицу с одной из сторон вспененного листа во время перемещения пуансона и матрицы в конечную позицию формования и охлаждения материала, при этом в качестве исходного материала для изготовления изделия использован термопластичный пенопласт, содержащий 1-15 мас.% каучукового компонента, имеющего большую часть частиц размером менее 0,45 мкм, причем вспененный лист имеет плотность 0,04-0,16 г/см и толщину 0,4-6,5 мм, а при относительном перемещении пуансона и матрицы в конечную позицию формования использовано создание вакуума также со второй стороны вспененного листа через пуансон (RU №2133671, В29С 67/20, В29С 51/08, опубл. 27.07.1999).
Конструктивно контейнер одноразового использования для хранения пищевых продуктов выполнен в форме тонкостенной чашки или миски, имеющей круглое в плане дно вогнутой формы и в виде усеченного конуса боковую стенку с наружной отбортовкой по краю, при этом в чашке или миске под отбортовкой боковая стенка выполнена со ступенчатым переходом. Боковая стенка выполнена по форме усеченного конуса и имеет дугообразный переход стенки в вогнутой формы дно.
Решение принято в качестве прототипа.
Недостаток данного решения заключается в недостаточной жесткости формы и несущей способности за счет того, что боковая стенка с развитой поверхности имеет способность повышенной пространственной деформации, приводящей к появлению трещин.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по формированию в зоне дна кольцевого усилительного элемента типа ребра жесткости, снижающего способность боковой стенки к повышенной пространственной деформации.
Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик одноразового использования для хранения пищевых продуктов за счет снижения его способности как тонкостенной оболочки к пространственной деформации.
Указанный результат достигается тем, что для первого варианта исполнения круглой в плане формы миски или чашки контейнер одноразового использования для хранения пищевых продуктов, выполненный в форме тонкостенной чашки или миски, имеющей круглое в плане дно вогнутой формы и в виде усеченного конуса боковую стенку с наружной отбортовкой по краю, при этом чашка или миска выполнены из вспененного полистирола с латексным пленочным покрытием на наружной поверхности дна и боковой стенки, при этом под отбортовкой боковая стенка выполнена со ступенчатым переходом, выполнен одностадийным формованием из листа или ленты имеющего латексное пленочное покрытие вспененного полистирола, при этом дно вогнутой формы выполнено с кольцеобразным выступом, расположенным в зоне перехода дна в боковую стенку, который образован в радиальном направлении тремя последовательно расположенными сопряженными друг с другом плоскими поверхностями, и плоской центрально расположенной круглой формы площадкой внутри этого выступа, поверхность которой расположена ниже участка дугообразного сопряжения выступа с боковой стенкой, при этом высота кольцеобразного выступа дна выполнена меньше высоты участка дугообразного сопряжения этого выступа с боковой стенкой.
Указанный результат достигается тем, что для второго варианта исполнения прямоугольной в плане формы миски или чашки контейнер одноразового использования для хранения пищевых продуктов, выполненный в форме тонкостенной чашки или миски, имеющей многоугольное в плане дно вогнутой формы и наклонные боковые стенки с наружной отбортовкой по краю, при этом чашка или миска выполнены из вспененного полистирола с латексным пленочным покрытием на наружной поверхности дна и боковых стенка, при этом под отбортовкой боковые стенки выполнены со ступенчатым переходом, выполнены одностадийным формованием из листа или ленты имеющего латексное пленочное покрытие вспененного полистирола, при этом дно вогнутой формы выполнено в виде в виде кольцевой формы выступа, расположенного по периферии дна в зоне перехода дна в боковые стенки, который образован в радиальном направлении последовательно расположенными сопряженными друг с другом плоскими поверхностями, и плоской центрально расположенной площадки внутри этого выступа.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 изображен чашка (миска) из ВПС для пищевых продуктов.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция одноразового использования упаковки для пищевых продуктов типа миски или чашки, выполненных в плане или круглой формы или прямоугольной формы и полученных формованием из вспенивающихся термопластичных частиц.
Вспенивающиеся термопластичные частицы получают из любого подходящего термопластичного гомополимера или сополимера. Особенно подходящими для использования являются гомополимеры, полученные из винилароматических мономеров, включая стирол, изопропилстирол, альфа-метилстирол, ядерные метилстиролы, хлорстирол, трет-бутилстирол и т.п., а также сополимеры, полученные сополимеризацией, по меньшей мере, одного винилароматического мономера с такими мономерами, как дивинилбензол, бутадиен, алкилметакрилаты, алкилакрилаты, акрилонитрил и малеиновый ангидрид, в которых винилароматический мономер присутствует в количестве не менее 50% мас. от массы сополимера.
Стирольные полимеры являются предпочтительными, особенно полистирол. Однако могут использоваться другие подходящие полимеры, такие как полиолефины (например, полиэтилен, полипропилен) и поликарбонаты, полифениленоксиды и их смеси. Предпочтительно, вспенивающимися термопластичными частицами являются частицы вспенивающегося полистирола (ВПС). Вспенивающиеся термопластичные частицы пропитываются подходящим вспенивающим агентом с использованием любого традиционного способа. Например, пропитка может быть получена при введении вспенивающего агента (такие как бутаны, пентаны, гексаны, и галогенированные углеводороды, например CFC и HCFC, которые кипят при температуре ниже точки размягчения выбранного полимера, смеси алифатических углеводородных вспенивающих агентов) в водную суспензию в процессе полимеризации полимера или, альтернативно, при повторном суспендировании полимерных частиц в водной среде и затем введении вспенивающего агента, как описано в патенте US №2983692. Альтернативно, вода может смешиваться с указанными алифатическими углеводородными вспенивающими агентами, или вода может использоваться в качестве единственного вспенивающего агента, как описано в патентах US №№6127439, 6160027 и 6242540.
Традиционным образом подвспененные частицы нагреваются в замкнутой форме с дополнительным вспениванием частиц и с формованием вспененного формованного контейнера.
В общем случае латексное покрытие, подходящее для использования в данном изобретении, является покрытием типа, который не должен быть вредным для термопластичных частиц, образующих контейнер, т.е. латексное покрытие должно избегать любых химических веществ, которые имеют тенденцию к растворению или взаимодействию с термопластичными частицами, в частности с полистирольными частицами. "Латекс" может быть определен как коллоидная дисперсия полимерных частиц в водной среде, такой как вода. Латекс может содержать поверхностно-активные вещества и/или другие второстепенные компоненты в целях стабильности такие как натрийоктилсульфонат, натрийдецилсульфонат, натрийдодецилсульфонат, натрийтетрадецилсульфат, натрийгексадецилсульфат, натрийдодецилсульфат, разветвленный натрийалкилсульфат, натрийдодецилэтоксилат (2ЕО), (додециловый спирт) этоксилат (5ЕО), (додециловый спирт) этоксилат (7ЕО), (додециловый спирт) этоксилат (8ЕО) и т.д. Особенно подходящим полимером латексного покрытия изобретения может быть мономер, выбранный из группы, состоящей из бутадиена, н-бутилакрилата, изобутилакрилата, 2-этилгексилакрилата, метилакрилата, этилакрилата, октилакрилата, винилацетата, винилхлорида, винилиденхлорида, винилпивалата, винилнеодеканоата, акрилонитрила, метилакрилонитрила, акриламида, стирола, α-метилстирола, метилметакрилата, этилметакрилата, н-бутилметакрилата, изобутилметакрилата, или полимер может быть выбран из группы, состоящей из гомополимера или сополимера двух или более вышеуказанных мономеров или сополимера двух или более указанных мономеров со следующими функциональными мономерами, включая акриловую кислоту, метакриловую кислоту, итаконовую кислоту, фумаровую кислоту, гидроксиэтилакрилат, гидроксиэтилметакрилат, диэтиламиноэтилметакрилат, трет-бутиламиноэтилметакрилат, акриламид, диметилмета-изопропенилбензилизоцианат, N-метилолакриламид, N-метилолметакриламид, N-(изобутоксиметил)акриламид, глицидилакрилат, глицидилметакрилат, натрийстиролсульфонат. Латексное покрытие может состоять из полимера, выбранного из группы, состоящей из акрилата, этилакрилата, метилметакрилата, метакрилата, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, мономеров или сополимеров указанных мономеров, комбинированных с винилацетатом или стиролом. Предпочтительными латексными покрытиями являются латекс сополимера метилметакрилата и стирола, латекс сополимера метилакрилата и стирола, латекс сополимера акриловой кислоты и стирола и латекс сополимера бутадиена и стирола.
Особенностью предлагаемой полезной модели является то, что вспененный лист полистирола имеет на одной поверхности невспененную пленку типа пленки из латекса толщиной 5-600 мкм. Нанесение пленки осуществляется до момента формования конкретного изделия. Такие рулоны из вспененной ленты с латексным покрытием по одной стороне лежат на складе.
Латексное покрытие может быть нанесено на поверхность или поверхности контейнера любым подходящим способом, включая способ погружения, способ нанесения кистью или способ напыления, с помощью любого подходящего средства. Способ напыления может быть предпочтительным как с экономической, так и с производственной точки зрения.
Тип латексного покрытия состоит из полимеров в твердой дисперсной форме и воды. Начальное содержание сухих веществ полимера может быть примерно 48-50% мас., которое может корректироваться для изменения вязкости, так что технологическое оборудование, такое как система напыления, может адекватно регулировать нанесение покрытия на контейнер.
Термопластичным контейнером может быть полистирольная чашка, которая изготавливается традиционной чашкоформующей машиной, которая имеет внутреннюю оболочку и наружную оболочку. Традиционная чашкоформующая машина представляет собой чашкоделательную машину MODEL 6-VLC-125, выпускаемую фирмой Autonational B.V., или чашкоделательную машину MODEL М10, выпускаемую фирмой Master Machine & Tool Co.
В данной полезной модели латексное покрытие нанесено на часть, по меньшей мере, одной из внутренней и наружной поверхностей, предпочтительно наружней поверхности.
Контейнер одноразового использования для хранения пищевых продуктов типа чашки или миски по первому варианту исполнения (фиг.1) выполнен в форме тонкостенной чашки или миски, имеющей круглое в плане дно 1 вогнутой формы и в виде усеченного конуса боковую стенку 2 с наружной отбортовкой 3 по краю, при этом под отбортовкой 3 боковая стенка выполнена со ступенчатым переходом 4, формирующим в верхней части боковой стенки чашки кольцевое ребро жесткости, усиленное отбортовкой, что позволяет сформировать тонкостенную жесткую в пространстве оболочку верхней части чашки, позволяющую применить крышку или фольгированное покрытие. Кроме того, выступ ступенчатого перехода кольцевой формы используется так же для ограничения углубления одной чашки при ее укладке в другую чашку, что позволяет обеспечить удобную упаковку большого количества чашек.
Чашка или миска выполнены из вспененного полистирола 5 с латексным пленочным покрытием 6 на наружной поверхности дна и боковой стенки, при этом чашка или миска выполнены одностадийным формованием из листа или ленты имеющего латексное пленочное покрытие вспененного полистирола.
Для формирования пространственной жесткости донной части чашки или миски и обеспечении несущей способности дно вогнутой формы выполнено с кольцеобразным выступом 7, расположенным в зоне перехода дна в боковую стенку. Этот кольцеобразным (кольцевой) выступ 7 образован в радиальном направлении тремя последовательно расположенными сопряженными друг с другом плоскими поверхностями 8, 9 и 10, и плоской центрально расположенной круглой формы площадкой 11 внутри этого выступа, поверхность которой расположена ниже участка 12 дугообразного сопряжения выступа с боковой стенкой.
1
2
Пространственная жесткость в зоне дна определяется так же тем, что высота h кольцеобразного выступа 7 дна выполнена меньше высоты h участка 12 дугообразного сопряжения этого выступа с боковой стенкой.
По второму варианту исполнения контейнер одноразового использования для хранения пищевых продуктов (фиг.2) выполненный в форме тонкостенной чашки или миски, имеющей многоугольное в плане дно вогнутой формы и наклонные боковые стенки с наружной отбортовкой по краю. Чашка или миска выполнены из вспененного полистирола с латексным пленочным покрытием на наружной поверхности дна и боковых стенка, при этом под отбортовкой боковые стенки выполнены со ступенчатым переходом. Эта чашка так же выполнена одностадийным формованием из листа или ленты имеющего латексное пленочное покрытие вспененного полистирола. В этой части этот пример исполнения повторяет первый варимант по фиг.1. Однако, изменение формы с круглой в плане на прямоугольную (квадратную) позволяет получить более жесткую пространственную тонкостенную форму за счет того, что в этой чашке или миске
дно вогнутой формы выполнено в виде кольцевой формы выступа, расположенного по периферии дна в зоне перехода дна в боковые стенки, который образован в радиальном направлении последовательно расположенными сопряженными друг с другом плоскими поверхностями 13 и 14 и поверхностью боковой стенки 2 и плоской центрально расположенной площадкой 11 внутри этого выступа. В этой чашке отсутствует дугообразный переход между дном и боковой стенкой, так как боковые стенки 2 плоские и сопряжены под прямым или близким к прямому углами между собой, что уже формирует повышенную пространственную жесткость боковой части чашки.
Полезная модель промышленно применима, реализуется в формовочных машинах с применением известных технологий, при этом эксплуатационные качества такого контейнера для пищевого продукта определены особенностями форм отдельных частей чашки или миски, обеспечивающих тонкостенной оболочке пространственную жесткость и высокую несущую способность для продукта весом до 1-1,5 л.