CN102712373A - 可溶袋的连续运动旋转热成型的改进 - Google Patents

Abstract

可溶袋形成在具有腔的连续运动旋转热成型机器上形成在滚筒（10）的表面中，聚合薄膜的卷材由真空拉进该腔中以形成袋。所述袋填充有一种或更多种成分并且由聚合薄膜的另一卷材封闭。通过用加热器（125）加热该腔（11）能减少所述聚合薄膜在所述腔内的收缩。

Description

可溶袋的连续运动旋转热成型的改进

本发明涉及可溶包装，诸如包含一个或更多个产品的袋，并且本发明涉及用于生产这种袋的设备和方法。本发明具体地、但非排他地应用于由包括聚合物基质的两个或更多个卷材制成的热成型包装。所述卷材可溶或可分散在溶剂中并且可以包括水溶性或水分散性薄膜。

包括单个隔室的热成型包装通常以下述四个步骤制造：

i.由薄膜的第一卷材（底部卷材）来形成袋；

ii.填充如此形成的袋；

iii.借助于薄膜的第二卷材（顶部卷材或遮盖卷材）封闭该袋以形成包装；

iv.切割或冲孔以从组合的薄膜的第一卷材和第二卷材释放包装。

热成型包装常常用间歇水平机器制造，卷材在该机器中在间歇步骤中被移动通过机器，从而在卷材或多个卷材是固定的同时允许执行上述每个操作。

在这样的机器中，一旦底部卷材被移动离开成型模，它就开始冷却并且不同于许多不溶聚合物基质，许多可溶卷材（尤其包括那些具有大体上聚乙烯醇的卷材）接着经历称为收缩的现象，在该收缩中，热成型薄膜试图返回到其预热成型状态，从而减小热成型袋的容积。这代表主要问题，因为袋将在其被填满时具有减小的尺寸。为了考虑收缩并且仍维持所需的填充容积，热成型袋需要制造得比填充容积大，使得它能不受收缩的影响而接受填充容积。设计具有较大腔的热成型模需要更深的拉延深度或更大的表面积（已知为占地面积），其中更深的拉延深度继而常常需要较厚的底部卷材从而引起更慢的随后溶解，更大的表面积允许沿机器方向或横跨卷材或沿机器方向且横跨卷材具有更少的腔，从而降低机器和卷材材料效率。

用于制造热成型包装的连续运动旋转热成型机器在US3218776中公开，其中底部卷材被加热到塑性状态并且被立即压在围绕袋的滚筒的表面上。加热金属辊被用来将薄膜的卷材压靠在滚筒的表面上。辊被加热到这样的温度，当薄膜被压靠在连续旋转滚筒上时该温度足以致使薄膜呈塑性。实际温度将根据薄膜、其厚度以及其与加热辊保持接触的时间长度而变化。借助于加热辊，薄膜可以被加热到大约140°F (60°C)，但是该薄膜可以低达大约100°F (37.8°C)或高达300°F (148.9°C)。真空被施加于腔的底部以便将加热薄膜的覆盖腔的卷材拉进腔并且限定袋，所述袋用于接纳待被包装的产品。应该在腔被薄膜覆盖之后立即施加真空。在随后的操作中，借助于传导地加热顶部卷材的第二加热辊将顶部卷材压靠在底部卷材上，此刻包含位于旋转滚筒上的填满的热成型袋，并且借助于弹簧将顶部卷材压在容纳包装好的产品的袋上方，在此期间两个卷材在围绕袋的表面上被压紧到一起以实现粘合。在期望水溶性包装的具体情况下，顶部卷材在到达密封工位之前通过用顶部卷材的薄膜可溶解在其中的液体润湿而被粘合，以便能够通过热和溶剂焊接的组合实现密封过程。

在US3218776所公开的机器中，两个加热辊提供单独的热源，第一加热辊在热成型之前热底部卷材并且第二加热辊在封闭袋之前加热遮盖卷材。这具有许多缺点。第一，底部卷材一离开第一加热辊就开始冷却并且因此需要高真空以将底部卷材保持到腔的壁上，从而防止收缩的出现。第二，顶部卷材一离开第二加热辊就开始冷却，从而防止在底部卷材和顶部卷材之间形成最强密封。

连续运动旋转热成型与间歇运动水平热成型相比较尤其是在较高生产率和减少收缩方面有利。由于连续运动旋转机器的较高生产率，热成型和填充之间的时间间隔被减小，从而允许热成型的卷材冷却所需时间较少。然而，可溶卷材的收缩仍然是个问题，即使在诸如US3218776所述的连续运动旋转机器的情况下。

本发明旨在克服或至少减轻上述问题和缺点中的一些。

更具体地，本发明试图解决在连续运动旋转热成型机器中的可溶卷材的收缩问题。

本发明的优选目的在于提供一种改进的连续运动旋转热成型机器以制造容纳一个或更多个产品并且包括一个或更多个隔室的热成型可溶包装。

如本文所使用的，术语“可溶卷材”是指能溶于溶剂中的聚合物基质的卷材。在许多情况下，需要袋溶于水或含水介质，但能构想到袋溶解在其它溶剂中，其中需要袋溶于除水以外的溶剂。

如本文所使用的，术语“水溶性的”是指能够溶于无论哪一种温度的水中以形成均相溶液的材料，并且术语“水分散性的”是指能够分散于无论哪一种温度的水中以形成永久或临时悬浮液的材料。为方便起见，术语“水溶性的”在下文在说明书和权利要求书中的使用，将理解这包括“水分散性的”。

如本文所使用的，术语“模具”是指可连续旋转的成型机的组成部件（包含一个或多个腔），该部件常常被设计成容易在成型机内被更换以便生产不同填充容积的袋，术语“腔”是指模具的在热成型操作期间底部卷材被拉入其中的一部分，并且术语“袋”是指作为热成型操作的结果形成在底部卷材中的敞开容器。

根据本发明的第一方面，提供一种用于生产由两个或更多个包括可溶聚合物基质的卷材制成的可溶袋的连续运动旋转热成型机器，该机器包括多个袋形成腔以及用于加热所述腔的装置。

如本文所使用的，术语“连续运动旋转热成型机器”是指这样的机器，其中热成型借助于成型机中的腔来实现，该成型机持续转动，同时执行用于生产可溶袋所需的顺序操作。

优选地，设置用于使成型机旋转的装置，使得腔沿成型机的旋转方向以环形路径通过成型、填充、密封和切割工位。所述旋转装置可以包括马达，例如电动马达，更优选地变速电动马达。

所述成型机可以包括连续旋转滚筒，该滚筒具有朝向其外表面开通的腔。所述腔可以布置在所述滚筒的宽度上和/或围绕所述滚筒的圆周布置。另选地，所述成型机可以包括连续旋转环形带，该环形带具有朝向其外表面开通的腔。所述腔可以布置在所述带的宽度上和/或沿着所述带的长度布置。

所述腔在环形带且沿着该环形带的布置和配置能类似于该腔绕滚筒的布置和配置。在任一情况下，所述腔都被加热，并且真空优选地通过每个腔的底部被维持，以便一旦被热成型，底部卷材就通过随后的填充、密封和切割工位被紧密保持到所述腔的底部，直到真空被释放并且填满且密封的袋被从其腔逐出。

旋转环形带可以允许用于根据本发明由两个或更多个卷材生产可溶袋所需的顺序操作（即热成型、填充和密封）的更大空间的可能性。其中本发明利用旋转环形带而不是旋转滚筒来实施，使得对于沿着旋转环形带的水平设置的一部分的顺序操作可利用的空间更大，该更大的空间可以是特别有用的。所述旋转环形带的水平设置的长度能变化以便增大或减小进行顺序操作所需的空间。顺序操作的数量将随可溶袋中的隔室的数量增加而增加。因此，所述旋转环形带在生产包括两个以上卷材的多个隔室可溶袋中特别有用，其中连续的卷材可以被热成型，并且如此成型的连续的袋可以被填充和密封。然而许多隔室被包含在可溶袋内，被密封到最上的热成型卷材的顶部卷材本身不被热成型。

所述机器特别应用于水溶袋的制造。根据它们是否需要用于可食用或不可食用应用，水溶性卷材能基本上基于聚乙烯醇（PVOH）、聚环氧乙烷、改性纤维素（诸如羧甲基纤维素（CMC）和羟丙基甲基纤维素（HPMC））、支链淀粉、某些类型的淀粉、糊精、瓜尔胶、明胶和它们的衍生物。在一个或更多个卷材基于PVOH的情况下，它们在特定温度下的溶解度可以通过选择具有特定分子量和特定皂化百分率的PVOH等级来调节。仅举例来说，为了获得基本上由PVOH制成的水溶性薄膜在60°C或60°C以上的温度下在含水介质中的溶化，PVOH应该优选地是完全皂化类型的，即，皂化度的范围在从90%至99.5%，并且为了获得在25°C或25°C以下温度下在含水介质中的溶化，PVOH应该是部分皂化类型的，即，皂化度的范围在从71%至90%。因此，皂化度越低，溶解基本上由PVOH制成的水溶性膜所需的水温越低。

所述加热装置能够布置在所述成型机的外部和/或内部并且可以是用于加热腔的任何类型的。所述腔可以通过对流、例如热空气加热或辐射、例如红外加热或热传导、例如电加热被加热。优选地，所述滚筒或环形带的所述腔的表面温度至少为60°C。根据本发明的优选实施方式，所述滚筒或所述环形带被加热到60°C至200°C（140°F至392°F）之间的温度，以便减少或优选地消除收缩的发生率，从而改善热成型的质量。这具有使所述腔的全部容积可用于接纳待填充的产品的益处。另一个益处在于：收缩的减少或消除允许所述滚筒或环形带内的真空将填满的袋保持在该滚筒或环形带上，即使在这些袋通过切割被分离之后，直到真空被去除并且所述袋被从所述滚筒或环形带释放到传送带或用于将离开所述机器的所述袋收集和/或转移例如到包装单元的其它合适装置。显然，收缩是显著的，填满的袋的底部卷材能将其自身拉离所述腔的内表面，从而破坏将填满的袋保持在所述滚筒或环形带上的真空。结果，填满的袋在借助割刀彼此分离之后将不再被紧密地保持到所述滚筒或环形带并且将在它们到达所述传送带之前从该滚筒或环形带脱落。为了有效地操作连续运动旋转热成型机器，所述袋必须紧密地保持到所述滚筒或环形带直到它们被释放到所述传送带上。

根据待执行的产品要求，当所述滚筒或环形带旋转时可以在绕该滚筒或环形带的不同位置处设置不同的真空水平。作为决不是限制的示例，将被加热的底部卷材拉进所述腔并且将该底部卷材保持就位从而避免收缩直到填充已被完成所需要的真空水平将小于将填满且密封的袋保持在所述滚筒或环形带上直到它们借助于空气吹泄机构被从该滚筒或环形带逐出并且落到将该袋运输离开所述机器的所述传送带上所需的真空水平。

所述滚筒或环形带的加热可以由精确放置的加热器提供，加热器的一些示例描述如下：

1、在外部安装的热风加热器（图1中以125示出）。这些热风加热器对准绕所述成型机的若干位置中的腔。合适的构造的示例是将热风加热器定位在大约4点钟、2点钟和8点钟位置，即，在所述底部卷材到达加热辊14上之前、在所述辊14之后、以及在安装在旋转轴上的横向割刀22之后。这些热风加热器布置的数量和位置能变化。所述热风加热器能以不同设计制造成。例如，它们能由具有供管式加热器安装在其中的纵向孔的中空金属棒制成。压缩空气被从后面供给并且当其移过管式加热器时变热，从而作为热空气射流从面向所述滚筒的窄缝逸出。这在图1中示意地示出。

2、外部安装的红外线加热器（图2中以225示出）。这些红外线加热器能围绕所述滚筒合适地定位在与热风加热器相同的点处，尽管这些红外线加热器布置的数量和位置能变化。这在图2中被示意性地示出。

3、位于所述成型机本身内的内部安装的电加热器（图3中以335示出）。这些电加热器靠近所述成型机的表面定位以便热量被容易地传递到所述腔。这在图3中被示意性地示出。用于将袋从腔逐出到所述传送带23上的空气可以由该装置加热以便向所述滚筒10提供附加加热。

4、图1至3所示类型的或任何其它合适类型的外部和内部安装加热器的组合。

所述机器可以生产由两个或更多个水溶性聚合物基质制成的可溶袋。两个卷材的溶解温度可以是相同的。另选地，所述两个卷材的溶解温度可以是不同的。优选地，设置用于将顶部卷材密封到底部卷材（在袋由两个卷材制成的情况下）或密封到中间卷材（在袋由两个以上卷材制成的情况下）的装置。这种装置可以包括至少一个加热密封辊。卷材之间的密封的强度可以由顺序安装的加热密封辊增强。根据本发明的优选实施方式，第二加热密封辊（在图4中以21示出）安装在卷材压在已由第一加热密封辊16密封之后的该密封卷材上的位置中。已经发现添加所述第二加热密封辊大大改善了密封的质量。这在袋填充有低粘度的液体或凝胶的情况下特别重要。在20°C下具有10,000至60,000厘泊之间的粘度的液体已借助于该装置被成功地包装。

优选地，提供在线涂布或印刷卷材的装置。例如，卷材可以由安装在卷材退绕件和加热密封辊之间的辊在线涂布或印刷。第三卷材可以被引入以便生产两个隔室的袋。在多个隔室的袋的情况下，其中包括聚合物基质的卷材是水溶性的，袋的隔室可以由于水温或pH的变化而顺序打开。

可能需要涂布的卷材以形成底部卷材或顶部卷材。所述涂料可以是带颜色的涂料或与溶剂充分混合以形成均匀涂料介质的任何其他涂料。这通常通过从膜供应商获得不同涂布卷材来实现，而这是昂贵的并且可能存在物流问题，尤其是当需要生产具有不同涂料的相同尺寸的袋时。

根据图5示意性地示出的本发明的优选实施方式，借助添加通过进口管32供应诸如水的溶剂的混合槽30并且借助通过进口管33的涂布或印刷浓缩物，在线涂布顶部卷材。底部卷材也可以以类似于图5所示的方式被涂布以及或代替顶部卷材。涂布或印刷浓缩物以及水比例在混合槽30内被调节以便获得卷材上的期望的涂布重量。涂布或印刷介质接着经由供给管31被供给到润湿槽34。根据本发明的该方面能被施加于任一卷材的密封表面的涂料的示例是颜色，其作为可与溶剂混合的墨或作为溶剂中的色素悬浮液。显然，虽然颜色、香味或任何其它浓缩物或活性成分能通过此方法被涂布在卷材中的一个或更多个的任一面上，但是它们不能通过此方法被包括在卷材的大部分内。在需要被包括在卷材的大部分内的情况下，在铸造或挤压卷材之前，颜色、香味或任何其它浓缩物或活性成分必须被并入混合物中。

所述机器可以生产由两个或更多个聚合物基质制成的袋。该聚合物基质可以是水溶性的。两个卷材的溶解温度可以是相同的。另选地，两个卷材的溶解温度可以是不同的。在多个隔室的袋的情况下，其中包括聚合物基质的卷材是水溶性的，袋的隔室可以由于水温或pH的变化而顺序打开。

在一个优选实施方式中，本发明提供一种用于生产水溶性袋的连续运动旋转热成型机器，该水溶性袋由两个或更多个包括水溶性聚合物基质的卷材制成，该热成型机器包括旋转成型机，该旋转成型机具有绕其外周的多个袋成型腔，其中所述成型机具有待加热的装置和通过每个腔的底部施加真空的装置，使得底部卷材一旦被热成型就被紧密地保持到所述腔的底部而通过填充、密封和切割工位，直到真空被释放并且填满且密封的袋被从该成型机的腔逐出。

所述底部卷材可以借助其他装置被微穿孔或被制成多孔的。两个卷材（底部卷材和顶部卷材）可以被用于具有单个隔室的袋。一个或更多个附加卷材（中间卷材）可以用于具有两个或更多个隔室的袋。

对于具有两个或更多个隔室的袋，所述卷材可以在相同条件下溶解。这样，所述隔室可以基本上同时打开。另选地，所述卷材可以在不同条件下溶解。这样所述隔室可以在不同时间打开。优选地，所述袋的所述隔室由于水温或pH的变化而顺序地打开。

在另一个优选实施方式中，本发明提供一种用于生产水溶性袋的连续运动旋转热成型机器，该水溶性袋包含两个或更多个隔室，该水溶性袋由多个包括水溶性聚合物基质的卷材制成，所述热成型机器包括连续旋转成型机，该成型机具有绕其外周的多个腔，其中所述成型机具有待被加热的装置和通过每个腔的底部施加真空的装置，使得底部卷材一旦被热成型就被紧密地保持到所述腔的底部而通过填充、密封和切割工位，直到真空被释放并且填满且密封的袋被从其腔逐出。

所述底部卷材可以借助其它装置被微穿孔或被制成多孔的。在包含两个隔室的袋的情况下，可以提供第三卷材。

所述机器可以生产由三种聚合物基质制成的袋。所述聚合物基质可以是水溶性的。这三种卷材的溶解温度可以是相同的。这样，所述隔室可以基本上同时打开。另选地，这三种卷材的溶解温度可以是不同的。这样所述隔开可以在不同时间打开。优选地，所述袋的所述隔室由于水温的变化而顺序打开。另选地或另外，所述袋可以由于pH或影响所采用的聚合材料的溶解度的任何其它因素的变化而打开。

根据优选实施方式，所述第三卷材被安装在所述机器上以便提供如图6示意性地示出的具有两个隔室的袋。底部卷材13如前所述被供给到所述机器。然而，在本发明的该实施方式中，所述底部卷材由供应商借助其它装置被微穿孔或制成多孔的、或借助于安装在所述机器上的穿孔单元25在线被微穿孔或制成多孔的、或借助其它装置被微穿孔或制成多孔的。一旦多孔底部卷材到达加热滚筒或环形带，微穿孔或其它多孔措施就借助于所述成型机内的真空允许空气被拉动通过所述底部卷材。在微穿孔的情况下，微穿孔的数量、大小和图案应该不足以干涉所述底部卷材的有效热成型。第一产品从第一产品料斗或喷射器18被填充，并且第二卷材20接着被密封到所述底部卷材以便以与本发明的较早方面中描述的类似的方式制造第一下部隔室。然而，一旦所述第二卷材被密封到所述底部卷材，所述底部卷材中存在的微穿孔或其它多孔措施现在允许下部隔室由所述滚筒或环形带内的真空抽空。由于通过所述微穿孔或其它多孔措施从所述第一下部隔室抽空空气，所述第二卷材20被向下拉进所述腔，从而在所述第二卷材上面形成用于待从产品料斗或喷射器19填充的第二产品的空间，由此形成第二上部隔室。该第二上部隔室现在被填充并且接着通过借助于加热辊17用第三卷材21密封而被封闭。优选地，所述下部隔室将被填充有粉末或粒状产品。所述上部隔室能容纳第二粉末或粒状产品或者液体产品或凝胶产品。

其它多孔措施能包括在卷材中包括有合适尺寸的矿物颗粒，从而由于绕所述颗粒形成微小空气通道而使所述卷材多孔，但是该措施决不是限制性的。在矿物颗粒被包括在卷材中以形成孔隙度的情况下，颗粒大小通常大于卷材的厚度。

根据本发明的第二方面，可以采用一个或更多个新颖的填充操作以改变袋的内含物。这些操作的示例能在图9.1、9.2、9.3和9.4中见到，尽管这些例示决不是限制性的。

在一个填充操作中，在将液体、凝胶、粒状或粉末成分填充到水溶性袋的一个或更多个隔室之前、同时或之后，可以将球形、半球形、椭球形或任何其它三维形状物体（例如小片或胶囊）（尽管这些示例决不是限制性的）放置在热成型袋中。

这种三维形状物体可以包含不存在于液体或凝胶中的活性材料。在包括在三维形状物体内的材料中的一种或更多种与包括在液体或凝胶中的一种或更多种材料对抗的情况下，三维形状物体能被涂布有水溶性聚合物，该水溶性聚合物例如可以包括与用来制造袋的卷材中的一种或更多种的相同或相似的聚合材料。

当所述袋被放置成和含水介质接触时所述三维形状物体可不必完全溶解。例如，它能是中空的、不溶于含水介质、且被穿孔，使得当被放置成与含水介质接触时所述三维形状物体的内含物被释放，但是所述三维形状物体的被穿孔的壳体保持不溶解。

在另一填充操作中，在附加存在于或不存在于三维形状物体的隔室内的情况下，液体或凝胶以及粒状或粉末状产品中的一个或更多个组合可以存在于水溶性袋的隔室中。为了防止成分彼此混合从而破坏每个成分的视觉识别，液体或凝胶可以在使其呈溶化形式的足够高温下被填充。至少溶化的材料的上表面迅速地凝固在所述袋内使得粒状或粉末状产品能在成分基本上不彼此混合的情况下随后被填充。溶化的液体或凝胶的温度必须不能足够高以致引起所述袋内的热成型的水溶性卷材的任何变形。在所述袋内的接纳溶化的液体或凝胶的所述水溶性卷材基本上包括聚乙烯醇的情况下，如果要避免变形，与热成型卷材接触的溶化液体的温度应该不超过所述卷材的溶点之下10°C。

所述底部卷材能在被安装在所述机器上的同时被在线微穿孔或者由膜供应商或其分包商借助机械装置或借助于激光器或借助任何其它合适的装置（诸如位于每个腔的底部中的针）离线微穿孔。被微穿孔的底部卷材的孔隙度能通过改变每平方米的微穿孔的数量和/或图案、或通过改变微穿孔的直径来调节。在所述底部卷材的随后被热成型以包括下部隔室的底部的每个部分中需要至少一个微穿孔。

在第三方面，本发明提供一种连续运动旋转热成型机器，其中，顶部卷材和第二卷材之间的密封通过安装在第一加热密封辊之后的至少一个另外的加热密封辊来增强。

在第四方面，本发明提供一种连续运动旋转热成型机器，其中，一个或更多个卷材借助安装在卷材退绕件和加热密封辊之间的辊被在线涂布或印刷在任一面上。

根据本发明的第三方面和第四方面的机器可以包括根据本发明的第一方面的机器的任一特征。

本发明还提供一种利用根据本发明的任何前述方面的机器以由两种或更多种聚合物基质生产可溶袋的方法，所述可溶袋优选地是水溶性袋。

本发明还提供一种如权利要求1所限定的机器。所述机器的优选特征在权利要求2至15中被限定。利用机器的方法在权利要求16-23中被限定，由所述方法制成的袋在权利要求24中被限定，并且形成袋的方法在权利要求25中被限定。

现在将参照附图仅通过示例来更详细地描述本发明，在附图中：

图1是根据本发明第一实施方式的具有外部热风加热器的机器的示意性侧视图；

图2是根据本发明第二实施方式的具有外部红外线加热器的机器的示意性侧视图；

图3是根据本发明第三实施方式的具有内部加热器的机器的示意性侧视图；

图4是根据本发明第四实施方式的具有两个加热密封辊的机器的示意性侧视图；

图5是根据本发明第五实施方式的用于涂布卷材的机器的示意性侧视图；

图6是根据本发明第六实施方式的用于生产具有不止两个隔室的袋的机器的示意性侧视图；

图7是根据第七实施方式的采用环形带的机器的示意性侧视图；

图8是根据第八实施方式的采用环形带的机器的示意性侧视图；以及

图9.1、9.2、9.3和9.4示出了结合根据本发明的机器使用的各种袋填充操作。

在下列描述中，相同的附图标记用来表示相同或相似的部件，并且在后面的实施方式中这些部件的布置和操作将通过前面的实施方式的描述来理解。

参看图1-6，示出了采用具有腔11的滚筒10的实施方式。该滚筒由任何合适的装置（诸如马达）经由驱动轴10a连续地旋转，所述马达优选地是电动马达并且更优选地是变速电动马达。

在图1至3的每个中，滚筒10被加热，特别是滚筒10中的腔11由与如前所述的不同的装置加热。图1中，采用外部安装的热风加热器125。图2中，采用外部安装的红外线加热器25。图3中，采用位于滚筒内的电加热器325。

滚筒10沿由箭头12所指的方向旋转。可溶袋由分别从卷轴13和20拉出的两个卷材形成。卷材优选地包括可溶聚合物基质，诸如可以在相同温度下溶解的水溶性膜。来自卷轴13的第一（底部）卷材被绕加热辊14引导，该加热辊14将第一卷材紧紧地压在位于滚筒圆周的周围的腔11上面，通过来自滚筒10内的吸力将该薄膜拉入腔11中，从而形成袋。腔11内的表面温度和加热辊14的温度将取决于薄膜的类型、其厚度以及滚筒的旋转速度。优选地，腔内的表面温度至少为60°C。滚筒的围绕腔的表面应该是光滑的，优选地被抛光。袋在滚筒10的顶部（12点钟位置）从料斗或喷射器18被填充，并且在粒状或粉末状产品的情况下，填充物通过擦拭器（未示出）变平滑，该擦拭器也从薄膜的围绕袋的上表面清洁产品。来自卷轴20的第二（顶部或遮盖）卷材通过借助于毛毡辊15润湿到充分程度被制成带粘性，该毛毡辊15在顶部卷材可溶于其中的液体浴内旋转。重要的是，施加于顶部卷材的表面以使其带粘性的液体的量被非常精确地控制。如果施加太少的液体，那么将不会获得所需的粘合性。如果施加太多的液体，那么薄膜将被削弱并且在极限情况下甚至被溶解。已经发现，通过沿着在图1至3中由辊16限定的竖直路径从卷轴20移动卷材能非常精确地控制液体的量。通过将浴中的液体的表面维持在相对于施加点的给定高度（或施加点和浴表面之间的给定距离）处，实际施加于薄膜表面的液体的量将被精确控制。当顶部卷材在加热辊16下面通过时，顶部卷材和底部卷材于是被挤压在一起，该加热辊16由弹簧（未示出）弹性地压靠在滚筒10的围绕腔的表面上，使得在填满的袋周围的外周通过热和溶剂焊接的组合被牢固地密封。虽然仍借助滚筒内的真空被保持在滚筒的腔中，但是这些密封的袋接着借助于横向刀22和纵向刀（未示出）被彼此分离，此后袋借助于空气吹泄机构被吹出并且落在传送带23上。

现在参看图4，滚筒10可以通过参照图1至3在上描述的不同方法中的任一种被加热或者可以不被加热，顶部卷材和底部卷材之间的密封质量通过添加位于10点和11点钟位置之间的第二加热密封辊21而提高。已发现第二加热辊在提高填充有液体和凝胶的袋的密封质量方面特别有利。通过在使用或不使用第二加热辊21的情况下制造的密封袋的真空室内的严格的比较试验已证明提高的密封质量。该机器的其它特征将从前述实施方式的描述被理解。

现在参看图5，滚筒10可以通过参照图1至3在上描述的不同方法中的任一中被加热或者可以不被加热。来自卷轴20的顶部卷材可以在其到达滚筒之前被涂布或印刷。虽然对于顶部卷材在其密封表面上被涂布或印刷更常见，但是本发明允许在任一侧涂布卷材。虽然明显的应用是将彩色涂料施加于顶部卷材的密封表面，但是能设想包括香味、酶和活性成分的任何类型的涂料。涂料可以在经由供给管31被供给到润湿浴34之前在相邻定位的混合槽30中被便利地制备。该机器的其它特征将从前述实施方式的描述被理解。

现在参看图6，滚筒10可以通过参照图1-3在上描述的不同方法中的任一种来加热或者可以不加热。利用除在本发明的先前方面中描述的两个卷材之外的附加卷材来生产多个隔室的袋。在该实施方式中，来自卷轴13的底部卷材优选地由在线穿孔单元25微穿孔或由薄膜供应商或由分包商离线微穿孔。由在线单元25制成的穿孔可以由激光器或由任何其他合适的装置机械地制造。底部卷材也可以在热成型过程期间借助于位于每个腔的底部的一个或更多个针来穿孔。由底部卷材形成的袋从料斗或喷射器18被填充并且由来自卷轴20的卷材来封闭。一旦由底部卷材和来自卷轴20的第二卷材形成的下部填满隔室已由第一加热辊16密封，包括第一隔室的热成型基质的底部卷材13中的穿孔的存在允许借助于滚筒内的真空将包含在填充的产品内的任何空气从该下部隔室抽空。由于从已被填充和密封在下部隔室内的产品内抽空空气，因此包括下部填满和密封隔室的盖的来自卷轴20的第二卷材可以由滚筒内的真空拉下，使得在腔内形成用于上部隔室的空间，该上部隔室接着能用来自料斗或喷射器19的产品填充。继而，顶部卷材21被从退绕件拉出，借助于毛毡辊24用溶剂润湿，然后由加热辊17密封以形成袋中的上部隔室。该机器的其它特征将从先前的实施方式的描述来理解。

可以使用生产多个隔室的袋的其它方法，从而避免对底部卷材微穿孔的需要。可以借助除微穿孔以外的措施（诸如通过用颗粒物质浸渍底部卷材，从而提供穿过卷材的微小通道）来将底部卷材制成多孔的，尽管如何使底部卷材多孔的该示例决不是限制的。无论通过哪一种方法使底部卷材多孔，第二卷材都可以以与底部卷材被穿孔的上述方式类似的方式借助于滚筒内的真空被向下拉入腔中。另选地，可以不使底部卷材多孔，而是利用滚筒或环形带内的真空将第二卷材向下拉入腔，可以借助机械装置或借助于在填充工位正前方横跨卷材在外部放置的空气喷嘴将第二卷材压入腔的底部。

在本发明的该实施方式中，当通过无论什么装置已经使底部卷材多孔时，包含在下部隔室内的产品优选地在性质上是粒状或粉状的，以便防止产品通过多孔卷材漏出。在袋包括两个或更多个隔室的情况下，其中至少下部隔室容纳液体或凝胶，那么通常不使底部卷材多孔。

现在参看图7和图8，滚筒10由具有腔11的环形带100代替。带100被以侧视图示出并且沿几乎椭圆形的路径旋转，然而该椭圆形路径包含水平段。这允许在单个隔室的袋中填充不止两个产品的更大空间。带100借助任何合适的装置来连续地旋转，所述合适的装置例如是借助齿轮100a的马达，优选地电动马达并且更优选地变速电动马达。

在图7中，示出在单个隔室的袋由借助于加热密封辊16被密封到热成型底部卷材的顶部卷材20封闭之前，借助用于填充不同产品的两个填充设备18和194的两个填充操作。

在图8中，示出在单个隔室的袋由借助于加热密封辊16被密封到热成型底部卷材的顶部卷材20封闭之前，借助分别能填充不同产品的三个填充设备18、194和195的三个填充操作。

将理解的是，在图7和8中被包含在环形带100内的腔能由前面描述的装置中的任一个加热。还将理解的是，环形带可以用于制造如前所述具有单个隔室或多个隔室的袋。

现在参看图9.1、9.2、9.3和9.4，示出填充由上述机器制造的袋的各种选择。

图9.1示出了单个隔室的袋如何能容纳两种不同的产品，这两种产品不混合在一起，并由此变得潜在地对抗。这如下实现：首先填充溶化凝胶，然后通过向凝胶的上表面提供冷却装置使得该上表面充分冷却以形成外皮，粒状或粉末状产品随后被直接填充在凝胶的凝固上表面上，使得两种产品不会混合在一起。

图9.2示出了容纳三种不同产品的单个隔室的袋，这三种产品被填充使得它们不会混合并由此变得潜在地对抗。这通过除已在图9.1所示的以外还提供三维固态物体（这里示出为球）来实现，该球在溶化的凝胶已在其上表面形成固态外皮之前被插入溶化的凝胶中。为了防止三维固态物体和溶化凝胶之间的化学或物理相互作用，三维固态物体借助于本发明的机器在线或利用单独过程离线被涂有聚合材料，该聚合材料类似于或相同于用于生产袋的卷材中的任一个或两者的材料。通过将粒状或粉末状产品填充在溶化凝胶的此刻凝固的上表面上来完成袋的填充。

图9.3示出了与图9.2所示的类似的容纳三种不同的产品的单个隔室的袋，不同之处在于，通过将液体或第二种凝胶填充在溶化凝胶的此刻凝固的上表面来完成袋的填充。

图9.4示出了利用固定或旋转喷嘴容纳多凝胶填充物的单个隔室的袋，每种凝胶均具有不同的成分、颜色和/或外观以便在袋内形成吸引人的图案。

将理解的是，本发明在其各个方面不限于仅通过示例提供的上述实施方式，并且实施方式中的任一个的特征可以单独地被采用或结合任何其他实施方式的特征被采用。

附图标记列表

10    旋转滚筒

10a   驱动轴

11    包含在旋转成型机的圆周周围的袋成型腔

12    指示成型机旋转方向的箭头

13    第一卷材的退绕件

14    当底部卷材到达成型机时给予其热量的加热辊

15    给予卷材溶剂的毛毡辊

16    加热密封辊

17    加热密封辊

18    当腔在下面通过时填充它们的填充装置、料斗或喷射器

19    允许填充袋内的第二隔室的填充装置、料斗或喷射器

20    第二卷材的退绕件

21    加热密封辊

22    安装在旋转轴上的横向切刀

23    将密封且填满的袋运输离开机器的传送带

24    给予卷材溶剂的第二毛毡辊

25    在线穿孔装置

26    第三卷材的退绕件

30    混合槽

31    从混合槽到润湿槽的供给管

32    溶剂供给管

33    涂布或印刷介质供给管

34    润湿浴

100   旋转环形带

100a  齿轮

125   外部安装的热空气喷嘴

194   允许在包括单个隔室的袋内填充第二产品的填充装置、料斗或喷射器

195   允许在包括单个隔室的袋内填充第三产品的填充装置、料斗或喷射器

225   外部安装的红外线加热器

325   内部安装的电加热器

Claims (25)

1.一种用于生产可溶袋的连续运动旋转热成型机器，该可溶袋由至少两个包括可溶聚合物基质的卷材制成，所述机器包括：

i)成型机，该成型机具有绕其外周的多个袋成型腔；

ii)用于使所述成型机连续旋转的装置，以使得所述腔沿该成型机的旋转方向沿着环形路径通过成型、填充、密封和切割工位；

iii)用于加热所述腔的装置；以及

iv)通过每个腔的底部施加真空的装置，以便底部卷材一旦被热成型就被紧密地保持到所述腔的底部而通过填充、密封和切割工位，直到真空被释放并且填满且密封的袋从所述成型机的腔被逐出。

2.根据权利要求1所述的机器，该机器还包括通过每个腔的底部供给压缩空气的装置，以使得填满且密封的袋能在所述切割工位之后从所述腔被逐出。

3.根据权利要求1或2所述的机器，其中，一个或更多个腔内的表面温度至少为60°C。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其中，所述腔由外部安装的热空气喷嘴加热。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的机器，其中，所述腔由外部安装的红外线加热器加热。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的机器，其中，所述腔由内部安装的加热元件加热。

7.根据权利要求1至3中的任一项所述的机器，其中，所述腔由外部安装的热空气喷嘴、外部安装的红外线加热器、内部安装的加热元件中的任何组合来加热。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其中，设置有至少一个加热密封辊，用于将两个卷材密封在一起从而形成袋或袋的隔室。

9.根据权利要求7所述的机器，其中，两个或更多个加热密封辊被布置成将两个卷材顺序地密封在一起从而形成袋或袋的隔室。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其中，卷材由安装在卷材退绕件和加热密封辊之间的辊在线涂布或印刷。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其中，所述成型机包括可旋转的滚筒。

12.根据权利要求1至9中的任一项所述的机器，其中，所述成型机包括可旋转的环形带。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，该机器包括用于使底部卷材穿孔的装置。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，所述机器用于制造包括两个或更多个隔室的水溶性袋，所述水溶性袋由多个包括水溶性聚合物基质的卷材制成。

15.一种大致如参照附图的图1至8中的任何附图在上文描述的连续运动旋转热成型机器。

16.一种利用根据任何前述权利要求的机器以便从两个或更多个可溶聚合物基质生产袋的方法。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述卷材的溶解温度是相同的。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述卷材的溶解温度是不同的。

19.根据权利要求16至18中的任一项所述的方法，其中，所述袋是水溶性的。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述袋包含两个或更多个隔室，并且这些隔室由于水温或pH的变化而顺序地打开。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述袋的下部隔室容纳粒状或粉末状产品。

22.根据权利要求16至19中的任一项所述的方法，其中，所述袋的一个或更多个隔室容纳粒状或粉末状产品、凝胶、以及三维固态物品中的至少两种成分的组合，使得所有的成分都能保持其本性而不彼此混合并且这些成分都不会变得相互对抗。

23.根据权利要求16至22中的任一项所述的方法，其中，底部卷材借助其他装置被穿孔或制成是多孔的。

24.一种通过权利要求16至23中的任一项所述的方法制造的水溶性袋。

25.一种由至少两个包括可溶聚合物基质的卷材来制造袋的方法，所述方法包括以下步骤：

a)提供具有多个腔的成型机；

b)使所述成型机连续旋转；

c)加热所述腔；

d)借助于真空将底部卷材拉进所述腔以在该底部卷材中形成袋；

e)用至少一种成分填充所述袋；以及

f)用顶部卷材封闭所述袋。

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