专利名称：隔热杯器和制作方法
技术领域：
本发明是对授权给C.E.Sadlier的美国专利35830(1998年6月30日)以及授权给R.Varano和C.E.Sadlier的专利5660326(1997年8月26日)和5697550(1997年12月16日)中的发明所作的改进。
本发明一般地涉及一次性容器并具体地涉及一种隔热的一次性杯器或容器和一种制作方法。
目前采用三个主要类型的一次性杯器聚苯乙烯、膨化的聚苯乙烯以及纸板杯器。
聚苯乙烯杯器美观而令人喜爱，但不能很好隔热，因此只用于盛放冷饮。其次，它们不是可生物降解的或易于重新利用的。当盛放冷饮时，冷凝形成在这种杯器的外侧上，使杯器湿、冷，并在长时间使用时令人不适。冷凝还会使杯器发滑而难以握持。
由膨化聚苯乙烯(EPS)制成的杯器，以商标Styrofoam出售，是优越的隔热器具，以致可以长时间保持无论是热是冷的一种饮料的温度。这种杯器很便宜，并且无论饮料温度如何，因为其外部始终接近室温而宜于触摸。不过，它们由于不是可生物降解的和易于重新利用的而对环保不利。结果，它们在某些大城市中已经被禁用了。同样，为了印染这些类型的杯器，必须采用缓慢和昂贵的印染工艺过程，因为杯器必须在它们已被制成以后予以印染，而且它们的粗糙表面不会使印染分辨率很高。
标准的单壁纸杯是可重新利用的和可生物降解的并因而在环保方面更为安全。不过，它们都是不良的隔热器具，以致一纸杯中的某种饮品会很快暖起来(如是冷饮)或冷下来(如是热饮)。它们也不宜触摸，因为热或冷饮会烫手或冷得使手不适。同样，与使用聚苯乙烯杯器一样，冷饮会导致在外侧上出现冷凝，使纸杯发滑而难以握持。它们的单壁结构使之脆弱，以致充满液体的较大杯器在长时间使用之后会出现塌垮。
纸杯在长时间盛放液体之后还具有在侧缝处泄漏的较大倾向。这一点源于以下事实，即一当杯器的侧壁坯料已经从一较大的板片上切出，各切割边缘则在其上不具有防水屏障。因此，当杯器制成后，在叠置的侧缝处坯料的切割边缘＿一粗制边缘＿接触于杯器内部的液体。长时间之后，液体将通过这一粗制边缘芯注到纸板里去。液体随后将沿侧缝向下并通过杯底流动。一切现有的纸杯都具有这种粗制边缘和可能的泄漏问题。
多层纸杯已经设计出来以提供隔热作用和较大强度。各美国专利，授权给Shikaya(1975)的第3908523号、授权给Coffin，Sr.(1993)的第5205473号、授权给Mueller(1996)的第5547124号、授权给Noriko等人(1998)的第5769311号以及授权给Titus(1998)的第5775577号，表明带有一内部杯体和一多层隔热围套的多层纸杯。围套形成了用于隔热的气穴或气隙。
这些杯器虽然强固和具有热效，但全都昂贵而实际上难以制作的，因为内部杯体和隔热围套是分别制成而后必须组装在一起的。外部围套是由加层在一起的一些单件制成的，这又附加了另外的成本。过多的一些工序减慢了生产过程并妨碍杯器使用标准的制杯机器予以制作。
授权给Iioka等人的第5490631号(1996)、授权给Iahii等人的第5725916号(1998)以及授权给Geddes的第5766709(1998)号专利说明了涂以用来隔热的一种泡沫材料的纸杯。这些杯器制造成本高，因为泡沫材料必须涂在杯器外层上而后激活以便膨化泡沫。激活过程是一项额外工序，减慢了生产过程并增加了生产费用。这些杯器的另一重大缺点是，织物式的泡沫材料表面无助于印染鲜明和清新的图像。还有另一缺点是，虽然这些杯器不是EPS泡沫塑料杯器，但它们的泡沫材料涂敷的外壁仍然具有泡沫塑料杯器的“外观”和“触感”，这对于顾客的认可具有负面的影响。
虽然以上Sadlier的以及Varano和Sadlier的专利是对于现有杯器的重大改进，但作者发现，杯器和它们借以制成的制作工艺都是可以改进的。
因此，本发明的若干目的和优点是提供一种杯器，这种杯器(i)具有增强的隔热性质，(ii)采用便宜的材料，(iii)可防止泄漏，(iv)可以通过置放粘接剂而比较容易地在现有制杯机器上制成，(v)具有有助于印染鲜明和清新图像的表面，以及(vi)具有不带有不希望有的泡沫塑料杯器外观和触感的外壁，从而得到顾客良好的认可。
其他各项目的和优点在考查随后的说明和附图之后将会是显而易见的。
按照本发明的一项实施例，一种隔热杯器由一具有沿着一共同折叠划痕连接起来的两块面板的侧壁坯料和一单独的隔热板片制成。隔热板片粘接于侧壁坯料两块面板之一。粘接剂施加于一邻近折叠划痕的区域。侧壁坯料然后沿着折叠划痕对半折叠，以致隔热板片夹置在两块面板之间，从而形成一三层的杯器坯料。施加于折叠划痕附近的粘接剂把两块面块在该区域处粘合在一起。三层的杯器坯料然后围绕一芯轴予以围裹或弯曲并在叠置的两条边缘处予以密封。一单独的底板密封于内层，而内层的顶部沿径向向外翻卷以形成一凸缘。
图1是按照本发明制作的一种杯器的立面剖面视图；图2A是用于制作图1杯器的一杯器坯料的平面视图；图2B是用在图1杯器中的隔热层的平面视图；图2C是隔热层的侧视图；图2D是杯器底部坏料的平面视图；图2E是沿着直线2E-2E所取的图2D的剖面视图；图3A是在施用粘接剂期间用以制作杯器的一侧壁坏料的平面视图；图3B是折叠以后侧壁坯料的平面视图；图3C是折叠以后侧壁坯料的侧或边视图；图4A是围裹以后但密封以前坯料的剖面视图；图4B是围裹和密封以后坯料的剖面视图；图5是中层的一平展的、未折痕的(unscored)的坯料的平面视图；图6A是中层的一层压薄片式坯料的平面视图；图6B是层压薄片式坯料的剖面视图；图7是中层的一有孔坯料(foraminous blank)的平面视图；图8是中层的一泡沫坯料(foam blank)的平面、局部透视视图；图9A是中层波纹式纸板坯料的平面视图；图9B是加层为一中层衬板的波纹式纸板坯料的剖面视图；图10A是中层的泡沫敷层纸板板坯的平面视图；图10B是泡沫敷层纸板坯料的剖面视图；图11A是杯器的一种另外的初始坯料的平面视图；图11B是一些凹槽制成在隔热部分上之后一种另外的初始坯料的平面视图；图12A是折叠隔热部分之后坯料的平面视图；图12B是折叠隔热部分和左边部分之后坯料的平面视图12C是折叠隔热部分和左边部分之后坯料的侧或边视图；图13A是在围裹之后但在密封之前坯料的剖面视图；图13B是在围裹和密封之后坯料的剖面视图。参照编号11底部11B底部坯料 11I内部表面12侧壁12B侧壁坯料 13左边部分13B后侧 13F前侧 13L下部边缘13S侧缘 13U上部边缘 14右边部分14B后侧 14F前侧 14L下部边缘14S侧缘16接头片 14U上部边缘 15折叠划痕18B底部边缘 18L隔热板片 18T顶部边缘19各凹槽、划痕或波纹 20粘接区域21粘接区域22折叠边缘22S侧缝 24内层25隔热中层26外层27杯器内表面28杯器外表面 30F箔片或金属薄膜 30P纸板31孔眼33M波纹式介质 33L衬板35P纸板 35F泡沫塑料层 40坯料41折叠划痕42隔热部分42L下部边缘42S侧缘 42U上部边缘 42F前侧42B后侧 43折叠边缘50杯器51顶部卷边第一实施例-各板片坯料-图1和2A至2E按照本发明的一第一实施例，一种杯器或容器(图1)包括底部11和侧壁12。底部是由底部坯料11B(图2D和2E)制成的。
侧壁12是由侧壁坯料12B(图2A)制成的，后者是从较大的一片或一卷(未画出)纸板或其他适当的板材模切出来的。这种材料的优选厚度是大约0.33mm(13mils)，但它可以在0.2至0.6mm(8至24mils)的范围之内(1mil＝0.00linch)。坯料包括弧形的左边部分13，将构成侧壁的外层，和弧形的右边部分14，将构成侧壁的内层。这两部分界定或共用共同的折叠痕线15。此折叠痕线有助于沿着精确的直线折叠坯料。痕线15可取地在坯料从较大的初始板片模切出来时制成在侧壁坯料12B上。不过，痕线可以在坯料被切出之后但在被折叠(下面说明的作业)之前制成在坯料12B上。部分13和14具有各自的侧缘13S和14S、上部边缘13U和14U，以及下部边缘13L和14L。部分13和14还分别具有前侧13F和14F，以及分别具有后侧13B和14B。
一当坯料12B被制成为侧壁12(下面说明的作业)，后侧13B将构成杯器的外表面28，而后侧14B将构成杯器的内表面27(图1)。由于有待说明的原因，部分13从侧缘13S到折叠痕线15要长于部分14从侧缘14S到折叠痕线15。部分14从上部边缘14U到下部边缘14L要高于部分13从上部边缘13U到下部边缘13L。部分13包括小突舌16，从下部边缘13L伸向折叠痕线15，用途有待说明。
侧壁坯料12B已经在至少后侧(13B和14B两侧)上涂以一种已知的防水材料(未画出)，诸如塑料。底部坯料11B已经在至少内表面11I上涂以类似的防水材料。优选地是使用聚乙烯(低、中或高密度)，因为它既可用作粘接剂，也可用作防水涂料。包括聚丙烯、聚酯在内的其他各种类型的防水和热密封涂料也可用以代替聚乙烯。当前，其他各种类型的可生物降解和/或可再生的防水和热密封涂料在工业上正被研制。一当有售，也可使用这种类型的涂料。聚乙烯涂层的优选厚度是0.019mm(0.75mil)，但可以在0.013mm(0.5mil)至0.038mm(1.5mils)的范围之内。涂层可以具有或是无光或是抛光光洁度。施加涂层的多种方法在本技术领域中是为人熟知的。
侧壁12还包括一第二组件＿一隔热板片18(图2B和2C)，将构成侧壁的中层。此板片是从较大一片或一卷(未画出)的纸板或其他适当的板材中模切出来的。可取的是，这一材料的厚度是0.4mm(16mils)，但可以在0.25至1mm(10至40mils)的范围之内。此材料优选地是由再生的粗纸板(平屑或弯屑)或由再生的衬板制成，因为价格合算并为再生。另外，它可以由原生纸板或部分再生纸板制成，诸如SBS(固态漂白亚硫酸酯)或SUS(固态非漂白亚硫酸酯)板。其分别具有顶缘18T，底缘18B以及左和右边沿18L和18R。
板片18包括制成在其表面上的一些间隔开来的凹槽或痕线19(图2C)。它们在侧壁12内形成空气间隙。各痕线基本上从顶部边缘18T伸向底部边缘18B(图2B)。可取的是，各痕线隔开在3至13mm(1/8″至1/2″)的范围之内和在0.13至0.76mm(5至30mils)范围之内的深度。各痕线通过一种已知模压作业(未画出)制成。可取的是，各痕线是在从一较大的初始板片中切出板片的同时设置在板片上的。不过，各痕线可以在切出板片以前或以后制成。代替从顶部到底部伸展的各痕线19，它们可以设置得从一边18L伸展到另一边18R。代替各痕线或波纹，压花凹痕或任何其他类型的整体缺痕都可以制成在板片上。板片的面积小于图2A两部分13和14之中的任一的面积，其原因有待说明。除了上面给出的实例以外，许多不同类型的材料和结构可用来用作侧壁12的隔热中间层。这将在后面说明安放和折叠-图3A至3C在侧壁12B(图2A)和层18(图2B)切出和制成之后，它们组装成为侧壁12(图1)如下板片18装接在侧壁坯料12B上以形成图3A的总成。首先，少量粘接剂，优选地是热熔粘接剂，在粘接区域20处施加在部分13F的中心附近。然后板片18被安放在部分13F上基本上居中的位置上，在此它由粘接剂保持就位。由于板片18小于部分13，所以其各边缘不会伸向部分13的各边缘。可取的是，在各左缘18L与13S之间、在右缘18R与折叠痕线15之间、在各顶部边缘18T与13U之间，以及在各底部边缘18B与13L之间，都存在一至少6mm(1/4″)的间隙或边白。
接着，少量粘接剂，优选地是冷粘接剂，诸如一种淀粉基粘接剂或粘膏，在粘接区域21于折叠痕线15处或其附近施加于坯料12B。
部分13然后被折叠而盖过部分14(或反之亦然)，以构成一扁平的三层结构，具有一折叠边缘22(原先的折叠痕线15)连带在隔热板片18对置两侧上的部分13和14(图3B和3C)。部分13和14在靠近折叠边缘22的粘合区域21处直接地彼此(亦即直接在两层之间)胶合、粘合或以其他方式固接在折起的坯料12B的内表面上(图3B和3C)。这种粘合用以把坯料12B保持在折起的状态上。一如稍后所述，对于制成侧壁重要的是，部分13和14只在折叠边缘22处或其附近彼此固接，优选地是在离开折叠边缘22不超过5.1cm(2″)的距离处。
安放和折叠作业优选地是由一种称作折叠胶合机(未画出)的机器予以完成，这是一种用以制作折叠式纸箱和纸盒的标准机器。一种安放机(诸如MGSMachine Corp.of Maple Grove，MN以商标Pick‘n Place出售的机器未示)附属于折叠胶合机。坯料12B装放在折叠胶合机的进料台上，而隔热板片18装放在安放机的进料台上。首先，坯料12B被推入粘接剂施加器(未画出)下面的位置，在那里，粘接剂(由于要求粘结快捷，优选地是热熔粘接剂)施加在区域20处。接着，坯料被推入安放机下面的位置，在那里，隔热板片18被安放在部分13F上并由粘接剂保持就位。接着，坯料12B(图3A)被推入另一粘接剂施加器下面的位置，在那里，粘接剂施加在痕线15附近区域21处。最后，部分13被折叠而盖过部分14并且这两部分在折起的坯料12B的内表面上通过粘接剂在区域21处被固定在一起，从而构成扁平的三层结构，示于图3B和3C之中。用以在区域21处连接部分13和14的粘接剂优选地是一种冷胶或冷浆粘接剂，因为在折缝22附近希望厚度最小。其他一些类型的粘接剂也可以用以在区域21处粘合部分13和14。比如可以施加热熔粘接剂，或者可以采用诸如聚乙烯这样的热塑材料的予加层。在后一例中，热塑材料是热致动的而部分13和14通过施加热量和压力在区域21处被彼此粘合。
显然，为了制作杯器，板片18可以以与上述的同样方式被连接于部分14F(而不是部分13F)。如果板片18连接于部分13F，它将连接于侧壁12的外层(由于部分13构成侧壁的外层)。同样，如果板片18连接于部分14F，它将连接于成品杯器50的侧壁12的内层。在任一情况下，板片18仍然形成夹在内与外层24与26之间的、侧壁12的一个隔热中层25(图4B)。围裹和成形-图4A和4B接着，示于图3B和3C的三层结构围绕一已知的带锥度芯轴(未画出)被围裹或弯卷而构成具有内层24、中层25和外层26的侧壁12(图4A)。围裹完成得以致折叠边缘22居于内侧并从而成为内层24的一部分。靠近边缘14S的部分14的边缘段叠搭靠近折叠边缘22的、部分13的一边缘段。部分13长于部分14，以致边缘13S叠搭边缘14S和靠近折起边缘22的、部分13的一边缘段。叠搭的这些层通过施加热量和压力被热密封在一起而形成一条边缝。热量熔化和接合先前施加的一层聚乙烯或其他可热密封的和防水的涂料。从图4B可见，该图是密封之后已围裹的侧壁的剖面视图，叠搭的各边缘构成一条边缝22S。
隔热板片18并不完全围绕侧壁12伸展，亦即它盖住小于100％的侧壁周边。这一点清楚地示于图4B之中。这是因为板片18不像部分13或14那样长。如此，左和右边缘18L和18R并不是边缝22S的一部分。这是一项优点，因为它节省纸板，并减小了边缝(因两层之故)的厚度。隔热板片18同样并不盖住杯器侧壁的整个铅直长度，如图1之中所示。这又是一项优点，因为它节省纸板而不会显著地影响杯器的隔热性能。
杯器的一项重要的特性是当坯料12B被折叠起来时部分13和14彼此粘接或以其他方式固接所在的部位。部分13和14在折起的坯料(图3B和图3C)的内表面上彼此固接，以致坯料12B在围裹以前处在一扁平的三层结构之中。假如各部分不曾胶接，则坯料12B在围裹和密封之前可能成为非折叠的。作者发现，由于固接部分13和14，在标准机器设备上可能具有高得多的生产速度，从而形成不太昂贵的制作工艺过程。如所说明，非常重要的是，部分13在折叠边缘22处或其附近粘合或固接于部分14，在粘合区域21处离开折叠边缘22不远于5.1cm(2″)，这样形成了折起的坯料的各个内侧表面。为了围裹扁平的三层结构成为侧壁12，这是必要的。
一如图4A之中所示，外层26具有分别长于内和中层24和25的周边。由于这一较长的周边，部分13在坯料被围裹时必须相对于部分14行过较大的距离。由于部分13在折叠边缘22处连接于部分14，所以部分13必须通过围着部分14移动或滑动来补偿这一较大的行过距离，以致边缘13S与14S之间的距离随着坯料被围裹而缩短。假如部分13在一离开折叠边缘22太远的部位处胶接或以另外方式固接于部分14，就会造成部分13的居于折叠边缘22与固接部位之间的一段不能相对于部分14滑动。假如这一点将出现，折叠边缘22就不会如图4A之中所示随着围绕一芯轴围裹坯料12B而保持扁平和基本上平行于其他各边缘，而侧缝22S也不会被适当地密封。不过，作者已经发现，通过把部分13在折叠边缘22处或其附近(在粘合区域21处)固接于部分14，这一负面效应得以减轻而部分13随着被围裹得以相对于部分14滑动。通过把部分13在折叠边缘22附近粘合于部分14，折叠边缘将如图4A之中所示随着坯料12B被围裹而保持扁平和基本上平行于其他各边缘，从而可以适当地密封侧缝22S，如图4B之中所示。
为了完成杯器50(图1)，内层24的上部边缘14U，伸过上部边缘13U，沿径向向外翻卷而形成一凸缘。底部坯料11B(图2D和2E)装接于内层24，而下部边缘14L向内折叠并热密封于底部坯料11B。制成凸缘和密封底部的多种方法在本技术领域中是为人熟知的。
部分13上的突舌16(图2A)的用途是协助防止泄漏。此突舌从侧缝伸进底部坯料11B与内层24之间的密封。
在此杯器中消除了一直困扰一切纸杯的问题。这就是上述的关联于沿着杯器内侧上的侧缝具有一切割边缘的问题。因为在切割边缘上没有任何防水涂层，湿气就会随时间流进、吸进或渗入纸板，并会导致泄漏。在当前的杯器中，杯器内侧没有任何粗糙的边缘(raw edge)。而是在杯器内侧上有一涂以防水材料的折叠边缘22。杯器10因此比一种标准纸杯具有较大的对湿气流动和泄漏的阻力，而因此提供了较长的贮藏寿命。
许多标准纸杯在杯器坯料两侧上涂以聚乙烯，以便内侧防水，并在外侧上形成一个经过涂敷的可印刷的表面。涂敷坯料的两侧较之只涂敷一侧成本要高，并对环境更为有害。如上所述，如果坯料12B在至少后侧13B和14B上作了涂敷，则涂层将完成在侧壁12的内侧表面27、折叠边缘22以及外侧表面28上(图1和4A)。这样可以节省费用，因为不必涂敷坯料12B的两侧以对杯器的内侧和外侧表面从事防水。
作者发现，结合一经过PTFE涂敷的下部夹紧衬垫，在制杯机器上坯料围裹台处采用一真空抽吸罩帽以便在坯料围绕芯轴被围裹时保持部分14L的中心部分(它伸过部分13L)静止不动，是很有用的。这样可使构成外层26的部分13相对于静止不动的内层24沿着PTFE下部夹紧衬垫滑动，而内层在制成侧壁12时由真空罩帽保持就位。另外一些隔热材料如上所提及，许多不同类型的隔热材料可以代替隔热板片18(图2B)。扁平的无折痕隔热板片-图5对于某些应用场合，比较适当的是采用一种扁平的无折痕纸板板片(图5)来代替隔热板片18用于隔热中层。在此情况下，较厚的纸板可以用以补偿由于板片不折痕而损失的隔热效率。优选的无划痕纸板，诸如粗纸板、衬板、SBS或SUS板的厚度在0.25至1mm(10至40mils)的范围之内。箔片或金属薄膜式层隔热板片-图6对于某些应用场合，希望采用一种板片(图6A)，以箔片或金属薄膜加层来代替隔热板片18用于隔热中层。箔片和金属薄膜可用作优良的湿气屏障并还可用以反射辐射热量，从而提供了附加的隔热作用。作者发现，扁平的和折痕的箔片或金属薄膜加层纸板二者都将提供有效的隔热并用作湿气屏障。一种箔片或金属薄膜30F(图6B)加层于纸板板片30P的至少一面上。箔片或金属薄膜的优选厚度在0.013至0.05mm(0.5至2.0mils)之间。箔片加层所在的纸板的优选厚度在0.25mm至1mm(10至40mils)的范围之内。金属薄膜加层粗纸板可以购自Jetterson Smurfit Corporation of Santa Ulara，CA。由于板片夹置在内层24与外层26之间，一种由此类型隔热层制成的杯器可以用在微波应用场合之中而无金属致弧现象。有孔的扁平隔热板片-图7对于某些应用场合，希望采用一种多孔板片(图7)，亦即此板片具有遍及表面所切出的许多孔眼来代替隔热板片18用于隔热中层。各孔眼31(可以不是圆形的，而是诸如三角形、正方形或矩形的)切出在一扁平的纸板板片上。扁平板片的优选厚度与图5之中的相同。各孔眼具有双重的好处，即在内与外层24与26之间形成隔热气隙，并减小成品杯器的重量。各孔眼可利用一种标准的模具切割作业切出在板片的表面上，这在本技术领域中是为人熟知的。泡沫隔热板片-图8对于某些应用场合，希望采用一种由泡沫优选地是膨化聚苯乙烯制成的板片(图8)来代替隔热板片18用于隔热中层。聚苯乙烯泡沫是一种具有良好隔热性能的重量小和成本低的材料。板片可以从一较大的聚苯乙烯泡沫初始板片中以模具切割出来，或者它可以热成形或热挤压到适当的最终尺寸。由聚苯乙烯泡沫制备板片的各种方法在本技术领域中是为人熟知的。这种板片的优选厚度与图5的板片相同。由于其多孔结构，这种板片具有双重的好处，即在内与外层24与26之间形成隔热气隙，并减小成品杯器的重量。波纹纸板隔热板片-图9对于某些应用场合，希望采用一种由波纹纸板制成的板片(图9)来代替隔热板片18用于隔热中层。此板片可以由单独的波纹介质33M(图9A)组成，或者由板片33M结合在各波纹的顶尖处粘接于板片33M的一衬板33L(图9B)组成。这一类型的材料往往称作微槽板。制作波纹纸板的各种方法在本技术领域中是为人熟知的。这种板片的优选厚度类似于图5至8的各种板片。波纹纸板很容易从许多供应商那里购得。这种板片通过标准的模具切割作业从一较大的初始板片或卷材(未画出)中用模具切割出来。
可溶于水的隔热板片。
对于某些应用场合，希望采用一种(外表类似于图5的板片)由可溶于水的材料制成的板片来代替隔热板片18用于隔热中层。这种板片由可溶于水的材料构成，比如淀粉基材料。通常该材料挤压成板片形式。其可以从大张的初始板片(未示)模具切割而成，这种板片的厚度优选地是与图5的板片相同。由于其多孔结构和水溶性，这种板片具有双重的好处，即在内与外层之间形成隔热气隙并减小杯器重量。泡沫涂敷的隔热板片-图10对于某些应用场合，希望采用一种由至少在一面上涂以隔热发泡层35F的纸板板片35P(图10B)制成的板片(图10A)来代替隔热板片18用于隔热中层。层35F由热塑合成树脂制成，后者是一种低至中密度聚合物并可包括(但并不限于)聚乙烯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、耐纶和其他类型的类似材料。热塑性合成树脂挤压到纸板板片35P上，而后在93°至20℃(200°至400°F)的范围内的某一温度下加热30秒至2.5分之间。一当加热，聚合物即会发泡。这种泡沫涂敷的板片的优选厚度在0.3至1mm(12至40mils)的范围之内。制作泡沫涂敷板片的多种方法在本技术领域中是为人熟知的。泡沫涂敷的板片会在内与外层之间形成隔热气隙。
最后，对于板片18的所有以上的替代实施例来说，为了覆盖与板片18相同的面积，任何一种板片可以设置为一块以上，比如板片18可以设置成单独的两块或多块，各自粘接于部分13F或14F以构成隔热层25。第二实施例-中层的泡沫涂层在一第二实施例中，完全排除使用一单独的隔热板片。它由一层泡沫代替，后者涂敷在坯料12B(图2A)的部分13F和/或14F上以生成一种类似于示于图10B之中的纸片与泡沫涂敷的结构。为了形成泡沫层，坯料12B的部分13F(和/或部分14F)首先涂以一层热塑合成树脂薄膜。此热塑合成树脂是一种低至中密度聚合物。这样一种聚合物可以包括(但并不局限于)聚乙烯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、耐纶和其他类似类型的材料。作者比较喜欢采用一种低密度聚乙烯。坯料12B的对置部分13B和14B涂以一种高密度聚乙烯薄膜。接着，坯料12B受到热处理，温度与时间均足以使低密度热塑合成树脂发泡而形成一隔热层。取决于所选热塑合成树脂的熔点，材料在一如以上讨论图10时所述的某一温度下予以加热。由于低密度聚乙烯薄膜具有比高密度聚乙烯薄膜低的熔点，所以低密度薄膜发泡时高密度薄膜不会。坯料12B可以在图2A的未折叠状态下或图3B的折叠状态下予以热处理。
在此实施例中，涂敷在坯料12B上的发泡层代替了板片18。当坯料12B被围裹和密封时，发泡层形成隔热中层，分别夹置在内与外层24与26之间。除了用一层热塑合成树脂涂敷部分13F和14F以及热处理此树脂直至其发泡为止以外，杯器基本上以与第一实施例之中所述相同的方式制作出来。
虽然作者比较喜欢通过上述过程制成泡沫层，但泡沫塑料层也可以通过喷涂、热压或以另外方式在折叠之前，直接向坯料12B的部分13F和/或14F施加一种可发泡的或已发泡的材料而予以形成。这一作业可以在坯料被折叠之前设置在折叠-胶接器上并沿着它移动的同时予以实现。一当折叠和围裹起来，泡沫塑料层就成为隔热层25，从而代替了对于隔热板片18的需要。第三实施例-图11A至13B按照一第三实施例，坯料12B和隔热板片18可以用坯料40(图11B)代替以制成杯器或容器50(图1)。板片坯料和折痕制作-图11A至11B坯料40(图11A)是从纸板或其他适当板材的一较大板片或一卷(未画出)中用模具切割成一单独板片的。此种板材的优选厚度是大约0.33mm(13mils)，但可以在0.2至0.6mm(8至24mils)的范围之内。坯料40类似于坯料12B(图2A)，例外的是它具有三部分左边部分13、右边部分14和一隔热部分42。左边13和右边14部分共有折叠划痕15，并基本上等同于图2A的部分13和14。隔热部分42(其代替隔热板片18)在折痕41处连接于部分14。部分42包括上部边缘42U、下部边缘42L、侧面边缘42S、前侧42F和后侧42B。部分13、14和42将构成侧壁12′的相应外层、内层和隔热中层(图13A和13B)。
侧壁坯料40在至少后侧(13B、14B和42B各侧)上已经涂以一种已知的防水材料(未画出)，诸如聚乙烯，一如在第一实施例之中较为全面地所述那样。
接着，各间隔开来的凹槽、波纹或折痕(score)19被制成在部分42上，用于形成侧壁12′之内的隔热气隙。各折痕基本上与图2B和图2C的各折痕相同。各折痕基本上从顶部边缘42U伸展到下部边缘42L。优选地，各折痕的间隔是在3至13mm(1/8″至1/2″)的范围之内而深度是在0.13至0.76mm(5至30mils)的范围之内。为了制成各折痕，一旋转模具台(未画出)可以装接于一折叠-胶接器(未画出)。随着坯料40(图11A)沿着折叠-胶接器移行，部分42穿过各旋转模具之间，后者把各折痕19制成在部分42上以生成图11B的经过折痕的坯料。另外，各折痕19可以在坯料从一较大的初始板材或卷材中用模具切割出来时制成在部分42上。代替从顶部伸展到底部的各折痕19，它们可以设置得沿水平方向从42S侧伸展到折痕41。代替各折痕或波纹，可以采用压花凹痕或任何其他类型的整体缺痕。折叠-图12A至12C接着，部分42在折叠划痕41处被折叠而盖过部分14(图12A)。粘接剂，诸如糊状粘接剂、冷胶或热熔粘接剂施加在邻近折叠划痕15的区域21处。部分13然后被折叠到部分42上面以构成一扁平的三层结构，具有折叠边缘22和43，部分13和14在隔热部分42对置两侧上，图12B和12C。部分13和14在折起的坯料40的内侧表面上靠近折叠边缘22在粘合区域21处被胶接、粘合或以其他方式彼此固接在一起。这种粘合用以把坯料40保持在折起的状态之中。一如在第一实施例中较为全面地所述那样，对于制作侧壁12来说重要的是，部分13和14只在或靠近折叠边缘22处，优选地是在离开折叠边缘22不超过大约5.1cm(2″)的距离处被彼此固接在一起。
作为一项任由选择的步骤，隔热部分42可以在其被折叠时固接于部分14，这样会提高生产速度。这一点可以通过在折叠之前向或是部分14F或是42F施用少量粘接剂而予以实现。粘接剂可以施加在部分14F或42F上的中心部位处，或者在邻近折叠划痕41的部位处。杯器12可以在不将隔热部分42粘接于部分14上的情况下制成。部分42可以在折起的部分13和14已经粘合在区域21处之后被简单地以其折起的状态保持在部分13与14之间。
折痕和折叠作业优选地是由一折叠-胶接器予以实现，已如上述。一旋转模具台(未画出)装接于折叠-胶接器。第一坯料40(图11A)装放在折叠-胶接器的进料台之内。坯料40沿着机器被传送而部分42通过各旋转模具之间，后者在部分42上制成一些折痕、棱纹、凹槽或其他类型的波纹。接着，坯料40(图11B)被推向一粘接剂施加器(未画出)下面的位置上，在此，粘接剂被施加于或是部分14或是部分42。接着，部分42被折叠到部分14上并被固定(图12A)。(部分42可以固定在中心部位上或邻近折叠划痕41的部位处。用粘接剂把部分42固接于部分14如上所述是一任由选择的步骤)。接着，坯料40(图12A)被推向另一粘接剂施加器下面的位置上，在此，粘接剂施加在邻近折叠划痕15的区域21处。最后，部分13被折叠而盖住部分42而部分13和14在区域21处由折起的坯料40的内侧表面上的粘接剂固定在一起，从而构成扁平的三层结构，示于图12B和12C。用以在区域21处把部分13和14连接起来的粘接剂优选地是一种冷胶或糊状粘接剂，因为邻近折叠边缘22希望厚度最小。其他一些类型的粘接剂也可以用以在区域21处粘合部分13和14。比如可以使用热熔粘接剂，或者可以使用予加的一层诸如聚乙烯那样的热塑材料。在后一实例中，热塑材料是加热激活的，而部分13和14可以通过施加压力在区域21处被彼此粘合。围裹-图13A至13B接着，示于图12B和12C之中的三层结构围绕一已知的带锥度芯轴(未画出)加以围裹或弯曲以构成具有内层24、中层25和外层26的侧壁12′(图13A)。围裹完成得以致折叠边缘22居于内侧并因而成为内层24的一部分。一邻近折叠边缘43的、部分14的边缘段叠置于一邻近折叠边缘22的、部分13的边缘段。部分13长于部分14，以致边缘13S叠置于折叠边缘43和22二者。叠置的各层通过施加热量和压力被热密封在一起以构成一条侧缝。热量熔化和接合了先前施加的聚乙烯层或其他可热密封的和防水涂层。从图13B这一密封之后围裹而成的侧壁的剖面图中可见，叠置的各边缘构成侧缝22S′。
由坯料40制成的侧缝22S′包括折叠边缘43和一邻近折叠边缘43的、隔热部分42的一边缘段。这样就由于盖过侧缝22S(图4B)的一层纸板而增大了侧缝厚度。这一额外的厚度可以在围裹之前通过采用一割器(scything unit)来把坯料40的一边缘段，诸如在邻近折叠划痕15或41的区域中，削去一预定厚度而予以减小。
隔热部分42并不完全围绕侧壁12′而伸展，亦即它覆盖着少于100％的侧壁周边。这清楚地表明在图13A之中。这是由于部分42不像部分13或14那样长。如此，侧缘42S不是侧缝22S′的一部分。这是一项优点，由于它节省纸板并减小侧缝厚度(达一层)。同样，隔热部分42从上部边缘42U到下部边缘42L不像部分13或14那样高，并因此一如图1之中所示并不覆盖杯器侧壁的整个铅直长度。这又是一项优点，由于它节省纸板而不显著地影响杯器的隔热性能。
一当侧壁12′制成，杯器50就以与第一实施例之中所述相同的方式予以完成。结论、衍生结果和范畴读者将会明白，作者提供了一种杯器和一种制作方法，改进了隔热性质。它采用了低成本的材料并且是防漏的。它同样可以比较容易地在现有制杯机器上予以制作而导致较高的生产速度和较低的制作成本。它同样可以使用诸如纸板这样的材料，可以回收并且是容易生物降解的和重复利用的。此外，它具有一个有助于印制鲜明和清新图像的表面，并具有一个不具有不希望有的泡沫塑料杯器的外观和触感，从而很好地为顾客所接受。
虽然以上的说明包含许多特殊之处，但它们不应被看作是对于本发明范畴的限制，而只是各实施例的范例。在本发明的各项原则之内，可能具有许多其他的衍生结果和变型。
比如，材料、相对尺寸和各部分的配置是可以改变的。
中层和外层可以延伸以基本上覆盖整个内层。
在任一实施例中，各棱纹，一组凹痕、波纹、划痕等，可以制成在外层上，从而增强了隔热作用并形成便于抓握的表面。
在生产过程中采用一折叠-胶接器(未画出)在需要时也允许完成其他各种作业。比如，在第二实施例中，可发泡的或泡沫塑料的一层可以在未折起的坯料12B沿着折叠-胶接器被输送时施加于坯料。在任一实施例中，一票券施加器可以用在折叠-胶接器上以便把标签贴在坯料上。热密封催化剂，诸如Morton International，Inc.of Chicago IL以商标Adcote出售的那种，可以在侧壁坯料12B或40沿着折叠-胶接器被输送时施加于它们。这些化学品可在侧缝处促成较好的密封，从而提高了贮藏寿命。折叠划痕15和41可以在侧壁坯料已经被用模具切割出来并沿着折叠-胶接器移行之后设置在它上面。这一作业可以通过使坯料行经各旋转模具之间而予以实现。这将允许图2A和11A的扁平初始坯料在不具有划痕能力的标准冲穿模具切割器上更为有效地被制作出来。
多种类型的折叠划痕可以用作折叠划痕15和41，诸如一种折缝划痕、切割划痕或跳跃切割(排孔)划痕。折叠划痕15最好是一折缝划痕。
当制作直壁容器时，图2A至3C的以及图11A至12C的侧壁坯料应当是平直的而不是锥形的。
代替胶水，折起的坯料可以以其他各种方式固定或粘合在折起的状态下，诸如在折叠之前用防水塑料涂敷坯料并利用热量在区域21内把塑料涂层熔合在一起。同样，折起的坯料可以在此区域内被粘住以便把折叠部的两面固定在一起。
因此，请求读者按照所附各项权利要求及其正式对等内容，而不是按照给出的各范例，来确定本发明的范畴。
权利要求
1.一种隔热容器，包括一侧壁外壳，限定一内部容积，所述外壳具有顶和底部，在所述顶部处具有一孔口，一底罩，连接于所述底部，所述侧壁外壳由一折起的板片制成，所述板片具有接合在一折叠边缘处的第一和第二部分，以致所述第一部分形成所述外壳的一内层和所述第二部分形成所述外壳的一外层，所述折起的板片具有一在所述第一与第二部分之间的内部表面，所述侧壁外壳还包括一种用于在所述内部表面上在一邻近所述折叠边缘的区域处把所述第一和第二部分直接固接在一起的装置。
2.按照权利要求1所述的容器，还包括一隔热中层，夹置在所述内与外层之间，所述中层是由单独一片板材制成的。
3.按照权利要求1所述的容器，还包括一隔热中层，夹置在所述内与外层之间，所述中层是由发泡材料制成的。
4.按照权利要求1所述的容器，还包括一隔热中层，夹置在所述内与外层之间，所述中层是由一对置于所述第二部分而连接于所述第一部分的第三部分构成的，所述第三部分具有诸多整体缺痕用于在所述内与外层之间形成气隙。
5.按照权利要求1所述的容器，其中所述折起的板片的所述第二部分，并因而是所述外层，包含许多整体缺痕。
6.一种容器的制作方法，包括制备一底罩，制备一板片，具有第一和第二部分，二者具有一共同的折痕，在所述折痕处把所述第一和第二部分折叠在一起以构成一多层折起的侧壁坯料，具有一折叠边缘和在所述第一与第二部分之间的内部表面，所述坯料具有对置的端部，把所述第一和第二部分在所述内部表面上邻近所述折叠边缘直接粘合在一起，把所述对置的端部接合在一起以构成一具有顶和底部的侧壁，所述第一和第二部分构成所述侧壁的相应内和外层，以及把所述底罩密封于所述底部，从而制成一容器。
7.按照权利要求6所述的方法，还包括制备一单独的隔热板片并把所述板片连接于所述两部分之一，以及把在所述第一与第二部分之间折叠所述板片以形成所述侧壁的隔热中层。
8.按照权利要求6所述的方法，还包括设置一泡沫层并把所述层施加在所述两部分之一上，以及在所述第一与第二部分之间折叠所述层以形成所述侧壁的隔热中层。
9.按照权利要求6所述的方法，其中所述板片具有一第三部分，在其上制成许多整体缺痕，并且还包括在所述第一与第二部分之间折叠所述第三部分以形成所述侧壁的隔热中层。
10.按照权利要求6所述的方法，其中所述粘合包括在一邻近所述折痕的区域处将粘接剂施加于所述板片。
11.按照权利要求6所述的方法，其中所述板片的所述第二部分，并因而是所述外层，包含许多整体缺痕。
全文摘要
一种隔热容器(50)和一种制造方法,包括制备一侧壁坯料(12B),具有由一折叠划痕(15)隔开的两部分,以及一单独的隔热板片(18)(波纹式、棱纹式、压花式、发泡式、排孔式等),粘接固定于两部分之一。粘接剂施加于一邻近折叠划痕的区域(12)而粘合邻近折叠划痕的两部分。总装件围绕一芯轴被围裹起来以使各外部边缘在一被密封起来以构成一侧壁(12)的侧缝(22S)处凑在一起。在一第二实施例中,隔热层可以是两部分初始坯料的一或两部分上的一种涂层。在一第三实施例中,隔热部分(40)可以与初始坯料的一个边缘形成一体,并从此边缘伸出,此隔热部分首先被折叠过来以构成可围裹的总装件的中层。
文档编号B65D3/28GK1368927SQ99815124
公开日2002年9月11日 申请日期1999年11月24日 优先权日1998年11月30日
发明者克劳斯·E·萨德里尔 申请人:绝热产品公司