具有改进的隔热和冷凝抗性的微结构化表面制造技术

本发明专利技术是一种具有改进的隔热和冷凝抗性的微特征化表面，包括：包括在基底中的微结构，具有第一微特征组和第二微特征组的布置；第一微特征水平截面选自由圆形、椭圆形、多边形和凹部组成的组；用环境测试方法测量的冷凝率小于0.15克；以及由握持测试显示握持时间提高了23.00％或更多，其中微特征密度在5.00％至25.00％的范围内。

Microstructured surfaces with improved heat insulation and condensation resistance

The present invention is a micro-characteristic surface with improved heat insulation and condensation resistance, including: micro-structure included in the substrate, arrangement of the first micro-feature group and the second micro-feature group; group of free circle, ellipse, polygon and concave section of the first micro-feature horizontal section; and measurement by environmental testing method. The condensation rate is less than 0.15g, and the grip time is increased by 23.00% or more by grip test, in which the micro-characteristic density is in the range of 5.00% to 25.00%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的隔热和冷凝抗性的微结构化表面优先权要求本申请要求于02/05/2016提交的美国临时申请62/291,833的优先权。
技术介绍
1)
本专利技术涉及一种表面，诸如饮料杯、瓶、纸质标签、器具表面、碗、容器、管等，具有改进的隔热性能、降低的冷凝和改进的触感。2)相关技术对于饮料容器如咖啡杯等，供应的饮料通常温度超过160℉甚至超过185℉。即使是短暂暴露于这些温度也会导致严重烫伤。当热饮料在纸或塑料一次性杯子中供应时，烫伤的风险增加。该纸或塑料必须保持薄度以降低成本、重量，以及一摞杯子的高度或体积。已经尝试在杯材料的纸或塑料的薄度与免于烫伤的需要之间寻求平衡，如美国专利5,222,656涉及一种套筒，用于当握住饮料杯时使手隔热。当饮料杯通过管状体的第一端插入套筒中时，毡状材料的管状体与饮料杯的侧壁通过压合关系相符合。美国专利5,579,949涉及一种“C”形套筒，用于当握住饮料杯时使手隔热。塑料模制成型具有由较薄的中心条带连接的两个拓宽的端部形成一个“C”，其尺寸略微小于常规热饮料杯的直径，并且扣合在饮料杯的侧壁上，并以弹簧状的方式保持。美国专利5,667,135涉及一种围绕饮料杯放置的“蜂巢状”的隔热套筒。美国专利5,454,484涉及纸套筒，以折叠结构储存，并被扩展以用于接纳杯。将冷液体放置于“薄”容器中也有弊端，即饮料容器外壁、环境温度之间的温度差，以及湿度水平可以导致饮料容器外壁上的冷凝。这样的容器包括，仅举几例，纸或塑料杯、冰淇淋容器和冰盘。先前已经做出了减少或消除这样的表面上的冷凝效应的尝试。诸如饮料容器、碗等表面上的冷凝，会损坏支撑表面诸如桌面台面。此外，表面上的冷凝会减少牢牢地握住表面的能力，如饮料容器变“滑”。另外，表面上的冷凝会导致基底结构降解。例如，纸杯上冷凝的众所周知的效果是冷凝分解了饮料容器的结构完整性。控制冷凝的尝试包括美国专利1,910,139，涉及一种置于诸如玻璃、水罐和其他容器下面的支撑表面上的液体吸收垫，由此当所述容器用于供应冷饮料时，在容器的外部形成并积累的冷凝可以被吸收并防止润湿支撑表面。其他的垫子在美国专利2,014,268；1,959,134；2,215,633和2,595,961中描述。针对控制冷凝已经做出了许多努力，并且不一定是针对防止冷凝发生在这些纸或塑料饮料杯上，尤其是那些有较薄壁的以及尤其用于一次性饮料容器的。此外，对于与冷液体一起使用的饮料容器，可以通过使用隔热橡胶或泡沫套筒来减少冷凝。但是，这些解决方案成本高昂并增加了额外的重量。应该给予更多关注的是，减少薄的、一次性纸或塑料杯上的热传递、烫伤和冷凝。通过举例而非限制的方式，将在本申请中使用饮料容器来说明本专利技术。本专利技术可同样适用于用于冰盘、瓶、纸或塑料杯、冰淇淋容器、冰容器、冷却器、管、机械零件、电气零件、耐用品的表面，以及其他可以利用本专利技术的益处来提高对热的隔离并防止由于表面附近的温度差而发生的冷凝的这样的制品的表面。因此，本专利技术的一个目的是提供一种饮料容器，其提供对于热液体的改进的隔热性能以及减少对于冷液体的冷凝。本专利技术的另一目的是提供一种饮料容器，其减少或消除了对杯套筒和垫子的需要，或者其允许该套筒更薄并且更轻。本专利技术的另一目的是提供改进隔热能力的薄表面，以控制从该表面到接触该表面的对象的热传递，或提高对潮湿环境的液体冷凝的抗性。本专利技术的另一目的是减少热的感觉并保护手免于烫伤，而不需要隔热手套、在内杯外使用的第二个杯子、用于硬纸板第二层或套筒的纸套筒或瓦楞纸以防止额外的成本、重量和厚度。
技术实现思路
根据本专利技术来实现上述目的，通过提供一种微结构，其可以包括微特征或特定设计的图案化微表面以控制在杯表面和外部环境之间的热传递。图案化微表面的设计的一个值得注意的方面是使用高纵横比特征，即高度大于宽度。微特征使得在含有冷液体的饮料容器的外壁上的冷凝减少。冷凝减少包括在含有冷液体的容器上减少冷凝或湿度，并且在潮湿环境中25分钟后不会在容器下面的表面上留下凝结。表面上的微特征可以减少在由橡胶、纸、金属、塑料、玻璃、陶瓷或其任何组合制成的表面之间的热传递。该表面可通过注塑成型、压缩成型、层压、压花、冲压、烧结、增材制造、铣削、电火花加工、铸造、激光雕刻制造，或通过印刷工艺制造，包括喷墨工艺、辊到辊接触印刷工艺、凹版印刷、铸造和固化转移印刷和类似的印刷工艺。所述微特征可以通过使用形成三维结构的墨在纸上印刷墨来制造，并且包括诸如喷墨印刷、热敏印刷、增材制造等方法。微特征可以通过使用可膨胀的材料形成，其扩展进模具中形成可膨胀的材料或将特征赋予到可膨胀的材料中。微特征可以应用到材料表面，无论是相同材料或是多种材料，多个微特征的表面可以逐步组合在一起以制造组合的微表面来实现相同的性能，或微特征可置于材料的两侧来实现附加的益处。微特征本身可以选自由规则的或不规则的水平截面形状包括圆形、椭圆形(oval)、正方形、三角形、多边形或脊组成的组。本专利技术可以包括具有微特征的表面，其中该微特征的高度为70μm和1000μm之间，其中该微结构的密度为约0.5％和25％之间，并包括减少从热表面到第二表面的热传递的物理性质，该第二表面靠在该微特征的面朝远离热表面的外端。微特征在随机图案化阵列中均匀分布。该表面可以置于饮料容器上。当饮料容器包括温度为190°F或更高的液体时，该饮料容器可以由个人握持11秒(对于光滑的杯子)到超过29秒(对于具有微结构的杯子)。相对于没有该表面的饮料杯，可以减少在包含冷液体的杯子和容器下的表面上的冷凝或湿度。该表面可以包括表面上冷凝或湿度的减少，以及在潮湿环境中25分钟后不会在容器下的表面上留下凝结。该表面可以由橡胶、纸、金属、塑料、玻璃、陶瓷或任何组合制成。该表面可通过注塑成型、压缩成型、层压、压花、冲压、烧结、增材制造、铣削、电火花加工、铸造、激光雕刻制造，或通过印刷工艺制造，包括喷墨工艺、辊到辊接触印刷工艺、凹版印刷、铸造和固化转移印刷和类似的印刷工艺。该表面可以通过喷墨印刷、热敏印刷、增材制造等，及任何组合来制造。微特征可以包括任一规则的或不规则的水平截面形状，包括圆形、椭圆形、正方形、三角形、多边形、线性脊或其任何组合。微特征可以与其它微特征组合，分散在同一区域内，分割在独立的区域中，或者在载有微特征的材料的相反面上。本专利技术可包括具有改进的隔热和冷凝抗性的微特征化表面，其包括：在基底上的微结构，具有第一微特征组和第二微特征组布置；第一微特征水平截面选自由圆形、椭圆形、多边形和凹部组成的组；第一微特征组中包括的第一微特征水平截面尺寸在300μm至750μm的范围内；微结构中包括的间距在450μm至1650μm的范围内；微结构中的第一微特征组之间的间隔在300μm至1650μm的范围内；第一微特征组的深度在420μm至2000μm的范围内；用环境测试方法测量时的冷凝率少于0.15克；包括在第一微特征组中的第二微特征组，其具有第二微特征水平截面，选自由柱和开口组成的组；包括在该微特征组的第二微特征水平截面尺寸等于或少于100μm；并且，握持测试显示，握持时间提高了23.00％或更多，其中微特征密度在0.5％至25.00％的范围内。第二微特征组可以包括限定在第一微特征的顶部的开口，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微特征化表面，具有改进的隔热和冷凝抗性，包括：基底；微结构，包括在所述基底中，具有第一微特征组和第二微特征组的布置；第一微特征的水平截面选自由圆形、椭圆形、多边形和凹部组成的组；包括在所述第一微特征组中的第一微特征水平截面尺寸在300μm至750μm的范围内；包括在所述微结构中的间距在450μm至1650μm的范围内；所述微结构中的所述第一微特征组之间的间隔在300μm至1650μm的范围内；所述第一微特征组的深度在420μm至2000μm的范围内；冷凝率小于0.15克，用环境测试方法所测量；第二微特征组，包括在所述第一微特征组中，具有第二微特征水平截面，选自由柱和开口组成的组截面；包括在所述微特征组中的第二微特征水平截面尺寸等于或小于所述第一微特征的所述水平截面尺寸，以及，由握持测试显示握持时间提高了23.00％或更多，其中，微特征密度在0.5％至25.00％的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.05 US 62/291,8331.一种微特征化表面，具有改进的隔热和冷凝抗性，包括：基底；微结构，包括在所述基底中，具有第一微特征组和第二微特征组的布置；第一微特征的水平截面选自由圆形、椭圆形、多边形和凹部组成的组；包括在所述第一微特征组中的第一微特征水平截面尺寸在300μm至750μm的范围内；包括在所述微结构中的间距在450μm至1650μm的范围内；所述微结构中的所述第一微特征组之间的间隔在300μm至1650μm的范围内；所述第一微特征组的深度在420μm至2000μm的范围内；冷凝率小于0.15克，用环境测试方法所测量；第二微特征组，包括在所述第一微特征组中，具有第二微特征水平截面，选自由柱和开口组成的组截面；包括在所述微特征组中的第二微特征水平截面尺寸等于或小于所述第一微特征的所述水平截面尺寸，以及，由握持测试显示握持时间提高了23.00％或更多，其中，微特征密度在0.5％至25.00％的范围内。2.根据权利要求1所述的表面，其中，所述基底是饮料容器。3.根据权利要求1所述的表面，其中，所述第二微特征组包括在第一微特征的顶部限定的开口，所述开口具有小于所述第一微特征的水平截面尺寸的直径，并延伸进微特征中所述第一和第二微特征结合的总高度的至少50％。。4.根据权利要求1所述的表面，其中，所述第二微特征组包括从第一微特征的顶部向上延伸的柱，具有约50μm的宽度和约50μm的高度。5.根据权利要求1所述的表面，其中，在所述第一微特征组中的微特征的宽度具有长度大于宽度，并且在所述微结构中相对于邻近的第一微特征偏置地布置。6.根据权利要求5所述的表面，其中，所述微特征在所述微结构中布置成交替正交模式。7.根据权利要求1所述的表面，在每个第一微特征中包括大致平坦的顶部。8.一种微特征化表面，具有改进的冷凝抗性，包括：微结构，具有基底并具有微特征的布置；微特征的水平截面选自由圆形、椭圆形、多边形、和凹部组成的组；每个微特征中包括的微特征截面尺寸在300μm至750μm的范围内；所述微结构中包括的间距在450μm至1950μm的范围内；所述微特征之间的间隔在50μm至1650μm的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔·爱德华·达林，亚历山大·雷蒙德·登博夫斯基，拉尔夫·艾伦·赫尔斯曼，卡梅伦·麦克弗森，
申请(专利权)人：哈维全球解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US