专利名称：包装及填充装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包装及填充装置，其针对每个容器横向密封并且切断填充有液体 食品的管状包装材料。
背景技术：
当制造填充有例如牛奶、矿泉水、茶、果汁、汤、酒等液体食品的包装容器时，使用 了幅带状叠层包装材料。包装容器通过用加热密封、超声波密封等对包装叠层材料进行密 封来形成。例如，在包装及填充装置中，将条带接合在包装叠层材料的边缘。包装叠层材料 形成为管状形状。包装材料的两端侧部互相覆盖以形成重叠部。该重叠部被覆盖纵向密封 的内边缘端面的条带按压，并且该重叠部被纵向密封加热器沿着纵向方向密封。当将液体 食品填充到管状包装叠层材料中时，利用横向密封装置沿着横向方向密封包装叠层材料， 并且切断该包装叠层材料。形成了枕状预备容器。该预备容器进一步成形为预定形状，从 而制造出包装容器。图7是表示包装及填充装置的一个示例的概略透视图。卷轴状和幅带状包装叠层 材料1装载进包装及填充装置内。包装叠层材料1包括叠层纸质基底和在纸质基底两侧上 的聚乙烯树脂层的挠性叠层体。必要时在纸质基底与薄膜层之间形成包括铝箔、阻气性树 脂等的阻挡层。在相应于包装容器14的表面的部分上印刷装饰。展开的包装叠层材料1用输送机构的进给器连续地输送，并且通过弯曲机以及阻 尼滚筒输送到条带粘贴装置3。利用条带粘贴装置3将条带2连续地粘贴到包装叠层材料 1的一个边缘上。必要时，利用拉环粘贴装置将拉环粘贴到包装叠层材料1。包装叠层材料1被转送 到杀菌槽4，并且在杀菌槽4内用过氧化氢等杀菌液杀菌。包装叠层材料1被运送到气刀5 以便由气刀5干燥。包装叠层材料1被运送进入无菌室40中，该无菌室40保证液体食品 在无菌氛围中填充到管状包装材料。包装叠层材料1通过成形环6以及其他成形环逐渐变 形，以形成为管状形状。管状包装叠层材料1由来自纵向密封装置的预热机构8的热空气预热，以便纵向 密封。液体食品从填充导管7出口底端填充进管状包装叠层材料1中。图8示出了从填充导管向管状包装材料内填充液体食品到达预定液面的示例。填充导管7的垂直部分插入到管状包装材料1内部下方。上游部分连接到控制阀 32。在填充导管7的垂直部分的外周周围配置有圆筒状浮子34。在液体食品内浮动并且在 管状包装材料1与填充导管7之间的浮子34能够上下自由移动地置于填充导管7的垂直 部分的外表面周围。被检测机构35 (磁铁、发送器、标签等)安装到浮子11。在管1的外部 配置有检测器31。检测器31将来自被检测机构的信号的强弱变化转换为电流，并且检测 器将其作为电信号输出。检测器在超过预定液面时对控制装置33输出停止信号，并且在小 于预定液面时对控制装置33输出开放信号。在填充导管7的上游部分装配有流量控制阀 32，并且流量控制阀32由控制装置33控制。
液体的液面被调整到预定高度(参考专利文献1)。如图7所示，管状包装叠层材料1被向下引导，并且被运送到横向密封装置10。管 状包装叠层材料1通过按压沿着横向方向被热密封，从而它形成为容器形状。利用刀将横 向密封的包装叠层材料切断，从而形成了枕状预备容器13。图9示出了横向密封装置10的详细的局部剖视图。首先，在这个实施例中，具有填 充食品的管状包装材料1用上侧一对密封钳口 IOa和相对钳口 11保持。当将管状包装材 料1向下运送相当于一个包装容器的长度的距离时，它由上侧一对成形翼部41和41保持， 从而它成形为近似容器形状。通过沿横向方向横向地密封而形成两个横向密封区域。利用 刀42将连接的枕状预成形体的密封区域的中部切断，从而形成分离的枕状预成形体13。在这个实施例中，为了高速地进行横向密封、预成形以及切断，而装配有两对密封 钳口和相对钳口、以及成形翼部，并且完成横向密封、预成形以及切断步骤的第一对被撤向 一侧，并且它向上返回，反复进行接下来的横向密封、预成形以及切断步骤。如图7所示，预备容器13由最终折叠机15输送并且成形为最终形状，从而生产出 填充液体食品的包装容器14。专利文献1JP01-82102Y在上述包装及填充系统中，填充在管中的液体食品的压力是对应于自液面起的液 体深度的正压。当利用成形翼部将包装材料成形时，管内的液体食品的正压与成形翼部的 外部压力配合来良好地成形包装材料。此外，这种正压也维持填充食品良好的卫生状态。也就是说，即使包装材料有轻微 破裂、裂缝和小孔，液体食品也仅从这些部位向外泄漏，而任何外部环境物质不会侵入管内 并且不会污染管内的液体食品。
发明内容
本发明的目的是提供一种包装及填充装置，其能够通过将管内的填充液体食品的 压力保持为正压而容易地利用成形翼部预成形，即使由于液体食品压力变化而引起液体食 品的压力下降，也能够阻止液体食品的压力下降到负压，并且能够阻止外部环境物质侵入管内。在本发明的包装及填充装置中，幅带状包装材料被连续地进给并且成形为管形 状，在包装材料的两端部重叠的管被沿着纵向方向纵向密封，液体食品从填充导管在连续 并且垂直向下输送的管状包装材料内填充到导管的出口上方预定位置的液面，当用密封钳 口和相对钳口在液面下沿着横向方向保持所述管并且向下拉时，所述管被横向密封，当用 密封钳口和相对钳口在液面下沿着横向方向保持所述管，并且所述管在用成形翼部保持的 同时被预成形时，所述管在横向密封区域被切断，从而制造包装容器。所述包装及填充装置包括在管状包装材料内的液面下并且在填充导管的外周周 围设置的压力凸缘，压力凸缘抑制填充在所述管内的液体食品从下部到上部的自由流动， 以将压力凸缘下方的管内的液体食品的压力保持为正压，并且使得利用所述成形翼部的预 成形容易。所述包装及填充装置包括覆盖机构，所述覆盖机构在密封钳口、相对钳口以及成 形翼部上方的由于液体食品压力变化而导致液体食品压力下降的部位的上游侧，覆盖由纵向密封区域的接合部形成的间隙或潜在间隙，并且所述覆盖机构防止由于液体食品压力变化导致液体食品压力下降到负压而使外部环境物质侵入到所述管内。
在本发明的优选实施例中，所述覆盖机构是粘贴薄膜用于覆盖的薄膜粘贴机构。在本发明的优选实施例中，所述覆盖机构是涂敷粘合剂用于覆盖的粘合剂涂敷机 构。在本发明的优选实施例中，所述覆盖机构安装在无菌室的外侧，该无菌室保证液 体食品在杀菌环境中填充到管状包装材料内。在本发明的包装及填充装置中，幅带状包装材料被连续地进给并且成形为管形 状，在包装材料的两端部重叠的管被沿着纵向方向纵向密封，液体食品从填充导管在连续 并且垂直向下输送的管状包装材料内填充到填充导管的出口上方的预定位置的液面，当用 密封钳口和相对钳口在液面下沿着横向方向保持所述管并且向下拉时，所述管被横向密 封，当用密封钳口和相对钳口在液面下沿着横向方向保持所述管，并且所述管在用成形翼 部保持的同时被预成形时，所述管在横向密封区域被切断，从而制造包装容器。因为它在填充有液体食品的幅带状包装材料的液面下被横向密封，因此不需要的 空气不会存留在容器中，从而保持了良好的品质。在上述包装填充中，填充在管内的液体食品的压力是与液体自液面起的深度成比 例的正压。当包装材料使用成形翼部成形时，材料可以在这种正压下良好地成形。在本发明的特征中，压力凸缘在管状包装材料内的液面下并且在填充导管的外周 上设置。当管状包装材料被向下运送时，材料被密封钳口和相对钳口快速地夹住，并且此 外所述材料被一对成形翼部快速地夹住。推压管状包装材料内的液体，从而管内的液体食 品的压力迅速上升，从而正压可以是过剩压力。过剩的正压快速地升高液面，并且导致不稳 定的晃动以及液面控制困难。也就是说，过剩的正压快速地升高液面，并且不稳定地晃动液面。如图8所示的浮 子34显著地上下晃动，结果使得控制装置33不能控制液面。在本发明中，压力凸缘抑制填充在管内的液体食品从下部到上部的自由流动，以 将压力凸缘下方的管内的液体食品的压力保持为适当的正压，并且使得利用成形翼部的预 成形容易。此外，即使液体食品从下部向上部回流，该回流也可以被抑制，并且液面的快速 上升也可以被抑制。
例如，如图8所示，压力凸缘36在管状包装材料1内的液面下并且在填充导管1的 外周上设置。即使液体食品由于密封钳口和相对钳口的快速保持以及一对成形翼部的快速 保持而从下部向上部回流，压力凸缘36也可以抑制所述回流，并且抑制液面的快速上升。在本发明的特征中，设置有覆盖机构，并且所述覆盖机构在成形翼部上方、由于液 体食品压力的变化导致液体食品压力下降的部位的上游侧，覆盖由纵向密封区域的接合部 形成的间隙或潜在间隙。由于液体食品压力的波动/变化，在压力凸缘附近填充在管内的液体食品的压力 处于成为极低正压或负压的危险中。例如，如图5所示，管状包装材料1在横向密封装置上方的填充导管出口 7a附近 沿着箭头(c)的方向被向下运送。如图5(A)所示，所述管被成形翼部、密封钳口 IOa和相对钳口 11快速地夹住，管状包装材料内的液体被推压，并且管内的液体食品的压力迅速上 升，从而液体沿着箭头(a)的方向回流。压力凸缘36抑制了该回流。无论是否存在压力凸缘36，管内的液体食品的压力都传遍管内的液体食品整体， 因此如图5(B)所示，管内的液体通过惯性沿着箭头(e)的方向回流。然而，由于存在压力 凸缘36，因此从凸缘下部到上部的液体移动受到妨碍，凸缘上方缺乏液体，出现了不足点 (d)。不足点(d)在图5(B)中示出为虚拟泡沫。结果，填充在管内的液体食品的压力处于 成为极低正压或负压的危险中。随后，管状包装材料被沿着箭头(C)的方向向下运送，并且管状包装材料在压力 凸缘36下的位置的容积增大。如果不通过填充导管出口 7a进给与容积增量对应的液体食 品，则压力凸缘36上方的液体应该被沿着箭头(b)(图5(C))的方向进给。然而，压力凸缘 36妨碍了这种进给。如图5(C)所示，当管状包装材料被密封钳口 IOa和相对钳口 11向下 拉时，管状包装材料在压力凸缘36下的位置的容积快速增加。液体食品的进给量缺乏，从 而形成了不足点(d)。不足点(d)在图5(C)中示出为虚拟泡沫。结果，填充在管内的液体 食品的压力处于成为极低正压或负压的危险中。在包装及填充装置的实施例中，图6是纵轴表示压力凸缘下方的液体食品的压力 且横轴表示横向密封、预成形及切断步骤的一个周期时间的图表。由于使用成形翼部、密封钳口及相对钳口的快速保持，使得管内的液体食品压力 快速上升。参见波峰(e)和(f)。当管状包装材料被向下拉时，管状包装材料在压力凸缘下 的位置的容积快速增加。填充在管内的液体食品的压力处于成为负压的危险中。参见波谷 (g)。在上述实施例中，填充在管内的液体食品的压力为波谷(g)的负压。在本发明的特征中，覆盖机构安装的位置是引起液体食品压力变化/波动的密封 钳口、相对钳口以及成形翼部上方的位置。这是因为在它们下方的位置是没有效果的，并且 在成形翼部、密封钳口及相对钳口的操作位置没有空间用于安装。此外，覆盖机构的安装位置是由于液体食品压力的变化/波动导致的液体食品压 力的下降部位的上游。在本说明书中，覆盖机构安装在由于变化而具有小的下降或没有下 降的位置。换句话说，覆盖机构安装在具有正压的位置并且在负压的上游位置。在包装填充系统中，如前所述，液体食品的压力可能会是非常低的正压或负压。在本发明的特征中，因为覆盖机构覆盖形成在纵向密封区域的接合部处的间隙或 潜在间隙，所以覆盖机构防止外部环境物质(污染物)侵入到管内，从而保持内容食品的卫 生状态。在本发明的优选实施例中，所述覆盖机构是粘贴薄膜用于覆盖的薄膜粘贴机构。在这个实施例中，薄膜粘贴机构使用薄膜覆盖形成在纵向密封区域的接合部处的 间隙或潜在间隙。薄膜粘贴机构防止外部环境物质或污染物侵入管内的液体食品，从而保 持内容食品的卫生状态。在本发明的优选实施例中，所述覆盖机构是涂敷粘合剂用于覆盖的粘合剂涂敷机 构。在这个实施例中，粘合剂涂敷机构使用薄膜覆盖形成在纵向密封区域的接合部处 的间隙或潜在间隙。粘合剂涂敷机构防止外部环境物质或污染物侵入管内的液体食品，从6而保持内容食品的卫生状态。在这个实施例中，粘合剂涂敷机构使用液体的、粘性的、膜状的、以及薄膜状的粘 合剂通过利用滚筒、射水管、喷射器、喷嘴覆盖所述间隙。在本发明的优选实施例中，覆盖机构安装在无菌室的外侧，该无菌室保证液体食 品在杀菌环境中填充到管状包装材料内。无菌室在机械设计、卫生方面、操作及功能方面具 有安装的困难性。将覆盖机构安装在无菌室外侧是便利的。如上所述，本发明的包装及填充装置能够通过将管内填充的液体食品的压力保持 为正压，而使用成形翼部容易地预成形，能够防止液体食品的压力下降到负压，即使由于液 体食品压力的上下变化导致液体食品的压力下降，也能够防止外部环境物质侵入管内。
图1是根据本发明的实施例的包装及填充装置的覆盖机构的概略正视图。图2是说明纵向密封区域的接合部内的间隙的剖视图。图3是示出通过实施例的覆盖机构(薄膜粘贴机构)用薄膜覆盖纵向密封的接合 部内的间隙的纸管的外观图。图4是示出通过实施例的覆盖机构(粘合剂涂敷机构)用粘合剂覆盖纵向密封的 接合部内的间隙的纸管的外观图。图5是示出压力凸缘下的包装及填充装置的操作的概略剖视图。图6是纵轴表示压力凸缘下的液体食品的压力且横轴表示横向密封、预成形及切 断步骤的一个周期时间的图表。图7表示本发明可使用的包装及填充装置的示例的概略透视图。图8是说明包装及填充装置的液面控制的剖面正视图。图9是说明包装及填充装置的横向密封装置的剖面正视图。附图标记说明1 包装材料Ic接合部Id纵向密封区域Ie 间隙7 填充导管20覆盖机构21粘合薄膜片22分离薄膜23 卷轴24 带25b分离滚筒26推压滚筒27 回收滚筒28传感器29控制机构
36 压力凸缘
具体实施例方式如下参考附图详细地说明本发明的实施例。如图7所示，在本实施例的包装及填充装置中，幅带状包装叠层材料1形成为管形 状，如图8所示，在包装材料的两端部重叠的管被沿着纵向方向纵向密封，将液体食品从填 充导管7填充到垂直向下输送的管状包装材料内，并且在无菌室40内填充到填充导管7的 出口上方预定位置的液面，如图9所示，当所述管用密封钳口 10和相对钳口 11沿着横向方 向保持时，所述管1被横向密封，所述管在用成形翼部41、41保持的同时被预成形，在横向 密封区域利用刀42将所述管切断，从而制造预成形的容器13。图1示出了根据本发明的实施例1的包装及填充装置的覆盖机构(薄膜粘贴机 构)的概略。这个实施例的覆盖机构20被安装在无菌室40的正下的外侧，该无菌室40保证液 体食品在杀菌环境中填充到管状包装材料1中。安装位置是密封钳口、相对钳口以及成形翼部(图1未示出，并且在图9中是密封 钳口 10、相对钳口 11以及成形翼部41、41)上方的位置。在这个实施例的包装及填充装置中，液体食品的压力在覆盖机构20的安装位置 下方的下部(下游)下降并且变成负压，覆盖机构20安装在变成负压的部位的上游侧的正 压的部位。实施例的覆盖机构或者薄膜粘贴机构20包括带M的卷轴23，带M包括粘合薄 膜片21和承载及输送粘合薄膜片21的分离薄膜22 ；引导从卷轴23展开的带M的引导器 25a ；从粘合薄膜片21剥落分离薄膜22的分离滚筒25b ；将粘合薄膜片21按压在纵向密封 的接合部内的间隙上的推压滚筒26 ；收集分离薄膜22的回收滚筒27 ；检测纵向密封的接 合部的传感器观；控制将分离薄膜22从粘合薄膜片21剥落并将粘合薄膜片21按压到接 合部的间隙上的时机的控制机构四。薄膜粘贴机构20具有包括粘合薄膜片21和承载及输送粘合薄膜片21的分离薄 膜22的带M。粘合薄膜片21包括粘合层和基底。在带M中，粘合层临时地粘合到分离薄膜。带M从卷轴23展开，并且引导器25a引导带24。在分离滚筒25b中，带M从粘 合薄膜片21剥落分离薄膜22。因为分离薄膜22在分离滚筒2 处U形转弯，因此硬的粘 合薄膜片21相对于挠性的分离薄膜22直线前进并且从挠性的分离薄膜22剥落。直线前进的粘合薄膜片21到达管状包装材料1的外表面，并且附接在纵向密封的 接合部上。所附接的粘合薄膜片21被推压滚筒沈按压在纵向密封的接合部的间隙上。结 果，该间隙被粘合薄膜片21覆盖。分离薄膜22在分离滚筒2 处U形转弯，并且分离薄膜22由回收滚筒27收集。在这个实施例中，装配有检测纵向密封的接合部的传感器观。利用来自传感器观 的信号，控制机构四确定将分离薄膜22从粘合薄膜片21剥落并将粘合薄膜片21按压到 接合部的间隙上的时机。图2是说明出现在纵向密封区域的接合部内的间隙的剖视图。
在连续地包装及填充中，由于幅带状包装叠层材料不具有无限的长度，因此需要 与下一个幅带状包装叠层材料接合。图2(a)表示幅带状包装叠层材料la、lb的接合部Ic 的纵剖面，并且它们在接合部Ic处互相重叠。图3是示出通过实施例的薄膜粘贴机构用薄膜覆盖在纵向密封的接合部出现的 间隙上的纸管的外观图。在这个实施例中，幅带状包装材料1形成为管形状，包装材料的两端部沿着管的 纵向方向重叠的彼此被纵向密封，从而形成纵向密封区域Id。图2(b)表示幅带状包装叠层材料la、lb的纵向密封区域Id、接合部Ic的剖视图。由于两端部的相互重叠，使得内侧和外侧的幅带状包装叠层材料la、lb的接合部 Ic相互重叠。如图2(b)所示，在接合部Ic处形成有间隙le。通过间隙le，使得管状包装 材料1的内部可能与管状包装材料1的外部连接。如图3所示，粘合薄膜片21用实施例的薄膜粘贴机构20覆盖出现在纵向密封Id 的接合部Ic内的间隙le。因为薄膜粘贴机构用薄膜覆盖出现在纵向密封区域的接合部内的潜在间隙或间 隙，所以任何外部环境物质的污染物都不会从这个部位侵入，使得管内的液体食品不会受 到污染，从而维持了内容食品的卫生状态。图4示出了通过粘合剂涂敷机构用粘合剂覆盖的外观状态。如图4所示，粘合剂块21a用实施例的粘合剂涂敷机构(未示出)覆盖出现在管 状包装叠层材料la、lb的纵向密封Id的接合部Ic内的间隙le。因为粘合剂涂敷机构用粘合剂块21a覆盖出现在纵向密封区域的接合部内的潜 在间隙或间隙，所以任何外部环境物质的污染物都不会从这个部位侵入，使得管内的液体 食品不会受到污染，从而维持了内容食品的卫生状态。液体的、粘性的、膜状的、以及薄膜状的粘合剂使用滚筒、喷嘴、喷射成分、射流喷射成分覆盖间隙。此外，本发明不限制为上述实施例，这些实施例可以基于发明目的被改变，并且它 们并不从本发明的范围排除在外。利用本发明的包装及填充装置，可以制造出用于液体食品例如牛奶、果汁、矿泉 水、流食产品的包装容器。
权利要求
1.一种包装及填充装置，其中幅带状包装材料被连续地进给并且成形为管形状，在所 述包装材料的两端部重叠的管被沿着纵向方向纵向密封，液体食品从填充导管在连续并且 垂直向下输送的管状包装材料内填充到所述填充导管的出口上方预定位置的液面，当在该 液面下利用密封钳口和相对钳口沿着横向方向保持所述管并且向下拉时，所述管被横向地 密封；当在液面下利用密封钳口和相对钳口沿着横向方向保持所述管，并且所述管在被成 形翼部保持的同时被预成形时，所述管在横向密封区域被切断，从而制造包装容器，其特征 在于，所述包装及填充装置包括在管状包装材料内的所述液面下并且在填充导管外周周围 设置的压力凸缘，所述压力凸缘抑制填充在所述管内的液体食品从下部到上部的自由流 动，以将所述压力凸缘下方的所述管内的液体食品的压力保持为正压，并且使得利用所述 成形翼部的预成形容易，所述包装及填充装置包括覆盖机构，所述覆盖机构在密封钳口、相 对钳口以及成形翼部上方的由于液体食品压力变化而导致液体食品压力下降的部位的上 游侧，覆盖形成在纵向密封区域的接合部内的间隙或潜在间隙，并且所述覆盖机构防止由 于液体食品压力变化导致的液体食品压力下降到负压而使外部环境物质侵入到所述管内。
2.根据权利要求1所述的包装及填充装置，其中所述覆盖机构是粘贴薄膜用于覆盖的 薄膜粘贴机构。
3.根据权利要求1所述的包装及填充装置，其中所述覆盖机构是涂敷粘合剂用于覆盖 的粘合剂涂敷机构。
4.根据权利要求1所述的包装及填充装置，其中所述覆盖机构安装在无菌室的外侧， 该无菌室保证液体食品在杀菌环境中填充到管状包装材料内。
全文摘要
本发明提供一种包装及填充装置，用于将填充在管内的液体食品的压力保持为正压、促进利用成形翼部的预成形，并且即使由于液体食品压力波动而导致液体食品压力下降到负压，也防止外部环境物质进入所述管内。所述包装及填充装置具有在管状包装材料内的液面下并且沿着填充导管的外周设置的压力凸缘(36)。所述压力凸缘(36)防止填充在所述管内的液体食品从下部自由地向上流动，以将所述压力凸缘之下的管内的液体食品压力保持为正压，以促进利用成形翼部的预成形。设置有覆盖机构(20)，用于闭合出现在作为纵向密封部的接缝上的间隙或可能出现间隙的部位。
文档编号B65B9/10GK102056806SQ200880129729
公开日2011年5月11日 申请日期2008年6月9日 优先权日2008年6月9日
发明者松本等, 近野秀俊, 马场毅 申请人:利乐拉瓦尔集团及财务有限公司