CN102245475B - 制造成型填充密封袋的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续成型、填充和密封带有产品的侧边风琴柔性袋的方法和系统，该方法包括如下步骤：（i）提供连续的薄膜片；（ii）在袋成型机上拖拽所述片以形成具有重叠竖直薄膜边缘的薄膜管；（iii）用竖直密封机密封所述重叠竖直薄膜边缘以形成竖直密封，同时沿机器方向连续拉动所述薄膜管；（iv）在所述管的两个横向侧上形成风琴；（v）穿过所述薄膜管在所述竖直密封机下方的预定位置，用水平密封夹形成水平密封，以形成填充袋的顶部水平密封和待填充袋的底部水平密封，可选地该顶部水平密封与底部水平密封之间设置有孔；（vi）将所述产品送入所述薄膜管内；以及（vii）在预定位置用所述水平密封夹来密封所述薄膜管的开口端，其中在所述水平密封与所述风琴的内端的交叉处，形成在该交叉的每侧上延伸的未密封浅窝，其中所述未密封浅窝的宽度范围是所述风琴的总宽度的25％至50％。
Description
技术领域
本发明涉及在成型－填充－密封机上制造柔性侧边风琴袋（side-gusseted pouches）的方法。
本发明已被开发为主要用于洗衣粉，并将参照此类应用进行如下描述。然而，应当理解的是，本发明不局限于这个特定的使用领域。
背景技术
在整篇说明书中的任何关于现有技术的描述绝不应该被认为是承认这种现有技术是广泛公知的或构成本领域公知常识的一部分。
使用由塑料薄膜制成的袋或包来包装各种产品，例如乳酪、粉末、液体、药片、面条、颗粒清洗剂和糊状物。袋能够使得这些产品以少量以及大量（通常在200g至10kg的范围内）包装和出售。
当用单张薄膜或压层来制造袋或包时，袋的结构使得其在填充时不会膨胀，但是在清空或充满时会具有大致相似的形状和构造。为了增加填充可用的空间，给袋配有沿着其两纵向侧将袋的前后表面连接起来的侧边风琴（side-gussets）是非常普遍的。当袋被填充时，风琴（gussets）允许前后表面相互远离而膨胀。 风琴结构是有益的，因为它使得未填充的袋在清空时几乎是平的，而在袋填充有材料时会膨胀到其完全深度。在美国专利2008/137998A1（KONINKL PHILIPS ELECTRONICS）中描述了侧边风琴袋。
侧边风琴袋的一个问题是当这种袋被填满，尤其是被高容积密度的洗衣粉填满时，通常会发现在“包跌落”测试中袋显示出了无法接受的高失败率。在这种测试中，填满的袋从预定高度跌落到地面，然后检查袋的任意密封是否由于冲击而开口（失败）。特别担心的区域是袋的四个内角。在这些角中，由于风琴的缘故，四层薄膜/压层在一起被密封。通常认为失败的原因在于很难保证四层之间的粘结密封。此外，在这些角处产生了大量导致破裂（失败）的应力。从商业角度来说，优选的是失败率低于5％，更有选的是低于1％。
过去还进行了一些尝试来解决这个问题。最简单的方法是使用较厚的压层，通常是3层膜。然而，这不是一个低成本的方案。
WO1995/10566A1(DUPONT CANADA INC)描述了一个在竖直FFS机上制造袋的工艺，其在包跌落测试中显示出了低的失败率。在该情形中，压层具有一层由混合物形成的吹塑薄膜，该混合物包括具有至少一个在单活性中心催化剂聚合工艺中制成的C4-C10α-烯烃的线性乙烯聚合物。该压层还包括下列各项中的至少一种：具有至少一个由多活性中心催化剂聚合工艺制成的C4-C10α-烯烃的线性乙烯聚合物；高压低密度聚乙烯；以及选自包括稳定剂、防粘结添加剂以及助挤剂的群组的添加剂。这种工艺的局限在于人们需要特殊等级的层压薄膜，且该工艺不适用于任何其他材料。
JP/2006/264765A(DAINIPPON PRINTING CO LTD)描述了一种防止风琴袋破裂和在风琴部分产生针孔的工艺，其中形成风琴的板折叠成两部分并被插入在袋的前后平面板之间，以便沿着它们的一侧延伸。据说，用这种密封设置，易于在交叉点聚集的应力会被分散，从而防止袋的破裂。这个发明的缺陷是风琴的更多折叠意味着要使用更大量的包装材料。因此，这会是一个比较昂贵的途径且在VFFS（竖直成型－填充－密封）机上不太实用。
JP/2005/104572A(FUJITA KIKAI KK; HAYASHI SANGYO KK)描述了一种方角袋，其中，除了下部水平密封，在袋的底部附近还有两个额外的竖直密封（每个风琴附近有一个）以便这些额外的密封线竖直地延伸至袋的上端一定距离，此后，密封线相对于风琴折痕以45度倾斜。袋还具有带有圆弧的加强密封，通过将袋和风琴折痕的前面和后面的四个薄膜堆放并将他们用熔接的方式粘接在一起可以获得该加强密封。弧形密封在风琴折痕的内边缘的附近，风琴折痕接触竖直向上延伸的额外密封线。这种袋的主要缺陷在于因为袋在整个宽度上密封于水平密封，所以关键的是层压薄膜的最外层必须是热封级别的，或者使用特殊类型的漆来密封该层以防最外层不是可热封的。这限制了该工艺的使用。
日本未审查专利申请No.JP/02/173149A (YUKAWA SEITAI, Co. Ltd, 2002)致力于解决带有侧边风琴的预成型塑料袋的相同问题,其中在水平密封与风琴的内端相遇的地方出现了失效。通过在相交点处提供未密封曲线浅窝已经解决了这个问题。公知的是用预成型袋来填充和包装产品时，填充和包装的整体速度较低，因为袋在一个站点成型，而在另一个站点填充和密封。进一步地，使用这种预成型袋时，由于一次只能处理一个袋，所以在密封操作期间，风琴与密封夹的相对对齐会被相对小地位移。进一步地，由于袋已经在线外制造完成，所以观察到风琴中心线的非常小的位移。另一方面，当使用VFFS机用在线方法制造多个侧边风琴袋时，由于用连续的方法以高生产率和效率制造袋，风琴与密封夹的相对对齐存在较大位移，且风琴的中心线也存在较大位移。而这会由于下面的情况而变本加厉：由于产品的下降高度，尤其是当填充物超过1kg时，重力作用于填充的悬浮袋，袋偏离于他们的理想中间位置，从而这影响了袋的四个内角的密封强度。这可能由于压层的硬度和厚度以及机器设置（包括其速度）而变得更加复杂。因此，风琴与密封夹的相对对齐的较大位移，以及风琴的中心线的较大位移会使在内角的水平密封上设置的弯曲浅窝的存在变得无效。因此，在包降落实验中仍然存在相当多的失败。
因此，需要一种在竖直成型－填充－密封机上制造侧边风琴袋的方法，该方法会照顾到风琴与密封夹的相对对齐的位移，以及风琴中心线的位移，由此袋在包降落实验中表现出相对较低的失败率。
发明内容
本发明的目的是克服或改进现有技术的至少一个缺点。
本发明的目的是提供一种在竖直成型－填充－密封机上制造相对结实的侧边风琴袋的方法。
通过参照说明书本领域技术人员将清楚本发明的其他目的。
根据第一方面，本发明提供一种连续成型、填充和密封带有产品的侧边风琴柔性袋的方法，其包括如下步骤：
（i）提供连续的薄膜片；
（ii）在袋成型机上拖拽所述片以形成具有重叠的竖直薄膜边缘的薄膜管；
（iii）用竖直密封机密封所述重叠的竖直薄膜边缘以形成竖直密封，同时沿机器方向连续拉动所述薄膜管；
（iv）在所述管的两个横向侧上形成风琴；
（v）穿过所述薄膜管在所述竖直密封机下方的预定位置，用水平密封夹形成水平密封，以形成填充袋的顶部水平密封和待填充袋的底部水平密封，可选地该顶部水平密封与底部水平密封之间设置有孔；
（vi）将所述产品送入所述薄膜管内；以及，
（vii）在预定位置用所述水平密封夹来密封所述薄膜管的开口端，
其中在水平密封与风琴的内端的交叉处，形成在交叉的每侧上延伸的未密封浅窝，其中所述未密封浅窝的宽度范围是大于所述风琴的总宽度的26.66％，可高达所述风琴的总宽度的40％，并且其中所述风琴的中心线的最大位移是其总宽度的13.33％，并且所述未密封浅窝的宽度大于所述最大位移的200％，可高达所述最大位移的300％。
未密封浅窝的宽度范围是大于所述风琴的总宽度的26.66％，可高达所述风琴的总宽度的40％，进一步更优选的是30％至40％，最优选的是33％。优选的是，未密封浅窝没有尖锐的角或弯曲，更优选的是它的角是圆滑的。优选的是，在袋的至少三个内角处形成有未密封浅窝。优选的是，未密封浅窝的轮廓是半圆形、椭圆形或椭球形，更优选的是半圆形。
术语“袋”和“包”在整篇说明书中被可互换地使用。
本申请的发明人已经观察到风琴的中心线的最大位移是其总宽度的13.33％。因此，比如，对于60mm的总风琴宽度来说，理想的情形是当风琴的中心线处于30mm的位置，即两个风琴耳的宽度是每个30mm时。然而，发明人已经发现中心线的最大位移可能是8mm，其达到了总风琴宽度的13.33％。这意味着风琴的中心线可能在从风琴的一端开始测量的22至38mm之间的任意位置。在此情形下，单个风琴的宽度可能不同，且每个可能不是30mm。优选的是，未密封浅窝的宽度超过风琴中心线的最大位移的200％，更优选的是风琴中心线的位移的至少250％甚至达到300％。非常优选的是，该宽度是风琴中心线的最大位移的250％。因此，例如，当风琴中心线的最大位移是8mm时，未密封浅窝的宽度超过16mm，更优选的是至少20mm，甚至达到24mm。非常优选的是，未密封浅窝的宽度是20mm，这是8mm的250％。
优选的是，未密封浅窝的高度小于水平密封的高度的35％，优选地在10％至30％的范围内，更优选地在10％至20％的范围内。过高的高度可弱化水平密封。虽然本方法可用于形成具有在袋的至少三个角形成的未密封浅窝的袋，在所有四个角形成浅窝也是可行的。优选的是，在一端水平密封－优选为顶部水平密封的高度范围是该密封的普遍高度的167％至240％，其中在该端部的所述风琴耳的两侧或一侧上设置凹口/狭缝，该凹口/狭缝位于在所述水平密封的相对端的未密封浅窝的下方。因此，例如，当水平密封的普遍高度是15mm时，在该密封的端部（此处将设置凹口/狭缝）的密封高度范围优选的是25.05至36mm，更优选的是30mm。优选的是，凹口设置在相同水平密封的相对端处的未密封浅窝下方的5至10mm处，优选的是5mm处。
优选地，风琴耳没有相互密封到一起。在引入未密封浅窝之后，将风琴耳相互密封以在包跌落测试中获得低失败率就不重要了。然而，在次优选的实施例中，如果层压薄膜的最外层是可热封级别的，或者使用特殊类型的漆来密封该层以防最外层不是可热封的，则风琴耳可以被密封到一起，从而进一步降低失败率。
可使用各种材料制成袋。然而，特别有益的是，它们至少部分地由相对较薄且结实的材料制成，例如作为聚酯的聚对苯二甲酸二乙酯（PET）、双向拉伸尼龙（BON）、线性低密度聚乙烯（LLDPE），通常简称为PET/BON/LLDPE膜。例如，可使用下列组合（有些带有多层相同材料）来制造袋。优选的是，使用2层压层，但是如果需要，也可以使用3层压层，虽然这些压层由于其成本可能是次优选的。
聚酯/粘合剂（或挤压聚合物）/线性低密度PE膜（2层）
聚酯/粘合剂（或挤压聚合物）/聚酯/粘合剂（或挤压）/线性低密度PE膜（3层）
聚酯/粘合剂（或挤压聚合物）/铝箔/粘合剂（或挤压聚合物）/LLDPE(3层)
聚酯/粘合剂/金属聚酯/粘合剂/LLDPE（3层）
聚酯/粘合剂/尼龙/粘合剂/LLDPE（3层）
聚酯/粘合剂/尼龙/粘合剂/铝箔/粘合剂/LLDPE（3层）
尼龙/粘合剂/LLDPE（2层）
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尼龙/粘合剂/铝箔/粘合剂/LLDPE（3层）
尼龙/粘合剂/尼龙/粘合剂/LLDPE（3层）
尼龙/粘合剂/尼龙/粘合剂/铝箔/LLDPE（3层）
例如聚丙烯的其他材料也可用来代替上述材料或与其他材料组合使用。材料的厚度也可进行变化。
优选的是，薄膜片是10/12微米聚乙烯对苯二甲酯和70/80微米聚乙烯的2层压层。可替代地，且更优选地，使用10/12微米聚乙烯对苯二甲酯和70/80微米易撕聚乙烯的2层压层来制造袋。
在可替代的实施例中，根据本发明的方法可用来制造“四边形包装”。对于本领域技术人员来说制造四边形包装的通用方法是公知的。
根据第三方面，本发明提供一种可通过根据第一方面的方法获得的袋。
根据第四方面，本发明提供一种通过根据第一方面的方法形成的用于包装颗粒清洗合成物的袋的用途。
术语“包括”并不意味着仅限于后述的任何元件，而是意在包括具有重大或较小功能重要性的未特指元件。换句话说，所列出的步骤、元件或选项不是穷举。每当词语“包含”或“具有”被使用时，这些术语与上述限定的“包括”具有相等的意义。
除了在操作和比较示例以外，或者除了用其他方式明确说明的，本描述中所有指示材料数量的数字都应该被理解为由词语“大约”来修饰。
应当注意，在限定浓度或数量的任何范围时，任何特定高浓度可以与任何特定低浓度或数量相关。
应当参照下面对优选实施例的详细描述，以便更全面地理解本发明的上述以及其他特征和优点。
附图说明
现在将参照附图，仅通过示例来描述本发明的优选实施例，其中：
图1是根据本发明的系统的立体图；
图2是图1的系统的水平密封夹的前视图；
图3是在图1的系统中形成的袋的前视图；
图4是图3的袋的侧视图，其中风琴耳是敞开的；
图5是由根据本发明的系统形成的袋的另一实施例的立体图。
具体实施方式
在详细描述中，相似的附图标记用于表示相似的特征。
图1是根据本发明的一方面连续地成型、填充和密封带有产品的侧边风琴柔性袋的系统的立体图。该系统建造成封闭框架的形式，所述袋的所有成型、填充和密封部件都安装在所述框架上。
在该图中，从卷轴（未示出）上拆下连续的薄膜片1，并在传送铝辊2和3上拖拽/传送该连续的薄膜片1。然后其到达成型肩4并随后到达袋成型机5（又称为成型管）。在该袋成型机中，薄膜片1自身被折叠以便相对的纵向边缘6和7并置以形成共有的纵向薄膜边缘。然后，竖直密封机8密封该共有的重叠竖直薄膜边缘以形成薄膜管。接着，拉动装置（未示出）沿着如设置在冲程长度杆（未示出）上的机器的方向（由实心箭头示出）连续地拉动所述薄膜管9。设置在薄膜管的每一横向侧上的一对风琴销10和11（形成风琴的装置）随后在薄膜管的两个横向侧上形成风琴。接着，在竖直密封机8下方的预定位置处由一对水平密封夹12和13在水平方向上密封所述薄膜管。水平密封夹具有由共同的数字14表示的两个凹陷区，其在水平密封与袋的风琴的内端的相交处形成未密封浅窝。在另一水平密封夹12中存在相同的特征（在本图中未示出这些特征）。水平密封夹同时限定填充袋16的顶部水平密封15和待填充袋19的底部水平密封18。在顶部水平密封15和底部水平密封18之间形成有孔20以供稍后切断已填充和密封的袋，从而由此形成单个袋。在用于大多数薄膜/压层的热封系统中，该切断动作独立进行，而在多聚热封系统中，密封和切断动作同时进行，因为刀具是安装在密封夹本身上面的。在待填充的袋19中，通过管21形式的装置将产品连续地送至竖直密封机8的下方和一对水平密封夹12和13的上方。然后，在与一个袋长度的距离相对应的预定位置处，用水平密封夹密封薄膜管的开口端。重复该循环以形成多个袋。
现在参照图2，其示出了图1的系统的水平密封夹13的前视图，该夹具有密封条22形式的底部密封部分和另一密封条23形式的顶部密封部分，其间具有刀具边缘24。在三个角处，夹设置有由共同的数字14表示的弯曲/半圆形凹陷区域，它们的角都是圆滑的，以便使得尖锐的角最小化。在图中由L表示风琴对齐区域。在密封条23的一端，密封条的高度“H-1”大于密封条的普遍高度“H”。这个特征给予在顶部水平密封上的袋额外的密封高度，以便可以在该密封区域形成带有腔25的易撕凹口。
现在参照图3和图4，袋16具有顶部水平密封15和底部水平密封18。在一端27处的一部分顶部水平密封15的密封高度大于顶部水平密封的普遍密封高度。27的两个角都是圆滑的。在水平密封与由风琴的由风琴中心线28表示的内端的相交处，在袋的三个内角处可以看到三个弯曲的半圆形浅窝，其全部由相同数字26表示。图4示出了图3的袋的侧视图，其中风琴耳已经被打开，以示出风琴的总宽度“W”。共同数字28表示风琴的中心线，且浅窝26跨越该线延伸。每个浅窝的两个角都是圆滑的。
图5示出了由根据本发明的系统形成的袋的另一实施例。袋分别具有顶部水平密封15和底部水平密封18，在一个端部具有由共同的数字29表示的风琴耳。在一端27的一部分顶部水平密封15的密封高度大于顶部水平密封的普遍密封高度。27的两个角都是圆滑的。易撕凹口30被设置在该区域，且凹口位于相同水平密封的相对端部处，位于未密封浅窝26的下方。在水平密封与风琴内端（即风琴的中心线28）的相交处，以及在袋的三个内角处可以看到三个弯曲的半圆形浅窝，其全部由相同数字26表示。浅窝26跨越他们各自的中心线延伸。风琴耳已经被打开以便示出风琴的总宽度“W”。每个未密封浅窝26的两个角都是圆滑的以便通过减小尖锐的角来进一步减小在所述点处的应力。
现在将借助于下面的非限制性示例来更详细地描述本发明。
示例
示例－1
通过根据本发明的方法且如参照图5所述制造了2250个袋。由2层压层（10/12微米聚乙烯对苯二甲酯和70/80微米易撕聚乙烯）制成袋。在所述2250个袋中，1500个袋填充有1kg高容积密度（BD）的洗衣粉，而750个袋填充有500g的低BD洗衣粉。袋的规格如下：
表－1
风琴的总宽度 60mm
半圆形浅窝的宽度 20mm（风琴宽度的33％）
半圆形浅窝的高度 4.5mm
风琴中心线的位移 有7mm位移；风琴耳分别是23mm和37mm
顶部水平密封的高度 15mm
顶部水平密封在设置有 30mm
易撕凹口的一端的高度
底部水平密封的高度 15mm
在这些1500个袋中，100个（来自每个组）是随机挑选的以用于包跌落测试。选择的袋从四英尺高度四次跌落到地面上，以便他们以底部水平密封着地，从而密封的内角经受应力。记录至少一个风琴密封被打开的袋的数量。用于对照实验，1000个袋是由相同压层制成的，其中500个袋填充有500g低BD洗衣粉，而剩下的填充有1kg高BD粉。对照袋不具有任何未密封的浅窝，其他规格与根据本发明的袋相同。在1000个对照袋中，100个（来自每个组）也经受了包跌落测试。结果在如下的表－2中给出。
表－2
上表中的数据显示本发明的袋的失败百分比仅为1％，这是非常理想的。
示例－2
在另一实施例中，袋由不同的材料制成且其半圆形未密封浅窝的宽度不同。在所有情况下风琴的总宽度均是60mm且风琴中心线的位移是8mm，即一个风琴耳是38mm，而另一个是22mm。袋填充有1kg高BD洗衣粉。一些袋填充有1kg低BD粉。袋经受如上述示例－1的跌落测试。袋和结果的细节在下面的表－3中示出。
表－3
注意：在上述表中
Expt代表实验
压层结构A是10PET/10PET/70聚乙烯对苯二甲酯（3层）
压层结构B是12PET/70聚乙烯对苯二甲酯（2层）
压层结构C是12PET/80聚乙烯对苯二甲酯（2层）
＊袋填充有1kg低BD洗衣粉
＊＊袋填充有1kg高BD洗衣粉。
因此，从上述表中的结果可以看出，根据本发明的方法的优选方面制成的袋在袋跌落测试中仅具有1％的失败。
应当理解，图示的示例提供了在竖直成型填充密封机上制造相对结实的侧边风琴袋的方法。
应当理解，图示的示例提供了在成型填充密封机上制造侧边风琴袋的方法，其中在包跌落测试中袋的失败率是相对较低的。
应当理解，本文所示和描述的本发明的特定形式仅仅是代表性的，因为在不脱离本发明的明确教导的前提下可对其做出某些改变。
虽然参照特定实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员应当理解，本发明可以许多其他形式实施。
Claims (12)
1.一种连续成型、填充和密封带有产品的侧边风琴柔性袋的方法，该方法包括如下步骤：
（i）提供连续的薄膜片；
（ii）在袋成型机上拖拽所述片以形成具有重叠的竖直薄膜边缘的薄膜管；
（iii）用竖直密封机密封所述重叠的竖直薄膜边缘以形成竖直密封，同时沿机器方向连续拉动所述薄膜管；
（iv）在所述管的两个横向侧上形成风琴；
（v）穿过所述薄膜管在所述竖直密封机下方的预定位置，用水平密封夹形成水平密封，以形成填充袋的顶部水平密封和待填充袋的底部水平密封；
（vi）将所述产品送入所述薄膜管内；以及，
（vii）在预定位置用所述水平密封夹来密封所述薄膜管的开口端，
其中在所述水平密封与所述风琴的内端的交叉处，形成在所述交叉的每侧上延伸的未密封浅窝，其中所述未密封浅窝的宽度范围是大于所述风琴的总宽度的26.66％，可高达所述风琴的总宽度的40％，并且其中所述风琴的中心线的最大位移是其总宽度的13.33％，并且所述未密封浅窝的宽度大于所述最大位移的200％，可高达所述最大位移的300％。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述未密封浅窝没有尖锐的角或弯曲。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述未密封浅窝的高度小于所述水平密封的高度的35％。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述未密封浅窝的轮廓是半圆形、椭圆形或椭球形。
5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在所述袋的至少三个角处形成有所述未密封浅窝。
6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在一个端部所述水平密封的高度范围是所述密封的普遍高度的167％至240％，其中在所述端部两个风琴耳上设置有凹口/狭缝，所述凹口/狭缝位于在所述水平密封的相对端的所述未密封浅窝的下方。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述凹口/狭缝设置在所述未密封浅窝下方的5mm至10mm处。
8.如权利要求6中任一项所述的方法，其中所述风琴耳没有相互密封到一起。
9.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述薄膜片是10微米聚乙烯对苯二甲酯和70微米聚乙烯的2层压层。
10.如权利要求1所述的方法，其中该顶部水平密封与底部水平密封之间设置有孔。
11.可通过如权利要求1所述的方法获得的袋。
12.使用可通过如权利要求1所述的方法获得的袋来封装洗衣粉的用途。
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