用于生产诸如咖啡包的气密的一次性食物容器的制造方法，包括折皱步骤与流程

本发明涉及容器，更具体地涉及由盖膜或其他顶部气密地封闭的一次性容器，该盖膜或其他顶部被设计成使得进入容器中的气流或蒸气流最小化。此类容器用于食品，诸如在饮料系统中使用的咖啡包。

由盖膜气密地封闭的一次性阻隔塑料容器是众所周知的。此类容器通常包括具有一个或多个侧壁和从侧壁的顶部向外延伸的边沿的容器主体，以及通过与边沿进行密封来封闭容器主体的顶部的盖膜或类似物。

背景技术：

一些已知的容器主体由包括塑料阻隔件的层压材料制成。

一方面，由于塑料的可拉伸性(大约为600％)，市场上已有的一次性塑料阻隔容器在容器主体和封闭盖之间表现出良好的密封性：塑料热成型/注射的容器主体的边沿具有平坦表面和恒定的厚度。因此，封闭盖在此类容器主体的边沿上的密封是强固的。

另一方面，消费者寻求具有“天然”吸引力的更加生态友好型和环境友好型的包装材料。

pla层压件(如pla/pvoh/pla，其中pla是指聚乳酸并且pvoh是指聚乙烯醇)是可堆肥的，而纸提供“天然”的感觉。因此，由纸片/pla层压件制成的一次性容器主体将解决消费者的担忧。热密封通过pla塑料材料来完成。

遗憾的是，纸可拉伸性为约10％。因此，对于由此类材料和纸制成的容器主体，当平坦的纸形成为三维形状时，在容器边沿的表面处会出现皱褶(多达1mm)。因此，当封闭盖被密封到容器主体的边沿上时，在容器主体和封闭盖之间或在纸层压材料的层之间形成通道。此类通道允许气体和蒸气(水分)在储存期之后进入容器，这对其中容纳的成分的质量是不利的。在用常规的热密封头进行热密封期间，皱褶保持在一定程度，并且不确保皱褶中的密封。因此，即使可以产生部分有效的密封，容器内容物仍然暴露于通过这些皱褶渗出的一定量的外部空气和水分。这继而加速了容器内容物的变质。边沿中的氧气和蒸气阻隔性能未充分获得。

解决方案是添加塑料边沿以确保平滑且规则的边沿表面。ep1485178公开了具有封装边沿特征的此类容器。实际上，ep1485178提出了具有完全或部分封装的边沿或凸缘的各种容器主体。封装材料通常由塑料(诸如聚烯烃、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或其他工程热塑性树脂)制成。此封装材料覆盖边沿或凸缘的至少一部分，并且可以从边沿的外边缘延伸一定距离。封装材料的外部基本上是平滑的，甚至那些填充或覆盖边沿中的不规则部的部分也是如此。此外，封装的边沿对气体和水分具有气密阻隔，并且可以用膜或其他材料密封以使容器内部完全隔离。

但是用于封装的聚合物是昂贵的，并且所使用的量增加了形成有用容器主体所需的循环时间。除此之外，制造过程变得复杂。

为了减少边沿的封装对制造成本和时间的影响，ep1485178提出通过仅封装边沿或凸缘的一部分来减少聚合物的量。例如，仅边沿的下侧覆盖有封装材料。通过在注塑过程期间仅在边沿的下方或背侧注入树脂，边沿的上表面上的暴露的纸板褶被热的高压注入剂向上压靠在金属模具的表面，该高压注入剂压缩或“熨烫”凸缘的上表面上的褶。这在上侧上形成了改善的密封表面，该密封表面有助于确保在现在变平的褶上获得气密密封。此外，边沿的被封装的下侧的平滑表面也可以与封闭盖结合，同时此封闭盖向下弯曲。

然而，此解决方案仍然使用封装材料并将此材料注入模具中。因此，制造成本和时间降低了，但仅降低相当低的幅度。除此之外，此解决方案不能满足消费者对更天然的产品的期望。

在billerud的wo2015/082268专利申请中公开了另一种解决方案，其中由容器主体的纸层的三维变形而产生的皱褶在顶盖被密封到其上之前通过喷涂或以其他方式涂覆材料以“填充”皱褶而重新封闭。此解决方案的缺点在于它需要对于包的结构的附加组分(即，边沿涂覆材料)，并且还需要附加的喷涂步骤和设备，这增加了过程的成本和复杂性。

因而，需要开发用于确保纸片/pla层压件适宜密封的方法，该方法使用当前的制造技术并且不添加任何附加的容器元件。

技术实现要素：

本发明的目的是提供用于生产诸如咖啡包的气密的一次性食物容器的更简单且节省成本的制造方法。具体地，本发明的目的是避免对包的边沿进行封装(即使部分地封装)的需要。

本发明的制造方法还旨在通过足够的氧气和蒸气阻隔特性在一次性食物容器的边沿上获得高效密封，以确保杯内质量和足够的保存期，甚至对于由纸片/pla层压件制成的容器主体也是如此。

换言之，本发明的目的是提供新型环保的包，该包不具有封装的边沿特征但至少与现有的具有封装的边沿特征的包一样气密。

为此，根据本发明的用于生产气密的一次性食物容器的制造方法包括：

-通过在压力机中冲压2d坯件来形成具有外周上边沿的3d容器主体，2d坯件包括边沿部分和壁部分，

-将封闭盖施加到容器主体上，

-例如通过将密封头的第一模和第二模彼此抵靠，将封闭盖和容器主体的边沿密封在一起。密封可以是例如热密封或超声波密封或感应密封。

应当注意，2d坯件的“边沿部分”是指2d坯件的将在成形步骤之后形成3d容器的边沿的外部部分。同样，2d坯件的“壁部分”是指坯件的将在成形步骤之后形成3d容器的侧壁和底部的中心部分。

根据本发明的方法的特征在于，它包括在形成容器主体之前的折皱步骤，其中折皱通过用折皱板或压花板折皱、冲压或压花2d坯件而形成在2d坯件的外周区域中，此外周区域覆盖边沿部分的至少一部分。折皱可以是大折皱或微折皱。形成折皱的外周区域在下文中称为“预折皱的外周区域”。此类折皱、冲压或压花技术本身是已知的，并且在本文中将不再详细描述。

换言之，本发明主要在于在形成3d容器主体时出现皱褶的区域(预折皱的外周区域)中对2d坯件预折皱。然后，在冲压2d坯件以形成3d容器主体时，这些皱褶通过折皱减少、补偿并且甚至几乎“消除”。

折皱是众所周知的技术，易于使用简单的工具以较低的成本执行。到目前为止，此项技术被应用于包装纸板以产生折叠线。此项技术在此处用于另一目的，用在用于生产气密的一次性食物容器的制造方法的早期步骤处，以便增强容器保护其内容物免受来自环境中的氧气和蒸气的影响的能力。折皱步骤可以使用平板或其他方式的旋转设备来执行：通过折皱规则将2d坯件推入到对应模中的精确切割凹槽中，2d坯件位于该对应模上。有趣的是，折皱(或其他方式的冲压或压花)步骤可以与平坦坯件的模切同时进行，该平坦坯件将用于形成未来的容器主体。这表示它不会对工业过程增加巨大成本或复杂性的优点。

在优选的实施方案中，根据本发明的制造方法还包括以下特征中的一个或若干个特征。

2d坯件为盘；并且容器主体和边沿具有圆形截面。

形成在2d坯件上的折皱是直线的。作为替代方案，折皱看起来像波浪。

虽然可以为2d坯件提供遵循圆周方向的折皱，但形成在外周区域中的折皱中的至少一些折皱优选地遵循2d坯件的离心方向。例如，在2d坯件为盘并且折皱为直线的情况下，折皱遵循盘的半径。

在第一型式中，折皱仅形成在2d坯件的边沿部分的一部分上，例如从边沿部分的外边缘形成。

另选地，预折皱的外周区域覆盖2d坯件的整个边沿部分。例如，每个折皱或它们中的至少一些折皱沿着边沿部分的整个宽度从边沿部分的外边缘延伸直至内边缘。作为另一示例，边沿部分可以具有沿着边沿部分的宽度的外部部分从边沿部分的外边缘延伸的折皱和沿着边沿部分的内部部分从边沿部分的内边缘延伸的其他折皱(换言之，在边沿部分的整个宽度上存在折皱，但是折皱从边沿部分的外边缘直至内边缘是不连续的)。

预折皱的外周区域可以限于边沿部分，即在边沿部分之外不存在折皱。

作为替代方案，一些折皱还形成在2d坯件的壁部分中。换言之，预折皱的外周区域不仅覆盖2d坯件的边沿部分的至少一部分，而且还覆盖壁部分的至少一部分，优选地覆盖壁部分的从边沿部分的内边缘延伸的部分。

例如，形成在边沿部分中的折皱中的至少一些折皱朝向2d坯件的中心越过边沿部分的内边缘在壁部分中延续。附加地或作为替代方案，边沿部分中的第一折皱可以通过第二折皱在壁部分中延伸，该第二折皱具有不同于第一折皱的另一形式(例如，第二折皱形成在2d坯件的另一侧中，或者第二折皱具有与第一折皱不同的宽度等)。

对于直径或对角线(例如，在主体容器和边沿具有矩形或正方形截面的情况下)在60mm和80mm之间的2d坯件，预折皱的外周区域的宽度在5mm和20mm之间。

在第一优选的实施方案中，2d坯件为盘并且直径在10mm和100mm之间，优选地在40mm和80mm之间，更优选地是68mm或73mm的直径；边沿的宽度在6mm至12mm之间，并且预折皱的外周区域的宽度也在6mm和12mm之间。

在第二优选的实施方案中，2d坯件为盘并且直径在10mm和100mm之间，优选地在40mm和80mm之间，更优选地是68mm或73mm的直径；边沿的宽度约为7mm，并且预折皱的外周区域的宽度约为15mm，该宽度包括7mm的边沿部分(即，预折皱的外周部分还在壁部分中延伸约8mm)。

折皱仅形成在2d坯件的第一侧上。

作为替代方案，折皱形成在2d坯件的两侧上。例如，折皱交替地形成在2d坯件的两侧上，即，形成在2d坯件的第一侧上的折皱之后是形成在2d坯件的第二侧上的折皱，使得2d坯件的每侧沿着外周区域显示出连续的“正”(凹陷)折皱和“负”(凸出)折皱；换言之，外周区域为手风琴式折皱区域。

2d坯件的厚度可以在100微米和500微米之间，优选地在150μm和300μm之间，更优选地在200μm和210μm之间。

折皱的深度在0.1mm和1mm之间，优选地在0.5mm和1mm之间。

折皱的宽度在0.1mm和0.7mm之间，优选地在0.2mm和0.7mm之间，更优选地在0.5mm和0.7mm之间。

折皱沿着包的径向方向定向，并且以在边沿部分的内边缘处测量的在0.2mm和2mm之间的节距间隔开，该节距是折皱和边沿的内边缘的相交部与随后的折皱和内边缘的相交部之间的距离(直线段的尺寸)。这允许在包的边沿区域中实现预折皱密度，该密度在成形期间消除或至少充分地减少折皱，使得包的边沿部分基本上没有通道或皱褶，从而允许高效地密封封闭盖。折皱通常是直线的，并且相对于平坦坯件(以及后续形成的容器主体)的直径从一端径向地指向另一端，但是可以出现诸如波浪、曲线等任何形状。

优选地，用于形成根据本发明的折皱的折皱板或压花板在30℃和150℃之间的温度下被加热。这有利于材料的变形，而不会破裂或以其他方式损坏材料的纤维或结构。

根据本发明的可能特征，将2d坯件成形为3d容器主体的成形步骤包括用经润湿和/或经加热的成形腔、冲头或板润湿和/或预加热边沿部分。这导致材料在变形之前软化并且防止在变形期间损坏材料。

优选地，根据本发明使用的2d坯件是由纸片/pla层压件制成的，诸如一张纸/pla/pvoh/pla，其中pla是指乳酸并且pvoh是指聚乙烯醇。

附图说明

本发明的另外的特征和优点在下文参照附图给出的目前优选的实施方案的说明中有所描述，并且这些特征和优点将从该说明中显而易见，其中：

图1为现有技术的3d容器主体的透视示意图。

图2为根据本发明的2d坯件的第一实施方案的示意性俯视图。

图3为根据本发明的2d坯件的第二实施方案的示意性俯视图。

图4为根据本发明的气密的一次性食物容器(此处为包)的示意性截面。

图5为用于由2d坯件形成3d容器主体的常规形成装置的示意性截面。

具体实施方式

如图1所示，现有技术的3d容器主体100显示出皱褶103，该皱褶基本上出现在边沿102上或出现在3d容器主体的边沿102与侧壁101之间的接合部处。为了封闭容器主体，在容器主体100已填充有食物之后，将封闭盖(未示出)密封在边沿102上。皱褶103损害了封闭盖与边沿的完美密封，并且不能获得气密密封。

在根据本发明的制造方法中以及在现有方法中，在第一步骤中，通过切割用于生产气密的一次性食物容器的合适的材料片(例如一张纸/pla层压件)来获得2d坯件(当然，本发明也适用于具有塑料阻隔件的材料片)。在所示的非限制性示例中，2d坯件是在片中切割的盘，该盘的直径可以是约68mm或73mm。

2d坯件具有外周边沿部分11以及中心壁部分12，该外周边沿部分旨在变成最终包的边沿31(参见图4)，该中心壁部分旨在变成包的侧壁和底部32。

接下来，根据本发明(但不在现有方法中)，利用常规的折皱板或压花板(未示出)在2d坯件上实施预折皱过程，以便在外周区域中产生折皱。

如前所述，在一个实施方案中，可以同时执行坯件切割和预折皱两个步骤。

图2和图3示出了根据本发明的预折皱的2d坯件的两个示例。图2中的预折皱的2d坯件10具有宽度为约12mm的边沿部分11，并且它具有在边沿部分的整个宽度上围绕边沿部分11径向延伸的折皱。在此实施方案中，折皱13止于边沿部分11的内边缘处，并且壁部分12没有折皱。折皱13形成在整个边沿周围，使得预折皱的2d坯件10旋转对称。

图3中的预折皱的2d坯件10′具有7mm宽的边沿部分11′和围绕整个坯件的两个系列的折皱：在边沿部分11′的整个宽度上径向延伸的第一系列的折皱14；以及第二系列的折皱15，该第二系列折皱在2d坯件的壁部分12′中从边沿部分的内边缘(即从边沿部分与壁部分之间的接合部)径向延伸约8mm的长度，由此第二系列的折皱直到坯件的中心才延伸。第二系列的每个折皱(18)在第一系列的折皱(16)的延伸部分中，反之亦然。作为变型，壁部分中的折皱可以从边沿部分中的折皱偏移(呈梅花形)。

在图2的2d坯件10中产生的折皱13全部形成在坯件的第一面中。

作为变型，在图3的2d坯件10′中产生的折皱交替地形成在坯件的两个相对面中，由此在2d坯件的外周沿周向方向出现一系列的凹陷和隆起。在图3中，将凹陷标记为p(对应正折皱)，并且将隆起标记为n(对应负折皱)。此沿周向方向的交替产生平坦坯件的变形幅度更大，并因此产生对防止将来形成皱褶产生更容易且更有效的影响。

除了边沿部分中的凹陷16可以通过壁部分中的隆起18延伸之外，边沿部分中的隆起17通过壁部分中的凹陷19延伸。换言之，沿径向方向也提供了凹陷和隆起之间的交替。

在这些非限制性示例中，折皱13和16-19具有约0.5mm至0.7mm的宽度和约0.7mm的深度。

接下来，使用已知的成形工艺来形成3d容器，诸如图4所示的容器(标号30)。成形工艺可以选自已知的诸如冲压工艺或拉深工艺的滑动坯件工艺(其中坯件滑动到模具中并且坯件的横向收缩引起坯件的微折叠)，或者选自已知的诸如空气成形/真空成形工艺和热压工艺的固定坯件工艺(其中容器基本上通过坯件的应变而形成)，这取决于3d容器的期望形状(特别是期望深度)、坯件的材料等。

然而，优选的工艺是拉深工艺，因为与其他的成形工艺相比，它产生有限的皱褶。通过拉深形成3d容器可以用如图5所示的压力机进行，该压力机包括凸模20，而凹模可以不存在、如图所示作为对应保持架21存在或用于对形状的底部压花。将2d坯件置于成形机中，在成形机处，它由坯件保持器24以预定的力f夹紧；随后，凸模20开始沿着成形腔22朝向对应保持架21向下移动，该成形腔是实际成形发生的地方。最后，从成形装置释放形状。成形腔优选地由加热元件23包围。加热元件也可以设置在凸模20中。

整个成形序列可以短至几秒钟。根据经验执行选择成形参数，诸如模力、坯件保持力f、成形间隙或间隔(该成形间隙或间隔为成形腔的边缘与凸模的边缘之间的横向距离)。

关于成形间隙，可以注意到，此距离尤其根据制成坯件的材料的厚度而变化。过小的成形间隙增加了平面外和平面内的剪切力和力。这可以导致裂纹的形成并最终导致所形成形状的材料的失效。通常，间隙为纸板厚度的约0.7倍。另一方面，过大的成形间隙导致形状外观较差并且导致产生空隙的明显皱褶，从而限制了此类形状气密密封的可能性。在成形步骤期间通常出现在(现有)3d容器中的皱褶103在此处由根据本发明的2d坯件中形成的折皱补偿。

接下来，使用已知的热密封头或超声密封头或感应密封头将封闭盖34(参见图4)密封到所获得的容器主体30。在此步骤中，将盖的外周条密封到容器主体的边沿31。密封此处是气密的，因为边沿没有皱褶。应当理解，对本文所述的目前优选的实施方案作出的各种变化和修改对于本领域的技术人员将为显而易见的。可在不脱离本发明的实质和范围并在不减少所伴随的优点的情况下作出这些变化和修改。因此，此类变化和修改旨在由所附权利要求书涵盖。