CN101568477B - 密封单剂量破开式包装 - Google Patents

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Abstract

密封单剂量破开式包装(1)有：第一张半刚性塑料材料(2)；第二张柔韧塑料材料(3)，所述第二张柔韧塑料材料(3)与第一张半刚性塑料材料(2)叠加并密封以形成含有一定剂量产品(5)的密封袋(4)；和切口(6)，所述切口形成于第一张半刚性塑料材料(2)以引导第一张半刚性塑料材料(2)沿着切口(6)受控打开并形成使产品(5)从第一张半刚性塑料材料(2)穿过的开口；切口(6)纵向地在深度上变化以沿着切口(6)逐渐打开第一张半刚性塑料材料(2)。

Description

密封单剂量破开式包装
技术领域
本发明涉及密封单剂量破开式包装。 
密封单剂量包装通常包括形成密封内袋的密封囊袋，所述密封内袋中含有一定剂量的液体产品(例如：酱汁如番茄酱，或液体清洁剂)或乳霜(例如：酱汁如蛋黄酱，或护肤霜)。所述囊袋是撕开式的并且基于此原因有小切口来轻松地将其撕开。 
背景技术
然而，极难实现撕开式囊袋既容易打开(即用很小的力量)又足够结实以防止它被意外撕开(因此导致由囊袋所含产品产生的严重污染)。所述问题进一步包括清洁剂(香皂、沐浴或洗澡液、洗发香波)囊袋的例子，这类囊袋通常用湿手打开，因而很难握住。而且，上述类型的撕开式囊袋是不卫生的，一旦囊袋被撕开，产品持续接触靠近撕开处的囊袋外侧(这显然仅限于食品)。 
为了消除上述缺陷，已经设计出破开式而非撕开式包装。美国专利6041930B1说明了一个密封单剂量破开式包装的例子，描述了由一张半刚性塑料材料和一张柔韧塑料材料彼此叠加并且密封以形成含有一定剂量产品的密封袋的包装；并且半刚性塑料材料有直的中心切口以引导半刚性塑料材料受控打开。实际使用时，为了打开包装，使用者只需用一只手的手指抓住所述包装并且弯曲该包装以沿着切口打开所述的半刚性塑料材料。通过这样操作，产品平稳并且卫生地流出该包装，而不接触包装的外侧。 
然而，在美国专利6041930B1描述的密封单剂量破开式包装中，产品极快流出，无法控制流量，特别是在液体(即低密度)产品的情况。 这一缺陷基本上是因为半刚性塑料材料特别地沿着整个切口被瞬间打开，因而产生一个非常大的开口。 
为了解决上述问题，即允许产品更加可控的流出，美国专利6945391B2中描述了设计的V形切口。这种情况下，半刚性塑料材料的打开最初被限定在所述切口的中央部分(即“V”的尖端)然后在切口的其余部分延伸，以使使用者能够打开并且形成限于切口中央部分的小的出口。然而，多种测试显示美国专利6945391B2提供的方案同样无法有效地解决轻松并且直观地控制产品，尤其是液体产品，流出的问题。 
为了制造密封单剂量破开式包装，美国专利6041930B1提供了一种包装设备，其中一条半刚性塑料材料和一条柔韧塑料材料被从各自的卷轴解开并且首先在纵向密封工作台叠加，该工作台的计量装置在两条带之间注入产品，随后马上侧面和纵向(即平行于条带)密封以形成含有产品的管子。在纵向密封工作台的下游，进一步横向密封工作台横向(即垂直于条带)密封所述条带以沿着管子形成一定数量的袋子，每个袋子包含一定量的产品。并且最后，在横向密封工作台的下游，切割工作台横向切割所述两个条带以连贯地分开密封单剂量包装。 
然而，由上述包装设备制造的密封单剂量包装质量较差，有较差的横向密封并且含有大量的空气。需要重视的是密封单剂量包装内大量的空气严重影响包装的外观并且对于食品而言极大地缩短了产品的货架寿命。 
本发明的目的是提供一种密封单剂量破开式包装，所述包装被设计用以消除前述缺陷并且特别地，便宜并且易于生产。 
发明内容
根据本发明，本发明提供了本发明的权利要求所要求保护的密封单剂量破开式包装。 
参照附图的实例将描述一定数量本发明的非限制性实施例，附图包括： 
图1是根据本发明描述的密封单剂量破开式包装的透视俯视图； 
图2是图1中的包装的透视仰视图； 
附图说明
图3是图1中的包装在切口方向的侧视图； 
图4-8是图1中的包装的各种变体沿着切口方向的侧视图； 
图9是图1中的包装的一种变体的平面图； 
图10是图9中的包装的细节截面图； 
图11是根据本发明用于制造图1中的包装的包装设备的正面示意图，为了清晰该设备的某些部分被移去； 
图12是图11中的包装设备的割划工作台的透视示意图，为了清晰该割划站的某些部分被移去； 
图13是图12中的割划工作站的正面示意图，为了清晰该割划工作台的某些部分被移去； 
图14是图11中的包装设备的密封工作台的透视示意图，为了清晰该密封工作台的某些部分被移去； 
图15是图14中的密封工作台的正面示意图，为了清晰该密封工作台的某些部分被移去； 
图16是图14中的密封工作台的侧面示意图，为了清晰该密封工作台的某些部分被移去。 
具体实施方式
图1和2的数字1表示作为整体的密封单剂量破开式包装。包装1包括一张矩形的半刚性塑料材料2；和一张柔韧塑料材料3，所述柔韧塑料材料与半刚性塑料材料2叠加并密封以形成包含一定量产品5(液体、 乳霜或粉末)的密封袋4。 
半刚性塑料材料2有中央切口6，所述切口横跨在半刚性塑料材料2上(即平行于半刚性塑料材料2的短边)以引导半刚性塑料材料2沿着切口6受控打开并且为产品5形成从半刚性塑料材料2穿过的出口。换句话说，实际使用时，为了打开包装1，使用者只需用一只手的手指抓住包装1，并且弯曲包装1以在切口6打开半刚性塑料材料2，使得产品5平稳并且卫生地流出包装1，而不接触包装1的外侧(即半刚性塑料材料2)。 
如图3-8所示，切口6纵向地在深度上变化以沿着切口6逐渐打开半刚性塑料材料2。更具体地，切口6在切口6的中央是最深的。换句话说，半刚性塑料材料2沿切口6总是逐渐地打开，即与包装1的弯曲程度成比例，以致当包装1被相对较轻地弯曲时，半刚性塑料材料2仅沿着切口6的中央打开，并且当包装1进一步被弯曲时，半刚性塑料材料2的打开同样可延伸到切口6的边缘部分。 
在图3和7中，切口6有V形横截面。 
在图4和8中，切口6有W形横截面。 
在图5和6中，切口6在边缘部分有恒定的第一深度并且在中央有大于第一深度的恒定的第二深度。 
在图3、4、6和8中，在半刚性塑料材料2的两面对称地形成切口6。可选择地，在图5和7中，仅在半刚性塑料材料2的一面形成切口6。 
在优选的非限制性实施例中，半刚性塑料材料2是薄片并且包括外部的第一支撑层和内部的热封式第二层(即与柔韧塑料材料3接触)。在支撑层和热封层之间可使用进一步绝缘或者阻挡层以确保空气和/或光的不透过性。 
半刚性塑料材料2的支撑层可包括下列材料之一：聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、非晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(APET)或聚丙烯(PP)，并且厚度在300微米到700微米的范围内。 
半刚性塑料材料2的热封层可包括下列材料之一：聚乙烯(PE)或 聚丙烯(PP)，并且厚度在20微米到50微米的范围内。 
下面的表1是半刚性塑料材料2的可能的材料和厚度的组合。 
  薄片类型   厚度(微米)
  PS-PE   PS  300÷700  PE  20÷50
  PS-PP   PS  300÷700  PP  20÷50
  PVC-PE   PVC 300÷700  PE 20÷50
  ABS-PE   ABS 300÷700  PE 20÷50
  APET-PE   APET 300÷700 PE 20÷50
  PP-PE   PP  300÷700  PE  20÷50
表1-半刚性塑料材料2 
在一个优选实施例中，半刚性塑料材料2的支撑层包括450微米厚的聚苯乙烯(PS)，并且半刚性塑料材料2的热封层包括35微米厚的聚乙烯(PE)。在此例中，半刚性塑料材料2有约485微米的厚度，约500g/m2的典型重量，约16N/mm2的典型打开负荷和约2200N/mm2的典型弹性模量。 
在一个优选非限定性实施例中，柔韧塑料材料3包括有二、三或四层的薄片。 
柔韧塑料材料3的层可包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、带有阻挡层的聚乙烯(PE BARRIER)、金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETM)、铝(ALU)、拉伸聚丙烯(OPP)、拉伸聚酰胺(OPA)。 
下面的表2是柔韧塑料材料3的可能的材料和厚度的组合。 
  薄片类型   厚度(微米)
  PET-PE   PET 12÷30/PE 20÷150
  PET-PE BARRIER   PET 12÷30/PE 30÷150
  PET BARRIER-PE   PET 12÷30/PE 20÷150
  PET-PETM-PE   PET 12÷30/PETM 12÷23/PE 20÷150
  PET-ALU-PE   PET 12÷30/ALU 6÷30/PE 20÷150
  OPP-ALU-PE   OPP 15÷3/ALU 6÷30/PE 20÷150
  OPA-ALU-PE   OPA 15÷30/ALU 6÷30/PE 20÷150
  PET-ALU-PET-PE   PET 12÷30/ALU 6÷30/PE 20÷150
  PET-PET BARRIER-PE   PET 12÷30/PET BARR 12÷30/PE 20÷150
  PET-ALU-OPA-PE   PET 12÷30/OPA 15÷30/ALU 6÷30/PE 20÷150
表2-柔韧塑料材料3 
在一个优选非限制性实施例中，在切口6的最深处，半刚性塑料材料2的深度在75到150微米范围内，例如100微米；并且切口6的最大和最小深度之间的差距在50到150微米的范围内，例如100微米。 
在附图显示的实施例中，切口6是直的并且平行于半刚性塑料材料2的短边。在未显示的其他实施例中，切口6可是不同形状，如曲线(如圆弧或者椭圆弧形)、或者V形、U形或L形。在未显示的其他实施例中，切口6可是倾斜的，即可相对于半刚性塑料材料2的边倾斜。 
在图9和10显示的可能实施例中，半刚性塑料材料2和柔韧塑料材料3彼此热封并且包围袋4(即矩形边缘的形式)的部分在顶端凸起(即柔韧塑料材料3上)。平行于包装1的短边延伸的多个筋条形成所述的凸起。每一个筋条为典型地0.20mm(更广泛地，0.10mm到0.30mm)高，并且有顶角典型地为60°(更广泛地，45°到75°)的三角形(即倒置的V形)横截面。所述的筋条典型地有1.5mm(更广泛地，1mm到2mm)的间隔。 
需要重视的是在半刚性塑料材料2和柔韧塑料材料3包围袋4的部分的平行短边上的凸起可不同于半刚性塑料材料2和柔韧塑料材料3包围袋4的部分的垂直于短边的平行长边上的凸起。 
半刚性塑料材料2和柔韧塑料材料3包围袋4的热封部分的凸起用于增强热封性并且防止随着时间的剥落(特别地当袋4包含腐蚀性产品5时)。 
以上描述的包装1有相当多的优势：便宜并且易于生产，同时直观 地控制产品5的流出。更特别地，通过切口6的厚度变化轻松地控制产品5的流出，这意味着半刚性塑料材料2的打开最初被限于切口6的中央，并且随后才沿着切口6的其余部分延伸。半刚性塑料材料2的小的破口因此能够轻松并且直观地形成，以形成供产品5缓慢流出的小开口。显然，通过简单地进一步弯曲包装1，轻松地扩大半刚性塑料材料2开口的尺寸，即扩大出口的尺寸，就能够实现产品5的快速流出。 
换句话说，在上述包装1中，半刚性塑料材料2总是逐渐地沿着切口6打开，即与包装1弯曲的程度成比例，以致通过简单地弯曲包装1能够轻松直观地调节产品5的流出。 
图11的标记7表示作为一个整体，用于制造以上描述的和图1和2显示的密封单剂量包装1的包装设备。 
包装设备7包括框架8，所述框架依靠一定数量的支撑腿9立于地面，并且支撑两个解开装置10和11。解开装置10支撑卷轴12，通过所述卷轴12逐渐地解开半刚性塑料材料带13并且输送至成型工作台16；并且解开装置11支撑卷轴14，通过所述卷轴14逐渐地解开柔韧塑料材料带15并且输送至成型工作台16。 
在解开装置10和成型工作台16之间的动力驱动牵引装置17包括两个动力驱动滚轴18用以持续输送半刚性塑料材料带13至成型工作台16。并且类似地，在解开装置11和成型工作台16之间的动力驱动牵引装置19包括两个动力驱动滚轴20用以持续输送柔韧塑料材料带15至成型工作台16。 
在成型工作台16的上游，割划装置21横向割划半刚性塑料材料带13以沿着半刚性塑料材料带13形成一连串切口6。 
在一个优选实施例中，半刚性塑料材料带13被持续输送通过割划装置21。基于这一目的，割划装置21的上游装有两个张拉输送滚轴22，所述滚轴22可抵抗弹性装置移动以允许割划装置21中的半刚性塑料材料带13的暂时停滞。优选地，张拉输送滚轴22被安装到绕旋转中心轴24自由旋转的铰接的支撑臂23的两端；并且支撑臂23的一端与气压缸25相连，所述气压缸推动支撑臂23以保持半刚性塑料材料带13紧绷。 
如图12和13所示，割划装置21包括两个平行相向的割划板26，所述割划板可向彼此移动以抓住半刚性塑料材料带13并且配备各自的可替换的割划部件27。更具体地，每个割划板26的割划部件27通过燕尾接合头和至少一个螺丝与割划板26相连。需要重视的是，根据将要制造的切口6的形式，割划部件27可均包括锋利的刀片(未显示)，或一个割划部件27包括锋利的刀片，而另一个割划部件27包括对比表面。 
在一个优选实施例中，割划装置21包括支撑四个圆柱导轨部件29的固定框架28，所述圆柱导轨部件29延伸穿过割划板26上各自的通过孔30，以使割划板26沿着导轨部件29滑动。割划装置21还包括两个线性传动装置31(典型地，气压或者液压缸)，将割划板26推向彼此。 
如图11、14、15和16所示，在成型工作台16，半刚性塑料材料带13与柔韧塑料材料带15叠加，并且纵向密封装置32纵向密封两个条带13，15(侧面和中间)以形成两个两邻的管33。纵向密封装置32优选地包括圆柱截面对比滚轴34；以及三个安装到共同轴36的圆柱截面电热密封滚轴35。密封滚轴35优选地可沿着共同轴36移动以允许滚轴轴位快速调节到用于密封的条带13，15的宽度。 
在成型工作台16，在纵向密封装置32上游的计量装置37用于向半刚性塑料材料带13和柔韧塑料材料带15之间的每个管33内输送一定量的产品。计量装置37下游的横向密封装置38横向密封两个条带13和15以沿着每个管33形成一定数量的袋4(图1)，每个袋包含一定剂量的产品。计量装置37优选地包括两个产品进料管39，每个进料管有伸至纵向密封装置32和横向密封装置38之间的竖直顶端部分，并且位于纵向密封装置32的密封滚轴35之间。 
在横向密封装置38下游的另一横向密封装置40用于条带13和15的进一步横向密封。更具体地，横向密封装置38形成条带13和15的窄的初步横向密封，而另一密封装置40形成条带13和15的进一步宽的最终横向密封。通过两个分开的连贯步骤横向密封条带13和15制造出高质量极结实的横向密封，并且密封单剂量包装1内没有空气。横向密封装置38的优点实现了后一个结果，即仅需形成条带13和15的窄的初步 横向密封，因而能够极快速地运行并且避免空气进入每个管33。换句话说，横向密封装置38用于尽快简单地形成条带13和15不必结实或者质量良好的初步横向密封；并且，随后马上地，另一横向密封装置40在不涉及对速度的要求下形成条带13和15的最终横向密封。 
在附图显示的优选实施例中，密封装置32、38、40竖直并且连贯地向下依次排列。 
在一个优选实施例中，所述宽的最终横向密封是4到5mm宽，并且所述窄的初步横向密封是1到3mm宽。所述宽的最终横向密封优选地是所述窄的初步横向密封宽度的两倍。例如，所述宽的最终横向密封是5mm宽，而所述窄的初步横向密封是2.5mm宽。横向和纵向密封的实际尺寸显然不同于上述建议的那些，而取决于条带13和15，产品以及将制造的密封单剂量包装1的特性。 
在一个优选实施例中，每个横向密封装置38，40包括圆柱截面的对比滚轴41；以及具有等边三角形截面并且与对比滚轴41协同运行的电热密封滚轴42。每个密封滚轴42的顶点是斜角的(平面的)以在密封滚轴42上形成三个彼此呈120°角的密封表面43。 
在成型工作台16下游的切割装置44横向切割每个管33以连贯地分割密封单剂量包装1。优选地，切割装置44打孔切割每个管33以连贯地分割密封单剂量包装1。如果需要，切割装置44也包括打孔器(未显示)同样用来为每个密封单剂量包装1打孔以形成用于悬挂密封单剂量包装1的穿孔。 
切割装置44包括固定框架45；安装到框架45的固定对比板46；可朝向对比板46前后移动并支撑一定数量的刀片的切割板47；以及用于使切割板47朝向对比板46前后移动的传动装置48。固定框架45支撑四个延伸穿过切割板47上各自的通过孔(未显示)的圆柱导轨部件49，以使切割板47沿着导轨部件49滑动。传动装置48优选地包括旋转电动马达50，该马达通过连接杆51前后移动切割板47。 
一旦从管33分离，密封单剂量包装1依靠重力下落至切割装置44下面的输出传送带52。一旦密封单剂量包装1被分离，在切割装置44 下游，优选地设有切碎装置53用于切碎管33的剩余部分；并且管33切碎的部分被收集到切碎装置53下面的回收桶(未显示)内。 
在一个优选实施例中，条带13和15被持续输送通过密封装置32、38、40(即通过成型工作台16)并且逐步通过切割装置44。为此目的，在成型工作台16和切割装置44之间设有具有两个动力驱动步进运转滚轴55的驱动装置54。 
在一个优选实施例中，条带13和15被预先印刷并且标有参考标记，该标记由用于同步操作的光感器读取，以保证印刷区域在完成的密封单剂量包装1上准确居中。参考标记优选地被印在条带13，15上被切割装置44切去的区域，这样不会成为完成的密封单剂量包装1的一部分。 
进一步的实施例包括在成型工作台16上游用以加热并提高柔韧塑料材料带15的柔韧性的加热装置56(图11中使用虚线示意性标出)。事前暂时加热柔韧塑料材料带15提高柔韧塑料材料带15的柔韧性，以使更大量产品能够加入袋4以获得高吸引力的密封单剂量包装1。 
为了形成图9和10中的凸起，每个密封滚轴35的外表面有周向槽，所述周向槽与凸起筋条有相同的距离间隔，并且反向地再造凸起筋条的形状；并且至少横向密封装置40的密封滚轴42的外表面有周向槽，所述周向槽与凸起筋条有相同的距离间隔，并且反向地再造凸起筋条的形状。在一个可能的实施例中，仅横向密封装置40的密封滚轴42的外表面有周向槽，而横向密封装置38的密封滚轴42没有周向槽。可选择地，横向密封装置38和40的密封滚轴42的外表面可均有周向槽。 
上面描述的包装设备7有两条相邻平行运行的生产线，但是显而易见地可包括不同数量相邻平行运行的生产线(如一、三或四)，这取决于输出的需要。 
上面描述的包装设备7有若干优势：便宜并且易于生产，而且生产的高质量密封单剂量包装1具有极结实的横向密封并包含极少空气。 

Claims (15)

1.密封单剂量破开式包装(1)，包括：
第一张半刚性塑料材料(2)；
第二张柔韧塑料材料(3)，所述第二张柔韧塑料材料(3)与第一张半刚性塑料材料(2)叠加并密封以形成含有一定剂量产品(5)的密封袋(4)；和
切口(6)，所述切口形成于第一张半刚性塑料材料(2)以引导第一张半刚性塑料材料(2)沿着切口(6)受控打开并形成使产品(5)从第一张半刚性塑料材料(2)穿过的开口；
其特征在于，切口(6)纵向地在深度上变化以沿着切口(6)逐渐打开第一张半刚性塑料材料(2)。
2.根据权利要求1所述的密封单剂量包装(1)，其中切口(6)在切口(6)的中心处最深。
3.根据权利要求2所述的密封单剂量包装(1)，其中切口(6)有V形横截面。
4.根据权利要求2所述的密封单剂量包装(1)，其中切口(6)有W形横截面。
5.根据权利要求2所述的密封单剂量包装(1)，其中切口(6)在边缘部分有恒定的第一深度，并且在中心处有大于第一深度的恒定的第二深度。
6.根据权利要求1到5任一项所述的密封单剂量包装(1)，其中，在切口(6)的最深处，第一张半刚性塑料材料(2)有在75到150微米之间的厚度。
7.根据权利要求6所述的密封单剂量包装(1)，其中，在切口(6)的最深处，第一张半刚性塑料材料(2)有100微米的厚度。
8.根据权利要求1到5任一项所述的密封单剂量包装(1)，其中切口(6)的最大深度和切口(6)的最小深度之间的差距在50到150微米的范围内。
9.根据权利要求8所述的密封单剂量包装(1)，其中切口(6)的最大深度和切口(6)的最小深度之间的差距是100微米。
10.根据权利要求1到5任一项所述的密封单剂量包装(1)，其中包括第一外支撑层和第二内热封层的薄片形成第一张半刚性塑料材料(2)；在所述支撑层和热封层之间有进一步的绝缘或者阻挡层；第一张半刚性塑料材料(2)的支撑层包括下列材料之一：聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、非晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(APET)、聚丙烯(PP)；第一张半刚性塑料材料(2)的热封层包括下列材料之一：聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。
11.根据权利要求1到5任一项所述的密封单剂量包装(1)，其中第二张柔韧塑料材料(3)是薄片压成的；并且第二张柔韧塑料材料(3)的层可包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、带有阻挡层的聚乙烯(PE BARRIER)、金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETM)、铝(ALU)、拉伸聚丙烯(OPP)、拉伸聚酰胺(OPA)。
12.根据权利要求1到5任一项所述的密封单剂量包装(1)，其中所述第一张半刚性塑料材料和第二张柔韧塑料材料(3，4)彼此密封且包围袋(4)的部分被凸起。
13.根据权利要求12所述的密封单剂量包装(1)，其中所述凸起形成于第二张柔韧塑料材料(3)的上面。
14.根据权利要求12所述的密封单剂量包装(1)，其中一定数量的筋条形成所述凸起；所述筋条平行于包装(1)的短边延伸。
15.根据权利要求14所述的密封单剂量包装(1)，其中每一个筋条的高度在0.10mm到0.30mm的范围内；所述筋条间隔1mm到2mm；每一个筋条有顶角在45°到75°范围内的三角形横截面。
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