具有粘附其上的可收缩薄膜的纸板坯件与由此制成的纸板容器的制作方法

文档序号:16564243发布日期:2019-01-13 16:12阅读:133来源:国知局
具有粘附其上的可收缩薄膜的纸板坯件与由此制成的纸板容器的制作方法

所描述的实施例一般涉及用于纸制品的纸板坯件。更特别地,此实施例涉及具有粘附其上的可收缩薄膜的纸板坯件和由该纸板坯件制成的纸板容器及其制备和使用方法。



背景技术:

纸板被用来制造各种各样的纸制品,如盘、碗和杯。纸制品可以用各种方法隔热以提供一种隔热的制品,如热饮或冷饮的隔热杯。例如,纸制品可以通过在容器的侧壁内形成空气间隙来隔热。例如,空气间隙可以位于形成侧壁的内表面的薄膜与形成侧壁的外表面的纸板基板之间。该薄膜可以是一种可收缩薄膜,例如一种热收缩薄膜,当薄膜收缩时在薄膜与纸板基板之间形成间隙。

制造一个具有热收缩薄膜的隔热容器,如杯子所遇到的一个问题是用于将薄膜沿侧壁(该侧壁将形成边沿)边缘固定在纸板基板上的粘合剂的存在会阻止完整边沿卷曲的形成,特别是沿对应于该容器的侧壁接缝的边沿的一部分。边沿的未卷曲的一个或多个部分在本领域内通常被称为“鸢尾花”或“狗耳朵”。该边缘提供了所需的对容器的结构支持,并允许将盖固定其上,所以希望的是避免形成鸢尾花。

因此,对于经热收缩薄膜隔热的改进的容器以及将热收缩薄膜固定到纸板坯件上的改进的方法存在一种需要。



技术实现要素:

提供了坯件和由其制成的纸制品。在一个方面,用于形成纸制品的坯件可以包括一个纸板基板以及一个薄膜。该薄膜的至少一部分使用一种布置在纸板基板与该薄膜之间的粘合剂固定到纸板基板上。在23°C的温度下,要求小于330g/2.54cm的剥离强度来分离该使用粘合剂固定到纸板基板上的薄膜。

在一个方面,一种纸板容器可以包括一个从纸板坯件形成的侧壁以及一个固定到该侧壁上的底板。该侧壁可以包括一个包含薄膜的内表面、一个包含纸板基板的外表面以及一个通过卷曲侧壁的第一边缘形成的边沿。该薄膜可以通过布置在它们之间的粘合剂沿侧壁的第一边缘的周边固定到纸板基板上。在23°C的温度下,要求小于330g/2.54cm的剥离强度来分离该使用粘合剂固定到纸板基板上的薄膜。

在一个方面,一种用于制造纸板容器的方法可以包括在一个纸板基板的周边施加一种粘合剂,并且将一个薄膜布置到纸板基板上以生产一个坯件。该粘合剂可将该薄膜固定到纸板基板上。在23°C的温度下,要求小于330g/2.54cm的剥离强度来分离该使用粘合剂固定到纸板基板上的薄膜。该方法还可以包括将该坯件成形来重叠坯件的两个相对的边缘以形成侧壁。侧壁可以包括一个包含薄膜的内表面、以及一个包含纸板基板的外表面以及一个适配为卷曲形成边沿卷曲的第一边缘。该方法还可以包括在侧壁的第二边缘或邻近侧壁的第二边缘将底板固定到侧壁上,并且卷曲侧壁的第一边缘以形成边沿卷曲。

附图说明

图1示出了根据一个或多个所描述的实施例的一种示例性坯件的示意图。

图2示出了根据一个或多个所描述的实施例的在图1中示出的坯件沿2-2线的示意性剖视图。

图3示出了根据一个或多个所描述的实施例的一个示例性纸杯的局部剖透视图。

图4示出了根据一个或多个所描述的实施例的一个具有边沿卷曲、收缩的薄膜和间隙的纸杯的局部横截面的正视图,该间隙形成于或位于收缩的薄膜和纸板基板之间。

具体实施方式

图1示出了根据一个或多个实施例的一个示例性坯件100的示意图,并且图2示出了图1中所示的坯件100的沿2-2线的示意性横截面视图。参照图1和图2,坯件100可以包括一个第一层或薄膜103以及一个第二层或基板105。薄膜103和基板105可以至少部分地联接、附着、连接、固定、附接、连接,或以其他方式使用一种粘合剂115彼此固定。在一个或多个实施例中,薄膜103可以是一种可收缩薄膜,并且基板105可以是纸板基板。为了简单和便于描述,本文所提供的实施例将参照可收缩薄膜103和纸板基板105作进一步描述。当基板105是纸板基板时,坯件100可以形成纸制品,如碗、盘、容器、托盘、盘、深盘容器、凹槽制品或杯子。术语“纸制品”、“纸制容器”、“纸板制品”和“纸板容器”是可以互换的。为了简单和便于描述,本文所提供的实施例将参照纸杯作进一步描述。

坯件100可以有一个第一或“顶部”边缘107、一个第二或“底部”边缘109、一个第三或“左”边缘111,以及一个第四或“右”边缘113。坯件100的具体形状取决于(至少部分地)从坯件100制成的特定容器。例如,图1中所示的坯件100具有弧形的第一和第二边缘107、109,以及直的第三和第四边缘111、113,第一和第二边缘107、109彼此相对,并且第三和第四边缘111、113彼此相对。坯件100可以形成一个具有截头圆锥形外侧壁的纸杯。第三和第四边缘111、113可以相互重叠以形成具有接缝310的侧壁305,第一边缘107可以卷曲以形成一个边沿315,并且底板320(参见图3和图4)可以在第二边缘109处或附近被固定到侧壁上。

粘合剂115可以以任何模式或配置布置在可收缩薄膜103和纸板基板105之间。例如,可收缩薄膜103可以沿可收缩薄膜103和纸板基板105的周边使用粘合剂115固定到纸板基板105的至少一部分范围或区域上。可收缩薄膜103和纸板基板105之间的至少一部分内部或内侧区域可以不含或基本不含粘合剂115,使得当可收缩薄膜103收缩时,可收缩薄膜103可以自由离开纸板基板105。例如,粘合剂115可以布置在可收缩薄膜103与纸板基板105之间,该布置可以按十字交叉或其他重叠模式,以一个或多个点或斑点,以一行或多行至少部分地经过第一和第二组相对边缘107、109之间,以一行或多行至少部分地经过第三和第四边缘111、113之间,以一行或多行至少部分地对角经过第一和第二边缘107、109之间或第三和第四边缘111、114之间,任何其他模式或结构,或可以按可提供在第一和第二层103、105之间的至少一些范围或区域不含或基本不含任何粘合剂115的模式或配置的任何组合。

粘合剂115可以通过本领域中已知的任何合适的方法施加到可收缩薄膜103和/或纸板基板105上。例如,可以采用粘合剂115的喷涂、刷涂、柔版印刷或任何其他合适的涂覆方法。粘合剂115布置在可收缩薄膜103与纸板基板105之间的合适的模式或配置,以及用于将粘合剂115施加到可收缩薄膜103和/或纸板基板105上的方法还可以包括在以下美国专利号中所讨论并描述的:6,536,657、6,729,534、7,464,856、7,614,993、7,600,669、7,464,857、7,913,873、7,938,313、7,513,386、7,510,098和7,841,974,以及美国专利申请公开号2011/0031305。

如图1中所示,粘合剂115可以沿坯件100的周边布置在可收缩薄膜103与纸板基板105之间。因此,粘合剂115可以布置在整个第一和第二层103、105之间遍及该第一边缘107的至少一部分,该第一边缘的至少一部分可以卷曲以形成纸制容器的边沿(参见,例如图3和图4中所示的纸制容器的边沿315)。布置在可收缩薄膜103与纸板基板105之间的粘合剂线或“胶线”的宽度可以从低至约1mm、约2mm、或约3mm到高至约4mm、约5mm、约8mm、约10mm、约15mm、约20mm、约25mm、或约30mm。

当受到一个或多个预定的触发或条件时,第一层或可收缩薄膜103可以收缩。例如,可收缩薄膜103可以是一种热收缩薄膜,即一种当加热到足够的温度时会收缩的薄膜。例如,当加热至约40°C或以上、约50°C或以上、约60°C或以上、约70°C或以上、约80°C或以上、约90°C或以上、约100°C或以上的温度时,可收缩薄膜103可以收缩。在至少一个实例中,当暴露于一种热液体时,薄膜103可以收缩。在至少一个其他实例中,当在烘箱中加热时,通过与流动的加热气体,或其他加热装置接触,薄膜103可以收缩。通过将该薄膜暴露于红外光、微波、或其组合,薄膜103可以收缩。

随着可收缩薄膜103的收缩,间隙404(参见图4在下面更详细地讨论和描述)可在可收缩薄膜103与纸板基板105之间的非固定部分形成。间隙404可以为纸板容器提供隔热特性,该容器是例如图3中所示并在下面更详细讨论和描述的纸杯300。例如,温度从低至约70°C、约75°C、或约80°C到高至约90°C、约95°C、约100°C、或约110°C或以上的加热的液体可以添加到纸制容器内,以引起可收缩薄膜103的收缩并且形成隔热间隙404。间隙404的形成或存在可以提供与其中热液体隔热的纸制容器的外表面。当温度是95°C或100°C或以上的液体容纳在纸制容器内时,纸制容器的外表面的温度可以是低于约70°C、低于约65°C、低于约60°C、低于约55°C、低于约50°C、低于约45°C、低于约40°C,或低于约35°C。因此,一个人可以抓住其中含有加热的液体的纸制容器的外表面,而不会被烫到或经历由于纸制容器内的加热液体的其他令人不满意的水平的不适。

可收缩薄膜103在收缩期间和之后呈现的收缩力可拉动或以其他方式对纸板基板105施加一个力。粘合剂115具有的粘性或内聚强度足以维持可收缩薄膜103被固定到纸板基板105上。当可收缩薄膜103收缩时,可收缩薄膜103可以具有或施加的收缩力为从低至约70g/2.54cm、约80g/2.54cm、约90g/2.54cm、约100g/2.54cm、或约110g/2.54cm至高约130g/2.54cm、约150g/2.54cm、约175g/2.54cm、约200g/2.54cm、约225g/2.54cm、或约250g/2.54cm。可收缩薄膜103的收缩力取决于(至少在部分上)可收缩薄膜103被加热到的特定温度和/或可收缩薄膜103的厚度(量度(gauge))。根据ASTM D2838测定可收缩薄膜103的收缩力。在一个实例中,具有厚度约15.2μm的可收缩薄膜103具有的收缩力为约120g/2.54cm、约125g/2.54cm、约130g/2.54cm、约135g/2.54cm或约140g/2.54cm,如根据ASTMD2838测量的。在另一个实例中,具有厚度约12.7μm的可收缩薄膜103具有的收缩力为,在100°C的温度下约80g/2.54cm、约85g/2.54cm、约90g/2.54cm、约95g/2.54cm或约100g/2.54cm,如根据ASTM D2838测量的。在又一实例中,具有厚度约11.4μm的可收缩薄膜103具有的收缩力为在100°C的温度下,约75g/2.54cm、约80g/2.54cm、约85g/2.54cm、约90g/2.54cm、或约95g/2.54cm,如据ASTM D2838测量的。

粘合剂115可以是单部分或单一部分粘合剂或胶。如本文所用,当与“粘合剂”或“胶”一起使用时,术语“单部分”和“单一部分”是指不要求添加硬化剂、催化剂、促进剂或使粘合剂固化所要求的其他固化成分或试剂的粘合剂或粘合剂系统。换句话说,粘合剂115包括两种或更多种不同的成分,但该粘合剂可以是不要求向粘合剂中添加第二成分以形成可固化粘合剂的类型。因此,粘合剂115可以稳定贮存数周、数月甚至数年,并且随着施用粘合剂115到第一或第二层,粘合剂115可以固化,而不需要一种硬化剂、催化剂、促进剂或其他固化剂。

粘合剂115可以是或可以包括一种聚乙酸乙烯酯树脂。该粘合剂115可以包括一种或多种添加剂。示例性添加剂可以包括,但不限于,一种或多种增粘剂。合适的增粘剂可以包括,但不限于,乙基对甲苯磺酰胺。添加剂(例如增粘剂,如果存在的话)的量可以从低至约1wt%、约3wt%、或约5wt%到高至约8wt%、约10wt%、约12wt%、或约15wt%范围,基于粘合剂的总重量计。

粘合剂115在40°C的温度和1Hz的测定频率下具有的储能模量(弹性)为约1MPa或以上、约1.3MPa或以上、约1.5MPa或以上、约1.7MPa或以上、约2MPa或以上、约2.5MPa或以上、约3MPa或以上、约3.5MPa或以上、约4MPa或以上、约4.5MPa或以上、约5MPa或以上、约5.5MPa或以上、约6MPa或以上、约6.5MPa或以上、约7MPa或以上、约7.3MPa或以上、或约7.5MPa或以上。例如,粘合剂115在40°C的温度和1Hz的测定频率下具有的储能模量从低至约1.8MPa、约2.4MPa、约2.8MPa、约3.2MPa或约3.6MPa,到高至约4MPa、约4.5MPa、约4.9MPa、约5.6MPa、约6.6MPa、约7.1MPa,或约7.5MPa,包括任何两个储能模量值的组合的合适的范围。在另一实例中,粘合剂115在40°C的温度和1Hz的测定频率下具有的储能模量为约3.5MPa至约4.5MPa、约3.7MPa至约4.2MPa、约7MPa至约8MPa、或约7.2MPa至约7.8MPa。粘合剂115在40°C的温度和3Hz的测定频率下具有的储能模量为约1MPa或以上、约1.3MPa以上、约1.5MPa或以上、约1.7MPa或以上、约2MPa或以上、约2.5MPa或以上、约3MPa或以上、约3.5MPa或以上、约4MPa或以上、约4.5MPa或以上、约5MPa或以上。例如,粘合剂115在40°C的温度和3Hz的测定频率下具有的储能模量从低至约1.8MPa、约2.4MPa、约2.8MPa、约3.2MPa或约3.6MPa,到高至约4MPa、约4.3MPa、约4.5MPa、约4.7MPa、约4.9MPa、约5MPa,或约5.3MPa,连同包括任何两个储能模量值的组合的合适的范围。在另一实例中,粘合剂115在40°C的温度和3Hz的测定频率下具有的储能模量为约4.5MPa至约5.5MPa、约4.2MPa至约5.2MPa、约4.6MPa至约5MPa、或约4.7MPa至约5MPa。

粘合剂115在100°C的温度和1Hz的测定频率下具有的储能模量为约0.17MPa或以上、约0.18MPa或以上、约0.19MPa或以上、约0.2MPa或以上、约0.23MPa或以上、约0.25MPa或以上、约0.27MPa或以上、约0.3MPa或以上、约0.35MPa或以上、约0.4MPa或以上、约0.45MPa或以上、或约0.5MPa或以上。例如,粘合剂115在100°C的温度和1Hz的测定频率下具有的储能模量从低至约0.2MPa、约0.25MPa、约0.3MPa、约0.32MPa、或约0.34MPa到高至约0.43MPa、约0.45MPa、约0.48MPa、约0.5MPa,约0.53MPa、约0.55MPa、约0.6MPa、或约0.65MPa,连同包括任何两个储能模量值的组合的合适的范围。粘合剂115在100°C的温度和3Hz的测定频率下具有的储能模量为约0.17MPa或以上、约0.18MPa或以上、约0.19MPa或以上、约0.2MPa或以上、约0.23MPa或以上、约0.25MPa或以上、约0.27MPa或以上、约0.3MPa或以上、约0.35MPa或以上、约0.4MPa或以上、约0.45MPa或以上、或约0.5MPa或以上。例如,粘合剂115在100°C的温度和3Hz的测定频率下具有的储能模量从低至约0.2MPa、约0.25MPa、约0.3MPa、约0.32MPa、或约0.34MPa到高至约0.43MPa、约0.45MPa、约0.48MPa、约0.5MPa,约0.53MPa、约0.55MPa、或约0.6MPa,连同包括任何两个储能模量值的组合的合适的范围。

粘合剂115在40°C的温度和1Hz的测定频率下具有的损耗模量为约0.2MPa或以上、约0.3MPa或以上、约0.4MPa或以上、约0.5MPa或以上、约0.55MPa或以上、约0.6MPa或以上、约0.65MPa或以上、约0.7MPa或以上、约0.75MPa或以上、约0.8MPa或以上、约0.85MPa或以上、约0.9MPa或以上、约0.95MPa或以上、约1MPa或以上、或约1.05MPa或以上。例如,粘合剂115在40°C的温度和1Hz的测定频率下具有的损耗模量从低至约0.5MPa、约0.6MPa、约0.65MPa、约0.7MPa、或约0.75MPa,到高至约0.85MPa、约0.9MPa、约0.95MPa、约1MPa、约1.05MPa、约1.1MPa、或约1.2MPa,连同包括任何两个储能模量值的组合的合适的范围。粘合剂115在40°C的温度和3Hz的测定频率下具有的损耗模量为约0.2MPa或以上、约0.3MPa或以上、约0.4MPa或以上、约0.5MPa或以上、约0.6MPa或以上、约0.7MPa或以上、约0.8MPa或以上、约0.85MPa或以上、约0.9MPa或以上、约0.95MPa或以上、约1MPa或以上、或约1.05MPa或以上。例如,粘合剂115在40°C的温度和3Hz的测定频率下具有的损耗模量从低至约0.5MPa、约0.6MPa、约0.65MPa、约0.7MPa、或约0.75MPa,到高至约0.85MPa、约0.9MPa、约0.95MPa、约1MPa、约1.05MPa、约1.1MPa、或约1.2MPa,连同包括任何两个储能模量值的组合的合适的范围。

粘合剂115在100°C的温度和1Hz的测定频率下具有的损耗模量为约0.05MPa或以上、约0.07MPa或以上、约0.09MPa或以上、约0.1MPa或以上、约0.13MPa或以上、约0.15MPa或以上、约0.17MPa或以上、约0.2MPa或以上、约0.23MPa或以上、约0.25MPa或以上、约0.27MPa或以上、或约0.3MPa或以上。例如,粘合剂115在100°C的温度和1Hz的测定频率下具有的损耗模量从低至约0.06MPa、约0.08MPa、约0.1MPa、约0.13MPa、或约0.15MPa,到高至约0.18MPa、约0.2MPa、约0.25MPa、约0.3MPa、约0.33MPa、约0.35MPa、或约0.37MPa,连同包括任何两个储能模量值的组合的合适的范围。粘合剂115在100°C的温度和3Hz的测定频率下具有的损耗模量为约0.05MPa或以上、约0.07MPa或以上、约0.09MPa或以上、约0.1MPa或以上、约0.13MPa或以上、约0.15MPa或以上、约0.17MPa或以上、约0.2MPa或以上、约0.23MPa或以上、约0.25MPa或以上、约0.27MPa或以上、或约0.3MPa或以上,在100°C的温度和3Hz的测定频率下。例如,粘合剂115在100°C的温度和3Hz的测定频率下具有的损耗模量从低至约0.06MPa、约0.08MPa、约0.1MPa、约0.13MPa、或约0.15MPa,到高至约0.18MPa、约0.2MPa、约0.23MPa、约0.25MPa、约0.27MPa、约0.3MPa、或约0.32MPa,连同包括任何两个储能模量值的组合的合适的范围。

粘合剂115的储能模量(弹性)和损耗模量(速度)可通过动态力学分析(DMA)确定。储能模量和损耗模量可以使用TA Instruments DMA Q800确定。该DMA测试可以包括剪切同一粘合剂的两个相等大小的块,以直径约10mm,厚度约3mm至约4mm的盘或薄膜的形式。一个盘可以在固定板(储能模量)之间剪切,并且一个盘可以在可动板(损耗模量)之间剪切。该DMA条件可以在从约35°C至约120°C的温度,约5°C/min的加热速率,10μm的振幅,1Hz或3Hz的频率下进行。

适合用作如上和本文其他地方讨论和描述的粘合剂115的市售粘合剂可包括,但不限于,33-9192和33-9080,两者可从Henkel公司获得。据认为33-9192和33-9080粘合剂均是聚乙酸乙烯酯树脂,其中33-9192包括添加基于粘合剂的总重量计约5wt%至约10wt%的量的乙基对甲苯磺酰胺(增粘剂)。

当使用粘合剂115固定在其上时,从纸板基板105上分离可收缩薄膜103所要求的剥离强度在约23°C的温度下可小于约340g/2.54cm、小于约330g/2.54cm、小于约320g/2.54cm、小于约310g/2.54cm、小于约300g/2.54cm、小于约290g/2.54cm、小于约280g/2.54cm、小于约270g/2.54cm、小于约260g/2.54cm、小于约250g/2.54cm、小于约240g/2.54cm、小于约230g/2.54cm、或小于约220g/2.54cm。例如,当使用粘合剂115固定在其上时,从纸板基板105上分离可收缩薄膜103所要求的剥离强度在约23°C的温度下可以从低至约200g/2.54cm、约210g/2.54cm、约215g/2.54cm、约220g/2.54cm、约225g/2.54cm、约230g/2.54cm、或约235g/2.54cm,到高至约245g/2.54cm、约250g/2.54cm、约255g/2.54cm、约260g/2.54cm、约265g/2.54cm、约270g/2.54cm、约275g/2.54cm、约280g/2.54cm、或约285g/2.54cm,连同包括任何两个剥离强度值的组合的合适的范围内。在另一实例中,当使用粘合剂115固定在其上时,从纸板基板105上分离可收缩薄膜103所要求的剥离强度在约23°C的温度下可以从约200g/2.54cm至约300g/2.54cm、约210g/2.54cm至约280g/2.54cm、约210g/2.54cm至约230g/2.54cm、约240g/2.54cm至约270g/2.54cm,或约215g/2.54cm至约275g/2.54cm。

剥离强度可根据以下步骤测定。可收缩薄膜103和纸板基板105可以使用粘合剂115彼此固定在一起,并且可以从中切1英寸宽的样品。样品端部的可收缩薄膜103和纸板基板105(不使用粘合剂彼此粘附或如果粘附则彼此分离)可以被固定在相对的夹子上,并且在23°C的温度下,以180°的角度和每分钟1英寸的速度下彼此拉开。在整个剥离中,可使用Instron拉伸测试仪Model5943,以每秒25个数据点的频率来测量力。测量的力的平均值是从纸板基板105上分离可收缩薄膜103所要求的剥离强度(当使用粘合剂115固定在其上时)。

本文讨论和描述的粘合剂115可用于形成适合于制造纸板制品的纸板坯件,其中相比除了用于形成纸板坯件的对比粘合剂以外均相同的对比纸板制品,一个边沿可以更完全地卷曲。更具体地,对比纸板坯件不形成一个完全边沿卷曲,而使用了粘合剂115制成的纸板坯件可形成完全边沿卷曲,该粘合剂115比对比纸板坯件要求更小的力(更低的剥离强度)来从纸板基板分离薄膜。用于制造对比纸板坯件的对比粘合剂是聚丙烯酸乙基酯树脂,其在40°C的温度和1Hz的测量频率下具有约0.5MPa的储能模量,在40°C的温度和1Hz的测量频率下具有约0.16MPa的损耗模量。对比粘合剂将可收缩薄膜充分固定在纸板基板,使得从纸板基板分离可收缩薄膜所需的剥离强度是大于340g/2.54cm。出人意料并且出乎意料的是,使用粘合剂115将可收缩薄膜固定在纸板基板使得分离二者要求的剥离强度小于340g/2.54cm所制成的纸板坯件,可以生产边沿可以完全卷曲的纸制品,而从对比粘合剂制成的具有340g/2.54cm或以上的剥离强度的纸制品不会完全卷曲。例如,粘合剂115制成的纸板坯件可用于制造边沿可以完全卷曲的纸杯,其具有的从纸板基板105分离薄膜103所要求的剥离强度小于300g/2.54cm、小于290g/2.54cm、小于280g/2.54cm。

在纸板容器的背景下,该纸板容器可以如下制造:通过成形坯件100来重叠坯件100的两个相对边缘111和113,以形成具有接缝310的侧壁305(参见,例如图3),其中相对边缘111、113彼此接触。相对边缘111、113可通过将二者热密封到一起来固定到彼此上。边沿或“边沿卷曲”可以通过滚卷、施力、或卷曲纸板坯件100的第一边缘107形成,其变成侧壁305的边缘或“顶部”边缘。更特别地,为了形成边沿卷曲,纸板坯件100的边缘107可以滚卷、施力、或卷曲,使得边缘的外端或远端转向并与纸板基板105接触,并保持这个位置。相比而言,对于不完全形成的边沿卷曲,当试图形成边沿卷曲时,边缘可能与纸板基板105短暂接触,但该边缘的外端或远端不保持这个位置。使用对比粘合剂制成的纸板容器上形成的边沿卷曲不完全形成,特别是沿接缝310所处的部分。因此,对比粘合剂制成的纸板容器的边沿形成“鸢尾花”或“狗耳朵”,尤其是沿接缝存在的边沿。

边沿卷曲遍布纸板制品的第一或“顶部”边缘的周边或圆周或仅其一部分。在边沿形成后和布置在可收缩薄膜和纸板基板之间的粘合剂115至少部分固化后,边沿舒展的量是边沿或边沿卷曲的长度的小于约5%、小于约4%、小于约3%、小于约2%、小于约1%、小于约0.5%、小于约0.1%、小于约0.05%,或小于约0.01%。在至少一个具体的实施例中,在边沿形成后舒展的边沿的量基本上没有。换句话说,纸板容器可以由具有使用粘合剂115将可收缩薄膜103固定到纸板基板105上的纸板坯件100制成,其不呈现或基本上不呈现边沿舒展或“鸢尾花”或“狗耳”,当在23°C的温度下从纸板基板105分离可收缩薄膜103所要求的的剥离强度小于330g/2.54cm、或小于315g/2.54cm、或小于300g/2.54cm、或小于290g/2.54cm时。

可收缩薄膜103可以是单轴或双轴取向。在至少一个具体的实例中,可收缩薄膜103可以是双轴取向的热收缩聚合物薄膜。在至少一个具体的实例中,可收缩薄膜103可以是单轴取向的热收缩聚合物薄膜。可收缩薄膜103可以是一种单层薄膜或多层薄膜。沿挤出方向的取向被称为机器方向(MD)取向。垂直于挤出方向的取向被称为横向方向(TD)取向。取向可以通过先在MD然后在TD取向拉伸或牵引薄膜完成。吹塑薄膜或流延薄膜也可以在薄膜挤出过程后,再在一个或两个方向上由拉幅机(tenter)框架取向定向。该定向可以是顺序的或同步的,这取决于所需的薄膜的功能。典型的商业定向过程是BOPP(双轴取向的聚丙烯)拉幅机法、吹塑薄膜和LISIM技术。用作可收缩薄膜103的市售薄膜可包括,但不限于,自威斯康星州的奥什科什的Bemis Clysar公司可得的HPG(HP Gold)、LLGT、VEZT、LLG、ABL。在一个或多个实施例中,第一层或薄膜103可以是一种不可收缩薄膜。不可收缩薄膜可以是由当加热到温度高达约100°C时不收缩的一种或多种聚合物材料制成。可用于制造不可收缩薄膜的示例性材料可包括,但不限于,一种或多种聚乙烯、一种或多种聚丙烯、一种或多种聚酯以及类似物。

所得到的单层和/或多层可收缩薄膜103的总厚度可以不同。约5μm至约50μm,或约10μm至约30μm的总薄膜厚度适用于大多数的纸板容器。可收缩薄膜103可以具有任何所希望的厚度。优选地,可收缩薄膜103的厚度足以减少或防止可收缩薄膜103断裂、撕裂、裂开,或以其他方式借此形成孔。可收缩薄膜103具有的厚度可以是从低至约5μm、约10μm,或约15μm到高至约20μm、约25μm、约30μm,或约35μm。例如,可收缩薄膜103的厚度可以为约11.43μm、约12.7μm、约15.24μm,或约19.05μm。

可收缩薄膜103的表面积从原始或起始表面积到第二或最终表面积缩小或减少的量为约5%、约10%、约15%、约20%、约25%、约30%、约35%、约40%、约45%、约50%、约55%、或约60%,基于原始或起始表面积。例如,可收缩薄膜103的表面积从原始或起始表面积到第二或最终表面积缩小或减少的量为约10%至约30%、约15%至约30%、约8%至约20%、约15%至约35%、约12%至约33%、约25%至约35%,或约10%至约40%。在另一实例中,当经受约40°C至约100°C的温度时,具有表面积为约100cm2的热收缩薄膜可以减少至约95cm2、约90cm2、约85cm2、约80cm2、约75cm2、约70cm2、约65cm2、约60cm2、约55cm2、约50cm2、约45cm2、或约40cm2。在至少一个具体的实例中,当加热至102°C的温度下10分钟时,可收缩薄膜103的表面积可以缩小的量为约40%、约45%、约50%、约55%、或约60%。可收缩薄膜103的收缩可以根据ASTM D1204进行测量。

第二层105可以是或包括任何能够形成所希望的纸制容器的纸板材料。应该指出的是,第二层105可以是或包括非纸板或非纸基材料,如一种或多种聚合物,例如聚烯烃,和/或金属,例如铝。适合用作第二层或基板105的纸板材料具有的基重可以为约163克至约550克每平方米(约100磅至约339磅每3000平方英尺)纸板基板,或约195克至约500克每平方米(约120磅至约306磅每3000平方英尺)纸板基板。纸板材料的基重可以是从低至约163克、约195克、约210克、约225克、约250克、或约275克,到高至约325克、约350克、约375克、约400克、约425克,或约450克每平方米纸板基板。纸板材料具有的厚度可以是从低至约175μm、约200μm、约225μm、或约250μm,到高至约350μm、约400μm、约450μm、约500μm、约550μm或约600μm。在另一实例中,纸板材料的厚度为约185μm至约475μm,约215μm至约425μm,或约235μm至约375μm。

如果第二层105是纸板或包括纸板,则该纸板可以涂覆或未涂覆一种或多种额外的材料。例如,纸板可以未涂覆,例如没有蜡、粘土、聚乙烯和其他涂层材料。在另一实例中,合适的纸板可以是或包括在一侧或两侧涂覆有一种或多种蜡、一种或多种粘土,和/或一种或多种聚烯烃的纸板。例如,纸板可以使用任何合适的方法涂覆有聚乙烯。在一个实例中,聚乙烯涂层可以通过挤压工艺施加到纸板上。聚乙烯和/或其他聚合物材料可以涂覆到纸板上,以提供液体抵抗特性和/或作为一个热密封涂层。可用于涂覆这种纸板的合适的聚合物材料可包括,但不限于,聚乙烯、聚丙烯、聚酯,或它们的任意组合。如果纸板上涂覆有一种材料,例如蜡或聚合物材料,则该涂层具有的厚度可以是从低至约0.002mm、约0.005mm、约0.01mm、约0.03mm、约0.05mm、约0.07mm、或约0.1mm,到高至约0.15mm、约0.17mm、约0.2mm、约0.25mm、约0.3mm,或约0.35mm。

可用作第二层105的市售纸板材料可包括,但不限于,固体漂白硫酸盐(SBS)纸杯纸、漂白的原生板、未漂白的原生板、再生漂白板、再生未漂白板、或它们的任意组合。例如,从喬治亞太平洋合板公司(Georgia-Pacific Corporation)获得的SBS纸杯纸可用作第二层105。

在一个或多个实施例中,可收缩薄膜103和/或第二层105一个或多个表面(例如纸板基板)的至少一部分可通过电晕和/或火焰放电处理被氧化。氧化可收缩薄膜103和/或第二层105的表面可以增加或提高处理过的表面的表面能。可收缩薄膜103具有的表面能(处理过的或未经处理的)可以是大于约30达因/cm、大于约35达因/cm、大于约38达因/cm、大于约40达因/cm、大于约42达因/cm、大于约44达因/cm,或大于约46达因/cm。在至少一个实施例中,接触粘合剂115的可收缩薄膜103的表面,接触粘合剂115的第二层105的表面,和/或可涂有油墨的第二层105的表面可进行电晕和/或火焰处理。

用于制造坯件100的方法可以包括将一种粘合剂115施加到可收缩薄膜103和/或第二层105上。可收缩薄膜103和第二层105可以彼此接触,使得粘合剂115可以至少部分地将该可收缩薄膜103固定到第二层105上。施加到可收缩薄膜103和/或第二层105上的粘合剂115的量的范围可以从低至约0.1磅、约0.3磅、约0.5磅、约1磅、约2磅、或约3磅,到高至约5磅、约6磅、约7磅、约8磅、约9磅、约10磅、约11磅、或约12磅的粘合剂115/3000平方英尺的可收缩薄膜103或第二层105。例如,施加到第二层105上的粘合剂115的量可以是约0.3磅至约3磅的粘合剂115/3000平方英尺的可收缩薄膜103或第二层105,约2.5磅至约6磅的粘合剂115/3000平方英尺的可收缩薄膜103或第二层105,约4磅至约8.5磅的粘合剂115/3000平方英尺的可收缩薄膜103或第二层105,或约1.5磅至约6.5磅的粘合剂115/3000平方英尺的可收缩薄膜103或第二层105。可施加多个粘合剂115的涂层来达到上述量。粘合剂115可通过本领域中已知的任何合适的方法施加。例如,可以采用粘合剂115的喷涂、刷涂、柔版印刷或任何其他合适的涂覆方法。

坯件100可形成为纸板辊(图中未示出)的一部分,其包括多个于其中形成的坯件100。坯件100可从纸板辊切割。可以形成纸板辊,其包括在其中形成的任何合适数目的纸板坯件。

如上文所述,图3示出了根据一个或多个实施例纸杯300的局部剖透视图。纸杯300包括一个侧壁305、一个底板或杯底320和一个边沿卷曲315。侧壁305可以包括可收缩薄膜103和纸板基板105。可收缩薄膜103可形成或提供侧壁305的至少一部分内表面,并且纸板基板105可形成或提供侧壁305的至少一部分外表面。如图3所示,可收缩薄膜103没有收缩以提供收缩薄膜103。

侧壁305可以通过滚动或以其他方式放置图1中所描绘的坯件100的第三和第四边缘111、113彼此接触以形成接缝310而形成。例如,坯件100可以围绕心轴成形以形成接缝310。因此,第一边缘107可以形成侧壁305的第一或“顶部”边缘,并且第二边缘109可以形成侧壁305的第二或“底部”边缘。如果纸板基板105涂覆有一种聚合物材料,例如聚乙烯,则侧壁305可以热密封为提供一个密封接缝310。接缝310也可以使用一种或多种粘合剂,例如适合于将第三和第四边缘111、113密封到彼此上的粘合剂115或任何其他的粘合剂。如图所示,粘合剂115可以用于沿第三和第四边缘111、113将该可收缩薄膜103固定到纸板基板105上,使得其可以存在于接缝310内。

边沿卷曲315可以通过滚卷、折叠、卷曲,或以其他方式对侧壁305的第一边缘或顶部边缘朝向本身施力而形成。边缘卷曲315可以通过朝向纸板基板105对侧壁305的第一边缘施力而形成。

坯件100的第二边缘109形成侧壁305的第二或“底部”边缘。纸杯300的底板320可布置在或以其他方式固定到侧壁305上,例如靠近或邻近侧壁的第二边缘,使得侧壁305和底板320定义了一个容器体积330。底板320可以使用粘合剂115、另一种粘合剂和/或通过其他方法例如热密封,通过联接、附着、连接、固定、附接、连接,或以其他方式固定到侧壁305上。例如,类似于纸板基板105,底板320可涂覆有能够在纸板基板上的聚合物材料(如果存在的话)之间形成密封的聚合物材料。

侧壁305的外和/或内表面可以包括一个或多个适用于纸板基板105的印刷模式。“印刷模式”和类似术语可以提及美学的油墨印刷模式。但是,这样的特征可以有例如表示填充线的功能方面。

纸杯300可以有任何合适的容器体积330。例如,容器体积330的范围可以从低至约20mL、约40mL、约60mL、约80mL、约100mL,到高至约120mL、约200mL、约300mL、约400mL、约500mL、约750mL、约1000mL、约1300mL或约1500mL。例如,容器体积595可以是从约150mL至约500mL、约450mL至约1000mL、约400mL至约900mL、或约800mL至约1300mL。

可收缩薄膜103收缩或从初始状态过渡到收缩状态所要求的时间可以基于一个或多个因素变化:例如可收缩薄膜的面积;可收缩薄膜的厚度;接触或以其他方式与可收缩薄膜103具有热交换关系的热流体的温度;在可收缩薄膜103收缩时,流入在可收缩薄膜103与第二层105之间形成的体积、空间或“间隙”103的空气或其他流体的量或流速;或这些和/或其他因素的组合。在初始状态下,可收缩薄膜103可以是不受任何预先收缩,或该薄膜103可部分或预收缩但没有完全收缩。当流体以温度约70°C至约100°C接触可收缩薄膜103时,可收缩薄膜103从非收缩状态到收缩状态所要求的时间量可以是每100mL的容器体积330约10秒或以下、约9秒或以下、约8秒或以下、约7秒或以下、约6个秒或以下、约5秒或以下、约4秒或以下、约3秒或以下、约2秒或以下、约1秒或以下,或约0.5秒或以下。例如,当一种流体以温度约80°C至约100°C接触可收缩薄膜103时,可收缩薄膜103可以在每100mL的容器体积330约0.5秒至2秒的时间内从非收缩状态过渡到收缩状态。例如,当一种流体以温度约90°C接触可收缩薄膜103时,如果容器体积是约600mL,则可收缩薄膜103可以在约3秒至12秒内从非收缩状态过渡到收缩状态。

在形成纸板产品例如纸杯300后,可收缩薄膜103可以任选地在制造的部位收缩以提供具有已经收缩的可收缩薄膜103的纸板产品。换句话说,可以制造并出售或以其他形式分配具有已经过渡到收缩状态的薄膜103的纸板产品。

图4描绘了根据一个或多个实施例的纸杯400的截面视图,该纸杯400具有一个边沿卷曲315、一个收缩薄膜103和形成于或位于收缩薄膜403与纸板基板105之间的间隙404。如图4所示,纸板基板105可以包括形成的或穿过其中定义的一个或多个通气孔(示出了两个406)。通气孔406可以作为空气或其他气体从纸板基板105外的位置流入至间隙103的流动路径。虽然一个或多个通气孔406不存在时可收缩薄膜103可以收缩,该一个或多个通气孔406可以帮助可收缩薄膜103收缩。在可收缩薄膜103收缩时,可在纸板基板105与可收缩薄膜103之间形成真空。真空的存在可以减少和/或阻止可收缩薄膜103的收缩或完全收缩。具有穿过纸板基板形成的一个或多个通气孔406在可收缩薄膜103收缩时可以允许空气或其他流体流入间隙404。因此,穿过纸板基板105形成一个或多个通气孔406可以使得大多个纸质容器,例如纸杯400,具有以更一致和可靠的方式收缩的可收缩薄膜103。可收缩薄膜103的可靠和一致的收缩可以提供用于出售给消费者的更经济的所希望的产品。

通气孔406可以通过使用刀、穿孔器、针或其他可以对纸板基板105穿孔的刚性装置,以及其他合适的装置或方法(如激光)来将纸板基板105切穿,从而创造通气孔或开口。该一个或多个通气孔406的合适的形状的可包括但不限于,U形孔、大片、小片、狭缝、穿孔、X形切口、圆孔,或任何其他形状。如果穿过纸板基板105形成两个或更多个通气孔406,则该两个或更多个通气孔406的形状或配置及/或尺寸相对于彼此可以相同或不同。

在热收缩薄膜103收缩时,纸板容器可以容纳的液体的量可以减少。如图4所示,间隙404占据了纸杯400内一个不包含任何液体的空间或体积。例如,相对于可收缩薄膜103收缩前的容器体积330,容器体积330可减少约35%或以下、约30%或以下、约25%或以下、约20%或以下、约15%或以下、约10%或以下、或约5%或以下,其中可收缩薄膜103收缩并且形成间隙404。因此,该纸杯400可以超过尺寸以便使得该纸杯400能够容纳所希望量的一种热液体。

实例

为了提供上述讨论的更好地理解,提出了下面的多个非限制性实例。虽然这些实例可以针对特定的实施例,但它们不被视为在任何具体方面限制本发明。所有的份数、比例和百分数均以重量计,除非另有说明。

在对比实例(C1)中使用的对比粘合剂是一种两部分粘合剂。第一组分是聚丙烯酸乙基酯粘合剂(购自Henkel的38-063A),并以25重量份的量使用。第二组分,一种固化剂,是一种二异氰酰基己烷均聚物(购自Henkel的38-060A)并以1重量份的量使用。在本发明的第一实例(Ex.1)中所用的粘合剂是单部分粘合剂33-9080,一种聚乙烯乙酸乙烯酯粘合剂,购自Henkel。在本发明的第二实例(Ex.2)中所用的粘合剂是单部分粘合剂33-9192,一种聚乙烯乙酸乙烯酯粘合剂,购自Henkel公司。

三种粘合剂的储能模量(弹性)和损耗模量是按照下列程序测量的。储能模量和损耗模量可以使用TA Instruments DMA Q800测量。对于DMA测试,选择剪切夹层模式。在这种模式下的变形,同一样品的两个相等大小的片在一个固定板和一个可动板之间剪切。在测试过程中收集模量数据。对于每个样品,在1Hz和3Hz的频率下,温度以5°C/min的速率从35°C升高到120°C。结果示于如下的表1和表2。

如表1所示,实例1和实例2的粘合剂的储能模量都显著大于对比粘合剂C1的储能模量。例如,在温度40°C和1Hz下Ex.1粘合剂的储能模量是约7.532MPa,其比对比粘合剂C1高约1,500%。在40°C和1Hz下Ex.2粘合剂的储能模量是约3.979MPa,其比对比粘合剂C1高约792%。在温度100°C和1Hz下Ex.1粘合剂的储能模量是约0.6456MPa,其比对比粘合剂C1高约488%。在100°C和1Hz下Ex.2粘合剂的储能模量是约0.3437MPa,其比对比粘合剂C1高约260%。

如表2所示,实例1和实例2的粘合剂的损耗模量都显着大于对比粘合剂C1的损耗模量。例如,在温度40°C和1Hz下Ex.1粘合剂的损耗模量是约1.007MPa,其比对比粘合剂C1高约610%。在40°C和1Hz下Ex.2粘合剂的损耗模量是约0.7145MPa,其比对比粘合剂C1高约433%。在温度100°C和1Hz下Ex.1粘合剂的损耗模量是约0.3668MPa,其比对比粘合剂C1高约98%。在100°C和1Hz下Ex.2粘合剂的损耗模量是约0.1815MPa,其比对比粘合剂C1高约485%。

剥离强度测试

测定了对比粘合剂(C1)和两个适于在本发明(Ex.1和Ex.2)中作为粘合剂使用的粘合剂的剥离强度值。用各粘合剂将热收缩薄膜粘在纸板基板上,并且在23°C的温度下4天和147天的时间后,测定从纸板基板上分离该热收缩薄膜所需的剥离强度。在所有的实例中使用的热收缩薄膜是15.24μm厚(60量度)HPG热收缩聚乙烯薄膜,购自威斯康星州奥什科什市Bemis Clysar公司。在所有的实例中使用的纸板基板是P2S SBS纸板,购自乔治亚太平洋合板公司。该纸板具有的基重为180磅/3000平方英尺,并且厚度为16.5密耳。用于将热收缩薄膜固定到纸板基板上的粘合剂的用量是3磅/3000平方英尺。杯子在相同条件下在一个PMC1250纸杯成形机上成形,这些条件是用于生产P1S单壁热饮杯的标准工作条件。

从实例(C1、Ex.1和Ex.2)的纸板基板上分离该热收缩薄膜所要求的剥离强度是根据下列程序测定的。用粘合剂将该可收缩薄膜与该纸板基板固定到彼此上,并且可以从中切一个1英寸宽的样品。可收缩薄膜的一端和纸板基板的相应端被固定在相对的夹子上,并且在23°C的温度下以180°的角度和每分钟1英寸的速度彼此拉开。在整个剥离中,使用了Instron拉伸测试仪Model5943,以每秒25个数据点的频率来测定力。测量的力的平均值是从纸板基板上分离可收缩薄膜所要求的剥离强度。

对比实例C1和实例Ex.1及Ex.2都在Comco压力电晕处理机内以输出功率1.8KW进行等离子体处理。表3和表4示出了分别在4天、147天的老化周期后实例C1、Ex.1和Ex.2的粘合剂的平均剥离强度值。

如表3所示,实例1和实例2中的粘合剂与对比实例C1相比,提供了显著降低的剥离强度值。例如,Ex.1的平均剥离强度是211.9g/2.54cm,其只有对比粘合剂所提供的剥离强度值的约61.4%。同样地,Ex.2的平均剥离强度是224.5g/2.54cm,其只有对比粘合剂所提供的剥离强度值的约65%。然而,实例1和实例2的粘合剂用于制造具有完全卷曲的边沿的纸杯。相比之下,对比实例C1的粘合剂不能制造具有完全形成的边沿的纸杯。更具体的是,用对比实例C1的粘合剂制造的纸杯的侧壁的顶部边缘没有完全卷曲。使用视觉观察确定了实例1和实例2的杯子的边沿确实完全形成,而对比实例C1的杯子上的边沿没有完全形成。使用了与对比粘合剂C1相比提供显著更低的剥离强度的粘合剂制造的实例1和实例2的纸杯,其边沿能够完全卷曲,这是出人意料并且出乎意料的。

不希望被理论所束缚,据信,当边沿通过卷曲纸杯侧壁的第一边缘形成时,实例1和实例2的高储能模量的粘合剂允许粘合剂吸收比对比粘合剂C1更多的能量。使用对比粘合剂C1,据信,由卷曲边沿引起的能量转移到薄膜和纸板之间的界面,它在那里降低了结合的强度,而不是被粘合剂吸收。降低可收缩薄膜和纸板基板之间的结合的强度,导致鸢尾花出现,其中侧缝卷曲成部分边沿的形式,这将导致边沿的不完全形成。

如表4所示,实例1和实例2的剥离强度值仍显著低于对比实例C1。如表4所示,实例1和实例2的粘合剂在老化过程中表现出一些额外的固化,这是由于该粘合剂不包括额外的固化剂或硬化剂。

已经使用一组数值上限和一组数值下限描述了某些实施例和特征。应该理解,除另有说明外,从任何下限到任何上限的范围都是可以设想到的。某些下限值、上限值和范围在以下的一个或多个权利要求中出现。所有的数值都是“约”或“大约”所指示的值,并且考虑到了由本技术领域的普通技术人员可以预期的实验误差和变化。

上面已经定义了不同术语。对于在权利要求中使用的未在上述进行定义的术语,其应给予由相关领域的人员在这个术语体现在至少一个出版或发行的专利中所给予的最宽泛的定义。此外,本申请引用的所有专利、测试程序和其他文献通过引用完全结合在此,其程度是当这些披露内容不会与本申请不一致并且对于其中允许此种并入的所有司法管辖权。

虽然前述内容是针对本披露的实施例,可以设计本披露的其他和另外的实施例而不偏离其基本范围,并且其范围由随后的权利要求所确定。

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