CN110891874B - 用于液体计量和分配的柔性球阀 - Google Patents

用于液体计量和分配的柔性球阀 Download PDF

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Abstract

本公开涉及塑料阀门和用于形成塑料阀门的方法，该塑料阀门包括外基层、内泡层和外通道层，其中流动通道形成在泡层与通道层之间。在本公开的第一方面中，刚性或半刚性球形球在模制到泡层中的通道的第一端与第二端之间行进，因此在闭合配置与打开配置之间移动。在本公开的第二方面中，泡形成在泡层与塑料膜的基层之间，并且包含静态平面占据区域和拉伸前高度。通道层被施加到受拉伸的泡层以形成通道。施加通道层将泡的高度从拉伸前高度减小到拉伸后高度，并增大泡的内部压力。

Description

用于液体计量和分配的柔性球阀
申请人：伊利诺斯工具制品有限公司
相关申请的交叉引用
本申请主张2017年4月27日申请的第62/490,754号美国临时申请以及2017年8月14日申请的第62/545,229号美国临时申请的优先权，所述两件美国临时申请的公开内容出于所有目的以引用方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种容纳液体的柔性容器的泡阀，通常由塑料或聚合物材料制成，包括柔性球阀，并且涉及一种用于形成泡阀的方法。泡形成在泡层与塑料膜的基层之间，并且球在所述泡内的两个位置之间行进。通道层(通常是外层)被施加到泡层(通常是内层)以在通道层与泡层之间形成通道。
背景技术
食品/饮料、个人护理和家居护理行业中的现有技术包装主要是刚性瓶或半柔性管与不同分配类型的刚性附件或帽的组合。向用于容器主体的柔性袋过渡已继续利用类似的依然刚性的附件。这些行业内需要完成过渡以便产生完全柔性的解决方案。此种解决方案将通过体现流量控制机构与重闭合特征两者来改进功能性，经由材料减少和操作效率增益以及改进的性能预期而增强包装的总体可持续性轮廓和成本降低。
用于柔性袋的塑料阀门的现有技术迭代需要许多制造步骤、材料和时间。首先，周围空气的矩形囊被夹在两片塑料膜之间。接着，通过在制袋设备上使用连续热封而对囊的占据区域进行重复地压缩。区域的减小逐渐增大所形成的泡内的内部压力量。需要一种使用较少的制造步骤、材料和时间在柔性包装中制造泡的方法。
现有技术包含名为“Packages Having Bubble-Shaped Closures”的第8,613,547号美国专利；名为“Package Having a Fluid Activated Closure”的第7,883,268号美国专利；名为“Package Having a Fluid Activated Closure”的第7,207,717号美国专利；名为“Stationary Closure Device and Package”的第2014/0155240号美国公布申请；以及名为“Package Valve Closure System and Method”的第2016/0297571号美国公布申请。
发明内容
因此，本公开的目标是提供改进的用于柔性包装的分配阀门，具体地说，流体激活式闭合件或分配阀门。
在本公开的第一方面中，此目标和其它目标通过提供一种闭合件来实现，所述闭合件使用小丸，所述小丸被截留在通过将图案密封在两片柔性塑料膜中而形成的固定路径内。
在本公开的第二方面中，达成此目标和其它目标是通过提供由通道和封装的空气泡制成的阀门，所述阀门可附接到柔性包装以通过施加压力而实现液体产品的受控释放。
在本公开的此第二方面的制造中，塑料膜的泡层被施加到塑料膜的基层，并且在泡层与基层之间形成泡。所述泡具有静态平面占据区域和拉伸前高度。塑料膜的通道层被施加到受拉伸的塑料膜的泡层以在通道层与泡层之间形成通道。施加通道层将所述泡的高度从拉伸前高度减小到拉伸后高度，并增大所述泡的内部压力。
在本公开的此第二方面中，阀门由三层塑料膜(基层、泡层和通道层)制成。基层被密封到基层，并且通道层被密封到基层和泡层中的至少一个。在泡层与基层之间形成泡，并且所述泡包含静态平面占据区域和拉伸后高度。在通道层与泡层之间形成通道，并且所述通道可操作以在用户对容器施加足够压力时从该容器分配液体产品。
附图说明
本公开的其它目标和优点将从下文的描述和附图变得明显，其中：
图1是根据本公开的第一方面的实施例的分解透视图。
图2是沿着图1的阀门的打开配置的横截面图。
图3是沿着图1的阀门的闭合配置的横截面图。
图4A是图示本公开的第二方面的实施例中的塑料阀门的层的透视图。
图4B是图示本公开的第二方面的实施例中的塑料阀门的组装的侧视图。
图5是包含本公开的第一方面的阀门的袋或包装的平面图。
具体实施方式
现详细参照附图，其中相同附图标记在若干视图中指示相同元件，可见图1到图3图示本公开的第一方面。阀门10由依序布置的基层12、泡层14和通道层16形成。这些层12、14、16是半刚性的，并且通常被热成形。然而，其它方法可用于提供这些层。基层12得以提供，所述基层12是基本上平坦的，但可任选地包含哑铃状凹痕13以与泡层14的哑铃状路径18互补。泡层14设置在基层12上方。泡层14包含凸出的哑铃状路径18，该哑铃状路径18被基层12从底部封闭，具有由相对窄的中央通路24连接的第一扩大端20和第二扩大端22。
通道层16包含扩大罩26，所述扩大罩具有稍微减小的直径的第一端28以及相对于第一端28具有稍微增大的直径的第二端30。流体入口通道29形成在通道层16上，通往扩大罩26的第一端28。扩大罩26的第二端30包含出口开口32，以便为阀门10提供流动出口。泡层14的哑铃状路径18延伸到扩大罩26中。扩大罩26的上表面稍微倾斜，以使得扩大罩26的第一端28与泡层14的第一扩大端20紧密吻合，而扩大罩26的第二端30(以及与其向内邻近的区域)相对于哑铃状路径18的第二扩大端22形成间隙34。此间隙34提供流体流动路径，所述流体流动路径从相对窄的中央通路24的外部与扩大罩26的内部之间的空间36通往扩大罩26的出口开口32。
半刚性或刚性丸38(通常是球形或实质上球形的，并且豌豆大小的)被捕获或截留，并且响应于由用户进行的手动激活而在第一扩大端20(图3，阀门闭合)和第二扩大端22(图2，阀门打开)中的稳定或就位配置之间在哑铃状路径18内行进。在图2中，丸38处于哑铃状路径18的第二扩大端22中，以使得哑铃状路径18的第一扩大端20没有丸38。在此配置中，流体流动可从流体入口通道29在泡层14与通道层16之间穿过空间36(处于中央通路24的外部与扩大罩26的内部之间)，穿过间隙34并离开出口开口32而实现。从流体入口通道29到出口开口32的此流动导致阀门10的打开配置。
然而，在图3中，丸38处于哑铃状路径18的第一扩大端20中。此配置在泡层14的哑铃状路径18的第一扩大端20与通道层16的扩大罩26的第一端28之间形成液密性关系，因此阻断从流体入口通道29流动。这导致阀门10的闭合配置。
在图4A和图4B中，可见本公开的第二方面的塑料或聚合阀门10的所公开的实施例，其包括泡18和通道40，利用截获在两层膜(基层12和泡层14)之间的空气、气体或其他流体以产生期望形状和尺寸的泡18以充当流量调节器。此泡18的形状和尺寸以及膜类型可根据产品的具体需要(包括液体粘度)和/或用户要求来定制。液体通道40由密封在一起的两层(泡层14和通道层16)围绕泡而形成，液体可经由该液体通道40而从包装流动。
塑料阀门10包含塑料膜的基层12(即，第一层)、塑料膜的泡层14(即，第二层)以及塑料膜的通道层16(即，第三层)。塑料(或聚合物)膜是柔性塑料或聚合物膜的某一变体。如果塑料阀门10用于食品环境中，那么塑料膜应符合食品安全和化学品法规。在一些实施例中，塑料膜的每一层12、14、16是多层层压膜。多层层压膜可尤其提供制造商或用户所需的密封材料能力。塑料膜例如(但不限于)由聚乙烯和/或聚丙烯或其组合制成。在一个实施例中，基层12由第一塑料膜制成，并且泡层14和通道层16由不同于第一塑料膜的第二塑料膜制成。
静态平面占据区域42被压印或成形在塑料膜的泡层14上，因此形成泡18的形状，并且可包含半刚性或刚性球形丸。静态平面占据区域42是使用真空成形和热成形工艺中的至少一者而形成。具有所压印的静态平面占据区域42(因此形成泡18)的泡层14被施加到塑料膜的基层12。因此，泡18由捕获在泡层14与基层12之间的周围空气(或另一气体或流体)形成，具有静态占据区域42和拉伸前高度(“X”)。图4B图示在将泡层14施加到基层12之后阀门10的组装。将塑料膜层(基层12、泡层14)施加到彼此的步骤通过例如(但不限于)使用热或超声波而将两层塑料膜密封在一起来实现。在一些实施例中，塑料膜层(基层12、泡层14、通道层16)中的两层或三层由已折叠的单个塑料膜制成。
接着，塑料膜的通道层16被施加到塑料膜的泡层14。在图4A和图4B所图示的实施例中，通道层16被压印或成形。通道层16压印有通道占据区域44，所述通道占据区域44与泡层14的静态平面占据区域42相比较大。“较大”体现在例如(但不限于)宽平面占据区域或压印/成形时的松散材料/较多材料。通道占据区域44使用真空成形和热成形工艺中的至少一者而形成。在一个实施例中，所压印的通道层16的通道占据区域44使用真空成形与热成形工艺两者而形成。
通道层16是使用热或超声波而被密封到基层12和泡层14中的至少一个。通道40形成在通道层16与泡层14之间。在用户通过挤压容器而施加压力时通道40允许并且控制从该容器分配液体产品。当所施加的压力大于在泡层18与通道层16之间的压力时，通道40打开，并且液体产品流过塑料阀门10(即，由层12、14、16形成)。当所施加的压力小于在泡18与通道层16之间的压力时，通道40闭合，并且液体产品停止流过塑料阀门10。
图5图示利用本公开的阀门的包装或袋100的实施例。所图示的袋100包含下扩大存储容积102和上颈部(或储料存取开口)104，通常由形成第一面板部分和第二面板部分的第一和第二共延伸聚合物片材106、108形成。上颈部104的内部容纳阀门10，并且还提供从存储容积102(通常含有消费型产品)到包装100外部的路径。
因此，若干上述目标和优点得以最有效地实现。虽然已在本文中详细公开和描述本发明的优选实施例，但应理解，本发明绝不因此受到限制。

Claims (30)

1.一种阀门，包括：
第一元件，所述第一元件包含入口和出口，在所述入口与所述出口之间具有流体连通通道；
第二元件，所述第二元件包含延伸到所述流体连通通道一侧中的凸出路径，所述凸出路径包含第一端和第二端，所述凸出路径的所述第一端至少部分地阻断所述流体连通通道，并且所述凸出路径的所述第二端与所述第一元件分开，因此形成间隙，所述间隙是所述流体连通通道的部分；以及
球状元件，所述球状元件被捕获在所述凸出路径内，所述球状元件在第一配置与第二配置之间行进，其中在所述第一配置中，所述球状元件处于所述凸出路径的所述第一端中，因此将所述第二元件布置成阻断所述流体连通通道，并且其中在所述第二配置中，所述球状元件处于所述凸出路径的所述第二端中，因此允许穿过所述流体连通通道而流动。
2.根据权利要求1所述的阀门，其中所述凸出路径的所述第一端是第一扩大端，并且所述凸出路径的所述第二端是第二扩大端，所述球状元件可就位在所述第一扩大端或所述第二扩大端内。
3.根据权利要求2所述的阀门，其中所述第一元件是第一热成形片材，并且所述流体连通通道是形成在所述片材中的罩。
4.根据权利要求3所述的阀门，其中所述罩压靠着所述凸出路径的所述第一扩大端，并且与所述第二扩大端分隔开所述间隙。
5.根据权利要求4所述的阀门，其中所述罩相对于所述凸出路径而倾斜。
6.根据权利要求5所述的阀门，其中所述入口接近所述第二元件的所述凸出路径的所述第一扩大端而布置在所述第一元件上，并且所述出口接近所述凸出路径的所述第二扩大端而布置在所述第一元件上。
7.根据权利要求6所述的阀门，其中所述第二元件是第二热成形片材。
8.根据权利要求7所述的阀门，其中所述凸出路径被热成形到所述第二热成形片材中。
9.根据权利要求8所述的阀门，还包含封闭所述凸出路径的第三热成形片材。
10.根据权利要求9所述的阀门，其中所述第二热成形片材布置在所述第一热成形片材与所述第三热成形片材之间。
11.一种阀门，包括：
第一聚合物层，所述第一聚合物层包含扩大罩，所述扩大罩包含入口和出口，在所述入口与所述出口之间具有流体连通通道；
第二聚合物层，所述第二聚合物层包含延伸到所述扩大罩的所述流体连通通道中的凸出路径，所述凸出路径包含第一端和第二端，所述凸出路径的所述第一端至少部分地阻断所述流体连通通道，并且所述凸出路径的所述第二端与所述第一聚合物层分开，因此形成间隙，所述间隙是所述流体连通通道的部分；以及
实质上球形元件，所述球形元件被捕获在所述凸出路径内，所述球形元件在第一配置与第二配置之间行进，其中在所述第一配置中，所述球形元件就位在所述凸出路径的所述第一端中，因此将所述第二聚合物层布置成阻断所述流体连通通道，并且其中在所述第二配置中，所述球形元件就位在所述凸出路径的所述第二端中，因此允许穿过所述流体连通通道而流动。
12.根据权利要求11所述的阀门，其中所述凸出路径的所述第一端是第一扩大端，并且所述凸出路径的所述第二端是第二扩大端。
13.根据权利要求12所述的阀门，其中所述扩大罩压靠着所述凸出路径的所述第一扩大端，并且与所述第二扩大端分隔开所述间隙。
14.根据权利要求13所述的阀门，其中所述扩大罩相对于所述凸出路径而倾斜。
15.根据权利要求14所述的阀门，其中所述入口接近所述第二聚合物层的所述凸出路径的所述第一扩大端而布置在所述第一聚合物层上，并且所述出口接近所述凸出路径的所述第二扩大端而布置在所述第一聚合物层上。
16.根据权利要求15所述的阀门，其中所述第一聚合物层是第一热成形片材，以及所述第二聚合物层是第二热成形片材。
17.根据权利要求16所述的阀门，其中所述凸出路径被热成形到所述第二热成形片材中。
18.根据权利要求17所述的阀门，还包含封闭所述凸出路径的第三热成形片材。
19.根据权利要求18所述的阀门，其中所述第二热成形片材布置在所述第一热成形片材与所述第三热成形片材之间。
20.一种用于容纳材料的包装，包括：
第一面板部分和第二面板部分；
所述第一面板部分和所述第二面板部分连接在一起以限定存储容积，所述存储容积可经由存取开口来存取；
所述存取开口包含阀门，所述阀门包含：
第一聚合物层，所述第一聚合物层包含扩大罩，所述扩大罩包含入口和出口，在所述入口与所述出口之间具有流体连通通道；
第二聚合物层，所述第二聚合物层包含延伸到所述扩大罩的所述流体连通通道中的凸出路径，所述凸出路径包含第一端和第二端，所述凸出路径的所述第一端至少部分地阻断所述流体连通通道，并且所述凸出路径的所述第二端与所述第一聚合物层分开，因此形成间隙，所述间隙是所述流体连通通道的部分；以及
实质上球形元件，所述球形元件被捕获在所述凸出路径内，所述球形元件在第一配置与第二配置之间行进，其中在所述第一配置中，所述球形元件就位在所述凸出路径的所述第一端中，因此将所述第二聚合物层布置成阻断所述流体连通通道，并且其中在所述第二配置中，所述球形元件就位在所述凸出路径的所述第二端中，因此允许穿过所述流体连通通道而流动。
21.根据权利要求20所述的包装，其中所述凸出路径的所述第一端是第一扩大端，并且所述凸出路径的所述第二端是第二扩大端。
22.根据权利要求21所述的包装，其中所述扩大罩压靠着所述凸出路径的所述第一扩大端，并且与所述第二扩大端分隔开所述间隙。
23.根据权利要求22所述的包装，其中所述扩大罩相对于所述凸出路径而倾斜。
24.根据权利要求23所述的包装，其中所述入口接近所述第二聚合物层的所述凸出路径的所述第一扩大端而布置在所述第一聚合物层上，并且所述出口接近所述凸出路径的所述第二扩大端而布置在所述第一聚合物层上。
25.根据权利要求24所述的包装，其中所述第一聚合物层是第一热成形片材，以及所述第二聚合物层是第二热成形片材。
26.根据权利要求25所述的包装，其中所述凸出路径被热成形到所述第二热成形片材中。
27.根据权利要求26所述的包装，还包含封闭所述凸出路径的第三热成形片材。
28.根据权利要求27所述的包装，其中所述第二热成形片材布置在所述第一热成形片材与所述第三热成形片材之间。
29.一种形成阀门的方法，经由所述阀门用户可从包装的存储容积分配内含物，所述方法包括：
形成具有入口和出口的流体连通通道；
形成延伸到所述流体连通通道中的凸出路径，所述凸出路径包含第一端和第二端，所述凸出路径的所述第一端至少部分地阻断所述流体连通通道；以及
将实质上球形元件捕获在所述凸出路径内，所述球形元件在第一配置与第二配置之间行进，其中在所述第一配置中，所述球形元件就位在所述凸出路径的所述第一端中，因此将第二元件布置成阻断所述流体连通通道，并且其中在所述第二配置中，所述球形元件就位在所述凸出路径的所述第二端中，因此允许穿过所述流体连通通道而流动。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述凸出路径的所述第一端是第一扩大端，并且所述凸出路径的所述第二端是第二扩大端。
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