CN1085173C - 隔热容器及其侧壁 - Google Patents

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Abstract

一个细长的薄板(10)用于形成隔热杯(30)。薄板包括一对间隔开的由中间部分(11)连接的平滑部分(12,13)。平滑部分折叠在中间部分的相对侧面。中间部分呈波纹形或者是变形的,以便产生一个隔热的空气空间。平滑部分的端部连接在一起,并安装上底部盖板(14)。成品杯包括一个平滑的外壳(12S),一个平滑的内壳(13S),和一个夹在外壳和内壳之间的中间层(11L)。在一个替换的实施例中,坯料可以在一端而不是在中间具有隔热部分(34),并且适当的折叠使得隔热层作为中间层。在另一个实施例中,坯料具有两部分,使形成的杯具有外波纹层(34)和内平滑层(32)。

Description

隔热容器及其侧壁
本发明是对1994年11月15日授予C.E.Sadlier的美国专利5,363,982的改进。
技术领域
本发明一般涉及一次性容器,特别是涉及一种由薄板材料制成的隔热杯。
背景技术
隔热杯主要有三种类型:聚苯乙烯、膨胀树脂和纸。
聚苯乙烯怀具有美感,但是它们只能够用于容纳冷饮,并且它们不能生物降解或者不易于再利用。
膨胀合成树脂材料杯,以注册商标Styrofoam出售,是极好的热绝缘体,它们能够长时间地保持饮料的温度,不管是冷饮料还是热饮料。由于它们保持外部接近环境温度,因此不管饮料是什么温度,触摸起来都很舒服。但是它们不利用环境保护,不能生物降解或者不易于再利用。其结果是许多城市都禁止使用。
标准的单层纸杯可以再利用和生物降解,因此对环境有利。但是它们的热绝缘性差,因此纸杯中的饮料很快变热(如果是冷的)或者变冷(如果是热的)。它们触摸起来不舒服,因为热饮会烫手冷饮使手冷得不舒服。而且冷饮会引起外部出现凝结水,使纸杯打滑,并不易不把握。其单层结构使纸杯变脆,所以充满液体的大杯在长时间使用过后很容易破碎。
为提供热绝缘和增加强度已经设计为多层纸杯成。美国授予Phinney的2,661,889(1948年)、授予Smith的4,993,580(1991年)、授予Lee的5,092,485(1992年)和授予Coffin的5,205,473(1993)的专利发表了具有平滑的外壳和内壳以及波纹的中层的三层杯。波纹层提供空气槽或空间,用于热绝缘和增加强度,以承担长时间的使用。
虽然坚固和隔热效果好,但是这些杯的制造很贵,且不实用,因为其三层是分别形成的,然后组装在一起。为将各层形成锥形的圆柱体需要至少三个粘接剂连接。两个粘接剂连接用于将各层组装在一起,一个粘接剂连接用于连接底部。某些杯甚至需要更多的粘接剂连接。大量使用胶使杯难以或者不可能再利用。各层通常由薄板分切成的坯料形成,因而纸的使用和加工时间都不很经济。而且,过多的步骤使生产过程减慢,使杯不能在现有的标准的杯成形机上制造,并且增加了制造费用和直接的劳动配置,因此已有技术制造的杯太贵。其结果是这些杯从来没有取得商业上的成功。
与多层设计的杯一样,用传统的波纹箱板形成圆柱形的饮料杯也从来没有取得商业上的成功,因为其各层是永久固定地相互粘接在一起。将箱板弯折或者卷成平滑的圆柱形实际上也是不实用的。
通常用纸杯卖非常热或者非常冷的饮料时,会采用双层或者套叠的杯子,以避免单个纸杯存在的上述问题,但是杯子成为双层需要耗费时间并且不经济。
上述Sadlier的专利公开了一种三层的杯,其具有平滑的外层和内层以及波纹的中层,各层都是由一张连续的薄板螺旋缠绕形成的。虽然比现有技术的杯的制造更经济,但是此杯较好地采用将三层单向地卷绕在旋转的心杆上,因此不能容易地由现有的大量生产的杯形成机制造,现有的设备通常是将杯的侧壁在不旋转的心杆上垂直地卷绕成圆柱形。
发明目的
因此本发明的几个目的和优点是提供一种隔热杯,其能够舒适地触摸并能保持其内容物的温度,能够经受长时间的使用,能由可生物降解和可再利用的材料制造,且其制造容易而经济,并且能够用现有的设备进行制造。
另一个目的是提供一种隔热杯,其结构相似,制造更经济,能够用各种方法制造,不需要在旋转心杆上作单一方向的卷绕。
通过阅读下面的说明书和附图,其他目的和优点会变得更加明显。技术解决方案
本发明提供一种隔热容器,包括:一个用于形成所述容器的外层的外壳;一个同心地位于所述外壳内部的内壳,所述内壳用于形成所述容器的内层;一个中间层,夹在所述的内壳和外壳之间;外壳、内壳和中间层形成一多层壳体;一个底部盖板,与所述的内壳连接;所述外壳和所述内壳都是由一个具有折叠线的细长薄板形成折叠线所述薄板分为第一和第二部分,所述第一和第二部分在所述折叠线进行折叠,使得所述第一和第二部分形成相应的所述容器的内层和外层,所述中间层夹在所述的内层和外层之间,用以在所述容器的内层和外层之间提供隔热。
根据本发明的一个实施例,隔热杯是由一连续的单一的薄板纸形成,该薄板纸具有两个间隔开的平滑端部或者外部,它们由一个波纹的中间部分连接。平滑端部折叠在波纹部分的相对的侧面上。折叠的薄板绕心杆卷绕或者弯曲,以形成圆柱形的内壳和外壳,将波纹部分夹在它们中间。各平滑部分的端部封合在一起。一个底部封闭部与内壳相连。完成的三层杯坚固,触摸舒适,并能保持其内容物的温度的良好的隔热性,并能在现有的设备上制造。可用分离的部分粘结在一起而替代连续的薄板。而且,波纹部分可以是外部而不是中部。起始薄板能具有两部分,使得折叠以后,卷绕成两层隔热杯,波纹层在外侧。
附图说明
图1A是表示本发明一个实施例的坯料薄板形式的部件平面视图,用于制造三层隔热杯,其采用一块具有中间波纹部分的侧部件;
图1B是图1A的坯料薄板部件的边部视图;
图1C是类似于图1A的平面侧视图,只是侧部件初始是三部分;
图2A是在制造阶段中折叠步骤以后图1A的侧部件的放大边部视图;
图2B是在制造阶段中的另一个步骤,卷成圆柱形以后的侧部件的顶部视图;
图3是成品杯的放大的顶部剖视图;
图4是成品杯的放大的侧面剖视图;
图5A是本发明的另一个实施例的坏料薄板的平面视图采用一块带有端部波纹部分的侧部件来制造三层隔热杯;
图5B是图5A的坏料薄板的边部视图;
图5C是类似于图5A的平面侧视图,只是侧部件初始是两部分;
图6A是折叠步骤以后的图5A的侧部件的边部视图;
图6B是卷成圆柱形以后的图5A的侧部件的顶部视图;
图7A是本发明的另一个实施例的坏料薄板的平面视图采用一块带有端部波纹部分的侧部件来制造两层隔热杯;
图7B是图7A的坏料薄板的边部视图;
图8A是折叠步骤以后的图7A的侧部件的边部视图;
图8B是卷成圆柱形以后的图7A的侧部件的顶部视图;
图9是采用相间槽的另一种隔热层的边部视图。
附图中:
10.连续薄板         11.波纹部分
11L.波纹层          12.第一平滑部分
12B.底边            12F.自由端
12P.近端            12S.外壳
12T.顶边            13.第二平滑部分
13B.底边            13F.自由端
13P.近端            13S.内壳
13T.顶边            14.底部盖板
14R.底部盖板边缘    15.空气空间
16.防水涂层         17.反射材料
20.连续薄板         21.波纹块
22.平滑块           23.平滑块
24.底部盖板         30.杯
31.心杆             32.中间部分
34.右部             36.折叠线
38.平薄板           40.刻痕
实施发明的最佳形式
图1A至1C表示薄板坯料
根据本发明的第一实施例,如图1A所示,一个杯或者容器(图4)开始是一个连续的单一的薄板10。该薄板10是由一个较大的纸板或者另一种适合的薄板材料(未示)模切制成。薄板10包括一个弧形波纹中间部分11,和两个较长的弧形的第一和第二平滑端部或者外部12和13,它们分别从波纹部分11的两端延伸。平滑部分12和13分别具有近端12P和13P,自由端12F和13F,顶边12T和13T,以及底边12B和13B。一个圆形的底部盖板14单独切成。部分11的波纹在图1B中清楚可见。它们是由本领域公知的方法形成,并且如图所示具有尖锐的折痕,但是另一种波纹可以具有圆的弯折或者弯曲部分。
根据本发明的第二实施例,如图1C所示,一个连续的薄板20可以通过将波纹块21和分开的平滑块22和23的适当边缘用胶粘接在一起形成。底部平板24也是单独切成。波纹块21比图1A所示的波纹部分11稍长,以便使其两端与平滑块22和23用胶搭接。单独将三块切开可以允许有用于形成薄板20的多种类型薄板材料。例如,再生纸可以用作波纹块21,一种称作SBS(固体漂白亚硫酸盐)的纸可以用作平滑块22和23。
为了描述的原因,在两个实施例中(图1A和1B,以及图1C),波纹的中间部分(11或者21)的高度比端部或者外部小。
图2A和2B表示折叠和卷曲。
杯(图3)是通过首先将第一平滑部分12和13折叠在波纹部分11的相对的两侧而形成的。如图2A所示薄板10包括一个平面的三层设置,波纹层或部分夹在平滑的外层或部分之间。平滑部分12和13比波纹部分11长,其自由端12F和13F分别延伸超过波纹部分11的端部。可以选用稀的粘结剂或者粘度,如弱胶、弹性胶、或者加热的聚乙稀,以保持在折叠的三层薄板,直到其被卷曲和封合(在下一段中描述)。各部分的尺寸按照生产的杯的尺寸进行选定。
然后薄板10绕锥形的心杆31进行卷曲,如图2B所示。以后采用冷胶或者通过采用加热聚乙烯通过胶接或者其它连接或者封合自由端13F的多余部分到近端13P而完成内平滑层,类似地,以相似的方式通过胶接或者通过封合自由端12F到部分12而完成外平滑层。
图3和4表示剖面图
锥形圆柱内壳13S和外壳12S是这样形成和封合的,如图3的顶部剖视图所示。波纹部分11(图2B)夹在内壳和外壳之间,以形成波纹的中部隔热层11L。一个底部盖板14连接到内壳13S内,这将结合图4进行说明。
平滑部分12(图2A)比平滑部分13(图2A)长,使得当它们形成圆柱形时,外壳12S比内壳13S的直径大,用来容纳波纹层11L的厚度,虽然在此例中采用薄板10,也可以用薄板20(图1C)。
波纹层11L在其自身与内外壳之间形成许多隔热空气空间15。如果杯是由乙烯涂层的纸板制成,则其上已经有防水材料。否则,它被涂以适合的防水涂料16,例如塑料或者蜡。中间层11L的内表面选择涂覆反射材料17。这将幅射热反射回其热源,或者从杯的内容物或者从杯外的空气进行反射,使得更加改善隔热效果。因为三层杯是通过简单的折叠和卷曲薄板10(图1A)而构成,因此其制造很容易而经济。
如图4的侧剖视图所示,杯30包括三层,由外层12S、波纹层11L和内层13S形成。顶边12T和13T卷曲在一起,向外滚卷形成边缘。底边12B和13B向内折叠,封合在底部盖板14的边缘14R的内侧成为水密密封。因为波纹部分11(图1A)比平滑部分12和13(图1A)窄,因此波纹层11L的顶边和底边不在杯30的卷曲的顶部和底部。
图5A至6B表示在端部的波纹部分
可以将波纹部分设在起始的坏料的一端,如图5A和5B所示,以替代将波纹部分设在起始的坏料的中间,如图1A所示。这里的起始坏料具有三个部分:一个左端部分12,其与图1A相同,一个中间部分32,其与图1A的端部13相同,只是现在与左端部12相邻并且成为单一的连续整体,以及一个波纹的右端部34,其与图1A的波纹的中间部分11相同,只是现在不在中间而在一端。如同图1A和1C,图5A(和其它附图)的波纹部分是锥形的,平滑部分也是一样。坏料是连续的整体的和单一的,部分12和32是平滑的,并且由一断开的折叠线36分开。部分34由一标准模具操作(未示)呈波纹的或者刻痕的(见图9的说明)。整个坏料最好是从较大的起始薄板中模切。除上述的区别特征,图5A和5B的坯料与图1A的坯料类似。
图5A示出了一个单一的连续的整体的起始坯料,起始坯料可以由两个单独的部分形成,如图5C所示。一部分是平滑的连续的整体的或者单一的,其包括左端部12和中间部分32,另一部分是分离的,单独形成的,其包括波纹部分34′。然后将图5C的两个分离部分沿着波纹部分的最左端胶接在一起(操作未描述),以形成类似于图5A的坯料。如上所述,将两块切开可以成为用于形成薄板20的多种薄板材料。例如,再生纸可以用作波纹块34,SBS可以用作平滑块22和23。
将图5A的坯料(或者图5C胶接以后)进行第一次折叠,使得波纹部分34邻近和平行于中间的平滑部分32,然后将左端部12折叠在波纹部分上面,使得所有的三部分平行,并且波纹部分夹在两个平滑的部分之间,如图6A所示。然后折叠的坯料绕心杆(未示)卷曲或者弯曲,以形成圆柱形,如图6B所示。坯料的端部封合在一起,与图4的实施例相同,杯的底部(未示)以类似的方式连接,与图4同样的方式完成。可以用波纹部分在一端而不是在中间的坯料(图5A)制造,从而提供一种替代的起始坯料。
图7A至8B表示双层杯
由图7A至8B所示的容器坯料形成的杯与前面实施例的杯相似,只是侧壁包括两层而不是三层,因此制造更加经济更加简单。
如图7A和8B所示,侧壁坯料具有内外表面,分别以26和28表示,并且包括一个基本上是平的或者平滑的左部32,和一个波纹的右部34,二者都基本上与图5A所示的相应的部分相同。两部分可以形成图5A所示的单一块,或者形成两个分离块(未示)两块胶接在一起形成图7A所示的可变形的薄板材料的单一带。
分别以13T和12B表示的坯料的顶边和底边,具有一个弧形的外形和一个共同的曲率中心,基本上如图7A所示。
描述的带(图7A和7B)沿着部分32和34的连接处的共同折线折叠一次,使两部分面对面互相接合,形成一个多层容器侧壁坯料,该坯料具有一个由共同折线限定的坯料的左端端部,和由部分32和34的自由端形成的侧壁坯料的右端部。当两部分面对面彼此结合在一起时,在部分34形成的整体波纹限定了在此部分表面的凹陷,该凹陷与相关的部分32的表面配合,在图8A所示的包括两层坯料的部分或者层32和34之间形成多个空气空间。
然后侧壁坯料(图8A)绕心杆(未示)进行卷曲,使坯料的相对的两端部彼此相互搭接。因此,如图8B所示,部分或者层32和34的自由端部与坯料相对折叠的端部的边搭接。搭接部分相互连接以形成连续的容器的侧壁,通常如图8B所示。这样的连接操作形成杯的侧缝,当杯的侧壁坯料支承在心杆上时,这种连接操作是以杯和容器制造领域中公知的方式进行。
用于形成容器的心杆的形状可改变,并由形成的容器形状决定。由图7A所示的平带形成的折叠的侧壁坯料,特别适合于制造其整体高度上基本上是圆形横截面的圆柱形纸杯。因此,采用一个圆柱形的心杆用于制造这样的杯。
根据前面优选的杯结构,平滑层32形成杯的内表面,而波纹层34限定容器的外表面的一部分。
当容器侧壁坯料存留在心杆上某些位置时,通过滚卷或者卷边操作使杯的底部与侧部连接,一个突边最好绕杯的侧壁坯料上端进行滚卷,以完成杯的组装。
图9表示替代的隔热层
由一个平的薄板38(图9)可制成任何实施例中的隔热层来代替波纹隔热层,这种薄板在一个表面上形成的相间的槽或者刻痕40,并由薄板的一个表面上的平的部分分离,即图9所示的外表面。通过形成这些槽而形成相应的突出部或者整体的肋部,从薄板的下表面向下延伸。如图9所示,当刻痕层38的下表面上的肋与平滑层的相关的表面面对面接合时,在肋之间形成空气空间,并且提供有效的隔热作用。槽或者刻痕最好相距5~10毫米,深约1~3毫米。刻痕通过由横具有薄板的表面压痕形成,模具使薄板移动形成刻痕。最好将图1A、5A或者7A的薄板切断同时由单一模压操作形成刻痕40。而且薄板最好定向,以使部脊部面对容器内侧,但是也可以采用相反的设置。
由刻痕40形成的肋最好横向通过坯料以径向延伸,例如如图7A所示,并且具有单一辐射中心,其基本上与坯料的顶边和底边的弧形的曲率中心重合,基本上如图所示。
因此读者可以看出,我们已经提供了几个隔热杯或者容器的实施例,它们保持内容物的温度可以比不隔热的杯保持得时间更长。当任何容器装进热饮或者冷饮时,它们将保持其外壳接近环境温度,所以触摸舒适。当它们容纳冷饮时,不会在外部出现凝结水,所以纸杯不使打滑。波纹的多层结构使它们坚固,能够经得住长时间的使用。纸材(或者其它适合的薄板材料)结构和其最少的用胶量使其有利于环境保护。其设计使其能够由较薄的纸制造,并且因此使纸原料得到有效的利用,因此自然资源消耗量很少。因为三层或者两层结构是在单一的卷曲操作中通过简单折叠和卷曲单一纸板构成,因此可以采用现有的设备很容易和经济地制造。不像传统的波纹箱板,其折叠的坯料层不是相互永久的固定粘接,因此在封合前能够容易地卷曲成圆柱形。
虽然在上述的描述中包含许多特例,但是它们不能认为是对本发明的范围的限制,而只是较佳实施例的举例。在本发明的教导下,可以作出许多其它改型和变化。
例如,可以采用其它的适合的材料来取代纸,例如采用可生物降解的塑料,可以得到的其它塑料、金属、硬的纤维等。能够省去反射涂层。
如图1C和5C所示的分离的细长的块,以及用于图7A的替代形式,可以不用胶连接在一起而采用折缝。中间波纹部分(图2B)的两端可以胶接或者卷曲在一起。图1~6的平滑外壳部分可以比平滑内壳部分短,因此只有内壳的顶边需要向外滚卷来形成边缘,并且只有内壳的底边需要向内折叠来封合底部。在图5C中,波纹部分34′可以胶接在平滑部分32的中心和平行的位置,从而只需要左端部12折叠在波纹部分上面,使所有的三部分平行。
由连续的薄板形成多层杯的构造方法能用于制造各种隔热容器,如牛奶盒、冰淇淋盒、桔汁或者饼干式(复合)桶等。
波纹部分可通过模切形成一个或者多个薄的平行相间的连接两个平滑端部的条带。替代垂直的波丝纹或者槽,中间层可采用任何其它类型的扭曲、压纹或者间隔装置以便在内外壳之间产生空气槽或者空间。例如,为使隔热层隔热,隔热层可使用凹痕(圆的或者细长的)、水平的或者斜纹的脊部或者筋肋,或者任何其它变形的薄板材料,其中包括多孔薄板材料。替代图8B所示的外侧上的波纹层,各层可以倒置使波纹层在内侧,而平滑层在外侧。波纹部分能够是矩形,来取代锥形。在此情况下,可以绕锥形的内壳13S进行滚卷,它是通过将其顶部的波纹展开得较宽成为扇形,或者使底部的波纹较深而使顶部的波纹较浅,使其转换成锥形(圆柱形)。
因此,本发明的范围由权利要求及其等效条件确定,而不是由给出的实例决定。

Claims (18)

1.一种隔热容器,包括:
一个用于形成所述容器的外层的外壳;
一个同心地位于所述外壳内部的内壳,所述内壳用于形成所述容器的内层;
一个中间层,夹在所述的内壳和外壳之间;外壳、内壳和中间层形成一多层壳体;
一个底部盖板,与所述的内壳连接;
所述外壳和所述内壳都是由一个具有折叠线的细长薄板形成折叠线所述薄板分为第一和第二部分,所述第一和第二部分在所述折叠线进行折叠,使得所述第一和第二部分形成相应的所述容器的内层和外层,
所述中间层夹在所述的内层和外层之间,用以在所述容器的内层和外层之间提供隔热。
2.如权利要求1的容器,其中,所述的细长的薄板包括纸张,并且所述的中间层包括变形的薄板材料,用于在所述容器的内层和外层之间提供空气空间。
3.如权利要求1的容器,其中,所述的细长的薄板包括纸张,并且所述的中间层包括多孔材料,用于在所述容器的内层和外层之间提供空气空间。
4.如权利要求1的容器,其中,至少所述层中的一层由塑料组成。
5.一种如权利要求1所述的隔热容器,其中,
所述多层壳体限定内部容积,所述多层壳体具有顶部和底部,其所述顶部具有一个开口;和
一个底部盖板与所述的底部相连;
所述的多层壳体由一个薄板形成,其具有所述的第一和第二部分,用于提供所述壳体的内层和外层,以及一个第三部分,其具有相对的面,和限定所述多层壳体的中间层;
所述第一和第二部分分别折叠在所述第三部分的相对面的上方,以提供所述壳体的所述内层和外层,所述第三部分因此夹在所述第一层和第二层之间,用于提供所述壳体的所述中间层;
所述第三部分具有形成在其中的变形部分,与所述的内层和外层配合,当所述第三部分夹在所述的内层和外层之间时,用于在所述的壳体的内层和外层之间提供空气空间。
6.如权利要求5的隔热容器,其中,所述的第一部分,所述的第二部分,和所述的第三部分都是由一个单一块的薄板材料形成。
7.如权利要求5的隔热容器,其中,所述的第一部分,所述的第二部分,和所述的第三部分都是由一个单一块的的薄板材料形成,并且所述变形部分包括多个肋。
8.如权利要求5的隔热容器,其中,所述的第一部分,所述的第二部分,和所述的第三部分都是由一个单一块的的薄板材料形成,并且所述变形部分包括多个波纹。
9.如权利要求5的隔热容器,其中,所述的第三部分由一个分离的薄板材料块形成。
10.如权利要求5的隔热容器,其中,所述壳体具有一个锥形,其所述顶部具有较大的横截面,其所述底部具有较小的横截面,所述的壳体还包括一个沿所述顶部向外滚卷的边缘。
11.一种隔热容器,包括:
一个形成所述容器的外层的外壳;
一个基本上平滑的内壳,同心地位于所述外壳内部,所述内壳用于形成所述容器的内层;
所述外壳具有变形部分,其在所述的外壳和所述内壳之间产生空气空间;和
一个底部盖板,与所述的内壳的底部连接;
所述外壳和所述内壳都是由一个细长的薄板形成;
所述一个细长的薄板,具有一个基本上平滑的部分,其作为所述容器的所述内壳,和一个变形部分,其具有相对的面,并提供所述容器的所述外壳;
所述折叠平滑部分邻近所述变形部分,因而将所述的细长的薄板进行折叠;
因而,所述外壳和所述内壳配合共同限定所述空气空间,对安放在所述容器内的任何材料提供隔热,所述容器的制造很容易且经济。
12.如权利要求11的容器,还包括设置在所述内壳和所述底部盖板上的防水涂层。
13.如权利要求12的容器,其中,所述防水涂层是一种可选自包括蜡和塑料组合材料。
14.如权利要求11的容器,其中,所述在外壳中,所述变形部分包括多个间隔开的槽。
15.如权利要求11的容器,还包括设在所述层之一上的反射涂层,用于将热反射回热源。
16.如权利要求11的容器,其中,所述平滑部分和所述变形部分由两个分离块形成,它们连接在一起形成所述的细长薄板。
17.如权利要求11的容器,其中,所述细长薄板是单一的。
18.一种隔热容器侧壁,包括:
一个由具有一个折叠线的细长的薄板材料块形成的壳体,该折叠线将所述细长的薄板材料块分成连续的第一和第二部分;
所述第一和第二部分绕所述折叠线折叠,使得所述第一和第二部分面对面互相接合,形成所述壳体的所述相应的第一和第二层;
所述第二层具有变形部分,以便在所述壳体的第一层和第二层之间提供空气空间。
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