专利名称：连续形成、密封和充填软性包装的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种连续形成、密封软性包装和为软性包装充填材料的方法和系统以在输送系统的输出端实现包装的快速生产。本发明特别涉及一种在无菌或者超净环境下连续形成、密封软性包装和为软性包装充填经热的巴式杀菌或者无菌的饮料，以及在洁净的环境下对在无菌环境中形成的包装在输送到装箱机或者其它后续包装形成设备的路径中进行后续处理的系统和方法。
相关技术的描述目前已经利用各种技术和设备实现软性包装，特别是无菌包装的形成、密封和充填。但是，由于将被充填的和待形成的包装的性质以及无菌环境的要求，常规系统还没有实现足够快速的生产率以在装配线中达到所需的效率。
优选的是，希望装配线达到80％-85％的效率，但是目前这样的效率还未达到。因此，在本技术领域中需要一种能够以比现有的技术和系统更快的速度连续形成、密封和充填软性包装的系统和方法。
本发明概述因此，本发明的一个主要方面是提供一种能够以高的效率和生产速度连续形成、密封和充填软性包装的系统和方法。
本发明的另一个方面是提供一种利用由卷料供给的软性材料的连续板连续形成软性包装的系统，其中所形成的包装具有底部和顶部角撑板。
在本发明的另一个方面中，材料的连续板是连续形成的以及以连续移动的方式被充填有液体，并且不会使包装在通过输送系统的各个操作工位时停止或者转位。
通过提供一种连续形成、密封软性包装和为软性包装充填材料的方法来实现本发明的这些和其它方面，该方法包括下列步骤(a)将塑料片材的连续板供给到包装形成单元中；(b)从形成单元输出包括一系列并列成形包装的连续包装板，成形的包装具有封闭的底部；两个敞开的侧部和一个限定充填开口的敞开的顶部；(c)连续地供给包装板通过侧部缝合单元的同时密封敞开侧部；(d)连续地供给包装板通过充填单元的同时通过所述敞开的顶部为包装充填液体；(e)连续地供给包装板通过顶部密封单元的同时密封各个包装的敞开顶部；以及(f)从包装板上切断各个被充填和密封的包装以形成各个包装。
在本发明的方法中，如果需要对充填的包装进行杀菌，那么在上述步骤(a)和(b)之间执行一个对包装板进行杀菌的步骤。
在本发明的方法中，最好在无菌或者超净的环境内进行上述的步骤(a)至(e)。但是，从包装板上切断各个被充填和密封的包装以形成各个包装；在包装板上将一个饮用麦管固定在每一个包装上；以及形成辅助包装的步骤仅在一个洁净，而不是无菌或者超净的环境下执行。
本发明还涉及一种包括组合在一起用于执行本发明方法的上述步骤的各个装置和单元的系统。
本发明的其它变型可包括将一个倾倒口附在包装的充填开口上的步骤；为所述包装充填低酸性饮料或者食品，诸如奶制品，或者酸性较高的饮料，诸如橙汁；包括桔浆或者水果颗粒的颗粒材料的步骤；以及将箔-塑料以及塑料-塑料层压材料用于包装板材料。
从下面的详细描述中可以明显地看出本发明的其他适用范围。但是，应该理解的是，下面给出的详细描述和特定实施例，同时说明了本发明的优选实施方案，仅是说明性的，这是由于本领域普通技术人员从下面的详细描述中可以明显地看出在本发明的精神和保护范围内的各种改进和变型。
从下面的详细描述中可以明显地看出本发明的其它适用范围。但是，应该理解的是，下面给出的详细描述和特定实施例，同时说明了本发明的优选实施方案，其仅是说明性的，这是由于本领域普通技术人员从下面的详细描述中可以明显地看出在本发明的精神和保护范围内的各种改进和变型。
附图的简要说明从下面的详细描述和附图中可以更充分地理解本发明，这里所给出的附图仅是说明性的，并不是对本发明的限定，在附图中
图1是说明本发明所涉及的一种用于在无菌环境下充填软性包装的系统和方法的示意性框图；图2是说明图1的形成、充填和密封系统的进一步细节的示意性框图；图3是表示用于执行图1中的系统的方法的设备的一个可行的实施例的透视图；图4是图1的系统的软性包装的形成部分的示意图，其中示出了用于软性包装的顶部和底部角撑板结构的形成的细节；以及图5是表示本发明所涉及的用于充填形成在连续板中的软性包装的旋转充填转台和喷嘴组件的透视图。
优选实施例的详细描述参见图1，其中示出了一个能够在无菌或者超净环境下充填和密封软性包装、接着在一个洁净环境下对包装进行后续处理和辅助包装的完整系统。
提供经巴式消毒的果汁或者其它饮料10的饮料源以将液体供给到设置在无菌外壳12内的冷充填旋转填充机14。供给连续无菌板的袋成型机16以对于200毫升600ppm以及对于330毫升300ppm的速度在并排的位置中在板中形成包装。袋成型机16包括下面会描述的角撑板形成机构以及侧部密封机构8和顶部密封机构18。
在无菌或者超净环境以外，但在清洁环境内，设置麦管施加装置20、产品冲切和代码日期标注装置22、以及在系统的输出处的高速拾取和放置箱安装、包装和封闭机构30。产品转移输送系统24设置在无菌板袋成型机16和辅助包装装置30之间，并且这样一个输送系统可包括包装重量监测检测器和滑脱保护器28以提供所形成的和充填的包装的均匀连续的生产量。
图2披露了用于图1的系统中的包装形成和杀菌机构的具体结构，并且这里所用的相同的附图标记表示各个附图中的相同的部件。用于形成板W的片材可设置在包装卷料供给器6上。接着板W移动通过杀菌机构7，杀菌机构7最好利用非过氧化氢、紫外线辐射和加热对板材料进行处理。板W从杀菌机构7排出，并且移动通过袋侧部密封转台8，袋侧部密封转台8形成袋P的侧缝，如后面参照图5详细描述的。板W绕过空转辊9达到冷袋充填机11的周边，如图3和图5中详细示出的。从充填机11排出的板W上的充填的袋通过连续超声波顶部密封机18，连续超声波顶部密封机18能够密封充填的袋的顶部开口。在这点上，包装可从无菌或者超净环境来到清洁的环境，这是由于其中带有无菌液体或者其它材料的包装已经被密封。从密封机18排出的板W通过麦管施加装置20，麦管施加装置20可将麦管固定到每一个包装上。接着，板W通过冲压穿孔或者切割机22，并且密封的包装被分离成各个包装以由辅助包装30处理，辅助包装30可以大约720ppm的速度形成箱、多件等。
图3是表示图2的系统的部件的具体形状和内部连接的一个实施例的透视图。如图3中所示的，卷料6设置在卷筒上，卷筒供给板W片材并使之通过杀菌机、角撑板形成机构、侧部密封转台8和旋转充填转台11；并且通过一个输送机和麦管施加装置以及冲切转台22输出。在不脱离本发明的精神和保护范围的基础上可使用图3中的系统的部件的各种具体形式。
参见图4，其中示出了本发明所涉及的用于形成软性包装P的顶部和底部角撑板的角撑板形成机构的一个实施例。板W被供给通过金属犁形器具13，金属犁形器具13包括带有由一对板15限定的输出狭槽的漏斗形通道。底部角撑板BG从狭槽排出并且与板W一起进入用于形成包装P的顶部角撑板TG的工位。顶部角撑板形成机构包括顶部角撑板折叠板16，顶部角撑板折叠板16在板W中形成顶部角撑板TG。带有在这里形成的角撑板的包装P接着被输送到图2的侧缝形成机构8中。
本发明的优选实施例所涉及的包装P包括底部角撑板BG、顶部角撑板TG、充填开口FO和腰部PW，腰部PW有助于使消费者舒适地握持和控制包装。如图5中所示的，利用旋转充填机11的喷嘴11A将液体引入到开口FO中。箭头A表示从喷嘴11A引入到开口FO中，箭头B表示在完成充填后将那些喷嘴从开口移除。换言之，旋转充填机能够通过顶部开口FO对包装P进行快速连续的充填，并且在充填过程中包装不会出现停止或者转位。
包装P可由塑料、塑料的层压制品、软性箔层压制品、箔和塑料的组合以及其它任何适合的软性材料制成。
尽管对本发明进行了描述，但是显然可以多种方式对其改变。这样的变型不能被认为脱离了本发明的精神和保护范围，对于本领域普通技术人员来说，所有这样的变型显然也包含在下面的权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种连续形成软性包装、密封软性包装和为软性包装充填材料的方法，该方法包括下列步骤(a)将塑料片材制成的连续板供给到包装形成单元中；(b)从所述形成单元输出一个包括一系列并列成形的包装的连续包装板，所述成形的包装具有封闭的底部；两个敞开的侧部和一个限定了充填开口的敞开的顶部；(c)在连续地输送包装板而使其通过侧部缝合单元的同时，密封所述敞开的侧部；(d)在连续地输送包装板而使其通过充填单元的同时，通过所述敞开的顶部为所述包装充填液体；(e)在连续地输送包装板而使其通过顶部密封单元的同时，密封各个包装的敞开的顶部；以及(f)从板上切断各个被充填和密封的包装以形成各个包装。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下列步骤在步骤(a)和(b)之间对板进行杀菌处理。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下列步骤在步骤(e)和(f)之间将一个饮用麦管固定在板上的每一个包装上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下列步骤在步骤(e)和(f)之间将一个饮用麦管固定在板上的每一个包装上。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成单元沿着一个纵向轴线连续地折叠所述塑料片材以形成纵向角撑板，所述纵向角撑板形成包装的底部。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述形成单元接着连续形成每一个包装的顶部角撑板结构。
7.一种连续形成软性包装、密封软性包装和为软性包装充填液体的系统，该系统包括(a)用于将塑料片材的连续板供给到包装形成单元中的装置；(b)用于从所述形成单元输出一个包括一系列并列成形的包装的连续包装板的装置，所述成形的包装具有封闭的底部；两个敞开的侧部和一个限定了充填开口的敞开的顶部；(c)用于在连续地输送包装板而通过侧部缝合单元的同时密封所述敞开的侧部的装置；(d)用于在连续地输送包装板而通过充填单元的同时通过所述敞开的顶部为所述包装充填液体的装置；(e)用于在连续地输送包装板而通过顶部密封单元的同时密封各个包装的敞开顶部的装置；以及(f)用于从板上切断各个被充填和密封的包装以形成各个包装的装置。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于在利用装置(a)和(b)执行的功能之间对板进行杀菌处理的装置。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括能够在利用装置(e)和(f)执行的功能之间将一个饮用麦管固定在板上的每一个包装上的装置。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括能够在利用装置(e)和(f)执行的功能之间将一个饮用麦管固定在板上的每一个包装上的装置。
11.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述形成单元沿着一个纵向轴线连续地折叠所述塑料片材以形成纵向角撑板，所述纵向角撑板形成包装的底部。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述形成单元接着连续形成每一个包装的顶部角撑板结构。
13.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于在装置(b)至(e)周围保持一种无菌环境的装置。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于在装置(f)周围保持一种洁净的但非无菌环境的装置。
15.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于在所述固定饮用麦管的装置周围保持一种洁净的但非无菌环境的装置。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下列步骤在步骤(b)到(e)的过程中保持一种无菌的环境。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下列步骤在步骤(f)过程中保持一种洁净的但非无菌的环境。
18.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下列步骤在固定饮用麦管的过程中保持一种洁净的但非无菌的环境。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于200毫升的袋，所述包装生产量大约为每分钟660个包装。
20.如权利要求7所述的系统，其特征在于，对于200毫升的袋，所述包装生产量大约为每分钟660个包装。
全文摘要
本发明涉及一种用于连续形成、密封(8)软性包装并且为软性包装充填(11)无菌饮料的系统和方法，在不使包装停止和转位的情况下实现成型、密封和充填以达到高生产速度和效率。板供给装置(6)将片材输入到系统中，片材在形成单元中连续形成一系列并排成形的包装。利用能形成顶部和底部角撑板、密封的侧缝(8)以及具有将液体充填在其中的敞开顶部的折叠技术形成包装。形成包装的整个板被输送通过充填装置(11)，充填装置(11)对板形包装连续充填。接着连续密封(18)包装的顶部充填开口，在无菌或者超净环境下进行制造。接着在洁净环境下对包装进行后处理。后处理包括将饮用麦管(20)固定在包装上，将包装切成各个包装，并且对各个包装进行辅助包装(30)形成箱或者多件。
文档编号B65B55/08GK1503750SQ02808553
公开日2004年6月9日 申请日期2002年2月20日 优先权日2001年2月21日
发明者詹姆斯·J·王, 詹姆斯 J 王 申请人:可口可乐公司