CN101356094A - 用于制造结实的、可运输的和可印刷的包裹件的收缩工艺以及实施这种收缩工艺的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造结实的、可运输的和可印刷的包裹件——特别是高宽比大于1和容纳热敏填充物的瓶子的包裹件——的收缩工艺，包括：用薄膜包封待包装的物品使底面上形成薄膜端部的搭接区域；通过热交换或对流进行加热以在搭接区域内熔接自由端部；最终在收缩炉内加热，其中通过收缩过程使制成的包裹件稳定，其中，首先使流入的热空气局限在包裹件的底面上以在瓶子底部的区域内形成边缘外壳，使包裹件的形状稳定，在稳定期间连续输送包裹件，沿一束离散分布的气体射束被导向包裹件底部区域的热空气在局限地与薄膜进行热交换之后，被导出并返回，在收缩炉内使另外的热气体以增大的侧向吹出速度从侧向导向连续地继续输送的包裹件，以便完全地进行收缩工艺。

Description

用于制造结实的、可运输的和可印刷的包裹件的收缩工艺以及实施这种收缩工艺的设备

技术领域

本发明涉及一种用于制造结实的、可运输的和可印刷的包裹件/包裹容器——特别是高宽比大于1的瓶子的包裹件——的收缩工艺，该工艺包括用薄膜包封待包装的物品以便在底面上形成薄膜端部的搭接区域，通过热交换或对流进行加热以便在搭接区域内熔接自由端，以及最后加热，其中同时通过收缩过程使制成的包裹件稳定。

背景技术

现今，用于制造结实的、可运输的和可印刷的包裹件的收缩工艺以多种形式应用于薄膜包装件，该薄膜包装件用作瓶子的销售单元。在这种情况下薄膜还用作广告载体，例如对于以收缩薄膜包封的饮料瓶。通常，使用热气体来加热收缩薄膜，其中热能通过对流传递到待加热物品的表面上。

WO 02/36436 A1公开了一种具有利用加热的环境空气的预收缩区和热区的多区收缩通道，在该热区内对包封在薄膜中的物品从侧向进行最终的热空气加载。在此，优选在利用固定的输送架(Transportschale)的情况下，首先使物品被组合成组并被包入薄膜中。通过大面积地吹入热空气而将在包裹件底部搭接的薄膜端部封闭，在预收缩工艺之后进行随后的收缩工艺。为了使制成的包裹件可印刷，必须使该包裹件具有恒定的尺寸和平的表面。此外，可印刷的表面必须为在印刷时贴靠在该表面上的印刷辊提供足够的阻力，否则就会使印刷图像模糊。这些要求使得包裹件具有相同的空间尺寸以及使输送的物品具有可复制的相对位置。

已确定，特别地在包装重心位置高的物品(例如高宽比明显大于1，优选大于2的瓶子)期间，在输送时，直立在薄膜端部的搭接区域内的物品常常会由于倾斜而改变其相对于其它物品的位置。包裹件在制造过程中和在输送期间不可避免的振动和摇晃在收缩工艺期间致使收缩不稳定和不均匀。因此已尝试在使用固定支承架的情况下制造具有相同的空间尺寸和物体彼此间的相对位置可复制的包裹件。但因为是单件价格相对低的批量产品，所以由于会增大材料和能量的经济应用(经济投入)而不可能独立地供给用于制造特别稳定的包裹件的托架。

对于某些产品，例如对于食品，如冷冻的奶制品或者添加有二氧化碳的加压饮料，仅允许将整个产品加热到受限制的程度。因此，降低了收缩温度，从而延长了工艺的持续时间。但较低的温度在熔接时出现问题，因此不是总能达到包裹件包装中所需的强度。

此外，本发明人确信：虽然在较低的温度下对搭接的薄膜端部的封闭避免了物品本身的明显升温，但特别是在连续地输送包裹件的情况下，随之产生这样的问题，即在从侧向吹入热空气时包封薄膜被充气并滑动。这增强了上述的待包装物品的单个物体倾斜或改变其位置的可能性。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种收缩工艺以及一种用于实施所述收缩工艺的设备，该设备能够在没有单独的支承架的情况下，以均匀的包装密度和几何形状制造出包括高宽比大于1——优选大于2——的物品的结实的包裹件。对于应当或必须仅在表面上进行加热的单元的情况，这意味着，必须将中心的温度保持得低以及必须使向环境的能量排放减小。其它的方面包括：在包裹件尺寸可变以及减小薄膜材料的气体析出对环境的污染的情况下的空间要求和工艺控制。

所述目的通过根据权利要求1所述的收缩工艺以及根据权利要求7所述的用于实施所述收缩工艺的设备来实现。其它的优点由从属权利要求以及下述说明中得出。

通过所述的新型收缩工艺可实现有效的能量传递，其中在整个热交换或对流面上的所涉及的介质或物质之间的传热系数、各相应的受热表面的类型和尺寸以及热气体的流动速度，以及与周围环境的气体交换得到优化。通过某些措施可使中心的温度保持得低，以及通过在小范围内限制高温可局部熔接包装薄膜，其中单个物体(被包装的物品)仅在其表面上被短时间地加热到所需的收缩温度。此外，通过使用于熔接在底部区域内搭接的薄膜端部的热空气仅被导向包裹件底面，进而以限制在局部的方式被导向，能够降低对周围环境的能量输出。由此可通过“现场”形成边缘外壳实现包裹件的快速形状稳定，因此在收缩工艺开始时已将物品相对固定就位。由此已稳定在底面上的包裹件在从侧向吹入有热空气时也经受更高的压力负荷，因此所述吹入过程可被限制在短的处理时间内。

同时，在连续输送的情况下，特别是对于具有较大停放面的包裹件得到以下优点，即可避免由加载的热空气引起的在停放面中央的热积聚或对被包装的物品进行不允许的加热。迄今仍存在包裹件的侧部被从所有侧向上流出并对包封薄膜均匀地起作用的热空气加热的危险。这一问题可通过在网状结构上快速、连续地输送包裹件并同时用热空气对底面局部加载来解决。在这里，以成束的离散分布的气体射束将热空气导入对流区域，该对流区域由包裹件底部以及排气开口界定。流入的热空气在与薄膜深入地相互作用的情况下在包裹件底部上偏转并以相反的流动方向返回气体回路系统。这种引导热气体的形式在下文中称为逆流。通过使对流区域与包裹件底部以不同速度的并行/平行移动能够实现：在包裹件输送期间使对流区域缓慢地跟随整个底面移动，而不引起热积聚或使包裹件侧面上的薄膜不均匀地收缩。通过以逆流的形式来特别地引导气体，以进行在一限定的对流区域内的从热气体到包裹件底面的热传递。在此，通过对热气体流动速度的控制和优化地通过可精确限定的换热面或对流面，能够使局部的能量输入优化地匹配于薄膜的材料厚度或密度。

附图说明

根据本发明，上述优点以极其简单和经济的方式实现。下面根据多个实施例详细说明本发明。附图示出：

图1示出用于制造结实的、可运输的和可印刷的包裹件的收缩设备的基本结构(正视图和侧视图)，

图2示出根据本发明而设计的收缩设备的透视图，

图3根据穿过换气板的剖视图示出逆流以及边缘外壳的基本视图，

图4示出经由根据本发明设计的用于在包裹件底部区域加载热气体的设备进行的包裹件输送，

图5示出用于加载热气体的设备的透视图，

图6示出用于形成边缘外壳的设备的总图，

图7示出根据本发明设计的用于形成边缘外壳的设备的结构，

图8示出根据本发明的用于制造结实的、可运输的和可印刷的包裹件的方法的流程图。

具体实施方式

在图1的上部示出根据本发明的用于实施收缩工艺的设备的正视图。可看出进气和排气系统5、7连同包裹件1，该包裹件设置于在热空气源3上方的传送带2上。沿逆流施加的热空气(见图3中的箭头方向)用于在包裹件的底部区域内形成预稳定的边缘外壳32。

在图1的右部，所示的包裹件1处于具有侧向热空气输入装置5的设备中。包裹件的物品(瓶子)由输送带6沿产品行进方向传送并通过收缩设备4。具有包封薄膜8的包裹件1一旦到达热空气输入装置5前方，就存在空气压力使薄膜包封充气并可能滑转的危险。通过预先在包裹件底部区域内形成的边缘外壳来防止出现所述情况，该边缘外壳使包裹件的形状稳定进而稳定物品的布置结构。

在图1的下部示出收缩设备的侧视图，其中在设备的左部，在热空气源3的旁侧示出排气系统7A、7B。排气被完全地或部分地引导或再循环到回路中以制备热空气，因此通过与连续输送的协同作用可避免热集聚。

在收缩设备的右部，示出水平起作用的热空气喷嘴5a、5b。这些喷嘴在用包封薄膜8包封的包裹件上引起所有侧面的收缩过程。在根据图2的透视图中，与图1类似地示出两部分(边缘外壳的形成、完成收缩)。在传送带2下面设置有是逆流(形式)的热空气输入。在对流区域内，传送带2的网状结构由滑动件10、11部分地遮盖。由此保证被输送的包裹件仅有底面12或部分区域被流入的热空气所加载(随之移动的对流区域)。

在设备的区段4内，热空气在高压下从侧向布置的喷嘴5流出。因为已经在底面上使包裹件稳定，以使绕瓶状物品13包封的薄膜8能够经受高的侧向压力载荷，所以流动速度可被进一步提高并在整个表面上恒定地指向薄膜8。

在通过吹入冷空气(未示出)来随后冷却的情况下，一方面使塑料从塑性范围转变到弹性范围，其中材料中的最大应力增大，因此使材料硬化。另一方面，在这样冷却的期间也使薄膜收缩，从而使薄膜中的应力增大，使包裹件稳定的保持力也达到所需的大小。如果周围环境过热，则必须进行主动冷却，因为(这时)环境空气的温度不足以进行硬化。

下面结合图3示出的穿过换气板的局部剖视图来阐述逆流原理：

包裹件1直立于网状或格栅状的结构9上，使得从喷嘴范围33流出的热空气经由喷嘴14到达输送带6的对流区域15。在对流区域15内，通过对流进行从热空气到包裹件的底面12的热传递。在包裹件底部的表面上偏转后，热气体沿箭头方向通过排气开口16、17流回排气区域。

图4示出了借助于换气板29的包裹件1的输送(方式)，按照本发明，所述换气板根据逆流原理设计并具有用于形成稳定的边缘外壳的对流区域15。在此，热输入空气5的流动方向被偏转到排气系统7a、7b中。未示出纵向和横向滑动件23、26的局部控制装置。为了能在避免热积聚的情况下实现对流区域和包裹件底面12的随动运动，必需(设置)该控制装置。

在图5的局部剖视图中，左侧图边缘示出根据本发明设计的换气板29的优选的变型，该换气板用于在包裹件底部区域内离散地加载热空气。换气板29包括支承有网状输送带18的滑片31。包裹件1包含多个用收缩薄膜20包封的产品19。

如果沿箭头方向通过换气板29输送包裹件1，则进气单元21和排气单元22由布置成节气门(通风装置)状的横向和纵向滑动件来控制。这种也称为“区域激活”的控制在图6和7中示出，下面对其详细说明：

区域激活可以以手动或自动的控制方式来进行。在根据图6的实施例中，沿箭头方向、通过网状的输送带18将包裹件1输送到热空气源3(垂直箭头)的作用区域内。在这里所示的实施例中，纵向滑动件23被手动地调整。该调整可通过根据图7的偏心调整器24来进行。在横向方向上，以通过区域激活25进行控制的方式来调整滑动件，借助于该调整横向滑动件26可根据产品或包裹件1在输送带18上的位置，激活或者关闭进气。为了控制区域激活，根据本实施例需要作为横向滑动件26的带孔板、用于输入热空气的管27以及用于进气和排气的隔离壳体28。

由上述实施例可知，在根据本发明的设备中是如何根据逆流原理来引导用于形成稳定的边缘外壳的热气体的。加热面由换气板表示，该换气板包括专用的气体引导装置，在该气体引导装置中将气体从开放的回路系统转移到封闭的回路系统中。在该加热面上，布置有凹陷(例如通道状或钟状)的区域，其中在每个钟状部内布置有设置在中央的喷嘴形式的进气单元，该喷嘴距加热面的距离非常小。在钟状部的侧面，设有吸出开口形式的一个或多个排气单元，该吸出开口直径和数量这样选择成，使得流入的进气在包裹件底面上偏转后被吸出。

结合根据图3和5的穿过滑板的局部剖视图，根据原理图详细说明所述逆流。包裹件1直立在网状或格栅状结构9或10上，使得从凹部或钟状部流出的热空气能够达到对流区域15。在对流区域15内，通过对流进行从热气体到包裹件的底面的热传递。在包裹件底部的表面上偏转后，热气体通过吸出开口16、17流回排气区域中。

这种布置形式保证了，凹陷或者在本实施例中的钟状部，总是完全或者至少在边缘上被包裹件底部完全遮盖。通过逆流使不适当的空气的作用最小化。即使在使用很少的能量和很少的进气量的情况下，也能够形成稳定的边缘外壳。因为对流区域也随之移动，所以这甚至适用于物体和加热面并行地相对运动的情况。

此外，根据本发明的设备在对流区域的很宽的范围内都可控制。为此可通过可由用户根据路径预先设定的温度和流型，为一区域供给所希望的能量需求。能量需求根据材料厚度、材料密度或根据待加热薄膜的热容来计算或者根据经验得到。然后，有针对性地对薄膜加温。

附图8示出收缩期间的方法流程的示意概性图。其中示出：

1.用薄膜包封包裹件

2.用搭接的薄膜端部形成底部区域

3.向搭接部吹入沿逆流以200°至210°引导的热空气

4.以保持时间限定在局部直至薄膜熔化，在25至35米/秒的流动速度下持续1至2秒

5.通过在底部区域内形成边缘外壳使包裹件的形状稳定

6.通过在增大的压力下从侧向吹入热空气来使薄膜全面收缩

7.吹入冷空气以使薄膜硬化

通过最后一个方法步骤中的冷却，一方面使塑料从塑性范围转变到弹性范围，其中材料中的最大应力增大，因此使材料硬化。另一方面薄膜也在该冷却期间收缩，由此薄膜中的应力增大、使稳定包裹件的保持力增大。如果周围环境过热，则必须主动冷却，否则环境空气不足以(使材料)硬化。

附图标记列表

1   包裹件

2   传送带

3   热空气源

4   收缩设备

5   热空气供给装置a)热空气喷嘴b)热空气喷嘴

6   输送带

7   排气系统a)排气系统b)排气系统

8   薄膜

9   网状结构

10  滑动件

11  滑动件

12  底面

13  瓶状物品

14  喷嘴

15  对流区域

16  吸出开口(图3)滑板(图5)

17  吸出开口(图3)滑片(图5)

18  网状输送带

19  产品(图5)进气作用区域(图6)

20  收缩薄膜

21  进气喷嘴

22  排气喷嘴

23  纵向滑动件

24  偏心调整装置

25  区域激活

26  横向滑动件带孔板

27  管

28  分隔壳体

29  换气板

30  滑板

31  滑片

32  边缘外壳

33  喷嘴范围

Claims (12)

1.一种用于制造结实的、可运输的和可印刷的包裹件——特别是高宽比大于1和容纳有热敏填充物的瓶子的包裹件——的收缩工艺，包括：用薄膜包封待包装的物品从而在底面上形成薄膜端部的搭接区域，通过热交换或对流进行加热以在搭接区域内熔接自由端部，以及最终在收缩炉内加热，其中通过收缩过程使制成的包裹件稳定，其特征在于，

首先使流入的热空气局限在包裹件的底面上以在瓶子的底部的区域内形成边缘外壳，从而使包裹件的形状稳定，

在稳定期间连续输送包裹件，从而使在一束离散分布的气体射束中被导向包裹件底部区域的热空气在局限地与薄膜进行热交换之后被导出并返回，

在收缩炉内，另外的热气体被以增大的侧向吹出速度从侧向导向连续地继续输送的包裹件，以便完全地进行收缩工艺。

2.根据权利要求1所述的收缩工艺，其特征在于，使薄膜熔接成包裹件底部并同时收缩，从而使包裹件的底面形成形锁合的外形。

3.根据上述权利要求中任一项所述的收缩工艺，其特征在于，包裹件在熔接过程期间在传送装置上移动，其中流入的热空气在热交换之后被吸出并被控制成，使得所述熔接被限定在底部的搭接区域上或部分面积上。

4.根据上述权利要求中任一项所述的收缩工艺，其特征在于，通过激活离散分布的流出和排气单元进行局部的加载，所述流出和排气单元可以以机械、液力或电的方式进行控制。

5.根据上述权利要求中任一项所述的收缩工艺，其特征在于，在排气单元中形成负压，该负压足以使来自流出单元的热空气在搭接区域内加速并以增大的速度经过待熔接的薄膜端部。

6.根据上述权利要求中任一项所述的收缩工艺，其特征在于，由横向和纵向滑动件来控制进气和排气单元，其中根据在搭接区域内对薄膜端部的局部加载来激活离散分布的进气和排气单元中的各个单元。

7.一种用于实施用于制造结实的、可运输的和可印刷的包裹件——特别是高宽比大于1和容纳有热敏填充物的瓶子的包裹件——的收缩工艺的设备，该设备包括包装机，在该包装机内将待包装的物品用薄膜包封、加热以及然后在收缩炉内包装成结实的包裹件，其中在加热过程中，包裹件在输送带上移动，其特征在于，输送带(6)具有网状结构(9)，其中在加热区内、在输送带下面布置有离散分布的进气和排气单元(21、22)，而在收缩区内使热空气喷嘴(5)指向包裹件从而以增大的吹入速度从侧向加载热空气，

在网状结构下面为进气和排气单元(21、22)配设有设置成节气门状的横向和纵向滑动件，以使热空气流局限在包裹件的底部区域上。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，在输送带(6)下面、在闭合回路内导引进气和排气。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，各进气和排气单元(21、22)布置在滑板(16)的凹部中，以及通过布置成节气门状的横向和纵向滑动件(23、26)来激活加热底面所需的进气和排气单元，该进气和排气单元的形式是滑板(16)中离散分布的凹部。

10.根据权利要求7、8、9所述的设备，其特征在于，所述凹部设计成钟状部或通道部。

11.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，气流设计成逆流，其中在与底面热交换后使热气体的流动速度反向。

12.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，进气和排气单元(21、22)的流出或流入方向设置成并排平行的。

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