CN1183008C - 多层的冷冻贮存袋 - Google Patents

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Abstract

一种冷冻袋(10)，由多层袋构成，它具有至少一个内衬膜(14)和一个外支承袋(12)，上述内衬膜具有沿形成封边的相应侧边(18、181)连接在一起的第一侧壁(32)和第二侧壁(32′)，每个侧壁都具有顶边。上述的外支承袋具有两个沿形成封边的相应侧边连接在一起的侧壁(32、32′)，每个侧壁具有形成多层袋开口的顶边，所述支承袋具有形成多层袋底部的折叠边(20)，至少一个内衬膜的顶边被连接到支承袋相应侧壁的内表面上，其中，内衬膜是热塑性材料。

Description

多层的冷冻贮存袋
技术领域
本发明总的涉及食品尤其是肉类的包装。本发明力图制造改进的由终端用户重新包装和冷冻贮存鲜肉、以减少所谓的“冻灼”的功能性“冷冻袋”。本发明的其他方面包括例如制备冷冻袋的方法和材料以及使用冷冻袋的方法。
背景技术
现有技术中的可重新闭合的塑料贮存袋是比较老式的了。如今，公众通常可获得的塑料袋都以卡片标明推荐的具体“终端用途”(例如贮存袋、负重冷冻袋(Heavy Duty Freezer Bags)、蔬菜袋、废料袋)。这些塑料袋本身常常标有其“终端用途”例如“ZIPLOCBRAND负重冷冻袋”。
本文的术语“冷冻袋”指的是在冷冻室中贮存食品时具有重要功能用途的袋子。通常供应的“冷冻袋”有如下容量：2加仑；1加仑；褶式的1/2加仑；1夸脱；和1品脱。
本文的术语“冻灼”是指在冷冻室的低湿度环境下贮存未包装的或包装不正确的食品时发生的食品脱水的名称(见Wilmer A.Jenkins and James P.Harrington所著的《用塑料包装食品(Packaging Foods With Plastics)》P305，该书由TechnomicPublishing Co.，In.1991年出版)。消费者通常根据3个主要的目视属性来描述冻灼现象：形成冰晶体，产品脱水和颜色变化。
尽管采用厚的塑料冷冻袋在商业上是成功的。但是，冻灼仍然是消费者主要抱怨的问题。在短期内，冻灼可以是一种可逆过程。但是，在长时期内，冻灼可引起复杂的食品质量变坏的过程，包括不希望有的组织结构变化、随之又发生化学变化例如颜色的减退和脂类的氧化酸败。食品的味道、香味、口感和颜色全都破坏了。鲜肉的冻灼尤其关键，因为冻灼会影响肉的颜色。
上面提到的书《用塑料包装食品》的第七章对现有技术的现状作了很好的说明，有关于(商业上)“鲜肉包装”的全部信息。奇怪的是，该书似乎没有提到冻灼问题，只是在其词汇表中解释了一下。
在1994年3月出版的《消费者报告》(Consumer Reports)P143～147刊登的论文“食品保鲜(Keeping Food Fresh)”中提供了另外的参考资料。该论文对贮存食品的制品作了总的评述。较具体地说，该论文力图回答有关的包装材料(塑料、铝箔、蜡纸、袋子、外包装或可重复使用的容器)哪一种能做到(1)长程运输中食品保持新鲜，(2)总的成本最低，和(3)对环境的有害影响最小的问题，文中对ZIPLOC褶式冷冻袋有极高的评价(见P145)，它指出，在塑料容器中贮存食品，如果容器中含有大量空气的话，食品可能会冻灼。关于“包裹材料”(塑料薄膜和冷冻纸)，上述论文有趣地建议不要双层的包裹，因为成本高了，对环境也有影响，文中特别提到“我们的试验表明，双层包裹无论如何也没有对食品起到更大的保护作用”。
专利文献中说明过各种类型的具有内衬或者说双层壁(壁之间有一定间隙)的袋子。这些专利中有的涉及食品的运输和贮存。美国专利4211091(Campbell)公开了一种“隔离的便餐食品袋(Insulated Lunch Bag)”。美国专利No.4211267(Skovgaard)公开了一种用于“在冷冻食品解冻前将它带回家”的“携物袋(Carrying Bag)”。美国专利No.4797010(转让给NabiscoBrands)公开了一种“用作包装烧烤食品的可重新加热和重新密封”的双层纸袋。美国专利No.4358466(转让给The Dow ChemicalCompany)公开了一种改进的“可用于微波炉的冷冻袋(Freezerto Microwave Oven Bag)”，这种袋子由两个位于直立出口之两侧的翼形袋构成。美国专利No.5005679(Hjelle)公开了一种“带有冷却室的手提袋(Tote Bags Equipped with A CoolingChamber)”。上述的所有食品袋与食物接触的壁几乎都比下面要说明的本发明的厚得多。上述的专利几乎都没有注意到冻灼问题。
美国专利No.5804265(转让给S.C.Johnson Home Storage，Inc.)公开了一种现有技术的更新发展。该专利公开了一种具体想要控制冻灼(虽然在应用中不限于此)的结构独特的袋子。试验表明，该实施例的袋子比其他现有技术的贮存袋有明显的进步，但是还希望再有所改进，其中包括生产效率和材料成本方面。
发明内容
本发明在广义范围内提供了一种冷冻袋，它由具有一个外支承袋和一个内衬的多层袋构成。上述的外支承袋具有两个沿构成封边的相应侧边连接在一起的侧壁，该侧壁具有形成多层袋的开口的顶边和形成多层袋的底部的折叠边。上述内衬通常具有至少一个沿至少一边固定到上述外支承袋的相应侧壁的内表面上的侧壁。该内衬还具有至少一条与所有形成一个内袋的封闭边相对的自由边或者说不连续边。
本发明进一步涉及一种制造具有一个外支承袋和至少一个内衬的多层袋的工艺，包含如下步骤：送入具有第一厚度和第一横向带宽的第一热塑性膜带；送入包含两条独立薄膜的第二热塑性膜带，该膜带具有第二总厚度和第二横向总带宽，该第二横向带宽小于第一热塑性膜带的宽度；将第二热塑性膜带叠放在第一热塑性膜带上的两边缘之间；将第二热塑性膜带固定在第一热塑性膜带上；沿横向折叠上述的膜带；和封切上述的折叠好的膜带而形成多层袋。
本发明还涉及一种制造具有一个外支承袋和至少一个内衬的多层袋的工艺，包含如下步骤：送入具有第一厚度和第一横向带宽的第一热塑性膜带；送入具有两条独立的薄膜的第二热塑性膜带，该第二膜带最好具有第二厚度和比第一热塑性膜带的宽度小的第二横向带宽；对第二热塑性膜带打孔或开切口；将第二热塑性膜带叠放到第一热塑性膜带上的两边缘之间；将第二热塑性膜带固定到第一热塑性膜带上；沿横向折叠上述膜带；和封切上述的折叠好的膜带而形成多层袋。
本发明的另一种工艺涉及热封至少两条膜带的工作，该工艺包含如下步骤：至少提供一条第一膜带和一条至少具有一个薄膜的第二膜带，上述两种膜带可以热封在一起；对第二膜带打孔或开切口；将第二膜带叠放在第一膜带上；提供至少一条其温度、质量和热容都足以将第二热塑性膜带热封到第一热塑性膜带上的封闭材料带；和将上述封闭材料带铺贴到叠置后的膜带上。上述封合带铺贴好后最好在压辊之间压一下。
本发明的又一种工艺涉及热封至少两条膜带的工作，包含如下步骤：至少提供一条第一膜带和一条具有多条薄膜的第二膜带，上述膜带可以热封在一起；对第二热塑性膜带打孔或开切口；将上述第二膜带的多条薄膜叠放在第一膜带上；提供至少一条其温度、质量和热容都足以将上述第二热塑性膜带热封到第一热塑性膜带上的封闭材料带；将上述封闭材料带铺贴到叠放好的膜带上。上述封合带铺贴好后最好在压辊之间压一下。
另外，按照本发明，还有一种连接至少两条膜带的工艺，包含如下步骤：至少提供分别具有第一宽度和第二宽度的第一膜带和第二膜带；对第二膜带打孔或开切口；将第二膜带叠放在第一膜带上的两平行边之间；提供一条能热封到两条膜带的至少一部分上的封闭材料带；和将上述封闭材料带沿第二膜带的两平行边铺贴在第二膜带上。
本发明的再一种工艺涉及连接至少两条膜带的工艺，包含如下步骤：至少提供一条具有第一带宽的第一膜带和一条具有多条薄膜的第二膜带，该多条薄膜宽度的总和就是第二膜带的宽度；对第二膜带打孔或开切口；将第二膜带的多条薄膜叠放在第一膜带上的两平行边之间；提供至少一条可热封到上述两种膜带的至少一部分上的封闭材料带；和将上述的封闭材料带沿上述第二膜带的两平行边铺贴在第二膜带上。
另外，按照本发明提供一种用于制造具有一个外支承袋和至少一个内衬的多层袋的设备，该设备具有：用于传送具有第一厚度和其平行边之间的第一横向带宽的第一热塑性膜带的装置；用于传送具有第二厚度和其平行边之间的第二横向带宽的第二热塑性膜带的装置；用于对第二热塑性膜带打孔或开切口的装置，而且，如有必要，可将第二膜带的宽度调节到小于上述第一膜带的宽度；用于将第二热塑性膜带叠放在第一热塑性膜带上两平行边之间的装置；用于沿第二热塑性膜带的两平行边将其固定在第一热塑性膜带上的装置；用于沿横向折叠上述膜带的装置；和用于封切(seal cutting)上述折叠好的膜带而形成多层袋的装置。
再者，按照本发明还提供一种用于将至少两条膜带相连接的设备，该设备具有：用于至少提供一条具有第一带宽的第一膜带和一条具有多条薄膜的第二膜带的装置，其中，多条薄膜的总宽度就是第二带宽，所述第一和第二膜带分别具有第一和第二宽度；用于将第二膜带叠放到第一膜带上的装置；用于提供至少一条可热封到上述两种膜带的至少一部分上的封闭材料带的装置；和将上述封闭材料带沿第二膜带的两平行边铺贴在第二膜带上的装置。
附图说明
图1a是一种可重复闭合的多层袋的第一实施例的前正视图；
图1b是图1a的剖视图，具有一个打孔的内衬；
图1c是图1b的内衬的放大图；
图1d是图1a的内衬沿打孔线撕开后的剖视图；
图1e是图1a的替代实施例的简单正视图；
图2a是一种可重复闭合的多层袋的第二实施例的前正视图；
图2b是图2a的剖视图，具有一个打孔的内衬；
图2c是图2a的内衬的放大图；
图2d是图2a的内衬沿打孔线撕开后的剖视图；
图2e是图2a的一个替代实施例的前视图；
图3a是一种可重复闭合的多层袋的第三实施例的前正视图；
图3b是图3a的多层袋的剖视图；
图3c是图3a的多层袋的剖视图。其中装有两块由内衬隔开的肉块；
图4a是可重复闭合的多层袋的第四实施例的前正视图；
图4b是图4a的多层袋的剖视图；
图4c是图4a的多层袋的侧剖视图，其中装有一块肉；
图5a是具有带纹理的内衬的多层袋的前正视图；
图5b是沿图5a的5b-5b线的剖视图；
图5c是用于将内衬袋的顶边固定到支承袋的侧壁上的覆盖封条的放大剖视图；
图5d是用于将内衬袋的顶边固定到支承袋的侧壁上的覆盖封条(blanket seal)的另一个实施例的放大剖视图；
图6a～6f是用于对内衬进行压花处理的各种优选的压花花样的放大剖视图和平面图；
图7是本发明的制造内衬与外袋之间具有公共封闭边的冷冻袋的工艺的简单流程图；
图8是一种制备和覆盖封闭本发明的多层袋的工艺的轴测图；
图8a是在图8的设备上制成的多层袋嵌条(panel)的剖视图；
图9是制造本发明的多层袋的第一种设备的剖视图；
图10是另一种制备和覆盖封闭本发明的多层袋的设备的轴测图；
图10a是用图10的设备制造的多层袋的第一和第二嵌条(panel)的展开图(topographical view)；
图10b是用图10的设备制造的多层袋膜带的剖视图；
图11是又一种制备和覆盖封闭本发明的多层袋的设备的轴测图；
图11a是由两个分开的薄膜构成的第二膜带的展开图；
图11b是由图11的设备制成的多层袋嵌条(panel)的剖视图；
图12是再一种用于制造和覆盖封闭本发明的多层袋的设备的轴测图；和
图12a是由图12的设备生产的多层袋嵌条(panel)的剖视图。
具体实施方式
参看图1a～1e，图中示出按照本发明内容的多层冷冻袋。该多层冷冻袋10通常具有一个外袋12和一个内衬14。外袋12由侧封闭边18和18′以及沿外袋第一端(底端)22的折叠边20限定。沿外袋的第二端(上端)24设置一个用于打开多层袋的可反复使用的闭合件16，该闭合件16具有例如相匹配的凸件和凹件。上述内衬14具有侧边26和26′，按照图1a的实施例，上述侧边26和26′与外袋的标号为18和18′的侧边共用一个公共封边。上述内衬也可以是独立式的(不焊合)，或者像图1e所示那样，使其侧边26和26′独立于外袋的相应侧边进行焊合。
具体参看图1b和1d，内衬14具有两个在撕开内衬14时形成的侧壁32和32′，该两侧壁32和32′的第一端30和30′用超声焊接法(sonically welded)或其他方法固定到外袋12的内表面34和34′上。如图所示，虽然不要求，但是侧壁32和32′最好是大致延伸过多层袋10的几乎整个长度。
参看图1c，内衬14在沿末弯角40处的侧线X和Z上打孔，因此，当对内衬施加足够压力时，内衬可沿至少一条打孔线撕开，从而使侧壁32和32′不再是连续了，这一点在图1d看得很清楚。
如图1a～1e所示，内衬14通常与外袋12的侧壁36和36′分开(采用共用封边的实施例除外)。从所示附图可以看出，当拉开闭合件16时，便形成开口38，通过口38可将食品置入多层袋的内侧壁32与32′之间。
在众多可采用的闭合件中，美国专利No.4561109、4363345、4528224、5070854和5804265公开了一些优选的可重复使用的闭合件的实例及其制造信息。上述全部专利的内容纳入本文作为参考。其他可用的闭合系统有：粘结剂、维可牢尼龙搭扣(Velcro)、机械封合件、滑锁封合件、采用绳或带的抽束带、折叠锁紧的顶部、磁力闭合件、死褶闭合件(即铝箔、折叠金属丝、带子)、热封、U形钉、手拉绳、系绳或捻绕等。
有益的是，通过沿上述打孔线撕开内衬、预先在内衬上开切口或用多张薄膜做成内衬或者说膜带(下面将较详细说明)，可以不设美国专利No.5804265中备加注意的排气孔。因为这样的话就不用再担心在上述专利中存在的外袋与内衬之间存有空气的问题。
参看图2a～2e，图中示出本发明的另一种多层袋。应当注意，在图1a～1e和2a～2e实施例中，所述的相同零件分别用相同的标号表示。
图1a～1e的实施例与图2a～2e的实施例之间本质上的差异仅在于它们的末弯角40的结构不同。如图2b和2c所示。末弯角40′只有一条横向打孔线X，与此不同，图1a～1e的末弯角40则分别具有多条沿多余的内衬料设置的横向打孔线X和Z。如图2a～2e所示，外袋与内衬之间的侧向封边(如果有的话)可以是共用的或者是独立的。
当从开口38放入食料44时(从图2d可看得更清楚)，打孔线X则被撕开而形成内衬14的分离的侧壁32和32′。根据食料形状的不同，多层袋10的第一端22会大致贴合食料的形状，也就是变得更圆滑一些。
参看图3a～3c，图中示出本发明的又一种多层袋。其外袋12实质上与上面所述实施例的外袋是一样的。但是，内衬14的第一端30是唯一固定到外袋内表面34上的部分，其第二端30′是自由端。内衬的长度足以使其第二端30′接近多层袋的第二端24。通过做出长形的连续内衬14(从图3c可更清楚地看出)，可将多种食料块44和44′置入袋内，其中食料块由侧壁32′隔开。在本实施例中，食料最好用水平放置的袋来贮存，其外袋的第一侧壁36靠在致冷机或冷冻机的底板(未示出)上。按上述方式放置图3a～3c的多层袋，内衬14便可大致贴合食料的形状，从而可防止出现不希望有的状态例如冻灼。
参看图4a～4c，图中示出再一个多层袋的实施例。外袋12内设置一个沿其第一端30固定到外袋的内壁34上的不完全的内衬14，该内衬的自由端30′位于外袋的第一端(底部)22附近。而且，通过水平地放置多层袋，内衬14可以基本上贴合食料44的形状，这是很希望的。虽然图4a示出内衬14与外袋12可共用沿一个侧壁或两个侧壁的共同侧封，但是，也可以用焊接30之外的手段将内衬14自由地悬挂在外袋内。
参看图5a和5b，图中示出本发明的多层袋90选实施例。按照该实施例，内衬14最好具有一个带纹理的表面98。内衬薄膜带有纹理或者压花，有利于增大膜的表面积，比光滑的表面更紧贴食料的表面，从而提高了内衬的性能。另外，上述的纹理或压花有效地降低了内衬的总体刚度，这也有利于提高其对食料的粘合性。在众多现行的花样或者说形状中，已证明菱形、蜂窝状、方形、球形、三角形、锥形、棱锥体和图6a～6f所示的形状具有良好的性能。上述的纹理或压花花样也可在内衬与食料相接触时形成空气离开食料的通道，从而使内衬更贴合食料的形状。在具体花样中，纹理单元在内衬表面上的线密度通常是每英寸约6～50个单元，最好是约为10～20个单元，带纹理的表面通常具有多个向内伸出的凸部。图6a～6f进一步示出各种几何形状的凸部。
将内衬固定到外袋上的方法，可以是现有技术中公知的任何方法，也就是例如粘结法和/或机械法。例如，内衬可以连续而均匀地沿顶边固定住，或按断续的或者说间歇性的方式沿顶边固定住。固定内衬方法的可用实例(非限定性实例)有：热空气缝焊(hot air seam sealing)、挤出层合、加热棒热封、超声焊接、加热辊或加热带、粘附膜条带、红外定标(infrared scaling)、射频焊合或振动焊合。也可以在制造过程中在内衬的边缘上或边缘上方粘上闭合件后再将内衬固定到支承袋上。图5c和5d示出一种折叶式的覆盖封条，在美国专利No.5804265中详细说明过这种所谓的折叶式的覆盖封条，其内容已纳入本文作为参考。
本发明的多层袋的外支承袋和内衬通常由热塑性材料或热塑性材料的混合物制成，并且可以是同一种材料或不同的材料。上述的薄膜可以由传统的平挤薄膜工艺或吹膜工艺制成。可以采用的热塑性材料例如有：聚烯烃，例如高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和聚丙烯(PP)；热塑性弹性体，例如苯乙烯嵌段共聚物(styrenic blockcopolymers)、聚烯烃混合物、弹性体合金(elastomeric alloys)、热塑性聚氨酯、热塑性共聚多酯、热塑性聚酰胺；以及聚氯乙烯(PVC)的聚合物和共聚物、聚偏二氯乙烯(PVDC)、莎纶聚合物、乙烯/醋酸乙烯共聚物、乙酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、离子交联聚合物(Surlyn)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯丙烯睛、芳族聚酯、线性聚酯、热塑性聚乙烯醇和前面列出的可用于制造内衬膜层的材料。外支承袋和内衬袋都优选聚乙烯来制造，更好是采用低密度聚乙烯(LDPE)(密度约0.92g/cc)与线性低密度聚乙烯(LLDPE)(密度约0.925g/cc)的混合物来制造。内衬膜的密度最好小于0.930g/cc。
内衬膜的横向2％正割模数TDSM一般小于40000磅/英寸2(2.75×108Pa)，最好是小于27000磅/英寸2(1.86×108Pa)，上述模量按ASTM D 832-83的方法A测定，夹头间距4英寸，试样宽度1英寸，初始形变速率为0.25英寸/英寸·分钟，十字头移动速度为1英寸/分钟。内衬膜沿横向或膜的加工方向的模量通常是膜的刚性的度量。由现有技术公知的平挤薄膜工艺制成的热塑性聚烯烃膜的TDSM约为20000～40000磅/英寸2，市场上可获得的可制造具有上述拉伸性能的平挤膜或吹膜的树脂的实例有例如The Dow Chemical Company供应的LDPE 748和LDPE 690。
内衬膜的另一个有用的特征量是由公式t3×TDSM计算的Z值，式中t是膜的厚度(密耳)，TDSM是上述的横向模量。Z值体现膜的与其厚度和模量有关的相对刚性。内衬的Z值一般小于60000密耳3·磅/英寸2，优选为小于20000密耳3·磅/英寸2，更好是约为2000～10000密耳3磅/英寸2，最好是约为3000～6000密耳3·磅/英寸2。
外支承袋的Z值最好约为50000～150000密耳3·磅/英寸2(5.6～16.9mm3kPa)。
外支承袋的公称侧壁厚度一般约为1～4密耳，优选约为1.3～3.0密耳，更好是约为1.5～2.0密耳。上述的公称厚度指的是膜在任何表面处理(例如刻痕、做纹理、压花等)之前的厚度。
内衬的公称侧壁厚度一般约为0.3～1.0密耳，最好约为0.5～0.7密耳。
内衬的内表面在20℃时相对于生牛肉汁的接触角最好为65°～75°，该接触角是用一种接触测角器f(例如Rame-Hart公司供应的A-100型量角仪)按超前接触角测定法(advancing contactangle determination)测定的。接触角的定义是在液滴表面与水平基板相遇处水平基板与液滴表面的切线之间形成的角度。接触角是液体的表面张力的函数。接触角较小表示液体对基板的浸润或附着程度较大。
测量接触角的方法如下：1)在接触测角器的检测表面(内衬袋膜)上放置几滴(约1微升)待测液滴；2)在5个液滴的每滴之两侧测量接触角；3)在内衬的不同部位重复上述的步骤2)，并对测量结果计算平均值，得出平均接触角。相对于生牛肉汁在20℃时的接触角为65°～75°的内衬膜的实例有The DowChemical Company供应的LDPE和LLDPE的混合物膜。
本发明的多层袋也可用不同颜色的膜来制造，以便让消费者注意到袋结构中的内衬。例如，可将内衬和外袋做成不同颜色，或者将它们中的一个或二者都做成透明的或不透明的。
本发明的多层袋也可包含一个内衬和/或一个由经过电晕处理以改善膜的浸润性从而改善膜对肉的附着性和/或膜的印刷性的膜或者说基层制成的外袋。内衬的内表面或者说接触食品的表面最好经过电晕处理。美国专利No.5328705公开过电晕处理塑料薄膜的可用方法，其内容纳入本文作为参考。
本发明的多层袋的外袋和/或内衬上还设有印刷区，该印刷区作用记录表面或者说记录小区，以说明有关袋内食品的信息。
虽然尚未有具体的理论加以确定，但是，可以认为，本发明的多层袋作为防止肉类冻灼的方法在于内衬薄膜可依附在并贴合到肉的表面上，从而防止水分损失并且空气可从肉的表面排除。防止水分损失并使空气从肉的表面排除就可减少会导致肉冻灼或脱水的冰晶体的形成。
参看图7，该图示出按本发明制造多层袋的工艺流程图。在方框300所示的步骤中，挤出内衬膜或者说第二膜(一张薄膜或多张薄膜)，或者由松卷台供应上述的内衬膜。内衬膜的挤出可按现有技术公知的热塑性材料吹膜法或平挤法进行。方框310示出的步骤是挤出每边都带有拉锁式闭合件的外支承膜或者说第一热塑性膜。上述的挤出工艺可采用常规的平挤法或吹膜法。美国专利No.4263079公开过一种整体平挤膜工艺的实例，其内容纳入本文作为参考。外袋膜和内衬膜最好都用平挤法制成。
下一个工步是方框320所示，对内衬膜开切口或者打孔，其中内衬是由单层薄膜制成的。在方框330所示的工步中，将内衬膜或者说第二膜加到或者说叠加到第一膜上。第二膜应对齐到要使其边缘位于第一膜的闭合件之间，第二膜叠加和对准第一膜的操作可采用普通的导引装置例如辊轮和压辊来进行。在方框335所示的工步中，将内衬膜或者说第二膜的平行边缘热封到支承膜或者说第一膜上。可采用普通的热封手段例如加热棒封合机、热空气封合机、挤出层合机、加热辊(或带)等将上述两种膜热封在一起。在方框340所示的工步中，将封好的膜带折叠起来，并锁紧闭合件。上述膜带的折叠可采用现有技术公知的普通方法进行。在方框350所示的工步中，将折叠好的膜带封切成袋子，将这些袋子堆叠起来，然后置入包装容器内。美国专利No.5062825公开过将封好的膜带折迭起来并封切成袋子的方法，其内容纳入本文作为参考。在膜带折叠后和封切之前最好将闭合件的凹件和凸件互锁。美国专利No.5302080、5108085和5185987公开过将制成的袋子堆叠、运送然后置入包装容器内的方法，其内容纳入本文作为参考。
可通过例如压花处理使上述的第一膜带和第二膜带或其中之一带上纹理，可以在上述两种膜带焊合在一起之前或之后对两种膜带或其中之一种膜带进行电晕处理。最好是在第二热塑性膜叠置在第一热塑性膜上之前对第二热塑性膜进行电晕处理和压花处理。
可以采用类似于美国专利No.5405561所述的方法和装置在第二膜带或者说内衬膜带叠置到第一膜带或者说支承膜带之前对它进行打孔或开切口。
图8示出一种用于实施本发明的制造多层袋用的膜带的优选工艺的设备，图9则示出一种将两种膜带连接到一起的装置。图8是提供和连接膜带的过程400的简单侧视图，图9是在制成多层袋之前将膜带连接在一起的过程的轴测图。由于用于制备本发明的多层袋的设备十分相似，故下面对于相同的零件尽可能采用相同的标号表示。
参看图9，工艺过程400通常含有：提供支承膜带或者说第一膜带的装置410；提供内衬膜带或者说第二膜带的装置430；张拉控制装置440；对第二膜带打孔或开切口的装置460；和总的以标号450表示的封合或者说连接装置。装置410通常具有一种与平挤辊(cast roll)416呈挤压对准的挤出装置412，用于制备支承膜带或者说第一膜带414。提供第一膜带的装置也可以是现有技术中公知的任何装置，并且可以是如同美国专利No.5049223所述的挤出装置。膜带414通过一种普通的标准控制装置418，进入电晕处理装置420，在这里对第一膜带进行如前所述的电晕处理，以便制成其后可随意印刷的膜带。
由一个辊子或者说松卷工位431提供内衬膜带或者说第二膜带432。该第二膜带432也可通过现有技术中公知的普通吹膜或平挤膜工艺来提供。上述第二膜带的横向宽度小于第一膜带414的横向宽度。将膜带414和432喂入张拉控制装置例如压辊440，以便使两种膜带的应变相匹配。关于薄膜的应变匹配问题下面将较详细说明。
虽然第二膜带可以由一个预打孔辊供给(见图8)，但是也可以像其他实施例所示那样在膜带靠近辊子472时打孔或开切口。上述的第一膜带414和第二膜带432在辊子434处对齐和叠置而形成膜带436，将该膜带436送入封合装置450内。膜带在辊子438处改变方向再送入封合装置450中。该封合装置450通常具有一个挤出装置或者说挤出机452、一个辊子454、和一个压辊456。图8示出一种优选的封合装置，下面说明之。挤出机452供给一种封合带458，该封合带458送到膜带436上并层叠在内衬膜或者说第二膜432的平行边缘上，膜带436上的封合带458从辊子454与压辊456之间通过，形成一种覆盖封条。挤出装置或者说挤出机452提供闭合件460，该闭合件460如同美国专利No.5049223所述那样固定在第一膜带414的相对的平行边缘上，形成一种带有覆盖封条和闭合件的膜带462，然后按图7所示将具有闭合件的膜带462折叠、封合和切割、堆叠和包装。上述两种膜带或者其中的一种可如上所述进行纹理处理或电晕处理。
可以通过在内衬膜带侧边的上方或底下铺上挤出的覆盖封条、热空气缝焊、挤压层合(在膜层之间加上挤出的热塑性膜)、热熔粘结剂(置于上膜层边缘之上或之下)、超声波封合法、加热辊或加热带、粘附膜条带、红外线封合、射频封合或振动封合将第二热塑性膜带或者说内衬膜带连接到第一热塑性膜带或者支承膜带上。采用任一种上述的连接两种膜带的方法都与膜带的化学性质和物理性质密切相关。最好采用一种挤出的折叶式覆盖封条97(见图5c)将内衬膜带连接到支承膜带上(下面再加说明)。图7所示的工艺过程可以是连续的工艺过程或者是步进式过程。最好是连续的工艺过程。
图10示出一种将第二热塑性膜带432连接到第一热塑性膜带414上的工艺，总的以标号450a表示。参看图10，按本发明在将第二热塑性膜带432沿其平行边缘470连接到第一热塑性膜带414上时，第二热塑性膜带432与第一热塑性膜带414相对齐且叠置在其上面，而形成膜带436。膜带在压辊472之间通过，再通过封合带挤出机452的下方，将一条熔融的热塑性材料的封合带458挤压在沿机器运行方向前进中的上述膜带上，使之搭接在第二膜带的边缘470上，从而使两种膜带相接触并连接起来，将它们固定在一起。将连接好的膜带送过一组压辊或者说夹送辊454、456，而形成覆盖封条459。可采用常规的第二封合带挤压机将第二膜带的相对的平行边缘封合在第一膜带上。然后使带有覆盖封条459的膜带436通过普通的导引辊474和476，以使膜带436定向，以便折叠和封切成多层袋。
上述的覆盖封条459可以是折叶式覆盖封条97(图5c)，或者是热封式覆盖封条110(图5d)，上述的覆盖封合法的一些优点是：可以连续地并且较高效率地连接两种膜带；覆盖封合看起来较牢固；外观上使用户较为喜欢；这种方法对其他工艺变量不敏感；并且不会像现有技术中所知的其他方法那样产生膜尾料。
一般来说，上述封合带可以用任何方式铺贴在膜带上而将两种膜带固定在一起。第一热塑性膜带最好沿其相对两边分别具有相匹配的凸形和凹形闭合件，而封合带最好与相应的闭合件等距离铺贴。更好的是，封合带与第一热塑性膜带相应边缘的距离相等，从而使相匹配的凸形和凹形闭合件可在两种膜带固定在一起之后加到支承膜带或者说第一热塑性膜带上。
上述封合带一般可用任何合适的可热封到待连接的热塑性膜带的至少一部分上的热塑性材料或热塑性材料的混合物来制造。这种封合带优选用聚乙烯，更好的是低密度聚乙烯。可用于本发明的商业供应的合适的LDPE实例是The Dow ChemicalCompany大量供应的LDPE 748。
当形成折叶式的覆盖封合时，封合带的宽度范围通常约为3mm到支承膜带或者说第一膜带的宽度，其优选宽度约为3～76mm，更好是宽度约为6～19mm。
用于形成折叶式覆盖封合的封合带的厚度一般约为13～254微米(0.5～10密耳)，优选的厚度约为25～51微米(1～2密耳)，更好是，厚度约为25.5～38.2微米(1.0～1.5密耳)。
封合带可以着色或压出纹理，以便使用户注意到多层袋结构中的内衬。
由于封合带通常并不使第二膜带热封在第一膜带上，所以封合带可有利地用于将两种不能热封在一起的膜带相连接起来。但是，如果封合带的温度、热容和质量足够，并且内衬膜具有合适的厚度和温度，那么，挤出的封合带可将足够的热量传给内衬膜带而将它热封在支承膜上。
内衬膜带或者说第二膜带的宽度一般小于第一膜带的宽度，所以，封合带在铺贴之后其任何部分都不会突出到第一膜带的边缘之外。内衬膜带或者说第二膜带的宽度最好比第一膜带的宽度小到可将凸形和凹形闭合件沿第一膜带的相对平行边固定在第一膜带上。
现有技术中一般都知道，为了将两种膜带连接在一起，最好使两种膜带连接部位的伸展率或者说应变率相匹配。上述的使应变量相匹配可防止在张力松开时发生横向卷曲(CD Curl)现象。在沿机器运行的方向上，各膜带上的张力可建立如下关系：
在弹性区内：
σ = Ee = T t
式中σ-应力(磅/英寸2)
E-弹性模量(磅/英寸2)
e-应变量(英寸/英寸)
T-张力(磅/线性英寸(PLi))
t-厚度(英寸)重新整理得出：
ϵ = σ E = T tE
为了避免在内衬膜带连接到外膜带上时发生沿机器运行方向的起皱，设定
ε内衬＝ε外膜
对于弹性膜来说，现有技术中都知道，在沿机器方向的拉伸下材料将发生沿横向的收缩或者说“颈缩”，这与称为泊松比v的材料性质有关。泊松比v是横向应变与轴向应变之比，对于聚乙烯来说v一般约为0.3。应用建立侧向应变与轴向应变的关系的泊松比并遵循上述类似的推导，可得出要求横(CD)方向应变相匹配并避免沿机器运行方向(MD)起皱的条件如下：
实际上，通常希望沿机器运行方向和横向的应变都相匹配。通过各种方法包括采用两种弹性模量相同的膜带相连接和/或采用两种泊松比相同的膜带相连接，可以最大限度地减小上述的起皱现象。
对于给定的一组材料，可通过使两种膜带相连接处保持低的张力而使恢复更少，可将起皱减至最少。根据用途不同，有时可将横向起皱看作不如机器运行方向的起皱重要。
因此，最好在两条膜带中保持较小的张力，而且使两膜带连接处沿机器运行方向的应变相匹配。在现有技术中通常都知道，为了有效地传送膜带，推荐的沿机器运行方向的张力为其拉伸屈服强度的10～25％，在张力小于10％的屈服强度下测出的同相环路(PLL)膜带的轨迹精度较差。虽然两种膜带中的MD张力可保持在屈服强度值的0～100％，但是，业已发现，当高于屈服强度的25％时，膜带上可能出现局部薄点，说明实际张力已超过膜带的屈服强度，引起非弹性拉伸，这是危险的。业已发现，为了成功地固定挤出的封合带、沿机器运行方向的张力最好为膜带屈服强度的2～15％。
对于优选实施例，认为采用具有低摩擦轴承的轻质无载托辊是有利的，可最大限度地减小内衬膜供给部位与铺贴覆盖封条的部位之间的牵拉。尽管这样，在内衬膜供给部位处的张力常常选择较低，成为在足以防止起皱或拉伸的低张力值与足以得到合适的轨迹的高张力值之间的折衷选择。结果，在图9所示的实施例中，在两种膜带供应点与施加覆盖封条的点之间设置一组压辊。这样，两种膜带中的张力在到达压辊之前可在稍高的张力例如拉伸屈服强度的15％下相匹配。上述压辊可设置在不同的张力控制区。通过适当控制供应点与压辊之间的张力可使两种膜带中的应变相匹配。压辊在稍低的速度下转动，这样便可减去一些MD张力，使其降至所需的覆盖带封闭的2～15％。还可随意地加设第二组压辊，使每条膜带通过一个独立的辊隙，并且如图8所示，在刚好使两条独立的膜带接合之前进行独立的张力控制。
再返回参看图9的工艺，内衬膜或者说第二热塑性膜的张力通常采用现有技术已知的一组压辊或者说压辊440将其控制在大约0.05～1磅/线性英寸宽度(PLI)(0.6密耳，PE膜)。在优选实施例中，每条膜带通过压辊而使每条膜带中的应变相匹配。因此，每条膜带所受的张力可以是不同的，以便使每条膜带中的应变相匹配。采用普通的边缘导引机构和/或对膜带宽度方向的边缘进行修整可以使内衬或者说第二膜带沿宽度方向对准。
再参看图8，组合膜带在铺贴上封合带后其张力一般控制在大约0.02～2.0磅/线性英寸(PE膜)以防止温热的膜带伸长。组合膜带的张力可通过普通的压辊472加以控制。覆盖封合带的伸长可使成品出现“波纹”和/或起皱。
参看图10，本发明的热封至少两条膜带的另一种工艺包含如下步骤：至少制备出可热封在一起的第一膜带和第二膜带；将第二膜带叠置在第一膜带上；制备至少一条封合带，其材料的温度、质量和热容要足以将第二热塑性膜带热封到第一热塑性膜带上；和将上述材料的封合带铺贴在上述的层叠膜带上。本工艺与图8所示的工艺相同，只是其封合带挤出机452可置于膜带436之任何部位的上方，以便在膜带的任一横向点上沿机器运行方向将两种膜带热封在一起。上述封合带铺贴后最好通过辊子454与456之间而受压。可采用多台封合带挤出机452来制备多条沿膜带的机器运行方向的封合带458，以便形成多个如图5d所示的热封式覆盖封合带。上述膜带可通过挤出机供应，或由松卷台(unwindstand)供应。热封的膜带可由任何可热封在一起的热塑性材料包括前面所述的材料来制造。上述膜带的宽度可以是相同的或者是不相同的。上述的封合带一般由任何可与膜带热封在一起的可挤压的材料制成。该封合带最好由热塑性材料包括例如The DowChemical Company供应的LDPE 748来制造。
封合带的温度、热容和质量通常要足以将两种膜带热封在一起。一般来说，封合带的温度就是特定的材料可以挤出但又不会降解的温度。
待热封的膜带的厚度通常应能使热量从封合带传导至膜带而将其热封到下层膜带上。用于形成热封式覆盖封条的封合带的厚度一般为0.5～10密耳，该厚度优选值约为1.5～3.0密耳，更好是约为1.5～2.0密耳。
用于形成热封式覆盖封条的封合带的宽度一般为3mm至支承膜带或者说第一膜带的宽度，该封合带的优选宽度约为3～76mm，更好是约为6～19mm。如图8a的剖视图所示，成品膜带中的第二膜带432被封合在相应的覆盖封条459的下面。
参看图12，本发明的连接至少两条膜带的另一种工艺包含如下步骤：至少制备分别具有第一和第二宽度的第一膜带和第二膜带，上述的第二宽度小于上述的第一宽度，也可以在第二膜带上打孔或开切口；将第二膜带叠置在第一膜带上的两平行边缘之间；制备至少一条封闭材料带；和将上述封闭材料带沿第二膜带的平行边缘铺贴在该膜带上。上述封合带458最好通过一台或多台挤出机452铺贴在承接膜带上。挤出机252可以置于膜带上方的任何部位，以便能够通过形成沿机器运行方向的折叶式覆盖封条而将两种膜带连接在一起。例如，可将多台挤出机452交错排列在3条或者多条膜带的平行边缘的上方，依次将膜带连接在一起。封合带458铺贴到膜带或多条膜带的平行边缘上之后，最好在辊子454、456之间受压。
用于形成折叶式覆盖封条封合带458最好分别与第一热塑性膜带的边缘等距离的地铺贴。上述封合带通常可由任何可热封到待连接膜带中的至少一部分上的合适的热塑性材料或热塑性材料的混合料来制造。待连接的膜带可以是例如前面所述的热塑性膜、非热塑性膜、织物、非织物、共挤压膜(co-extruded film)等。采用图5c所示的封合带将基膜连接在一起。
在形成折叶式覆盖封合时，封合带的宽度范围通常可以是3mm至支承膜带或者说第一膜带的宽度，该宽度的优选值约为3～76mm，更好是6～19mm。
用于形成折叶式覆盖封条的封合带的厚度一般约为13～254微米(0.5～10密耳)，其优选值约为25～51微米(1～2密耳)，更好是大约25.5～38.2微米(1.0～1.5密耳)。
参看图10、10a和10b，图中所示的多层袋与图8所示的基本相似，只是其内衬432是一种膜带宽度加大的单层打孔薄膜。该薄膜或者说膜带(正如其他实施例所述的，在移过辊子472时被折叠起来，并且随后沿打孔线撕开。
参看图11、11a、11b，本实施例与其他实施例的主要差别是，内衬是由两个独立的有所不同的薄膜形成而不是由打孔或开切口的单层薄膜形成。当两种薄膜移过辊子472时，薄膜便重叠起来(在图11b可看得很清楚)。
最后，如图12和12a所示，虽然从袋的强度来说是有利的。但是，完全可以将内衬粘附到覆盖封条459的外表面482上而不是粘在内表面480上，正如通常在采用覆盖封条代替热封或前面列举的其他封合技术时所做的那样。
显然可以确信，上述本发明的优选实施例能实现上述本发明的目的，但是应当明白，在不违背本发明的精神的情况下允许对本发明进行改型、改进和改变。

Claims (26)

1.一种多层袋(10)，该多层袋具有一个外袋(12)和至少一个内衬(14)，上述外袋(12)具有两个含有内表面(34，34′)和外表面的侧壁(36，36′)，该两侧壁(36，36′)沿各自的侧边(18，18′)连接在一起，形成多层袋(10)的开口，还沿一折叠边(20)连接在一起构成多层袋(10)的底部，上述内衬(14)具有至少一个侧壁(32，32′)，该侧壁具有连接到上述外袋(12)的内表面(34，34′)上的顶边(30，30′)，
其特征在于，上述内衬(14)的所述至少一个侧壁具有至少一个自由边。
2.根据权利要求1的多层袋，其特征在于，上述内衬(14)的顶边(30，30′)固定在上述外袋(12)的内表面(34，34′)上，并与多层袋的开口间隔开。
3.根据权利要求1的多层袋，其特征在于，上述内衬的侧壁(32，32′)的公称厚度为0.3～1.0密耳。
4.根据权利要求3的多层袋，其特征在于，上述的内衬(14)由热塑性薄膜制成，其2％横向正割模量(TDSM)小于40000磅/英寸2，后者按ASTM D832-83的方法A测定，对试样宽度为1英寸的试样夹头间距为4英寸，十字头移动速度为1英寸/分钟时初始应变速率为0.25英寸/英寸·分钟。
5.根据权利要求4的多层袋，其特征在于，上述内衬(14)是一种Z值小于60000密耳3·磅/英寸2的热塑性薄膜，所述的Z值为t3×(TDSM)，式中t为单位为密耳的薄膜厚度，而TDSM是上述的横向正割模量，后者按ASTM D 832-83的方法A测定，对试样宽度为1英寸的试样夹头间距为4英寸，十字头移动速度为1英寸/分钟时初始应变速率为0.25英寸/英寸·分钟。
6.根据权利要求5的多层袋，其特征在于，上述内衬的Z值小于20000密耳3·磅/英寸2。
7.根据权利要求3的多层袋，其特征在于，上述的外袋(12)包括一种Z值为50000～150000密耳3·磅/英寸2的薄膜。
8.根据权利要求7的多层袋，其特征在于，上述的内衬(14)包括乙烯的均聚物和共聚物组成的热塑性薄膜。
9.根据权利要求1的多层袋，其特征在于，上述内衬(14)的顶边(30，30′)通过折叶式覆盖封条或热封式覆盖封条固定在外袋(12)的侧壁(36，36′)上。
10.根据权利要求1的多层袋，其特征在于，上述的内衬(14)是带有纹理的。
11.根据权利要求1的多层袋，其特征在于，上述外袋(12)沿其相对的两内表面分别具有可相匹配的凸形和凹形的闭合件(16)。
12.根据权利要求11的多层袋，其特征在于，上述的内衬(14)沿公共封边的侧边附加固定到外袋(12)上。
13.根据权利要求12的多层袋，其特征在于，上述内衬(14)的顶边(30，30′)通过覆盖封条固定到外袋的侧壁上。
14.根据权利要求13的多层袋，其特征在于，上述内衬的侧壁内表面经过电晕处理。
15.根据权利要求1的多层袋，其特征在于，上述内衬的封边与外袋(12)的封边是独立的。
16.根据权利要求1的多层袋，其特征在于，上述内衬(14)的顶边(30，30′)采用热金属粘结剂或热空气缝焊固定在外袋(12)的侧壁(36，36′)上。
17.根据权利要求1的多层袋，其特征在于，上述内衬(14)的颜色与外袋(12)的至少一部分的颜色不同。
18.根据权利要求1的多层袋，其特征在于，上述内衬(14)具有一个沿第一侧壁的内表面固定的第一薄膜和一个沿第二侧壁的内表面固定的第二薄膜，上述的第一薄膜和第二薄膜沿着第一侧壁和第二侧壁的内表面不连续地固定。
19.一种制造具有外袋(12)和内衬(14)的多层袋的方法，该方法包含如下步骤：
向前送入一条第一热塑性膜带(414)，该膜带的厚度大于1密耳，其两平行边之间的距离为第一膜带横向宽度；
向前送入至少一条第二热塑性膜带(432)，该膜带的厚度小于2密耳，其两平行边之间的距离为第二膜带横向宽度，该第二膜带横向宽度小于第一热塑性膜带(414)的宽度；
将上述第二热塑性膜带(432)叠放在第一热塑性膜带(414)上的两平行边之间；
将上述第二热塑性膜带(432)沿其两平行边固定到上述第一热塑性膜带(414)上；
沿横向折叠上述的膜带(414，432)；和
封切上述的折叠好的膜带(414，432)而形成多层袋，
其特征在于，上述的第二热塑性膜带(432)以相邻的第一和第二独立膜带的形式提供，或以单一膜带的形式提供，在后一种情形下要进行如下步骤：沿纵向对上述第二膜带(432)进行打孔或开切口，以便在多层袋成品的内衬层上形成一条自由边。
20.根据权利要求19的方法，其特征在于，还包含如下步骤：沿第一热塑性膜带(414)的相对的平行边分别安装可相匹配的凸形和凹形的闭合件(460)。
21.根据权利要求19的方法，其特征在于，上述的膜带采用折叶式覆盖封条(459，97)或热封式覆盖封条(459，110)相连接。
22.根据权利要求19的方法，其特征在于，上述的第一热塑性膜带(414)沿其相对的平行边分别具有可相匹配的凸形和凹形的闭合件(460)，上述的第二热塑性膜带(432)叠放在上述第一热塑性膜带(414)上的上述闭合件(460)之间。
23.根据权利要求19的方法，其特征在于，上述的第二热塑性膜带(432)经过电晕处理。
24.根据权利要求19的方法，其特征在于，上述的第二热塑性膜带(432)的材料是聚乙烯。
25.根据权利要求19的方法，其特征在于，上述的内衬(14)具有一个沿第一侧壁(36)的内表面固定的第一薄膜和一个沿第二侧壁(36′)的内表面固定的第二薄膜。
26.一种制造具有至少一个内衬袋和一个外支承袋的多层袋的设备，它具有：
用于向前送入第一热塑性膜带(414)的装置(410)，所述膜带的厚度大于1密耳，其平行边之间的距离为第一膜带横向宽度；
用于向前送入至少一条第二热塑性膜带(432)的装置(430)，所述膜带的厚度小于2密耳，其平行边之间的距离为第二膜带横向宽度，该第二膜带横向宽度小于上述的第一热塑性膜带的宽度；
用于将第二热塑性膜带(432)叠放到第一热塑性膜带(414)上的平行边之间的装置；
用于沿横向折叠上述膜带的装置；和
用于封切上述的折叠好的膜带而形成多层袋的装置，
其特征在于，还具有用来对上述的第二热塑性膜带沿纵向打孔或开切口的装置，或者是上述的第二热塑性膜带包括两条相邻的分离的薄膜，以便在由本设备制成的多层袋的内衬的至少一个侧壁上形成一条自由边。
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