ИЗОЛИРУЮЩАЯ ЭТИКЕТКА
INSULATING LABEL

Настоящее изобретение касается изолирующих этикеток для упаковок. В частности, настоящее изобретение касается изолирующих этикеток, которые снижают скорость нагрева или охлаждения содержимого упаковки, температура которого ниже или выше, чем температура окружающей среды.
Безалкогольные напитки массового потребления подаются охлажденными в самых разных упаковочных материалах, предпочтительных для употребления большинства напитков. Охлажденность напитка важна для качества напитка и окончательных впечатлений потребителя. Когда упаковки с охлажденными напитками вынимаются из ледников или холодильников и подвергаются воздействию более теплых температур в процессе потребления, упаковка и, следовательно, напиток стремятся поглотить тепло, что приводит к повышению температуры, что может ухудшить вкус напитка, возможно вызывая негативные впечатления у потребителя. Кроме того, в случае газированных напитков, напиток будет "выдыхаться" из-за увеличенной потери двуокиси углерода в напитке, как только открытая упаковка подвергнется воздействию более теплых температур. Аналогично, определенные продукты питания и напитки предпочтительно подают при температуре теплее, чем температура окружающей среды, и они подвергаются нежелательному охлаждению при воздействии достаточно низкой температуры.

2
2
3

В опубликованных патентных заявках США №2003/0003249 и 2003/0207059 A1 на имя Benim и др. описывают материалы для изолирующих этикеток, которые включают в себя теплоизолирующий слой, который может быть волоконным листовым материалом и который образует слоистое изделие по меньшей мере с одним пленочным слоем или слоем бумаги или ткани. В заявках описано, что материал этикетки может быть обернут вокруг контейнера, такого как консервная банка, бутылка или пакет, и может быть покрыт покрывным материалом так, что он пригоден для печати, тем самым придавая контейнеру как изолирующие свойства, так и возможность нанесения печати. Описанные изоляционные этикетки являются значительно пушистыми, обычно больше 0,0075 дюйма, чтобы обеспечить изоляцию контейнеру, но они, как сообщается, достаточно тонкие, чтобы их можно было легко обернуть вокруг контейнера для использования в качестве материала этикетки, предоставляя этикетку, которая сохраняет температуру содержимого контейнера дольше, чем при использовании только стандартной этикетки. Описанный теплоизолирующий слой содержит органический термопластичный материал на основе полиэфирных, полиэтиленовых или полипропиленовых волокон, такой как листовой материал, наполненный полиэфирными волокнами. Волоконный листовой материал, продаваемый под названием THERMOLITE Active Original фирмой E.I. du Pont de Nemours and Company, является, как сообщают, особенно подходящим. Описанный волоконный листовой материал имеет удельный вес поверхности в диапазоне от 10 г/м до 200 г/м и объемную плотность менее 0,3 г/см. Альтернативно, теплоизолирующий слой образован из волокон, выдуваемых из расплава, таких как выдуваемые из расплава полиолефины, продаваемые под названием THINSULATE компанией 3M.

Материалы, описанные для применения в качестве теплоизолирующего слоя, являются полиуретановыми вспененными материалами и другими пенными составами, известными в данной области, но конкретно не описанными, материалом на основе неорганических термопластичных волокон, содержащим стекловату, боросиликатное стекло или шлаковату, трикотажным полотном, сделанным из четырехканального или фестончатого овального волокна, продаваемого под торговой маркой COOLMAX фирмой E.I. du Pont de Nemours and Company, Вилмингтон, Делавер, тканым или начесным материалом, и неткаными материалами, такими, как фетр, или сильно распушенными неткаными или иглопробивными неткаными полотнами. Однако, основываясь на описании патента, не верится, что этикетка, описанная в заявке на имя Benim, обеспечивает желаемую степень изоляции.
Патент США №6620281 на имя Sommers описывает изолирующую этикетку и оберточный материал для контейнеров с напитками разной формы, произведенных в непрерывном процессе, использующем несколько пунктов вывода на печать, чтобы обеспечить печатное изображение высокого качества на лицевой стороне этикетки. Описанная этикетка или вторичная обертка для контейнера для напитков, полученная этим способом, включает в себя многослойную этикетку, имеющую слой краски на лицевой стороне бумажной листовой основы, а адгезивный слой на обратной стороне листовой основы удерживает тонкий водонепроницаемый слой вспененного материала. Печатная лицевая сторона этикетки защищена прозрачной пленкой или покрытием, покрывающим слой краски. Этикетка может быть изготовлена в виде вторичной обертки, которую клиент наносит вручную, и подходит для контейнеров разного размера, или в виде этикетки, являющейся составной частью контейнера, как он поступает от производителя. Как в заявке на имя Benim, так и на основе описанного в патенте на имя Sommers, не верится, что этикетка, описанная в патенте, дает желаемую степень изоляции.
Патент США №6235380 описывает многослойное изделие, содержащее микропористый материал с закрытыми порами, со средним размером пор менее примерно 80 микрон и долей пустот по меньшей мере 90 процентов, и листовой материал на основе бумаги, приклеенный непосредственно к микропористому материалу. Такой вспененный материал должен иметь порядка 1000000 пор на кубический сантиметр.
Патент США №5085906 на имя Ast и др. описывает контейнер из полипропилена и клеящуюся этикетку для приклеивания к такому контейнеру. Клеящаяся этикетка содержит несущий слой, который содержит на своей нижней стороне клейкий слой, а на верхней стороне печать, и пленку, приклеенную к верхней стороне несущего слоя с помощью ламинирующего адгезива. Несущий слой содержит центральный слой из пенополипропилена и пару слоев из ориентированного полипропилена, причем слой из пенополипропилена покрыт с обеих сторон полипропиленовыми слоями, а пленка состоит в основном из полипропилена. Описания относительно конкретного пенополипропилена или о том, как он производится, не приводится.
Следовательно, существует потребность в способах и средствах поддержания температуры упаковок и их содержимого, при воздействии более высоких или более низких температур окружающей среды, в течение периода времени, достаточного, чтобы позволить употребить содержимое при желаемой температуре. Настоящее изобретение предлагает изолирующую этикетку, которая обеспечивает такие средства и способы.
3
3
3
Настоящее изобретение касается изолирующей этикетки для сохранения температуры содержимого упаковки. Изолирующая этикетка содержит полимерный термопластичный вспененный материал с закрытыми порами, предпочтительно полипропиленовую микропену, обычно имеющую приблизительно от 5000 до 250000 закрытых пор на кубический дюйм. Предпочтительно, вспененный материал является полимерной микропеной с закрытыми порами, полученной способом растворения, наиболее предпочтительно образованной из полипропилена. Кроме того, вспененный материал предпочтительно имеет примерно от 25000 до примерно 100000 закрытых пор на кубический дюйм (дюйм), более предпочтительно, примерно от 25000 до примерно 75000 закрытых пор на дюйм и, наиболее предпочтительно, примерно от 40000 до примерно 60000 закрытых пор на дюйм. Вспененный материал, пригодный для изобретения, предпочтительно имеет толщину по меньшей мере около 0,25 мм и, более предпочтительно, приблизительно от 1 до 4 мм. Печать можно наносить непосредственно на микропену, либо пригодный для печатания слой может быть прикреплен к внешней поверхности микропены непосредственно или клеем. Обычно другая поверхность микропены этикетки прикреплена к контейнеру, предпочтительно за счет адгезивного слоя, и, в отличие от пенных этикеток, описанных в Патенте США №5085906 на имя Ast и др., не содержит пленочного слоя.
Кроме того, настоящее изобретение касается изотермического контейнера, содержащего изолирующую этикетку согласно изобретению, и способа изготовления изолирующей упаковки, причем способ включает в себя получение этикетки согласно изобретению и прикрепление этикетки на упаковку или контейнер.
На чертежах показано:
Фиг.1 - изолирующая этикетка согласно изобретению,
Фиг.2 - контейнер, имеющий изолирующую этикетку согласно изобретению.
3
3
3
3
3
3
3
3
Настоящее изобретение относится к изолирующей этикетке, которая, будучи нанесенной на упаковку или контейнер, изолирует упаковку или контейнер, снижая скорость изменения температуры в содержимом упаковки или контейнера, когда на них воздействует температура, которая выше или ниже, чем температура содержимого. В отличие от традиционных этикеток, основанных на листовых материалах, таких как невспененный полипропилен или бумага, этикетка согласно настоящему изобретению образована из полимерного термопластичного вспененного материала с закрытыми порами, причем полимерный термопластный материал может быть любым полимерным материалом, способным быть вспененным в эластичный пенопласт, который можно использовать как этикетку, например, полиэтилен и полипропилен, и предпочтительно является полипропиленовой микропеной. Полимерные термопластичные вспененные материалы с закрытыми порами, пригодные для изобретения, имеют обычно по меньшей мере около 5000 закрытых пор на кубический дюйм (дюйм), около 305 закрытых пор на кубический сантиметр (см), и менее приблизительно 250000 закрытых пор на дюйм, приблизительно от 305 до 6100 закрытых пор на см, более предпочтительно, приблизительно от 25000 до 75000 закрытых пор на дюйм, приблизительно от 1525 до 4575 закрытых пор на см, и, наиболее предпочтительно, приблизительно от 40000 до 60000 закрытых пор на дюйм, приблизительно от 2440 до 3660 закрытых пор на см. Предпочтительно вспененный материал имеет толщину по меньшей мере около 0,25 мм (около 0,01 дюйма), более предпочтительно приблизительно от 1 до 4 мм (приблизительно от 0,04 до 0,16 дюйма).
Вспененный материал предпочтительно является полипропиленовой микропеной, образованной в процессе мгновенного испарения раствора, таком, как описанный в Патентах США №3584090, 3637458 и 3787543 на имя Parrish, содержание которых включено сюда ссылкой в полном объеме. Процесс по существу включает в себя приготовление раствора полимера, образующего пленку, в органическом растворителе, имеющем точку кипения значительно ниже, чем точка плавления полимера. Раствор экструдируют и получают полимерную микропену с закрытыми порами, так как давление на раствор быстро снижается, когда раствор выходит из экструдера. Растворитель мгновенно испаряется в виде газа, а полимер вспенивается и отверждается.

3
3

Изоляционный материал из полипропиленовой микропены, пригодный для изобретения, является MICROFOAM, поставляемый Pactiv Corporation, Lake Forest, Иллинойс. MICROFOAM является вспененным материалом, имеющим приблизительно 50000 закрытых пор на дюйм, около 3050 закрытых пор на см, и поставляется с несколькими значениями толщины, в том числе 1/32 дюйма, 0,03125 дюйма (примерно 0,8 мм), 1/16 дюйма, 0,0625 дюйма (примерно 1,5 мм) и 1/8 дюйма, 0,125 дюйма (3,175 мм). Чтобы образовать этикетку, такая полипропиленовая микропена, как и другие пены, пригодные для этикеток согласно изобретению, может применяться по отдельности или в комбинации, например, посредством ламинирования и соэкструзии, с обычными материалами для этикеток. Поскольку вспененные материалы, такие как MICROFOAM, являются эффективными изоляционными материалами, упаковки, имеющие пенную этикетку в соответствии с изобретением, остаются холоднее или теплее в течение более длительного периода времени, чем упаковки с этикетками согласно предшествующему уровню техники. Кроме того, предпочтительные материалы для полипропиленовой микропены имеют более низкую плотность и, следовательно, вес, чем пленки из полиэтилена или полиэтилентерефталата (РЕТ), и являются более эластичными, что облегчает манипулирование и нанесение. Предпочтительная полипропиленовая основа позволяет материалу легко принимать этикетки и ленты для слоистых структур и позволяет клею лучше приклеиваться.
Полимерные термопластичные вспененные материалы с закрытыми порами, пригодные для изобретения, могут также выдуваться с помощью физических газообразных пенообразователей и вспенивателей, т.е. газов или жидкостей с низкой точкой кипения, или путем разложения химических пенообразователей и вспенивателей. Физические пенообразователи включают в себя, но этим не ограничиваются, инертные газы такие, как азот и двуокись углерода, углеводороды, содержащие от 3 до 5 атомов углерода, например, изомеры алифатических углеводородов, пропан, бутан и пентан, и хлорированные углеводороды, например, метиленхлорид и рекомендованные в последнее время "озоносберегающие" заменители запрещенных хлорофторуглеродов, таких как трихлорфторметан и дихлорфторметан. Физические вспениватели обычно растворены или диспергированы в сжиженном пластичном или расплавленном полимере под давлением, и либо быстро увеличиваются в объеме или мгновенно испаряются в газообразное состояние и быстро увеличиваются в объеме, когда давление снимается, образуя тем самым пористую структуру в полимере, который быстро охлаждается и отверждается в виде желаемого вспененного материала.
В отличие от этого химические пенообразователи разлагаются при повышенных температурах, выделяя инертный газ. Химические пенообразователи могут быть обычными диазопенообразователями, которые при разложении выделяют азот. Химические пенообразователи, пригодные для образования вспененных материалов, пригодных для изобретения, включают в себя, но этим не ограничиваются, органические и неорганические бикарбонаты и оксилаты, химические азо-реактивы, гидрозиды и аминонитраты. Химический пенообразователь обычно смешивают с термопластичными материалами способом, известным в данной области, таким как смешение химических пенообразователей с гранулами или порошками термопластичного полимерного материала, и подача смешанного материала ко входу экструдера. Газ, выделяющийся при разложении пенообразователя в результате нагрева в экструдере, формирует затем пористую структуру в получаемом вспененном материале таким же образом, как описано выше для физических пенообразователей.
Другие материалы, пригодные для этикеток согласно изобретению, включают в себя, но этим не ограничиваются, вспененные материалы описанного выше типа, которые соэкструдируют с термопластичными полимерными пленками, содержащими слой вспененного материала и слой полимерного пленочного материала, на который может быть нанесена печать. Такая соэкструзия и способы известны в уровне технике.
Как упомянуто выше, печать, например, торговые марки, текст и рисунки, может быть нанесена непосредственно на поверхность вспененного материала для получения этикетки, или печатная пленка, предпочтительно полиолефин, например, полипропилен, может быть прикреплена к поверхности вспененного материала для формирования печатной части этикетки. Пленка может быть прикреплена непосредственно к вспененному материалу, например экструзией, или для соединения пленки и вспененного материала может быть использован клей. Слой клея обычно применяется также для прикрепления изолирующей этикетки согласно изобретению к контейнеру, например консервной банке, банке с широким горлышком или бутылке. Изолирующая этикетка 10 согласно изобретению показана на Фиг.1. Как показано, изолирующая этикетка 10 имеет слой 12 вспененного полипропилена описанного выше типа и внешнюю пленку 14 из полипропилена, на которую может быть нанесена печать 16. Внешняя пленка 14 при необходимости прикрепляется к вспененному слою 12 слоем 18 адгезива, а слой 20 адгезива предусмотрен для прикрепления этикетки 10 к контейнеру.
Бутылка 22, имеющая этикетку 24 согласно изобретению, показана на Фиг.2. Как показано, этикетка 24 содержит вспененный слой 26 и внешний пленочный слой 28. Любому специалисту в данной области техники должно быть понятно, что печать может быть нанесена на внешнюю поверхность пленочного слоя 28, или внешний пленочный слой 28 может быть прозрачным так, что будет видна печать, нанесенная на поверхность вспененного слоя 26. По желанию, внешний пленочный слой 28 может быть прикреплен к вспененному слою 26 слоем адгезива (не показан).
Эти и другие аспекты настоящего изобретения могут быть более понятны посредством следующего примера. Хотя пример предназначен для иллюстрации изолирующих этикеток согласно настоящему изобретению, должно быть понятно, что настоящее изобретение не ограничивается только им.
Пример
Изолирующие этикетки согласно настоящему изобретению сравнивались с этикетками типа, сходного с описанным в патентной заявке США №2003/0207059 на имя Benim и др. (Benim). Испытываемые бутылки представляли собой 20-ти унцивые бутылки для газированных безалкогольных напитков из полиэтилентерефталата ("РЕТ"), причем каждая имела либо изолирующую этикетку согласно изобретению, либо изолирующую этикетку согласно предшествующему уровню техники. Каждая из бутылок была наполнена 20 унциями воды до стандартного уровня наполнения бутылки и закрыта герметичной пластиковой крышкой, в которой заранее было просверлено отверстие в 1/16 дюйма для введения термоэлемента, отслеживающего температуру.
Бутылки с изолирующими этикетками, каждая содержащая 20 унций воды, готовили и хранили в термостатированной камере при 5°C в течение минимум 24 часов до начала заданного тестового цикла. Камера искусственного климата была установлена на температуру 45°C, чтобы обеспечить требуемые условия температуры окружающей среды.
Тестовый цикл включал в себя: помещение 5 бутылок с изолирующими этикетками, предварительно охлажденных до 5°C, в термостатированную камеру в непосредственном контакте с металлической поверхностью камеры. Непосредственно перед перенесением образцов из камеры с температурой 5°C в камеру с температурой 45°C по данным термоэлемента в каждом образце записывались температурные показания воды, а чтобы записать истекшее время для каждого следующего считывания температуры, применялся таймер. Температура жидкого содержимого каждого образца записывалась как функция истекшего времени для каждого образца.
Данные зависимости температуры от прошедшего времени для содержимого каждой бутылки были записаны с общим истекшим временем, необходимым для того, чтобы содержимое каждой бутылки достигло 12,8°C, или 55°F. Кроме того, была записана температура содержимого бутылок, имеющих изолирующие этикетки согласно изобретению, когда содержимое бутылок с этикетками из материала согласно предшествующему уровню техники достигало 12,8°C.
Разница во времени, которое требуется содержимому бутылок согласно предшествующему уровню техники и содержимому бутылок согласно изобретению для достижения 12,8°C, показана в таблице 1.
Таблица 1
Разница времен @ 12,8°C (55°F)
Образец №
Температура окружающей среды, °C
Тип этикетки
Время до 12,8°C, (мин)
1-A
45
Контрольный
от 9 до 11
1-B
45
Согласно изобретению
От 25 до 26
Δt
От 14 до 17
Разность температур между бутылками, имеющими этикетки согласно предшествующему уровню техники, и бутылками с этикетками согласно изобретению, в момент, когда вода в бутылках согласно предшествующему уровню техники достигала 12,8°C, составляла -3,4°C. То есть, когда температура воды в бутылках согласно предшествующему уровню техники достигала 12,8°C, температура в бутылках с этикетками согласно изобретению была всего 9,4°C. Следовательно, очевидно улучшение в изоляции посредством этикеток согласно изобретению по сравнению с этикетками согласно предшествующему уровню техники.
Хотя изобретение было описано в контексте определенных вариантов осуществления и примеров, специалисту в данной области техники очевидно, что изобретение выходит за пределы отдельных описанных вариантов осуществления и охватывает другие альтернативные варианты осуществления и/или применения и их очевидные модификации и эквиваленты. Соответственно, подразумевается, что изобретение не ограничено конкретно описанными здесь предпочтительными вариантами осуществления.