专利名称：薄板轧辊，用于提供包装层压件的方法，以及包装层压件的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及包装材料的领域。更具体地，本发明涉及用于提供包装层压件的薄板轧辊。
背景技术：
用于封闭液体或者易流动的食品产品的包装材料通常是以连续的层压卷材的形式提供的。该包装材料具有由纸或者纸板箱做成的芯层，所述纸或者纸板箱的第一或者外部侧面覆盖了聚合物层。在另一侧面(也就是面对将要被封闭的产品的内侧)提供了多层薄片，通常包括聚合物材料层、阻挡层以及聚合物材料的附加层。
阻挡层包括首先也是最重要的组成氧气屏障的层。这样的层优选由金属箔层组成，最好是铝箔层。一次性包装容器，尤其是存储液体的容器，经常由层压包装材料制造，该层压包装材料由纸的屠体层组成，所述层覆盖了热塑性材料和铝箔。层压包装材料经常以卷材的形式提供，在自动包装机内，该卷材被卷在存储卷上，并且在已经从它们的存储卷上展开以及切成所需的宽度之后，通过折叠和密封的方法转换为包装容器。这种转换可以通过以下步骤来完成从存储卷上展开卷材，然后通过卷材的边缘经由重叠缝接合而形成管状体，之后在已经形成的管状体装满计划填充的产品并且通过重复的横向密封将其再分为单独的包装容器，其中横向密封垂直于管状体以一定的距离间隔设置。在所提供的填充产品已经封闭于管状体的密封分隔的部件之后，这些部件通过在横向密封区域内切割而从管状体脱离。然后通过沿着布置在包装材料上的折痕线折叠使再分的管状体的部件成形，从而形成所需形状的包装容器，例如平行六面体形状。这种类型的包装容器通常具有在包装材料内形成的孔形的开口槽、开口或狭缝，后者被可以撕掉的通常称为“拉片”的条所覆盖。可替代地，包装设备具有外部打开设备，该外部打开设备为例如塑料喷浇形式，具有用于再密封的螺旋盖，所述打开设备只能允许穿透与正在被打开的包装以及正在被使用的产品有关的包装层压件。与此相关，包装层压件具有开口，该开口由在芯层内的穿孔组成，仅留下阻挡层和热塑性塑料层覆盖该孔。因此，非纸层在整个层压包装材料延伸并且因此覆盖了芯层内的预穿孔。因此，当填充材料由诸如灭菌乳、或者诸如橙汁的酸性产品等无菌产品组成时，包装容器经常由包装层压件制造，该包装层压件包括铝箔层作为阻挡层，该阻挡层使包装不受可以氧化其内部以及损害其质量的诸如氧气的气体的渗透。为了实现预期的不渗透性，在包装成型期间或者当包装材料制造的时候，重要的是铝箔层不破损或者不被损坏，以及对于撕掉开口条(拉片)或者穿透打开设备的作用，重要的是铝箔层很好地附着到开孔周围和内部区域，因为不然的话打开操作可能很容易失败。因而，当覆盖条已经贴在预期的开口上的时候，虽然与此操作有关的此条可以被撕掉，但是塑料制品和铝箔的内衬没有被撕开。当使用穿透打开设备时，这个打开设备可能不能在铝箔和热塑性塑料层内做利落切割，从而导致了磨损的边缘。为此，包装材料的制造要经过一系列的层压步骤。在第一步，给预穿孔芯层施加热塑性材料层，并且将阻挡层施加于芯层的层压面，以及将热塑性材料的最外层层压到阻挡层。优选地，施加热塑性材料层到芯层的步骤和施加阻挡层的步骤可以在一个步骤中完成。在这一步骤，以及在最后的步骤，也就是，当热塑性材料的最外层被层压到阻挡层时，由于预穿孔的存在可能会出现不同的问题。随着层压芯材料从第一线路提供，以及阻挡层和最外层聚合物层从其他线路提供，芯材料、阻挡层和最外层聚合物层将被层压到彼此相对旋转的加压轧辊和冷却轧辊之间的夹内。典型地，加压轧辊具有刚性材料制成的芯体，和弱刚性材料制成的外表面，也就是，覆盖芯体的外表面是由比轧辊的芯体具有更多弹性的材料制成的。加压轧辊和冷却轧辊之间的夹的压紧力将迫使加压轧辊的外表面变形，以致加压轧辊的外表面的材料被迫在层压站的供给方向或者机器方向上移动。当芯层层压件的预穿孔进入夹时，覆盖了孔的膜(即由热塑性材料层、阻挡层和 热塑性材料的另一层构成的夹心层)将比具有纸或纸箱的芯层的包装材料部分更加具有弹性并且更能够延伸。因此，加压轧辊的外表面的变形可能迫使覆盖预穿孔的膜伸展和变形，从而在层压站的机器方向导致打摺的效果。在层压的最后一个步骤期间，阻挡层和热塑性塑料层将因此被卷起和收拢，以致拉伸应力集中在包装材料之内。这种情况可能引起阻挡层断裂，其中包装材料的阻挡性能丧失或者显著降低。有瑕疵的层压孔导致废弃材料增加。
发明内容
因此，本发明的一个目标为克服或缓解上述问题。本发明的进一步的目标为提闻制造包装材料的广量。本发明的又一个目标为提供一种包装层压件，该包装层压件在包装层压件的芯层的预穿孔的区域内表现出减少的松懈性(floppiness)。根据本发明的第一个方面，提供了一种用于层压包装层压件的薄板轧辊，所述轧辊包括至少一个凹槽，所述凹槽沿着所述轧辊的圆周延伸并且在两圆周部分之间形成边界，其中所述两圆周部分的每个在所述轧辊的表面区域周围连续延伸。由于通过允许弹性表面经由凹槽的方式横向地位移，有利于减少轧辊的弹性表面的打摺。所述至少一个凹槽可以垂直于所述轧辊的纵轴延伸，或者所述至少一个凹槽可以沿着所述轧辊的圆周成螺旋形延伸。所述至少一个凹槽可以进一步以相对于所述薄板轧辊的纵轴的恒定角度延伸。在层压期间，可使用相对简单的制造设备，仍然提供弹性材料的高效的位移，这一点是非常有利的。所述薄板轧辊的外表面可以由弹性材料做成，该弹性材料具有50到100邵氏硬度A的硬度，其允许使用现有的材料。所述至少一个凹槽的宽度可以在O. 2和2. 5mm之间，以及所述至少一个凹槽的深度在0.2和1.5_之间。由于诸如例如层压的预穿孔的薄膜可以设置在至少一个凹槽内，以致覆盖在预穿孔的膜收缩进入到至少一个凹槽内，并且由于该移动的膜，可以有利于使滞留的空气在膜和相邻的压层之间形成的空间内移动。因此，层压产品的质量被提高了，并且同时由于空气通道的存在，使得层压膜更坚固。所述至少一个凹槽可以沿着所述轧辊的完整圆周延伸。因此，如果具有预穿孔的材料将要被层压，轧辊的角位置不需要与将要被层压的材料的确切的位置同步。所述薄板轧辊可以包括多个凹槽，其中所述多个凹槽被布置在特定的圆周部分，以致在圆周部分之内的两个相邻的凹槽之间的距离远远小于两个相邻圆周部分之间的距离。所述薄板轧辊也可以包括多个凹槽，其中所述多个凹槽被布置在从所述轧辊的第一末端到所述轧辊的第二末端，以致两个相邻的凹槽之间的距离为常数。因此，轧辊可以被构建用于在对应于包装层压件的薄膜的位置具有凹槽的特殊的包装材料，或者作为用于各类包装层压件的通用轧辊。根据本发明的第二个方面，提供了一种用于提供包装层压件的方法。所述方法包括供给芯层卷材和热塑性材料的至少一层穿过冷却轧辊和根据本发明的第一个方面所述的薄板轧辊之间的夹的步骤。所述芯层可以包括至少一个预穿孔，以及所述方法还包括供给阻挡层穿过所述 夹。根据本发明的第三个方面，提供了一种包括具有至少一个面被阻挡层覆盖的通孔的芯层以及外聚合物材料层的包装层压件。所述外聚合物层和所述阻挡层被向彼此进行层压，以致所述聚合物层和所述阻挡层沿在所述至少一个通孔的区域内由这两个层所形成的平行的、视觉可检测到的充气通道彼此分开。由于阻挡层在通孔的区域内仍然完整，因此所得包装层压件具有较高的质量，这一点是非常有利的。在根据本发明的第三个方面所述的方法的优先的实施方式内，所述视觉可检测到的充气通道在与所述芯层的相对纵向边缘平行的方向延伸。所述芯层可以由纸或者纸板箱制成，所述阻挡层可以由铝制成，以及所述包装层压件的第二侧面覆盖了一层聚合物材料。因此，包装层压件是很容易获得的材料，还提供对氧气的闻效的阻挡。根据本发明的第四个方面，提供了一种用于封闭食品产品的包装件，其中所述包装件由根据本发明的第三个方面所述的包装层压件制成。
本发明的以上所述的，以及附加的目标、特征和优势将通过以下说明性的和非限制性的对本发明的优选的实施方式的详细描述，并且参照附图得到更好的理解。在附图中图I所示为用于层压包装材料线路的图解，该线路包括两个压力夹，其中的至少一个压力夹使用依照本发明的薄板轧辊；图2为根据现有技术用于薄板轧辊的压力夹的剖视图；图3a为根据一个实施方式的薄板轧辊的透视图；图3b为图3a的薄板轧辊的部分的详细的侧面视图；图4为根据一个实施方式使用薄板轧辊的压力夹的剖视图；图5为图4所示的压力夹的放大的俯视图；以及图6为根据本发明的一个实施方式通过使用薄板轧辊所制造的包装材料的剖视图。
具体实施例方式用于制造在此处被提及的类型的包装层压件的内部部分的典型线路，该线路在图I内用图解法显示出来，其包括包含有纤维材料卷材21的存储卷20，该卷材即纸或者纸箱，在其侧面的一侧，可以显示出诸如聚乙烯的热塑性材料的薄的涂层。包含薄的铝箔卷材23 (5-20 μ m)的存储卷被指定为22以及用于形成熔融的层压的热塑性塑料层25 (优选为聚乙烯)的膜的挤压机被指定为24。薄板轧辊10在压力夹26内与冷却对辊41相互作用，并且还在由这些元件构成的层压机内与挤压机24相互作用，该冷却对辊具有钢制的表面。半成品的包装层压件从第一层压机10，41，24被推进到第二层压机，根据本发明，该第二层压机包括压力夹32、具有薄板轧辊28、以及冷却对辊29和挤压机30，它们可以被布置用来一起挤压出双面熔融聚合物膜或者由两种不同的热塑性材料组成的层31。在第二层压机28，29，30内，来自第一层压机10，41，24的半成品包装层压件与该双面膜31 —起被层压到显示为铝箔的层压件的侧面。例如，双面膜可以包括被层压到最接近铝箔的诸如例如乙烯丙烯酸乙酯，EAA之类的聚合物黏合剂，以及在其外表面的诸如例如LDPE之类的低密度聚乙烯聚合物。在图I所示的层压线路操作期间，薄板轧辊10通常具有达到800m/min的圆周速 度，优选地为300-700m/min，以及更优选地为400-700m/min。在压力夹26内的线路负载通常为20-60N/mm，优选地为20_50N/mm，以及压力夹的长度为至少20mm，优选地为20_35mm，以及更优选地为20-30mm。虽然已经描述了特定的材料，但是实施方式可能包括诸如例如预制吹塑膜、金属化薄膜的阻挡层或者通过其他方法涂覆的膜之类的聚合物阻挡层。更进一步，热塑性聚合物层可以作为挤压涂覆层(即固化熔体挤压涂覆层)被提供。参照图2，显示了现有技术薄板轧辊和冷却轧辊之间的压力夹。该压力夹是通过薄板轧辊28的弹性表面50和冷却轧辊29之间的空间确定的。薄板轧辊28按照方向A旋转，同时冷却轧辊29按照方向B旋转。包括芯层21和热塑性塑料层25的第一层压件是从第一线路LI被供给的。阻挡层23朝着压力夹以及第一层压件进料、以及由挤压聚合物材料形成的第二热塑性材料层31从第二线路L2被供给。芯层21是预穿孔的以提供孔眼，这在图中显示为芯层21的中断。薄板轧辊的弹性材料50将被促使在供给方向A卷起，因此拉伸和卷起通过热塑性塑料层25、阻挡层23、以及热塑性材料层31形成的膜。这是由于该膜比还带着芯层的包装层压件部分更具有弹性。所以，可能出现皱褶，从而提高在覆盖预穿孔的膜内的破裂风险。参照图3a和3b，显示了根据一个实施方式的薄板轧辊100。该薄板轧辊100可以被布置成如同图I的薄板轧辊10、图I的薄板轧辊28、或者此两种薄板轧辊。该薄板轧辊具有纵轴110，并且该轧辊100通过冷却轧辊29进行驱动，而该冷却轧辊通过用于旋转薄板轧辊100围绕纵轴110的发动机(未显示)进行驱动。薄板轧辊100的外表面120由弹性材料做成，以致该薄板轧辊100可以沿着薄板轧辊100的完整长度提供均匀的压力，因此补偿轧辊100的冲压表面上的任何不规则性。薄板轧辊的外表面的弹性材料可以例如具有50到100邵氏硬度A的硬度。该薄板轧辊100可以具有100到450mm的直径。该薄板轧辊100还包括多个周向凹槽130，该凹槽垂直于轧辊100的纵轴110延伸。凹槽130的布置可以有不同的配置。例如，轧辊可以具有多个环形的凹槽，该凹槽沿着轧辊的圆周延伸，要么垂直于轧辊的纵轴，要么在非垂直的角度。在另一个实施方式中，轧辊可以具有一个凹槽，该凹槽从轧辊的第一个端部到轧辊的第二个端部在螺旋方向上延伸。优选地，这种螺旋状的凹槽可以在相对于轧辊的纵轴的恒定的角度延伸。在又一个实施方式中，轧辊可以具有多个波状的凹槽，该凹槽沿着轧辊的圆周垂直于轧辊的纵轴延伸，或者具有一个波状的凹槽，该凹槽从轧辊的第一个端部到轧辊的第二个端部在螺旋方向上延伸。在一个实施方式中，凹槽130被沿着薄板轧辊100的完整的长度等间距配置。在另一个实施方式中，凹槽130被提供在沿着轧辊100的长度的特定区域135内。这个特殊的实施方式显示在图3b内。每个凹槽的宽度在O. 3和2. 5mm之间，优选地在O. 35和I. 5mm之间。每个凹槽的深度可以为O. 2mm或者更多，优选地在O. 5和I. 5mm之间。两个相邻的凹槽之间的距离可以在2和8mm之间，取决于孔的大小和芯层的厚度。 例如，更大的孔和更厚的芯层可能需要两个相邻的凹槽之间更小的距离。再次参照图3a和3b，薄板轧辊具有四个等间距配置的凹槽区域135。每个区域135包括5个周向凹槽130，这些凹槽布置为彼此相隔6mm的距离。因此，每个区域135的宽度为大约2. 65cm。应当指出的是图3a和3b不是按比例绘制的。当包装层压件通过薄板轧辊100进行接触和引导时，每个区域135布置在与包装层压件的预层压孔的横向位置相一致的位置。因此，图3a的层轧辊被构造成层压具有与四个包装相一致的宽度的卷材。当包装层压件进入到薄板轧辊100和冷却轧辊之间的压力夹时，凹槽130将允许轧辊100的弹性材料沿着轧辊100的纵向方向横向移动，而不是在供给方向(即圆周方向)滚动或者卷起，这些已经参照图2在前面进行了描述。压力夹如图4所图示，在图4内，薄板轧辊100替代了图I的轧辊28。压力夹是通过薄板轧辊100的弹性表面150和冷却轧辊200之间的空间确定的。薄板轧辊100按照方向A旋转，同时冷却轧辊200按照方向B旋转。第一层压件是从第一线路LI被供给的，包括芯层21和热塑性塑料层25。阻挡层23朝着压力夹以及第一层压件进料、以及由挤压聚合物材料形成的第二热塑性材料层31从第二线路L2被供给。芯层21是预穿孔的以提供孔眼，这在图中显示为芯层21的中断。薄板轧辊的弹性材料150将被促使在供给方向A卷起。然而，由于凹槽的存在(在图4内未显示)，该弹性材料将被允许收缩并且不但按照供给方向A移动，而且也可以在横向移动。因此，如图4所示，由此产生的压力夹在孔的区域内没有无意的皱褶或折叠。在图5内，从上面显示了压力夹的一部分。作为从接收芯层的预穿孔的凹槽区域135提取的部分，其通过薄板轧辊100压到冷却轧辊200上形成。热塑性塑料层25和阻挡层23从第一线路被供给，热塑性塑料层31从第二线路被供给，这两个层在压力夹内被层压。当热塑性塑料层25和阻挡层23通过薄板轧辊100被定向时，层压板将被设置在凹槽130内，以致层压板被允许收缩到凹槽内。这是由于这样的事实，即每个凹槽130的宽度足够大，而在同一时间层压板的弹性将促使板朝向薄板轧辊100的表面。因此，层压板的表面在凹槽130的位置将不是平面的。另一方面，第二热塑性材料层31通过冷却轧辊200被定向。由于没有凹槽130，冷却轧辊200的表面是平面，所以在凹槽130的位置，热塑性材料层31不会接触到阻挡层23。因此，空气将被允许在阻挡层23和热塑性材料层31之间形成的通道内移动；并且由于孔的边缘的存在，使得被困的空气可以通过通道逃逸，这一点是非常有利的。由此避免了压力的积累，并且减少了由包装材料内的空气爆炸引起的缺陷。此外，空气通道将向覆盖预穿孔的层压膜提供稳定性。通过使用根据本发明所述的薄板轧辊100，可以提供包装层压件来增加具有预层压孔的包装的制造产量。这是由于在薄板轧辊内的凹槽的存在使薄板轧辊的弹性表面能够横向移动并且因此减少膜的打摺，此外，通过根据特定的尺寸设计凹槽，可以避免被困的空气在膜内引起爆炸而导致膜内的破裂。而且，由于空气通道将使膜稳定，使得它在通道方向更加坚固。通过将阻挡层23夹在热塑性塑料层25，31之间而在预穿孔形成的膜将通过在包装层压件内封闭空气的事实来被塑造得更具有刚性。这显示在图6中，图6所示的是通过使用根据本发明所述的薄板轧辊100形成的包装层压 件300的剖视图。包装层压件300包括封闭空气的阻挡层23和热塑性塑料层31之间的纵向部分330。由于空气夹杂在膜内，按照之前的描述，包装层压件以及由包装层压件加工而成的包装的稳健性增加。由于膜的稳定性增加，这使得覆盖在孔上的膜通过利落地切割而被打开。因此，提高了用户打开膜的体验以及通过所描述的包装层压件加工而成的包装的整体质量。以上参照一些实施方式对本发明进行了主要的描述。然而，对本领域的技术人员而言容易领会到，除了以上公开的实施方式，其他实施方式同样可能在所附权利要求限定的本发明的范围内。例如，薄板轧辊也可以被用于现有的或者后来的层压站内，在层压站内热塑性聚合物层也应用于纸板的反面，即朝向包装层压件生产的包装的外面的面。
权利要求
1.一种用于层压包装层压件(23，25，31)的薄板轧辊(10，28，100)，所述轧辊包括至少一个凹槽(130)，所述凹槽沿着所述轧辊的圆周延伸并且在所述轧辊的两圆周部分之间形成边界，其中所述两圆周部分的每个沿着所述凹槽(130)连续延伸。
2.根据权利要求I所述的薄板轧辊，其中所述至少一个凹槽(130)垂直于所述轧辊的纵轴延伸。
3.根据权利要求I所述的薄板轧辊，其中所述至少一个凹槽(130)沿着所述轧辊的圆周成螺旋形延伸。
4.根据权利要求I到3的任一项所述的薄板轧辊，其中所述至少一个凹槽(130)以相对于所述轧辊的纵轴的恒定角度延伸。
5.根据权利要求I到4的任一项所述的薄板轧辊，其中所述薄板轧辊的外表面由弹性材料制成，所述弹性材料具有50到100邵氏硬度A的硬度，优选地为65-85邵氏硬度A。
6.根据权利要求I到5的任一项所述的薄板轧辊，其中所述至少一个凹槽(130)的宽度在O. 2和2. 5mm之间。
7.根据权利要求I到6的任一项所述的薄板轧辊，其中所述至少一个凹槽(130)的深度在O. 2和I. 5mm之间。
8.根据前述权利要求的任一项所述的薄板轧辊，其中所述至少一个凹槽(130)沿着所述轧棍的完整圆周延伸。
9.根据前述权利要求的任一项所述的薄板轧辊，包括复数个凹槽(130)，其中所述复数个凹槽(130)被布置在特定的圆周部分(135)，使得在圆周部分(135)之内的两个相邻的凹槽(130)之间的距离(远远)小于两个相邻圆周部分(135)之间的距离。
10.根据权利要求I到9的任一项所述的薄板轧辊，包括复数个凹槽(130)，其中所述复数个凹槽(130)被布置在从所述轧辊的第一末端到所述轧辊的第二末端，以致两个相邻的凹槽(130)之间的距离为常数。
11.一种用于提供包装层压件的方法，包括供给芯层卷材和至少一个热塑性材料层穿过冷却轧辊和根据权利要求I到10的任一项所述的薄板轧辊之间的夹的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述芯层包括至少一个预穿孔。
13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括供给阻挡层穿过所述夹。
14.包装层压件，其包括具有至少一个通孔的芯层(21)以及外聚合物材料层(31)，所述通孔在一侧被阻挡层(23)所覆盖，其特征在于，所述外聚合物层(31)和所述阻挡层(23)被向彼此进行层压，以致所述聚合物层(31)和所述阻挡层(23)沿在所述至少一个通孔的区域内由这两个层所形成的平行的、视觉可检测到的充气通道彼此分开。
15.根据权利要求14所述的包装层压件，其中所述视觉可检测到的充气通道在与所述芯层的相对纵向边缘平行的方向延伸。
16.根据权利要求14或15所述的包装层压件，其中所述芯层(21)由纸或者纸板箱制成。
17.根据权利要求14-16所述的包装层压件，其中所述阻挡层(23)由铝制成。
18.根据权利要求14到17的任一项所述的包装层压件，其中所述包装层压件的第二侧面覆盖了一层聚合物材料。
19.一种用于封闭食品产品的包装件，其中所述包装件由根据权利要求14到18的任一项所述的包装层压件 制成。
全文摘要
提供了一种用于层压包装层压件(23,25,31)的薄板轧辊(10,28,100)，所述轧辊包括至少一个凹槽(130)，所述凹槽沿着所述轧辊的圆周延伸并且在两圆周部分之间形成边界，其中所述两圆周部分的每个在所述轧辊的表面区域周围连续延伸。此外，还提出了一种提供包装层压件的方法以及此类的包装层压件。
文档编号B32B38/04GK102869509SQ201180019176
公开日2013年1月9日 申请日期2011年4月13日 优先权日2010年4月15日
发明者约恩·波斯托阿克, 奥克·佩尔松, 斯文·凯特, 克里斯特·乌瓦纳斯, 安德烈斯·赫斯马克, 芒努斯·尤斯特 申请人:利乐拉瓦尔集团及财务有限公司