具有改进强度的塑料罐和包括该塑料罐的包装系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及一种罐以及一种用于包装食品的包装系统，更特别地，涉及一种烘焙和研磨咖啡罐和包装系统。
【背景技术】
[0002]在复杂的食品供应链中，人类将自然资源，原材料，以及组分转变成可消费品。典型地，产品被制造然后被运输到仓库，在那里它随后被配销给商店，供终端用户顾客购买。在该过程期间，采用的产品包装会需要满足与运输、储存和销售该产品有关的各种要求。例如，考虑用于咖啡豆的咖啡包装，所述咖啡豆在一个制造点被烘焙和研磨然后被运输到位于全世界任何地方的仓库。
[0003]这样的咖啡包装的重要的部分会需要使烘焙和研磨咖啡产品免受各种环境污染物(例如，氧气，水蒸汽和灰尘等)的影响或者保持或延长有关产品的货架期。在这样的情况下，这会需要使用通过用安装有单向气阀的可剥离密封件进行密封的塑料罐。这样，从烘焙和研磨咖啡释放的气体可逸出但是不需要的环境空气、微粒和水蒸汽被防止回充到塑料罐中。
[0004]这样的咖啡包装的另一个重要的部分会需要适应该包装在整个产品供应链网络内配销时从一个地理位置运输到另一个地理位置(例如，具有高达10，000英尺的海拔差的位置)时会经历的大气状况的变化。在这样的情况下，因为大气压力在越高的海拔(山隘)处越低，在越低的海拔(海平面)处越高，这会需要使用防止在真空下被压扁的塑料罐。这样，结合了单向气阀的塑料罐，其在在海平面上充满烘焙和研磨咖啡，然后经由山隘被运输到它的最终目的地，不会在暴露到这样的大气压力变化时压扁。
[0005]这样的咖啡包装的另一个重要的部分会需要适应典型的仓库状况，在那里包装会被储存在建筑物中并且一个接一个地一直堆叠到天花板以便最大化储存空间的有效利用。在这样的情况下，这会需要使用具有一定的顶部负载强度的塑料罐。这样，在地面水平上的塑料罐，其承载在它上方的所有容器的重量，不会由这样高的顶部负载重量产生变形或损坏。
[0006]如同其他的商品一样，咖啡包装的标签具有表明如何使用，运输，储存，再循环或处理该包装和/或产品的信息。产品标签还提供制造信息，这是为它的产品做广告和开拓市场的一种方法，以鼓励现有的和潜在的消费者购买该产品。从而，这样的咖啡包装的另一个重要的部分会需要设计一种具有适当的表面区域轮廓的塑料咖啡罐以使得标签可印刷在其上或附连到其上。
[0007]最后但并非最不重要的，使用较少的包装材料不仅对环境是友好的并且它还对制造商而言是成本有效的。由此，这样的咖啡包装的另一个重要的部分会需要设计一种使用尽可能少的树脂原材料的塑料咖啡罐。
[0008]许多要求之间的微妙的平衡对包装工程师构成一挑战。例如，在罐中使用较少重量的原树脂必然地使塑料罐不耐用或者脆弱并且可能不能满足任何顶部负载要求和/或抗真空性要求。然而，满足标记表面区域要求会不可避免地限制包装工程师在选择与塑料罐的三维形状有关的潜在合适的设计的自由度。
[0009]有利地，本发明提供了一种塑料罐，以及一种包括该罐的食品包装系统，其满足四个要求中的一个或多个，并且实现了这些要求的两个或更多之间的精细平衡。
【发明内容】
[0010]本发明的一个方面提供了一种从标准圆柱形状的偏移(deviate)或部分地偏移的罐。标准圆柱形状的罐沿着它的直径线的横截面视图在XY坐标平面上可表示为3个连接线段，包括从点(R，0)到点(_R，0)的第一段，从点(R，0)到点(R，H)的第二段，以及从点(_R，0)到点(-R，H)的第三段。标准圆柱形状的罐的中心对称轴是绕Y轴。R和H是标准圆柱形状的罐的半径和高度，比值R:H在从1:2.0到1:3.5，例如1:2.5到1:2.8的范围内。对罐如何从标准圆柱形状的罐偏移没有限制，只要Y轴还仍然是偏移罐的中心对称轴。
[0011 ] 在各个实施例中，所述偏移可以是使得至少50 %长度的第二 /第三段是一连续线段，该连续线段偏移成具有在其上的朝向Y轴凹进的I?4个偏移部分，反映为在三维罐的侧壁上的I?4个凹槽。偏移罐可以由聚合材料制成并且聚合材料的用量为每立方英寸的偏移罐的容积不超过1.0克，例如不超过0.9克。当密封时，偏移罐在机械上结实到这样的程度以使得它能够在它的每立方英寸的容积为至少2.0镑的顶部负载之下以及与内部压力相比更高的外部压力引起的至少ISkPa的真空压力下保持它的形状，即没有变形，。
[0012]本发明的另一方面提供了一种包括如上所述的罐的包装系统以及一种密封所述罐的可剥离的密封件。在典型的实施例中，可剥离的密封件包括单向气阀。
[0013]本发明的仍另一方面提供了一种由聚合树脂制成的罐，该罐包括具有宽度2B的底部，从所述底部竖直向上延伸的具有高度T的周围壁构件，以及形成在所述竖直壁构件的顶部的顶部开口。比值B:T在从1:2.0到1:3.5的范围内并且所述罐具有对称的竖直入口。与对称的竖直入口共面的罐的二等分横截面的投影在XY平面上可表示为:(i)位于由坐标(0,0), (-B, O), (-B，T)和(0，T)限定的XY平面的左上象限中的第一竖直线，其中第一竖直线包括中间区域，位于该中间区域的上方的顶部区域，以及位于该中间区域之下的底部区域，以及所述中间区域贡献罐的高度的至少50% ;(ii)位于由坐标(0，0)，(B,O),(B，T)和(0，T)限定的XY平面的右上象限中的第二竖直线，其中所述第二竖直线包括中间区域，位于中间区域上方的顶部区域，以及位于所述中间区域之下的底部区域，以及所述中间区域贡献罐高度的至少50% ;以及(iii)延伸通过XY平面的左上和右上象限的水平线，其中该水平线包括位于2个端部段之间的直线段，该直线段贡献罐的宽度的至少50%。罐的聚合树脂重量与它的内部容积的比值是每立方英寸容积不超过1.0克的树脂，以及罐的顶部负载强度与它的内部容积的比值是每立方英寸容积至少2.0镑。而且，在用闭合件(closure)密封所述顶部开口时，所述密封后的罐能够在经受真空时经得住变形，在所述真空中，所述密封后的罐外部的大气压力大于所述密封后的罐内部的大气压力至少18kPa。
[0014]本发明的许多的优点和另外的方面从优选实施例的描述和其后的附图将是明显的。
【附图说明】
[0015]该说明书包括本发明的描述，本发明参照附图将会被更好地理解。
[0016]图1示出标准圆柱形状的罐，本发明的罐将从该标准圆柱形状的罐偏移；
[0017]图2示出在XY坐标平面上表示的图1的罐的横截面视图；
[0018]图3示出从如图1所述的标准的圆柱形状的罐偏移的本发明的示例性的罐；
[0019]图4示出在XY坐标平面上表示的图3中(实线)和图1中(虚线)的罐的横截面视图；
[0020]图5示出从如图1所示的标准的圆柱形状的罐偏移的本发明的另一示例性的罐；
[0021]图6示出在XY坐标平面上表示的图5中(实线)和图1中(虚线)的罐的横截面视图；
[0022]图7示出本发明的包括图3中的罐的示例性的包装系统；
[0023]图8示出本发明的包括图5中的罐的另一示例性的包装系统；
[0024]图9示出在XY坐标平面上表示的图3中的罐的另一横截面视图；以及
[0025]图10示出在XY坐标平面上表示的图5中的罐的另一横截面视图。
【具体实施方式】
[0026]为了促进对本发明的原理的理解的目的，现在参考在附图(不是按比例尺寸绘制)中示出的实施例，并且特定的语言将用来描述这些实施例。然而将理解到，绝非意在对本发明的范围进行限制。如通常会被本发明涉及的领域内的技术人员构想到的，在示出的装置中的这样的改变和进一步的修改以及如在那里示出的本发明的原理的进一步的应用被认为在本发明的范围内。
[0027]虽然在此本发明将大体上根据用于食品的包装进行描述，但是应当理解到，任何合适的用于食品的包装系统都在本发明的范围内。
[0028]图1示出标准的圆柱形状的罐11。罐11大体上包括开口的顶部12，闭合的底部13以及主体部分14。开口的顶部12和闭合的底部13具有半径表示为R的圆形形状，主体部分14具有表示为H的高度。开口的顶部12，闭合的底部13以及主体部分14限定一内部容积，表示为π R2H，产品例如烘焙和研磨咖啡容纳在所述内部容积中。
[0029]图2示出在XY坐标平面中表示的沿着圆形的开口顶部12或底部13的任何直径线的罐11的横截面视图。在该视图中，所述罐被表示为由连接的3个线段组成。表示底部13的第一段开始于点(R，0)并且结束于点(_R，0)。表示主体部分14的第二和第三段分别开始于点(R，0)和(_R，0)并且结束于点(R，H)和(_R，H)。Y轴是标准的圆柱形状的罐11的中心对称轴。R和H是罐11的半径和高度。比例R:H优选地在1:2.0到1:3.5，例如，1:2.67的范围内。
[0030]如将详细示出和描述的，本发明的各种罐从标准的圆柱形状的罐11偏移。存在某些与“偏移(deviat1n)”有关的要求。第一，在偏移之后，Y轴仍然是偏移后的罐的中心对称轴。因而，在象限II中的视图将是象限I中的视图的镜像。为了简洁，申请人有时可仅参照象限I。第二，“一个偏移/偏移部”用来表示罐11的第