RU2812941C2 - Production method for manufacturing sealed disposable containers for food products having specified profile with rib using sealing head - Google Patents

Abstract

FIELD: disposable containers.

SUBSTANCE: invention relates to a method for manufacturing sealed disposable containers for food products. The technical result is to simplify the method of manufacturing sealed disposable containers for food products and eliminate the need to seal the capsule rim. The technical result is achieved by a method for manufacturing sealed disposable containers for food products, such as coffee capsules for use in a beverage preparation system, which includes moulding a container body having a peripheral rim, the container body and the rim having a circular cross-section; placing the container body into a sealing head having a first die and a second die, one of which is movable, the first die and the second die having cooperating annular sealing surfaces facing the rim; placing the lid on top of the container body; sealing the lid onto the rim of the container body by applying the first stamp and the second stamp to each other. In this case, an annular rib is provided on the sealing surface of the first stamp. The rib has a height that is equal to the maximum depth of creases that can be formed on the rim when moulding the container body, and creates a sealing groove on the side of the rim when sealing the closure lid with the container body. Moreover, the cover is attached to the rim in the area in front of the sealing groove. Here, the container body is made from a sheet of paper/polylactic acid (PLA) laminate material, and the first die is the bottom die of the vertical press, and the second die is the top die. Moreover, a sealing groove is created on the underside of the rim.

EFFECT: simplifying the method of manufacturing sealed disposable containers for food products and eliminate the need to seal the capsule rim.

8 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к контейнерам, более конкретно к одноразовым контейнерам, герметично закрытым покрывной пленкой или другой верхней частью, выполненной с возможностью сведения к минимуму доступа потока воздуха или пара в контейнер. Такие контейнеры используют для продуктов питания, например, кофейные капсулы для применения в системе для приготовления напитков.The invention relates to containers, more particularly to disposable containers, hermetically sealed with a covering film or other top portion configured to minimize the flow of air or steam into the container. Such containers are used for food products, for example coffee capsules for use in a beverage preparation system.

Хорошо известны одноразовые контейнеры, герметично закрытые покрывной пленкой. Такие контейнеры обычно включают в себя:Disposable containers hermetically sealed with a covering film are well known. Such containers usually include:

- корпус контейнера, имеющий боковую стенку или боковые стенки, а также обод, проходящий наружу от верхней части боковой (-ых) стенки (-ок),- a container body having a side wall or side walls and a rim extending outward from the top of the side wall(s),

- и покрывную пленку или аналогичный вариант, закрывающий верхнюю часть корпуса контейнера путем герметизации с ободом.- and a covering film or similar covering the upper part of the container body by sealing with the rim.

Уровень техникиState of the art

Некоторые известные корпусы контейнеров получают из ламинированного материала, включающего пластиковый барьер.Some known container bodies are made from a laminated material including a plastic barrier.

С одной стороны, одноразовые пластиковые барьерные контейнеры, уже представленные на рынке, демонстрируют хорошую герметизацию между корпусом контейнера и крышкой благодаря растяжимости пластика, составляющей около 600%. Обод пластикового термоформованного/литого корпуса контейнера имеет плоскую поверхность и постоянную толщину. Таким образом, герметизация крышки на ободе таких корпусов контейнеров является надежной.On the one hand, disposable plastic barrier containers already on the market demonstrate good sealing between the container body and the lid due to the elongation of the plastic, which is about 600%. The rim of the plastic thermoformed/molded container body has a flat surface and a constant thickness. Thus, the sealing of the lid on the rim of such container bodies is reliable.

С другой стороны, потребители ищут более экологичные и безопасные упаковочные материалы с «натуральными» аспектами привлекательности.On the other hand, consumers are looking for more environmentally friendly and safe packaging materials with “natural” appeal aspects.

Слоистый материал на основе PLA (например, PLA/PVOH/PLA, где PLA — полимолочная кислота, а PVOH — поливиниловый спирт) является компостируемым, тогда как бумага придает ощущение «натуральности». Таким образом, одноразовый корпус контейнера, изготовленный из слоистого материала на основе бумаги и PLA, отвечает интересам потребителя. Термосварка осуществляется с помощью пластикового материала на основе PLA.PLA-based laminates (e.g. PLA/PVOH/PLA, where PLA is polylactic acid and PVOH is polyvinyl alcohol) are compostable, while paper gives a "natural" feel. Thus, a disposable container body made of paper-PLA laminate material is in the best interest of the consumer. Heat sealing is carried out using PLA-based plastic material.

К сожалению, растяжимость бумаги составляет приблизительно 10%. Таким образом, в корпусах контейнеров, изготовленных из такого материала с добавлением бумаги, при придании плоскому листу бумаги объемной формы на поверхности обода контейнера образуются заломы (до 1 мм). Следовательно, между корпусом контейнера и закрывающей крышкой или между слоями ламинированного материала с добавлением бумаги формируют каналы. Такие каналы позволяют газу и пару (влаге) поступать в контейнер, что при длительном хранении отрицательно сказывается на качестве содержащегося в нем ингредиента. При термосваривании обычными термозапаивающими головками заломы отчасти сохраняются, в результате чего невозможно обеспечить герметизацию в области заломов. Таким образом, хотя можно обеспечить частично эффективную герметизацию, содержимое контейнера тем не менее в некоторой степени подвергается воздействию внешнего воздуха и влаги, просачивающихся в области этих заломов. Это, в свою очередь, ускоряет порчу содержимого контейнера. Кислородо- и пароизоляционные свойства на ободе обеспечиваются в недостаточной степени.Unfortunately, paper stretch is approximately 10%. Thus, in container bodies made from such material with the addition of paper, when a flat sheet of paper is given a three-dimensional shape, creases (up to 1 mm) are formed on the surface of the container rim. Consequently, channels are formed between the container body and the closing lid or between layers of laminated material with the addition of paper. Such channels allow gas and steam (moisture) to enter the container, which during long-term storage negatively affects the quality of the ingredient contained in it. When heat sealing with conventional heat sealing heads, the creases are partially preserved, as a result of which it is impossible to ensure sealing in the crease area. Thus, although a partially effective seal can be achieved, the contents of the container are still to some extent exposed to outside air and moisture seeping into the crease areas. This, in turn, accelerates the deterioration of the container's contents. Oxygen and vapor barrier properties on the rim are insufficiently ensured.

Известное решение заключается в добавлении пластикового обода для обеспечения гладкой и ровной поверхности обода. Такие контейнеры с возможностью герметизации обода описаны в EP1485178. В действительности в EP1485178 предложены различные корпуса контейнеров, имеющие полностью или частично герметичный обод или кромку. Герметизирующий материал обычно получают из пластика, такого как полиолефин, нейлон, полиэтилентерефталат, поликарбонат или другие технические термопластичные смолы. Этот герметизирующий материал покрывает по меньшей мере часть обода или кромки и может проходить на расстоянии от наружного края обода. Наружная поверхность герметизирующего материала является, по существу, гладкой, даже на тех частях материала, которые заполняют или перекрывают неровности обода. Кроме того, герметизирующий обод образует герметичный барьер для газов и влаги и может быть герметично закрыт пленкой или другим материалом для полной изоляции внутреннего пространства контейнера.A known solution is to add a plastic rim to provide a smooth and even rim surface. Such rim sealable containers are described in EP1485178. In fact, EP1485178 proposes various container bodies having a fully or partially sealed rim or edge. The sealing material is typically made from a plastic such as polyolefin, nylon, polyethylene terephthalate, polycarbonate, or other engineered thermoplastic resins. This sealing material covers at least a portion of the rim or edge and may extend at a distance from the outer edge of the rim. The outer surface of the sealing material is substantially smooth, even on those portions of the material that fill or bridge irregularities in the rim. In addition, the sealing rim forms an airtight barrier to gases and moisture and can be sealed with film or other material to completely seal off the interior of the container.

Однако используемый для герметизации полимер является дорогостоящим, и использование некоторого количества материала приводит к увеличению времени цикла, необходимого для формования полезных корпусов контейнеров. Кроме того, это усложняет способ изготовления.However, the polymer used for sealing is expensive, and the use of some material results in increased cycle times required to form useful container bodies. In addition, this complicates the manufacturing method.

Для снижения влияния герметизации обода на производственные затраты и время в EP1485178 предлагается уменьшить количество полимера путем герметизации только части обода или кромки. Например, герметизирующий материал наносят только на нижнюю сторону обода. При нанесении смолы методом впрыскивания только на нижнюю или боковую сторону обода в процессе литья под давлением открытые картонные складки на верхней поверхности обода прижимаются наверху к поверхности металлической формы горячим веществом, впрыскиваемым под высоким давлением, которое прижимает или «приутюживает» складки к верхней поверхности кромки. Это позволяет получить улучшенную герметизирующую поверхность на верхней стороне, что обеспечивает герметичное уплотнение в области теперь уже распрямленных складок. Кроме того, гладкая поверхность герметизирующей нижней стороны обода также может быть прикреплена к крышке, при этом последняя загнута вниз.To reduce the impact of rim sealing on manufacturing costs and time, EP1485178 proposes to reduce the amount of polymer by sealing only part of the rim or edge. For example, the sealing material is applied only to the underside of the rim. By injecting resin only onto the bottom or side of the rim during the injection molding process, the exposed cardboard pleats on the top surface of the rim are pressed at the top of the metal mold by a hot, high-pressure injected substance that presses or "irons" the pleats onto the top surface of the lip. This allows for an improved sealing surface on the top side, which provides an airtight seal in the area of the now straightened folds. In addition, the smooth surface of the sealing underside of the rim can also be attached to the cover, the latter being folded downwards.

Тем не менее в этом решении по-прежнему используются герметизирующий материал и впрыскивание этого материала в форму. Это позволяет сократить затраты и время на изготовление, но лишь в незначительной степени. Кроме того, это решение не оправдывает ожиданий потребителей в отношении натуральности продуктов и их пригодности для переработки.However, this solution still involves sealing material and injecting that material into the mold. This reduces production costs and time, but only to a small extent. Moreover, this solution does not meet consumer expectations regarding the naturalness and recyclability of products.

В принадлежащей Billerud патентной заявке WO 2015/082268 описано другое решение, в соответствии с которым заломы, образующиеся вследствие трехмерной деформации бумажного слоя корпуса контейнера, повторно закрывают путем распыления или нанесения иным образом покрытия на материал для «заполнения» заломов перед герметическим прикреплением верхней крышки. Недостаток этого решения заключается в необходимости дополнительного компонента конструкции капсулы (т.е. материала покрытия обода), а также дополнительной стадии распыления и оборудования, что повышает стоимость и сложность процесса.Billerud's patent application WO 2015/082268 describes another solution whereby creases caused by three-dimensional deformation of the paper layer of the container body are resealed by spraying or otherwise coating the material to "fill" the creases before sealing the top lid. The disadvantage of this solution is that it requires an additional component of the capsule design (i.e., rim coating material), as well as an additional spraying step and equipment, which increases the cost and complexity of the process.

Следовательно, существует потребность в разработке способа обеспечения надлежащей герметизации слоистых материалов на основе бумаги/PLA, в котором используют современные технологии изготовления, при этом без добавления какого-либо дополнительного элемента контейнера.Therefore, there is a need to develop a method of providing proper sealing of paper/PLA laminates using modern manufacturing techniques without adding any additional container element.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

Целью настоящего изобретения является обеспечение более простого и экономичного производственного способа изготовления герметичных одноразовых контейнеров для пищевых продуктов, таких как кофейные капсулы. В частности, целью изобретения является исключение необходимости герметизации, даже частичной, обода капсулы.An object of the present invention is to provide a simpler and more economical manufacturing method for making sealed, disposable food containers such as coffee capsules. In particular, the aim of the invention is to eliminate the need to seal, even partially, the rim of the capsule.

Способ изготовления настоящего изобретения также направлен на обеспечение эффективной герметизации в области обода одноразовых контейнеров для пищевых продуктов для обеспечения качества готового напитка и достаточного срока хранения за счет превосходных кислородо- и пароизоляционных свойств даже в случае, если корпус контейнера изготовлен из слоистого материала на основе бумаги/PLA.The method of manufacture of the present invention also aims to provide an effective seal in the rim region of disposable food containers to ensure the quality of the finished beverage and sufficient shelf life due to excellent oxygen and vapor barrier properties, even if the container body is made of a paper-based laminate material. PLA.

Другими словами, целью изобретения является обеспечение новой безопасной для окружающей среды капсулы без герметизирующего элемента обода, которая является по меньшей мере такой же герметичной, как и капсулы предшествующего уровня техники, имеющие герметизирующие элементы обода.In other words, it is an object of the invention to provide a new environmentally friendly capsule without a rim seal that is at least as airtight as prior art capsules having rim seals.

С этой целью производственный способ изготовления герметичных одноразовых контейнеров для пищевых продуктов в соответствии с изобретением включает:To this end, the production method for producing sealed disposable food containers in accordance with the invention includes:

- формование корпуса контейнера, имеющего периферийный верхний обод,- molding the container body having a peripheral upper rim,

- помещение корпуса контейнера в запаивающую головку, имеющую первый штамп и второй штамп, причем по меньшей мере один из них является подвижным, при этом первый штамп и второй штамп имеют взаимодействующие кольцевые герметизирующие поверхности, обращенные к ободу,- placing the container body into a sealing head having a first die and a second die, at least one of which is movable, wherein the first die and the second die have interacting annular sealing surfaces facing the rim,

- размещение закрывающей крышки, такой как покрывная пленка, поверх корпуса контейнера, помещенного в запаивающую головку,- placing a closure cap, such as a cover film, over the container body placed in the sealing head,

- герметизацию закрывающей крышки на ободе корпуса контейнера путем приложения первого штампа и второго штампа друг к другу.- sealing the closure lid on the rim of the container body by applying the first stamp and the second stamp to each other.

Способ в соответствии с изобретением отличается тем, что на герметизирующей поверхности первого штампа запаивающей головки предусмотрено кольцевое ребро, причем ребро проходит непрерывно, по существу, в окружном направлении по всей герметизирующей поверхности и имеет высоту, которая по меньшей мере равна максимальной глубине заломов, которые могут быть образованы на ободе при формовании корпуса контейнера, при этом ребро создает непрерывную герметизирующую канавку на стороне обода (по периметру всего обода) при герметизации закрывающей крышки с корпусом контейнера, причем закрывающая крышка прикрепляется к ободу на участке перед этой герметизирующей канавкой.The method according to the invention is characterized in that an annular rib is provided on the sealing surface of the first die of the sealing head, the rib extending continuously in a substantially circumferential direction over the entire sealing surface and having a height that is at least equal to the maximum depth of creases that can be formed on the rim when molding the container body, wherein the ridge creates a continuous sealing groove on the side of the rim (around the perimeter of the entire rim) while sealing the closure cap to the container body, the closure cap being secured to the rim at a portion in front of the sealing groove.

Следует отметить, что на стадии герметизации в рамках способа в соответствии с изобретением можно применять технологии термосварки или ультразвуковой сварки, причем запаивающая головка может включать в себя нагревательные элементы или устройства для создания ультразвуковых вибраций. Кроме того, допускаются и другие типы герметизации, например, индукционное запаивание.It should be noted that during the sealing step of the method according to the invention, heat sealing or ultrasonic welding technologies can be used, and the sealing head may include heating elements or devices for generating ultrasonic vibrations. In addition, other types of sealing are allowed, such as induction sealing.

Кроме того, во всем описании термин «герметизирующая поверхность» штампа относится к поверхности штампа, которая контактирует или, в более общем случае, воздействует на крышку или корпус контейнера в процессе герметизации. Эта поверхность может иметь такие же размеры, что и обод, или может быть меньше. Более того, герметизирующие поверхности двух штампов могут иметь разную ширину.Additionally, throughout the specification, the term “sealing surface” of a die refers to the surface of the die that contacts, or more generally affects, the lid or body of the container during the sealing process. This surface may have the same dimensions as the rim, or it may be smaller. Moreover, the sealing surfaces of the two dies may have different widths.

Во время герметизации ребро первого штампа сплющивает заломы, устраняет каналы между двумя мембранами и создает одну непрерывную герметизирующую линию.During sealing, the rib of the first die flattens the creases, eliminates the channels between the two membranes and creates one continuous sealing line.

Предпочтительно высота ребра меньше толщины корпуса контейнера.Preferably, the height of the fin is less than the thickness of the container body.

Благодаря ребру первого штампа запаивающей головки в соответствии с изобретением корпус контейнера может быть изготовлен из листа слоистого материала на основе бумаги/PLA с помощью очень простого способа изготовления, который в общем заключается в стадии герметизирующей штамповки с помощью простой базовой запаивающей головки, представляющей собой простой нагревательный или ультразвуковой пресс без впрыскивающих элементов. Единственной особенностью запаивающей головки является конструкция ее герметизирующих частей, которая включает ребро с высотой, которая превышает глубину заломов на ободе.Thanks to the rib of the first die of the sealing head according to the invention, the container body can be manufactured from a sheet of paper/PLA laminate material using a very simple manufacturing method, which generally consists of a sealing stamping step with a simple basic sealing head, which is a simple heating or an ultrasonic press without injection elements. The only peculiarity of the sealing head is the design of its sealing parts, which includes a rib with a height that exceeds the depth of the creases on the rim.

Следует отметить, что во всем описании термин в единственном числе означает «по меньшей мере один» (но не «один и только один»), если не указано иное. Таким образом, первый штамп может иметь на своей герметизирующей поверхности два или более концентрических ребер.It should be noted that throughout the specification, the singular term means “at least one” (and not “one and only one”) unless otherwise indicated. Thus, the first stamp may have two or more concentric ribs on its sealing surface.

Предпочтительно запаивающая головка представляет собой головку вертикального пресса, т.е. запаивающая головка выполнена таким образом, что подвижный штамп поступательно перемещается в вертикальном направлении (тогда герметизирующая линия находится в горизонтальной плоскости), причем запаивающая головка имеет верхний штамп и нижний штамп.Preferably the sealing head is a vertical press head, i.e. The sealing head is designed in such a way that the movable stamp moves progressively in the vertical direction (then the sealing line is in the horizontal plane), and the sealing head has an upper stamp and a lower stamp.

В такой конфигурации первый штамп (с ребром) может являться верхним штампом, второй штамп является нижним штампом, причем герметизирующая канавка, создаваемая ребром, образуется на верхней стороне обода. В альтернативном варианте осуществления первый штамп является нижним штампом, второй штамп является верхним штампом, а герметизирующая канавка образуется на нижней стороне обода.In such a configuration, the first die (with the rib) may be the upper die, the second die is the lower die, and the sealing groove created by the rib is formed on the upper side of the rim. In an alternative embodiment, the first die is a lower die, the second die is an upper die, and a sealing groove is formed on the underside of the rim.

Герметизирующая поверхность второго штампа может быть плоской, более конкретно плоской и жесткой. В альтернативном варианте осуществления герметизирующая поверхность второго штампа может быть обеспечена герметизирующей канавкой или резиновым посадочным местом перед ребром первого штампа.The sealing surface of the second die may be flat, more specifically flat and rigid. In an alternative embodiment, the sealing surface of the second die may be provided with a sealing groove or rubber seat in front of the rib of the first die.

В предпочтительном варианте осуществления первый штамп является нижним штампом вертикального пресса (второй штамп является верхним штампом), а герметизирующая поверхность второго штампа является плоской и жесткой. Следовательно, ребро образует герметизирующую канавку на нижней стороне обода, при этом верхняя поверхность закрывающей крышки остается плоской на участке перед ободом. Таким образом, если на верхней поверхности закрывающей крышки на ободе напечатан идентификационный код, этот идентификационный код не искажается в процессе герметизации, а герметизирующая канавка на нижней стороне обода не препятствует считыванию этого идентификационного кода.In a preferred embodiment, the first die is the bottom die of the vertical press (the second die is the top die) and the sealing surface of the second die is flat and rigid. Consequently, the rib forms a sealing groove on the underside of the rim while the top surface of the closure cap remains flat in the area in front of the rim. Thus, if an identification code is printed on the top surface of the cover cap on the rim, that identification code is not distorted during the sealing process, and the sealing groove on the underside of the rim does not prevent that identification code from being read.

Предпочтительно корпус контейнера, обод и герметизирующие поверхности запаивающей головки имеют круглое сечение. В этом случае ребро первого штампа также преимущественно является круглым.Preferably, the container body, rim and sealing surfaces of the sealing head have a circular cross-section. In this case, the rib of the first die is also preferably round.

Изобретение также относится к устройству, используемому для осуществления способа изготовления в соответствии с изобретением. В частности, изобретение относится к запаивающей головке для герметизации закрывающей крышки на ободе корпуса одноразового контейнера для пищевых продуктов, причем запаивающая головка включает в себя первый штамп и второй штамп, один из которых является подвижным, при этом первый штамп и второй штамп имеют взаимодействующие кольцевые герметизирующие поверхности, обращенные к ободу, когда корпус контейнера помещен в запаивающую головку. Запаивающая головка отличается тем, что на герметизирующей стороне первого штампа предусмотрено кольцевое ребро, имеющее высоту, которая по меньшей мере равна максимальной глубине заломов, которые могут появляться на ободе при формовании корпуса контейнера.The invention also relates to a device used for carrying out the manufacturing method according to the invention. In particular, the invention relates to a sealing head for sealing a closure cap on the rim of a body of a disposable food container, the sealing head including a first die and a second die, one of which is movable, wherein the first die and the second die have cooperating annular sealing surfaces facing the rim when the container body is placed in the sealing head. The sealing head is characterized in that the sealing side of the first die is provided with an annular rib having a height that is at least equal to the maximum depth of creases that may appear on the rim when molding the container body.

В предпочтительном варианте осуществления, выполненном с возможностью изготовления капсул, таких как кофейные капсулы, кольцевые герметизирующие поверхности штампов и ребро первого штампа являются круглыми.In a preferred embodiment capable of producing capsules, such as coffee capsules, the annular sealing surfaces of the dies and the rib of the first dies are circular.

В предпочтительном варианте осуществления, в частности подходящем для изготовления кофейных капсул, изготовленных из листа слоистого материала на основе бумаги/PLA, высота ребра составляет по меньшей мере 0,7 мм, предпочтительно по меньшей мере 1 мм.In a preferred embodiment, particularly suitable for the production of coffee capsules made from a paper/PLA laminate sheet, the fin height is at least 0.7 mm, preferably at least 1 mm.

В более общем случае высота ребра предпочтительно составляет от 0,1 мм до 4 мм, а ширина ребра предпочтительно составляет от 0,15 мм до 6 мм. Кроме того, ширина ребра предпочтительно менее чем в три раза превышает высоту ребра.More generally, the fin height is preferably from 0.1 mm to 4 mm, and the fin width is preferably from 0.15 mm to 6 mm. Moreover, the width of the fin is preferably less than three times the height of the fin.

Изобретение также относится к герметичному одноразовому контейнеру для пищевых продуктов, полученному с помощью способа изготовления в соответствии с изобретением. В частности, герметичный одноразовый контейнер для пищевых продуктов включает в себя корпус контейнера с периферийным ободом и закрывающую крышку, закрывающую корпус контейнера. Герметичный одноразовый контейнер для пищевых продуктов отличается тем, что:The invention also relates to a sealed disposable food container obtained using the manufacturing method in accordance with the invention. Specifically, a sealed disposable food container includes a container body with a peripheral rim and a closure lid covering the container body. The airtight disposable food container is characterized by:

- корпус контейнера выполнен из ламинированного материала с добавлением бумаги и имеет заломы по меньшей мере на ободе, причем заломы проходят, по существу, радиально,- the container body is made of laminated material with the addition of paper and has creases at least on the rim, and the creases extend essentially radially,

- он имеет кольцевую герметизирующую канавку, созданную на стороне обода, которая проходит непрерывно, по существу, в окружном направлении по периметру ребра и которая имеет глубину, по меньшей мере равную максимальной глубине заломов, причем герметизирующая канавка сплющивает заломы, при этом закрывающая крышка прикреплена к ободу корпуса контейнера по меньшей мере в области герметизирующей канавки.- it has an annular sealing groove provided on the side of the rim which extends continuously in a substantially circumferential direction around the perimeter of the rib and which has a depth at least equal to the maximum depth of the creases, the sealing groove flattening the creases while the closing cover is attached to the rim of the container body at least in the area of the sealing groove.

В первом характеризующем пункте выше термин «ламинированный материал с добавлением бумаги» означает, что материал, составляющий корпус контейнера, включает в себя несколько слоев, один из которых представляет собой бумажный лист. Кроме того, заломы образуются в результате формования корпуса (трехмерного) контейнера из двухмерной заготовки из ламинированного материала с добавлением бумаги.In the first qualifying paragraph above, the term “paper laminate” means that the material constituting the container body includes multiple layers, one of which is a paper sheet. In addition, creases are created by molding the body of the (3D) container from a 2D blank of laminated material with the addition of paper.

Что касается второго характеризующего пункта, прямым следствием герметизирующей канавки (за счет плющения заломов) является то, что верхняя поверхность обода корпуса контейнера является плоской на участке перед канавкой и, таким образом, может быть герметично соединена с закрывающей крышкой в этой области.With regard to the second characteristic point, a direct consequence of the sealing groove (due to crease flattening) is that the upper surface of the container body rim is flat in the area in front of the groove and can thus be sealed with the closure lid in this area.

В предпочтительном варианте осуществления закрывающая крышка имеет верхнюю поверхность, которая является плоской, по меньшей мере на ободе.In a preferred embodiment, the closure cover has a top surface that is flat, at least on the rim.

В предпочтительном варианте осуществления герметизирующая канавка обеспечена на нижней стороне обода.In a preferred embodiment, the sealing groove is provided on the underside of the rim.

Корпус контейнера предпочтительно изготовлен из листа слоистого материала на основе бумаги/PLA.The container body is preferably made of a paper/PLA laminate sheet.

В более предпочтительном варианте осуществления корпус контейнера изготовлен из листа слоистого материала PLA – PVOH – PLA толщиной 50 мкм с добавлением формуемой бумаги плотностью 130 г/м², а покрывная пленка выполнена из листа слоистого материала, включающего в себя барьер из PLA с добавлением бумаги плотностью 30 г/м².In a more preferred embodiment, the container body is made from a 50 µm thick PLA - PVOH - PLA laminate sheet with the addition of 130 g/m ² moldable paper, and the cover film is made from a laminate sheet including a PLA barrier with the addition of 130 gsm paper. 30 g/ ^m2 .

Герметизирующая канавка, созданная на боковой стороне обода, может иметь высоту в диапазоне от 0,05 мм до 3 мм и ширину в диапазоне от 0,15 мм до 5 мм. Кроме того, ширина герметизирующей канавки предпочтительно менее чем в три раза превышает высоту ребра; более предпочтительно ширина и высота герметизирующей канавки равны.The sealing groove provided on the side of the rim may have a height in the range of 0.05 mm to 3 mm and a width in the range of 0.15 mm to 5 mm. Moreover, the width of the sealing groove is preferably less than three times the height of the fin; more preferably, the width and height of the sealing groove are equal.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Дополнительные элементы и преимущества настоящего изобретения раскрыты в описании и будут очевидны из описания предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления, которые приведены ниже со ссылкой на следующие графические материалы.Additional elements and advantages of the present invention will be set forth in the description and will be apparent from the description of the presently preferred embodiments, which are set forth below with reference to the following drawings.

На фиг. 1 представлен схематический вид в перспективе корпуса контейнера в соответствии с изобретением или предшествующим уровнем техники.In fig. 1 is a schematic perspective view of a container body in accordance with the invention or prior art.

На фиг. 2 представлен схематический вид в поперечном сечении одноразового контейнера для пищевых продуктов в соответствии с изобретением.In fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a disposable food container in accordance with the invention.

На фиг. 3 представлен схематический вид в поперечном сечении формовочного устройства, которое можно использовать в рамках способа изготовления в соответствии с настоящим изобретением.In fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a molding device that can be used within the manufacturing method of the present invention.

На фиг. 4 представлен схематичный вид в поперечном сечении части варианта осуществления запаивающей головки в соответствии с изобретением.In fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a portion of an embodiment of a sealing head in accordance with the invention.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Первая стадия способа изготовления в соответствии с изобретением направлена на получение корпуса трехмерного контейнера, такого как корпус 100 контейнера, показанный на фиг. 1 и 2, из двухмерной заготовки 10, показанной на фиг. 3. Способ формования, используемый в рамках способа изготовления в соответствии с настоящим изобретением, можно выбрать из известных способов волочения заготовки (где в результате волочения заготовки в форму и бокового сжатия заготовки происходит микроскладывание заготовки), таких как способы штамповки или способы глубокой вытяжки, или из известных способов с использованием неподвижной заготовки (где контейнер формируют, по существу, путем деформации заготовки), таких как способы аэродинамического/вакуумного формования и горячего прессования, в зависимости от желаемой формы (в частности, от требуемой глубины) корпуса контейнера, материала заготовки и т.д.The first step of the manufacturing method in accordance with the invention is directed to the production of a three-dimensional container body, such as the container body 100 shown in FIG. 1 and 2, from the two-dimensional workpiece 10 shown in FIG. 3. The forming method used in the manufacturing method according to the present invention can be selected from known workpiece drawing methods (where micro-folding of the workpiece occurs as a result of drawing the workpiece into the mold and lateral compression of the workpiece), such as stamping methods or deep drawing methods, or known methods using a fixed preform (where the container is formed essentially by deforming the preform), such as air/vacuum forming and hot pressing methods, depending on the desired shape (in particular, the required depth) of the container body, the material of the preform and etc.

Например, формование корпуса можно осуществлять глубокой вытяжкой с помощью пресса, как показано на фиг. 3, содержащего пуансон 20, в то время как матрица как таковая может отсутствовать, вместо нее может присутствовать обратный фиксатор 21, как показано, или использоваться для тиснения нижней поверхности формы. Двухмерную заготовку 10 помещают в формовочную машину, где она зажимается держателем 24 заготовки с заданным усилием F; затем пуансон 20 начинает движение вниз по направлению к обратному фиксатору 21 вдоль формовочной полости 22, где и происходит фактическое формование. Наконец, форма выходит из формовочного устройства. Формовочная полость предпочтительно окружена нагревательными элементами 23. Нагревательные элементы 23’ также могут быть предусмотрены в пуансоне 20.For example, molding of the body can be done by deep drawing using a press, as shown in FIG. 3, containing a punch 20, while the die itself may be absent, a reverse retainer 21 may be present instead, as shown, or used to emboss the bottom surface of the mold. The two-dimensional workpiece 10 is placed in the molding machine, where it is clamped by the workpiece holder 24 with a predetermined force F; then the punch 20 begins to move downward towards the reverse retainer 21 along the mold cavity 22, where the actual molding takes place. Finally, the mold comes out of the molding device. The mold cavity is preferably surrounded by heating elements 23. Heating elements 23' may also be provided in the punch 20.

Вся последовательность формования может быть выполнена за пару секунд. Выбор параметров формования, таких как усилие штампа, усилие удержания заготовки F, формующий зазор или просвет (который представляет собой боковое расстояние между краем формующей полости и краем пуансона), осуществляется эмпирическим путем.The entire molding sequence can be completed in a couple of seconds. The selection of forming parameters such as die force, workpiece holding force F, forming gap or clearance (which is the lateral distance between the edge of the forming cavity and the edge of the punch) is done empirically.

Что касается формующего зазора, следует отметить, что это расстояние изменяется, помимо прочего, в зависимости от толщины материала, из которого выполнена заготовка. Слишком малый формующий зазор приводит к увеличению сдвига из плоскости и в плоскости и усилий. Это может привести к образованию трещин и последующему разрушению материала готового изделия. Как правило, зазор приблизительно в 0,7 раза больше толщины картона (следует отметить, что размеры и соотношения не соответствуют изображению на фиг. 3, которое является очень схематическим). С другой стороны, слишком большой формующий зазор обуславливает плохой внешний вид формы и образование сильных заломов, вследствие чего возникают пустоты, которые ограничивают возможность газонепроницаемой герметизации таких форм.Regarding the forming gap, it should be noted that this distance varies, among other things, depending on the thickness of the material from which the workpiece is made. Too small a forming gap results in increased out-of-plane and in-plane shear and forces. This can lead to the formation of cracks and subsequent destruction of the material of the finished product. Typically, the gap is approximately 0.7 times the thickness of the cardboard (it should be noted that the dimensions and ratios do not correspond to the image in Fig. 3, which is very schematic). On the other hand, too large a forming gap causes a poor appearance of the mold and the formation of severe creases, resulting in voids that limit the possibility of gas-tight sealing of such molds.

В качестве отрицательного следствия процесса формования на корпусе 100 контейнера образуются заломы 103 (см. фиг. 1), по существу, на ободе 102 и в месте соединения обода 102 и боковой стенки 101, а также на большей части боковой стенки 101.As a negative consequence of the molding process, creases 103 are formed on the container body 100 (see FIG. 1), essentially on the rim 102 and at the junction of the rim 102 and the side wall 101, as well as on most of the side wall 101.

Для закрытия полученного таким образом корпуса контейнера закрывающую крышку (не показана на фиг. 1) позднее герметизируют на верхней поверхности обода 102 после заполнения корпуса 100 контейнера пищевым продуктом. Заломы 103 нарушают абсолютную герметизацию между закрывающей крышкой и ободом, при этом невозможно обеспечить герметичное уплотнение. В частности, заломы, образованные на поверхности обода, ориентированы в радиальном направлении корпуса 100 контейнера и ухудшают правильную плоскостность обода. Таким образом, при герметизации верхней крышки на указанном ободе вдоль заломов образуются радиальные каналы, по которым кислород и влага могут циркулировать снаружи контейнера во внутреннее отделение указанного контейнера, таким образом быстро снижается качество содержащегося в нем пищевого продукта.To close the thus obtained container body, a closing lid (not shown in FIG. 1) is later sealed onto the top surface of the rim 102 after the container body 100 is filled with food product. The creases 103 disrupt the absolute seal between the closing cap and the rim, making it impossible to ensure a hermetically sealed seal. In particular, creases formed on the surface of the rim are oriented in the radial direction of the container body 100 and impair the proper flatness of the rim. Thus, when the top lid is sealed on said rim, radial channels are formed along the creases through which oxygen and moisture can circulate from the outside of the container into the interior of said container, thereby rapidly degrading the quality of the food product contained therein.

Для решения этой проблемы в настоящем изобретении предлагается использовать запаивающую головку, один штамп которой имеет герметизирующую поверхность заданного профиля. Пример запаивающей головки в соответствии с изобретением частично представлен на фиг. 4 с расположенным корпусом 30 контейнера и закрывающей крышкой 34. Запаивающая головка включает в себя неподвижный нижний штамп (первый штамп) 2 с кольцевой верхней герметизирующей поверхностью 4 и подвижный верхний штамп (второй штамп) 8 с нижней герметизирующей поверхностью 10, причем взаимодействующие герметизирующие поверхности 4 и 10 являются круглыми и имеют ширину, соответствующую ширине обода 31 корпуса 30 контейнера.To solve this problem, the present invention proposes to use a sealing head, one stamp of which has a sealing surface of a given profile. An example of a sealing head according to the invention is partially shown in FIG. 4 with a container body 30 located and a closing lid 34. The sealing head includes a stationary lower die (first die) 2 with an annular upper sealing surface 4 and a movable upper die (second die) 8 with a lower sealing surface 10, with interacting sealing surfaces 4 and 10 are circular and have a width corresponding to the width of the rim 31 of the container body 30.

Герметизирующая поверхность 4 первого штампа 2 включает в себя кольцевое ребро 6, тогда как герметизирующая поверхность 10 второго штампа 8 является гладкой (плоской). Ребро 6 создает герметизирующую канавку 12 на нижней стороне обода, которая устраняет заломы (такие заломы не показаны на фиг. 4). Если говорить точнее, в результате формирования канавки 12 в направлении, перпендикулярном направлению заломов, заломы «сплющиваются» и, следовательно, повторно закрываются за счет проталкивания материала обода в пустое пространство каждого залома. Как следствие, устраняются все заломы на периферии обода путем деформации материала, по меньшей мере в области канавки. В очень предпочтительном варианте осуществления изобретения канавка образована на нижней стороне обода (как показано на фиг. 4), хотя устраняющая заломы канавка может быть образована на верхней поверхности обода контейнера. При формировании канавки на нижней стороне обода, как показано на фиг. 4, верхняя поверхность обода сохраняется, и, более того, вся поверхность указанного обода, в принципе, остается полностью плоской. В результате этого затем гораздо проще запечатывать верхнюю крышку с сохранением целостности уплотнения полученного контейнера.The sealing surface 4 of the first die 2 includes an annular rib 6, while the sealing surface 10 of the second die 8 is smooth (flat). The rib 6 creates a sealing groove 12 on the underside of the rim, which eliminates creases (such creases are not shown in Fig. 4). More specifically, by forming the groove 12 in a direction perpendicular to the direction of the creases, the creases are “flattened” and therefore re-closed by pushing the rim material into the empty space of each crease. As a consequence, all creases on the periphery of the rim are eliminated by deforming the material, at least in the groove area. In a very preferred embodiment of the invention, the groove is formed on the underside of the rim (as shown in FIG. 4), although a crease relief groove may be formed on the top surface of the container rim. When forming a groove on the underside of the rim as shown in FIG. 4, the upper surface of the rim is preserved, and, moreover, the entire surface of said rim, in principle, remains completely flat. As a result, it is then much easier to seal the top lid while maintaining the seal integrity of the resulting container.

Ребро 6 имеет размеры h (высота) и w (ширина), выбранные таким образом, чтобы высота герметизирующей канавки 12, созданной в ободе, составляла от 0,1 мм до 3 мм, а ширина герметизирующей канавки 12 составляла от 0,15 мм до 5 мм. Размеры ребра 6 могут быть немного больше, чем размеры желаемой герметизирующей канавки 12, в зависимости от эластичности материала, из которого состоит корпус контейнера. Кроме того, ширина ребра 6 предпочтительно менее чем в три раза превышает его высоту. В любом случае в соответствии с настоящим изобретением высота ребра 6 и высота герметизирующей канавки 12 должны быть больше максимальной глубины заломов на корпусе 30 контейнера, причем глубина заломов зависит, помимо прочего, от размеров, материала и условий формования корпуса контейнера.The rib 6 has dimensions h (height) and w (width) selected so that the height of the sealing groove 12 created in the rim is from 0.1 mm to 3 mm, and the width of the sealing groove 12 is from 0.15 mm to 5 mm. The dimensions of the rib 6 may be slightly larger than the dimensions of the desired sealing groove 12, depending on the elasticity of the material composing the container body. Moreover, the width of the rib 6 is preferably less than three times its height. In any case, in accordance with the present invention, the height of the rib 6 and the height of the sealing groove 12 must be greater than the maximum crease depth on the container body 30, and the crease depth depends, among other things, on the size, material and molding conditions of the container body.

Следует понимать, что специалистам в данной области будут очевидны различные изменения и модификации предпочтительных на данный момент вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. Такие изменения и модификации можно осуществлять без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения и без преуменьшения присущих ему преимуществ. Следовательно, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает такие изменения и модификации.It should be understood that various changes and modifications to the currently preferred embodiments described herein will be apparent to those skilled in the art. Such changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention and without diminishing its inherent advantages. Accordingly, the appended claims are intended to cover such changes and modifications.

Claims (19)

1. Производственный способ изготовления герметичных одноразовых контейнеров для пищевых продуктов, таких как кофейные капсулы для применения в системе для приготовления напитков, включающий:1. A manufacturing method for making sealed, disposable food containers such as coffee capsules for use in a beverage preparation system, comprising: - формование корпуса (30) контейнера, имеющего периферийный обод (31), причем корпус контейнера и обод имеют круглое сечение,- molding a container body (30) having a peripheral rim (31), the container body and the rim having a circular cross-section, - помещение корпуса контейнера в запаивающую головку, имеющую первый штамп (2) и второй штамп (8), причем по меньшей мере один из них является подвижным, при этом первый штамп и второй штамп имеют взаимодействующие кольцевые герметизирующие поверхности (4, 10), обращенные к ободу (31),- placing the container body into a sealing head having a first stamp (2) and a second stamp (8), at least one of them is movable, and the first stamp and the second stamp have interacting annular sealing surfaces (4, 10) facing to the rim (31), - размещение закрывающей крышки (34) поверх корпуса (30) контейнера,- placing the closing lid (34) on top of the container body (30), - герметизацию закрывающей крышки (34) на ободе (31) корпуса контейнера путем приложения первого штампа (2) и второго штампа (8) друг к другу;- sealing the closing cover (34) on the rim (31) of the container body by applying the first stamp (2) and the second stamp (8) to each other; отличающийся тем, что на герметизирующей поверхности (4) первого штампа (2) предусмотрено кольцевое ребро (6), причем ребро имеет высоту (h), которая по меньшей мере равна максимальной глубине заломов, которые могут быть образованы на ободе при формовании корпуса контейнера, при этом ребро (6) создает герметизирующую канавку (12) на стороне обода при герметизации закрывающей крышки (34) с корпусом (30) контейнера, причем закрывающая крышка прикрепляется к ободу на участке перед герметизирующей канавкой, при этом characterized in that an annular rib (6) is provided on the sealing surface (4) of the first stamp (2), the rib having a height (h) that is at least equal to the maximum depth of creases that can be formed on the rim when molding the container body, wherein the rib (6) creates a sealing groove (12) on the side of the rim while sealing the closure cover (34) with the container body (30), and the closure cover is attached to the rim in the area in front of the sealing groove, while корпус (30) контейнера изготавливают из листа слоистого материала на основе бумаги / полимолочной кислоты (PLA), иthe container body (30) is made from a paper/polylactic acid (PLA) laminate sheet, and первый штамп (2) представляет собой нижний штамп вертикального пресса, а второй штамп (8) представляет собой верхний штамп, причем герметизирующая канавка (12) создается на нижней стороне обода (31).the first die (2) is the bottom die of the vertical press, and the second die (8) is the top die, with a sealing groove (12) being provided on the underside of the rim (31). 2. Способ изготовления по п. 1, в котором корпус (30) контейнера изготовлен из листа слоистого материала PLA – PVOH – PLA толщиной 50 мкм с добавлением формуемой бумаги плотностью 130 г/м², и при этом закрывающая крышка (34) изготовлена из листа слоистого материала, включающего в себя барьер из PLA, с добавлением бумаги плотностью 30 г/м².2. The manufacturing method according to claim 1, in which the container body (30) is made of a sheet of laminated material PLA - PVOH - PLA with a thickness of 50 microns with the addition of moldable paper with a density of 130 g/m ² , and the closing lid (34) is made of a sheet of laminate material including a PLA barrier, with the addition of paper with a density of 30 g/m ² . 3. Способ изготовления по п. 1 или 2, в котором герметизирующая поверхность (10) второго штампа (8) является плоской и жесткой.3. Manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the sealing surface (10) of the second die (8) is flat and rigid. 4. Герметичный одноразовый контейнер для пищевых продуктов, такой как кофейная капсула для применения в системе для приготовления напитков, включающий в себя корпус (30) контейнера с периферийным ободом (31) и закрывающую крышку (34), закрывающую корпус контейнера, причем корпус контейнера и обод имеют круглое сечение, отличающийся тем, что:4. A sealed disposable food container, such as a coffee capsule for use in a beverage preparation system, including a container body (30) with a peripheral rim (31) and a closure lid (34) covering the container body, the container body and The rim has a circular cross-section, characterized in that: - корпус контейнера выполнен из ламинированного материала с добавлением бумаги и имеет заломы по меньшей мере на ободе, причем заломы проходят, по существу, радиально,- the container body is made of laminated material with the addition of paper and has creases at least on the rim, and the creases extend essentially radially, - герметичный одноразовый контейнер имеет кольцевую герметизирующую канавку (12), созданную на стороне обода, которая проходит непрерывно, по существу, в окружном направлении по периметру обода и которая имеет глубину, по меньшей мере равную максимальной глубине заломов, причем герметизирующая канавка сплющивает заломы, при этом закрывающая крышка (34) прикреплена к ободу корпуса контейнера по меньшей мере в области герметизирующей канавки (12), - the sealed disposable container has an annular sealing groove (12) created on the side of the rim, which extends continuously in a substantially circumferential direction around the perimeter of the rim and which has a depth at least equal to the maximum depth of the creases, the sealing groove flattening the creases while in this case, the closing lid (34) is attached to the rim of the container body at least in the area of the sealing groove (12), - герметизирующая канавка (12), созданная на ободе, сформирована на нижней стороне обода, и- a sealing groove (12) created on the rim is formed on the underside of the rim, and - корпус контейнера изготовлен из листа слоистого материала на основе бумаги/PLA.- the container body is made of a sheet of paper/PLA laminate material. 5. Герметичный одноразовый контейнер для пищевых продуктов по п. 4, в котором закрывающая крышка имеет верхнюю поверхность, которая является плоской по меньшей мере на ободе.5. The sealed disposable food container of claim 4, wherein the closure lid has a top surface that is flat at least on the rim. 6. Герметичный одноразовый контейнер для пищевых продуктов по п. 4 или 5, в котором герметизирующая канавка (12), созданная на ободе, имеет ширину в диапазоне от 0,15 до 5 мм и высоту в диапазоне от 0,05 до 3 мм.6. A sealed disposable food container according to claim 4 or 5, wherein the sealing groove (12) formed on the rim has a width in the range of 0.15 to 5 mm and a height in the range of 0.05 to 3 mm. 7. Герметичный одноразовый контейнер для пищевых продуктов по одному из пп. 4-6, причем корпус (30) контейнера изготовлен из листа слоистого материала PLA – PVOH – PLA толщиной 50 мкм с добавлением формуемой бумаги плотностью 130 г/м², и при этом закрывающая крышка (34) изготовлена из листа слоистого материала, включающего в себя барьер из PLA, с добавлением бумаги плотностью 30 г/м².7. Sealed disposable container for food products according to one of paragraphs. 4-6, wherein the container body (30) is made of a sheet of laminated material PLA - PVOH - PLA with a thickness of 50 microns with the addition of moldable paper with a density of 130 g/m ² , and the closing lid (34) is made of a sheet of laminated material including: itself a barrier made of PLA, with the addition of paper with a density of 30 g/ ^m2 . 8. Кофейная капсула, отличающаяся тем, что она включает в себя герметичный одноразовый контейнер для пищевых продуктов по одному из пп. 4-7.8. Coffee capsule, characterized in that it includes a sealed disposable container for food products according to one of paragraphs. 4-7.

Images