CN1103307C - 包装材料加工设备及制造包装容器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于防止在外力作用下打开出口(21)所导致的包装材料(12)的破裂表面变粗糙。本发明的设备包括用来输送分层的包装材料(12)的输送装置，该包装材料由一纸基层和多层树脂膜制成，并在对应于开口装置的位置具有破裂区域(52)；用来密封包装材料(12)的密封单元；和加热装置，该加热装置布置在包装材料(12)的输送方向上的密封单元的上游侧，因此加热装置与包装材料的最内层相对以加热包装材料(12)。在这种情况下，在加热和融化后，包装材料(12)的树脂膜逐渐冷却。结果，构成树脂膜的热塑性树脂结晶并变脆。因此，利用开口装置施加外力以打开出口(21)时，树脂膜不会伸展。因此包装材料(12)能够很容易地破裂，从而避免了包装材料(12)的破裂表面变粗糙，这是因为树脂膜不具有以混合方式共存的破裂部分和伸展部分。
Description
技术领域
本发明涉及包装材料加工设备及制造包装容器的方法。
技术背景
传统的包装容器具有出口，以便倒出包含的液体食物。为了形成这个出口，在用来形成包装容器的包装材料内形成用作出口的冲孔；内膜从背面粘接在包装材料上以便覆盖该冲孔；拉片密封件从正面粘接在包装材料上；且内膜和拉片密封件通过加热熔接在一起。
当为了打开包装容器而剥去拉片密封件时，内膜与拉片密封件一起破裂，这样将出口打开。
然而，在传统的包装容器内，剥去的拉片密封件都被扔掉，这样会导致环境污染。
为了解决这个问题，可采用一种包装容器，其中，由薄壁部分形成的破裂区域被限定在将形成出口的包装材料的出口部分。为了打开出口，在施加于破裂区域的外力作用下，包装材料很容易破裂。
然而，上述包装材料具有分层结构。其中，纸基层、气密层和类似物夹在最外层和最内层之间，它们由树脂膜例如聚乙烯膜制成。因此，当在外力作用下打开出口时，有时树脂膜伸展，从而导致树脂膜具有以混合形式共存的破裂部分和伸展部分，因此包装材料的破裂表面粗糙。
本发明简述
本发明的一个目的是为解决上述传统的包装容器存在的问题，并提供包装材料加工设备和制造包装容器的方法，该设备和方法避免了由于在外力作用下打开出口而导致的包装材料的破裂表面变粗糙。
为达到上述目的，本发明的包装材料加工设备包括：用来输送分层的包装材料的输送装置，该包装材料由一纸基层和多层树脂膜制成，并且在对应于开口装置的位置具有破裂区域；用来密封包装材料的密封单元；加热装置，该加热装置布置在包装材料的输送方向上的密封单元的上游侧，并与包装材料的最内层相对，该加热装置对包装材料的树脂膜的一部分加热，以使该部分变脆，该部分至少包括破裂区域。
在这种情况下，在加热和融化后，包装材料的树脂膜逐渐冷却。因此，构成树脂膜的热塑性树脂结晶并变脆。
因此，利用开口装置对破裂区域施加外力以便打开出口时，树脂膜不会伸展。因此，包装材料能够很容易地破裂，从而避免了包装材料的破裂表面变粗糙，这是因为树脂膜不具有以混合方式共存的破裂部分和伸展部分。
在本发明的另一种包装材料加工设备中，加热装置具有许多热空气喷射开口，该热空气喷射开口位于一个面向包装材料的表面内。
本发明的制造包装容器的方法包括如下步骤：供给一种分层的包装材料，该包装材料由一纸基和多层非晶树脂膜制成，并在对应于开口装置的位置具有破裂区域；沿纵向将包装材料密封以形成筒形包装材料；将内含物装进筒形包装材料内；以预定间隔横向密封筒形包装材料，并在该横向密封部分切割筒形包装材料以形成具有初始形状的容器；沿折叠线将具有初始形状的容器折叠成最终形状；和将盖子部件安装在破裂区域。
而且，该方法包括如下步骤：在预定的加工区内的上游位置，通过加热装置对包装材料的树脂膜的一部分加热，该部分至少包括破裂区域；在所述加工区的下游位置，使由加热装置加热过的树脂膜的该部分逐渐冷却，以使该部分进入结晶状态。
在本发明的制造包装容器的另一种方法中，构成分层的包装材料的至少其中一种树脂膜由热塑性树脂制成，该热塑性树脂能够在非晶形状态和结晶状态之间可逆地改变状态。
在本发明的制造包装容器的又一种方法中，上述冷却是在装料设备的一腔室内通过自然热辐射进行。
在本发明的制造包装容器的又一种方法中，上述加热装置对包括破裂区域的包装材料的条形部分连续加热。
在本发明的制造包装容器的又一种方法中，上述加热装置选择并间歇地加热包装材料的破裂区域。
附图简述
图1是本发明的第一实施例的加热器的布置图；
图2是本发明的第一实施例的装料设备的示意图；
图3是本发明的第一实施例的包装容器的示意图；
图4是本发明的第一实施例的拉盖的立体图；
图5是描述本发明的第一实施例的拉盖的动作的视图；
图6是本发明的第一实施例的包装容器处于出口打开状态下的视图；
图7是本发明的第一实施例的加热器的喷嘴的横截面视图；
图8是本发明的第一实施例的加热器的喷嘴的平面视图；
图9是本发明的第二实施例的加热器的布置图；
本发明的最佳实施方式
下面参照附图，详细描述本发明的实施例。
图2是本发明的第一实施例的装料设备的示意图。
在图2中，数字12表示由柔性层压制品制成的带状包装材料。包装材料12具有分层结构，而且它包括图中未表示的纸基层、覆盖纸基层的外表面并用作最外层的树脂膜(树脂层)、和覆盖纸基层的内表面并用作最内层的树脂膜等。如果有必要的话，在纸基层和最内层之间设有气密层，该气密层由铝箔、具有气密性的树脂膜或类似物制成。
在本实施例中，组成包装材料12的至少其中一种树脂膜，即，构成最内层的树脂膜由热塑性树脂制成，该热塑性树脂能够在非晶形状态和结晶状态之间可逆转换。
这种热塑性树脂的一个例子是聚烯烃树脂，例如聚乙烯，聚丙烯或乙烯共聚物。更具体地说，树脂膜是由聚乙烯树脂制成的膜，例如由很容易结晶的低密度聚乙烯(LDPE)，具有耐液体食物性质(例如耐油性，耐酸性和耐渗透性)的线性低密度聚乙烯(LLDPE)，茂金属聚乙烯，或者中密度聚乙烯树脂制成的膜；或者是包含这些树脂的复合薄膜。
具有气密性的树脂膜由无机氧化物沉积膜、乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)膜、尼龙(商标名称)膜、聚偏二氯乙烯膜和具有聚偏二氯乙烯涂层的薄膜中的至少其中之一制成。无机氧化物沉积膜是使一薄层无机氧化物，例如氧化硅、氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化钛或氧化铝，通过真空沉积、溅射、化学气相淀积、或等离子化学气相淀积(PCVD)，在热塑性树脂膜上成形来形成的，该热塑性树脂例如是聚烯烃树脂、尼龙、聚酯、聚乙烯醇或类似物。
包装材料12利用图中未表示的包装材料生产设备制得，并布置在呈滚筒32形式的装料设备上。包装材料12由供料单元33解开卷，当图中未表示的用作输送装置的输送臂工作时，该包装材料12经过装料设备输送。在包装材料12上，在预定的位置提前形成折叠线。而且，在安装图中未表示的盖子的部位，提前确定破裂区域。此时，构成包装材料12的最内层的树脂膜处于非晶形状态。
随后，包装材料12在装料设备内提前设置的加工区内进行预处理。即，在加工区内的上游位置，构成了包装材料12的最内层的树脂膜的至少包括破裂区域的一部分由用作加热装置的加热器41来加热并融化。接着，在加工区内的下游位置；即，在包装材料12的输送方向上，在加热器41的下游侧，当包装材料12输送时，在装料设备的未图示的腔室内，树脂膜通过自然热辐射逐渐冷却。此时，树脂膜的热塑性树脂结晶，因此进入结晶状态。
在所述腔室内，图中未表示的带条敷贴机布置在包装材料12的输送方向上的加热器41的下游侧。当包装材料12沿纵向密封时，带条敷贴机向包装材料12的边缘部分喷射热空气，并将长条带61粘接到包装材料12的边缘部分。而且，过氧化氢槽62布置在包装材料12的输送方向上的带条敷贴机的下游侧。为了消毒目的，包装材料12浸入过氧化氢内，并加热到约60℃，过氧化氢装在过氧化氢槽62内。
而且，气刀63布置在包装材料12的输送方向上的过氧化氢箱62的下游侧。热空气从气刀63喷射到包装材料12上，以便清除粘接到包装材料12上的过氧化氢。
因此，在包装材料12的输送方向上的加热器41的下游侧，腔室内的空气保持较暖和的状态，该状态适合使加热过的树脂膜逐渐冷却。上述加工区设置在腔室内，从而位于供料单元33和纵向密封单元66之间，树脂膜在加热器41的下游侧逐渐冷却。
其最内层已经以上述方式部分结晶的包装材料12由腔室导向件35和成形环64和65引导。在成形环64和65之间，包装材料12沿纵向由竖直密封单元66密封成筒形。
当筒形包装材料12向下输送时，作为待包装的内含物的液体食物从上方经过配量管36输送并装入包装材料12内。随后，包装材料12由图中未表示的密封钳从两侧施压，从而以预定间隔横向密封。
接着，经过横向密封的部分，即横向密封部经切割以形成具有初始形状的容器38。然后容器38沿上述折叠线折叠成具有预定的最终形状的容器39。随后，图中未表示的盖子装到容器39上。以这种方式，生产出许多砖形包装容器，每个包装容器内装有恒定量的液体食物。
图3是本发明的第一实施例的包装容器的示意图；图4是本发明的第一实施例的拉盖的立体图；图5是描述本发明的第一实施例的拉盖的动作的视图；而图6是本发明的第一实施例的包装容器处于出口打开状态下的视图。
在这些附图中，数字11表示通过使包装材料12形成砖形而成形的包装容器。图中未表示的液体食物装在包装容器11内。符号S1表示纵向密封部分，而符号S2表示横向密封部分。
盖子14熔接到预定的盖子安装部，例如熔接到包装容器11的顶壁13的一个角部上。盖子14由一种树脂例如聚乙烯树脂整体形成。盖子14具有一个“U”形盖体15，绕铰链16可摆动地受到支撑的拉片17，和一个开口舌片18，该开口舌片18绕铰16可摆动地受到支撑，并且当拉片17转动时，开口舌片18以互锁方式转动。开口舌片18用作开口装置。
在这种情况下，如图5和6所示，当拉片17向上拉动并翻转时，开口舌片18随着拉片17转动而以互锁方式转动。结果，外力作用在包装容器11的包装材料12上，因此包装材料12破裂以打开出口21。
为此目的，在包装材料12内，在对应于开口舌片18的部分形成有一个破裂区域，该破裂区域具有基本上对应于开口舌片18形状的轮廓。当破裂区域随着开口舌片18的转动而受压时，破裂区域破裂以打开出口21。例如，通过沿出口21的形状切割纸基层和最外层，而最内层保持不受切割，破裂区域就形成了。
当包装材料12由于开口舌片18的转动而破裂时，由于破裂区域随着开口舌片18的转动而受压，因此树脂膜伸展，这是因为构成最内层的树脂膜具有弹性。结果，在树脂膜内以混合方式形成了破裂部分和伸展部分，因此，包装材料的破裂表面，即出口21的内周边变得粗糙，或者在内周边保留薄膜，这使液体食物无法平稳倒出。
为了解决上述问题，在本实施例中，由供料单元33(图2)供应的包装材料12的树脂膜的至少包括破裂区域的一部分由加热器41从最内层一侧加热，并因此融化。随后，树脂膜的该部分在腔室内逐渐冷却，从而使热塑性树脂结晶。
图1是本发明的第一实施例的加热器的布置图；图7是本发明的第一实施例的加热器的喷嘴的横截面视图；图8是本发明的第一实施例的加热器的喷嘴的平面视图。
在这些附图中，数字12表示在箭头A的方向上输送的带状包装材料(部分地示出)。数字41表示布置成面向包装材料12的最内层的加热器，数字43和44表示引导滚筒。加热器41包括含有图中未表示的加热元件的热源部分45；管道46和47，该管道46和47用来引导由热源部分45产生的热空气；和喷嘴48，该喷嘴48用来向包装材料12喷射由管道46和47引导的热空气。数字51表示折叠线，数字52表示破裂区域。
喷嘴48包括块体55，块体55内具有一个空气腔室54，并具有一个开口端和一个封闭的底部；和用来关闭块体55的开口端的板56。与管道47连通的孔57位于块体55的一表面48a的中部，并且许多热空气喷射开口53形成在块体55的另一个表面48b上，其与破裂区域52相对。因此，由热源部分45产生的热空气由管道46和47引导并进入空气腔室54内，并从热空气喷射开口53向破裂区域52喷射。结果，用作最内层的树脂膜受热并融化。
在本实施例中，在包装材料12输送的同时，热空气连续地向包装材料12喷射。因此，加热器41对包括破裂区域52的包装材料12的条形部分连续地加热。可以选择包装材料12的破裂区域52，当包装材料12输送时，热空气可以间断地向破裂区域52喷射。在这种情况下，加热器41选择并间断地加热包装材料12的破裂区域52。
随后，包装材料12在装料设备的腔室内逐渐冷却。因此，热塑性树脂结晶，从而使其变脆。
热空气喷射开口53分成几组，每组包括五个热空气喷射开口53。这样，如图8所示，热空气喷射开口53形成B1-B6共六组，这六组沿另一表面48b的轴向对齐。
在本实施例中，孔57形成在一表面48a的中部。但是孔57也可以形成在靠近板56的端部。
在本实施例中，喷嘴48由不锈钢(SUS304)制成，面向破裂区域52的另一表面48b涂有含氟树脂，以避免构成包装材料12的最内层的树脂膜出现粘附现象。
而且，当包装材料12以一定速度输送时，该速度可使包装容器11以每分钟6000个包装的速度生产，此时热源部分45产生210°至240°的热空气，并且该热空气从热空气喷射开口53喷出。在本实施例中，热空气在1.3-1.5mPa的压力以及15.5-16Nm3/h的流速下喷射。
如上所述，形成包装材料12的最内层的树脂膜的热塑性树脂进行结晶，从而使热塑性树脂变脆。因此，当利用开口舌片18在包装材料12上施加外力以打开出口21(图6)时，树脂膜不会伸展。因此，包装材料12可以很容易地破裂，并且有可能避免在树脂膜内混合形成破裂部分和伸展部分，这样避免了出口21的内周边变粗糙。
如果包装材料12未经加热，需要22N的力来使包装材料12破裂，如果包装材料12经过了加热，则只需20N的较小的力以便使包装材料破裂。如上所述，加热后，包装材料12可以很容易地破裂。
在本实施例中，构成最内层的树脂膜由热塑性树脂制成，该热塑性树脂能够在非晶形状态和结晶状态之间改变其状态。然而，构成最外层的树脂膜、构成气密层的树脂膜或类似物也可由这种热塑性树脂制成。在这种状态下，由于构成最外层的树脂膜、构成气密层的树脂膜或类似物的热塑性树脂结晶并且变脆，包装材料12能够很容易地破裂，而且避免了出口21的内周边粗糙。
下面描述本发明的第二实施例。
图9是本发明的第二实施例的加热器的布置图。
在图9中，数字71表示一个点加热器，该点加热器包括一个管形部分72和一个喷嘴73，该管形部分72内布置有图中未表示的电加热器。由电加热器产生的热空气由喷嘴73向包装材料12的图中未表示的破裂区域喷射。结果，使构成最内层的树脂膜受热并融化。数字44表示引导滚筒。
本发明不仅限于上述实施例。根据本发明的实质，本发明可以进行许多修改和变化，而不超出本发明的范围。
工业应用性
本发明适用于一种制造包装材料的设备，该包装材料用于形成包装容器。
Claims (7)
1.一种包装材料加工设备，包括：
(a)用来输送分层的包装材料的输送装置，该包装材料由一纸基层和多层树脂膜制成，并且在对应于开口装置的位置具有一破裂区域；
(b)用来密封所述包装材料的密封单元；和
(c)加热装置，该加热装置布置在包装材料的输送方向上的密封单元的上游侧，并与包装材料的最内层相对，该加热装置对包装材料的树脂膜的一部分加热，以使该部分变脆，该部分至少包括破裂区域。
2.如权利要求1所述的包装材料加工设备，其特征在于，所述加热装置具有多个热空气喷射开口，它们形成在面向包装材料的一个表面上。
3.一种制造包装容器的方法，该方法包括如下步骤：
(a)供给一种分层的包装材料，该包装材料由一纸基层和非晶树脂膜制成，并在对应于开口装置的位置上具有一破裂区域；
(b)沿纵向密封所述包装材料以形成一筒形包装材料；
(c)将内含物装进筒形包装材料内；
(d)以预定间隔横向密封筒形包装材料，并在该横向密封部分切割筒形包装材料，以形成具有初始形状的容器；
(e)沿折叠线将具有初始形状的容器折叠成最终形状；
(f)将盖子安装在破裂区域；
(g)在预定的加工区内的一上游位置处，通过加热装置对包装材料的树脂膜的一部分加热，该部分至少包括破裂区域；和
(h)在所述加工区内的一下游位置处，使由加热装置加热过的树脂膜的该部分逐渐冷却，以使该部分进入结晶状态。
4.如权利要求3所述的制造包装容器的方法，其特征在于，构成分层的包装材料的至少其中一种树脂膜由热塑性树脂制成，该热塑性树脂能够在非晶形状态和结晶状态之间可逆地改变状态。
5.如权利要求3所述的制造包装容器的方法，其特征在于，所述冷却是在装料设备的一腔室内通过自然热辐射来完成的。
6.如权利要求3所述的制造包装容器的方法，其特征在于，所述加热装置对包括破裂区域的包装材料的条形部分连续加热。
7.如权利要求3所述的制造包装容器的方法，其特征在于，所述加热装置选择并间歇地加热包装材料的破裂区域。
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