封装袋以及制造封装袋和在这些封装袋中盛装液体的方法

摘要

本发明涉及一种使用塑料薄膜形成的用于盛装液体的封装袋,其包括一个液体密封室(30)及一个小口袋(15,33),在该小口袋中设置着一个用于抽吸液体的导管(21),用于通入所述小口袋(15,33)内部的装置(4),通过该小口袋(15,33)的一部分壁形成的一个开口(7),该开口靠近所述密封室(30),使得所述抽吸管(21)以密封的方式进入所述密封室(30)。开口(7)位于横截面逐渐减少的管状元件(7a)的端部,在截面最小处,由形成靠近所述密封室(30)的所述小口袋(15,33)的一个壁的塑料薄膜(3,35)形成该元件,以便在抽吸管(21)周围形成密封。

说明书

本发明涉及一种使用塑料薄膜形成的用于盛装液体的封装袋，它包括一个液体密封室，一个靠近该密封室的小口袋，一个设置在小口袋中的用于抽吸液体的导管，用于通入所述小口袋内部的装置，及通过该小口袋的一部分壁形成的一个开口，该开口靠近所述密封室，使得所述抽吸管以密封的方式进入所述密封室。本发明也涉及一种用于制造这种封装袋的方法以及一种在这些封装袋中连续盛装液体的方法。

在WO 95/23742中，提出了一种用于盛装液体的封装袋，其包括一个用于控制液体输出并可由热塑性塑料薄膜连续制造的组合阀。文中还提出使一饮料吸管与该封装袋连通以便液体流经包含两层薄膜间形成的通道的阀门，该两层薄膜在正常情况下相接触，当插入饮料吸管时打开。因此，当从形成阀门的通道中至少部分地抽出饮料吸管时，该通道倒退关闭，不再抽出液体。该系统的缺点是，抽出饮料吸管时，该吸管使阀门通道中的液体溢出，逐渐弄脏封装袋的外部。

很清楚，即使该封装袋安装有上述类型的阀门，也不能有效地密封该种封装袋。通过把热塑性塑料薄膜焊接在一起来制造限定阀门的通道的边缘。现在，通过把这些薄膜焊接在一起，局部改变薄膜物质的结构，薄膜变成无定形的并失去了一些弹性，因此降低了所形成的密封的质量。另外，也不可能在该形成阀门的通道的入口端上增加元件。这些都清楚地表明了需要解决的问题的复杂性，同时有必要适当地解决对该种封装袋所能承受的很低的成本的问题。本发明的发明者已经提出了与该封装袋的设计有关的其它问题及结合在本发明中并在本发明中再生使用的解决办法，这些都涵盖在其它问题中。特别是把饮料吸管组合进封装袋中的问题，以及为健康和安全原因防止填塞该种封装袋的问题。

相比较而言，与密封和制造方法及连续盛装液体的方法相关联的问题仍没有得到满意地解决。其中一个问题与在使用连续带状材料的制造过程中把饮料吸管组合进盛装的密闭小口袋中有关。

本发明的目的是有针对性地提供一种对密封和制造封装袋过程中产生的问题及在这些封装袋中连续盛装液体中的问题的解决办法，尤其允许使用现有技术中的机器设计，即使这些机器需要转换以便适于制造和盛装这些封装袋。

因此，首先本发明的主题是如权利要求1所限定的前述类型的用于盛装液体的封装袋。通过拉伸塑料薄膜获得截面减小的管状元件并由此使得薄膜保持其弹性以保证有效的密封。而且，这是一种最适合将要制造的产品的很简单的方法。

最好，把包含所述抽吸导管的小口袋的壁固定到从一层将要形成密封室的薄膜上切下的薄片上。该薄片可保证作为分配液体的导管的饮料吸管的入口不被堵塞。

最好，在形成密封的管状元件的端部形成的开口与形成该开口和密封室内部之间的阀门的通道的一端连通，在形成所述通道的一个壁面的第一层薄膜和略微窄于第一层薄膜的第二层薄膜之间形成封装袋的小口袋并将其固定到用于打开小口袋的薄片上。在此种布置中，因为由阀门通道的一个薄膜形成小口袋的一个壁，所以节省了一层薄膜。这种厚度的节省在半成品封装袋的薄片不得不被缠绕在卷轴上送到液体盛装系统时具有很多好处。因此，包括两个形成小口袋的壁的薄膜的厚度可减少一半，也减少了半成品封装袋的卷轴的一边缘与另一边之间的厚度差别。

另外，该封装袋可在其本身上折叠的薄膜褶皱中形成。最好，该褶皱可靠近控制液体流动的通道的一端，并且形成密封的管状元件可在部分通道上延伸。

本发明的另一个主题是制造该封装袋的方法以及按照权利要求9所述的在这些封装袋中连续盛装液体的方法。该方法的一个优点是它允许封装袋被充满并在侧面插入吸管，将要形成这些封装袋的边缘中的一个的条带状材料的一个纵向边缘直到注入液体时一直是打开的。因此，当该通道存在时，饮料吸管可沿密封和阀门通道的轴线侧面插入，并且一液体供给导管可沿与条带状材料的纵向边缘吻合的边缘在封装袋的壁之间滑动。就在注入液体前，由于条带状材料的发展可焊补该纵向边缘。

最好，该方法发生在两个独立的阶段，一个阶段形成连续的半成品封装袋的薄片，第二个阶段形成管状密封，把抽吸导管插入其中，并在密封室中盛装液体。该生产方法的优点是在两个独立的系统中制造半成品封装袋及盛装液体，产品盛装者无须解决在制造该封装袋的过程中所涉及的问题。

因此，液体的盛装者可使用用于在香袋、封装袋、或硬纸箱中盛装液体的简单的薄片或薄膜生产的半成品封装袋，用常规机器进行盛装，以便在本发明的封装袋中，尤其是在带有阀门的封装袋中盛装他希望出售的液体，所有的液体盛装者需要做的是用本发明的半成品封装袋替换传统的薄片材料或简单的挤压薄膜。

作为本发明主题的密封室的一个主要的优点是在阀门通道上有一薄膜密封，这意味着通过刺穿该薄膜密封，不用切割薄膜密封，而是向阀门通道施加力使薄膜密封中的一点变形直到该薄膜密封破裂，获得一略微成圆锥形的环形密封，并保证可弹性夹持饮料吸管，从而形成可防止任何液体从阀门通道中漏出的密封。

另外，来自同样的折叠薄片的密封室的两面并不互相错开，这意味着在该密封室的两面上所印制的词语同样真实。

按照本发明的盛装方法，在把饮料吸管插入通向该通道的入口后，形成将要覆盖位于阀门通道外部的饮料吸管的弯曲部分的小口袋。

其它优点和其它变化方式将在下面结合附图对本发明的主题的密封室的实施例和变化以及实现本发明主题的制造和盛装方法的相应方式的描述中变得更加清楚。

图1说明制造方法第一阶段的平面图；

图2是图1的剖视图；

图3是说明该方法第二阶段的平面图；

图4是图3的剖视图；

图5是说明该方法第三阶段的平面图；

图6是图5的剖视图；

图7是说明该方法第四阶段的平面图；

图8是图7的剖视图；

图9是说明该方法第五阶段的平面图；

图10是图9的剖视图；

图11是说明该方法第六阶段的平面图；

图12是图11的剖视图；

图13是说明该方法第七阶段的平面图；

图14是图13的剖视图；

图15是成品封装袋的平面图；

图16是图15的剖视图；

图17是在按照本发明的主题的第二实施例的封装袋中用于制造和盛装液体的方法的第二实施例的第四阶段的平面图；

图18是图17的剖视图；

图19是该方法第五阶段的平面图；

图20是图19的剖视图；

图21是该方法下一阶段的平面图；

图22是图21的剖视图；

图23是在按照本发明的第二实施例的封装袋中盛装液体的过程的第一阶段的平面图；

图24是图23的剖视图。

图1和图2描述了三个带状形式材料的重叠薄片1，2，3，第三个薄片比前两个薄片略微窄一点。第一薄片1将形成密封室的壁，在该例中，则是用于盛装液体(特别是饮料)的封装袋的壁最好由通常用于盛装食品的多层塑料薄片组成。这些多层薄片的各个层可由不同的塑料或相同的塑料形成，并可回收利用。当然，作为本发明的主题的封装袋不限于盛装饮料，也可用于盛装任何类型的液体。

如第三薄片3一样，第二薄片2是一种挤压塑料薄膜，尤其是聚乙烯。而且，此处重点在于，即使薄片2和3在最初被描述为两个单独的薄片，但它们也可作为同一个薄片，围绕条带状形式的该薄片的纵向轴折叠，以便形成在图1和图2中描述的不同宽度的两个薄片2和3。

另外，薄片2和3可由管状薄膜制成，其内部压力轻微增加，逐渐压平该管状薄膜并向内纵向逐渐折叠该管状的一部分以获得重叠层。以此方式，获得四个重叠层，其中两个比另外两个窄，各层连接在一起，如图8所示，但不必要焊接在一起。

该不同宽度的三层薄片1，2，3中的至少一个被首先对齐，以便它们的左侧边缘重合。

在该实例中，本方法的第一制造步骤包括：从将用于形成封装袋的壁的第一薄片上切割拉环4。该拉环4一端仍连接在薄片1上。切割工具用图2中的矩形5和6表示。在该同样的步骤中，在薄片3的宽度的中间冲孔以形成用于饮料吸管的通道的孔7。用于制造该孔7的工具用图2中的锥形冲头8和冲模9表示。制造该孔7的方法很重要。这不涉及切削该孔7，而是在形成于冲模9中的外壳上的一点处使用冲头8拉伸薄膜直到薄膜3破裂。因此，开口7周围的薄膜材料流动变形，形成一种小锥形管7a(图15)，在小锥形管7a的底部是孔7。因此，当从薄膜3上的与冲头8冲出孔7的相同一侧把饮料吸管21(图15)插入其直径略微小于饮料吸管21的直径的孔7中时，在冲出该孔7期间产生的管状部件7a紧紧夹住饮料吸管21而在其周围形成密封。

另外，可设想把与该薄膜3同样塑料的圆形物在冲出孔7的地方焊接到薄膜3上，以便加强孔7周围的管状部分。

图3和图4中所示的下一步操作方法包括：在拉环4被切削的部分把三个薄片1，2，3焊接在一起。获得的焊缝10覆盖整个拉环4，但它留下了一个与拉环4的自由端4a叠加的未焊接区域10a。由于该焊缝10，可以如下所述使用拉环4撕开三个薄膜薄片1，2，3。

从制造方法的观点看，该焊缝10具有特别的用处。实际上它使得三个薄膜薄片1，2，3以彼此不再相对运动的方式焊接在一起。现在已经知道在塑料上施加压力时塑料易于扭曲。由于温度和湿度的变化，这些薄片的尺寸也出现显著的变化。当工作时，如这里用长度达几百米的条带状形式的材料的情况下，这些变化最终将导致显著的偏移。在该制造方法的最初，通过把薄膜焊接在一起，可保证在不再变化的相关位置处进行在各个薄片上顺序进行的操作。

图5和图6所示的下一步骤包括：在条带的宽度方向围绕折叠的两个纵向轴折叠薄片2和3以形成两个平行的褶皱2a，3a，通过向自身折叠这些薄片2和3，这些薄片2和3的纵向边在相应于薄片1的一个纵向边缘的左侧纵向边缘对齐。因为条带状形式的薄片2和3的宽度不同，这些折叠的薄片2和3仅在靠近这些条带的叠加边缘的条带宽度部分处叠加。为了使薄片1与薄片2接近，薄片1的部分与薄片2隔开。

如果最初的材料为一单独的管状薄膜，如前所述的作为一替代例，那么下一步骤是形成平行管轴线的折叠，如在考虑该替代形式时已描述的。

在图7和图8所示的步骤中，在没有与薄片3叠加的折叠的薄片2的部分中制造两个不汇集到一点的焊接线11。在两个折叠的薄片2的薄膜之间，该焊接线11形成通道12的边缘，该通道将形成控制盛装在封装袋中的液体分配的阀门12a。同时，通过纵向焊缝13把薄片薄膜2和3的折叠部分的两个纵向边缘固定在一起。如图8所示，在薄片3的两个折叠部分之间插入分离器14以保持纵向开口而随时与形成在折叠薄片3的两个薄膜之间的小口袋15的内部连通。把通道12的边缘11焊接到一起的工具用图8中的两个矩形16和17表示。

图9和图10示出了在折叠薄片2时形成的两个叠加薄膜的切口18，该切口18是使用图10中两个用矩形19和20表示的工具形成的。该切口18具有U形形状，其两个平行的侧边是不对称的。该切口18的横向侧边靠近通道12的端部，通道12邻近薄片2的褶皱。该切口18用于使通道12与封装袋的内部连通。切口18的平行侧边在形成阀门12a的通道12的一侧上延伸，与通道12的非对称的窄截面相结合，该切口18的平行侧边的非对称性使其工作的更好。

本阶段对应于半成品封装袋的制造的尾声。这意味着在制造过程中直到该阶段为止，获得的半成品封装袋可被重新缠绕以便其可被运送到另一个制造者，把液体装入该制造者将通过封装液体完成的最终形成的封装袋中，下文将对此进行描述。当然，这仅是一个实施例，本发明并不仅限于此。事实上，封装可在迄今所描述的制造方法中一步接一步地流水线进行。

图11和图12描述了在薄片3的薄膜的两个折叠部分之间插入饮料吸管21，直到该饮料吸管通过开口7进入通道12的第一部分，该开口7形成在如前面讨论的管状密封7a的端部。应注意，在一个替换例中，仅在插入饮料吸管21之前而不是在如前所述的制造半成品封装袋的过程中，可使用饮料吸管21本身或使用单独的工具开设孔7。在该替换例中，也可在制造半成品封装袋过程中开始冲出孔7以便将来用饮料吸管21更容易刺穿盒体。如这些图中所示，吸管21的末端具有环形膨胀部分21a，其目的是当从通道12中抽出吸管21时以及当该膨胀部分到达开口7时形成阻力。如图12所示，分别设置在饮料吸管21一侧的夹具22，23用于在插入饮料吸管21时夹住半成品封装袋。

作为一个替换例，饮料吸管21的环形膨胀部分21a可由向外折转一定长度的饮料吸管端部的变形替换。最好折转几毫米，就好象具有一个软护套。在热状态下可轻易地实现这种折转。该折转部分形成一环形空间，环形密封位于该环形空间中，当企图从环形密封7a中抽出饮料吸管21时，该环形密封7a可啮合，由此形成一个终点挡板。

在液体被盛装前最后的步骤包括：把邻近薄膜3的第三薄片的褶皱3a的通道12的端部连接到由两个平行的焊缝24，25将薄片1，2，3的所有的纵向边缘叠加在一起形成的纵向边缘。在盛装液体时，用于形成封装袋30的壁的第一薄片1的第二纵向边缘也被沿该纵向边缘固定，如下所述。这两个焊缝24，25把形成在折叠的薄片3的两个相邻的薄膜之间的小口袋15分成三个隔室31，32，33，最后的隔室33包含饮料吸管21的弯曲部分。焊缝24，25把两个折叠的薄片2，3与还没折叠的薄片1连接在一起，就是说，一旦制成封装袋30，两个折叠薄片2，3将连接成一体成为该封装袋30的内表面。

图15和图16所示为成品封装袋30。该封装袋在盛装液体期间完成，其操作包括：围绕另两个已折叠的薄片2，3纵向折叠薄片1。随后，由焊缝26和另一焊缝27把薄片1，2，和3纵向焊接在一起，焊缝26把三个折叠的薄片1，2，3的六层纵向边缘连接在一起，焊缝27沿两个折叠薄片1和2的相邻的褶皱形成。第三横向焊缝28在纵向焊缝26和27之间形成。该焊缝28用于形成封装袋30的底部，然后通过为注入液体而保持开口的第四侧面充满液体，此后用第二横向焊缝29封住封装袋。通过切割具有焊缝28和29的条带状材料平面，使形成的封装袋30从它所连接的条带状材料上分离下来。

可以看到，封装袋30具有两个密封阻挡层。一个包括阀门12a，它由通道12的位于靠近切口18的通道12的端部和导入该通道加宽部分的非对称限制部分之间的那一部分形成。另一个在饮料吸管21和管状密封7a之间形成。

要消耗封装袋30中的液体，如欲喝其中的饮料，所需要做的是抓住拉环4的端部4a并向焊缝26拉，由此撕裂由焊缝10焊接在一起位于焊缝24和25的三个叠加的层，则可通入包含饮料吸管21的弯曲部分的隔室33的内部。抓住该弯曲部分的端部并向隔室33的外边移动，饮料吸管21就被推进到通道12中，以分开形成阀门12a的薄片2的相邻薄膜部分，通过饮料吸管21就可吮吸液体。如果不想喝完封装袋30中的液体，所需要做的是把饮料吸管21抽出到图15所示的位置，使形成在通道12中的阀门12a关闭。至于在通道12中残留的液体，由于密封7a在穿过薄片3形成的开口7的周围紧紧夹住饮料吸管21，可防止其流出。结果，封装袋的外部总可保持清洁和干燥。密封7a和饮料吸管21中的环形膨胀部分21a相配合，也可避免偶然从通道2中抽出饮料吸管21。如前所述，这就是局部加强形成该密封7a的薄膜3的部分的益处。

封闭的隔室31，32分别位于隔室33的两侧，隔室33包含饮料吸管21的弯曲部分并与封装袋30的主隔室隔离，主隔室用于容纳液体，形成在薄片1的两个折叠的部分之间。这些隔室可容纳各种制品、物体、处理物、提供物、猎物或部分猎物等等，这些东西可在盛装液体期间插入封装袋30的主隔室。

在第一实施例的最后一个替换形式中，可设想用一个单独的纵向折叠的薄片或条形成前面所描述的阀门和隔室的组件，就本发明的方法而言，这不是一种不可能的途径。但必须指出，就目前市场上所用的塑料而言，最好使用PE/PET叠层制品来制造封装袋的壁1。现在，PET不能自身焊接，这意味着它不能用作层2和3。此外，考虑到要撕开拉环4以打开封装袋，仅用PE薄片形成封装袋的壁并不能获得满意的结果。在进行的测试中，就形成封装袋壁而言，如采用各自厚度为10和12微米的PE/PET薄片，就可得良好的效果，PET薄层保证由拉环4开口时获得清洁的切口。

需要修改一点前面描述的各种方法的各个步骤以适应采用的制造方法；可采用步进制造方法或条带连续前进的方法且生产线上操作部件为转动型的方法。后一种制造方法可获得很高的生产率并因此具有潜在的吸引力。如前面替换例所述，如果使用管状薄膜生产折叠薄片2和3，就需要连续移动管状元件。

为了在所有情况下实现连续移动操作件，特别针对一些焊接操作，将提供一种用于在弹性悬挂在条带两侧的辊子上曲折累积条带的装置，以便一旦在条带上游出现临时停止，则把该临时停止的条带上游拉平成一直线。如果焊接工位为“伴随”式，则不需要该种装置。

为了选择性地把一些叠加的薄片焊接在一起而不焊接其它薄片，在条带或薄膜条带的路径的相应部分插入分离器。在“伴随”焊接情况下，在这些条带的运行方向上前后移动分离器，使它们随着焊条或切割冲床的移动而移动。

设想本发明的具有阀门的封装袋可由一个、两个或三个薄片制造，其中一个可以是管状的，最好在该方法的开始折叠薄片，使它们在焊接或切割之前位于图6中所示的位置，此后如前面所述的顺序进行焊接和切割操作。然而，应当指出，叠加有拉环4的位于拉环4的端部周围的焊缝10最好与图7中所示的阀门的通道12的焊缝11同时生产。

如前所述，在封装袋中盛装液体的操作期间，在薄片3的褶皱3a刺穿开口使得饮料吸管21以密封的方式进入阀门的通道12。

对于第二实施例中的封装袋，图17至图24所示的制造方法基本上不同于前面所述的方法，小口袋15不再形成于如前所述的折叠薄片的内部，而是形成在薄片35和薄片36之间，其间由两个非会聚焊缝11形成阀门12a的通道12。与前述实施例不同，该通道12最好不是由折叠薄片3围绕条带薄膜的纵向轴形成，而是形成在两个薄片36，37之间。沿线38把薄片35的边缘焊接在薄片36上，薄片36形成条带12的一个壁(图17和图18)。

在该第二实施例中，制造方法的大部分步骤类似于第一实施例，为了避免重复，不再描述和说明这些步骤。

与第一实施例一样，封装袋的壁最好由在下一步中要被纵向折叠的单独的薄片1制成。通过切割工具39，40在该薄片1中切割拉环4(图17，18)，利用焊接工具41，42将该拉环4通过焊缝10焊接到薄片35上，但在非焊接区域10a中的端部4a除外(图19，20)。如前所述，该焊缝10就在拉环4周围延伸，使拉环与封装袋中的液体隔开。

接着，把形成封装袋壁的薄片1纵向折叠成两部分而使其两个边缘重合，该边缘和薄膜35，36，37中的每个薄片的一个边缘对齐。本步骤即是本发明的半成品封装袋的制造方法中的最后一步骤。然后就有两个可想象到的可能性：或者多个均匀隔开的半成品封装袋沿条带一个接一个连续流动直至液体盛装系统，或者该条带半成品封装袋卷到一个卷轴上被传送到一个单独的盛装系统。

图23和图24说明了盛装方法中的第一步，其它步骤不再描述，仅参考前述实施例，其中与盛装方法有关的顺序的步骤与该第二实施例中的一样。

在第一实施例中，在折叠薄片3中的纵向褶皱部位处形成管状密封7a，而在该实施例中，通过用工具42刺穿薄膜36在邻近薄膜35处形成管状密封7a，薄膜36形成通道12和小口袋15的壁，邻接薄膜35形成该小口袋15的另一个壁。

至于与插入饮料吸管21有关的操作的其余步骤，就注入液体和封住封装袋而言，由于它们类似于前述实施例中的相关描述，可参考第一实施例中处理液体盛装描述部分。

该第二实施例的制造方法的优点在于，用于形成封装袋壁的薄膜1是平的，不必如第一实施例那样向下拉，这样条带状材料在更好的条件下拉。

装有阀门12a的封装袋构成了本发明的最佳实施例。然而，考虑到管状密封7a的效果，直到第一次使用为止，可不用该阀门，用诸如塞子之类的可拆卸密封塞住封装袋的分配管21，然后在第一次使用之后，或者重新堵塞住封装袋，或者使分配管21的出口的位置总是不低于封装袋中的液体的水平面。