CN111094143B - 用于液体计量和分配的异型阀 - Google Patents

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Abstract

具有单向阀的柔性容器、瓶或袋，该单向阀邻近于压力闭合封闭阀或泡阀，作为分配阀操作，以便提供计量给料元件。用于柔性包装的分配阀，利用挤出的异型作为阀，所述阀需要内压来克服异型的密封效果或偏置，以允许计量柔性包装的内容物。

Description

用于液体计量和分配的异型阀
申请人：伊利诺斯工具制品有限公司。
相关申请
本申请要求2017年4月20日提交的美国临时申请序列号62/487,608的、2017年4月20日提交的美国临时申请序列号62/487,598的、2017年5月2日提交的美国临时申请序列号62/500,123的、2017年4月26日提交的美国临时申请序列号62/490,258的、2017年4月27日提交的美国临时申请序列号62/490,686的以及2017年8月14日提交的美国临时申请序列号62/545,229的优先权，全部所述美国临时申请的公开内容通过援引而并入本文中用于所有目的。
技术领域
本公开涉及具有单向阀的柔性容器、瓶或袋，所述单向阀邻近于压力闭合封闭阀或泡阀，作为分配阀操作，以便提供计量给料元件。本公开还涉及用于柔性包装的分配阀，所述分配阀利用异型(profile)作为阀，所述阀需要内压来克服异型的密封效果或偏置，由此允许计量柔性包装的内容物。
背景技术
在食品/饮料、个人护理和家用护理工业中，现有技术的包装主要是刚性瓶或半柔性管与不同分配类型的刚性配件或盖的组合。向用于容器主体的柔性袋过渡继续采用相似的依旧刚性的配件。在这些工业内存在着完成该过渡的需要以便产生完全柔性的解决方案。
用于柔性袋的塑料阀的现有技术实施例需要许多生产步骤、材料和时间。首先，将矩形囊的环境空气收集在两片塑料膜之间。然后，通过在制袋设备上相继地使用热密封而将该囊重复地压缩在覆盖区中。面积的减小逐渐使形成的泡内的内压量增大。需要以较少的生产步骤、材料和时间在柔性包装中生产泡的方法。
现有技术包括：名称为"Packages Having Bubble-Shaped Closures"的美国专利8,613,547、名称为"Package Having a Fluid Activated Closure"的美国专利7,883,268、名称为"Package Having a Fluid Activated Closure"的美国专利7,207,717、名称为"Package Valve Closure System and Method"的美国公布申请2016/0297571、名称为"Package Containing a Breachable Bubble in Combination with Closure Device"的美国公布申请2011/0200275、名称为"Closure for a Reclosable Package with an AirPocket Formed on a Flange"的PCT/US2015/058030，以及名称为"Package Having aFluid Actuated Closure"的欧洲专利申请EP 1 812 318B1。
相关申请是名称为"Bubble Valve for Flexible Packaging"的PCT/US17/61500。
发明内容
因此，本公开的目的是在膜幅上提供异型以产生压力启动式分配阀，所述压力启动式分配阀易于生产并且可以与已知的施用器设计一起应用。
因此，本公开的另一目的是为消费者应用提供改进的阀，包括计量和分配阀。达成这些及其他目的是通过提供由通道制成的阀以及通常一个或两个泡阀，所述阀可以被附接到柔性包装，从而通过施加压力而使产品得以受控地释放。具有单个泡的实施例可以进一步包括单向非泡阀以便将产品或内容物导入分配腔中，以供随后经由单个泡阀而分配计量量的产品。
在为了允许选择性计量和分配包装的内容物而构思的阀中，泡阀由至少三层制成：通道层(通常由第一或前部共延伸聚合物面板形成)、至少一层泡层或内层，以及基层(通常由第二或后部共延伸聚合物面板形成)，泡形成在基层和泡层之间。通道形成在泡层和通道层之间。泡的物理特征使通道偏向闭合位置，该闭合位置限制内容物从入口向出口的流动。
在本发明构思的形成泡阀的方法中，在基层和泡层之间形成泡是通过在所述层之间施加泡密封件并且将封装的材料封装在泡中。通道形成在泡层和通道层之间。通道包括入口和出口。泡包括物理特征，该物理特征限制内容物从入口向出口的流动。
在为了保留内容物并且向用户分配内容物而构思的包装中，该包装包括单向阀和分配阀，其间设有计量容积。分配阀可以被配置为第一泡阀，并且单向阀可以被配置为第二泡阀或另一种阀配置。内部容积界定在后部面板部分和前部面板部分之间，并且在单向阀和分配阀之间。
附图说明
根据以下描述和附图，本公开的其他目的和优点将变得明显，其中：
图1是具有本公开的异型阀(profile valve)的实施例的容器的侧平面视图。
图2是图1的部分的详细视图。
图3是本公开的异型阀的实施例的剖视图。
图4是具有本公开的异型阀的实施例的容器的端平面视图。
图5是图4的部分的详细视图。
图6是本公开的异型阀的第一替代实施例的剖视图。
图7是本公开的异型阀的第二替代实施例的剖视图。
图8本公开的异型阀的第三替代实施例的剖视图。
图9本公开的异型阀的第四替代实施例的剖视图。
图10本公开的异型阀的第五替代实施例的剖视图。
图11是本公开的异型阀的第六替代实施例的剖视图。
具体实施方式
详细参照附图，其中在若干视图中相似数字表示相似元件，可见图1-2示出采用本公开的单向计量阀结构10的包装或袋100的实施例。图示的袋100包括下部扩大的储存容积102和上颈部(或储料存取部分)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的内部容纳计量阀结构10并且还提供从储存容积102向包装100外部的通路。如图2中所示，纵向密封件110、112将第一和第二聚合物片材106、108的边缘与计量阀结构10的边缘密封在一起。底部密封件(或折叠部)114将第一和第二聚合物片材106、108的下边缘接合而形成下部扩大的储存容积102的下边界。在上颈部104的最上部分处，第一和第二共延伸聚合物片材106、108的介于第一和第二侧密封件110、112之间的部分在该区域未被密封在一起，由此形成分配口116，出流量由计量阀结构10控制。许多产品可以容纳在储存容积102内并且经由分配口116进行分配，包括但不限于洗衣机洗涤剂或浓缩清洁剂，特别是在使用之前需要经计量而加入水中的那些产品。
如图3中最佳地示出，第二或后部聚合物片材108形成单向计量阀结构10的基层。泡膜层12在产品侧计量泡接缝14和消费者侧计量泡接缝16处被密封到基膜层108(替代地被称为第二或后部聚合物片材，然而一些实施例可以具有泡膜层，该泡膜层与第二或后部聚合物片材分离)，由此使泡膜层12得以形成单向计量泡18，所述单向计量泡配置为凸出封闭装置，其填充有空气或另一种气体、流体或液体。沿着计量阀结构10的长度，泡膜层12还被包括在第一和第二侧密封件110、112内。如图2中所示，计量泡18从第一侧密封件110延伸到第二侧密封件112。
泡膜12沿着基膜层108延续并且在产品侧分配泡接缝20处被密封到基膜层108，并且进一步在基膜层108和泡膜层12之间，在产品侧分配泡接缝20和消费者侧分配泡接缝22之间，以及在第一侧密封件110和第二侧密封件112之间被密封到泡膜层，由此使泡膜层12得以形成分配泡24(配置为压力闭合封闭阀和凸出封闭装置)，所述分配泡填充有空气或另一种气体、流体或液体。
泡18、24包含封装的材料。封装的材料被收集在膜的基膜层108(即第一外层)和膜的泡膜层12(即至少一层内层)之间以产生具有期望的形状和尺寸的泡18、24。在一些实施例中，封装的材料是气体或液体。在这些实施例中，液体和气体的压力是泡18、24的物理特征，其使通道14从打开位置偏向闭合位置。在一个实施例中，封装的材料是在密封所述层108、12期间留存的环境空气。在另一个实施例中，封装的材料还包括添加的补充的、增压的或膨胀的空气。在又一个实施例中，在泡18、24内部封装的材料是固体，例如，但不限于，氨基甲酸酯海绵或橡胶块。在这些实施例中，所述固体的弹性赋予或影响泡18、24的物理特征。泡18、24的成形和尺度以及所述层108、12的膜类型可以按照产品的特定需要和/或消费者或用户需求进行定制。这种特定需要包括，例如，但不限于，阀结构10的打开力、阀10的闭合(即关闭)力、阀10的流动特征(即打开/闭合响应性)，以及包装中的内容物(假若液体；固体内容物也是可能的)的粘度。
如图3中进一步所示，第一或前部聚合物片材106形成计量阀结构10的通道层。分配腔26被界定在第一或前部共延伸聚合物片材106(即通道层)和泡膜层12(与第二或后部共延伸聚合物片材108或基层组合)之间，通常被界定在计量泡18和分配泡24之间。即，通向分配腔26的进入通道30形成在计量泡18和通道膜层106之间。类似地，从分配腔26通向分配口116的排出通道32形成在分配泡24和通道膜层106之间。计量泡18和分配泡24的物理特征(例如膨胀、压力、高度或弹性)，连同由第一和第二侧接缝110、112所致的膜层12、106、108的拉紧度，迫使计量泡18和分配泡24处于直而不弯曲的配置并且进一步迫使通道层106处于拉紧配置紧靠计量泡18和分配泡24，从而在无外力的情况下消费者产品未被分配。此外，在第一或前部共延伸聚合物片材106上形成分配腔26的材料可以具有增高的刚度，以便使分配腔26偏向其所示的形状。在一些实施例中，可以采用此材料的热成形，以及对第一或前部共延伸聚合物片材106的部分密封。
此外，可以将用作尺子或计量器的刻度线在分配腔26的区域内附加到第一和/或第二聚合物片材106、108，以便使用户得以确定或估计分配腔26中的产品量。
为了从下部扩大的储存容积102经由分配口116而分配产品，用户将首先向产品施加压力而使其从下部扩大的储存容积102进入分配腔26，这是通过挤压下部扩大的储存容积102而由此产生足够的压力以迫使计量量的产品经由进入通道30(克服计量泡18的偏置而以其他方式与通道层106形成闭合的配置)而进入分配腔26，如图3中剖视图所示。由于计量泡18和分配泡24的物理特征(例如膨胀、压力、高度或弹性)以及由第一和第二侧接缝110、112所致的所述膜层12、106、108的拉紧度，消费者产品的流动将通过计量分配泡24而中断。然后，为了从分配腔26经由排出通道32并最终经由分配口116而分配产品，用户将直接挤压分配腔26，由此产生足够的压力以克服分配泡24的偏置而以其他方式与通道层106形成闭合的配置。这迫使计量量的消费者产品通过排出通道32并由此通过分配口116。
替代实施例图示于图5至11中，其中单向计量泡18被替换为替代的计量结构，其通常被配置为大致单向阀。在图5中所示的替代实施例中，计量结构38'包括纵向凸缘40，所述纵向凸缘在第一端部42和第二端部44处被密封到第二聚合物片材108(或基膜层)。密封唇缘46从纵向凸缘40延伸并且压靠第一聚合物片材106。
在图6中所示的替代实施例中，计量结构18'包括第一纵向凸缘40和第二纵向凸缘，所述第一纵向凸缘在第一端部42和第二端部44处被密封到第二聚合物片材108(或基膜层)，由此形成第一异型(profile)，所述第二纵向凸缘在第一端部52和第二端部54处被密封到第一聚合物片材106(或通道层)，由此形成第二异型。第一密封唇缘46从第一纵向凸缘40延伸并且第二密封唇缘56从第二纵向凸缘50延伸，由此第一密封唇缘46和第二密封唇缘56的远端端部可以在顶点60处可折断地接合在一起。
在图7中所示的替代实施例中，密封唇缘46在密封点60处被密封到第一聚合物片材106(或通道层)，并且可以在点62处可折断地接合到纵向凸缘40。
在图8中所示的替代实施例中，结构类似于图5的结构，只是剥离式密封件64可以将密封唇缘46的远端端部可折断地接合到第一聚合物片材106(或通道层)。
在图9中所示的替代实施例中，第一半刚性异型70和第二半刚性异型72被附接到相应的第一纵向凸缘40和第二纵向凸缘50。第一半刚性异型70和第二半刚性异型72在纵向上(在所示的取向上)稍微彼此偏置并且彼此压靠以提供期望的单向阀功能。
在图10中所示的替代实施例中，第一密封唇缘46和第二密封唇缘56从相应的第一半刚性异型70和第二半刚性异型72延伸，由此第一密封唇缘46和第二密封唇缘56的远端端部可以在顶点60处可折断地接合在一起。
图11中所示的替代实施例就结构和功能而言类似于图3的实施例。单向计量泡18"是通过将泡层段12'附接到纵向凸缘40而形成，其中纵向凸缘40在第一端部42和第二端部44处被密封到第二聚合物片材108(或基膜层)。单向计量泡18"的此配置特别适应于用鱼雷形挤出模具(未示出)成形。
本文中描述用于生产阀结构10的可行性方法和装置。额外的细节可以从名称为"Bubble Valve for Flexible Packaging"的相关申请PCT/US 17/61500得出。用于基膜层108、泡膜层12和通道膜层106的聚合物片材或相似片材通过展开(unwinds)或卷轴提供。计量泡18和分配泡24是通过第一热成形机而至少在泡层12中形成。在一个实施例中，泡18、24是利用真空成形和热成形过程而形成。利用真空成形和/或热成形过程，泡18、24的成形和尺度可以按照产品的特定需要和/或消费者或用户需求进行定制。这种特定需要包括，例如，但不限于，阀结构10的打开力和速度、阀10的闭合(即关闭)力和速度、阀10的流动特征(即打开/闭合响应性)，以及包装中的内容物(假若液体；固体内容物也是可能的)的粘度。
分配腔26是通过第二热成形机而至少在通道膜层106中形成。在一些实施例中，分配腔26由与计量泡18和分配泡24相比更厚的膜形成。泡18、24由例如但不限于聚乙烯和/或聚丙烯或其组合而制成；分配腔由例如但不限于聚硅氧烷形成。
用于基膜层108的聚合物片材或相似片材通过第一超声波密封机而被密封到泡膜层12(即施加泡密封件)。用于通道膜层106的聚合物片材或相似片材通过第二超声波密封机316而被密封到所述层108、12的组合(即施加通道密封件)。
因此，最有效地达成若干前述目的和优点。虽然已经在本文中详细地公开和描述了本发明的优选的实施例，但是应理解本发明绝非由此而受限制。

Claims (26)

1.一种用于容纳和分配经计量的内容物的包装件，包括：
由柔性材料制成的第一面板部分；
由柔性材料制成的第二面板部分，所述第一面板部分和所述第二面板部分界定储存容积；
储料通达部分，所述储料通达部分由所述第一面板部分和所述第二面板部分的一部分界定，从而界定从所述储存容积连通到所述包装件外部的流动通路；
所述储料通达部分包括分配腔，所述分配腔由第一阀和第二阀界定，所述第一阀在所述分配腔的产品侧上，所述第二阀在所述分配腔的消费者侧上；
所述第一阀是单向阀，一旦向所述包装件的一部分施加压力，所述第一阀使内容物从所述储存容积传向所述分配腔；并且
一旦向所述分配腔施加压力，所述第二阀使内容物通过所述流动通路的一部分从所述分配腔传向所述包装件外部，
其中所述第一阀是第一封闭装置，并且所述第一封闭装置包括容纳第一流体的第一泡，其中所述第二阀是第二封闭装置，并且所述第二封闭装置包括容纳第二流体的第二泡。
2.根据权利要求1所述的包装件，其中所述储料通达部分与所述储存容积相比更窄。
3.根据权利要求1所述的包装件，其中所述第一流体是气体。
4.根据权利要求1所述的包装件，其中所述第二流体是气体。
5.根据权利要求1所述的包装件，其中膜的泡层在所述储料通达部分内位于所述第一面板部分和所述第二面板部分之间，所述泡层被密封到所述第一面板部分和所述第二面板部分中的至少一个，由此形成所述第一泡和所述第二泡。
6.根据权利要求5所述的包装件，其中所述第一泡和所述第二泡压靠所述第一面板部分和所述第二面板部分中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的包装件，其中所述第一阀包括：
第一异型结构，所述第一异型结构具有第一凸缘以及从所述第一凸缘延伸的第一密封唇缘；
第二异型结构，所述第二异型结构具有第二凸缘以及从所述第二凸缘延伸的第二密封唇缘；
其中所述第一密封唇缘和所述第二密封唇缘的远端在顶点处接合在一起。
8.根据权利要求7所述的包装件，其中所述第一异型结构被附接到第一半刚性异型结构和第二半刚性异型结构中的第一个，并且所述第二异型结构被密封到所述第一半刚性异型结构和所述第二半刚性异型结构中的第二个。
9.根据权利要求8所述的包装件，其中所述顶点指向所述包装件的消费者侧。
10.根据权利要求2所述的包装件，其中所述第一阀包括：
异型结构，所述异型结构具有凸缘以及从所述凸缘延伸的密封唇缘；
所述异型结构被密封到第一异型结构面板部分和第二异型结构面板部分中的第一个，并且所述密封唇缘被接合到所述第一异型结构面板部分和所述第二异型结构面板部分中的第二个。
11.根据权利要求10所述的包装件，其中所述密封唇缘通过剥离式密封件而被接合到所述第一异型结构面板部分和所述第二异型结构面板部分中的所述第二个。
12.根据权利要求10所述的包装件，其中所述密封唇缘通过易破裂的连接而被接合到所述第一异型结构面板部分和所述第二异型结构面板部分中的所述第二个。
13.一种阀结构，包括：
从所述阀结构的第一端部通向所述阀结构的第二端部的流体流动路径；
所述流动路径包括第一阀和第二阀，所述第一阀在所述阀结构的所述第一端部上，所述第二阀在所述阀结构的所述第二端部上；
分配腔，所述分配腔界定在所述第一阀和所述第二阀之间；
所述第一阀是单向阀，所述第一阀使内容物从所述阀结构的所述第一端部通向所述分配腔；并且
一旦向所述分配腔施加压力，所述第二阀使内容物通过所述流动路径的一部分从所述分配腔通向所述阀结构的所述第二端部，
其中所述第一阀是第一封闭装置，并且所述第一封闭装置包括容纳第一流体的第一泡，其中所述第二阀是第二封闭装置，并且所述第二封闭装置包括容纳第二流体的第二泡。
14.根据权利要求13所述的阀结构，其中所述第一流体是气体。
15.根据权利要求13所述的阀结构，其中所述第二流体是气体。
16.根据权利要求13所述的阀结构，其中所述第一阀包括：
第一异型结构，所述第一异型结构具有第一凸缘以及从所述第一凸缘延伸的第一密封唇缘；
第二异型结构，所述第二异型结构具有第二凸缘以及从所述第二凸缘延伸的第二密封唇缘；
其中所述第一密封唇缘和所述第二密封唇缘的远端在顶点处接合在一起。
17.根据权利要求16所述的阀结构，其中所述第一异型结构被附接到第一半刚性异型结构和第二半刚性异型结构中的第一个，并且所述第二异型结构被密封到所述第一半刚性异型结构和所述第二半刚性异型结构中的第二个。
18.根据权利要求17所述的阀结构，其中所述顶点指向所述阀结构的所述第二端部。
19.一种阀结构，包括：
从所述阀结构的第一端部通向所述阀结构的第二端部的流体流动路径；
所述流动路径包括第一阀和第二阀，所述第一阀在所述阀结构的所述第一端部上，所述第二阀在所述阀结构的所述第二端部上；
分配腔，所述分配腔界定在所述第一阀和所述第二阀之间；
所述第一阀是第一凸出封闭装置，所述第一阀是大致单向阀，所述第一阀使内容物从所述阀结构的所述第一端部通向所述分配腔；
所述第二阀是第二凸出封闭装置，一旦向所述分配腔施加压力，所述第二阀使内容物通过所述流动路径的一部分从所述分配腔通向所述阀结构的所述第二端部，
其中所述第一凸出封闭装置包括容纳第一流体的第一泡，并且所述第二凸出封闭装置包括容纳第二流体的第二泡。
20.根据权利要求19所述的阀结构，其中所述第一流体是气体。
21.根据权利要求19所述的阀结构，其中所述第二流体是气体。
22.一种阀结构，包括：
从所述阀结构的第一端部通向所述阀结构的第二端部的流体流动路径；
所述流动路径包括第一阀和第二阀，所述第一阀在所述阀结构的所述第一端部上，所述第二阀在所述阀结构的所述第二端部上；
分配腔，所述分配腔界定在所述第一阀和所述第二阀之间；
所述第一阀是大致单向阀，所述第一阀使内容物从所述阀结构的所述第一端部通向所述分配腔；
所述第二阀是凸出封闭装置，所述凸出封闭装置包括容纳流体的泡，一旦向所述分配腔施加压力，所述第二阀使内容物通过所述流动路径的一部分从所述分配腔通向所述阀结构的所述第二端部，并且
其中所述第一阀包括：
第一异型结构，所述第一异型结构具有第一凸缘以及从所述第一凸缘延伸的第一密封唇缘；
第二异型结构，所述第二异型结构具有第二凸缘以及从所述第二凸缘延伸的第二密封唇缘；
其中所述第一密封唇缘和所述第二密封唇缘的远端在顶点处接合在一起。
23.根据权利要求22所述的阀结构，其中所述顶点指向所述阀结构的所述第二端部。
24.根据权利要求22所述的阀结构，其中所述第一阀包括：
异型结构，所述异型结构具有凸缘以及从所述凸缘延伸的密封唇缘。
25.根据权利要求24所述的阀结构，其中所述密封唇缘的远端包括剥离式密封件。
26.一种用于容纳和分配经计量的内容物的包装件，包括：
由柔性材料制成的第一面板部分；
由柔性材料制成的第二面板部分，所述第一面板部分和所述第二面板部分界定储存容积；
储料通达部分，所述储料通达部分由所述第一面板部分和所述第二面板部分的一部分界定，从而界定从所述储存容积连通到所述包装件外部的流动通路；
泡膜层，其中所述泡膜层的第一部分形成单向计量泡，所述计量泡配置为填充有第一流体的凸出封闭装置，所述泡膜层的第二部分形成分配泡，所述分配泡配置为填充有第二流体的凸出封闭装置，
其中，所述储料通达部分包括分配腔，所述分配腔界定在所述计量泡和所述分配泡之间，并且所述分配腔界定在所述第一面板部分和所述泡膜层之间。
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