CN1332855C - 制造平底袋的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种垂直直立袋、平底袋、或柔性包装，以及它们的制造方法，通过使用快速更换模块来改装现有的垂直成形和填充机械而制造。本发明涉及通过在包装管上形成一个横密封之前，沿着包装膜管产生一个或两个垂直皱褶来用单片的薄膜制造垂直直立袋或平底袋。这种垂直皱褶是利用对现有技术的垂直成形、填充和密封机械进行改装后的固定的或静止装置(104、105、106)来形成，这种改装有一部分包括一个快速更换模块(94)，该模块能够容易地安装在一个成形管的底部。

Description

制造平底袋的方法和装置

发明背景

1.技术领域

本发明涉及一种用改装的垂直成形、填充和密封包装机械制造的，具有垂直角支撑的垂直直立袋和平底袋及其制造方法，该方法提供了一种适用于零售小吃分发的直立袋的单片结构。本发明能够使用现有的薄膜转换装置和包装技术以最低的增加成本和最少的改装来制造直立包装。

2.相关技术描述

垂直成形、填充和密封包装机械普遍应用于小吃工业，来形成、填充和密封片状食品和其它类似的产品的包装袋。这种包装机械从一个薄片卷上取下一片包装薄膜，并将该薄膜围绕一个产品输送柱而形成一个垂直管。该垂直管被沿着其长度垂直密封从而形成一个后密封。该机械采用与该管相接触的一对钳夹或端面来形成一个横密封。该横密封作为下面的袋的顶部密封和上面的被填充和形成的包装的底部密封。要包装的产品，例如薯片，穿过产品输送柱和形成的管而落下并被容纳在底部横密封上面的管中。在该包装被填充之后，向下拉动薄膜管以拉出另一个包装长度。在产品上面形成一个横密封，因此而将产品密封在薄膜管中并形成一个产品包装。通过穿过密封区的水平切割而将横密封下面的包装与薄膜管的剩余部分分离。

在此过程中所采用的薄膜一般是由薄膜转换装置制造的复合聚合体材料。例如，在图1中示出了现有技术中用于包装薯片和类似产品的复合膜，该图是该膜的截面示意图，示出了每个独立层。图1示出了内侧，或产品一侧的层16，该层16一般由金属处理过的定向聚丙烯(“OPP”)或金属处理过的聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)组成。其后面的一层是一般由聚乙烯挤出物组成的迭层14和一层墨或图形层12。该墨层12一般用于显示图形，该图形能够通过一个透明的外层10看到，该外层10一般是OPP或PET。

图1所示的现有技术的薄膜复合物非常理想地适用于包装食品产品的垂直成形和填充机械。该金属处理过的内层16，通常用一层薄的铝层来进行金属处理，具有非常好的阻隔性能。采用OPP或PET作为外层10和内层16，进一步使得在形成该包装的横密封或后密封时，将该薄膜的任何表面热封到其它任何表面成为可能。或者，在外层12之上可采用一种不会在其本身上面密封的材料，如纸层或非密封性聚合体层，使得只有该内层16被作为密封表面。

用图1所示的薄膜复合物所形成的典型的后密封在图2a和2b中示出。图2a是在该薄膜管上形成的一个后密封的“重叠密封”实施例的示意图，该重叠密封可用于外层和内层可密封在一起的时候。图2b示出了在该薄膜管上形成的一个后密封的“翅片密封”实施例，该翅片密封可用于外层不适合用作密封表面的时候。

参看图2a，金属处理过的内层26的一部分与外层20的一部分在箭头所指的区域配合在一起，以形成一个重叠密封。通过对该薄膜的这样的区域加热和加压来完成这个区域的密封。图2a所示的重叠密封设计，确保将要放置在形成的包装中的产品由该金属处理过的内层26隔离，而不与该墨层接触。

图2b所示的翅片密封的一种变化，也会确保将要放置在形成的包装中的产品由该金属处理过的内层26隔离，而不与该墨层接触。同样地，外层20不与任何产品接触。不过，在图2b所示的实施例中，内层26向上卷起然后在箭头所指的区域上在其本身上面密封。同样地，通过对所示区域中的薄膜加热和加压来完成这个密封。

不管在利用垂直成形和填充包装机械制造标准包装时是否使用重叠密封或翅片密封，最终结果都是图像3a所示的，有一水平定向顶部横密封31和底部横密封33的包装。这种包装在现有技术中称作“垂直弯曲袋”或“枕袋”，通常用来包装小吃，如薯片、玉米片以及其它不同的片状和挤出的产品。通过参考图2a和2b而进行描述的后密封，垂直地沿着包装袋，并且一般位于图3a所示的包装的背部中央，因此在图3a中看不到。由于图3a所示的包装上的，由该底部横密封33所形成的窄的单边底部的原因，这种现有技术中的包装在以其一端直立时不是特别稳定。这个缺点已在包装工业中，通过如图4a、4b和4c的实施例所示的水平直立袋的开发而被提了出来。通过参考所述附图可以看出，这样的水平直立袋有一个相对较宽、较平的底部47，该底部47有两个接触边。这就使得包装袋能够以垂直的形式支撑在这个底部47上。不过，这样的水平直立袋的制造并不使用标准的垂直成形、填充和密封机械，而采用由袋式成形、填充和密封机械所制造的价格昂贵且相对较慢的三件式结构。

参看图4b和4c，现有技术的水平直立袋采用配合在一起的三张分离的膜制造，即前片41、后片43和底部片45。一般用热封的方法将前片41和后片43沿着它们的边对封起来。不过对底部片45来说，先沿其外沿固定到前片41和后片43的底部的外沿上，如图4c所示。同样地，将底部片45与前片41和后片43的配合一般也通过热密封来实现。这样的水平直立袋要用三张片来制成的要求，导致了包装袋比标准成形和填充的垂直弯曲袋要昂贵得多。

使用水平直立袋的缺点还包括，水平直立袋机械的起始资金花费，与垂直弯曲袋相比的在包装期间所要求的额外的充气量、更换包装袋尺寸所需增加的停机时间、较低的包装袋成形速度，以及缩小的包装袋的尺寸范围。例如，由美国佐治亚州克里克·洛克·伍德曼(KlickLock Woodman)公司制造的、体积能力为每分钟60-100袋的北极星(Polaris)型垂直成形、填充和密封机械的花费在每台机器75,000.00美元的范围内。由密歇根州巴特尔·克里克(Battle Creek)的罗伯茨包装(Roberts Packaging)公司制造的，包装袋能力为每分钟40-60袋的一般的水平直立袋制造机械的花费一般是500,000.00美元。标准的垂直成形、填充和密封包装的膜成本大约是每袋0.04美元，而与之相比的水平直立袋的成本大约是这个数的两倍。水平直立袋还要求两倍以上的氧气或氮气的充气量。改变水平直立袋的尺寸所花费的时间在两个小时以上，而垂直成形和填充机械的包装袋尺寸一般只需几分钟即可改变。而且，水平直立袋机械的一般包装袋尺寸范围是4盎司到10盎司，而垂直成形和填充机械一般可在1盎司到24盎司的尺寸范围内制造包装袋。

不过，与垂直成形和填充机械相比，水平直立袋机械的一个优点是，在包装袋的顶部加上一个拉链密封以重新闭合包装袋的相对简单的步骤。垂直成形和填充机械一般要求实质上的改变，和/或使用提前安装在薄膜上的用于封闭水平横密封的拉链密封，该拉链密封呈与密封面水平的方向。

在现有技术中所采用的另一种制造具有更多的直立形式的包装袋的方法，是制造如图3b中所示的平底袋。这种包装袋的制造方法非常类似于上述的现有技术中制造枕袋的方法。不过，为了在包装袋两侧中的任一侧上形成垂直角支撑37，必须对垂直成形、填充和密封机械进行实质性的改变，这种改变通过在密封托架的相对的两侧加上两个可移动装置来进行，这两个可移动装置移进和移出，以便与包装薄膜管接触来形成皱褶，该皱褶成为如图3b所示的角支撑37。特别地，当一个薄膜管被向下推动以形成下一个包装袋的时候，两个三角形装置向包装薄膜管水平移动，直到凭借与这些移动的三角形装置的接触而形成两个垂直的皱褶，这两个垂直的皱褶形成于横密封之上的包装薄膜管。在这两个三角形装置与包装管这样接触的同时，底部横密封33被形成。该包装用不可密封的外层30制造，如纸。这使得在形成横密封31和33时，沿着该包装的每个垂直边形成一个V形角支撑37。在三角形装置仍然与包装材料管接触的同时，产品穿过形成的管下落而进入包装膜管，该包装膜管由较低的横密封33对其一端进行密封。然后将三角形装置从与薄膜的接触位置移开，且将该膜向下推动以形成下一个包装。这个过程被重复，使得上面包装的较低的横密封33和下面包装的较高的横密封31被形成。然后将此横密封切割，以从机器上将形成并填充的包装取下，该包装具有一个如图3b所示的独特的垂直角支撑37。

上述的现有技术的方法形成一个包装，该包装由于V形垂直角支撑37而具有一个相对较宽的底部。因此，这种包装在本领域一般被称为平底袋。这种平底袋与前述的水平直立袋相比的好处在于，虽然有较大的改动，但它是在垂直成形、填充和密封机械上形成。不过，制造平底袋的现有技术的方法也有许多重大缺陷。例如，对垂直成形、填充和密封机械进行改造，使其包括移动的三角形装置所需花费的资金大约是每台机器30,000.00美元。将垂直成形、填充和密封机械从标准的枕袋结构改装成直立袋结构的转换时间会很可观，一般大约需四分之一个工时。为了使三角形装置在每个包装成形周期中，从其位置移进和移出，所需要的所有移动部件的加入，增加了垂直成形、填充和密封机械的复杂性，因而不可避免地产生了维护的问题。重要的是，经过改装以包括移动三角形装置的垂直成形、填充和密封机械，因为形成该垂直角支撑的这些移动部件的原因，而要比没有这样的装置的垂直成形、填充和密封机械慢得多。例如，在形成长九英寸宽六英寸的包装袋时，采用三角形移动装置的经过改装的垂直成形、填充和密封机械的最大运行速度在每分钟15到20袋的范围内。未经这种改装的标准垂直成形、填充和密封机械，可以以大约每分钟40袋的速度制造类似尺寸的枕袋式包装袋。

因此，需要一种方法，以形成在外观上和功能上类似于现有技术的水平直立袋或现有技术的平底袋的直立包装袋，这种方法使用垂直成形、填充和密封机械技术和单片包装薄膜。这种方法应考虑到降低与水平直立袋相比的每个包装袋的膜成本、易于更换包装袋的尺寸、少量的费用支出，同时，应保持垂直成形、填充和密封机械的枕袋生产时的一般形成速度。这种方法应能够利用一般用于形成标准垂直弯曲袋的材料，来理想地制造直立袋或平底袋，而无需在标准的垂直成形、填充和密封机械上增加复杂性或移动部件。

发明概述

本发明涉及用材料的单片，由垂直成形、填充和密封机械，制造具有垂直角支撑的垂直直立袋或平底袋，该垂直成形、填充和密封机械做了稍微的改动，加上了一个快速更换的模块，该模块包括位于成形管下方的至少一对成形板，和安装在该机械的框架上的至少一个固定的打摺装置。每个打摺装置位于一对成形板之间，因而在形成包装袋时沿着包装袋的长度产生一个垂直的皱褶。当利用本发明来制造垂直直立袋时，包装袋上的图形与标准展示形式呈90°角。因此，在包装袋被放置用来展示的时候，在如此成形的包装袋上的横密封是垂直定向的。相反地，在包装袋被放置用来展示的时候，利用本发明而形成的平底袋上的横密封是水平定向的。由于在袋子的每个垂直边上的“V”形褶皱，这样形成的袋子具有一个稳定的“平底”。

因此，本发明所公开的方法和所形成的包装袋，是对现有技术的水平直立袋和平底袋的实质性改进。在现有的垂直成形和填充机械上实施本方法，只需对这些机械稍做改动。本方法不涉及移动部件或钳夹托架方面的改动。采用前述的简单改动，包装袋制造机器即可转换回枕袋结构。本发明可采用被用作枕袋材料的相同的经金属处理过的或透明的迭层材料，因此就节约了每个包装袋的成本。

本发明采用了一个快速更换的模块，该模块包括成形板，在制造垂直直立袋时，还包括一个位于成形管的与该成形板相对侧的张力杆。该模块可容易地附在成形管的底部，因而使得转换回标准的枕袋制造模式变得既简单又快速。

本发明上述的和其它的特征和优点会在下面的详细文字描述中变得很明显。

附图的简要说明

被认为是本发明的特征的新颖性特点在所附的权利要求中列出。不过，通过参考以下对实施例的详细描述和附图，本发明本身及其优选使用方式，进一步的目的及其优点就能被最好地理解，其中：

图1是现有技术的包装薄膜的截面示意图；

图2a是一个包装薄膜管的截面示意图，示出了现有技术的重叠密封的形成；

图2b是一个包装薄膜管的截面示意图，示出了现有技术的翅片密封的形成；

图3a是现有技术的垂直弯曲袋的透视图；

图3b是现有技术的平底袋的透视图；

图4a、4b和4c是现有技术的水平直立袋的透视立面图；

图5a是采用本发明方法的垂直直立袋的实施例而形成的一个包装薄膜管的截面示意图；

图5b是采用本发明方法的平底袋的实施例而形成的一个包装薄膜管的截面示意图；

图6a是与垂直成形和填充机械的成形管和密封钳夹有关的，本发明的垂直直立袋实施例的打褶装置、成形板和张力杆的透视立面图；

图6b是与垂直成形和填充机械的成形管和密封钳夹有关的、本发明的平底袋实施例的打褶装置和成形板的透视立面图；

图7a和7b是本发明的垂直直立袋的透视图；

图8是本发明的打褶装置的一个实施例的透视图；

图9a是位于形成管底部之下的本发明的快速更换模块的一个实施例的透视立面图；

图9b是附在成形管底部的快速更换模块的一个实施例的剖视图，该剖视图沿图9a的9b-9b线截取；

图9c是本发明的快速更换模块的一个实施例的侧视立面图。

详细说明

A.垂直直立袋

图5a和图6a示出了采用本发明的方法制造垂直直立袋时所使用的基本部件。除非另有注明，在所有附图中采用相同的标号来识别相同的对应元件。图5a是采用本发明的方法形成的包装材料(膜)管的截面示意图。图5a所示的包装薄膜管显示为一个横截面，该横截面直接位于图6a中的成形管101的下面。该包装薄膜管包括一个外层116和一个内层110，并可以包括现有技术中一般用来制造标准垂直弯曲袋所使用的材料，如结合图1所讨论的那样。与前面所讨论的现有技术中的垂直成形和填充机械方法一样，图5a中的管也是用一片具有一个垂直后密封的薄膜密封而成形的。

图6a示出了一个成形管101，该成形管101在大多数方面均与同现有技术中的垂直成形、填充和密封机械一起使用的那些成形管相关。此成形管101可以是圆柱体、可以有一矩形截面或任何的几个形状，但优选为图示的圆柱体。图5a所示的膜先是围绕图6a所示的成形管101而形成。此成形管101以立面图示出，但通常附在垂直成形、填充和密封机械上成为一体。图6a中还同样以立面图示出了一对现有技术中的密封钳夹108。在图6a中并未示出的是密封钳夹托架，在此托架上的密封钳夹108将会被安装在成形管101的下面。

如前所述，现有技术中的制造垂直弯曲袋的习惯涉及围绕成形管101而提供连续的包装薄膜。在薄膜的一个单层上形成一个后密封以产生围绕该成形管101的膜管。密封钳夹108在如此形成的包装薄膜管上闭合，从而形成一个底部横密封。产品然后穿过成形管101落下，进入包装薄膜管。然后通过回转带(未示出)的摩擦力将该管向下拉动，并使用密封钳夹108来形成在管内的产品上方的另一个横密封。然后将该密封水平切割，使得在已填充的下面包装袋的顶部形成顶部横密封，且在上面包装薄膜管上形成底部横密封。上述现有技术中的操作期间内，包装薄膜被定向，以使机器操作人员在薄膜从成形管101移下时能够看得清。这种定向在成形的现有技术的包装袋上提供了图形39，当成形的包装袋以在图3a中所示的那样，倚在其底部横密封33上而放置在零售展示架上时，消费者就能够看见这个图形。就像在后面将会详细描述的那样，本申请人的发明中的膜包装上的图形定向为与现有技术中的定向呈90°，使得当薄膜从图6a中的成形管101上拉下时，垂直成形和填充机械的操作人员在看该图形时，该图形呈侧面显示。换言之，包装薄膜上的图形的方向垂直于膜移动的方向。

本发明在现有技术的垂直成形、填充和密封机械上添加了三个基本的部件。采用两个成形板104和一个张力杆102来保持包装薄膜管被来自管内的张力所张紧，如图5a所示的箭头所指。如图6a所示，成形板104和张力杆102可以直接附在成形管101上，或者作为选择，可以附在垂直成形、填充和密封机械上的任何支撑结构上，只要成形板104和张力杆102位于包装材料管的内部，低于成形管101的底部并位于热密封钳夹108的上方即可。

由位于成形板104之间的固定或静止的打褶装置106，或者，在此处称为打褶杆106，在该薄膜的外部施加一个张力，该张力与由成形板104所提供的张力的方向相反。优选该打褶杆106附在垂直成形、填充和密封机械的密封托架上，并沿着所有的三个轴(进/出、上/下和前/后)可调。作为选择，该打褶杆106可附在垂直成形、填充和密封机械的框架上，或能够支持其在膜管外的功能的其它任何点上。在所有的这三个轴上的调节考虑到了打褶杆106能够容易地移动，而不妨碍垂直成形和填充机械返回到标准运行，在图6a所示的实施例中，这种调节由一个张力螺杆162来实现，该螺杆162在拧紧时能够将该打褶杆106的位置锁定。在打褶杆106能够调节的同时，与现有技术不同，它在运行时是固定的或静止的。因此，本发明是对现有技术的实质性改进，因为在包装袋制造过程中该打褶装置没有移动部件。此改进正是申请人打算描述的，在此描述中，将打褶杆106称为“静止的”或“固定的”。由于这个静止的打褶杆的特性，制造包装袋的速度能够达到一般枕袋式包装袋的制造速度。

当打褶杆106向前移动进入位置(朝着成形板104)的时候，它向这两个成形板104之间的包装薄膜管中提供一个皱褶或折层。在横密封形成之前，该皱褶由密封钳夹108形成。因此，一旦横密封形成，该皱褶就变成了包装的一侧的一个一体化的特征。垂直成形和填充机械之后基本上像前面在现有技术部分中所描述的那样运行，即密封钳夹108形成一个较低的横密封，产品穿过成形管101被引入到密封的包装薄膜管(该包装薄膜现在在其一侧有一个皱褶)，且较高的横密封形成，因而完成包装。不过，现有技术中的包装与申请人的包装的主要区别在于，利用固定机构在一侧形成一个皱褶(该皱褶其后会变成所形成的包装的底部)，且本发明所使用的包装薄膜上的图形被定向，使得当形成的包装以其带有皱褶的一端直立时，消费者能够看清该图形。

图7a和7b示出了本发明的已形成的包装袋的一个例子，这两个图示出了包装薄膜的外层116，该外层116有一个如前所述那样被定向的图形179。正如图7a和7b所示，本发明的垂直直立袋的结构具有如图3a所示的现有技术中的垂直弯曲包装袋的特征。不过，本发明的垂直直立袋一旦以其一端直立，其横密封131和133就被垂直定向，如图7b所示。图7a示出了皱褶176，该皱褶176由参照图5a和图6a所讨论的打褶杆106和成形板104所形成。

再参考图6a，能加入本发明的可选择的另一个特征是，在成形管101内使用一个导流板160。如实施例中所示，导流板160是一个平板，它垂直焊接在成形管101内，从成形管101的底部延伸到成形管101的底部之上的一段距离(例如，至少两或三英寸)，然后，它在成形管101的内部被密封。

在一个优选实施例中的导流板160达到两个功能。第一，该导流板160保持落下到成形管101的产品远离在包装薄膜管上形成皱褶的区域。第二，该导流板160能够作为填充气体或氮气的通道。在这样的例子中，位于成形管101底部上方某个位置的导流板160，在其顶部处密封到该成形管101上。在这个密封(未示出)的下面，在成形管101上可以钻一个孔，以便于外部气体(例如，氮气或氧气)源与空腔之间的气体流通，所述空腔在导流板160和成形管101的内部之间形成。图6a所示的导流板160是一个平板，但应该能够理解它可以是任何形状，例如，它可以有一个弯曲的表面，只要它能够达到将产品保持远离在包装薄膜管上形成皱褶的区域的功能即可。

通过将导流板160作为填充气体的通道而使用，本发明就无需在成形管101内安装一个单独的通气管，该通气管在现有技术中通常是用来实现相同的功能的。提供一个相对较大容量的、由该导流板160和该成形管101的内部所形成的通道所增加的好处是，相对较大体积的填充气体能够被引入已填充的和部分成形的包装，且与现有技术的通气管相比，气体填充的速度显著减慢。这考虑到了利用本发明的本实施例填充的、可能含有小重量产品的包装，如果不采用本发明，就可能会因为现有技术中的充气管而被吹回到成形管内。

图8示出了打褶杆106的一个优选实施例。打褶杆106的这个实施例包括一个附在一个支撑182上的一个顶端180。在支撑182和顶端180内钻一个气体通道184，该气体通道184在图8中以虚线示出。此气体通道184从一个外部气体源(未示出)提供一个气体流通，穿过该支撑182，穿过该顶端180，并从三个孔186流出。该气体通道184适用于计量的增压气体(一般是空气)，该计量的增压气体有助于将图5a所示的皱褶在整个成形和密封运行中保持拉紧状态，而无需在包装袋的成形期间将打褶杆移进和移出。应注意到在运行(包装袋制造)期间，打褶杆106总是静止的。还应注意到顶端180一定不能沿着由打褶杆106和成形板104所形成的皱褶的整个长度延伸。进而应该能够理解当密封钳夹108在膜管上闭合时，该膜管的横向尺寸会改变。所有的这些存在的情况通过使用从孔186流出的增压气体来加以补偿。在皱褶被形成时，在成形和密封过程中的不同阶段，增压气体在皱褶上保持均衡的压力。该气流可以是连续的，但最好是被计量，以便在横密封完成过程中，为了下一个包装袋而将膜向下拉动的时候，气流开始流出。

顶端180可由任何无粘性材料组成，但优选聚四氟乙烯。在一个可供选择的实施例中，打褶杆106可包括一个一体化的金属片，该金属片的顶端部分180用聚四氟乙烯包覆。该顶端180的弯曲接触区域使得图5a中示出的皱褶可以连续成形，而不会在其被推动到成形管之下时撕裂包装薄膜。虽然该顶端180在示出时具有三个孔，但是它可以包括从一个往上的任何数量的孔。

在由图6a所示的密封钳夹108形成横密封时，为了进一步补偿薄膜管的宽度的变化，应注意到，张力杆102向外弯曲，沿着该张力杆102的长度方向，离开所述薄膜管的中心，且成形板104通过一个水平铰链105被铰接。如果张力杆102被设计成其它形式(绝对垂直的)，过度的松弛就会在靠近横密封的膜管区域出现。成形板104包括水平铰链105，在较低的横密封被形成的同时，该水平铰链105能够使成形板轻微向内折叠(朝向彼此)。否则，在此步骤期间，包装薄膜管会被成形板104的尖端所撕裂。

本发明提供了制造直立袋的一种经济的方法，该方法与现有技术中的直立袋和制造直立袋的方法相比具有很多优点。

下表1示出了这些优点的例子。

表1	现有的垂直弯曲袋	商业上提供的水平直立袋	申请人的垂直直立袋
				机器型号	标准垂直FFS	袋式成形、填充和密封	标准垂直FFS
机器成本	75,000.00美元	500,000.00美元	75,000.00美元
				膜成本	0.04美元/袋	0.08美元/袋	0.04美元/袋
充气	小于2％的氧气	仅达到5％的氧气	小于2％的氧气
				尺寸变化	容易，改变成形装置	两个小时	容易，改变成形装置
形式变化	仅是弯曲袋	仅是直立袋	两者均可，简单变化
				连续拉链提供选择	无	有	有
包装袋尺寸范围(英寸)	(宽度/高度)5/5到14/24	(宽度/高度)5/5到10/12	(宽度/高度)5/5到24/11

从上面可以注意到，在申请人的发明中，可以有提供连续拉链的选择，但在利用现有的垂直成形、填充和密封机械技术时就没有这种选择。这是因为在本发明的包装薄膜上所使用的膜图形被定向的原因。由于这些图形与现有技术中的成90°角，在包装薄膜被形成管，继而形成包装的时候，拉链密封就能够连同包装薄膜一起，连续地以垂直直线沿着成形管向下走。这在现有技术中是不可能的，因为一旦包装形成并直立起来用于展示的时候，将拉链密封的连续垂直带的如此的定向，会将这种密封置于一个垂直的位置。

本发明是对制造现有技术中的平底袋的方法的进一步改进。由于在形成包装袋期间，申请人的发明中的打褶装置是静止的，本发明就不需要推动膜管以形成角支撑的移动部件。不采用移动部件虑及了提高包装袋的生产速度、大幅度缩短了转换到枕袋式包装袋生产的转换时间，并大量减少了维护问题。

B.平底袋

图5b和图6b示出了示出了采用本发明的方法制造平底袋时所使用的基本部件。图5b是采用本发明的方法形成的包装材料(膜)管的截面示意图。图5b所示的包装薄膜管显示为一个横截面，该横截面直接位于图6b(在图5b中用虚线示出)中的成形管101的下面。该包装薄膜管包括一个外层116和一个内层110，并可以包括现有技术中一般用来制造标准垂直弯曲袋所使用的材料，如结合图1所讨论的那样。不过，由于在下面的讨论中变得很明显的原因，本发明的包装袋的一个优选实施例包括一个不可在其自身上密封的外层116，如纸。与前面所描述的现有技术的垂直成形和填充机械方法一样，图5b中的管是通过用一个垂直后密封将一片膜密封而形成。

图6b示出了一个成形管101，该成形管101在大多数方面均与同现有技术中的垂直成形、填充和密封机械一起使用的那些成形管相关。此成形管101可以是圆柱体、可以有一矩形截面或任何的几个形状，但优选为图示的圆柱体。图5b所示的膜先是围绕图6b所示的成形管101而形成。此成形管101以立面图示出，但通常附在垂直成形、填充和密封机械上成为一体。图6b中还同样以立面图示出了一对现有技术中的密封钳夹108。在图6b中并未示出的是密封钳夹托架，在此托架上的密封钳夹108将会被安装在成形管101的下面。

如前所述，现有技术中的制造垂直弯曲袋的习惯涉及围绕成形管101而提供连续的包装薄膜。在薄膜的一个单层上形成一个后密封以产生围绕该成形管101的膜管。密封钳夹108在如此形成的包装薄膜管上闭合，从而形成一个底部横密封。产品然后穿过成形管101落下，进入包装薄膜管。然后通过回转带(未示出)的摩擦力将该管向下拉动，并使用密封钳夹108来形成在管内的产品上方的另一个横密封。然后将该密封水平切割，使得在已填充的下面包装袋的顶部形成顶部横密封，且在上面包装薄膜管上形成底部横密封。上述现有技术中的操作期间内，包装薄膜被定向，以使机器操作人员在薄膜从成形管101移下时能够看得清。这种定向在成形的现有技术的包装袋上提供了图形39，当成形的包装袋以在图3a中所示的那样，倚在其底部横密封33上而放置在零售展示架上时，消费者就能够看见这个图形。

本发明在现有技术的垂直成形、填充和密封机械上添加了两个基本的部件。采用一对静止的或固定的成形板104、105来保持包装薄膜管被来自管内的张力所张紧，如图5b所示的箭头所指。如图6b所示，成形板104、105可以直接附在该成形管101上，或者作为选择，可以附在垂直成形、填充和密封机械上的任何支撑结构上，只要成形板104、105位于包装材料管的内部，低于成形管101的底部并位于热密封钳夹108的上方即可。

由位于所述成形板104和105之间的两个静止或固定的打褶装置106、107，或者，在此处称为打褶杆106、107，在该膜的外部施加一个张力，该张力与由成形板104和105所提供的张力的方向相反。优选该打褶杆106和107附在垂直成形、填充和密封机械的密封托架上，并沿着所有的三个轴(进/出、上/下和前/后)可调。作为选择，该打褶杆106、107可附在垂直成形、填充和密封机械的框架上，或能够支持其在膜管外的功能的其它任何点上。在所有的这三个轴上的调节考虑到了打褶杆106、107能够容易地移动，而不妨碍垂直成形、填充机械返回到标准运行，在图6b所示的实施例中，这种调节由一个张力螺杆162来实现，该螺杆162在拧紧时能够将打褶杆106和107的位置锁定。在打褶杆106和107能够调节的同时，与现有技术不同，它们在运行时是固定的或静止的。因此，本发明是对现有技术的实质性改进，因为在包装袋制造过程中该打褶装置没有移动部件。此改进正是申请人打算描述的，在此描述中，将打褶杆106和107称为“静止的”或“固定的”。由于这个静止的打褶杆的特性，制造包装袋的速度能够达到一般枕袋式包装袋的制造速度，改装费用不高(这样的改装每台机器大约需三千到四千美元)，而且也不会产生另外的维护问题。

当打褶杆106和107向前移动进入位置(朝着成形板104和105)的时候，它们向这两个成形板104和105之间的包装薄膜管中提供一个皱褶或折层。在横密封形成之前，该皱褶由密封钳夹108形成。因此，一旦横密封形成，该皱褶就变成了包装的两侧的一个一体化的特征，在此称之为角支撑。如图3b所示，这些角支撑37在水平横密封31和33的每一端都形成一个“V”型，因为用于形成该包装袋的包装薄膜的外层包括不会在其本身上密封的材料，如纸。在一个可供选择的实施例中，该膜的外层30包括可在其本身上密封的材料，因此，使如图3b所示的“V”型角支撑的端部闭合。

在横密封形成之后，垂直成形和填充机械之后基本上像前面在现有技术部分中所描述的那样运行，即密封钳夹108形成一个较低的横密封，产品穿过成形管101被引入到密封的包装薄膜管(该包装薄膜现在在其相对的两侧有一个皱褶)，且较高的横密封形成，因而完成包装。不过，现有技术中的包装与申请人的包装的主要区别在于，利用所描述的固定机构在本发明的包装的每一侧形成一个角支撑。

图3b示出了本发明的已形成的包装袋的一个例子，该图示出了包装薄膜30的外层，该外层有一个如前所述那样被定向的图形38。正如图3b所示，本发明的平底袋的结构具有如图3a所示的现有技术中的垂直弯曲包装袋的特征。图3b示出了角支撑37，该角支撑37由参照图5b和图6b所讨论的打褶杆106、107和成形板104、105所形成。

再参考图6b，能加入本发明的可选择的另一个特征是，在成形管101内使用两个导流板160。如实施例中所示，这些导流板160包括一个平板，该平板垂直焊接在成形管101内，从成形管101的底部延伸到成形管101的底部之上的一段距离(例如，至少两或三英寸)，然后，它在成形管101的内部被密封。

在一个优选实施例中的导流板160达到两个功能。第一，该导流板160保持落下到成形管101的产品远离在包装薄膜管上形成皱褶的区域。第二，如果被适当地密封到成形管101的话，该导流板160能够作为填充气体或氮气的通道。在这样的例子中，位于成形管101底部上方某个位置的导流板160中的至少一个，优选两个都在其顶部处密封到该成形管101上。在这个密封(未示出)的下面，在成形管101上可以钻一个孔，以便于外部气体(例如，氮气或氧气)源与空腔之间的气体流通，所述空腔在导流板160和成形管101的内部之间形成。图6b所示的导流板160是一个平板，但应该能够理解它可以是任何形状，例如，它可以有一个弯曲的表面，只要它能够达到将产品保持远离在包装薄膜管上形成皱褶的区域的功能即可。

通过将导流板160中的一个或多个作为填充气体的通道而使用，本发明就无需在成形管101内安装一个单独的通气管，该通气管在现有技术中通常是用来实现相同的功能的。提供一个相对较大容量的、由一个导流板160和该成形管101的内部所形成的通道所增加的好处是，相对较大体积的填充气体能够被引入已填充的和部分成形的包装，且与现有技术的通气管相比，气体填充的速度显著减慢。这考虑到了利用本发明的本实施例填充的、可能含有小重量产品的包装，如果不采用本发明，就可能会因为现有技术中的充气管而被吹回到成形管内。

图8示出了打褶杆106的一个优选实施例。打褶杆106的这个实施例包括一个附在一个支撑182上的一个顶端180。在支撑182和顶端180内钻一个气体通道184，该气体通道184在图8中以虚线示出。此气体通道184从一个外部气体源(未示出)提供一个气体流通，穿过该支撑182，穿过该顶端180，并从三个孔186流出。该气体通道184适用于计量的增压气体(一般是空气)，该计量的增压气体有助于将图5b所示的皱褶在整个成形和密封运行中保持拉紧状态，而无需在包装袋的成形期间将打褶杆移进和移出。应注意到在运行(包装袋制造)期间，打褶杆106总是静止的。还应注意到顶端180一定不能沿着由打褶杆106和成形板104所形成的皱褶的整个长度延伸。进而应该能够理解当密封钳夹108在膜管上闭合时，该膜管的横向尺寸会改变。所有的这些存在的情况通过使用从孔186流出的增压气体来加以补偿。在皱褶被形成时，在成形和密封过程中的不同阶段，增压气体在皱褶上保持均衡的压力。该气流可以是连续的，但最好是被计量，以便在横密封完成过程中，为了下一个包装袋而将膜向下拉动的时候，气流开始流出。

顶端180可由任何无粘性材料组成，但优选聚四氟乙烯。在一个可供选择的实施例中，打褶杆106可包括一个一体化的金属片，该金属片的顶端部分180用聚四氟乙烯包覆。该顶端180的弯曲接触区域使得图5b中示出的皱褶可以连续成形，而不会在其被推动到成形管之下时撕裂包装薄膜。虽然该顶端180在示出时具有三个孔，但是它可以包括从一个往上的任何数量的孔。

在由图6b所示的密封钳夹108形成横密封时，为了进一步补偿薄膜管的宽度的变化，应注意到，成形板104、105通过一个水平铰链165被铰接。成形板104、105包括水平铰链165，在较低的横密封被形成的同时，该水平铰链165能够使成形板轻微向内折叠(朝向彼此)。否则，在此步骤期间，包装薄膜管会被成形板104、105的尖端所撕裂。本发明提供了制造平底袋的一种经济的方法，该方法与现有技术中的直立袋和制造直立袋的方法相比具有很多优点。

下表2示出了这些优点的例子．

表2	现有的垂直弯曲袋	商业上提供的水平直立袋	申请人的平底袋
				机器型号	标准垂直FFS	袋式成形、填充和密封	标准垂直FFS
机器成本	75,000.00美元	500,000.00美元	75,000.00美元
				膜成本	0.04美元/袋	0.08美元/袋	0.04美元/袋
充气	小于2％的氧气	仅达到5％的氧气	小于2％的氧气
				尺寸变化	容易，改变成形装置	两个小时	容易，改变成形装置
形式变化	仅是弯曲袋	仅是直立袋	两者均可，简单变化
				包装袋尺寸范围(英寸)	(宽度/高度)5/5到14/24	(宽度/高度)5/5到10/12	(宽度/高度)5/5到11/24

而且，由本发明的方法所改装的成形、填充，和密封机械的运行速度不会由于这样的改装而减慢，而在现有技术方法利用在运行时移进和移出的三角形装置制造平底袋的情况下，就会发生机械的运行速度的减慢。实际上，本发明能够使生产速度达到相当于现有技术中制造同样类型的包装袋的速度的两倍左右。

此外，由于本发明的打褶装置没有移动部件，所以就极大地降低了将垂直成形、填充和密封机械改装来制造平底袋时的成本，而且也就减少了由此而产生的维护问题。例如，利用现有技术的在运行时移进和移出的装置，将垂直成形、填充和密封机械改装成制造平底袋的结构的成本大约为每台机器30,000.00美元。本发明改装现有的垂直成形、填充和密封机械的成本大约是这个数的1/10。

C.快速更换的模块

无论是采用本发明中的垂直直立袋实施例还是平底袋实施例，本发明的另一个实施例还加入了一个快速更换的模块，该模块能够安装在成形管的底部，以将垂直成形、填充和密封机械从枕袋式包装的生产快速改装成本发明所需要的直立袋的生产。具体与垂直直立袋有关的这种快速更换的模块的一个实施例在图9a、9b和9c中示出。图9a是该快速更换模块94的透视立面图，该快速更换模块94被悬挂在一个成形管91的底部下面，为了示出其内部特征，将其一部分切去。图9b是所示附着在成形管91的底部的所述快速变化模块94的同一个实施例的截面图。图9b中的截面图是沿图9a中的9b-9b线所截取的。图9c是该快速变化模块的同一个实施例的侧视立面图。

参看图9a、9b和9c，我们能够看到所示实施例显示，该快速更换模块94包括一对成形板104和一个张力杆92，该成形板104和张力杆92必须具有与上述直立袋的描述中类似的元件相同的功能。该模块94附着在成形管91的底部，这将在下面进行叙述。图9a和9b所示的成形管91以矩形示出。因此该模块94也同样是矩形。不过，我们应能够理解成形管91以及与其对应的模块94可以是任何形状，如圆形、椭圆形、正方形或其它形状。

如在实施例所示的那样，通过首先将作为成形管的整体的一部分的一个或多个凸片96插入作为模块94的整体的一部分的对应的孔93中，将模块94附着在成形管91的底部。然后把与一个导流板161成一体的一个凸片95放入与一个转换舌片163成一体的一个凸片导向件97中，从而将模块94固定。从图9b中可以明显地看到，转换舌片163绕着一个销168转动，该销168穿过一个环管166延伸。当转换舌片163以图9b中的箭头方向转动时，凸片导向件97就被抬高到凸片95的上方。凸片导向件97由一弹簧170以与图9b中的箭头所指的旋转方向相反的方向偏压。在邻近凸片导向件97的成形管91的内部区域中由一个或多个舌片164保持压力，该舌片164安装在成形管91中的相对的壁上。因此，一旦将模块94适当地安装在成形管91的底部，这些凸片96就会保持在各自的孔93中的位置。同样地，转换板凸片95也保持其在凸片导向件97中的位置。

正如在前面所述的本发明的实施例中那样，该模块的实施例中也加入一个导流板161，该导流板与转换舌片163一起使用以保持产品离开垂直角支撑区域。如前面所述，导流板161除用来保持产品离开由成形板104所形成的垂直角支撑区域之外，还可以用作充气通道。也正如在前面所述的本发明的实施例中那样，成形板104通过绕着一个铰链105转动而可以相互对着摆动。该铰链105包括一个螺杆167，有一凸肩169绕着该螺杆167转动。该凸肩169也按顺序附着在该成形板104上。这种布置可使成形板104绕着螺杆167转动，并且当横密封在成形板下方由横密封钳夹(未示出)形成时避免将包装薄膜撕裂。

当图9a、9b和9c中所示的实施例用于制造垂直直立袋的时候，我们应能够理解模块94的另一个实施例能够用来制造平底袋，该实施例具有复制在模块94侧面的成形板104、导流板161、转换舌片163和所有附加部件，而该模块94的侧面在目前的图中示为张力杆92。换言之，通过沿着图9b的中心向下划一垂线，就能够容易地理解该模块的平底袋实施例。这条垂线右侧的所有部件然后就被复制在该垂线左侧的镜面影像中，因此该张力杆92部件就被另外一对成形板104和转换舌片163等所替代。

此处所述的快速更换模块，加上参照图6b的描述中所述的能够从包装薄膜管上将打褶杆106拆下的能力，以及张力螺杆162的使用，可在几分钟之内，通过几个简单的步骤，使垂直成形、填充和密封机械从标准的枕袋式包装结构转换到垂直直立袋结构(或平底袋形式)，并再次返回原形式。而此处所描述的本发明并不要求加入在包装袋的制造过程中移动的任何部件。因此，本发明是对现有技术的一种改进，提供了对垂直成形、填充和密封机械的简单、有效的改装，它能使操作人员用容易的改装就能够制造标准的枕袋式包装袋、直立袋或平底袋，但并不增加额外的维护问题。

当通过参考优选实施例在此示出了本发明并对本发明进行了描述之后，本领域的技术人员就会理解本发明的形式和细节可以进行变化而并不背离本发明的精神和范围。

Claims (19)

1.一种制造柔性包装的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将包装薄膜加入垂直成形、填充和密封机械，所述包装薄膜上的图形被垂直于所述薄膜的移动方向而定向；

b)在所述垂直成形、填充和密封机械上将所述包装薄膜形成一个管，并形成一个纵向密封：

c)在通过将所述包装薄膜管移动并穿过静止的打褶装置，而水平密封所述包装薄膜管之前，在所述包装薄膜管内形成两个垂直皱褶；

d)在所述管上形成一个第一水平密封，所述第一水平密封包括所述两个垂直皱褶的一部分，所述第一水平密封将所述管的所有层都密封在一起；

e)将产品落下进入由所述步骤a)到d)所生成的部分形成的包装中；

f)在所述管上形成一个第二水平密封，所述第二水平密封包括所述两个垂直皱褶的一部分，所述第二水平密封将所述管的所有层都密封在一起，以通过步骤d)和步骤f)形成两个垂直角支撑；

g)在所述第二水平密封处，将所述包装薄膜管的部分从所述包装薄膜管的余下部分切割，以此形成具有沿着两个相对的垂直边的两个垂直角支撑的一个包装袋；

其中，所述两个角支撑只在所述第一和第二水平密封处被热密封；因此形成一个直立袋而无需附加的折叠步骤。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤b)中的皱褶由至少一个静止的、可调节的并位于一对成形板之间的打褶杆形成。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述打褶杆包括一种含氟聚合物。

4.一种制造柔性包装的方法，所述方法包括以下步骤：

a)在垂直成形、填充和密封机械上形成一个包装薄膜管；

b)在通过将所述包装薄膜管移动并穿过静止的打褶装置，而水平密封所述包装薄膜管之前，在所述包装薄膜管内形成两个垂直皱褶；

c)在所述包装薄膜管上形成一个第一水平密封，所述第一水平密封包括所述两个垂直皱褶的一部分；

d)在所述包装薄膜管上形成一个第二水平密封，所述第二水平密封包括所述两个垂直皱褶的一部分，以通过步骤c)和步骤d)形成两个垂直角支撑；和

e)在所述第二水平密封处，将所述管的部分从所述管的余下部分切割，以此形成具有沿着两个相对的垂直边的两个垂直角支撑的一个柔性包装；

其中，步骤b)中的皱褶由位于一对成形板之间的至少一个静止的打褶杆形成；

而且，所述打褶杆包括一个或多个气孔，并且，在形成步骤b)期间使用来自所述气孔的计量气流。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤c)的形成还包括用至少四个延伸部分保持所述管的张力，所述延伸部分位于一个在所述垂直成形、填充和密封机械上的成形管的底部的下面，其中所述延伸部分从所述管的内部向外压所述管，而在所述管上施加所述张力，并且所述垂直皱褶由两个静止的装置在两个点向内压所述管时所施加在所述管外部的张力而形成，每个所述的点位于所述至少四个延伸部分中的两个之间。

6.如权利要求5所述方法，其特征在于，向内压所述管的所述装置包括打褶杆。

7.如权利要求6所述方法，其特征在于，所述打褶杆包括一种含氟聚合物。

8.如权利要求6所述方法，其特征在于，所述装置包括至少一个增压气孔，所述增压气孔作为所述打褶杆的一部分而形成。

9.用权利要求1中的方法所形成的一种平底袋。

10.一种在一个具有一个成形管的垂直成形、填充和密封机械上制造柔性包装的方法，所述方法包括以下步骤：

a)围绕垂直成形、填充和密封机械的成形管而形成一个包装薄膜管；

b)在通过将所述包装薄膜管移动并穿过静止的打褶装置，而水平密封所述包装薄膜管之前，在所述包装薄膜管内形成至少一个垂直皱褶；所述静止的打褶装置包括附着在所述成形管底部的一个快速更换模块，所述快速更换模块包括至少一对成形板；

c)在所述包装薄膜管上形成一个第一水平密封，所述第一水平密封包括所述至少一个垂直皱褶的一部分；

d)在所述包装薄膜管上形成一个第二水平密封，所述第二水平密封包括所述至少一个垂直皱褶的一部分；和

e)在所述第二水平密封处，将所述包装薄膜管的部分从所述包装薄膜管的余下部分切割，以此形成具有至少一个垂直角支撑的一个柔性包装，所述至少一个角支撑与制造所述柔性包装期间的定向有关。

11.如权利要求10所述方法，其特征在于，步骤b)中的至少一个皱褶由至少一个静止的打褶杆形成，所述静止的打褶杆位于所述快速更换模块的至少一对成形板之间。

12.如权利要求11所述方法，其特征在于，所述打褶杆包括一种含氟聚合物。

13.如权利要求11所述方法，其特征在于，所述打褶杆包括一个或多个气孔，且在形成步骤b)期间使用来自所述气孔的计量气流。

14.如权利要求10所述方法，其特征在于，步骤b)的形成还包括用至少三个延伸部分保持所述管的张力，所述延伸部分位于一个在所述垂直成形、填充和密封机械上的快速更换模块的下面，其中，所述延伸部分从所述管的内部向外压所述管而在所述管上施加所述张力，并且所述至少一个垂直皱褶，由至少一个静止的装置在至少一个点向内压所述管时所施加在所述管外部的张力而形成，所述点位于所述至少三个延伸部分中的两个之间。

15.如权利要求14所述方法，其特征在于，向内压所述管的所述装置包括一个打褶杆。

16.如权利要求15所述方法，其特征在于，所述打褶杆包括一种含氟聚合物。

17.如权利要求15所述方法，其特征在于，所述装置包括至少一个增压气孔。

18.用权利要求10中的方法所形成的一种平底袋。

19.用权利要求10中的方法所形成的一种垂直直立袋。

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