多層材料和容器以及制造容器的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多層材料和由至少一個(gè)多層材料形成的一種容器(例如，飲料膠囊)。還提供了一種制作飲料容器的方法。所述多層材料包括：一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成；以及，一個(gè)密封層，由適于形成與另一表面的密封的材料形成。所述多層材料或容器還包括墊圈層或墊圈帶，所述墊圈層或墊圈帶由具有多個(gè)通道的材料形成，所述多個(gè)通道適于接收所述密封層的材料的至少一部分。
【專利說明】多層材料和容器以及制造容器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]描述的實(shí)施方案涉及多層材料和容器以及制造容器的方法，尤其涉及相比于常規(guī)的多層材料和容器，具有改進(jìn)的阻隔性能(barrier property)、生產(chǎn)效率或其他優(yōu)勢的多層材料和容器以及制造容器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]接下來的背景討論并非承認(rèn)下面討論的任何事物都可引用作為現(xiàn)有技術(shù)或公知常識(shí)。下面列舉的文件整體以引用的方式納入本文。
[0003]用于食物或其他環(huán)境敏感產(chǎn)品的容器通常由多層材料形成，所述多層材料包括一個(gè)或多個(gè)阻隔層，提供免受一個(gè)或多個(gè)環(huán)境因素例如光、氧和水分影響的阻隔部。對(duì)氧敏感的產(chǎn)品例如可被容納在具有氧阻隔層的包封部內(nèi)。在密封容器之前，容器內(nèi)的空氣可被排空和/或替換為惰性氣體例如氮?dú)?。這為被包封的產(chǎn)品提供了延長的保存期限。通常，容器的阻隔保護(hù)越好，保存期限越長。
[0004]所述容器在阻隔保護(hù)方面的一個(gè)薄弱點(diǎn)在于，用于將一個(gè)或多個(gè)多層材料密封在一起以將食物或其他易腐壞產(chǎn)品容納在容器內(nèi)的密封部。
[0005]咖啡易濾包例如可被容納在由一個(gè)多層材料板形成的袋或包中，該多層材料板沿著邊緣接縫被折疊或被密封，以限定用于容納咖啡易濾包的封閉空間。該多層材料板通常由如下部分形成:透明保護(hù)材料的外部層(外部基底層)，例如聚烯烴或聚酯；圖形材料的中間層(圖形層)，例如墨施加至阻隔材料的另一中間層(阻隔層)(例如，鋁箔、金屬化聚酯或乙烯乙烯醇(Ethylene Vinyl Alcohol, EVOH));以及,密封材料的內(nèi)部層(密封層)，例如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。阻隔層尤其用作限制氧的通過的阻隔部。
[0006]通常，通過將板的一個(gè)邊緣部分的密封層熱密封(還稱作焊接)至該板的另一邊緣部分的密封層，來形成所述容器的邊緣接縫?？赏ㄟ^多種技術(shù)(例如，通過使用經(jīng)加熱的工件的直接接觸，或者通過使用超聲波的間接接觸)來完成熱密封，從而將對(duì)應(yīng)的層或表面中的一個(gè)或兩個(gè)加熱至充分的熔融溫度，以形成密封部、結(jié)合部或焊接部。
[0007]所述容器的邊緣接縫通常包括雙層的密封材料。與阻隔材料例如鋁箔、金屬化聚酯或EVOH的阻隔性能相比，密封材料例如PE和PP具有較差的阻隔性能。組合密封層沿著接縫被暴露于氧，從而在阻隔保護(hù)方面是一個(gè)薄弱點(diǎn)。
[0008]另一實(shí)施例是由多層材料形成的且容納期望劑量的咖啡渣、茶葉或其他期望配料的單份供應(yīng)(single serve)飲料膠囊(beverage capsule)。所述飲料膠囊通常包括:杯形主體，容納期望的配料；以及，蓋，被熱密封至所述主體的唇緣。所述飲料膠囊還可容納過濾器，所述過濾器通常被粘附至所述主體的內(nèi)面表面，從而不妨礙所述蓋和所述主體之間的密封。
[0009]在圖1 (現(xiàn)有技術(shù))中示出了用于常規(guī)飲料膠囊的密封邊緣。用于所述膠囊的主體Bd的多層材料MM通常由如下部分形成:聚苯乙烯(PS)的外部基底層O、EVOH的阻隔層B以及PE或PP的密封層S。EVOH的阻隔層B尤其用作限制氧的通過的阻隔部。用于所述膠囊的蓋C的多層材料MM通常由如下部分形成:聚對(duì)苯二甲酸乙二醇脂(PET)的外部基底層O ;墨的圖形層G，施加至鋁箔的阻隔層B ；以及，PE或PP的密封層S。鋁箔的阻隔層B尤其用作限制氧的通過的阻隔部。
[0010]蓋C的密封層S通常被熱密封至主體Bd的唇緣上的密封層S，以形成密封部。與穿過由材料例如PET形成的阻隔層B在箭頭Y的方向上橫向提供的阻隔相比，由材料例如PE或PP在唇緣的寬度上形成的合成密封部(resultant seal)沿著該密封部的、箭頭X的方向上的平面提供了對(duì)不良成分例如氧的較差的阻隔。
[0011]將過濾器粘附至所述單份供應(yīng)飲料膠囊的主體的內(nèi)面表面呈現(xiàn)了另外的劣勢，這些劣勢包括生產(chǎn)低效，以及與粘附至由于通過熱成形對(duì)主體材料的拉伸而被削弱的側(cè)壁相關(guān)聯(lián)的困難。
[0012]需要解決了上述問題或者相對(duì)于常規(guī)多層阻隔材料或容器具有優(yōu)勢的這樣的多層阻隔材料和由此材料形成的容器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種多層材料，包括:
[0014]a) 一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成；
[0015]b) 一個(gè)密封層，由適于形成密封的材料形成；以及
[0016]c) 一個(gè)墊圈層，由具有多個(gè)通道的材料形成，所述多個(gè)通道適于接收所述密封層的材料的至少一部分，其中所述阻隔層和所述墊圈層比所述密封層具有更高的熔融溫度。
[0017]在另一方面，本發(fā)明提供了一種容器，包括:
[0018]a)至少一個(gè)多層材料，具有
[0019]i) 一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成；以及
[0020]ii) 一個(gè)密封層，由適于形成密封的材料形成；以及
[0021]b)至少一個(gè)墊圈帶，由具有多個(gè)通道的材料形成，所述多個(gè)通道適于接收所述密封層的材料的至少一部分；
[0022]其中所述阻隔層和所述墊圈帶比所述密封層具有更高的熔融溫度，以及其中所述容器由所述至少一個(gè)多層材料形成，且所述密封層形成一個(gè)密封邊緣，以及所述至少一個(gè)墊圈帶被布置在所述密封邊緣內(nèi)。
[0023]在另一方面，本發(fā)明提供一種飲料膠囊，用在飲料制備機(jī)中，所述飲料膠囊包括:
[0024]一個(gè)主體，具有從端壁延伸至開口以限定一個(gè)內(nèi)部空間的一個(gè)側(cè)壁，所述開口被一個(gè)輪狀邊緣環(huán)繞；
[0025]一個(gè)過濾器，被布置在所述主體中，以在所述開口和所述過濾器之間限定一個(gè)配料腔室；
[0026]一個(gè)或多個(gè)配料，被布置在所述配料腔室中，用于制備一種期望的飲料；以及
[0027]一個(gè)蓋，用于覆蓋所述開口 ；
[0028]所述過濾器包括一個(gè)墊圈部分，所述墊圈部分被布置在所述輪狀邊緣和所述蓋之間，所述墊圈部分具有多個(gè)通道，所述多個(gè)通道包含一個(gè)密封材料，所述密封材料適于密封在所述輪狀邊緣和所述蓋之間的所述墊圈部分。[0029]在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于制作飲料膠囊的方法，所述飲料膠囊用在飲料制備機(jī)中，所述方法包括如下步驟:
[0030]將可成型的過濾器的墊圈部分熱密封至主體的一個(gè)輪狀邊緣，所述主體具有從端壁延伸至開口以限定一個(gè)內(nèi)部空間的一個(gè)側(cè)壁，所述開口被所述輪狀邊緣環(huán)繞；
[0031]將所述過濾器成型至所述內(nèi)部空間內(nèi)的一個(gè)期望形狀，以限定所述開口和所述過濾器之間的一個(gè)配料腔室；
[0032]為所述配料腔室填充期望量的配料；以及
[0033]將一個(gè)蓋熱密封至所述墊圈部分，用于覆蓋所述開口 ；
[0034]其中所述主體和所述蓋中的每一個(gè)都包括一個(gè)多層材料，所述多層材料具有:(i)一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成；以及(ii) 一個(gè)密封層，由適于密封至另一表面的材料形成；
[0035]以及其中所述墊圈部分具有多個(gè)通道，用于接收所述主體和所述蓋的所述密封材料的至少一部分，所述墊圈部分比所述主體的和所述蓋的所述密封層具有更高的熔融溫度。
[0036]在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于制作飲料膠囊的方法，所述飲料膠囊用在飲料制備機(jī)中，所述方法包括如下步驟:
[0037]將過濾器的墊圈部分固定至主體的輪狀邊緣，所述主體具有從端壁延伸至開口以限定一個(gè)內(nèi)部空間的一個(gè)側(cè)壁，所述開口被所述輪狀邊緣環(huán)繞，所述過濾器具有一個(gè)過濾器部分，所述過濾器部分被布置在所述內(nèi)部空間內(nèi)，以在所述開口和所述過濾器之間限定一個(gè)配料腔室；
[0038]為所述配料腔室填充期望量的配料；以及
[0039]將一個(gè)蓋熱密封至所述墊圈部分，用于覆蓋所述開口 ；
[0040]其中所述主體和所述蓋中的至少一個(gè)包括一個(gè)多層材料，所述多層材料具有:(i)一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成；以及(ii) 一個(gè)密封層，由適于密封至另一表面的材料形成；
[0041]以及其中所述墊圈部分具有多個(gè)通道，用于接收所述主體和所述蓋中的至少一個(gè)的所述密封材料的至少一部分，所述墊圈部分比所述主體的和所述蓋的所述密封層具有更高的熔融溫度。
[0042]一旦閱讀了下面對(duì)說明書的具體實(shí)施例的描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了本文公開的教導(dǎo)的其他方面和特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]隨此包括的附圖用于例示本說明書的物品、方法和裝置的多個(gè)實(shí)施例，且所述附圖不意在以任何方式限制教導(dǎo)的范圍。為了例示的簡單和清楚起見，只要認(rèn)為適當(dāng)，參考數(shù)字在附圖之間可重復(fù)，用來指示相應(yīng)或類似的元件。
[0044]圖1 (現(xiàn)有技術(shù))是常規(guī)飲料膠囊的邊緣接縫的示意性截面圖；
[0045]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的多層材料的示意性放大立體圖；
[0046]圖3是沿著線3-3所觀察的圖2的多層材料的示意性截面圖；
[0047]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的多層材料的示意性截面圖；[0048]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的多層材料的示意性截面圖；
[0049]圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的多層材料的示意性截面圖；
[0050]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的、被折疊以形成容器的多層材料的立體圖；
[0051]圖8是如圖7中所示的、由多層材料形成的用于容器的接縫的截面圖；
[0052]圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的、被折疊以形成容器的多層材料連同墊圈帶的分解立體圖；
[0053]圖10是用于如圖9中所示的由多層材料形成的容器以及墊圈帶的接縫的截面圖；
[0054]圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的容器的分解截面圖；以及
[0055]圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的容器的分解截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056]下面將描述多個(gè)裝置或方法，以提供所要求保護(hù)的發(fā)明的實(shí)施例。所述要求保護(hù)的發(fā)明不限于具有下面描述的任何一個(gè)裝置或方法的所有特征的裝置或方法，也不限于具有與下面描述的多個(gè)裝置或所有裝置共通的特征的裝置或方法。所述要求保護(hù)的發(fā)明可以存在于下面描述的裝置元件或方法步驟的組合或子組合中。可能的是，下面描述的裝置或方法不是所述要求保護(hù)的發(fā)明的實(shí)施例。在所公開的發(fā)明中， 申請(qǐng)人:、發(fā)明人和/或所有權(quán)人保留下面描述的、未在該文件中要求保護(hù)的裝置或方法中的所有權(quán)利，且不丟棄、放棄也不向公眾奉獻(xiàn)通過該文件的公開內(nèi)容的任何所述發(fā)明。
[0057]在附圖中，總體以20示出根據(jù)本發(fā)明的多層材料。多層材料包括阻隔層22和密封層24。多層材料還可包括墊圈層26，或者當(dāng)多層材料被形成為如下面進(jìn)一步描述的容器50時(shí)，墊圈層可被提供作為單獨(dú)的元件。多層材料還可包括本領(lǐng)域中已知的一個(gè)或多個(gè)其他期望層，例如圖形層28、外部基底層30和支撐層Su(例如在圖11和圖12中所示出的)。
[0058]阻隔層22由如本領(lǐng)域中已知的如下一種材料形成:所述材料適于提供阻隔保護(hù)以阻止一種或多種不良成分(例如，氧、光或水分)滲透通過多層材料20，尤其適于阻止不良成分如由箭頭Y所描繪的橫向滲透穿過阻隔層22的平面。阻隔材料可包括金屬(例如，金屬箔)和金屬化聚酯、聚合物或共聚物(例如，乙烯乙烯醇(EVOH))以及其他已知的材料，以提供阻隔性能。
[0059]密封層24由適于例如使用多種技術(shù)(例如，通過使用經(jīng)加熱的工件的直接接觸，或者通過使用超聲波的間接接觸)中的一種借助于熱密封(或焊接)與另一表面形成密封的材料形成，以將對(duì)應(yīng)的層或表面中的一個(gè)或兩個(gè)加熱至充分的熔融溫度，從而形成密封部、結(jié)合部或焊接部。因而，多層材料20可被折疊和焊接至其自身或另一材料(例如，另一多層材料)，從而形成如下面進(jìn)一步描述的一個(gè)容器。用于密封層24的材料還優(yōu)選地適于在不負(fù)面影響容器的內(nèi)容物的情況下，暴露至該容器的內(nèi)容物。例如，如果容器的內(nèi)容物是食品，則密封層24優(yōu)選地由經(jīng)批準(zhǔn)的食品級(jí)材料形成。密封材料可包括聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)或具有密封性能的其他材料。
[0060]墊圈層26由具有多個(gè)通道34的材料形成，所述多個(gè)通道34至少部分地且優(yōu)選地完全延伸通過墊圈層26。通道34適于接收密封層24的材料的至少一部分，且優(yōu)選地，當(dāng)密封層24的材料被加熱至其熔融溫度時(shí)，允許密封層24的材料從墊圈層的一側(cè)流過通道34至另一側(cè)。與密封層24的材料的阻隔性能相比，墊圈層26優(yōu)選地由具有更優(yōu)良阻隔性能的材料形成。
[0061]墊圈層26還可或者替代地適于為多層材料20或由多層材料20形成的容器提供其他益處，例如生產(chǎn)效率、改進(jìn)強(qiáng)度、耐磨性和/或襯里性能或過濾性能。
[0062]墊圈材料可由多種纖維(可包括多組分纖維)例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龍或金屬纖維形成，所述多種纖維可被結(jié)合或互鎖，以形成具有通道34的板或腹板(web)。墊圈材料可替代地由非連續(xù)材料形成，所述非連續(xù)材料例如為被沉積以形成墊圈層的多種纖維，且所述纖維彼此未被結(jié)合或互鎖。墊圈材料可替代地由被穿孔以限定多個(gè)通道34的板例如PET、尼龍、聚合物或金屬板形成。
[0063]墊圈層占據(jù)所述密封部的厚度的一部分且優(yōu)選地一個(gè)相當(dāng)大的部分，且所述密封部形成在用于由一個(gè)或多個(gè)多層材料20形成的容器的密封層24之間。通道34允許墊圈層26局部地或完全地嵌入到一個(gè)或多個(gè)密封層24的材料內(nèi)，且密封層24的材料的至少一部分變?yōu)椴贾迷谕ǖ?4內(nèi)。
[0064]與用于常規(guī)多層材料MM的密封部相比，根據(jù)本發(fā)明的、在具有更優(yōu)良阻隔性能的嵌入的墊圈層26的一個(gè)或多個(gè)多層材料20的密封層24之間形成的合成密封部，在沿著所述密封部的、在箭頭X的方向上的平面具有改進(jìn)的阻隔性能。
[0065]例如，常規(guī)多層材料MM的密封層S可由厚度為T和滲透率為P的材料形成。因而，在兩個(gè)常規(guī)多層材料MM的相同密封層S之間形成的密封部的滲透率為P。根據(jù)本發(fā)明的多層材料20可具有:密封層24，由厚度為T和滲透率為P的材料形成；以及，墊圈層26，由厚
度為T和滲透率力-P的材料形成。如果墊圈層26被完全嵌入在密封層24內(nèi)，且密封層24
的材料的一半被布置在限定于墊圈層26中的通道34內(nèi)，則在相同的多層材料20之間形成
的密封部的滲透率為墊圈層26相對(duì)于密封層24的通過密封部的厚度的比率越大，密
4
封部的阻隔性能越好。注意到，在該實(shí)施例中的滲透率P意在是代表性的，而非是一個(gè)精確量。該實(shí)施例的要點(diǎn)在于示出，與如圖1(現(xiàn)有技術(shù))中示出的常規(guī)多層材料MM相比，使用根據(jù)本發(fā)明的、具有更良好阻隔性能的墊圈層26的多層材料20，提供更良好的阻隔性能。
[0066]返回參考可期望用于多層材料20的其他層，圖形層28由適于呈現(xiàn)如期望用于由多層材料20形成的容器的圖形或者一個(gè)或多個(gè)背景顏色的墨或其他合適的材料形成。外部基底層30優(yōu)選地由透明材料形成，所述透明材料適于覆蓋和保護(hù)圖形層28，同時(shí)允許圖形或背景顏色可見。外部基底材料可由聚烯烴或聚酯或本領(lǐng)域已知的其他材料形成。支撐層32優(yōu)選地由可形成為期望形狀的材料例如可成型的金屬或聚合材料形成。
[0067]墊圈層26和阻隔層22(以及在適用的情況下的其他層，例如圖形層28、外部保護(hù)層30和支撐層Su)，至少部分地由具有充分高于密封層24的熔融溫度的熔融溫度的材料形成，從而當(dāng)多層材料20被加熱至密封層24的熔融溫度或被加熱為高于密封層24的熔融溫度從而形成一個(gè)密封部時(shí)，不會(huì)不利地影響各自層的性能。墊圈層26例如可由限定通道34的雙組分纖維形成。雙組分纖維可 包括具有高于密封層24的熔融溫度的熔融溫度的一部分，以及具有與密封層24的熔融溫度相同或者低于密封層24的熔融溫度的一部分。結(jié)果，當(dāng)多層材料20被加熱至密封層24的熔融溫度或被加熱為高于密封層24的熔融溫度時(shí)，形成墊圈層26的雙組分纖維的一部分可熔融(可增強(qiáng)與密封層24所形成的密封)，而雙組分纖維的剩余部分將保持不受影響，從而繼續(xù)限定通道34。
[0068]參考圖2和圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的多層材料20a。多層材料20a包括阻隔層22、密封層24和墊圈層26，以及圖形層28和外部基底層30，都如上面所描述的。墊圈層26被完全嵌入在密封層24內(nèi)。當(dāng)多層材料20a被密封至另一表面(例如，相同的多層材料20a的折疊部分的密封層24)時(shí)，密封層24被加熱至其熔融溫度(或者被加熱為高于其熔融溫度但是小于其他層的熔融溫度)，并且在期望的壓力下緊壓在鄰接表面上且持續(xù)期望的停留時(shí)間，從而它可形成與鄰接表面的密封(如圖8中所示)。
[0069]對(duì)此及下文所描述的其他實(shí)施方案，應(yīng)理解，用于形成期望的密封部的期望的熔融溫度、壓力和停留時(shí)間是相互依賴的，且還依賴于材料的類型和厚度以及生產(chǎn)條件和對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的選擇。例如，如果密封層24是LDPE，則期望的熔融溫度可在120-220攝氏度的范圍內(nèi)(只要低于其他層的熔融溫度)，期望的壓力可在20-100psi的范圍內(nèi)，期望的停留時(shí)間可在0.2毫秒至3秒的范圍內(nèi)。
[0070]參考圖4,總體以20b不出了多層材料的另一實(shí)施方案的放大不意性截面(未必按比例)。多層材料20b包括阻隔層22、密封層24和墊圈層26，以及圖形層28和外部基底層30，都如上面所描述的。多層材料20b還包括布置在阻隔層22和墊圈層26之間的結(jié)合層38，用于將這兩個(gè)層結(jié)合在一起。結(jié)合層38可由與密封層24相同的材料形成，或者它可由適于將墊圈層26結(jié)合至阻隔層22的不同材料形成。當(dāng)多層材料20b被密封至另一表面(例如，相同的多層材料20b的折疊部分的密封層24)時(shí)，密封層24被加熱至其熔融溫度(或者被加熱為高于其熔融溫度但是小于其他層的熔融溫度)，并且在期望的壓力下緊壓在鄰接表面上且持續(xù)期望的停留時(shí)間，從而它可至少局部流動(dòng)且優(yōu)選地完全流動(dòng)到墊圈層26的通道34內(nèi)，同時(shí)維持充分的密封材料以形成與鄰接表面的密封。應(yīng)理解，為使充足的材料流入通道34內(nèi)，同時(shí)使充足的材料保持密封至鄰接表面，密封層24的充足厚度是必需的。如果結(jié)合層38也由與密封層24相同的材料形成，則通道34可被局部填充有來自結(jié)合層38的材料，且所必需的密封層24的厚度較小。
[0071]參考圖5,以20c總體不出了多層材料的另一實(shí)施方案的放大不意性橫截面(未必按比例)。多層材料20c包括阻隔層22、密封層24和墊圈層26，以及圖形層28和外部基底層30，都如上面所描述的。然而，在此實(shí)施方案中，密封層24被布置為抵靠在阻隔層22上，然后墊圈層26被布置為抵靠在密封層24上，以形成外部表面(這轉(zhuǎn)而適于形成由所述多層材料20c形成的容器的內(nèi)部表面)。在此實(shí)施方案中，墊圈層26優(yōu)選地局部嵌入在密封層24內(nèi)，且密封層24的材料的一部分被接收在通道34內(nèi)。當(dāng)多層材料20c被密封至另一表面(例如，相同的多層材料20c的折疊部分的墊圈層26)時(shí)，密封層24被加熱至其熔融溫度(或者，被加熱為高于其熔融溫度但是小于其他層的熔融溫度)，且在期望的壓力下緊壓在鄰接表面上且持續(xù)期望的停留時(shí)間，從而多層材料20c可流過墊圈層26的通道34，以形成與鄰接表面的密封。多層材料20c可替代地被密封至具有密封層的另一材料(例如，在外部表面上具有密封層的常規(guī)多層材料)，其中這兩種材料的密封層被加熱至其熔融溫度(或者，被加熱為高于其熔融溫度但是小于其他層的熔融溫度)，且在期望的壓力下緊壓在鄰接表面上且持續(xù)期望的停留時(shí)間，從而這兩種材料可流過墊圈層26的通道34，以形成密封部。應(yīng)理解，為使充足的材料完全流過通道34，以密封至由相同的多層材料20c形成的另一表面，密封層24的充足厚度是必需的。如果被密封至外部表面上具有密封層的另一材料，則所必需的密封層24的厚度較小。
[0072]參考圖6，總體以20d示出了多層材料的另一實(shí)施方案的放大示意性橫截面(未必按比例)。多層材料20d包括阻隔層22、密封層24和墊圈層26，以及圖形層28和外部基底層30，都如上面所描述的。在此實(shí)施方案中，密封層24又一次被布置為抵靠在阻隔層22上，墊圈層26又一次被布置為抵靠在密封層24上，以形成外部表面(這轉(zhuǎn)而適于形成由所述多層材料形成的容器的內(nèi)部表面)。然而，在此實(shí)施方案中，墊圈層26被布置為抵靠在密封層24上，但除在期望的分立密封點(diǎn)40處以外不固定至密封層24。例如，多層材料20d可被形成，然后接著被切割成坯料，所述坯料被配置為形成期望的容器或期望的容器的一部分。所述坯料的期望的密封點(diǎn)40 (例如，周界邊緣的部分，意在隨后形成由所述多層材料20d所形成的容器的邊緣密封)，可被加熱且被密封，從而墊圈層26被固定至且優(yōu)選地被至少局部地嵌入在密封層24中。此密封操作優(yōu)選地結(jié)合切割坯料的操作一起執(zhí)行。多層材料20d的合成坯料將具有這樣一個(gè)墊圈層，該墊圈層僅在期望的密封點(diǎn)40處被固定至多層材料20d的剩余部分。當(dāng)多層材料20d被密封至另一表面(例如，相同的多層材料20d的折疊部分的墊圈層26)時(shí)，密封層24被加熱至其熔融溫度(或者，被加熱為高于其熔融溫度但是小于其他層的熔融溫度)，且在期望的壓力下緊壓在鄰接表面上且持續(xù)期望的停留時(shí)間，從而多層材料20d可流過墊圈層26的通道，以形成與鄰接表面的密封。多層材料20d可替代地被密封至具有密封層的另一材料(例如，在其外部表面上具有密封層的常規(guī)多層材料)，其中這兩種材料的密封層被加熱至其熔融溫度(或者，被加熱為高于其熔融溫度但是小于其他層的熔融溫度)，且在期望的壓力下緊壓在鄰接表面上且持續(xù)期望的停留時(shí)間，從而這兩種材料可流過墊圈層的通道34，以形成密封部。應(yīng)理解，為使充足的材料完全流過通道34，以密封至由相同的多層材料20c形成的另一表面，密封層24的充足厚度是必需的。如果密封至其外部表面上具有密封層的另一材料，則所必需的密封層24的厚度較小。
[0073]參考圖7，以50a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的容器的分解立體圖。袋形式的容器50a由根據(jù)本發(fā)明的多層材料20(在該實(shí)施例中，多層材料20a)形成。容器可具有其他形式，例如帶有經(jīng)密封的蓋的杯形容器。多層材料20被形成為期望形狀，且借助于熱密封或其他已知的密封工藝，重疊鄰接表面被密封以限定用于容納期望內(nèi)容物的內(nèi)部空間。在對(duì)容器50a內(nèi)的內(nèi)容物進(jìn)行密封之前，容器50a內(nèi)的空氣可被排空和/或可被更換為惰性氣體例如氮?dú)狻?br> [0074]參考圖8，示出了用于容器50a的密封邊緣的放大示意性橫截面視圖(未必按比例)。來自密封層24的材料被布置在限定于墊圈層26中的通道34內(nèi)。墊圈層26基本上填充在阻隔層22和密封層24之間的密封邊緣中的空間，以提供針對(duì)不良成分的增進(jìn)的阻隔保護(hù)，具體地，阻止不良成分如由箭頭X描繪沿著墊圈層26的平面滲透。
[0075]參考圖9，以50b示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的容器的分解立體圖。袋形式的容器50b可由具有用于將鄰接表面密封在一起的密封層S的常規(guī)多層材料MM制成。容器可具有其他形式，例如具有密封蓋的杯形容器。容器50b還包括墊圈帶52，所述墊圈帶52被定尺寸以在密封之前被布置在多層材料MM的重疊表面之間。墊圈帶54可以是如所示出的細(xì)長帶，但是可具有適配于特定形狀或正被密封的容器50b的部分的形式的其他形狀(例如，環(huán)形形狀)。墊圈帶52中的每一個(gè)由具有多個(gè)通道54的材料(所述材料類似于如上面所描述的墊圈層26的材料)形成，適于接收密封層S的材料的至少一部分。墊圈帶52適于提供針對(duì)不良成分的阻隔保護(hù)，具體地，適于阻止不良成分沿著墊圈帶52的如由箭頭X描繪的平面的滲透。
[0076]參考圖10，示出了用于容器50b的密封邊緣的放大的示意性橫截面視圖(未必按比例)。如所示出的，來自鄰接密封層S中的每一個(gè)的材料被接收在墊圈帶52的通道54內(nèi)，以形成密封邊緣。墊圈帶52基本上填充阻隔層B之間的密封邊緣中的空間，以提供針對(duì)不良成分的增進(jìn)的阻隔保護(hù)，具體地，阻止不良成分沿著墊圈帶52的、如由箭頭X描繪的平面的滲透。
[0077]參考圖11，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的容器100的分解立體圖。容器100是具有蓋的杯形主體的形式，適于用作單份供應(yīng)飲料膠囊。容器100包括主體102、過濾器104、配料106和蓋108。
[0078]主體102包括側(cè)壁110和端壁112，所述側(cè)壁110和端壁112—起限定了用于容納過濾器104和配料106的內(nèi)部空間114。在主體102的一個(gè)端部處限定開口 116。輪狀邊緣118圍繞開口 116的周界延伸。配料腔室119被限定在過濾器104和開口 116之間，用于接收配料106。
[0079]過濾器104包括墊圈部分120，所述墊圈部分120適于布置在輪狀邊緣118和蓋108之間。過濾器104還包括過濾器部分122，所述過濾器部分122從墊圈部分120朝內(nèi)定位，所述墊圈部分120適于過濾由配料106制成的飲料。過濾器104優(yōu)選地由單張過濾材料形成，且墊圈部分120和過濾器部分122是過濾器104的一體部分。
[0080]過濾器104可在被布置到主體102中之前被成型，而過濾器部分122形成具有平滑的或帶凹槽的側(cè)壁的桶或任何其他期望形狀，且墊圈部分120形成一個(gè)輪狀邊緣以將過濾器104支撐在主體102的相應(yīng)的輪狀邊緣118上。替代地，如圖12中所示，過濾器104可初始地延伸跨過主體102的內(nèi)部空間114或開口 116，且在例如通過經(jīng)加熱的芯軸被成型之前被固定至輪狀邊緣118，以形成具有平滑的或帶凹槽的側(cè)壁的桶或任何其他期望形狀(如由虛輪廓線示出的)。
[0081]用于容器100的示例性飲料膠囊實(shí)施方案的配料106可以是咖啡渣、茶葉、巧克力粉末、奶粉、速溶咖啡，或可用于制備飲料或其他可消費(fèi)產(chǎn)品的任何其他配料或配料的組
口 ο
[0082]主體102可由本領(lǐng)域中已知的、包括阻隔層B和密封層S的常規(guī)多層材料麗形成。主體102還可包括適于對(duì)主體102提供結(jié)構(gòu)支撐的支撐層Su，使得它可被成型為期望形狀。同樣地，主體可包括圖形層G和外部基底層0，如較早描述的。
[0083]例如，主體102可包括由乙烯乙烯醇(EVOH)形成的阻隔層B、由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)形成的密封層S，以及高抗沖聚苯乙烯(HIPS)的支撐層Su。替代地，主體102可包括鋁、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚交酯(PLA)或這些材料的組合的阻隔層B (具有充足的厚度和/或剛性，以提供對(duì)主體102的結(jié)構(gòu)支撐)和PE或PP的密封層S。
[0084]過濾器104可由無紡布纖維過濾材料(例如，聚酯、聚乙烯或尼龍無紡布纖維)形成，其優(yōu)選地是可成型的。無紡布纖維過濾器104優(yōu)選地包括多種纖維，所述多種纖維通過無紡布生產(chǎn)技術(shù)(優(yōu)選地，紡粘技術(shù))而被結(jié)合或互鎖以形成具有通道124的板或腹板。過濾器104可替代地由金屬板或聚合板例如PET或尼龍形成，所述金屬板或聚合板可被穿孔，以在形成期望的過濾器形狀之前或之后，限定通道124。[0085]蓋108優(yōu)選地由包括阻隔層B和密封層S的常規(guī)多層材料MM形成。更具體地，蓋108可包括聚烯烴或聚酯的外部基底層O、施加至鋁箔或金屬化聚酯的阻隔層B的墨的圖形層G，以及聚烯烴的密封層S。
[0086]主體102的密封層S和蓋108的密封層S具有各自的熔融溫度，所述熔融溫度小于多層材料MM的其他部分的且尤其是小于過濾器104的墊圈部分120的熔融溫度。例如，通常，PET具有約260°C的熔融點(diǎn)，而PE具有約110°C的熔融點(diǎn)，或PP具有約160°C的熔融點(diǎn)。
[0087]在組裝容器100期間，過濾器104被布置在主體102中，且過濾器的墊圈部分120倚靠在輪狀邊緣118上。如果墊圈部分120由充分剛性的材料形成以在填充配料106期間、在主體102內(nèi)支撐過濾器104，則配料106被布置在過濾器104內(nèi)，且蓋108被定位在墊圈部分120上，以覆蓋開口 116且被局部密封就位。然后，膠囊100的內(nèi)部空間內(nèi)的空氣可被替換為惰性氣體例如氮?dú)?。用于將膠囊內(nèi)的空氣替換為惰性氣體的機(jī)器和方法的一個(gè)實(shí)施例在W02010/007633中進(jìn)行描述。然后，蓋108在墊圈部分120上被完全密封至主體102，從而密封膠囊的內(nèi)部空間。具體地，蓋108和主體102被加熱至密封層S的熔融溫度。來自密封層S的材料至少局部地流過墊圈部分120的通道124，從而在冷卻時(shí)形成密封部。
[0088]如果墊圈部分120并不具有充分的剛性以在填充配料106期間、在主體102內(nèi)支撐過濾器104，則首先通過將輪狀邊緣118加熱至密封層S的熔融溫度來將墊圈部分120固定至輪狀邊緣118，使得密封層S的材料至少局部地流入墊圈部分120的通道124內(nèi)。一旦密封層S充分冷卻以在主體102內(nèi)支撐過濾器104，則如果過濾器104未被預(yù)成型，過濾器104可例如通過使用經(jīng)加熱的芯軸被成型為主體102的內(nèi)部空間114內(nèi)的期望形狀，以形成配料腔室119。然后，配料106被布置在過濾器104的配料腔室119內(nèi)，而蓋108被定位在墊圈部分120上以覆蓋開口 116且被局部密封就位。然后，膠囊100的內(nèi)部空間內(nèi)的空氣被排空，且被替換為惰性氣體例如氮?dú)猓缤ㄟ^使用如上面提及的機(jī)器和方法。蓋108然后在墊圈部分120上被完全密封至主體102，以密封膠囊的內(nèi)部空間。具體地，蓋108被加熱至密封層S的熔融溫度，使得密封層S的材料至少局部地流入墊圈部分120的通道124，從而在冷卻時(shí)形成密封部。
[0089]盡管上面的描述提供了一個(gè)或多個(gè)方法或裝置的實(shí)施例，但是應(yīng)理解，其他方法或裝置可能在隨附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多層材料,包括: a)一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成； b)一個(gè)密封層，由適于與另一表面形成密封的材料形成；以及 c)一個(gè)墊圈層，由具有多個(gè)通道的材料形成，所述多個(gè)通道適于接收所述密封層的材料的至少一部分，其中所述阻隔層和所述墊圈層比所述密封層具有更高的熔融溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層材料，其中所述墊圈層至少局部地嵌入在所述密封層內(nèi)，且來自所述密封層的材料的至少一部分被至少部分地布置到所述多個(gè)通道的一個(gè)或多個(gè)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層材料，其中所述墊圈被完全嵌入在所述密封層中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層材料，其中所述墊圈層被布置在所述多層材料的一個(gè)外部表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層材料，其中所述墊圈層在不同的密封點(diǎn)處被至少局部地嵌入在所述密封層內(nèi)，且墊圈層的剩余部分保持未固定至所述密封層。
6.—種容器,包括: a)至少一個(gè)多層材料，具有 i) 一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成；以及 ?) 一個(gè)密封層，由適于與另一表面形成密封的材料形成；以及 b)至少一個(gè)墊圈帶，由具有多個(gè)通道的材料形成，所述多個(gè)通道適于接收所述密封層的材料的至少一部分； 其中所述阻隔層和所述墊圈帶比所述密封層具有更高的熔融溫度，以及其中所述容器由所述至少一個(gè)多層材料形成，且所述密封層形成與所述另一表面的密封邊緣，以及所述至少一個(gè)墊圈帶被布置在所述密封邊緣內(nèi)。
7.一種飲料膠囊，用在飲料制備機(jī)中，所述飲料膠囊包括: 一個(gè)主體，具有從端壁延伸至開口以限定一個(gè)內(nèi)部空間的一個(gè)側(cè)壁，所述開口被一個(gè)輪狀邊緣環(huán)繞； 一個(gè)過濾器，被布置在所述主體中，以在所述開口和所述過濾器之間限定一個(gè)配料腔室; 一個(gè)或多個(gè)配料，被布置在所述配料腔室中，用于制備一種期望的飲料；以及 一個(gè)蓋，用于覆蓋所述開口 ； 所述過濾器包括一個(gè)墊圈部分，所述墊圈部分被布置在所述輪狀邊緣和所述蓋之間，所述墊圈部分具有多個(gè)通道，所述多個(gè)通道包含一個(gè)密封材料，所述密封材料適于密封在所述輪狀邊緣和所述蓋之間的所述墊圈部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的飲料膠囊，其中所述墊圈部分比所述密封材料具有更高的熔融溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的飲料膠囊，其中所述主體由一個(gè)多層材料形成，所述多層材料具有:(i) 一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成；以及(ii) 一個(gè)密封層，由所述密封材料的至少一部分形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的飲料膠囊，其中所述蓋由一個(gè)多層材料形成，所述多層材料具有:(i) 一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成；以及(ii)一個(gè)密封層，由所述密封材料的至少一部分形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的飲料膠囊，其中所述主體和所述蓋中的每一個(gè)都由一個(gè)多層材料形成，所述多層材料具有:(i) 一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成；以及(ii)由所述密封材料形成的一個(gè)密封層。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的飲料膠囊，其中所述過濾器由可成型的無紡布過濾材料形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的飲料膠囊，其中所述過濾器由一個(gè)被穿孔以限定所述通道的材料形成。
14.一種用于制作飲料膠囊的方法，所述飲料膠囊用在飲料制備機(jī)中，所述方法包括如下步驟: 將可成型的過濾器的墊圈部分熱密封至主體的一個(gè)輪狀邊緣，所述主體具有從端壁延伸至開口以限定一個(gè)內(nèi)部空間的一個(gè)側(cè)壁，所述開口被所述輪狀邊緣環(huán)繞； 將所述過濾器成型至所述內(nèi)部空間內(nèi)的一個(gè)期望形狀，以限定所述開口和所述過濾器之間的一個(gè)配料腔室； 為所述配料腔室填充期望量的配料；以及 將一個(gè)蓋熱密封至所述墊圈部分，用于覆蓋所述開口 ； 其中所述主體和所述蓋中的每一個(gè)都包括一個(gè)多層材料，所述多層材料具有:(i) 一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成；以及(ii) 一個(gè)密封層，由適于密封至另一表面的材料形成； 以及其中所述墊圈部分具有多個(gè)通道，用于接收所述主體和所述蓋的所述密封材料的至少一部分，所述墊圈部分比所述主體的和所述蓋的所述密封層具有更高的熔融溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制作飲料膠囊的方法，進(jìn)一步包括在將所述膠囊內(nèi)的空氣替換為惰性氣體之后，將所述蓋熱密封至所述墊圈部分以覆蓋所述開口且密封所述內(nèi)部空間的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制作飲料膠囊的方法，其中在將所述膠囊內(nèi)的空氣替換為惰性氣體的步驟之前，所述蓋被局部地密封至所述墊圈部分，以將所述蓋保持就位，在將所述膠囊內(nèi)的空氣替換為惰性氣體的步驟之后，所述蓋被完全密封至所述墊圈部分，以密封所述內(nèi)部空間。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制作飲料膠囊的方法，其中所述可成型的過濾器由可成型的無紡布過濾器材料形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制作飲料膠囊的方法，其中所述可成型的過濾器由可成型的材料形成，所述可成型的材料已被穿孔以限定所述多個(gè)通道。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制作飲料膠囊的方法，其中所述可成型的過濾器的所述墊圈部分已被穿孔以限定所述多個(gè)通道。
20.一種用于制作飲料膠囊的方法，所述飲料膠囊用在飲料制備機(jī)中，所述方法包括如下步驟: 將過濾器的墊圈部分固定至主體的輪狀邊緣，所述主體具有從端壁延伸至開口以限定一個(gè)內(nèi)部空間的一個(gè)側(cè)壁，所述開口被所述輪狀邊緣環(huán)繞，所述過濾器具有一個(gè)過濾器部分，所述過濾器部分被布置在所述內(nèi)部空間內(nèi)，以在所述開口和所述過濾器之間限定一個(gè)配料腔室； 為所述配料腔室填充期望量的配料；以及 將一個(gè)蓋熱密封至所述墊圈部分，用于覆蓋所述開口 ； 其中所述主體和所述蓋中的至少一個(gè)包括一個(gè)多層材料，所述多層材料具有:(i) 一個(gè)阻隔層，由適于阻止一種或多種不良成分穿過所述阻隔層的材料形成；以及(ii) 一個(gè)密封層，由適于密封至另一表面的材料形成； 以及其中所述墊圈部分具有多個(gè)通道，用于接收所述主體和所述蓋中的至少一個(gè)的所述密封材料的至少一部分，所述墊圈部分比所述主體的和所述蓋的所述密封層具有更高的溶融 溫度。
【文檔編號(hào)】B32B33/00GK103958177SQ201280053317
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月1日
【發(fā)明者】L·A·特羅姆貝塔, Y·付, D·D·佩恩特, D·A·卡恩 申請(qǐng)人:2266170安大略公司