CN104192423B - 一种可破裂的密封囊 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可破裂的密封囊。该密封囊上设有压合区和/或刻痕线；所述压合区为下述1)或2)：1)所述密封囊的内表面相互粘结形成的区域；2)所述密封囊的外表面相互粘结形成的区域；所述刻痕线设于所述密封囊的壁上，其厚度为所述密封囊壁厚度的0.1～0.9倍。该密封囊的周边的部分或全部可设有密封边。该密封囊可为折叠设置，并形成折叠位置；本发明提供的密封囊，改变了密封襄在储存可靠性与可破碎性能之间的矛盾，使之具有良好的储存可靠性的同时又具有稳定可控的可破碎性，尤其是可以设计和预计内容物破碎释放的位置。

Description

一种可破裂的密封囊
技术领域
本发明涉及一种可破裂的密封囊，属于包装技术领域。
背景技术
储物可破碎密封囊用于药物、化妆品的商品包装市场已有可见的实物商品应用，但现有的储物可破碎密封囊一般都是通过使用低强度的材质构成的外壳来实现挤压时的释放，这是一个矛盾的体系，过高的外壳强度储存是比较安全可靠但使用其破碎功能时就比较困难，反之亦然，通常难于达成预期的使用效果。因此，提供一种同时满足强度要求和破碎功能的密封囊十分重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可破裂的密封襄，本发明提供的密封囊能在储存和破裂之间达到较好的效果；本发明经过力学结构分析和大量的试验，找到了囊腔结构在外力挤压下的应力集中区域，同时在囊腔表面做了特殊的结构设置使应力最终释放在一点或线上，控制了最终的破裂区域。
本发明提供的可破裂的密封囊上设有压合区和/或刻痕线；
所述压合区为下述1)或2)：
1)所述密封囊的内表面相互粘结形成的区域；
2)所述密封囊的外表面相互粘结形成的区域；
所述刻痕线设于所述密封囊的壁上，其厚度为所述密封囊壁厚度的0.1～0.9倍。
上述密封囊中，所述压合区可为将所述密封囊经过热熔和/或粘结使所述密封囊的内表面与内表面或者外表面与外表面压合成一体，造成一个局部的褶皱或预拉伸区域，这样在所述密封囊的囊腔受外力压迫时应力会延压和区的外围边线集中释放从而导致密封囊破碎释放内容物。其中，通过热合使所述密封囊囊腔的内表面相互熔和获得压合区是工程上最方便可靠的形式。
上述密封囊中，所述刻痕线为另外一种预裂手段，所述刻痕线为未完全穿透囊壁的凹痕，具体可在所述密封囊的内表面或者外表面用热加工或者浅切割的手段获得。所述刻痕线的设置为在压迫密封囊时提供了一种可控的应力集中释放区域。
上述密封囊中，所述密封囊同时设有压合区和刻痕线时，所述压合区和所述刻痕线可为分离设置。所述压合区和所述刻痕线的同时设置可实现更加良好的可控破碎效果。所述刻痕线具体可设于所述压合区的边缘。
上述密封囊中，所述密封囊的周边的部分或全部可设有密封边，所述密封边从位置上区别与所述压合区，具体可利用所述密封囊的周边材料的内表面与内表面和/或内表面与外表面相互熔接或粘接得到。所述密封边的大小具体可根据所述密封囊的内容物的大小以及密封囊的适用场所来设置。所述密封边可以是环绕全部密封囊全部周边的，也可以是环绕构成所述密封囊后开口位置熔接构成的密封边，这样的形式可以是三边密封边或背封式密封边，还可以是筒形材料两端以密封边封口构成的密封囊，如果是按经线构成的球囊体也可以是超过4条的更多密封边即球囊的经线。
为了减少密封囊内部空间，使密封囊的内容物更加充盈，更加有利于施予外力时的破碎，本发明提供的密封囊可为折叠设置，并形成折叠位置；所述折叠位置具体可与所述压合区和/或所述刻痕线相交。
为了防止按压时折叠滑开使破碎发生困难，所述密封囊为经一次折叠设置后，经折叠后重叠的所述密封边和/或所述密封囊壁粘合固定或由固定装置进行束缚，具体可通过将重叠的所述密封边粘合固定；所述密封囊为经若干次折叠设置后，可由固定装置进行束缚。
根据计算机有限元力学分析，按压腔体时，拉断的应力会向靠近边缘的区域分布，将破碎区域设计在这些位置上将更加有效，密封边和折叠后产生的折叠位置都可以看成是边缘的一种形式，因此上述密封囊中，所述压合区和/或所述刻痕线可与所述密封囊的边缘处或所述密封边为相交或相近设置。
本发明提供的密封囊的材质可为塑料膜或复合材料膜；所述塑料膜可为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)、尼龙、聚氯乙烯等中任一种；所述复合材料膜可以是上述材料间复合而成，具体可为聚乙烯(PE)与双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)的复合材料、聚丙烯(PP)与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的复合材料。还可以是含有金属层的复合材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、铝、聚乙烯(PE)构成的三层复合材料PET/Al/PE。以复合材料构成密封囊材料的通常密封囊的外层材料具体可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)等拉深度低的材料，内层材料具体可为可以熔接的材料如聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)。
本发明提供的密封囊中，所述压合区的形状可为圆形、椭圆形、方形、楔形和三角形中的任一种，具体可为长方形、椭圆形或楔形。
所述刻痕线的形状可为锯齿形、圆形、椭圆形、方形、直线和连续的波浪形中任一种，具体可为正弦波形，经过实际实验直线效果最差，锯齿形又过于脆弱，正弦波形峰谷位置或椭圆形的长轴顶端效果最为合适；
所述密封囊的壁厚度为0.01mm～1.5mm。
本发明提供的密封囊的内容物可为气体和/或液体，或固体与气体和液体中至少一种的混合物。
本发明的可破裂的密封襄，改变了密封襄在储存可靠性与可破碎性能之间的矛盾，使之具有良好的储存可靠性的同时又具有稳定可控的可破碎性，尤其是可以设计和预计内容物破碎释放的位置。
附图说明
图1为设有压合区的可破裂的密封襄的结构示意图。
图2为图1沿A-A’线的剖示图。
图3为将图1所示密封囊对折后的结构示意图。
图4为设有压合区的可破裂的密封襄的剖面图，其中，压合区为密封囊的外表面与外表面粘结所形成的。
图5为设有刻痕线和密封边的可破裂的密封襄的结构示意图。
图6为图5所示密封囊经对折后将重叠的密封边进一步粘结后的结构示意图。
图7为图6沿B-B’的剖示图。
图8为将图5所示密封襄经多次折叠后利用固定装置固定成Z字结构后的结构示意图。
图9为设有多个压合区的密封囊的结构示意图，其中压合区位于密封边内侧且与密封边相交。
图10为设有长方形压合区且在压合区外缘设有刻痕线的结构示意图。
图中各标记如下：
1 密封囊、2 内容物、3 压合区、4 刻痕线、5 密封边、6 固定装置、7 折叠位置
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、设有压合区的可破裂的密封囊
(1)密封囊的制备
图1为具有压合区3的可破裂的密封襄1的结构示意图。其中，密封囊的长度为40mm，宽度为30mm，其材质为聚乙烯，厚度为0.043mm。在本实例当中，密封囊的内容物2为5mL水，通常很难完全避免气泡的存在，所以实际是气水共存的状态。
由图1可知，密封囊的压合区3为椭圆形，其长轴为12mm、短轴为6mm，压合采用热压方式，具体操作为：在囊外表面用一个椭圆形的热压模具压和，使囊内表面之间相互熔合得到所示压合区3，热压温度为130～165℃，压力12.5kg/cm2。压合区3的设置使密封囊1的表面产生了变形拉伸，密封囊1在被挤压时撕裂的拉力会集中在压合区3的边界，尤其是椭圆形的长轴端形成的楔形顶端最容易开裂。
图2是图1的A-A’剖视图，从该图可以看出压合区3与密封囊1及内容物2的相互关系。
(2)将(1)中密封囊进行折叠
将图1所示可破裂密封囊1进行对折，折叠后的效果图如图3所示。折叠使密封囊内容积减少，使其更加充盈，有利压破碎。另外折叠后新产生了折叠位置7，使压合区3靠近了密封囊边缘，折叠位置7成为了密封囊新的边缘，使压合区3靠近了密封囊新生成的边缘，并且经过了折叠位置7。在应用计算机进行有限元力学分析后可以发现挤压密封囊时最大拉力变形区往往集中在囊的边缘，让压合区3的边缘靠近和穿过该区域使破碎区域可控，使挤压破碎释放内容物的效果更好。
压合区3也可以是折叠后热压上去的，这样形成的压和区3不仅是密封囊相对侧内表面的熔合，而是构成了由上至下内-内-外-外-内-内四层的密封囊壁熔合成一体的压和区，使制作加工时更加方便，且又可以对折叠位置7有固定的功能，防止其滑开。
(3)力学对比实验
为了对比设有压合区3的密封囊的破碎效果，用图1所示密封囊、图3所示密封囊及没有压合区但尺寸及内容物与图1所示密封囊相同的普通密封囊(对照组)进行压力破碎实验以压力计进行压碎实验，压力计选用YISIDA(DS2-2000N)，压力施加通过两块100mm×100mm的10mm厚钢板施放，密封囊放在下钢板平台正中心，上钢板固定于压力计传感器上，通过丝杆提升下钢板，两块钢板挤爆密封囊为止，以计算机连接压力计记录压力释放过程，密封囊爆裂时的尖峰数据即为破碎压力。每个形式密封囊准备10只，进行10次压力试验，平均10次数据结果，破碎压力测定结果如表1中所示：
表1、各密封囊破碎压力测试结果
产品 平均值 最大值 最小值
图1所示密封囊 7.3kgf 23.5kgf 4.3kgf
图3所示密封囊 5.2kgf 21.2kgf 6.7kgf
对照组(普通密封囊) 77.1kgf 169kgf 51.3kgf
其中，图1所示密封囊为仅设有压合区3的密封囊，图3所示密封囊为将图1所示密封囊对折后的密封囊，对照组为没有设有压合区且未经折叠的同材质、尺寸、内容物的密封囊。
从上述数据可以得出结论，设有压合区的密封囊(图1所示)和将其折叠后的密封囊(图3所示)具有较低的破碎压力，较易使用；没有压合区的密封囊(对照组)破碎压力非常高，几乎用人手已经不可能达到。然而如果要没有压合区的密封囊(对照组)达到相同的破碎压力就要用更薄的薄膜才可能，通常要小于0.03mm的薄膜，但这样的薄膜机械强度极差，一般的运输或摩擦即会导致其破损，没有实用价值。
(4)通过密封囊的外表面与外表面粘接设置压合区
除了如图1所示，将密封囊1的内表面与内表面压合形成压合区3外，还可以将密封囊1的囊壁的外表面与外表面压合，并延伸至密封囊的内腔，形成图4所示压合区3。具体操作如下：在灌装液体前，从囊内侧施力压合使密封囊1外表面与外表面熔合形成压合区3，然后再灌装液体，封闭灌装口。同前实施例一样该压合区边缘同样会形成易破裂线，使挤压时密封囊容易破碎。
同理，实践中上述密封囊还可以捏起囊的一侧囊壁从外侧热压局部形成一个内-内表面粘合的伸展到密封囊外的压合区3，挤压密封囊时也同样可以使密封囊从该压合区3外沿线破裂。
实施例2、设有刻痕和密封边的可破裂的密封囊
(1)密封囊的制备
本发明提供的密封囊1还可设有刻痕线4和密封边5，如图5所示。密封襄1的长度为50mm，宽度为35mm，材质为PET/Al/PE复合材料；厚度为0.02mm/0.006mm/0.06mm。本实施例中在密封襄1内密封有内容物2，具体为石蜡油4.5mL、60目石英砂0.5g，该密封囊1由一片铝箔复合膜围绕而成，密封边5在其开口的3面压合密封，密封边宽7mm。
如图5所示，在密封囊1中部储液区上方用热刀压刻出S形(刻痕线4)，其深度0.02mm。密封囊的PET层被破坏，但下面的铝箔层和PE层仍然可以使密封囊1保持封闭。当挤压密封囊1时会从S的2个弧形顶端的其中一个发生破碎，瞬间石蜡油混合着固体石英砂会从破口冲出释放。
(2)将(1)中密封囊进行折叠并粘合固定密封边
图6是将图5所示密封囊1折叠且刻痕线4一面向外，刻痕线4会经过折叠位置7，用胶使重叠的密封边5粘合固定。折叠使密封囊更加充盈，并且把刻痕线4推向了密封囊1折叠后新产生的边缘，使挤压时应力更加集中于边缘区域刻痕上使之破碎。
图7是图6所示折叠后的密封囊1的剖视图，从图7可以更好的看出密封边5、内容物2和折叠位置7之间的位置关系。
(3)力学试验
应用实施例3的实验装置测试图5所示密封囊和图6所示密封囊的破碎压力，实验结果如表2所示：
表2、各密封囊破碎压力测试结果
产品 平均值
图5所示密封囊 19.2kgf
图6所示密封囊 9.7kgf
其中，图5为带有刻痕4和密封边5的密封囊；图6为带有刻痕4且经对折后将重叠的密封边进行粘合的密封囊。
由表2可知，经过折叠且固定的密封囊更容易破裂，这是由于折叠后的密封囊更加充盈，更加有利于施予外力时的破碎；固定可防止按压密封囊时，折叠后的各部分滑开，使破碎发生困难。
图8所示的是具有刻痕4或压合区3的密封囊1经多次折叠且被胶带等固定装置6束缚固定的示意图。多次折叠可以大大加强密封囊的充盈程度，束缚是必要的，否则多次折叠的密封囊很容易弹开。
实施例4、在密封边内侧设置压合区的密封囊
图9为设有2个压合区3的密封囊，图中所示密封襄1的长度为70mm，宽度为55mm，其材质为BOPP/PP复合材料，厚度为0.06mm/0.06mm。在密封襄1内密封有内容物2，具体为6.5mL水，其余空间以空气冲鼓。
密封囊1由两片复合膜四边热合密封而成，将复合膜内表面与内表面的边缘进行压合即得密封边5，密封边宽5mm。有两个楔形的压合区3紧靠着图示中左侧密封边5内侧，同时设置在密封囊盛装密封内容物2的区域内，其楔形尖端一侧指向图中右侧储液区。当按压密封囊1右侧区域时，应力集中在左侧压合区3的楔形尖端，其中一个楔形顶端会被首先被内容物2冲破释放。由于人手工挤压密封囊每次会稍有差异，应力集中区域每次未必完全一致，在应力集中区域多设置若干压合区会增加挤破密封囊的概率，所以可以通过设置压合区的位置和数量来控制释放的区域和力度，使储存稳定性和破碎性的矛盾被很好的调节。
应用实施例3的实验装置测试图9所示实施例密封囊其破碎压力的平均值为23.0kgf；对如图9所述实施例的密封囊不设置压合区，应用上述测试方法甚至超过了仪器的极限200kgf也没能压爆。
实施例5、在密封边边缘设置刻痕线的密封囊
图10为同时设有长方形压合区3以及压合区外沿设有刻痕线4的密封囊1，图中所示为密封襄1，长度为100mm，宽度为65mm，其材质为PE片材料，厚度为0.5mm。在密封襄1内密封有内容物2，其为1g滑石粉固体，其余空间以空气冲鼓。该密封囊1由一片材料围绕后三边热合密封而成，热合边即密封边5，密封边宽10mm，压合区3为10mm宽/50mm长，围绕压和区3外沿以压刀压刻出0.3～0.4mm深度的刻痕，密封囊1被压和区3分为两个气囊区域，以最大接触面积50mm×50mm施加压力挤压任何一侧气囊，当压力达到45kg～75kg左右时密封囊发生爆裂，气体和滑石粉被释放。
如果没有压合区3或者刻痕线4，该装置即使加压到160kg时，PE片材发生膨胀形变而囊腔始终没有发生爆裂。
本实施例中压合区3为长方形，现实工艺中：角型、圆形、都是可行的方案，不同的压合区外形可以调节出不同的破碎压力，一般的规律是具有尖锐外形的压合区会导致破碎的压力下降。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种可破裂的密封囊，其特征在于：所述密封囊上设有压合区；
所述压合区为下述1)或2)：
1)所述密封囊的内表面相互粘结形成的区域；
2)所述密封囊的外表面相互粘结形成的区域；
所述密封囊的周边的部分或全部设有密封边，所述密封边从位置上区别于所述压合区。
2.根据权利要求1所述的密封囊，其特征在于：所述密封囊上设有压合区和刻痕线，所述刻痕线与所述压合区为分离设置；
所述刻痕线设于所述密封囊的壁上，其厚度为所述密封囊壁厚度的0.1～0.9倍。
3.根据权利要求2所述的密封囊，其特征在于：所述刻痕线设于所述压合区的边缘。
4.根据权利要求2所述的密封囊，其特征在于：所述刻痕线的形状为锯齿形、圆形、椭圆形、方形、直线和连续的波浪形中任一种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的密封囊，其特征在于：所述密封囊为折叠设置，并形成折叠位置。
6.根据权利要求5所述的密封囊，其特征在于：所述折叠位置与所述压合区相交。
7.根据权利要求5所述的密封囊，其特征在于：所述密封囊为经一次折叠设置，经折叠后重叠的所述密封边和/或所述密封囊壁粘合固定或由固定装置进行束缚。
8.根据权利要求5所述的密封囊，其特征在于：所述密封囊为经若干次折叠设置，并由固定装置进行束缚。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的密封囊，其特征在于：所述压合区与所述密封囊的边缘处或密封边为相交或相近设置。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的密封囊，其特征在于：所述密封囊的材质为塑料膜或复合材料膜；
所述压合区的形状为圆形、椭圆形、方形、楔形和三角形中的任一种；
所述密封囊的壁厚度为0.01mm～1.5mm。
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