专利名称：多层食物容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及食物容器，尤其是一次性食物容器，更具体地说，是包括多层的食物容器。
背景技术：
一次性食物容器在本领域中是熟知的。一次性食物容器包括普通纸盘、碗、蛤壳、碟等等。
本领域已经非常关注从一个平面制造、模塑和成型这类食物容器。在后一个生产过程中，提供了坯料。将坯料插入匹配的模板之间并进行压制。坯料的周边有径向槽。这些径向槽保证了模板压制时变形材料的积累。现有技术的例子包括1962年5月8日颁发给Carson的美国专利3，033，434；1977年5月31日颁发给Morris等人的4，026，458，它们所公开的内容在此引作参考；1986年8月19日颁发给Marx等人的4，606，496；1986年12月2日颁发给Van Handel等人的4，609，140；1988年1月26日颁发给Handel等人的4，721，500；1993年7月27日颁发给Baum的5，230，939；和1994年7月5日颁发给Cheshire等人的5，326，020。
坯料一般都由纸板构成，更具体地说，如在前述专利中说明的，由单层纸板构成。由于认为为了从坯料的平面对其变形，坯料就必须薄，而且是单层的，所以使用的单层纸板。用作坯料的纸板或者其它材料一般大致是各向同性的，如1988年1月26日颁发给Marx等人的专利4，721，499中所说明的。人们认为各向同性有助于盘和碗等圆形食物容器径向对称变形。
然而，本领域中的这种尝试遇到了几个问题。正如通过相当多的尝试以提高食物容器的刚度和稳定性所说明的，现有技术的尝试没有使食物容器具有足够强度。强度不够导致了当食物容器过载时食物的洒落，或者说，另一方面，过分地限制了在给定时间内能够盛在食物容器内的食物量。
还有一个缺点是由现有技术的单层纸板食物容器产生的。较薄的单层纸板只具有最小的热绝缘。当温热的食物置于食物容器中，几乎没有热绝缘，使食物冷却。冷却是由于热量通过食物容器传到下面的表面，或传向周围环境而产生的。
因此，技术上所需要的是强度、刚度和热绝缘都增加的食物容器。一个潜在的解决方案是增加坯料的厚度。然而，由于材料成本与坯料的基本重量成正比，所以这种增加伴随着材料成本通常不能接受的增加。
因此，技术上存在着对于具有前述性质但材料成本不太高的食物容器需要。此外，用于这种食物容器的坯料必须易于从其平面变形。
本领域中克服这种折衷方案的一个尝试是用多层层板食物容器。例如，在本领域中知道使用波纹状的层板制造食物容器。这种食物容器的板，如1993年4月27日颁发给Sorenson的美国专利5，205，476所说明的，一般要进行划线，然后进行折迭。然而，这种划线和折叠的食物容器需要昂贵的折叠装置，而且从本质上讲并不可靠。食物容器中相邻的板由刻纹或划线限定。于是相邻的板可折叠地连接起来。相邻的板折叠地连接之后，必须进行粘接或机械互连固定就位。粘结剂及其相关的施加设备表示需要额外的资金成本，增加了原料成本。机械材料具有接头，这些接头需要切割/截断操作，并且从本质上讲并不可靠。这些接头会脱离、撕裂或者仅是未对准。
本领域中克服这种缺陷的一个尝试是用单面波纹状材料，并连续形成而不是刻划、切割和折叠食物容器，如1996年11月26日颁发给Neary的美国专利5，577，989所说明的。连续形成的食物容器具有通过相对于食物容器中央区的过度区逐渐地连续地高度的周边区。然而，单面波纹状材料既无三层波纹状材料的强度又无三层波纹状材料的绝缘能力。Neary承认工业上不能通过冲压超过两层的波纹状纸板产生令人满意的一体的结构。
然而，现有技术的这些缺陷由本发明克服了。本发明提供了一种多层食物容器，在一个实施例中，由三层波纹材料制成，而不需要现有技术中的刻划、切割和折叠技术。
附图的简要说明
图1是根据本发明的食物容器的一个实施例的透视图。
图2A是图1的沿2A-2A线的竖直剖视图。
图2B是图2A的局部放大视图。
图3是本发明所用的隔片加在食物容器上的俯视图，示出的食物容器局部剖开，露出第二层的波纹。
发明概述本发明包括具有XY平面和与其垂直的Z向的多层食物容器。多层食物容器包括至少三层第一层，第二层和第三层。第二层置于第一层和第三层之间，因此第一层和第三层由第二层隔开。第二层在第一层和第三层之间形成了空气空间。空气空间有助于降低通过食物容器的热传递。食物容器是多平面的并有在Z向上隔开的第一、第二部分。隔开的第一、第二部分由连续的过度区连接。
在一个优选实施例中，第二层包括波纹状介质。然而，将会认识到任何能够在第二层中形成不连续的、半连续的或者连续的隔离物并隔开第一层和第三层的实施方式都适用于本发明。
本发明的详细说明参考图1-2A，根据本发明食物容器10包括盘、碗、碟、蛤壳，或者本领域中公知的任何其它结构。
食物容器10包括中央区14和环绕的周边16。中央区14和周边16置于两个不同的平面。中央区构成了食物容器10的XY平面。食物容器10的Z向垂直于XY平面。食物容器10要具有从中央区14到周边16的过度区20。正常使用中，周边16一般要高出中央区14。
食物容器10包括三层第一层22，第二层24和第三层26。第二层24在Z向隔开第一、第三层22，26。
不一定要求中央区14或者周边16平行于XY平面或者大致为平面的。例如，根据本发明，大致凹形底的碗适合于使用。只需要中央区14和周边16在Z向彼此分隔。从中央区14的底面到周边16的顶面的Z向距离(当食物容器10正常使用时并且在大致水平的位置测量)称为食物容器10的Z向深度19。如果在食物容器10的不同部分有不同的深度，Z向深度则是最大的Z向距离。
周边16的边界和形状由食物容器10的边18限定。应该认识到食物容器10的周边16和中央区14的尺寸和相对的比例将根据食物容器10的精确尺寸和预期用途而变化。尽管在图1中示出的是圆形食物容器10，但是本领域的普通技术人员将认识到食物容器10的任何适合的形状和深度都可被选择用于本发明，本发明不受形状和深度的限制。其它适合的形状包括正方形、长方形、椭圆形、各种多边形，等等。
根据本发明食物容器10可由任何刚性材料制造，尤其是能够保证储存、烹制、分配和从中食用食物的预期用途的材料。食物容器10可由纤维素制造，诸如固体漂白的亚硫酸盐纸板和各种类型的木纤维，包括回收的纤维。另外，用于食物容器10的适合的刚性材料包括泡沫、塑料和其它合成材料，以及铝箔。
本领域的普通技术人员将认识到第一、第二和第三层22，24，26不一定由相同的材料制造。第一层22需要卫生并且最好能够在美学上使消费者满意。然而，第二层和第三层24，26不受此限制。所述的第二层和第三层24，26可根据强度、美学性质和降低成本进行选用。
如果需要，一个或者更多的层22，24，26可用加强材料处理，如在本领域中公知的那样。如果只有一层22，24或者26进行强度处理，那么优选是第二层24。第二层24可具有增加的强度，是由于第二层24传递施加到食物容器10的压缩和弯曲负荷。
例如，第二层24可用环氧树脂或者其他合成树脂处理，如本领域公知的那样。附加地或另外地，第二层24可用木素处理或渗入木素，如本领域公知的那样。对本领域普通技术人员来说显而易见的是，可采用各种其他的方法来加强一层或更多层22，24，26，如本领域公知的那样。例如，在食物容器10的下侧加上径向加强肋(未示出)并与第三层26结合。这种加强肋将施加在食物容器10中央附近的负荷朝着食物容器10的边缘18分布。
如图1和2A所说明的，食物容器10是多平面的。多平面意味着食物容器10的不同部分位于不同平面。本发明的食物容器10的多平面性的例子由食物容器10的中央区14和周边16说明。食物容器10的中央区14和周边16在Z向隔开，因此使食物容器10是多平面的。如上所述，一般地，但非必须地，食物容器10在使用中，周边16要高出中央区14。
食物容器10的Z向高度上的差时常是作为食物容器10内的径向位置的函数。然而，发明并不受此限制。Z向高度上的差也可作为食物容器10的圆周的位置的函数。本发明不局限于轴线对称的食物容器10或关于任何特殊平面对称的食物容器10。
多平面食物容器10具有至少一个连续的过渡区20，位于在Z向上隔开的食物容器10的不同部分之间。“连续的过渡区20”意味着产生Z向位置的偏离或变化时无折线、切割、划线或穿孔。在平面的意义上来说，没有折线、切割、划线或穿孔意味着在Z向食物容器10的高度变化之处没有尖点。尖点被认为是Z向高度突变而不是连续变化的截面上的任意点。对于图中说明的实施例，Z向高度的变化作为食物容器10内的径向位置的函数。
当食物容器10由一个或多个连续过渡区20形成时，容纳材料的累积可能是必要的。为此，经常使用褶或收拢。褶或收拢，尤其是具有径向取向的累积褶，在本发明中进行了考虑并在本发明的范围内。这种褶和收拢对过渡区20来说是横向的，并不违背连续的过渡区20的要求或定义。
应该认识到，前述累积褶并不形成Z向间隔部分。累积褶仅仅阻止波纹状介质在角落和邻近的褶等处产生多倍厚度。材料的这种多重厚度通常代表过度的材料使用和食物容器10的成本增加。根据本发明食物容器10的一个优选实施例的一个特别显著的特征是，没有使用粘接的或用其他方法结合在一起形成本发明Z向间隔部分的重叠片状物或板。
本发明的Z向间隔由连续的过渡区20形成。连续的过渡区20排除了折线，划线，割线或者穿孔的必要性，尽管可以作为严格辅助的特征，例如，现有技术中在形成食物容器时，在规则和隔开的收拢点形成过多材料的褶和收拢。现有技术的褶和收拢容纳生产过程中变形的材料，但是不影响食物容器的不同部分的不同Z向高度之间的过渡。
这种褶和收拢一般地，对过渡区20来说是横向的。相反，现有技术的割线、划线和折线平行于过渡区20。平行于过渡区20的割线、划线和折线不存在于本发明的食物容器10中。
本发明的连续过渡区20的截面是曲线形的。曲线形的连续过渡区20具有至少5毫米的曲率半径，尽管适合的过渡区20可有从1到25毫米范围的曲率半径。曲率半径的优选范围是从1到10毫米。曲率半径在第一层22的向外的表面测量。
参考图2A-2B，食物容器10包括多层层板。优选的层板包括三层，第一层22，第二层24，和第三层26。然而，超过三层的结构在本发明中是考虑到的，并在本发明的范围内。第一层和第三层22，26是外侧板并形成食物容器10的相对设置并面向外的表面。第二层24夹在第一层和第三层22，26之间。
对于在图中描述和说明的实施例，第一层22和第三层26是平滑的。第一层22面对用户，使用时上面用于装食物等等。第三层26可具有某种组织结构，减少使用过程中的泄漏。平滑意味着第一层22和第三层26在XY平面上宏观上是连续的并且摸起来不粗糙。
第一层22应便于在食用时拨出食物，并便于加热、其他的准备、储存等等。第三层26应便于将食物容器10放在手中、膝盖上或桌子上等。第一层22和/或第三层26可进行印制或涂层。进行印制能够产生标记。涂层具有卫生或防潮的食用表面。
第二层24非连续地连接到第一或第三层22，26的至少一个上并且在Z向将第一层和第三层22，26彼此隔开。第二层24由此将空气或者其它的绝缘材料诸如泡沫等置于第一层22和第三层26之间。
第二层24可包括在Z向不连续地隔开第一层或第三层22，26的任何结构。例如，第二层24可包括一系列分隔件，它们在XY平面彼此分离。包括第二层24的分隔件也可以是半连续的，即基本上在XY平面内沿一个方向延伸。蜂窝结构材料也可用作第二层24。
分隔件、蜂窝结构材料等在整个XY平面上阻止第一层和第三层22，26彼此接触。因此，第一层和第三层22，26只在分隔件连接第一层和第三层22，26之处彼此连接。分隔件可粘接到相对设置的第一层和第二层22，26，也可以热密封到第一层和第三层22，26，等等，这取决于用于结构层22，26的材料的选择。
优选的食物容器10包括本领域公知的波纹状结构。波纹状结构包括第一或第三外层22，26和其间的波纹状层24。波纹状层24并不在所有的位置都与外层22，26相连，而是具有包括从板层22，26隔开的沟槽和肋的波纹32。肋和沟槽通常是直的和平行的。在截面中，肋可以是S型、C型、Z型或者本领域公知的任何其它结构。
适合的波纹状材料包括尺寸A至N的槽，优选的是具有E至N尺寸的槽。特别优选的波纹状介质包括波浪形槽。波浪形槽状的波纹状介质有既平行于X向又平行于Y向的矢量分量的波纹32。这种配置使层板具有在Z和Y向更加接近等效的性质。特别普通的波浪形槽的波纹状介质有近似于正弦波图形的波纹32。
波纹状层板，包括所有的三层22，24，26，具有每平方米100至1000克的总基本重量，优选的是，每平方米125至700克的基本重量。尽管波纹状的材料代表本发明的优选实施例，但应该认识到任何三层或更多层22，24，26的结构，其中第一层和第三层22，26被隔开，并具有能够接收和分配食物的第一层22，都是适合的。
食物容器10可通过提供如上所述的多层坯料来形成。由匹配的模板将多层坯料从平面进行变形，如本领域中公知的那样。举例来说，一种适于将坯料变形成三维食物容器10的装置见1958年4月29日颁发给Schlanger的美国专利2，832，522；1961年8月29日颁发给Carson的2，997，927；1962年5月8日颁发给Carson的3，033，434；1967年2月21日颁发给Bernier等人的3，305，434；1977年5月31日颁发给Morris等人的4，026，458。这些文献在此引作参考。
匹配模板通过使多层坯料从其XY平面沿着Z向变形来工作。模板在Z向既央持坯料又使其变形。优选地，坯料的边缘18被轻轻地夹持住，边缘18与食物容器10的周边16相对应。当模板在Z向啮合并使多层坯料变形时，周边16由于前述的轻微的夹持力而从模板滑脱。这种滑脱为坯料Z向偏离创造的条件，由此阻止坯料产生过度应变。
重要的是，根据本发明在制造食物容器10的过程中，匹配模板使坯料在Z向变形，而不会加入水分。加入的水分，如果超出了周围环境提供的量，那么在坯料沿Z向变形的过程中，在坯料的张紧侧会产生撕裂的趋势。因此，根据本发明的方法最好在不会增加水分的情况下进行，这与现有技术的教导相反，例如，前述的颁发给Neary的美国专利5，557，989所说明的。
匹配模板之间的间隙可设成在食物容器10的中央区14上没有压力负荷。然而，食物容器10的周边16和其它部分可承受压力负荷，尤其用于变形和强度的偏心压力负荷。
参考图3，如果需要，匹配模板可垫上垫片，防止坯料受到过度压缩。垫片选择性地对坯料上对着垫片的区域施加压力，防止对坯料的其他区域产生过度的压力。如果第二层24有方向性，这在使用波纹状材料时会产生，那么，垫片50可以按照与第二层24的方向性相适应的方位图形进行偏心设置。垫片50的主轴应平行于第二层24的波纹状的主轴，是意料之外的。
这种安排保证了垫片对着的周边16的部分的压力比中央区14更大。因此，中央区14厚于周边16对着的部分。
垫片50的厚度范围是匹配模板使坯料变形前厚度的大约25％至大约75％，优选的是大约30％至50％。垫片50可以是锥形的，其端部或内径厚度逐渐变小。
垫片50可置于圆形食物容器10的扇形区上。扇形区可对着圆形食物容器10的60°至120°的弧度，优选大约90°，或者四分之一周。如果选择这种布局，垫片50沿直径相对。
在一个更加优选的实施例中，模具的模板具有偏心侧壁间隙。垂直于波纹32的肋的侧壁间隙大于平行于波纹32的肋的侧壁间隙。再者，偏心可以在圆形食物容器10的模具模板的接近90°的四分之一圆周之间连续地和逐渐地变化。对在此描述的实施例，具有每平方米100至1000克的基本重量的三层层板波纹状材料，间隙可从最小大约0.01至大约0.05英寸到最大大约0.03至0.09英寸变化。
如果需要，形成食物容器10的层板可密封。“密封”意味着第一层和第三层22，26之间的空间在食物容器10的边缘18处被围起来。密封层板可阻止或降低第一层和第三层22，26之间的对流。通过阻止或降低对流，降低了热损耗，并且食物容器10的热绝缘能力通过密封边缘18而提高。另外，根据用于密封的材料，食物容器10的强度和刚度也可得到提高。此外，密封食物容器10的边缘18也可能提高其美观和卫生。
密封食物容器10的边缘18可通过在边缘18加上一个单独的片状材料并粘结在边缘18上，或者通过在边缘18处将第一层和第二层22，26压接在一起，或者通过将边缘18在蜡中浸蘸，在边缘18上漆厚漆，或者以任何适合的方式使用其它已知的填充物和密封材料，来实现。
如果需要，可以单独提供三层22，24，26，而不是作为一体的层板。三层22，24，26可经常在将坯料变形成多层食物容器10的同一过程中结合在一起。这个过程在单独操作中具有在Z向连接层22，24，26和变形多层食物容器10的双重功能。
这样的过程可如下完成。在第二层24上接触第一层和第三层22，26的部分上施加粘结剂。例如，如果选择波纹状材料用作第二层24，那么波纹32的肋的峰顶可涂上粘结剂。也可通过印制将粘结剂施加于波纹32的肋的峰顶，如本领域中所公知的那样。当然，没有必要在每个波纹32都施加粘结剂。例如，根据所需最终用途需要的层板强度，而只在交替的波纹32或周边波纹32上涂粘结剂。另外，第一层和第三层22，26的内表面可涂有粘结剂。适合的粘结剂包括压敏和淀粉基的粘连剂。
在一个可选择的实施例中，第一层和第三层22，26的内表面或者，另一种方案，第二层24的波纹32的肋的峰顶可涂以聚合物膜。然后，第一、第二和第三层22，24，26通过热密封结合在一起。
接着，如上所述，三层22，24，26被模板压缩。来自模板的压力既将三层22，24，26结合在一起，又将合成的层板变形成多层食物容器10。另外没有必要使用单独的粘结剂将三层板22，24，26结合在一起。可以预料到，可用自动的粘接或边缘压接。
可选择的是，第一或第三层22，26可独立于其它两层来设置。其它两层可以按上述那样结合在一起。然后，三层22，24，26被模板压缩并且同时所有的三层22，24，26结合在一起。
如果需要，可以利用超过三层22，24，26的层板。例如，可以实现五层食物容器10，将两个波纹状层夹在三个平滑层之间。这种结构提高的食物容器10的厚度比三个所比较的层22，24，26厚。如果选择这种结构，那么两个波纹状层的波纹32没有必要是相同的。波纹可有不同尺寸。
不同的波纹层的波纹形状可具有直的和/或波浪的槽。另外，隔开平滑层的中间可以是波纹状材料、蜂窝结构、分离的分隔件等等的组合。对本领域技术人员来说，还可以想像到各种其它结构。
权利要求
1．一种多层食物容器，具有XY平面和与其垂直的Z向，所述的多层食物容器包括周边和中央区，所述的周边和所述的中央区各具有厚度并沿着所述的Z向隔开，所述的中央区的所述的厚度大于所述的周边的厚度，所述的多层食物容器包括三层第一层，内部的第二层和第三层，所述的第二层置于所述的第一层和所述的第三层之间，由此所述的第一层和所述的第三层彼此隔开，所述的第二层在所述的第一层和所述的第三层之间提供了空气间隙，所述的食物容器是多平面的并具有在Z向隔开的第一部分和第二部分，所述的第一部分和第二部分由连续过渡区相连。
2．一种多层食物容器，具有XY平面和与其垂直的Z向，包括至少三层，所述的食物容器包括周边和在Z向隔开的中央区，所述的周边和所述的中央区各具有厚度，所述的中央区的所述的厚度大于所述的周边的厚度，所述的食物容器还包括波纹状层板，所述的波纹状层板具有至少一个光滑的外层和与其相连的内层，所述的内层包括波纹状介质，所述的食物容器是多平面的并具有在Z向隔开的第一部分和第二部分，所述的第一部分和第二部分由连续过渡区相连。
3．一种多层食物容器，具有XY平面和与其垂直的Z向，所述的食物容器包括至少三层，其中所述的食物容器包括波纹状层板，所述的波纹状层板形成所述食物容器的中央区，所述食物容器的中央区在Z向与环绕的周边隔开并厚于所述的周边，所述的中央区具有两个平滑的外层和置于两个外层之间的内层，所述的内层包括分隔件，所述的分隔件在所述的XY平面内彼此分开，所述的第一层和所述的第三层与所述的分隔件相连，使所述的第一层和所述的第三层在所述的Z向置于所述的食物容器的相对面，所述的食物容器是多平面的并具有在Z向隔开的第一部分和第二部分，所述的第一部分和第二部分由连续过渡区相连。
4．一种多层食物容器，具有中央区和与之相邻的周边区，所述的中央区厚于所述的周边区，所述的周边区沿Z向偏离开所述的中央区，所述的中央区和所述的周边区之间无折线地彼此连接，由此连续过渡连接所述的中央区和所述的周边区。
5．根据权利要求1、2或3所述的多层食物容器，其特征在于，所述的连续过渡区没有折线、划线、割线或者穿孔。
6．根据权利要求1、2、3或5所述的多层食物容器，其特征在于，所述的第二层包括波浪形槽的波纹状介质。
7．一种生产多层食物容器的方法，所述的方法包括以下步骤提供具有XY平面和与其垂直的Z向的多层坯料，所述的多层坯料包括至少三层第一层，第二层和第三层，所述的第二层置于所述的第一层和所述的第三层之间，并在二者间形成了空气间隙；提供一对匹配模板，至少一个所述的匹配模板可在Z向相对于另一个所述的匹配模板移动；将所述的坯料置于所述的匹配模板之间；将所述的模板在Z向合到一起以压缩至少所述的坯料一部分，由此形成了多层食物容器，该多层食物容器具有环绕一中央区且厚于所述的中央区的周边，所述周边和所述中央区在Z向隔开，并由连续的过渡区连接。
8．根据权利要求7所述的方法，形成所述的多层食物容器的所述步骤包括对所述的食物容器的周边进行偏心压缩的步骤。
9．根据权利要求8所述的方法，所述的第二层包括波纹，所述偏心压缩按照一种方位图案布置，其主轴平行于所述的波纹。
10．一种生产多层食物容器的方法，所述的方法包括以下步骤提供三层第一层，第二层和第三层，所述各层具有XY平面和与其垂直的Z向，所述的第二层置于所述的第一层和所述的第三层之间，隔开所述的第一层和所述的第三层，在二者间形成空气间隙，所述相邻的层中至少有两个层不连接在一起；将所述的第一层、第二层和第三层面对面地放置，使所述的层为接触关系，所述的第二层将所述的第一层与所述的第三层隔开；提供一对匹配模板，至少一个所述的匹配模板可在Z向相对于另一个所述的匹配模板移动；将所述的三层置于所述的匹配模板之间；将所述的模板在Z向合到一起，共同地压缩三层板的至少一部分，将所述的三层板结合成一体的层板，并形成多层食物容器，该多层食物容器具有在Z向隔开的第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分由连续的过渡区连接。
全文摘要
一种食物容器(10),包括三层或更多层,第一层(22),第二层(24),和至少第三层(26)。在使用中,第一层(22)朝向用户的手和脸部并用来盛装食物。第一层(22)的整个平面基本上是连续的。在使用时,第三层(26)朝向用户的膝部或桌面。第二层(24)将第一层(22)和第三层(26)隔开。在一个优选实施例中,食物容器(10)由波纹状材料制造。食物容器可由坯料在其生产过程中从平面变形制造。
文档编号B31F1/00GK1296393SQ99804998
公开日2001年5月23日 申请日期1999年4月7日 优先权日1998年4月17日
发明者温迪·L·普卢默, 约翰·W·图桑特, 卡伦·K·利克, 布鲁斯·N·霍尔, 加罗尔德·W·亚历山大 申请人:宝洁公司