CN1238727A - 用于成型、填充、密封柔性包装袋的系统 - Google Patents
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Abstract
在系统中，成型、填充、密封(FFS)柔性包装袋，其基本上按照美国专利US－4656813(相应的欧洲专利EP－142758)所述的内容，该系统包括：当薄膜从供给料卷展开时，在薄膜上进行全印刷；干燥清洗；平衡对准经过印刷和清洗的折叠薄膜；加热杆焊接经过折叠的薄膜；通过编码控制焊接阀门；对阀门腔体进行加湿处理；由编码控制的加热装置成型包装袋；高精度按计量填充液体。
Description
本发明涉及一种成型、填充、密封柔性塑料材料之容器的系统，特别是涉及可消毒的容纳有给药溶液如注射型溶液的包装袋，其至少包括以下工序：
从至少一个料卷B供给塑料或柔性材料薄膜或薄片F，最好，薄膜是多层材料，由其形成包装袋；
印刷从料卷中展开的所述材料；
卷绕经过印刷的材料FSI；
清洗经过印刷的材料；
对准和折叠经过印刷和清洗的薄膜FSTL；
沿着第一方向焊接经过折叠的薄膜；
向经过折叠和焊接的薄膜表面供给和安装阀门；
沿第二方向实施一第二焊接；
冷却和切断包装袋，将其送往外包装或消毒工位。
有许多系统用于制造柔性容器和将液体材料填充进入容器，所述容器的材料有3层叠置材料，其还具有特殊类型的阀门和非常一般的“成型和填充”系统。但是，在本申请人的美国专利US-4456813(相应的欧洲专利EP-142758)中，描述了第一有效的系统，其基本上是自动的，以便在工业上生产具有阀门的包装袋，其包括在权利要求1的前序部分中和本说明书导言中所述的加工工序。这种系统在相当多的时间里，认为可以进行大规模工业生产，尽管如此，对于所有优点，仍然可以看到某些限制或者缺点。例如，近年来由于卫生管理机构的比较多的规定或要求，需要设置不同的附加的装置，例如，安装包装袋的悬挂装置，固定复杂的，最近生产的阀门，设置一个或两个双阀，例如，称为VEM或者EMO-LUER型阀门。这些或其他阀门可能具有难以接近的区域，例如腔体，其需要相当长的消毒时间，以便安全消毒。与那些需要消毒的包装袋相比较，例如被消毒的包装袋在消毒温度120℃条件下，持续大约10分钟可以获得满意的效果。而阀门所需要更长的消毒时间，这是工业生产中不能接受的。在事实上，水可能通过焊接在包装袋壁上的阀门渗透，或者渗透通过阀门的外表面到达腔体。如果，腔体的体积很小，则危险性小，但是，如果腔体体积较大，则没有危险。
除了长时间加工处理外，处理的效果也往往不可靠。而且，在常规的系统中，在各种卫生设备的机构中，存在某些缺陷，例如，计量不准确，要按计量向包装袋内填充液体需要很长时间，同时，缺少合适的精确度。
本发明的第一目的是提供一种非常先进的系统，(属于近代的)其消除了前面所述系统中存在的缺点。本发明的另一个目的是提供一种比前述系统效率高、成本低，而且处理设备紧凑的系统。在本发明的系统中，可以获得这些或其他目的，其特性是高效率，高可靠性，安全卫生和极高的精度并主要特征在权利要求书中描述，读者可以对此参阅。
下面参照附图描述本发明的非限制性的实现形式，可以更加清楚地理解本发明的各个方面和优点。
图1是本加工系统的工艺过程方框图。
图2是实现图1所示方案的第一动态线路的平面示意图。
图2A是图2的局部变型放大的示意图。
图2B和2C是两个干燥清洗装置的局部立体图。
图3是局部轴测示意图，其表示实现图1所示加工过程的加工工段和装置的优选的设置方案。
图4和5是两个阀门的局部侧剖和前视图。
图6和7是具有图4和5所示阀门的包装袋的顶视图，其中包装袋具有在悬挂孔FOS中的环件AS。
图8是包装袋的阀门加湿装置的局部剖视图。
图9是高精度液体计量装置的示意图。
图10是与图9所示计量装置组合的驱动设备中填充部分的局部侧视图。
图11是全印刷工位2的配置侧视图。
图12是阀门焊接工位5b的轴测图。
图13是最终焊接和成型单元5d、5e的轴测图。
优选实施例的详细描述
参照图1和2，本发明的系统通常表示为至少5个工位，其中各工位涉及一种或多种加工处理。
在具体的方框1中
分别表示的工位是，从一料卷B提供薄膜F的供给工位。虚线矩形方框表示在工位1中可能设置的至少第二料卷B’的方案，其平行于第一料卷B，其具有相同的宽度，或者另外设有料卷B”，其宽度是料卷B或B’的N倍。与展开料卷RS相联系的装置是一支承一制动装置DF的张力调节装置。
按照本发明的另一个方面，方框2表示在生产线2a上，设有一全印刷工位TP，随后，设有在生产线上的完全印刷薄膜的堆积工位2b。该全印刷工位包括一热打印机，其采用热压机作为压印装置，而且其置于包装袋上，并采用颜料薄膜，在印版上设有打印图案。预先设定全印刷工位TP以获得精确的印刷图案，大量的代号和每天的生产数据。此外，通过打印程序就可以设置包装袋规格(50～5000cc)、温度和速度及所有印刷包装袋所需要的参数。
方框3表示清洗工位，在此加工阶段包括唯一的干燥清洗阶段，其中，不存在与液体和支撑件的接触。优选的清洗装置之一在附图2B、2C中表示。其由两个附加的腔体101和102形成，腔体101和102具有用于印刷薄膜FST的中央槽，使薄膜FST悬空并置于经过过滤的流动空气AF中，所述空气AF从三个喷嘴103、104和105中流入，然后所述流动空气从喷嘴106、107和108中流出，在空气从薄膜上流过后，清洗经过印刷的薄膜FST上的颗粒和杂质，如图2C所示。在使用多个料卷B、B’，例如横向长度相等，或者使用料卷B”，其宽度为料卷B、B’的N倍的情况下，在工位2和3，能够同时处理多个薄膜。
方框4表示在生产线上的4个分开的工段中，处理经过印刷和已进行干燥清洗的薄膜FTSL，如图所示，FTSL的堆积工段(4b)，平衡对准工段(4d)，折叠工段(4e)和牵引工段(4f)。
按照本发明的系统，其优点不仅在于消除了在美国专利US-4456813中的干燥工段4a(由于采用了干燥清洗)，而且，消除了用紫外线UVA进行消毒的工段4c。如附图所示，这个加工工位极其紧凑、有效和可靠。采用几个装置执行这些加工过程，这些装置是(4b)、(4d)、(4e、4e’，具有折叠棱柱PR)和(4f)，还取消了旧挤压辊(4a)和与辊轮相联系的紫外线辐射UV板4c。
对准辊轮4b、和插入辊轮4e，4e’之间的折叠棱柱PR，以及最后的牵引辊轮4f与第二折叠辊轮(4e’)协同作用，产生运行快捷和安全的效果，这是因为，在新的只有四个工段的工位4中，运行无停止或中断。工位5与上述美国专利US-4656813相比较，具有相当大的“变革”。事实上，在工位5中，包装袋通过竖直和水平焊接形成，并且安装阀门和悬挂环，现在只考虑纵向(竖直)焊接5a和安装阀门5b的工段。
附图4和5表示两个EMO-LUER型或双阀门型阀门构造。它们包括帽T、阀芯CV、橡胶塞GP和腔体CA1和CA2。在“双阀”阀门中，代号T0表示在使用内装物时，可以取出的部分，其保证无菌的内装物储存在容器内。代号ZF表示可以扭断部分。图5所示的EMO-LUER型阀门包括阀芯EPO-L、橡胶塞GP、帽TT、插入物P和安全封闭件SG，该安全封闭件SG在使用时，被弄断裂。代号OR表示密封垫圈。这些阀门自身的构造在本申请人的美国专利US-4467003中已经描述。图6中描绘了具有双阀阀门TV的包装袋SA，其中双阀阀门TV设置在横向端部，悬挂孔设置在相反的壁端部中。附图7表示具有EMO-LUER型阀门(VEM)的包装袋SA，其中EMO LUER型阀门设置在包装袋的纵向侧边，悬挂环AS设置在另一个纵向侧边。
特征在于，工位5包括：(x)一用于供给阀门的振动器(5b1)，和按照本发明最重要的方面(y)一用于阀门腔体的喷湿装置(5b2)；(z)一探测和控制湿度的装置(5b3)；(j)一用于制造包装袋悬挂孔的装置(5c)；和(w)一用于安装悬挂环的装置(5f)，(此外，或者由所述孔代替，)还包括一用于供给所述环的振动器(5f1)。
按照本发明的一个方面，阀门焊接装置是超声波焊接装置，其具有控制位置和接近速度的开口环。为此目的，在美国专利US-4656813中的实施例所述的原焊接系统得到大大改善，其中在焊接头(5b)靠近砧板的过程中，(由附图中的虚线表示，)设置了连续探测焊接头(5b)的位置和速度的装置--声控装置(sonotrode)。附图12表示相关的方框(5b)，其包括一位置传感器(81)、一压力缸(82)、一滑块(83)、一声控装置(84)和一传感器(85)。采用千分之一秒的比例型(PID)脉冲编码，可实现声控装置/砧板冲击之速度和加速度(减速度)的最佳化，以达到尽可能合适的完全焊接操作，并因此操作可靠。
按照本发明的另一方面，在工位SP非常精确的按定量填充液体RIEM，基本上自动进行定量填充，其中至少包括电致气动阀(60)和(62)并由(61)和一控制开关板(63)供电。定量阀具有两个电致气动推动方向，以便使该定量装置在3～5/1000秒的时间内运行(开启/关闭)，进而使得每次定量的精度为+/-1cc。
在该优选的实施例中，所述定量装置由来自叶片式流量计的多个脉冲控制，所述叶片式流量计具有霍尔效应(HALLS EFFECT)。图10表示出：来自溶液(未图示)的连接供给管的出口AIC；图9所示的定量阀，在填充阶段，在包装袋SA内，供给管TE的被扩大的端部EA，在它后面跟着另一个包装袋SAC(这个包装袋还没有在顶部密封，准备被填充)。
本发明的另外的特征在于包装袋的成型，(同时进行水平焊接，)其通过调整和控制两个可移动板(71)、(73)的温度，如图13所示，其由高效率的电加热元件进行加热，并且能够进行压缩、焊接，热成形从而构成包装袋，同时可消除任何可能出现的边端缺陷。除了热硫化板(71)外在图13中装置还包括一与切割边缘(72)相对置的冷却杆，第二加热前板(73)，一切割边缘支撑件(74)和冷却边缘(75)的一冷却支撑杆。
再使用一种(比例，积微分)型编码(PID)，专门修正获得最佳温度控制，例如在12个组合的控制点处。接着立即通过冷却杆的作用，如图13中元件72、75所示类型，冷却焊接部分，除冷却外还锁定焊接折叠加工过程，然后按尺寸切制包装袋。
作为本发明的重要方面，图4和5所示EMO-LUER或双阀阀门的腔体CA1、CA2的加湿可以由多种方式实施，例如采用图8所示的装置，其包括一阀门V1、一流量控制器FLU、一雾化喷嘴US、一活塞PA，由活塞PA移动喷雾喷嘴US，通过传感器SEP控制活塞PA的运动，一桥接电路测试已经加湿的腔体内的电传导性，以便正确控制加湿量，并且还包括一加湿液体CSLB的排放通道。
虽然参照附图描述的实施例，对本发明进行了说明，显而易见，本发明不限于上述实施例，本专业的普通技术人员可以获得的所有经过变化、修改、替换和类似的形式，它们都属于本发明的权利要求书所述的发明构思和保护范围。在事实上，所述清洗、全印刷、加湿等装置可以由等同的商业中购买的装置来代替。此外，可以看到本发明的系统中，可以在相同的包装袋上焊接一个或多个阀门，也可以对两个系列包装袋(奇数和偶数)进行加工，并且在奇数和偶数包装袋交替的设置阀门，环件或悬挂孔。如图1所示，薄膜和薄片F形成的包装袋SA具有阀门和悬挂装置，最好薄膜是多层材料，其包括叠层的烯烃、酰胺、酯或类似物的共聚物，如美国专利US-4326574所述，但是，比较好的还包括共挤材料，特别是按照本申请人的欧洲专利EP-658421和国际专利WO-95/16565所述。
的确，基于两层外层材料，其中，形成的共挤膜可以获得最佳效果，所述的两层外层具有均质的化学性质，例如，乙烯-丙烯共聚物(PE)，其中，乙烯(PP)的性质不同于丙烯PE，或者采用化学性质不同的层状材料，例如聚乙烯/聚丙烯。通过合适的共挤黏合剂，例如聚烯烃，可保证两层材料粘结。通过仔细选择外层材料的成分和粘结剂，使层状材料之间相互粘合，以及选择焊接板之间可能的温度差，以及通过选择最佳焊接电阻值、抗冲击值，特别是抗跌落、透明度、消毒等等可以获得包装袋。共挤膜可以有附加层，其可以是共挤的或叠加到三层薄膜上，其中，两层外层和黏合剂层。
Claims (12)
1．一种用于成型、填充柔性塑料材料包装容器的系统，特别是容纳引入机体，注射型溶液的可消毒包装袋，其至少包括以下工序：从至少一个料卷供给薄膜或薄片，最好，薄膜是多层材料；印刷、清洗、卷绕经过印刷的材料；对准和折叠经过印刷和清洗的薄膜；焊接首先沿着一个方向折叠的薄膜，通常沿着纵向或竖直方向进行折叠；向经过折叠和焊接的薄膜供给和安装阀门；填充包装袋；沿着第二方向，通常是横向或水平方向实施一第二焊接；冷却和切割包装袋，然后进行外包装和消毒；本发明系统的特征是：上述工序中的多个步骤被减少，特别是执行下列工序：当薄膜从供给料卷展开时在薄膜上进行全印刷(TP)工序；干燥清洗经过印刷的薄膜；平衡对准经过印刷和清洗被折叠的薄膜；加热板沿着纵向(竖直方向)焊接折叠的薄膜；通过焊接安装阀门，通过编码装置控制焊接头在靠近砧板时的速度和位置；所述阀门经受一次腔体的加湿处理；采用编码调节的加热工具使包装袋成型；高精度定量填充液体。
2．按照权利要求1所述的系统，其特征是：包装袋的外侧不接触被填充溶液，为使腔体经受加湿，采用一装置以计量作为腔体容积之函数的液体，还设有探测湿度发生的机构(5b3)，以便对阀门的腔体能进行消毒，使用的时间和程序基本上与消毒包装袋的相等。
3．按照权利要求2所述的系统，其特征是：在振动器(5b1)的下游执行加湿操作，同时将阀门供给到工位(5b)，以将阀门焊接在包装袋袋体上，装置(5b3)用于控制向阀门的腔体加湿，该阀门位于加湿装置的下游。
4．按照权利要求2或3所述的系统，其特征是：加湿液体选自蒸馏水、生理溶液和过氧化氢。
5．按照权利要求4所述的系统，其特征是：采用过氧化氢进行消毒，并且检测腔体内的电传导性。
6．按照上述权利要求之一所述的系统，其特征是：加湿装置(5b2)包括：消毒液体源，计量阀门(70)和流量调节装置(71)，在外侧还有一个包括一喷嘴的装置，其由传感器控制的双作用活塞来驱动，液体由插入阀门之腔体的喷枪提供，排出的消毒液体由桥接电路探测。
7．按照权利要求1所述的系统，其特征是：在生产线中的薄膜上，当薄膜从供给料卷上展开时，采用加热打印机进行全打印(TP)，采用加热打印机作为打印装置，将设置在印版上的图案，借助颜料薄膜设置到包装袋上。
8．按照权利要求1或7所述的系统，其特征是：在生产线上已被打印/印刷的薄膜，要采用纯净空气进行干燥清洗，随后存积薄膜，再经受一平衡校准(工作)。
9．按照权利要求7所述的系统，其特征是：为了悬挂包装袋，将环件焊接到包装袋上，作为另一种情况，设置一悬挂孔(FOS)代替环件。
10．按照上述权利要求之一所述的系统，其特征是：采用精确计量，向包装袋填充液体，在此工位包括在入口处的分配调节阀门(51)、常压阀门(52)、涡轮式流量计(53)、其向阀门(54)提供一真正合适的溶液清洗包装袋的内侧，此时还不进行横向焊接，所述阀门具有一双向电致气动驱动机构，而且，由脉冲的数量实施控制，脉冲来自霍尔效应(HALL EFFECT)作用的涡轮式流量计。
11．按照上述权利要求之一所述的系统，其特征是：在包装袋的横向焊接处的同时成型由两个可移动和加热的板件来实现，并为高输出的电阻加热板件，其具有许多温度控制点，最好有12个相互联系的点，由两个可移动的冷却板件执行冷却操作，除了冷却外又锁定该焊接折叠过程，还包括切割和分开包装袋的装置。
12．按照上述权利要求之一所述的系统，其特征是：用于锁定焊接阀门的工作由一装置完成，其包括位置传感器、压力缸、滑块、声控处理器和压电传感器。
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