CN100509569C - 用于将塑料薄片施加于基片材料的密封单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过使用带有工作表面的密封板和可相对其运动的背板、借助于热量和压力将塑料薄膜施加于平面的基片材料的密封单元，其中密封单元连接于带有模切刀和对面板的模切单元，该冲切单元用于随后在平面基片材料中施加塑料薄膜的区域内的所选位置处进行冲切。为了改进现有技术的密封单元，以使模切边缘不再有载体材料或塑料形成的破碎脱落的碎屑，而是整齐的和没有凸起。按照本发明，密封单元的密封板在面向背板的其工作表面上具有突出区域和凹入区域，并且密封板内的凹入区域的位置对应于模切刀的位置，从而在基片材料内的所选位置处进行切割，且因为密封板的凹入区域，所以在所述位置处几乎没有对基片材料和它的叠层加热。

Description

用于将塑料薄片施加于基片材料的密封单元

技术领域

本发明涉及使用带有工作表面的密封板和可相对其运动的背板借助于热量和压力将塑料薄片施加于平面基片材料的密封单元，其中密封单元连接于带有模切刀和对面板的模切单元，用于随后在平面基片材料中施加塑料薄膜的区域内的选定位置处进行模切。

背景技术

上述类型的密封单元在包装制造领域是已知的。一个例子是用于形成和灌注液体包装的灌装机器，这种包装从管状包装材料、通过灌注和密封而连续地进行制造。在这已知例子中，包装材料是包覆有塑料的平面载体材料，载体材料是纸或纸板。已知包装的开口结构是穿过平面基片材料的一孔，其中该孔在包装的内侧用塑料薄膜封闭，在外侧上用撕扯片封闭。撕扯片和塑料薄片热封在一起，以便在撕去该撕扯片以打开该包装时，在内塑料薄片的冲出孔的内部区域也被撕去，从而形成分配孔。

以前，将撕扯片直接加密封于该孔之上的包装的外塑料薄片。但是，这样做存在缺点：在撕去该撕扯片时，外塑料薄片没有随它一起被干净地撕去，以致有时可同时看到破断的裸露纸板和塑料以及包覆的印刷的纸板，当将该包装放在嘴中以进行饮用时，这样的情况产生了较差的嘴感。

为此，将又一塑料薄膜热封在随后制造的孔的区域中，且使薄膜围绕该孔，以与包装的外塑层密封。称为预补片的该塑料薄膜或塑料薄片是OPP薄片，该薄片是透明的，能够易于施加于在包装的下侧上的载体材料上的塑料层并与其很好的结合，不过在外部，它仅与撕扯片形成一可剥离的较弱的结合，尤其是如果撕扯片是包覆聚乙烯(PE)的铝时。平面基片材料与OPP薄膜形成的所施加的塑料或预盖薄片一起被切穿。如果随后去除该撕扯片以打开包装，那么有利地不再看到裸露的纸板、包覆的纸板的破断的小区域和塑料屑。此外，施加预补片塑料薄片、塑料预补片或切口使消费者在从该包装饮用液体时有良好嘴感。

当用该类型的平面基片材料制造这样的包装时，使用上述密封单元将预补片或塑料薄片密封于基片材料的、随后形成外侧的表面，并且接着通过完全模切穿基片材料来形成分配孔，如以上所述。从而，模切单元连接于密封单元，其中适当地成形的模切刀冲压穿透整个基片材料和各个塑料层和薄片。

但是，采用这样的模切过程时，现有技术遇到一问题：在用于施加塑料薄片的密封单元中的基片材料被加热到密封温度，并且在之后不久就将用于模切的部位传送进入模切单元，以致模切刀片必须冲压穿过几乎仍然处于密封温度的基片材料。不幸的是，由模切刀片所产生的切线会或多或少地破碎，并且有时塑料或纤维或碎屑仍残留为悬挂状态。如果用撕扯片密封上较差地被冲切出的孔，那么有时密封是不完全的，并且由于小包装泄漏而不能使用它。对于较大的二级包装，仅仅两个或三个未密封好的小包装就足以使整个二级包装不可使用和不可出售。因此，已付出了艰苦的努力以避免在模切刀附近的这些碎屑。因此，例如，带有圆刀片的很尖锐的新的模切刀能够在某一时期内产生整齐的切割。但是，在150工作小时之后，模切刀变钝和磨损，以致再次产生碎屑。更不利的是，在机器的出口积聚许多碎屑，造成阻塞。频繁地更换模切工具对制造商产生不可容忍的成本增加的附加缺点。

发明内容

因此，本发明的目标是改进上述类型的密封单元，使切口边缘不再有载体材料或塑料的碎屑，而是整洁的、无突起的。

本发明完成了这个目标，在本发明中，密封单元的密封板在面对背板的其工作表面上有突起和凹入区域，并且密封板中凹入区域的位置对应于模切刀的位置，以致在基片材料中选定的位置形成切口且因为密封板的凹入区域，所以在该位置处几乎没有对基片材料和它的叠层加热。为了从其开始，其工作表面具有突出和凹入区域的特殊密封板在基片材料的一较大表面积上密封塑料薄片，其中随后在模切单元内围绕它进行模切。这些切口具有特别好的质量，即切口锋利没有碎屑，这是由于模切刀冲压穿过基片材料的较冷的区域。其次，由于密封板的该有利的实施例在随后在模切单元进行切割的所述选定位置处设有凹入区域，从而能够将模切刀插入基片材料的、没有被加热到较高温度的区域内，而在其它(突出)区内则需要较高温度以施加塑料薄片。从而，能够以足够的粘结力将塑料薄片施加于基片材料，并因为密封板的那些凹入区域意味着在那里几乎没有加热，而(因为密封板中的凹入区域)在所述选定位置产生较冷的区域。令人惊奇地，已显示出以这方式形成的切口是锋利的，且即使模切刀长期工作也没有碎屑。从而，令人惊奇地，这特殊的带有凹入区域的密封板能够产生没有突出部分的切口，即使对于层叠的基本材料也是这样。

在本发明的又一有利的实施例中，模切单元设置在基片材料的机加工方向的密封单元的下游离开其一预定距离处，并且以协调的方式控制这两单元，以致在密封单元内的基片材料中的所述选定位置进入凹入区域之上的位置，并随后进入在模切单元内的模切刀之下的位置。密封单元和模切单元能够是如以上所述地设置成一个在另一个之后的两个单独的装置，以致不管是片状或条带状的基片材料都可先被传送进入密封单元，然后进入模切单元。对于基片材料从密封单元传送到模切单元的时间在一秒至三分钟之间，较佳地约两秒。关键的是在密封单元中将基片材料加热至密封温度、约160℃，在那时间之后，如果基片材料在模切单元内被加工，它仍旧处于较高温度，从而塑料层或多层或薄片或薄膜仍旧较软。因此，如果不使用本发明的密封板，则会形成上述碎屑。

当将在密封单元内的基片材料叙述为处于凹入区域之上以及然后在膜具冲切单元内的模切刀之下时，那么词汇“之上”和“之下”指的是用于动作的位置(带有相关的效果)，而不是在基片材料上对于凹入区域和对于模切刀在空间中的方位。在一较佳实施例中，基片材料定向在凹入区域之上，即密封板从下方接近基片材料并向上按压它抵靠背板。在这或其它较佳实施例中，也在模切单元内，基片材料被定位在模具冲刀之下，即模切刀从基片材料的上方向下运动，通过它一短距离，以完成模切。但是，在其它机器中，密封板和模切刀的其它运动方向也可以是合适的。

如果密封单元和模切单元是单独的装置，则因为必须防止将模切刀冲压入处于较高温度的基片材料，所以必须以协调方式驱动这两单元，以防止基片材料在选择位置被加热，并使模切刀仅在保持较冷状态的那些区域中工作。因此，诸单元的协调控制在性质上主要是在位置方面，以便将模切刀的位置适当地指引至保持较冷状态的基片材料的区域。该协调控制在第二效能方面仅是时间取向方面。较佳的机器在一生产线中有两个单元，其中条带状平面基片材料以间歇方式前进，首先在密封单元内，然后在模切单元内。仅是由于空间限制方面的原因，两单元相互靠得较近，同样清楚的是，在密封单元内的停留到在模具冲压单元内的停留之间的时间太短，以致不允许在密封单元内被加热的基本材料的温度能从一单元至另一单元冷却较多。

本发明还考虑密封板的工作表面内的凹入区域形成一图案，该图案是模切单元的模切刀的图案的一镜像，从而两图案是相一致的。密封板像模版那样工作，产生相当像在基片材料上的热图形的一温度图案。密封板的凹入区域的这图案基本上对应于模切刀的位置，但有一个例外，将在下文予以解释。保证了在两单元中的图案的对应和一致，以致模切刀(任何形式、位置或布置)仅切割保持较冷状态的区域内的基片材料。这样，有利地避免了碎屑，也避免了在该机器的模切单元内的上述阻塞。

以上所述的例外是模切刀和它的效果(切割)比密封板中的沟槽状凹入部分或凹槽窄很多。这样本发明的又一特征在于：密封板的凹入区域比模切刀具的冲切刀宽，并包围切割图案的切口。这状态保证模切刀或模切刀具仅在基片材料的该区域内切割，决没有产生碎屑的风险。

如果在本发明的又一有利的实施例中，由金属形成密封板和它的工作表面布置成形成凹入区域，然后工作表面有利地包覆耐刮伤的塑性材料，从而能够简单地、经济地和有效地生产密封单元、尤其是密封板。铝特别适合于用作为密封板。这样凹入区域具有特定的沟槽图案；显然，由其余的材料(例如铝)形成突出区。

为了适当密封，密封板的工作表面有利地包覆有所述耐刮伤的塑性材料，有利地为特氟隆。在密封板施加了热量和压力之后，这样就更容易从塑料薄片、即切出的或施加的外预补片释放工作表面。

基片材料可以是任意的、至少部分地包覆塑料的载体材料，例如纸板或纸。如果在温度靠近塑料的软化温度处切割在载体材料上的塑料薄片，总会产生带有碎屑或破碎切口的问题。基片材料可以是片状或条带状。

尤其较佳地，由驱动装置以间歇方式将平面基本材料从密封单元移动到模切单元。两单元连接于其的所述装置尤其较佳地用作为灌装机器的开孔部件，其中，所述开孔部件设置在如条带状基片材料的向前方向所确定灌装机器的上游。

从而，例如，如果密封单元属于用于液体包装的灌装机器的开孔部件，且基片材料是具有多个塑料叠层的载体材料条带，并带有用于生产带有一撕扯片的包装的刻痕线以及用于模切刀的图案是圆形，上述的结构和布置就是很有利的。大体上长方体形的液体包装是已知的。由作为基片材料的塑料包覆的纸板生产这液体包装也是已知的，其中间歇地穿过灌装机的纸板条带最终成为灌装的和密封的包装。这包装还具有分配开孔，该开孔由包装的上边缘中的孔构成，随后在包装的外部、从顶部由一撕扯片封闭该孔，以及较佳地在内部由另一塑料薄片封闭该孔(模切线边缘保护)。

一上游造纸机生产带有包装冲切线的条带，该包装材料条带具有作为承载体的所述纸板，该纸板较佳地层叠有许多层。例如，这包括位于它的顶部上的铝层和聚乙烯层。在随后小包装的外侧上的撕扯片上密封和在其内侧上塑料薄片(聚乙烯)上密封在该孔之上前，以及因而在形成这两最后叠层之前，对设置有不同叠层的载体材料板进行冲切，以形成该孔，并且，对于圆孔，模切刀的图形也是一圆形。为了用液体灌注该管体、然后密封它并通过折叠来形成包装，层叠的载体材料条带还设置有为人们所熟知的各种刻痕线。在这形式和灌装机中，密封泄漏的上述问题已存在许多年，没有提供适当的用刀具加工的方案。仅有本发明用它的特殊的密封板和凹入区域(切割区域能利用所述凹入区域而保持冷状态)完全解决了这问题。现在，能够用高性能的灌装机器、以高生产率生产液体包装，以及该包装能够被收集在第二包装内，而没有任何初始的包装泄漏现象。

附图说明

从以下参照附图对较佳实施例进行的叙述，本发明的进一步细节、特点和应用将变得很明显，在附图中：

图1示出了在以传统方式施加了外塑料预补片、且随后进行孔的模切之后，层叠有塑料的纸板型的条带状基片材料的一部分的俯视图；

图2以截面的形式示出了在本发明的一实施例中的在模切之前左方的密封单元和右方的模切单元；

图3示出了在冲切孔之后不久的模切单元的、与图2类似的横剖面图；

图4示出了类似于图1的、但是在按照本发明制造产品的情况中的视图，在该产品中，施加于包覆的纸板的顶部的外塑料预补片具有在中央冲出的孔周围的一无密封的环形区域；以及

图5示出了较佳的基片材料的横剖视图，且以虚线示出模切线，并在其间图示地布置实线，以说明诸外叠层被密封在一起。

具体实施方式

图1示出了条带(web)状载体材料或基片材料1的一部分，在图1至4中，所述材料1的条带以间歇方式从左至右前进。标号3示出了横向于基片材料的向前方向2的两个刻痕线，并示出了用于随后进行包装的坯料的一部分。在这附图中，两条刻痕线3形成了包装的上壁4，其中设置了开放结构、因此也设置孔5。通过将模切刀15冲压入基片材料而产生分配孔5。在图5中，切口6如穿过层叠的基片材料、但不穿过两外层的两条虚线所示。

切口6穿过塑料薄片7的外施加预补片。在这特定实施例中随后的饮料包装的外侧在该视图中被认为是如观察者所观察的在基片材料1上方和在图5横截面图中基片材料1的下方；因此，内侧是图2、3和5中的顶部和图1和4的俯视图中在截断的部分之后。仅在图2中总的用标号8所示的密封单元中，在冲切孔5之前、以图1中的传统方式密封预补片形状的塑料薄片7，其中必须想像带有平表面的密封板(未示出)，如在图2中的密封单元8的背板9必须是的那样。这意味着图1中塑料薄片7的整个阴线区在密封时被加热到软化温度，并且切口6(在图1中未示出)破碎并具有线状凸起。从而，传统上产生的孔5通常造成在分配孔的区域内缺少密封。如果不考虑图1中孔5的未画阴线区，密封表面10是方形且实际上完全处于整个塑料薄片7之下。

为了克服伴随的缺点，图2所示的在基片材料1之下的密封板11具有沟槽状凹入区域13和相邻的突出部分14，所述密封板如箭头12所示地从下方被向上驱动，并安装和固定。如果假设在选定路线的程序中通过留出它们来形成突出区域14，那么在制造密封板时，可将凹入区域13定路线成所需的宽度以形成一图案。凹入区域13的宽度是2至20毫米，较佳地5至15毫米，以及凹入区域具有0.5至4毫米高度差，较佳地1.5至3毫米、以及最佳为2毫米。然后施加特氟隆包覆层，以致在突出和凹入区域13、14上都有该包覆层(在图2中未示出)。在分配孔5的情况中，切口6的线基本上是圆形，所以该图案也是圆形。不仅模具有冲切刀15、也因为切口6的线呈该圆形图案，而且凹入区域13也呈该圆形图案。条带基板材料1延伸穿过图2的密封单元8并穿过模切单元16，并且以方向2间歇地前进。外部小片形式的塑料薄片7在图2中示出为材料1之下的、密封单元8的区域中的一直线的，因为塑料薄片7必须被密封至材料1的外侧。如果将可动的背板9压到密封板11上且带有塑料薄片7的基片材料1位于其间，则材料1被涂灰色的区域由于与密封板11的突出区域14相对而被加热。在其间的是基片材料1的条带内的冷的区域17。

如果我们现在考虑图4，我们能够看到一从左上方右下方划阴影线的近似的圆环区，它构成冷的区域17。应该保证这冷的区域17在对分配孔5进行切割之前还延伸越过切口6的线并进一步向内，这是因为必须在两侧上由冷的区域17完全包围切口6。

这在图2中能清楚地看到；在条带基片材料1中的冷的区域17几乎对中心地处于模切刀15之下。如果在这实施例中形成为冲头的模切刀15以箭头18的方向朝下穿过基片材料，那么不仅生产切口，还看到在其下附连有塑料薄片的被冲切出的圆盘20的热封区19，以及侧向朝外紧挨两切口6的是载体材料1中的冷的区域17，如图3中白色所示。在模切刀的两侧上，那里有冷的区域17的一部分，因此切口6完全通过冷的材料。这产生了为所需图形的整齐、不破碎且无碎屑的切口，该图形在此所示的实施例中为一圆。

在图3中，然后沿与箭头18相反的方向提升带有模切刀15的冲头，使其返回到在图4的俯视图中所示的位置。

显然，模切单元16的对面板21界定了在选定位置中的圆孔，以与模切刀15产生剪刀作用，从而冲出孔5。

在图2中以垂直箭头9和18的分开示出了在前进方向2模切单元16与密封单元8的分开，各该箭头大体处在相应单元的中心线上。

图5图形地示出了通过冲体上以标号1表示的基片材料的剖视图。在这实施例中载体材料板22是纸板条带，大致在中央示出为的从左上方至右下方划阴影线的较厚的条带。在这中央条带22之下的是诸外层，随后包装的诸内层是在顶部上。一内铝层23和外铝层是划交叉阴影线的。跟随的是以两条相互偏移的正弦曲线形式划阴影线的外印刷层25。大家知道在包装的外侧上印刷一些内容，如果这以印刷层25的形式施加于镀铝层24，如在这实施例中那样，则可获得有光泽的效果。为了保护，将较佳地为聚乙烯(PE)的塑料层施加在印刷层25的外面和铝层23的内部。该层在各侧上用标号26表示，没有划阴影线。

基片材料1是直至PE层26的一条带。随后，借助于特殊的密封板14，在密封单元8中连接预补片形的塑料薄片7。在图5中示出这密封状态，并且以从左上至右下的较短的阴影线示出这塑料薄片7。

在这状态下，即基片材料1加塑料薄片7，进行模切，以致产生切口6，如虚线所示。带有塑料预补片7的所述基片材料现在具有一孔，该孔以后能用作为分配孔5。不过，首先应该密封该包装。因此，从外侧施加撕扯片27，它在图5中以从左下至右上的阴影线表示。所述撕扯片27是人们所熟知的包覆聚乙烯的铝。在相对的内侧上，即在图5的顶部上，在该孔上密封又一聚乙烯层，将该层与撕扯片27热封。内聚乙烯层28和外撕扯片27之间通过热封来实线的该后一结合在图5中以带有两端线条的实线29示出。如果消费者从灌满的饮料包装撕去了撕扯片27，他还将撕去在分配孔的区域内的内聚乙烯层28，获得至包装内含物的通道并能够利用分配孔5。由带有分散点的从左下至右的倾斜阴影线区别出内聚乙烯层28。

Claims (7)

1.一种使用带有工作表面的密封板(11)和可相对该密封板(11)运动的背板(9)、借助于热量和压力将塑料薄片(7)施加于平面的基片材料(1)的密封单元(8)，其中密封单元(8)连接于带有模切刀(15)和对面板(21)的模切单元(16)，该模切单元用于随后在平面基片材料(1)中施加塑料薄膜(7)的区域内的选定位置处形成切口(6)，其特征在于：密封单元(8)的密封板(11)在面对背板的工作表面上具有突出区域(14)和凹入区域(13)，并且密封板(11)中的凹入区域(13)的位置对应于模切刀(15)的位置，以致在基片材料(1)内的所述选定位置处形成切口(6)。

2.如权利要求1所述的密封单元(8)，其特征在于：模切单元(16)设置在基片材料(1)的机加工方向的密封单元(8)的下游并离开该密封单元(8)一预定距离处，并且以协调的方式控制密封单元(8)和模切单元(16)，以致在密封单元(8)中的基片材料(1)内的所述选定位置进入到在凹入区域(13)之上的位置，然后进入到在模切单元(16)中的模切刀(15)之下的位置。

3.如权利要求1或2所述的密封单元(8)，其特征在于：在密封板(11)的工作表面中的凹入区域(13)形成一图案，该图案是模切单元(16)的模切刀(15)的图案的一镜像，从而两图案是相一致的。

4.如权利要求1或2所述的密封单元(8)，其特征在于：密封板(11)的凹入区域(13)比冲头的模切刀(15)宽，并在所有侧向包围冲头图案的切口(6)。

5.如权利要求1或2所述的密封单元(8)，其特征在于：密封板(11)用金属制成，该金属在该密封板(11)的工作表面上布置成形成凹入区域(13)，其中，工作表面包覆有耐刮伤的塑性材料。

6.如权利要求1或2所述的密封单元(8)，其特征在于：平面基片材料(1)由驱动机构以间歇方式从密封单元(8)运动到模切单元(16)。

7.如权利要求1或2所述的密封单元(8)，其特征在于：该密封单元(8)形成了用于液体包装的灌注机的一开孔部件的一部分，基片材料(1)是设置有层(23，24，26)叠的载体材料条带(22)，并带有刻痕线(3)，用于生产带有可撕去小薄片(27)的包装，并且模切刀(15)的图案是一圆。

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