一种水溶性包装袋的制作方法

专利名称：一种水溶性包装袋的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包含流体物质的水溶性包装袋，其中，当该包装袋溶解时流体物质被释放出来。
用于机洗衣物的洗涤剂化合物有多种形式。而最普遍的形式是洗衣粉或洗衣粒。但使用这种形式的洗涤剂存在一个问题，即当将洗涤剂加入洗衣机时，需要该洗涤剂能快速和完全地溶解在洗衣机内的水中，而不以固态形式与衣物接触。考虑到这一点，出现了许多寻求解决此问题的定量装置。欧洲专利第0 343 070号和第0 343 069号中公开的一种此类装置介绍了一种柔性织物滤袋，该滤袋装有用于机洗的颗粒状洗涤剂，滤袋的织物结构能让水透过，因此可让水进入该滤袋内并以水溶液形式透过袋壁将洗涤剂带走。尤其是近来，出现了由粉状洗涤剂压缩成片状的单位剂量洗涤剂。但这种洗涤剂片所遇到的问题是，该洗涤剂片既需要有足够的强度以便经得住贮存和运输，又需要能在洗衣机中快速分解和溶解。还有一个问题是需要防止该洗涤剂片“粘”在普通洗衣机的孔中和滚筒之间。最近这些问题通过在洗涤剂片中加入特效的化学分解物质而得到了处理，该分解物质使得洗涤剂片在洗衣机内水环境中能快速分解，还有一种处理方法是设置一种能促进洗涤剂片分解和防止产生“粘”现象的松散安装的网袋。不过，由于许多现行洗涤剂片包含漂白剂和其他刺激性物质，还存在如何处理该洗涤剂片的问题。
将洗涤剂化合物装在水溶性薄膜内早已为人所知。大多数与此相关的文献都介绍了一种利用垂直成型灌装密封(VFFS)方法形成的水溶性薄膜封套。但使用VFFS方法制造的封套存在一个问题，即由于工艺的限制，在角部进行密封重叠的位置，该封套会出现限定的密封薄弱点。这就会导致封套易于在运输过程中受冲击而破裂。为了克服这种VFFS方法制造的封套的问题，欧洲专利申请第0608910号公开了一种用于包装杀虫剂的热成型水溶性包装袋。不过该发明只是试图解决薄弱密封问题，EP-A-0608910的包装袋还存在其他的弱点，并且是特地为包装杀虫剂而设计的。
内含流体物质的水溶性包装袋在进行包装和运输时，成型的包装袋易于遭受相当大的冲击力。特定的问题是当许多这种包装袋松散地装在一个大容器内，然后再将该容器进行运输时，容器内的包装袋所遭受的冲击力会很大。问题在于，站在消费者的角度来看，只要有一个包装袋破裂，整个产品也就毁了，因为破裂包装袋中的流体物质会泄漏在所有的未破裂的包装袋上。发生这种事情会沉重打击顾客对该产品的信心。将破损降低到可接受的程度在衣物洗涤剂和其他家用消费品领域是个特别敏感的问题，而且至今还没得到解决。
本发明的目的是至少克服上述缺点的一部分，本发明的特别目的是提供一种包含流体物质的水溶性包装袋，其中的流体物质在该包装袋溶解时被释放出来，与已知水溶性包装袋相比，该包装袋具有更强的破裂抵抗能力。

发明内容
本发明提供包含流体物质的水溶性包装袋，其中的流体物质在该包装袋溶解时被释放出来，其特征在于，具有装纳流体物质的主体部分的包装袋包括通过热成型形成主体部分体壁的第一片水溶性材料，以及重叠在第一片上并沿被重叠片的连续区域与第一片水溶性材料进行密封而形成主体部分底壁的第二片水溶性材料，其特征还在于该包装袋的主体部分通常为圆顶形。
本发明人惊奇地发现，根据本发明的包装袋基本上能解决现有技术水溶性包装袋的上述问题和缺点。尤其是，根据本发明的包装袋能够经受包装和运输时的苛刻条件(达到商业可接受程度)，即使包装袋内的流体物质是如衣物洗涤剂之类的家用消费品。根据本发明热成型的包装袋和包装袋形成圆顶形状的组合使得根据本发明的包装袋具有了令人惊异的优点。与其他成型技术相比，热成型减少了在形成过程中薄膜的应力。如同下面所示，本发明人还发现，圆顶结构也使得薄膜厚度沿整个包装袋更为均匀，并增强了该包装袋的抗冲击能力。
在本发明的一个优选实施例中，底壁上方的体壁的最大高度最好小于或等于底壁的最大宽度。底壁最好为圆形，不过根据本发明的其他圆顶形主体部分也是可想象得到的。比如说，可以想到圆顶形包装袋可以有矩形、椭圆形、方形或三角形的底部。圆顶形包装袋的底部最好为平的。另外一种可选方式是，底部可以稍微有些内凹为外凸。在任何情况下，最终的包装袋不对称于底壁，虽然可以有一个或多个垂直于底壁的对称面。
水溶性薄膜，至少其体壁是可热成型的，在本发明的一个实施例中，水溶性薄膜由聚乙烯醇或聚乙烯醇的派生物制成。底壁的水溶性薄膜最好由与形成体壁一样的材料制成。体壁应该是热成型而不是冷成型，这一点非常重要，因为本发明人发现，冷成型增加了薄膜应力，结果削弱了最终成品的强度。
根据本发明的包装袋的热成型体壁的厚度最好基本上是均匀的。“基本上是均匀”是指在任何测量点，与热成型处理前的薄膜的初始厚度相比，热成型薄膜的厚度误差以小于±25％为好，小于±20％更好，而小于±15％就最好了。
薄膜的厚度在10微米到1000微米之间比较合适，在20微米到80微米之间更好，在40微米到60微米之间就最好了。
在本发明的一个实施例中，薄膜的外表经BITREXTM处理，用来阻碍儿童咽下根据本发明的包装袋。
包装袋内的物质可为液体、胶体或糊状物。如果该物质为液体，则在20℃和105S-1的条件下进行测量时，该液体的粘度以在100厘泊到1000厘泊之间为好，在300厘泊到800厘泊之间更好，在500厘泊到700厘泊之间还要好，在600厘泊左右就最好了。在本发明的一个优选实施例中，该物质的量为10到500毫升，在10到100毫升之间更好，在10到50毫升就最好了。袋内装20到30毫升的流体化合物比较合适。在本发明的一个特别优选实施例中，流体化合物为衣物洗涤剂、织物调节剂或织物护理乳之类的衣物处理剂。不过，其他家庭消费使用的化合物也是可以想象得到的，如消毒剂、个人护理品等。该化合物最好基本上非水溶液，不过该化合物也可包括一些水分，比如说在约1％到5％之间的水分。
本发明还涉及一种生产根据本发明的包装袋的工艺，该工艺包括下列步骤对第一片水溶性材料进行热成型处理，形成主体部分的圆顶形体壁；将流体物质装入主体部分；将第二片水溶性材料重叠在第一片上；和将第一和第二片沿包围流体物质的被重叠片的连续区域加热密封，形成主体部分的底壁。
在一种优选工艺中，第一片水溶性材料通过加热板进行热成型处理。最好是将第一片水溶性材料与加热板紧密接触，一般是通过在加热板和第一片水溶性材料之间建立一定的真空。通常，建立的真空小于0.6巴。另外一种可选方式是，将该片吹至与加热板接触。热成型中的薄片可被吹或吸离该加热板并进入一个合适的圆顶形模子。根据本发明的一方面，该工艺包括一个加入流体物质前的额外步骤，即对热成型完的体壁施加真空以便保持主体部分的形状，至少要保持到加热密封步骤完成。
本发明还涉及采用根据本发明的包装袋对衣物进行机洗的工艺，其中，包装袋内的流体物质包括衣物处理剂，该工艺包括以下步骤随同要洗的衣物在洗衣机内放入一个包装袋；和进行洗衣操作。


根据本发明的包装袋显示于附图中，在附图中，图1a、1b、1c和1d为根据本发明的第一种包装袋的不同视图，其中，主体部分的底壁为圆形；图2a、2b、2c和2d为根据本发明的第二种包装袋的不同视图，其中，主体部分的底壁为方形；图3a、3b、3c和3d为根据本发明的第三种包装袋的不同视图，其中，主体部分的底壁为椭圆形；图4a、4b、4c和4d为根据本发明的第四种包装袋的不同视图，其中，主体部分的底壁为三角形；图5a、5b、5c和5d为根据本发明的第五种包装袋的不同视图，其中，主体部分的底壁为矩形。
具体实施例方式
此实施例对一种热成型工艺进行了说明，在该工艺中，多个根据本发明的包装袋由两片水溶性材料制成。薄片上的凹处是利用具有多个型腔的成型模形成，该型腔的尺寸大致与被制作出的包装袋的尺寸一致。另外，对于所有的型腔，只用了一个加热板来对薄膜进行热成型处理，同样地，只对一个进行密封板进行了说明。
将第一片聚乙烯醇薄膜拉到成型模上，使薄膜重叠模子的多个型腔。每个型腔通常都为圆顶形并带有圆形边缘，该圆形边缘经进一步的圆整，以便去掉在工艺的成型或进行密封步骤中可能损伤到薄膜的锐边。每个型腔还包括一个凸出的周边凸缘。为了增大包装袋的强度，薄膜以无褶皱和最小的张力的形式被送入成型模中。在成型步骤中，薄膜被加热至100到120℃，最好为110℃左右，保持5秒钟，最好为约700微秒。用重叠在成型模的加热板对薄膜进行加热。在预热步骤中，让0.5巴的真空通过预热板以保证薄膜和预热板的紧密接触，该紧密接触保证了薄膜的加热均匀统一(真空度取决于工况和所使用的薄膜类型，不过在本文中发现小于0.6巴的真空比较合适)。不均匀加热会导致成型的包装袋有薄弱点。除了真空，还可以对薄膜吹以空气，使其与预热板紧密接触。
热成型的薄膜在型腔中被模制。通过将薄膜吹离加热板和/或通过抽吸薄膜使其进入型腔，从而在薄膜上形成许多凹处，在型腔壁上加上一定的真空，薄膜一旦成型，便会保持其热成型形状。真空至少要保持至少到包装袋的进行密封结束。一旦凹处形成并由真空保持在适当位置，就将化合物(在此例中为非水溶液液体洗涤剂)加入每个凹处中。然后将第二片聚乙烯酯薄膜越过已充填的凹处重叠在第一片上并用密封板进行加热密封。在这种情况下，一般为平板的加热密封板工作在约140到160℃的温度下，并以8到30公斤/平方厘米(最好为10到20公斤/平方厘米)的力贴在薄膜上1到2秒钟。围绕每个型腔的凸缘保证了薄膜沿凸缘密封到一起并形成连续的封口区。每个型腔的圆整边至少部分地由弹性可变形材料形成，如硅橡胶。这会减小施加在封口凸缘内侧边的作用力，从而避免对薄膜的热/压力损伤。
一经封口，就可用切割刀具将成型的包装袋从整张薄膜上分割下来。在此阶段，可以释放加在模子上的真空，并将成型的包装袋从成型模上推出。这样，包装袋置于成型模中完成了成型、充填和封口。另外，还在成型模上被切开。
在此工艺的成型、充填和封口步骤中，空气的相对湿度控制在约50％。这样做是为了保持薄膜的热封特性。对于更薄的薄膜，必须减小相对湿度，以保证薄膜具有相对低的塑性并变得更硬和更加易于处理。最佳包装袋形状的试验鉴定i)热成型过程中的薄膜薄化本试验的目的是在同样的工况、同样的拉伸深度和大致同样的容积的条件下，用同样的材料加工出形状不同的热成型包装袋。
然后用千分尺在成型的包装袋的几个特定点进行厚度测试。再将不同形状的结果进行比较。
工况为薄膜聚乙烯酯(由Chris Craft提供，参考号为CC8534)厚度75微米型腔容积约30毫升大气条件17℃，46％的相对湿度千分尺精确度5微米测量点 图示的矩形只是用于显示不同测点。
对于圆顶形包装袋，只有点A和E保持原样，而点B、C、D是等同点，在下面就由点F代表。

结果如下

这些结果显示，尽管热成型过程中发生薄化a)对于圆顶形，所有测试点处的薄化很均匀；和b)与其他形状相比，圆顶形在所有测试点处的薄化程度要低一些。
ii)冲击测试本测试的目的是为了显示圆顶形和其他形状的包装袋的抗冲击能力的差异。
测试中采用的是落球冲击测试。
将测试样品放在悬挂球的正下方的坚硬表面上。使球落下并撞击在样品的中心。然后检测样品记录破裂或泄漏情况。如果没有破裂或泄漏发生，再让样品承受连续的冲击，每次球的重量增加一点，直到发生破裂。
试验中使用了三种形状的包装袋，都采用相同的材料构成和相同的充填物，并具有大致相同的重量和尺寸。在包装袋的两侧(底部一例朝上和底部一侧朝下)重复该测试，对几个相同样品进行了测试并取平均值。
为达到平衡状态，测试前所有的样品都被暴露在测试现场条件下12小时。测试细节条件为球直径为38毫米的光滑半球形冲击面。
下落高度615毫米表面光滑无弹性板现场情况20℃，70％的相对湿度对圆顶形、三角形(即三角金字塔形)和立方形进行了测试。
每个包装袋都由Chris Craft提供的查询号为CC8534的聚乙烯酯制成。薄膜厚度为75微米。
结果如下

以上结果显示圆顶形的包装袋的抗冲击能力要强于立方形或三角形的包装袋。
iii)第二次冲击测试本测试旨在确定在多个包装袋装在纤维板箱的条件下，液态洗涤剂产品的圆顶形包装袋和三角形包装袋之间的抗冲击能力的区别。
内装液态衣物洗涤剂的22个根据本发明的圆顶形包装袋随便地放在纤维板箱中。该箱子由“M形凹槽”形材料制成，尺寸为170毫米×85毫米×54毫米，总装载重量为609克。将该箱子封上并从1.2米的高处以小尺寸面朝下落到坚硬平面上。
将对由相同重量和由相同薄膜制成的三角形包装袋的测试重复几次。
测试结果为，22个圆顶形包装袋中的3个出现少量泄漏，而22个三角形包装袋中的7个出现泄漏，其中5个泄漏情况非常严重。
权利要求
1.一种包装流体物质的水溶性包装袋，其中的流体物质在所述包装袋溶解时被释放出来，其特征在于，设有装纳流体物质的主体部分的所述包装袋包括通过热成型形成所述主体部分体壁的第一片水溶性材料，以及重叠在第一片上面并沿被重叠片的连续区域与第一片水溶性材料进行密封而形成所述主体部分底壁的第二片水溶性材料，其特征还在于所述包装袋的所述主体部分通常为圆顶形。
2.根据权利要求1所述的包装袋，其特征在于，所述底壁上方的体壁的最大高度最好小于或等于所述底壁的最大宽度。
3.根据权利要求1或2所述的包装袋，其特征在于，所述底壁通常为圆形。
4.根据权利要求1或2所述的包装袋，其特征在于，所述底壁通常为椭圆形。
5.根据权利要求1到4中任何一项所述的包装袋，其特征在于，所述底壁通常为平面，或者稍微有点内凹或外凸。
6.根据权利要求1到5中任何一项所述的包装袋，其特征在于，所述第一片水溶性材料包括聚乙烯酯或聚乙烯酯的派生物。
7.根据权利要求1到6中任何一项所述的包装袋，其特征在于，所述第二片水溶性材料包括聚乙烯酯或聚乙烯酯的派生物。
8.根据权利要求1到7中任何一项所述的包装袋，其特征在于，所述流体物质为液体、胶体或糊状物。
9.根据权利要求1到8中任何一项所述的包装袋，其特征在于，所述流体物质为家用消费品。
10.根据权利要求9所述的包装袋，其特征在于，所述流体物质为衣物洗涤剂化合物。
11.一种生产水溶性包装袋的工艺，其中，所述包装袋具有装纳流体物质的主体部分，一旦所述包装袋溶解，所述流体物质就被释放出来，所述工艺的特征在于，所述工艺包括如下步骤对第一片水溶性材料进行热成型，形成所述主体部分的圆顶形体壁；将所述流体物质装入所述主体部分；将第二片水溶性材料重叠在所述第一片上；和将第一和第二片沿包围所述流体物质的被重叠片的连续区域加热密封，形成所述主体部分的底壁。
12.根据权利要求11所述的工艺，其特征在于，所述第一片水溶性材料由加热板来进行热成型。
13.根据权利要求11或12所述的工艺，其特征在于，在加入所述流体物质前，为了保持所述主体部分的形状，在热成型的体壁上加上真空并至少保持到所述加热密封步骤完成。
14.一种采用根据权利要求1到10中的任何一项所述的包装袋来对衣物进行机洗的工艺，其特征在于，所述包装袋内的流体物质包括衣物处理剂，所述工艺包括如下步骤随同要洗的衣物在洗衣机内放入一个所述包装袋；和进行洗衣操作。
全文摘要
一种包装流体物质的水溶性包装袋,其中的流体物质在包装袋溶解时被释放出来,设有装纳流体物质的圆顶形主体部分的包装袋包括通过热成型形成主体部分体壁的第一片水溶性材料,以及重叠在第一片上面的第二片水溶性材料,第二片水溶性材料沿被重叠片的连续区域与第一片水溶性材料进行密封形成主体部分的底壁。
文档编号C11D17/04GK1344214SQ00805138
公开日2002年4月10日 申请日期2000年2月29日 优先权日1999年3月17日
发明者D·B·爱德华兹, W·J·麦卡锡, P·里查森 申请人:荷兰联合利华有限公司