Пакет для текучей среды, имеющий внутреннюю микроструктуру
Группа изобретений относится к пакетам для хранения текучих сред. Раскрыты мягкие контейнеры для хранения текучей среды (варианты), содержащие: первый лист (3), содержащий первый внутренний компонент и первую внешнюю поверхность, причем первый внутренний компонент содержит первую внутреннюю поверхность, включающую внешнюю снабженную микроструктурой область (3601) и внутреннюю прямоугольную область (3602) без микроструктуры, и первую внутреннюю микроструктуру; второй лист (2), содержащий второй внутренний компонент и вторую внешнюю поверхность, причем второй внутренний компонент содержит вторую внутреннюю поверхность, включающую внутреннюю прямоугольную снабженную микроструктурой область (3604) и внешнюю область (3603) без микроструктуры, и вторую внутреннюю микроструктуру, причем микроструктура имеет различную форму или имеет воздушную поверхностную плотность микроструктуры (ВППМС) в диапазоне между 1% и 21%, а также первая внутренняя поверхность, первая внешняя поверхность, вторая внутренняя поверхность и вторая внешняя поверхность являются гладкими и не имеют выемок. Группа изобретений позволяет извлечь 99% массы хранящейся текучей среды в контейнерах. 2 н.п. ф-лы, 41 ил., 1 табл.
Испрашивание приоритета
[0001] По данной заявке испрашивается приоритет предварительной патентной заявки США №62/319,563 (поданной 8 апреля 2016), которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
[0002] Данная заявка относится к пакетам для хранения текучих сред.
Уровень техники
[0003] Запечатанные пластиковые пакеты используются для хранения различных жидкостей, текучих или полутекучих веществ (называемых «текучими средами»), таких, как сироп для безалкогольных напитков, моющего средства для стирки белья, апельсинового сока, краски, мыла, клея и т.д. Эти запечатанные пакеты могут содержать горловину. Пользователь открывает горловину и присоединяет к открытой горловине трубку (или, если горловина отсутствует, пользователь может проколоть пакет трубкой). Другой конец трубки соединяется с насосом. Насос извлекает текучую среду из пакета и направляет ее в раздаточное устройство (например, сифон, распылитель и т.д). Насос не является обязательным. Текучая среда может быть выдавлена из пакета под воздействием атмосферного давления на внешнюю часть пакета или под воздействием силы тяжести.
[0004] Обычно пакеты содержат верхний мягкий лист, соединенный с нижним мягким листом. Текучая среда занимает пространство между верхним и нижним листами. Насос и/или горловина предотвращают замещение закачанной текучей среды окружающим воздухом. Таким образом, когда насос извлекает текучую среду из пакета, верхний и нижний листы складываются, а пространство между ними сокращается.
[0005] Насос больше не может извлекать текучую среду из пакета, когда пространство между верхним и нижним листами сократится до определенной степени и появится достаточное количество складок. После этого пакет считается вышедшим из употребления. Пользователь выбрасывает вышедший из употребления пакет и присоединяет новый. Оставшаяся в вышедшем из употребления пакете текучая среда понапрасну теряется. Множество существующих пакетов становятся вышедшими из употребления, несмотря на сохранение в них 20% или более от изначальной массы текучей среды.
[0006] Соответственно, существует необходимость в новых пакетах, имеющих свойства, позволяющие отсрочить выход из употребления до тех пор, пока не будет извлечено большее количество изначальной текучей среды.
Сущность изобретения
[0007] Вышеназванные проблемы решаются в различных вариантах осуществления настоящего изобретения за счет обеспечения пакета для хранения текучей среды, содержащего: (а) первый полимерный лист, содержащий первый внутренний компонент и первую внешнюю поверхность, причем первый внутренний компонент содержит первую внутреннюю поверхность и внутреннюю микроструктуру, выступающую от первой внутренней поверхности, причем первый внутренний компонент имеет воздушную поверхностную плотность микроструктуры (ВППМС) в диапазоне между 1% и 15%; (b) второй полимерный лист, содержащий вторую внутреннюю поверхность и вторую внешнюю поверхность.
[0008] Второй полимерный лист может быть соединен с первым полимерным листом так, чтобы первый внутренний компонент и вторая внутренняя поверхность образовывали между собой воздухонепроницаемую камеру для текучей среды. Второй полимерный лист может не иметь микроструктуры, выступающей от второй внутренней поверхности. Первая внутренняя поверхность, первая внешняя поверхность, вторая внутренняя поверхность и вторая внешняя поверхность могут быть гладкими и не иметь выемок.
[0009] Некоторые варианты осуществления раскрытого пакета позволяют извлечь 99% массы хранящейся текучей среды посредством некоторых или всех выше раскрытых техник, включая извлечение посредством насоса, воздействия атмосферного давления на внешнюю часть пакета или силы тяжести.
Краткое описание чертежей
[0010] Для лучшего понимания изобретения может быть сделана ссылка на варианты осуществления, показанные на следующих чертежах. Элементы на чертежах необязательно показаны в масштабе, а относящиеся к ним элементы могут опускаться или, в некоторых случаях, пропорции могут быть преувеличены, чтобы подчеркнуть и отчетливо изобразить раскрытые в настоящей заявке признаки, вносящие новизну. Дополнительно, как известно в данной области техники, элементы системы могут быть расположены различным образом. Кроме того, на чертежах схожие ссылочные номера обозначают соответствующие детали на нескольких видах.
[0011] На фиг. 1 показан вид сверху первого пакета.
[0012] На фиг. 2 показан вид сверху второго пакета.
[0013] На фиг. 3 показан первый возможный вид в поперечном разрезе первого пакета вдоль линии 3-3 по фиг. 1.
[0014] На фиг. 4 показан второй возможный вид в поперечном разрезе первого пакета.
[0015] На фиг. 5 показан вид сверху третьего пакета после вакуумного извлечения первого количества текучей среды.
[0016] На фиг. 6 показан вид в поперечном разрезе третьего пакета вдоль линии 6-6 по фиг. 5.
[0017] На фиг. 7 показан вид в поперечном разрезе третьего пакета после вакуумного извлечения второго большего количества текучей среды.
[0018] На фиг. 8 показан вид сверху листа любого из раскрытых пакетов. Лист содержит первую микроструктуру.
[0019] На фиг. 9 показан фронтальный вид в вертикальном разрезе листа с фиг. 8.
[0020] На фиг. 10 показан увеличенный фронтальный вид в вертикальном разрезе листа с фиг. 8.
[0021] На фиг. 11 показан вид листа с фиг. 8 в изометрии.
[0022] На фиг. 12 показан схематический вид сверху листа с фиг. 8.
[0023] На фиг. 13 показан вид сверху формы для производства листа с фиг. 8.
[0024] На фиг. 14 показан фронтальный вид в вертикальном разрезе вдоль линии 14-14 по фиг. 13.
[0025] На фиг. 15 показан фронтальный вид в вертикальном разрезе формы и массы материала до нагревания. Материал может быть краской, покрытием, клеящим веществом, эпоксидной смолой или другим отверждаемым материалом.
[0026] На фиг. 16 показан фронтальный вид в вертикальном разрезе формы и массы полимерного материала после нагревания.
[0027] На фиг. 17 показан вид сверху на лист любого из раскрытых пакетов. Лист содержит вторую микроструктуру.
[0028] На фиг. 18 показан фронтальный вид в вертикальном разрезе листа с фиг. 17.
[0029] На фиг. 19 показан вид сверху листа любого из раскрытых пакетов. Лист содержит третью микроструктуру.
[0030] На фиг. 20 показан фронтальный вид в вертикальном разрезе листа с фиг. 19.
[0031] На фиг. 21 показан вид сверху листа любого из раскрытых пакетов. Лист содержит четвертую микроструктуру.
[0032] На фиг. 22 показан фронтальный вид в вертикальном разрезе листа с фиг. 21.
[0033] На фиг. 23 показан вид сверху листа любого из раскрытых пакетов. Лист содержит пятую микроструктуру.
[0034] На фиг. 24 показан фронтальный вид в вертикальном разрезе листа с фиг. 23.
[0035] На фиг. 25 показан вид сверху листа любого из раскрытых пакетов. Лист содержит типовую микроструктуру.
[0036] На фиг. 26 показан вид листа с фиг. 25 в изометрии.
[0037] На фиг. 27 показан вид сверху листа любого из раскрытых пакетов. Лист содержит шестую микроструктуру.
[0038] На фиг. 28 показан фронтальный вид в вертикальном разрезе листа с фиг. 27.
[0039] На фиг. 29 показан вид сверху листа любого из раскрытых пакетов. Лист содержит седьмую микроструктуру.
[0040] На фиг. 30 показан фронтальный вид в вертикальном разрезе листа с фиг. 29.
[0041] На фиг. 31 показан вид сверху листа любого из раскрытых пакетов. Лист содержит восьмую микроструктуру.
[0042] На фиг. 32 показан фронтальный вид в поперечном разрезе листа с фиг. 31 вдоль линии 32-32 по фиг. 31.
[0043] На фиг. 33 показана увеличенный фрагмент фиг. 32.
[0044] На фиг. 34 показан вид листа с фиг. 31 в изометрии.
[0045] На фиг. 35 показан вид сверху листа любого из раскрытых пакетов.
[0046] На фиг. 36 показан вид сверху дополнительных листов любого из раскрытых пакетов.
[0047] На фиг. 37 показан вид сверху дополнительных листов любого из раскрытых пакетов.
[0048] На фиг. 38 показан вид сверху на случайное расположение микроструктур.
[0049] На фиг. 39 показан вид в аксонометрии листа любого из раскрытых пакетов. Лист содержит девятую микроструктуру.
[0050] На фиг. 40 показан вид сверху микроструктуры с фиг. 39.
[0051] На фиг. 41 показан другой вид сверху микроструктуры с фиг. 39.
Подробное раскрытие примерных вариантов осуществления изобретения
[0052] Хотя изобретение может осуществляться в различных формах, на чертежах и в нижеследующем описании раскрыты некоторые из них, некоторые являются примерными и не ограничивающими вариантами осуществления, поэтому следует понимать, что настоящее раскрытие является примером изобретения и не предназначено для ограничения изобретения до конкретных изображенных вариантов осуществления.
[0053] В данной заявке использование дизъюнктивного суждения подразумевает включение в него конъюнктивного суждения. Использование определенных или неопределенных артиклей не предназначено для обозначения кардинальности. В частности, ссылка на «данный» объект или на «некоторый» объект предназначена также для обозначения одного из множества возможных подобных объектов. Кроме того, союз «или» может использоваться для передачи признаков, присутствующих одновременно, в качестве одной опции, или взаимно исключающих альтернатив, в качестве другой опции. Иными словами, союзом «или» следует понимать, как содержащий одну опцию «и/или» и другую опцию «или/или». Формула изобретения может содержать размерные и цифровые величины. Следует понимать, что подобные размерные и цифровые величины являются приблизительными, если не указано обратное. Приблизительность значений содержит погрешность ± 10%.
[0054] На фиг. 1, 2 и 4 показаны схематические виды сверху пакета 1 (также называемого мягким контейнером), соответствующего настоящему изобретению. Пакет 1 может быть выполнен с возможностью впуска, хранения и выпуска газа, жидкости, текучего или полутекучего вещества (называемых «текучей средой»). Пакет 1 может содержать первый, или верхний, лист 2, второй, или нижний, лист 3, горловину 4 и микроструктуру 11. Как и все раскрытые в настоящей заявке признаки, горловина 4 является опциональной. Пакет 1 может быть полимерным, многослойным или иметь покрытие. Пакет 1 может быть органическим (например, бумажным), у которого полимерная микроструктура нанесена на органический материал (т.е. листы). Любые признаки, раскрытые со ссылкой на пакет 1, могут также применяться к мешку, саше или контейнеру для транспортировки.
[0055] Первый, или верхний, лист 2 может быть термосварен со вторым, или нижним, листом 3 по внешнему периметру 5 пакета 1. Верхний лист 2 и нижний лист 3 могут быть прямоугольными или иметь любую другую геометрическую форму (например, быть круглыми, овальными и т.д.). На фиг. 1, 2 и 4 верхний лист 2 и нижний лист 3 - прямоугольные. Таким образом, внешний периметр 5 содержит правую сторону 51, фронтальную сторону 52, левую сторону 53 и заднюю сторону 54. Длины, ширины и толщины верхнего листа и нижнего листа 3 могут быть одинаковыми, либо разными. Пакет 1 может быть сделан из одного листа материала, сложенного на себя и запечатанного с внешних сторон. В этом случае, считается, что один лист может быть и верхним листом 2, и нижним листом 3. Пакет 1 может содержать 2, 4 или 6 сторон/листов. Поэтому внешний периметр 5, вместо того, чтобы быть границей между верхним листом 2 и нижним листом 3, может содержать отдельные листы. Например, правая сторона 51, фронтальная сторона 52, левая сторона 53 и задняя сторона 54 могут быть отдельными индивидуальными листами, каждый из которых соединен с верхним листом 2 и нижним листом 3.
[0056] Горловина 4 может содержать основание 41 и канал 42. Внешний диаметр основания 41 может быть больше диаметра канала 42. Горловина 4 может быть присоединена к верхнему листу 2, нижнему листу 3 или к обоим листам. На фиг. 1 показана горловина 4, присоединенная к верхнему листу 2. На фиг. 2 показана горловина 4, присоединенная к верхнему листу 2 и нижнему листу 3. На фиг. 4 показана горловина 4, присоединенная к нижнему листу 3. Горловина 4 может быть присоединена к верхнему и/или нижнему листам 2 и 3 любым соответствующим способом. В одном примере в верхнем листе 2 можно вырезать отверстие. Внешний диаметр основания 41 может быть посредством термообработки сварен с частями листа 2, определяющими данное отверстие. Несмотря на то, что это не показано, канал 42 может содержать двухпозиционный клапан.
[0057] На фиг. 3 показан схематический вид в поперечном разрезе вдоль линии 3-3 по фиг. 1. Как показано на фиг. 3, нижний лист 3 может содержать микроструктуру 11 (также называемую, микрорельефом 11). Верхний лист 2 может не содержать микроструктуру. Текучая среда F может занимать внутреннее пространство, образуемое между верхним листом 2 и нижним листом 3.
[0058] Также на фиг. 3 показано, что верхний лист 2 может содержать внутреннюю поверхность 21 и внешнюю поверхность 22. Нижний лист 3 может содержать внутреннюю поверхность 31, внешнюю поверхность 32 и микроструктуру 11, выступающую вовнутрь от внутренней поверхности 31. Внутренние поверхности 21 и 31 могут быть гладкими. Аналогично, внешние поверхности 22 и 32 могут быть гладкими. Задняя сторона 54 периметра 51 может быть видна в поперечном разрезе. Комбинация внутренней поверхности 31 и микроструктуры 11 называется нижним внутренним компонентом (не помечен). Комбинация внутренней поверхности 21 и микроструктуры 11 называется верхним внутренним компонентом (не помечен).
[0059] Хотя на фиг. 3 показана микроструктура 11, отходящая от внутренней поверхности 31 нижнего листа 3, следует понимать, что микроструктура 11 может, альтернативно или дополнительно, отходить от внутренней поверхности 21 верхнего листа 2. Согласно предпочтительному варианту осуществления, микроструктура 11 отходит только от одного из верхнего листа 2 и нижнего листа 3. Неожиданно было обнаружено, что, если только один лист из верхнего листа 2 и нижнего листа 3 содержит микроструктуру 11, то извлечение текучей среды из мешка 1 улучшается по ряду причин, которые будут раскрыты ниже. Иными словами, если только один лист из верхнего листа 2 и нижнего листа 3 содержит микроструктуру 11, то может быть извлечено большее количество текучей среды из пакета 1, до того, как он станет вышедшим из употребления.
[0060] Как показано на фиг. 4, пакет 1 может содержать верхний защитный слой 7 и нижний защитный слой 8. Верхний защитный слой 7 может быть листом с внутренней поверхностью 71 и внешней поверхностью 72. Аналогично, нижний защитный слой 8 может быть листом с внутренней поверхностью 81 и внешней поверхностью 82. Для образования верхней границы 1а внутренняя поверхность 71 верхнего защитного слоя 7 может быть прикреплена к внешней поверхности 22 верхнего листа 2 любым подходящим способом (например, клеем, термообработкой и т.д). Аналогично, для образования нижней границы 1 b внутренняя поверхность 81 нижнего защитного слоя 8 может быть прикреплена к внешней поверхности 32 нижнего листа 3 посредством вышеуказанных способов. Согласно другим вариантам осуществления (не показаны), верхний защитный слой 7 может быть прикреплен исключительно к верхнему листу 2 вдоль периметра 5, а нижний защитный слой 8 может быть прикреплен исключительно к нижнему листу 3 вдоль периметра 5. Пакет 1 может содержать любое количество защитных слоев. Некоторые из этих слоев могут быть твердыми (например, картонными). Некоторые могут быть органическими (например, хлопчатыми).
[0061] На фиг. 5 показано, что из пакета 1 было откачано или извлечено большое количество текучей среды. Поскольку пакет 1 герметичен, окружающий воздух не может заменить извлеченную текучую среду. В результате верхний лист 2 и нижний лист 3 теперь содержат складки 13. Складки 13 могут содержать контактные складки 13а, где верхний лист 2 соприкасается с нижним листом 3. Складки 13 могут содержать неконтактные складки 13b, где верхний лист 2 и нижний лист 3 близки друг к другу, но не соприкасаются.
[0062] На фиг. 6 показан схематичный вид в поперечном разрезе вдоль линии 6-6 по фиг. 4 после откачки первого количества текучей среды (например, 90%) из пакета 1. Как показано на фиг. 5, микроструктура 11 предотвращает появление контактных складок 13а и вместо этого способствует появлению неконтактных складок 13b. Говоря конкретнее, микроструктура 11 служит распорками, отделяющими верхний лист 2 от нижнего листа 3. Между смежными элементами микроструктуры 11 образуются тракты 12 потока текучей среды.
[0063] На фиг. 7 показан схематический вид в поперечном разрезе вдоль линии 6-6 по фиг. 4 после откачки второго большего количества текучей среды (например, 92%) из пакета 1. Хотя и образуется несколько контактных складок 13а, микроструктура 11 сокращает их ширину. В результате этого между контактными складками 13а и микроструктурой 11 образуются тракты 12 потока текучей среды.
[0064] Раскрытые в настоящей заявке варианты осуществления не гарантируют 100% извлечение текучей среды из пакета 1 до его выхода из употребления. Однако, раскрытые в настоящей заявке варианты осуществления позволяют извлечь больший процент текучей среды до выхода пакета из употребления по сравнению с существующими пакетами. В качестве иллюстративного примера, в одном варианте осуществления пакет 1 может позволить насосу определенной мощности извлечь 99% текучей среды (например, сиропа для безалкогольных напитков) до выхода из употребления, в то время как существующие пакеты могут позволить аналогичному насосу извлечь лишь 70% аналогичной текучей среды до выхода из употребления.
[0065] На фиг. 8 показан вид сверху внутренней поверхности 31 нижнего листа 3. Внутренняя поверхность 31 содержит микроструктуру 11. Как было раскрыто ранее, верхний лист 2, дополнительно или альтернативно нижнему листу 3, может содержать микроструктуру 11. Как было раскрыто ранее, горловина 4 может быть присоединена либо к верхнему листу 2, либо к нижнему листу 3. Таким образом, следует понимать, что любое описание, относящееся к микроструктуре 11, также применимо к верхнему листу 2 и/или нижнему листу 3. Аналогично, любое описание нижнего листа может дополнительно или альтернативно применяться к верхнему листу 2.
[0066] Обратимся к фиг. 8, где нижний лист 3 может иметь длину L, ширину W и толщину Т. Микроструктура 11 может быть выполнена в виде массива с рядами и столбцами. Согласно предпочтительным вариантам осуществления, массив микроструктуры 11 может проходить по всей внутренней поверхности 31. Альтернативно, и как показано на фиг. 12, массив микроструктуры 11 может быть ограничен центральной частью 31а внутренней поверхности 31.
[0067] Вернемся к фиг. 8, где первый шаг X отделяет центры смежных элементов микроструктуры 11 по ширине. Второй шаг Y отделяет центры смежных элементов микроструктуры 11 по длине. Первый шаг X может быть равен второму шагу Y. Внутренняя поверхность 31 может содержать площадь гладкой поверхности, представляющей общую площадь поверхности внутренней поверхности 31 без микроструктуры 11, и площадь поверхности микроструктуры, представляющую общую площадь поверхности микроструктуры 11.
[0068] Обратимся к фиг. 9 и 10, где микроструктура 11 может быть полукруглой и иметь радиус R и диаметр D, равный D=2 * R. Микроструктура 11 может образовывать угол А контакта относительно внутренней поверхности 31. Если массив проходит по всему внутреннему компоненту, то площадь поверхности внутренней поверхности 31 равна: W * L - (общее число элементов микроструктуры 11) * (pi * R2). Общее число элементов микроструктуры 11 приблизительно равно: W/X * L/Y. Если первый шаг X и второй шаг Y равны, то общее число элементов микроструктуры приблизительно равно: (W*L)/X2.
[0069] Нижний лист 3 содержит воздушную поверхностную плотность микроструктуры (ВППМС), которая равна: [(общая площадь поверхности микроструктуры на виде сверху)/(общая площадь поверхности внутреннего компонента на виде сверху)]. Пример вида сверху показан на фиг. 8.
[0070] Таким образом, ВППМС нижнего листа 3 приблизительно равен: [(R2 *pi) * (общее число элементов микроструктуры 11)]/[W*L]=[R2 * pi * W * L]/[X2 * W * L]=[R2 * pi]/[X2]. Было неожиданно обнаружено, что меньшая ВППМС улучшает извлечение текучей среды из пакета 1. Говоря более конкретно, ВППМС в диапазоне от 1% до 21% вопреки ожиданию показывает лучшие результаты, чем ВППМС в значении меньше 1% или больше 21%. Таким образом, согласно предпочтительным вариантам осуществления, у нижнего листа 3 ВППМС находится в диапазоне между 5% и 15% или от 5% до 9%.
[0071] Согласно предпочтительным вариантам осуществления, у нижнего листа 3 толщина Т находится в диапазоне от 0,057 до 0,1 мм, а радиус элемента микроструктуры 11 находится в диапазоне от 0,10 до 0,20 мм, первый шаг X находится в диапазоне от 0,8 мм до 1,2 мм, второй шаг Y диапазоне в значении от 0,8 мм до 1,2 мм, а угол А контакта находится в диапазоне от 88 до 107 градусов. Согласно одному из этих предпочтительных вариантов осуществления, радиус элемента микроструктуры 11 равен 0,15 мм, первый шаг равен 1 мм, второй шаг равен 1 мм, а угол контакта равен 90 градусам. Согласно аналогичному варианту осуществления, ВППМС нижнего листа 3 приблизительно равен 7%. Согласно этим предпочтительным вариантам осуществления, общий объем микроструктуры 11 находится в диапазоне от 5 до 21% от общего объема нижнего листа 3, исключая микроструктуру 11.
[0072] В некоторых примерах, изменение угла контакта может сказываться на эффективности микроструктуры. Был проведен эксперимент, в ходе которого использовались четыре микроструктуры с разными углами контакта. Мешки, содержащие микроструктуры, каждая из которых имела соответствующий угол контакта, заполнялись жидкостью, а затем опорожнялись. Затем, для каждого мешка/угла контакта, на основании веса до и после, измерялся процент опорожнения. Результаты показаны в Таблице 1. Как можно видеть, для выбора подходящей микроструктуры можно использовать соотношение между углом контакта и процентом опорожнения.
[0073] Согласно некоторым вариантам осуществления, толщина Т нижнего листа 3 и/или верхнего листа 2 находится в диапазоне от 12 микрон до 600 микрон, или 2,5 мм.
[0074] Хотя ВППМС раскрывалась со ссылкой на длину и ширину нижнего листа 3, следует понимать, что в случаях, где микроструктура 11 занимает исключительно центральную часть 31а нижнего листа 3, подходящие длина и ширина в вычислении ВППМС являются длиной и шириной центральной части 31а (предполагая, что центральная часть 31а прямоугольна, что необязательно) или множества центральных частей 31а (если существует множество центральных частей 31а).
[0075] Был протестирован особенно предпочтительный вариант осуществления нижнего листа 3 при помощи стабильного ньютоновского сиропа, имеющего вязкость покоя в диапазоне от 20 сантипуазов до 65 сантипуазов при 21 градусе Цельсия. Пакет 1 был образован из нижнего листа 3, содержащего микроструктуру 11, и гладкого второго листа 2. Длина и ширина нижнего листа 2 и верхнего листа 3 были равны 10,16 см. Половина объема пакета 1 была заполнена стабильным ньютоновским сиропом. В пакет 1 была вставлена твердая трубка размером 2,54 см, а граница между пакетом 1 и твердой трубкой была запечатана. Посредством твердой трубки пакет 1 был подвергнут вакууму в 84,66 килопаскалей. После шестидесяти секунд применения вакуума, в пакете 1 осталось только 0,70% от изначальной массы стабильного ньютоновского сиропа. Аналогичный тест был проведен с пакетом без микроструктуры. После шестидесяти секунд применения вакуума, в пакете осталось 37.97% от изначальной массы стабильного ньютоновского сиропа.
[0076] Таким образом, следует понимать, что раскрытые варианты осуществления пакета 1 позволяют извлечь по меньшей мере 95, 96, 97, 98 и 99% массы стабильного ньютоновского сиропа, имеющего вязкость покоя в диапазоне от 20 сантипуазов до 65 сантипуазов при 21 градусе Цельсия, когда пакет подвергается вакуумному давлению по меньшей мере 84 килопаскалей в течение 60 секунд.
[0077] Для улучшения прочности конструкции и производительности извлечения текучей среды нижний лист 3 вместо тиснения можно изготовить посредством процесса горячего формования с оплавлением. Процессом может быть процесс отверждения текучей среды, где отверждение происходит посредством нагревания, потери сольвента или других химических реакций.
[0078] Со ссылкой на фиг. 13-16 более конкретно раскрывается, что форма 100 содержит стенку 105 внутреннего периметра и нижние стенки 103 и 104. Нижние стенки 103 и 104 содержат плоскую и гладкую стенку 103 основания и распределенные гладкие колодезные стенки 104. Внутреннюю углубленную область 102 определяет комбинация стенки 105 внутреннего периметра и нижних стенок 103 и 104. Длина и ширина внутренней углубленной области 102 равна требуемой длине L и ширине W нижнего листа 3. Стенка 105 внутреннего периметра имеет толщину 106. Полусферические выемки 107, имеющие идентичную микроструктуре 11 геометрию, определяются колодезными стенками 104. Как и все раскрытые в настоящей заявке признаки, стенка 105 внутреннего периметра необязательна. Стенка периметра может отсутствовать, а пленка, после отверждения, может быть обрезана до требуемого размера.
[0079] На фиг. 15 показано, что масса полимера 106 помещена в углубленную область 102, которая может иметь коробчатую форму с толщиной 107 меньше толщины 106 стенки 105 внутреннего периметра. Массу полимера 106 нагревают до тех пор, пока она не начнет легко течь. Для достижения этого эффекта массу полимера 106 можно нагреть до температуры немного ниже ее температуры плавления (например, от 80 до 90% от ее температуры плавления). На фиг. 16 показано, что масса полимера 106 затекает в полусферические выемки 107. Опционально, плоский пресс может сжимать массу полимера 106 для: (а) направления потока в полусферические выемки 107 и (b) обеспечения того, что верхняя поверхность массы полимера 106 (которая затем будет соответствовать внешней поверхности 32) является плоской и гладкой. Альтернативно или дополнительно к прессу, каждая выемка 107 может сообщаться по текучей среде с небольшим вакуумным отверстием или трубкой. Когда компрессор работает, он, посредством вакуумных отверстий или трубки, создает вакуумметрическое давление в выемках 107, таким образом втягивая полимер 106 в выемки 107. Когда масса полимера 106 охлаждается, формируется нижний лист 3. Хотя в примере используется полимер 106, могут использоваться и другие материалы, такие, как краски, покрытия, адгезив, эпоксидные смолы или другие отверждаемые материалы.
[0080] Углубленная область 102 не должна закрывать всю площадь поверхности формы 100. Как говорилось выше, пакет 1 может быть сформирован из сложенного цельного листа. Когда требуется такой лист, углубленная область 102 может занимать менее 50% площади поверхности формы 100, а остающаяся площадь поверхности формы 100 может быть попросту плоской (например, идентичной нижней стенке 103).
[0081] Поскольку нижний лист 3 выполняется в процессе литья вместо процесса тиснения (например, тиснения посредством растяжения), нижний лист, содержащий микроструктуру 11, является единым целым. В результате часть нижнего листа 3 без микроструктуры (то есть, внутренняя поверхность 21) наименее подвержена изгибанию или деформации относительно микроструктуры 11, что позволяет нижнему листу 3 противостоять образованию складок. Если бы нижний лист 3 был выполнен посредством тиснения, то он мог бы содержать вмятины или выемки вдоль внешней поверхности 32, соответствующей микроструктуре 11. Из-за этих вмятин или выемок структурная целостность нижнего листа 3 была бы ослаблена, и он бы легче сминался.
[0082] Однако, в некоторых случаях может потребоваться тиснение, и, таким образом, это предоставляет собой менее предпочтительный, но все же преимущественный вариант изготовления пакета 1. Во время процесса тиснения используются два валка. Первый валок гладкий и цилиндрический. Второй валок цилиндрический, но определяет выемки 107, соответствующие микроструктуре (аналогично форме 100 с фиг. 14, если бы форма 100 была дугообразной, как в цилиндре). Горячий расплавленный полимер или нагретая пленка 106 помещаются в зазор между валком тиснения (который определяет микроструктуру) и другим, гладким валком. Гладкий валок прикладывает давление к нагретой пленке или полимерному материалу 106, что направляет его в выемки 107. Оба валка вращаются для втягивания нетисненого полимера или пленки 106 в зазор. После деформирования в зазоре, тисненая пленка 106 плотно прилегает к валку тиснения. Тисненая пленка 106 затем удаляется с валка тиснения так, чтобы на части валка тиснения, находящейся непосредственно перед зазором, не было пленки. По меньшей мере валок тиснения охлаждается во время вращения. Это может быть достигнуто посредством циркуляции воды или хладагента через валок тиснения, возвращения нагретой воды или хладагента из валка тиснения в теплообменник, охлаждения нагретой воды или хладагента в теплообменнике и возвращения охлажденной воды или хладагента к валку тиснения.
[0083] В качестве альтернативы вышеуказанным процессам может применяться система послойной печати, например, 3D-принтер. Гладкий и плоский лист можно поместить перед 3D-принтером, который затем может нанести или осадить нагретый или по меньшей мере полужидкий материал на гладкий и плоский лист. После отверждения гладкий и плоский лист будет микроструктурирован. Некоторые 3D-принтеры содержат отверждающие элементы (например, УФ-излучение или горячие потоки воздуха) для ускорения отверждения.
[0084] На фиг. 17-34 и 39-41 показаны альтернативные микроструктуры 1701, 1901, 2101, 2301, 2501, 2701, 2901, 3101, и 3901. Любая из альтернативных микроструктур может заменять микроструктуру 11. Иными словами, (а) признаки пакета 1, раскрытые выше или ниже со ссылкой на микроструктуру 11, могут применяться к любой или ко всем альтернативным микроструктурам, (b) раскрытые выше диапазоны ВППМС могут применяться к любой или ко всем альтернативным микроструктурам, и (с) раскрытый выше или ниже способ изготовления пакета 1 может применяться к любой или ко всем альтернативным микроструктурам. Хотя на фиг. 17-35 делается ссылка на нижний лист 3 они могут, дополнительно или альтернативно, быть применены к верхнему листу 2.
[0085] Как показано на фиг. 17 и 18, микроструктура 1701 содержит основание 1702 и верх 1703. Основание 1702 является цилиндрическим. Верх 1703 является коническим. Верх образует угол 1704 при вершине, равный 130 градусам. Вертикальная высота микроструктуры (в направлении, выходящем из страницы) равна половине диаметра основания 1702. Элементы микроструктуры 1701 разделены равными первым и вторым шагами.
[0086] Как показано на фиг. 19 и 20, элементы микроструктуры 1901 являются вертикально вытянутыми овалами, и, таким образом, имеют овальную форму. Элементы микроструктуры 1901 содержат продольные элементы микроструктуры 1901а и поперечные элементы микроструктуры 1901b, которые имеют одинаковую структуру, но направлены в перпендикулярных направлениях, чтобы главные оси продольных элементов микроструктуры 1901 проходили в направлении, перпендикулярном главным осям поперечных элементов микроструктуры 1901b. Элемент микроструктуры 1901 содержит прямоугольную середину 1902 и полусферические концы 1903 и 1904. Полусферические концы 1903 и 1904 равны половине цилиндра с идентичным радиусом кривизны.
[0087] Элементы микроструктуры 1901 расположены в виде массива, как показано на фиг. 19. Каждый ряд микроструктуры 1901 содержит продольные элементы микроструктуры 1901а, чередующиеся с поперечными элементами микроструктуры 1901b. Каждый столбец микроструктуры 1901 содержит продольные элементы микроструктуры 1901b, чередующиеся с поперечными элементами микроструктуры 1901b. Каждый поперечный элемент микроструктуры 1901b равно удален от четырех ближайших продольных элементов микроструктуры 1901а (кроме граничных). Каждый продольный элемент микроструктуры 1901а равно удален от четырех ближайших поперечных элементов микроструктуры 1901b (кроме граничных).
[0088] Как показано на фиг. 21 и 22, элементы микроструктуры 2101 являются усеченными конусами. Диаметр плоской верхней поверхности 2102 равен высоте. Угол А контакта (раскрыт со ссылкой на фиг. 10) равен 135 градусам. Элементы микроструктуры 2101 разделены равными первым и вторым шагами.
[0089] Как показано на фиг. 23 и 24, элементы микроструктуры 2301 являются конусами с вертикальной высотой 2302, находящейся в диапазоне от 25 и 28% от диаметра 2303 основания. Угол 2304 при вершине равен 120 градусам. Первый и второй шаг равны.
[0090] На фиг. 25 и 26 показана обобщенная микроструктура 2501, представляющая собой любую микроструктуру, раскрытую в данной заявке. Тракты 2502 пересекаются на участке 2503, который расположен непосредственно под основанием 41 и/или каналом 42 горловины 4 (то есть, линия, перпендикулярная оси Z с фиг. 1 и проходящая через любую часть основания 41 и/или канала 42, пересекает участок 2503). Участок 2503 показан прямоугольным (например, квадратным), но также может быть круглым. Когда пакет 1 содержит проходы 2502 и участок 2503, горловина 4 может быть расположена в центре верхнего листа 2 или нижнего листа 3, а тракты 2502 могут проходить с равными интервалами от полного внешнего периметра участка 2503.
[0091] Преимущественно, ни тракты 2502, ни участок 2503 не углублены во внутреннюю поверхность 31. Иными словами, тракты 2502 и участок 2503 являются частями внутренней поверхности 31, не содержащими микроструктуры. Тракты 2502 являются прямыми и могут проходить в радиальном направлении с равными интервалами от участка 2503.
[0092] Как показано на фиг. 27 и 28, элементы микроструктуры 2701 являются конусами со сжатыми основаниями. Поэтому, угловой элемент микроструктуры 2701а содержит два сжатых ребра 2702 основания, боковой элемент микроструктуры 2701b содержит три сжатых ребра 2702 основания, а центральный элемент микроструктуры 2701с содержит четыре сжатых ребра 2702 основания. Сжатые дуги 2703 основания образованы между последовательными сжатыми ребрами основания. У каждой сжатой дуги 2703 основания есть сжатый радиус кривизны. Дуговые ромбы 2704 с четырьмя дуговыми сторонами образованы между четырьмя сжатыми дугами 2703 основания. Дуговые ромбы 2704 являются частями внутренней поверхности 31. Вертикальная высота 2705 микроструктуры 2701 равна пятнадцати процентам первого шага, равного второму шагу.
[0093] Как показано на фиг. 29 и 30, микроструктура 2901 содержит цилиндрическое основание 2902 и полусферическую вершину 2903. Максимальный радиус полусферической вершины 2903 равен радиусу цилиндрического основания 2902. Вертикальная высота цилиндрического основания 2902 равна двойному радиусу полусферической вершины 2903. Первый шаг равен второму шагу, причем они оба больше радиуса сферической вершины 2903 в пять, десять и пятнадцать раз.
[0094] Как показано на фиг. 31-34, синусоидальная микроструктура 3101 является конической и упорядочена в виде треугольников так, что группа из трех смежных элементов микроструктуры 3101а, 3101b и 3101с образует равносторонний треугольник 3106 через их соответствующие центры. Элементы микроструктуры 3101 содержат синусоидальные вершины 3102 и отделены синусоидальными впадинами 3103. Внешние поверхности смежных элементов микроструктуры определяют дуговые треугольники 3105, имеющие три дуговые стороны. Дуговые треугольники 3105 являются частями плоской внутренней поверхности 31.
[0095] Как показано на фиг. 39-41, микроструктура 3901 обычно имеет круглую форму с выступающими элементами на верхней стороне. Микроструктура 3901 содержит основной компонент 3902, имеющий выступающие элементы 3903. В некоторых примерах, подложка, на которой выполнена микроструктура 3901, может также содержать выступающие элементы 3903.
[0096] Как показано на фиг. 35, нижний лист 3 может содержать множество разных концентрических микроструктур 3501, 3502, 3503, которые могут быть круглыми, прямоугольными и т.д. Первая, или внешняя, микроструктура 3501 может быть любой из раскрытых выше микроструктур 11, 1701, 1901, 2101, 2301, 2501, 2701, 2901, 3101. Вторая, или промежуточная, микроструктура 3502 может быть любой из раскрытых выше микроструктур 11, 1701, 1901, 2101, 2301, 2501, 2701, 2901, 3101. Третья, или внутренняя, микроструктура 3503 может быть любой из раскрытых выше микроструктур 11, 1701, 1901, 2101, 2301, 2501, 2701, 2901, 3101. Первая, вторая и третья микроструктуры 11 не перекрывают друг друга.
[0097] Как показано на фиг. 36, верхний лист 2 и нижний лит 3 могут содержать микроструктуру, выполненную в виде комплементарных решеток, так, что, когда верхний лист 2 и нижний лист 3 прижаты друг к другу в плоскости (например, когда пакет 1 полностью опорожнен), микроструктура верхнего листа 2 не соприкасается с микроструктурой нижнего листа 3. Когда верхний лист 2 и нижний лист 3 прижаты друг к другу в плоскости, микроструктура может охватывать всю площадь поверхности пакета 11 или ее часть. Изготовление дополняющих верхнего и нижнего листов 2 и 3 может проходить посредством методов изготовления, раскрытых выше в отношении верхнего и нижнего листов 2 и 3. Микроструктура может быть одной или более из раскрытых выше микроструктур 11, 1701, 1901, 2101, 2301, 2501, 2701, 2901, 3101, 3901.
[0098] Например, внешняя область 3601 нижнего листа 3 может иметь микроструктуру (любую из раскрытых выше микроструктур), в то время как внутренняя область 3602 не имеет микроструктуры. В то же время, внешняя область 3603 верхнего листа 2 может не иметь микроструктуру, в то время как внутренняя область 3604 имеет микроструктуру (любую из раскрытых выше микроструктур). Это лишь один пример, поэтому следует понимать, что может иметь место противоположная ситуация (например, где только внутренняя область 3602 нижнего листа 3 имеет микроструктуру, и только внешняя область 3603 верхнего листа 2 имеет микроструктуру). Массивы не ограничиваются лишь показанными ниже прямоугольными формами и могут иметь любую подходящую форму (например, круглую). Массивы могут содержать случайно расположенные или разбросанные элементы микроструктуры таким образом, чтобы в области микроструктуры листа не было различимого узора. На фиг. 38 показана схема случайного расположения микроструктуры.
[0099] В аналогичном примере, только одна из внешней области 3601 и внутренней области 3602 нижнего листа 3 содержит микроструктуру 11, и только одна из внешней области 3603 и внутренней области 3604 верхнего листа 2 содержит микроструктуру, причем нижний лист 3 и верхний лист 2 расположены и/или выполнены таким образом, чтобы дополнять друг друга (как было раскрыто ранее, для предотвращения перекрытия микроструктуры 11 нижнего листа 3 микроструктурой 11 верхнего листа 2).
[0100] Хотя в примерах выше верхний и нижний листы 2 и 3 разделены только на две разные области (внутреннюю или внешнюю области с микроструктурой и внешнюю или внутреннюю области без микроструктуры), верхний и нижний листы 2 и 3 могут быть разделены на любое количество различных областей (например, 3, 4, 5 различных областей).
[0101] Например, как показано на фиг. 37, внешние области 3701, 3705 верхнего и нижнего листов 2 и 3 могут не иметь микроструктуры, либо только одна из внешних областей 3701 и 3705 может иметь микроструктуру. Первая промежуточная область 3702 и внутренняя область 3704 нижнего листа 3 могут иметь микроструктуру, в то время как вторая промежуточная область 3703 не имеет микроструктуры. Верхний лист 2 может дополнять нижний лист 3. Таким образом, некоторые или все области верхнего листа 2 могут не иметь микроструктуры. В одном примере, первая промежуточная область 3706 и внутренняя область 3708 могут не иметь микроструктуры, в то время как вторая промежуточная область 3707 имеет микроструктуру. Таким образом, пакет 1 выполнен таким образом, что, когда нижний лист 3 прилегает к верхнему листу 2, микроструктуры не будут перекрываться или контактировать.
[0102] Таким образом, раскрыт мягкий контейнер (например, пакет) для хранения текучей среды. Мягкий контейнер может содержать, состоять главным образом из или состоять из: (а) первый лист, определяющий первый внутренний компонент и первую внешнюю поверхность, причем первый внутренний компонент определяет первую внутреннюю поверхность и внутреннюю микроструктуру, выступающую от первой внутренней поверхности, причем первый внутренний компонент имеет воздушную поверхностную плотность микроструктуры (ВППМС) в диапазоне между 1% и 15%, причем ВППМС определяется как общая площадь поверхности микроструктуры на виде сверху, деленная на общую площадь поверхности внутреннего компонента на виде сверху; (b) второй лист, определяющий вторую внутреннюю поверхность и вторую внешнюю поверхность, причем второй лист соединен с первым листом так, чтобы первый внутренний компонент и вторая внутренняя поверхность по меньшей мере частично образовывали между собой воздухонепроницаемую камеру для текучей среды, причем второй лист не имеет микроструктуры, выступающей от второй внутренней поверхности. Первая внутренняя поверхность, первая внешняя поверхность, вторая внутренняя поверхность и вторая внешняя поверхность гладкие и не имеют выемок.
[0103] Таким образом, раскрыт способ изготовления пакета для текучей среды (например, мягкого контейнера), содержащий следующее: (а) изготавливают первый полимерный лист, содержащий первый внутренний компонент и плоскую и гладкую первую внешнюю поверхность, причем первый внутренний компонент содержит плоскую и гладкую первую внутреннюю поверхность и полусферическую микроструктуру; (b) нагревают периметр первого полимерного листа для соединения периметра первого полимерного листа со вторым полимерным листом, содержащим плоскую и гладкую вторую внутреннюю поверхность и плоскую и гладкую вторую внешнюю поверхность.
[0104] Шаг изготовления первого полимерного листа может содержать следующее: (i) помещают массу полимерного материала в форму, определяющую множество полусферических выемок, расположенных в виде массива; (ii) нагревают массу полимерного материала в форме по меньшей мере до тех пор, пока масса полимерного материала не затечет в полусферические выемки; (iii) охлаждают массу полимерного материала и извлекают охлажденную массу полимерного материала из формы. На шаге нагревания периметра первого полимерного листа, полусферическая микроструктура первого полимерного листа может располагаться напротив второй внутренней поверхности второго полимерного листа. Второй полимерный лист может не иметь микроструктуры. Форма может не содержать боковые стенки и, таким образом, охлажденный полимерный лист может подрезаться до требуемого профиля.
1. Мягкий контейнер для хранения текучей среды, содержащий:
первый лист (3), содержащий первый внутренний компонент и первую внешнюю поверхность, причем первый внутренний компонент содержит
первую внутреннюю поверхность, включающую внешнюю снабженную микроструктурой область (3601) и внутреннюю прямоугольную область (3602) без микроструктуры, и
первую внутреннюю микроструктуру, образованную отдельными элементами микроструктуры, выступающую от внешней снабженной микроструктурой области (3601) первой внутренней поверхности;
второй лист (2), содержащий второй внутренний компонент и вторую внешнюю поверхность, причем второй внутренний компонент содержит
вторую внутреннюю поверхность, включающую внутреннюю прямоугольную снабженную микроструктурой область (3604) и внешнюю область (3603) без микроструктуры, и
вторую внутреннюю микроструктуру, образованную отдельными элементами микроструктуры, отходящую от внутренней прямоугольной снабженной микроструктурой области (3604) второй внутренней поверхности,
причем
(i) второй лист соединен с первым листом так, что первый внутренний компонент и второй внутренний компонент по меньшей мере частично образуют между собой воздухонепроницаемую камеру для текучей среды,
(ii) внешняя снабженная микроструктурой область (3601) первой внутренней поверхности и внутренняя снабженная микроструктурой область (3604) второй внутренней поверхности выполнены дополняющими друг друга, так что при соединении первого листа и второго листа: а) внешняя снабженная микроструктурой область (3601) первой внутренней поверхности совмещена с внешней областью (3603) без микроструктуры второй внутренней поверхности, и б) внутренняя область (3602) без микроструктуры первой внутренней поверхности совмещена с внутренней снабженной микроструктурой областью (3604) второй внутренней поверхности,
(iii) микроструктура первого и второго листов является одной или более из следующих микроструктур: микроструктурой (11) с полукруглыми элементами, микроструктурой (1701) с элементами с цилиндрическим основанием (1702) и коническим верхом (1703), микроструктурой (1901) с овальными элементами, микроструктурой (2101) с элементами в виде усеченного конуса, микроструктурой (2301) с элементами в виде конуса, микроструктурой (2701) с элементами в виде конуса со сжатым основанием, микроструктурой (2901) с элементами с цилиндрическим основанием (2902) и полусферической вершиной (2903), синусоидальной микроструктурой (3101), микроструктурой (3901) круглой формы с выступающими элементами на верхней стороне, и
(iv) первая внутренняя поверхность, первая внешняя поверхность, вторая внутренняя поверхность и вторая внешняя поверхность являются гладкими и не имеют выемок.
2. Мягкий контейнер для хранения текучей среды, содержащий:
первый лист (3), содержащий первый внутренний компонент и первую внешнюю поверхность, причем первый внутренний компонент содержит
первую внутреннюю поверхность, включающую внешнюю снабженную микроструктурой область (3601) и внутреннюю прямоугольную область (3602) без микроструктуры, и
первую внутреннюю микроструктуру, образованную отдельными элементами микроструктуры, выступающую от внешней снабженной микроструктурой области (3601) первой внутренней поверхности;
второй лист (2), содержащий второй внутренний компонент и вторую внешнюю поверхность, причем второй внутренний компонент содержит
вторую внутреннюю поверхность, включающую внутреннюю прямоугольную снабженную микроструктурой область (3604) и внешнюю область (3603) без микроструктуры, и
вторую внутреннюю микроструктуру, образованную отдельными элементами микроструктуры, отходящую от внутренней прямоугольной снабженной микроструктурой области (3604) второй внутренней поверхности,
причем
(i) второй лист соединен с первым листом так, что первый внутренний компонент и второй внутренний компонент по меньшей мере частично образуют между собой воздухонепроницаемую камеру для текучей среды,
(ii) внешняя снабженная микроструктурой область (3601) первой внутренней поверхности и внутренняя снабженная микроструктурой область (3604) второй внутренней поверхности выполнены дополняющими друг друга, так что при соединении первого листа и второго листа: а) внешняя снабженная микроструктурой область (3601) первой внутренней поверхности совмещена с внешней областью (3603) без микроструктуры второй внутренней поверхности, и б) внутренняя область (3602) без микроструктуры первой внутренней поверхности совмещена с внутренней снабженной микроструктурой областью (3604) второй внутренней поверхности,
(iii) второй внутренний компонент имеет воздушную поверхностную плотность микроструктуры (ВППМС) в диапазоне между 1% и 21%, при этом ВППМС определена как общая площадь поверхности микроструктуры на виде сверху, деленная на общую площадь поверхности центральной части листа, которую занимает микроструктура, и
(iv) первая внутренняя поверхность, первая внешняя поверхность, вторая внутренняя поверхность и вторая внешняя поверхность являются гладкими и не имеют выемок.
