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CN106687272A - 模制设备和用于制造开口装置的方法 - Google Patents

模制设备和用于制造开口装置的方法 Download PDF

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CN106687272A
CN106687272A CN201580047896.1A CN201580047896A CN106687272A CN 106687272 A CN106687272 A CN 106687272A CN 201580047896 A CN201580047896 A CN 201580047896A CN 106687272 A CN106687272 A CN 106687272A
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China
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recess
mold half
mold
opening
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CN201580047896.1A
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乔纳斯·比约克
安德斯·丹尼尔森
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Tetra Laval Holdings and Finance SA
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Tetra Laval Holdings and Finance SA
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Abstract

一种用于在包装材料(1)上制造开口装置的模制设备包括第一半模(6A)和与所述第一半模相对布置并具有凹部(43a)的第二半模(6)。所述第一半模包括凹部和能移位的盖元件(61)，能移位的盖元件(61)部分地覆盖所述凹部，从而在所述第一半模(6A)内形成具有开口(41a)的腔(42a)，其中所述开口(41a)至少部分地与所述第二半模(6)的所述凹部(43a)相对。

Description

模制设备和用于制造开口装置的方法
技术领域
本发明涉及一种模制设备。本发明还涉及一种用于在包装材料坯料上制造开口装置的方法。
背景技术
用于液体食品的一次性使用类型的包装容器通常由基于纸板或厚纸的包装材料制成。这种容器例如被用于液体食品(例如，牛奶、果汁等)、被市售和销售用于长期环境储存的无菌包装。这种包装容器中的包装材料通常是层合材料，该层合材料包括：纸或纸板主体层、液密热塑性塑料外层、气体阻挡层(最常见的是铝箔)、以及最后由包括可热密封粘合性聚合物和/或可热密封聚烯烃的一个或若干个部分层组成的一个或多个内层。
这种包装容器通常在全自动包装机上生产。在一个实例中，连续管由卷材进给的包装材料形成；在包装机器中对包装材料卷材进行灭菌，并且在随后的步骤中将灭菌的包装材料卷材保持在封闭的无菌环境中。该卷材被纵向折叠和密封以形成垂直管。该管填充有灭菌或无菌加工的食品，并且被密封并且随后沿着相等间隔的横截面切割以形成枕形包，然后机械地折叠枕形包以形成相应的成品包装容器，例如，基本上平行六面体形状的包装容器。
通常，包装容器具有开口装置以便于消费者打开，许多不同类型的开口装置包括拉片或模制开口装置，例如在WO03/09519925和WO/2009/000927中所讨论的。
然而，后一类型的包装是高容量(就每单位时间单位的包装而言)和低成本包装(由于包装材料的性质)，并且这种开口装置可能妨碍生产速度并对包装成本不利。
由于这个原因，需要一种具有关于使用的材料量和生产每个开口装置所需的时间的高效率的开口装置。
发明内容
为了本发明的目的，术语“包装材料坯料”或“坯料”应包括在包装材料卷材中的单个片材或坯料。这种包装材料卷材可以包括在连续卷材中彼此依次布置的一个或多个“包装材料坯料”，在不同加工阶段中的这些坯料中的一些，即在这种卷材中的一个坯料上可以包括开口装置，而在卷材上的其他胚料可能仍未加工。术语包装材料是指包装材料坯料或包装材料的连续卷材。
为了本发明的目的，术语容器、包装和包装容器是指相同的结构。此外，术语材料、材料层合结构或包装材料是指包装材料坯料。术语“纤维素材料”可以包括一层或多层纸、纸板或任何其它基于纤维素纤维的材料。
为了本发明的目的，术语“侧向方向”和横向方向是指平行于布置在半模之间的包装材料的表面的方向。因此，两个方向都是跨越平行于包装材料的表面的平面。更具体地，术语“横向方向”是指基本上平行于包装材料的移动方向的方向。术语“竖直方向”是指垂直于所述平面的方向。
本发明提出了一种用于在包装材料上制造开口装置的模制设备，使得能够有效且灵活地制造这种装置。所述模制设备包括彼此相对布置的能移动的两个半模。在所述设备的操作中，所述第一半模面向布置在所述半模之间的所述包装材料的第一侧。所述第一半模包括凹部和能移位的盖元件(cover element)，能移位的盖元件部分地覆盖所述凹部，从而在所述第一半模内形成具有开口的腔。在这方面，术语腔是指在半模中具有开口的中空结构，其中开口的面积小于腔内的平行面积。与此相反，凹部更类似于凹槽，并且通常不包括底切等。所述第二半模包括凹部，并且被布置成使所述凹部至少部分地面向所述第一半模的所述表面上的所述开口。
所述第一半模中的所述腔允许在包装材料上模制开口装置，所述开口装置包括一部分，例如位移到包装材料的表面的开口拉片。因此，当打开所述装置时，拉片可以容易地被消费者抓住。能移动的所述盖元件用作盖子以从所述包装材料表面移走熔体。所述第二半模中的所述凹部使所述熔体能够粘附到所述包装材料的所述表面上，从而在所述开口装置和所述包装材料之间形成紧密连接。
由于所述半模可以容易地被替换，所以用于开口装置的不同形状是可能的，使得在形状和功能的选择上具有灵活性。
所述熔体可以从一侧注入到所述半模中，因此由于注射压力而渗透所述包装材料，从而分别填充所述凹部和所述腔。在一个实施方式中，所述第二半模包括用于将熔融材料注射到所述凹部中的注射器。
为了实现面向所述包装材料的光滑表面，所述盖元件的表面与第一半模的面向第一半模中的凹部的外侧的包装材料的表面可形成平坦表面。这种平坦表面有利于防止当所述半模闭合并且在所述包装材料上施加压力时包装材料中的变形。
如前所述，所述第一半模包括腔，所述腔可以由放置在所述第一半模中的凹部上的可移动盖元件形成。在一个实施方式中，所述盖元件在侧向方向上从近端朝向远端延伸。所述盖元件因此不完全覆盖所述凹部，而是留下空的区域，从而形成进入现在形成的腔的所述开口。
因此，所述盖的所述远端与所述开口相邻，所述开口稍后形成所述开口装置的一部分。取决于所述开口装置的需要和要求，所述远端可以包括不同的形状。例如，所述盖元件可以包括弧形形状、半圆形、抛物线形状、直线形状等。
在一个实施方式中，所述盖元件和所述第一半模在垂直于所述第一半模的表面的竖直方向上能彼此相对移动。这允许将所述盖与所述半模分开，从而打开所述腔以释放所述凹部。另外地或替代地，所述第一半模能在垂直于所述包装材料的所述第一侧的方向上移动，从而将所述盖元件与所述腔分开以重新形成所述凹部。
在另一实施方式中，所述第二半模能在竖直方向上移动，即在垂直于所述包装材料的所述第二侧的方向上移动。因此，在所述设备的所述操作期间，一个或多个半模可以从所述包装材料的所述表面移位。
为了最终释放制造或模制的开口，所述包装材料和所述盖元件能在基本上平行于所述包装材料的方向上彼此相对移动。由此，可以从所述模制设备移除制造的所述开口。在一个实施方式中，可能合适的是，实现这种远离安装元件的移动，所述安装元件将所述盖元件能移动地安装到所述第一半模。
本发明的另一方面涉及一种用于制造开口装置的方法。这种方法可以包括提供具有多层材料结构的包装材料坯料的步骤，所述多层材料结构具有纤维素材料层、一个或多个塑料层合材料层、和穿透区域。所述包装材料布置在两个半模之间。
所述半模中的一个包括腔，所述腔在所述包装材料坯料的第一侧上具有开口，其中所述开口的区域面向所述包装材料坯料的第一侧。所述开口小于所述腔到所述第一侧上的投影面积。
第二半模包括在包装材料坯料的与所述第一侧相对的第二侧上的模具凹部，其中所述开口与第二半模凹部在所述穿透区域中部分重叠。当形成和填充所述包装材料形成的包装时，所述包装材料的所述第二侧是稍后与液体食品接触的一侧。因此，所述第一侧形成稍后形成的包装的外侧。
在随后的步骤中，将塑料熔体注入到所述腔和所述凹部中的至少一个中，其中由于在所述腔或所述凹部中形成的压力，所述熔体穿透穿透区域并且还至少填充所述凹部和所述腔，从而形成开口装置。通过这样做，使用注射的所述塑料熔体形成所述开口装置的在所述腔中的抓握部分。在所述熔体冷却下来之后，打开所述第一半模的所述腔以释放所述抓握部分，并且通过使所述第一半模和所述包装材料坯料彼此相对移动而将所述抓握部分从所述腔移除。
可以通过在垂直于包装材料坯料的方向上使所述第二半模和所述包装材料坯料彼此相对移动来执行所述腔的打开。另外地或替换地，通过在垂直于所述包装材料和覆盖部分的方向上相对于所述包装材料坯料和所述覆盖部分移动凹陷部分，所述第一半模可以被分离成所述覆盖部分和所述凹陷部分。
在另一方面，所述覆盖部分在基本上平行于所述第一侧的方向上相对于所述抓握部分移动，以便在所述抓握部分和所述第一侧之间抽出(withdraw)所述覆盖部分。
附图说明
在下文中，将使用附图更详细地解释本发明，其中：
图1示出了根据本发明的实施方式具有形成的腔的模制设备的第一剖视图；
图2示出了根据实施方式的具有填充的腔的第一剖视图；
图3示出了图1的实施方式的第二剖视图，其中所述腔被填充；
图4示出了根据本发明的具有分离的半模的实施方式的第二剖视图；
图5示出了根据本发明的具有分离的半模和移位的包装材料的实施方式的第二剖视图；
图6示出了根据本发明的实施方式的开口装置的剖视图；
在下面的实施方式中相同或相似的特征具有相同的附图标记。在不偏离本发明的范围的情况下，可以以不同的方式组合实施方式的各种特征。
具体实施方式
图1示出了根据本发明用于制造开口装置的模制设备。
模制设备包括下部或第一半模6A和上部或第二半模6。例如由不锈钢、铝或其它合适材料制成的第二半模6包括可移动加热锥或类似装置70以将熔融塑料或热熔体通过通道73和喷嘴72压入凹部43a。凹部43布置在第二半模6的面向包装材料坯料1的下侧中。其类似于开口装置的第二部分的结构。
第一半模6A与第二半模相对，并且包装材料坯料1布置在两个半模之间。包装材料1的面向第一半模6A的第一侧是包装材料的外表面，即其上具有装饰和印刷的一侧。包装材料的面向第二半模6的第二侧对应于稍后形成的包装的内侧，并且稍后与食品接触。
半模6A包括两个主要部分，具有面向包装材料坯料1的平坦表面60A的模具部分6B和可移动盖61。盖61可平行于竖直方向VD移位。盖布置在模具部分6B的凹部中，以形成用于开口装置的抓握元件的腔42a。换句话说，盖61部分地覆盖模具部分的凹部，以形成腔42a。盖61的表面610与模具部分6B的表面60A共面。结果，形成了平坦表面，其上布置有包装材料。
盖61从凹部的一端几乎延伸到另一端，留下小的开口空间41a。盖61的与所述开口41a相邻的远端是圆形的，并且包括与开口装置的形状相对应的弧形形状。尽管示出了弧形形状，但是盖元件6的远端可以根据需要和要求具有不同的形状。
所述开口空间41a类似于开口的第一部分(参见图6)，而腔42a用于模制抓握部分。如图所示，腔42a在其侧向尺寸上显著大于开口区域41a。可以说腔42a的平面尺寸或面积在包装材料上的投影大于基本上对应于包装材料坯料的区域3的开口41a的相应面积。因此，空间42a被称为腔，与第二半模6中被称为凹部的空间43a相反。
在图1中，包装材料坯料1沿着横向方向TD移动并且布置在覆盖第二半模的凹部43a和第一半模6A的开口41a的两个半模之间。两个半模和包装材料坯料1彼此相对地布置，使得开口41a面向由包装材料坯料1的穿透区域3分开的凹部43。
在半模被放置在包装材料坯料上之后，熔融的塑料材料71被注入到凹部43a中。这在图2中示出。更具体地，锥70略微缩回，并且熔融塑料通过通道73和喷嘴72以高压被压入凹部43a中。凹槽43a填充有形成开口装置的一部分43的熔融塑料。由于高压，塑料穿透区域3中的包装材料坯料并且还填充腔42a。包装材料的一部分遵循凹部的形状并且与熔融塑料邻接。区域42a中的熔体对应于开口装置的抓握部分。在该过程中，包装材料完全不移动，并且两个半模都被压在包装材料上。
图3示出了围绕轴线X-X旋转90度的模制设备的实施方式。熔体通过喷嘴72注入凹部并穿过材料。盖61沿横向方向延伸并且耦合到安装元件62。所述安装元件在竖直方向上能相对于半模部分6B移动。
图4示出了在已经执行熔化操作并且熔体被冷却之后的模制设备的另一布置。第一半模6在竖直方向上移动以将该半模与包装材料1分离。凹部43a与模具开口装置部分43分离。锥70封闭通道73，以防止熔融塑料流过喷嘴72。半模6和包装材料1之间的位移或距离大于部分43的高度。同样，第一半模6A被分成盖61和半模部分6B。盖61保持与包装材料1的表面610接触。半模部分6B移位，释放凹部42A。更具体地，部分6B沿着竖直方向VD向下移动。由此，模制的抓握部分42与凹部42a分离。盖61为包装材料提供稳定性，以防止材料1的不期望的弯曲。
图5示出了移除模制开口装置的最后步骤。为此，包装材料沿横向方向TD远离安装元件62移动。通过这样做，盖61从抓握部分和包装材料坯料之间的空间抽出，从而形成移位的抓握部分。一旦新模制的开口装置已经离开模制设备和两个半模之间的空间，半模部分6B就可以再次向上移动以用盖元件61覆盖凹部42A，同样第二半模6向下移位。将新的包装材料坯料1进给到设备中。
图6示出了由前述设备制造的开口装置的剖视图。
开口装置在穿透区域3中被模制到包装材料上。穿透区域3比包装材料坯料1的周围区域包括更小的厚度。例如，纤维素层已经被移除并且仅一个或多个塑料层和铝层保留在穿透区域3中。穿透区域3大于开口装置穿透区域3的材料桥接件40。因此，包装材料以这样的方式布置在模制设备中，使得区域3面向开口41a。
在一些其它替代方案中，由模制设备的半模施加的压力足够大以直接穿透包装材料，而不需要弱化的穿透区域3。在这种替代实施方式中，包装材料坯料1在穿透区域3中被穿透，撕开材料并向上弯曲包装材料坯料的一部分1A。被弯曲的材料在其表面上附接到第一部分41。
材料桥接件40将第一部分41与第二部分43邻接并连接。第二部分43不仅完全覆盖穿透区域3，而且延伸到包装材料的下侧上的周围区域上。其刚性地附接到包装材料，从而便于消费者打开区域2，以便当消费者拉动抓握部分42时防止第二部分的塑料材料被撕裂。
第一部分41以其近端41b附接到材料桥接件40，并且其远端41a附接到抓握部分42。更具体地，第一部分41从其近端朝向消费者区域2以及其远端弯曲。当开口装置例如通过注射成型被制成一体时，可以说第一部分41在一侧合并入材料桥接件40中，并且在另一侧并入抓握部分42中。抓握部分42从坯料1的表面移位距离D(未示出)。所述距离可以在小于一毫米至高达几毫米的范围内。例如，其可以在1.5mm至3.5mm的范围内，特别是2.5mm。这取决于在包装材料坯料1的表面上方的第一部分的突起。
在该实施方式中，第一部分包括圆形形状，使得远端41a的表面基本上垂直于坯料1的表面。圆形形状可以使得焦点或中心点F位于在抓握部分和坯料1的表面之间的空间61中。尽管这里示出圆形形状，但是可以使用其他形状，如弧形、抛物线形状等。
图7示出了用于制造根据本发明的开口装置的各种方法步骤。在步骤S1中，包装材料在两个半模之间移动。包装材料坯料包括具有纤维素材料层、一或多个塑料层合材料层和穿透区域的多层材料结构。在步骤S2中，第一半模包括在包装材料坯料的第一侧上具有开口的腔。所述腔通过相对于凹陷部分移动覆盖部分以部分地覆盖凹陷部分中的凹部而形成。覆盖部分布置成使得其与凹部6A的面向包装材料坯料的表面形成共面表面。开口的面向包装材料坯料的面积小于腔在坯料上的投影面积。
根据步骤S3，具有模具凹部的第二半模然后布置在包装材料坯料的另一侧上，由此开口区域与第二半模具凹部的凹部在所述穿透区域中部分地重叠。
在步骤S4中将塑料模制品注入到凹部或腔中，例如将其在高压下注入凹部中，从而穿透重叠区域中的材料。熔融的塑料或注入材料填充腔和凹部，并且随后至少部分地硬化以形成开口装置。
在步骤S5中，打开腔以释放抓握部分，并且移除抓握部分。可以分别以如步骤S3和S2这样相反的顺序实现打开。例如，凹陷部分可以远离包装材料坯料向下移动，同时盖保持面向包装材料胚料。为了移除抓握部分，包装材料坯料可以在纵向方向上移动。
附图标记表
1 包装材料坯料
3 穿透区域
4 开口装置
40 材料桥接件
41 第一部分
41a 远端
41b 近端
42 抓握部分
42a 腔
43 第二部分
43a 凹部
6 第二半模
6A 第一半模
6B 第一半模部分
60A 表面
61 盖
610 表面
70 锥
71 熔融塑料
72 喷嘴
73 通道
F 焦点中心
D 距离
TD 横向方向
LD 纵向方向
VD 竖直方向

Claims (13)

1.一种用于在包装材料(1)上制造开口装置的模制设备，其包括：
-第一半模(6A)，其在使用时面向所述包装材料(1)的第一侧；
-第二半模(6)，其与所述第一半模相对设置并具有凹部(43a)，所述凹部(43a)在使用时面向所述包装材料(1)的第二侧。
其中所述第一半模包括凹部和能移位的盖元件(61)，所述盖元件(61)部分地覆盖所述凹部，从而在所述第一半模(6A)内形成具有开口(41a)的腔(42a)，其中所述开口(41a)被布置成与所述第二半模(6)的所述凹部(43a)至少部分地相对。
2.根据权利要求1所述的模制设备，其中所述半模中的一个，特别是所述第二半模包括用于将熔融材料注射到所述凹部(43a)中的注射器喷嘴(72)，其中，所述熔融材料在使用时由于在所述凹部(43a)中形成的压力而穿透所述包装材料并且还填充所述腔(42a)，以产生延伸穿过所述包装材料的开口装置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的模制设备，其中所述盖元件(61)的表面(610)与所述第一半模(6B)的面向在所述第一半模(6A)中的所述凹部外侧的所述包装材料的表面形成平坦表面。
4.根据前述权利要求中任一项所述的模制设备，其中，所述盖元件(61)在侧向方向(LD)上从近端朝向与所述开口(41a)相邻的远端延伸。
5.根据权利要求4所述的模制设备，其中所述盖元件(61)的所述远端包括以下形状中的至少一种：
-弧形形状；
-抛物线形状；
-直线形状；
6.根据前述权利要求中任一项所述的模制设备，其中所述盖元件(61)和所述第一半模在垂直于所述第一半模(6A)的表面的竖直方向(VD)上能彼此相对移动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的模制设备，其中，当使用时，所述第一半模(6A)的部分(6B)能在垂直于所述包装材料(1)的所述第一侧的竖直方向(VD)上移动，从而将所述盖元件(61)与所述腔(42a)分离以重新形成所述凹部。
8.根据前述权利要求中任一项所述的模制设备，其中，当使用时，所述第二半模(6)能够在垂直于所述包装材料的所述第二侧的竖直方向(VD)上移动。
9.根据前述权利要求中任一项所述的模制设备，其中，所述包装材料(1)和所述盖元件(61)能够在横向方向(TD)上远离安装元件(62)彼此相对移动，所述安装元件(62)将所述盖元件(61)能移动耦合到所述第一半模()。
10.根据前述权利要求中任一项所述的模制设备，其中所述第一半模(6A)的所述腔(42a)包括在横向方向(TD)上延伸的附加的弧形凹部(42b)。
11.一种用于制造开口装置的方法，其包括以下步骤：
-提供具有多层材料结构的包装材料坯料，所述多层材料结构具有纤维素材料层、一个或多个塑料层合材料层和穿透区域；
-将包括具有开口的腔的第一半模布置在所述包装材料坯料的第一侧上，其中所述开口的面向所述第一侧的面积小于所述腔到所述第一侧上的投影面积；
-在包装材料坯料的与所述第一侧相对的第二侧上布置包括模具凹部的第二半模，其中所述开口与所述第二半模凹部在所述穿透区域中部分地重叠；
-将塑料熔体注入所述腔和所述凹部中的至少一个中，其中由于在所述腔或所述凹部中形成的压力，所述熔体穿透穿透区域并且还填充至少所述凹部和所述腔，从而形成开口装置；
-使用注入的所述塑料熔体在所述腔中形成所述开口装置的抓握部分；
-打开所述第一半模的所述腔以释放所述抓握部分；
-通过使所述第一半模和所述包装材料坯料相对移动，从所述腔移除所述抓握部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，打开所述腔的所述步骤包括：
-使所述第二半模和所述包装材料坯料在垂直于所述包装材料坯料的方向上彼此相对移动；
-通过在垂直于所述包装材料和覆盖部分的方向上相对于所述包装材料坯料和所述覆盖部分移动凹陷部分，将所述第一半模分成所述覆盖部分和所述凹陷部分，其中所述覆盖部分设置在所述包装材料坯料和所述抓握部分之间；
-在基本上平行于所述第一侧的方向上相对于所述抓握部分移动所述覆盖部分，以便在所述抓握部分和所述第一侧之间抽出所述覆盖部分。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中布置所述第一半模包括：
-提供具有凹部的半模部分；
-提供部分地覆盖所述凹部的覆盖部分，以形成具有开口的腔，其中盖部在垂直于与所述覆盖部分的面向所述第一侧的表面基本平行的平面的方向上能够相对于所述凹部移动；
-将所述覆盖部分设置在所述凹部中，以形成所述第一半模的平坦表面，所述平坦表面朝向所述第一侧。
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