专利名称：带内部吸管的充液塑料薄膜袋及其制造设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种密封塑料薄膜袋，其容纳着一种液体和一根自由漂浮的吸管，其中空气从袋内的一个空间中排出，以便于操纵袋，即挤压袋的侧壁以抓住吸管并将吸管穿透袋，此外，袋是由一个带有一个内密封层的多层薄膜制成的，内密封层在穿透区域环绕着吸管具有自密封能力，从而提供出一个环绕着吸管的密封。
本发明还涉及用于制造内部带有自由漂浮吸管的密封充液袋的设备和方法，特别是涉及在袋的充液周期中将吸管插入袋中的装置和方法。
背景技术：
现已知道，可以利用密封塑料袋成形液体包装容器，其中一个吸管状物品或排液器被保持在袋中并自由漂浮在袋中容纳的液体中。作为一个示例，在1973年5月1日公布的美国专利3,730,336中描述了一个这样的充液袋容器。然而，这种包装容器存在着以下缺点，即出于袋中容纳的液体和俘获的空气的量的原因，难以操纵袋以抓住吸管并使吸管穿透袋。这种操纵经常导致袋的破裂。而且，还有重要的一点是，如果需要冷冻包装中的液体，则袋中应带有额外增加的体积，因为额外的体积可以允许液体在冻结时膨胀。
希望这种袋带有具有足够刚度的吸管，例如聚丙烯吸管，从而不需要将吸管一端斜切即可刺破袋，也不需要在吸管上带有任何用于抓持的装置，以便于吸管在袋中移动，而这种装置还将给袋的自动充液带来其它缺点。还希望能够提供这样的液体包装容器，其高度清洁，并由不会向所容纳液体传输坏味(酸味)的塑料制成，特别是当液体需要长时间保存时更要如此。此外，还希望这种包装的储藏寿命较长，从而使这种包装及其容纳的液体可以在使用之前保存很长的时间。还希望提供一种塑料薄膜袋，其可以在袋被吸管穿透时形成一个环绕着吸管的密封，并且能够抵抗在装卸和运输中的撞击。
还知道可以制造其中容纳着一根自由漂浮的吸管的塑料薄膜充液袋。有一些制造方法这样成形袋，即水平折叠一张薄膜片材，并在密封形成之前将一根吸管放置在薄膜带的下部折叠部分中，以制造出一个端部敞开的袋，袋中容纳着一根吸管并准备好可以充入液体。然而，在利用立式成型机以竖直方式制造这种袋时，特别是连续配送液体时，这个任务就变得特别困难了，因为在连续配送液体过程中，必须在液体充入袋时将吸管安置在袋中。这就出现了几个问题，其中一个是与袋的密封周期同步并将吸管发放到正被充液的袋中的方式。另一个问题是，当从塑料筒中成形的端部敞开的袋被置于将要密封敞开顶端以形成密封袋后，要确保防止吸管伸入密封颚中。另一个问题是，使吸管发放机构能够适应袋的成形和充液设备。还希望在这些密封充液袋的制造过程中，将一部分空气从形成于袋中的空间中排出，该空间在液体冷冻而膨胀时是必须的。
发明概述因此，本发明的一个特征是提供了一种塑料薄膜袋，其能克服现有技术的上述各种缺点并满足上述各种要求。
本发明的另一个特征是提供了一种密封塑料薄膜袋，其装有一种液体和一根自由漂浮在液体中的吸管，而且其中，有预定量的空气从容纳于袋的内腔中的空间中排出。
本发明的另一个特征是提供了一种密封塑料薄膜袋，其装有一种液体和一根自由漂浮在液体中的吸管，而且其中，塑料薄膜是一个带有一个内密封层的多层薄膜，该内密封层在袋的穿透区域具有环绕着吸管的牢固的自密封能力，从而为吸管提供了一个密封。
本发明的另一个特征是提供了一种用于成形装有一种液体和一根吸管的塑料薄膜袋的方法，它基本上克服了现有技术的上述各种缺点并能够满足上述各种要求。
本发明的另一个特征是提供了一种用于成形在内部装有一根自由漂浮的吸管的密封充液袋的设备和方法，其基本上克服了现有技术的上述各种缺点。
本发明的另一个特征是提供了一种用于成形在内部装有一根自由漂浮的吸管的密封充液袋的设备，其中，在袋的成形过程中，吸管被一个传送筒引导着在袋内传送并在重力的作用下通过传送筒自由下落。
本发明的另一个特征是提供了一种用于成形在内部装有一根自由漂浮的吸管的密封充液袋的设备，其中，吸管在形成袋的塑料薄膜筒的移动周期内插入袋中。
本发明的另一个特征是提供了一种用于成形在内部装有一根自由漂浮的吸管的密封充液袋的设备，其中，成形出的塑料薄膜筒在充液和密封周期中被连续地侧向展开并与密封颚接触，从而将一定量的空气从被成形的袋中的自由空间中排出。
本发明的另一个特征是提供了一种用于成形在内部装有一根自由漂浮的吸管的密封充液袋的方法，其中，在袋被充液且筒被拉伸到一个密封头的同时，一根吸管通过一传送筒被引入液体中。
本发明的另一个特征是还提供了一种用于成形在内部装有一根自由漂浮的吸管的密封充液袋的方法，其中，在袋的成形过程中，空气从袋内空间排出。
根据上述特征，本发明从一个广泛的方面提供了一种用于容纳液体制品的塑料薄膜袋。该薄膜袋带有对置侧壁，所述侧壁在一周边处密封以形成一个密封的内腔。至少一个侧壁上的至少一部分由透明塑料制成以便能够使视线进入内腔。一根具有预定刚度的吸管自由安置在内腔中。一种液体容纳在内腔中并占据内腔的大约60％至大约90％的容积。内腔中剩余的容积中有足够量的空气被排出，这样，当侧壁被彼此相向着压扁时，液体能够在内腔中移动，以便抓住液体中的吸管，并可以将吸管穿透塑料薄膜袋，从而使吸管的一部分伸出到袋的外面以从袋中吸取液体。
根据本发明的另一个广泛的方面，提供了一种用于成形装有一种液体和一根吸管的塑料薄膜袋的方法。该方法包含以下各步骤。将一个带有并列布置的对置侧壁的薄膜带拉到一个充液和密封站。在充液和密封站中成形边缘密封，以形成一个带有敞开顶端并确定出一个内腔的袋。将一根具有预定刚度的吸管通过敞开顶端插入内腔中。之后，将具有预定体积的液体通过敞开顶端注入内腔中，以占据内腔的大约60％至大约90％的容积并在液体上方形成一个未占用空间。之后，在未占用空间的一部分上将对置侧壁压扁在一起，以将空气从敞开顶端排出。之后，将两个并列侧壁上的顶缘在敞开顶端附近密封在一起，从而形成一个袋，袋中装有液体和一个自由漂浮在液体中的吸管，而且有充足量的空气被排出，以使得在袋的对置侧壁被彼此相向着压扁时，液体可以在袋中移动，从而可以抓住液体中的吸管，并可以将吸管穿透塑料薄膜袋，使吸管的一部分伸出到袋的外面以从袋中吸取液体。
根据本发明的另一个广泛的方面，提供了一种用于成形内部装有一根自由漂浮的吸管的密封充液袋的设备。该设备中包含用于将防渗塑料薄膜制成袋的袋成形装置、一个用于将一种液体充入袋中的充液机构，以及一个用于在袋密封之前引导一根吸管进入袋中的吸管传送装置。
根据本发明的另一个广泛的方面，提供了一种用于成形内部装有一根自由漂浮的吸管的密封充液袋的方法。该方法包含以下各步骤折叠并密封一张塑料薄膜板材，以形成一个带敞开顶端的薄膜筒。将液体充入薄膜筒中，同时，将一根吸管通过一个吸管传送筒导入塑料薄膜筒中的液体中。将塑料薄膜筒向下拉到一个密封颚处，在此，在一个已充液薄膜筒段的一个敞开顶端成形一个密封以形成密封充液袋。该密封还形成另一个正在充液的筒段上的一个底缘密封。
附图简要说明下面将通过附图对本发明的一个优选实施例进行解释，附图包括
图1是一个透视图，显示了根据本发明构造的一个塑料薄膜袋，其中一种液体和一根吸管容纳于由密封袋形成的内腔中；图2A是图1中的塑料薄膜袋的平面图，其中，袋全部由透明塑料构成；图2B是一个平面图，显示了由一个不透明后壁和一个部分不透明、部分透明的前壁构成的塑料薄膜袋；图3是一个透视图，显示了如何使塑料薄膜袋内的吸管刺破一个侧壁的一个角部，从而将吸管的一部分暴露出来以从袋中吸取液体；图4是一个透视图，以局部截面的方式显示了如何将袋的侧壁压扁以抓住吸管；图5是一个分解图，显示了一个密封隔膜，其通过薄膜内部的具有自密封能力的密封层环绕着吸管而构成；图6是一个横截面图，显示了多层树脂薄膜的组成；图7是一个简化的侧视图，显示了装有液体和吸管的塑料薄膜袋的成形方法以及空气排出与袋密封的方式；图8是一个简化的侧面截面图，进一步显示了袋是如何成形的，特别是空气如何从袋中排出以及顶部和底部密封是如何形成的；图9是一个简化的透视图，显示了一台根据本发明构成的设备，其用于充液并将一根吸管插入到容纳在充液袋中的液体中；图10是一个透视图，显示了根据本发明成形出的带有自由漂浮的吸管的充液袋；图11是一个简化的示意图，显示了薄膜片被成形为竖直塑料筒以制成图2所示袋的方式；图12是一个简化的透视图，显示了本发明的吸管存储与发放机构；图13A是一个简化的截面图，显示了密封颚的结构；图13B是一个类似于图1 3A的视图，但显示了一个修改了的密封颚，以提供一个用于将空气从被成形袋中排出的装置；
图14是一个顶部示意图，显示了塑料筒咬合与移动机构的结构；图15A至15C是平面示意图，显示了吸管在被成形塑料袋中的发放过程。
最佳实施例的详细说明请参考各附图，特别是图1，其中，本发明的密封塑料薄膜袋大体上以10表示。一种液体制品11和一个自由漂浮吸管12容纳在袋10的内腔13中。塑料薄膜袋具有对置的侧壁14和15，它们在周边16处密封起来。此处显示的袋10由透明材料制成，从而可以看到自由漂浮吸管12和液体制品。当然，薄膜材料也可以印刷上图案，并同时保证能够看到其内腔中。此处显示的前侧壁14上带有一个印刷目标区17，用于提示使用者，优选在此刺破袋。当然，吸管也可以在其它区域刺破袋，但优选为各个角部。
容纳在袋中的液体制品11占据了内腔13的大约60％至大约90％的容积。从内腔剩下的容积中有足够量的空气被排出，从而可以通过将所述侧壁彼此压扁到一起而使液体移动，以方便抓取吸管。优选的结构是，但不是仅限于此的是，液体制品占据内腔容积的84％左右。此外，袋的尺寸优选为，但不是仅限于此，能够容纳容量为3盎司至24盎司的液体制品。
如图2A和2B所示，塑料薄膜袋10是矩形的并带有一个底部密封18、对置的侧部密封19和19’以及一个顶部密封20，它们环绕着对置侧壁14和15，从而构成一个矩形透明薄膜袋。应当指出，薄膜袋并不是必需完全透明，如在图2B中，后侧壁15上涂有一种颜料，以提供出一个不透明的纯粹彩色壁。另一方面，可以在前壁14的部分14’上印刷不透明颜色，并保留下一大块横向透明段14”用以看到袋中的吸管12。当然，在确保能够通过透明段看到吸管位置的前提下，也可以横跨透明段14”添加印刷物。
现在请参考图3至5，将解释塑料薄膜袋的使用方法，即如何将吸管刺破薄膜袋以排出液体。如图4所示，由于空气已从塑料薄膜袋中排出，因此可以用手指捏着薄膜袋而将对置侧壁14和15压扁，以用一只手抓住吸管12。这样，使用者可以将吸管的一个端部移动到邻近于图3所示的目标区域17处。使用者用另一只手的手指22抓住袋的一个角部区域23并将它沿着箭头24顶靠着吸管自由端12’向下弯折，以使目标区域17或其附近区域被拉向自由端12’，从而使自由端12’刺破薄膜并从袋中露出，如图5所示。
为了在吸管侧壁12”与刺破孔25之间具有好的密封性能，采用了一种多层树脂薄膜材料，其带有一个内部密封层26。这种多层薄膜材料如图6所示，该材料由一种层压或挤出贴合的塑料薄膜组成，其包含一个内部密封层26，该内部密封层的材料选自一种线型低或很低密度的乙烯一辛烯共聚物或一种茂金属线型低密度聚乙烯。优选的是，密封层具有0.900g/cm3或以上的密度。共挤产生的树脂薄膜上还带有至少一个不同的外部聚合物27或一种添加剂，其优选为一种多层树脂薄膜，并由高压聚乙烯或其它线型低密度乙烯-辛烯共聚物混合而成。如需要，还可以带有一个着色树脂芯28，以使袋具有如前所述的不透明后壁15。芯可以是一种隔离材料，例如尼龙、PET(对苯二甲酸乙二醇聚酯)、PVDC(聚偏二氯乙烯)、PP EVOH(聚丙烯乙烯-乙烯醇树脂)。这样的多层树脂薄膜使得袋的构造具有优良的抗冲击性能和柔性以防止泄漏，并且具有低热封初始温度以便高速密封薄膜袋。优选使得得到的袋牢固且没有缺陷，也就是说，没有可以导致袋泄漏的小孔或折痕。
由于袋通常是在立式成形充液密封型包装机上制造的，因此薄膜的热粘性能非常重要。在图6所示的多层薄膜中，在一层或多层上组合了不同的树脂或添加剂，以使袋10获得特定的性能。如上所述，这种多层薄膜的重要方面是其内部密封层26。茂金属低密度乙烯-辛烯共聚物被优选采用，这是由于其不会传输怪味，即液体制品在袋中容纳较长时间时，袋不会向液体传输酸味。这样还能延长液体制品在袋中的储存寿命。其他聚合物材料，如EVOH(乙烯-乙烯醇树脂)或PET(对苯二甲酸乙二醇聚酯)，也可以用于为袋提供隔离性能。此外，低价LLDPE(线型低密度聚乙烯)丁烯或LDPE(低密度聚乙烯)可以用在芯中，以降低成本。
请参考图5，可以理解，由于内部密封层26具有大致环绕着吸管的自密封性能，因此它形成一个环绕着吸管侧壁12”的密封薄膜29，以防止液体从刺破孔25中漏出。通过挤压袋可以使吸管中的液体排出，从而将液体通过吸管12挤出，或者，液体也可以从吸管的自由端12’中吸出。
现在请参考图7和8，以解释本发明容纳着一种液体制品11和一个吸管12的袋10的成形方法。袋10在一台立式成形充液密封型包装机械上成形，该机械未画出，其中两个薄膜片14和15并列布置位但彼此分开，如图7所示，并且被牵引在一个充液管30的对置两侧。当底部密封18以及侧部密封19和19’成形好后，液体制品11从充液管的放出端31中流出。这样，两个塑料树脂薄膜片14和15被并列地拉到一个如图7和8所示的密封与充液站32处。在该站中，侧部密封19和19’被成形出，而底部密封18则在袋的顶端密封时已经成形出来，如后文所述。各个密封可以利用脉冲或连续加热技术成形，或者也可以采用任何其它方便的密封系统，如超声波密封系统。
通过成形侧部密封19和19’，便可以形成一个带有敞开顶端33的袋。之后，吸管12被一个吸管喷射器通过图8所示的空间34引入敞开端部的袋中，如后文所述。之后，充液管迅速地将预定量的液体制品发送到端部敞开着的袋中，如前所述，该液体制品将充入袋内腔容积的大约60％至大约90％，优选，但不是仅限于此地，可以为内腔容积的84％。在充液过程中，袋还可以被夹子(未画出)夹持着。一旦液体开始发送，充液管30即开始收缩，直至液体到达标号35表示的最高液位。或者，也可以在充液结束后向前进给敞开端部的袋。一旦充液管缩回或袋被进给，一对夹紧臂36和36’将在一个区域内夹紧袋，该区域如图7所示，位于虚线37之间，并与袋的敞开顶端33相隔，这样可以将空气从液位表面35上方的空间中排出。接着，热封头38及其后板39将向一起移动，从而密封住端部敞开着的袋的顶缘部分40，并同时成形出下一个袋的底部密封18。在图中，热封头38上装有一组穿孔齿41，用以在密封18和20之间形成一条穿孔线42，这样，可以在此之后将袋从一列被成形的袋中分离下来，如图8所示。
现在请参考图9，图中显示了一个立式袋成型机100，其包含一个外壳111并带有一个位于外壳下面的发放输送器112，该发放输送器112用于发放该机器成形出的充液袋。由于容纳在袋113中的液体是供人类消费的，因此必须将机器保持在清洁的环境中，为此，立式袋成型机构114位于外壳111内部，外壳111上装有一个供空气进出的门115，门115上带有透明玻璃板116，以便能够看到机器内部，以观察机器的操作并发觉机构可能出现的任何故障。一个控制板117用于调节和控制机器内的各个机构。一个吸管发放料斗118便利地安置在外壳111的顶壁119上，并同步将吸管120从料斗供应到一个吸管发放筒121的顶端，而筒121则伸向或伸过顶端119。一个液体罐122或一个供应管(未画出)将液体供应到一个发放充液管或喷管123中。
如图10所示，立式成型机100成形出密封充液袋113，袋中容纳着大致预定量的液体124和一根自由漂浮于液体中的吸管120。在从一张薄膜材料成形为袋的过程中，有一个横向密封125横跨袋113的两个侧板126之一成形出，还有彼此对置的侧缘127和128也成形出，端缘129和129’不需要密封，这是因为它们是通过折叠塑料薄膜片材而形成的，如后文所述。端缘129’可以构成袋的顶端。如前面提及的参考专利申请中所描述，侧板126上通常带有印刷物。
现在请参考图11，图中简要显示了立式袋成型机构114的结构。该机构中包含一塑料薄膜筒成形头130，该成形头将一张薄膜板材132的对置侧缘部分131和131’收集起来，该薄膜板材是从一卷薄膜材料(未画出)中拉出的，成形头便利地安置在外壳111的内部或外部并被导轮133引导着。这种成形头在本技术领域是公知的，其用途是在一个引导指134的引导下，环绕着头130来引导侧缘部分131和131’，从而折叠片材并搭接侧缘部分。这样可以形成一个中空塑料筒135。如该图所示并参考图14，可以看到，中空塑料薄膜筒135是环绕着充液喷管123以及与充液喷管123并排伸展的吸管发放筒121成形的。中空塑料薄膜筒135被一个筒咬合驱动机构137沿着箭头136所示的向下方向进给或拉动。如图14所示，筒咬合驱动机构中包含一个静止支撑架138，支撑架138中支撑着对置着的成对的薄膜咬合驱动轮139和139’。每对驱动轮139和139’分别咬合着薄膜筒135的外侧缘部分140和140’。一个驱动电机(未画出)驱动这些轮，而这些轮则摩擦咬合着薄膜筒135的对置侧缘部分140和140’，从而将薄膜向下从支撑架138中拉出，预定拉出距离可以通过各驱动轮的操作速度和时间而调节。筒咬合驱动机构137只在密封机构141的打开和关闭周期之间动作，该密封机构141将在后文中介绍。
请继续参考图11，当密封机构141启动后，一个竖直密封机构142会同步动作以沿着预定长度密封薄膜板材132的搭接外侧缘131和131’。这样，在竖直密封机构142下面成形出一个端部敞开的中空塑料薄膜筒。竖直密封机构在本技术领域是公知的，此处不再详细解释。充液管或液体发放喷管123上带有一个液体发放端123’，该液体发放端123’位于密封机构141上方一定距离处。一个由一对向外偏置的推杆143和143’构成的扩筒装置在液体发放端123’附近固定在充液喷管的对置两侧上，并被一个弹簧机构(未画出)向外弹性推动。所述推杆上均带有光滑的弯曲外端144且厚度较小，以咬合中空塑料薄膜筒135的内侧端145。推杆的作用是保持筒在充液喷管的液体发放下端处以及横向密封装置141所在区域中张紧并展开，以防止在密封处出现褶皱。
如图13A所示，横向密封机构141由一对颚板146和147构成，颚板147形成一个挡板并可以向着颚板146移动，颚板146上带有一个密封隔膜148，在密封隔膜148后面有一个密封线149伸展形成一个横跨塑料筒135的密封。在颚板147和146的内表面147’和146’上分别带有一对夹紧元件150，用以咬合下方充液袋113’的顶端部分和正被成形的袋113”的上方筒段的底端部分。可以看到，由于这些密封头从颚板内表面上伸出，因此它们还能在闭合时从袋113’中液体124的液位124’上方的空间中挤出少量空气。
图13B中显示了颚板146和147的一种修改形式，图中颚板146的内表面146’上带有一对空腔，即一个下空腔152和一个上空腔153。下空腔比上空腔深，而且这两个纵向空腔的形状使得它们可以分别容纳纵向凸缘或杆154和155。下部凸缘154从颚板147的内表面147’上伸出的距离大于另一个凸缘155。其原因是，当颚板146和147闭合时，随着塑料薄膜筒的对置壁被压扁，下部凸缘154会在另一个凸缘155咬合到袋壁的上部之前的一瞬间将空气从空间151中挤出，之后，密封线149将接触到被压扁的壁以形成密封。上部凸缘155只用于实现袋的夹紧和压扁操作。重要的一点是，当液体通过喷管被连续地供应到中空筒时，要在密封头的上方抓住袋的下端。
现在请参考图12，以解释吸管存储与传送机构的结构和操作。如图11所示，吸管传送筒121是一个直筒，其从一个上吸管接收端121’伸展到一个下发放端121”。如图12中详细显示，吸管发放料斗118是一个从上方加料的储存容器，其由透明塑料制成并带有对置平行侧壁160和对置端壁161。料斗的上部大致呈矩形，而且其尺寸使之足以容纳多个沿大致平行方向排列着的吸管120。矩形上部的底端带有一个漏斗形下段162，用以引导吸管进入一个位于下段162底部的发放喉部163。吸管在喉部163中以图中单列164的形式并排平行排列。在构成发放喉部163的两个相隔侧壁延伸段166中的至少一个上成形有一个吸管接近孔165。该接近孔也可以成形在对面侧壁166上，当喉部区域发生阻塞或故障时，可以通过接近孔触及吸管。
此外还装有由活塞致动的推杆167构成的传输装置。推杆167固定在一个用于使推杆轴向移动的活塞缸168上。推杆以40至60 lbs的压力往复移动。推杆上带有一个吸管接触端169，而推杆的尺寸使之可以穿过一个成形在发放喉部163底部的排出口170，从而可以接触最下面一根吸管120的端部，以将该吸管高速击出发放喉部163并进入一个引导隧道171中。由于推杆167伸过排出口170，因此，在发放喉部中位于被排出吸管上方的吸管不会落入排出口170中，因为此时排出口170被非常类似于吸管的圆形横截面推杆占据着。活塞缸168也与横向密封机构141同步操作。
如图12所示，引导隧道171由两个对置侧壁173和一个弯曲端壁172构成，以保持吸管的取向使之排入传送筒121中。弯曲端壁172具有弯曲的形状，以使吸管从位于排出口170处的一个水平位置变换到一个竖直位置并被引导着进入吸管传送筒121的敞开顶端121’中，然后在重力的作用下落入袋中。如图所示，一个振动板174安置在漏斗形下段162中并邻近于发放喉部163的顶端，以调整吸管使之贴紧发放喉部大致平行着排列。
虽然未画出，但可以设想，可以在吸管发放料斗118的排出口170与吸管传送筒121的敞开顶端121’之间安装一个承载及排出回转架。回转架上带有四个吸管接收腔，它们彼此之间间隔90度安置，而推杆167可以将最下面一根吸管120推入一个吸管接收腔中。然后，回转架将换位，即转动90度，并同时将所加载的吸管夹持到位。当吸管接收腔旋转过270度而到达一个竖直位置时，固位装置或吸管夹持装置将松开，从而使处于270度位置上的吸管落入吸管传送筒121的敞开顶端121’中。
现在请参考图15A至15C，特别是图15A，可以看到，吸管传送筒121的吸管发放端121”位于液体发放喷管123的液体发放端123’和颚137的顶缘137’上方足够高的位置上，从而足以使吸管120从传送筒121射入液体124’中，而液体124’则正在快速从被充液的塑料薄膜筒部113”中上升。如前所述，当颚137张开时，塑料薄膜筒135以一个预定速度被向下拉，该速度与进入中空塑料薄膜筒或袋113”的液体量相协调，大约每秒钟可以形成一个袋。这样，当吸管120被置于正在成形的袋中后，拉动中空塑料薄膜筒135的动作将导致吸管向着充液喷管135自由倾斜，如图15B所示。由于袋是在不到一秒种之内成形的(在袋中大约75％的容积中充入液体)，因此这个动作是相当快的。随着吸管的倾斜，将被成形的袋113”的顶部被确定出来，并为密封机构141的颚板146提供充足的空间。
现在对操作方法进行总结，如图10所示，一个带有一根自由漂浮的吸管的充液袋通过下面的步骤成形出来，即环绕着一个筒成形头传送一张塑料片材，以形成一个带敞开顶端的薄膜筒，液体可以通过一个充液喷管123而从敞开顶端注入薄膜筒中。同时，一根吸管被引导着通过一个吸管传送筒121并在一个塑料薄膜筒中排放到被成形袋中的充入液体中。随着塑料筒被向下拉动，吸管将倾斜，从而为密封颚清理出空间，所述颚用于在一个已充液薄膜筒段的一个敞开顶端形成密封，以形成一个充液密封袋，同时，又为另一个正被充液筒段成形出一个底缘密封。吸管是从一个吸管储存料斗传送到一个加载位置，在此，吸管改变方向以进入吸管传送筒的一个上吸管接收端，吸管传送筒是一个直筒，吸管在重力的作用下穿过吸管传送筒并进入被成形的袋中。塑料筒被持续保持在拉紧状态，并且在这种状态下闭合对置壁并将空气从袋内空间中排出。防漏侧缘密封被成形出，以构成密封袋。密封颚板上还带有一个夹紧装置，用以进一步将空气从被成形袋的内部空间中排出并实现其前面所述的夹紧功能。
对此处描述的优选实施例进行的任何明显修改如果属于附属权利要求的范围之内，则可以认为本发明的范围覆盖了这些修改。
权利要求
1.一种塑料薄膜袋，其用于容纳液体制品，上述薄膜袋带有对置侧壁，所述侧壁在周边处密封以形成一个密封的内腔，至少一个上述侧壁上的至少一部分由透明塑料制成以便能够使视线进入上述内腔，一根具有预定刚度的吸管自由安置在上述内腔中，一种液体容纳在上述内腔中并占据上述内腔容积的大约60％至大约90％，从上述内腔剩下的容积中排出具有足够量的一部分空气，这样，当上述侧壁被彼此相向着压扁时，上述液体能够在上述内腔中移动，以便抓住上述液体中的上述吸管，并可以将上述吸管穿透上述塑料薄膜袋，从而使上述吸管的一部分伸出到上述袋的外面以从上述袋中吸取液体。
2.根据权利要求1的袋，其中，上述液体制品占据了上述内腔的上述容积的大约84％。
3.根据权利要求1的袋，其中，在上述袋的一个外表面的一个顶角区域中带有提示标记，以提示使用者将将要穿透上述袋的上述吸管的一个自由端对准于此。
4.根据权利要求1的袋，其中，上述袋被制成一定的尺寸以容纳3盎司至24盎司的上述液体。
5.根据权利要求1的袋，其中，上述塑料薄膜是一种多层薄膜，其含有一个内部密封层和至少一种不同的外部聚合物或添加剂，上述内部密封层是一种不会传输酸味的低密度共聚物或聚乙烯。
6.根据权利要求5的袋，其特征在于，其中，上述内部密封层选自一种线型低或很低密度的乙烯共聚物或一种茂金属线型低密度聚乙烯。
7.根据权利要求6的袋，其中，上述内部密封层具有0.900g/cm3或以上的密度。
8.根据权利要求5的袋，其中，上述多层薄膜由线型低或很低密度聚乙烯或茂金属聚乙烯与高压聚乙烯或其它线型低或很低密度乙烯一辛烯共聚物的混料构成，以使袋具有优良的抗冲击性能和柔性并防止泄漏，上述多层树脂薄膜还具有低热封初始温度，从而可以高速密封上述袋。
9.根据权利要求5的袋，其中，上述多层树脂薄膜的上述内部密封层构成一个隔膜，由于上述内部密封层的屈服点未被超过，因此上述隔膜在上述穿透区域具有环绕着上述吸管的牢固自密封性能。
10.根据权利要求6的袋，其中，上述乙烯共聚物是辛烯或其它共聚物。
11.一种设备，其用于制造密封充液袋，上述充液袋带有一根自由漂浮的吸管，上述设备中包含用于将防渗塑料薄膜制成袋的袋成形装置、一个用于将一种液体充入上述袋中的充液机构，以及一个用于在上述袋密封之前引导一根吸管进入上述袋中的吸管传送装置。
12.根据权利要求11的设备，其中，上述吸管传送装置是一个传送筒，上述吸管在重力的作用下从上述筒中传送，上述筒带有一个下发放端，该下发放端以一个预定位置安置在上述袋中。
13.根据权利要求12的设备，其中，上述传送筒是一个直筒，该直筒从一个上吸管接收端伸展到上述下发放端。
14.根据权利要求12的设备，其中，上述设备是一个立式袋成型机，其带有一个竖直取向的充液喷管，该充液喷管位于一个带密封底部的塑料薄膜筒内，上述充液喷管带有一个液体发放下端，上述筒的上述下发放端安置在上述塑料薄膜筒中并呈间隔地位于上述充液喷管的上述液体发放下端的上方，从而在液体充入上述塑料薄膜筒时将一根吸管释放到上述塑料薄膜筒中。
15.根据权利要求13的设备，其中，还包含一个容纳着多个平行排列的吸管的吸管发放料斗，上述料斗带有一个发放喉部，各吸管在上述发放喉部中并排着平行安置；还包含传输装置，用以将位于外端的一个上述吸管的从上述发放喉部的一个排出端移动到上述传送筒的上述上吸管接收端中，上述传送装置与上述袋成形装置同步运转。
16.根据权利要求15的设备，其中，上述传输装置中包含一个活塞致动的推杆，上述推杆的排列使之可以推动接触到位于外端的一个上述吸管的一端，以将上述吸管射入一个安置在上述传送筒的上述上吸管接收端上方的吸管定向引导隧道中。
17.根据权利要求16的设备，其中，上述活塞致动的推杆是一个细长杆，其在一个吸管顶出冲程中伸展穿过上述发放喉部的上述排出端，以防止邻近于外端的下一个上述吸管移动到上述发放喉部的上述排出端，直至上述推杆完全从其吸管顶出冲程缩回。
18.根据权利要求16的设备，其中，上述吸管定向引导隧道中包含一个弯曲的下引导壁，上述吸管顶靠着一个弯曲端壁被射入上述隧道中，从而使上述吸管被上述隧道引导着从一个水平位置转向到一个竖直位置，并进入上述传送筒的上述上吸管接收端，吸管在上述传送筒中在重力的作用下下落。
19.根据权利要求15的设备，其中，上述吸管发放料斗中还装有一个振动板，以使上述吸管保持在上述料斗中并以大致平行的取向贴紧上述发放喉部。
20.根据权利要求15的设备，其中，上述发放喉部带有一对平行相隔的上述吸管发放料斗侧壁延伸段，在至少一个上述相隔的侧壁延伸段上带有一个吸管接近孔。
21.根据权利要求14的设备，其中，上述袋成形装置中包含一个塑料薄膜筒成形头，其用于折叠一个薄膜片材并将上述薄膜片材的对置侧缘部分彼此搭接；一个竖直密封器，其用于将上述搭接着的侧缘部分密封在一起，以形成上述塑料薄膜筒；一个筒咬合驱动机构，其用于顺序移动上述筒；一个横向密封机构，其用于成形一个横跨上述筒的底部和顶部密封；以及筒展开装置，其用于将上述筒保持在横向展开状态，以使一个用于形成上述密封充液袋的已充液塑料筒部分获得一个不间断的顶部密封，并使一个正被充液的塑料筒部分获得一个底部密封。
22.根据权利要求21的设备，其中，上述筒展开装置中包含一对向外偏置推杆，它们固定在上述充液喷管的对置侧上并摩擦接触上述塑料薄膜筒的对置内侧端，以保持上述筒在上述充液喷管的上述液体发放下端所在区域和上述横向密封机构所在区域内展开并张紧。
23.根据权利要求22的设备，其中，上述横向密封机构中包含有一对颚板，其中一个上述颚板上带有一个密封头，另一个上述颚板是一个压板；以及夹紧装置，它们与上述一对颚相连，从而以密封的方式抓紧一个已充液袋的一个上端和一个正在一个充液周期中被充液的袋的一个下端。
24.根据权利要求21的设备，其中，横跨上述筒而成形的上述底部密封和顶部密封构成上述袋的对置侧缘。
25.根据权利要求23的设备，其中，上述一对颚板上还带有排气装置，用以在上述颚闭合时于上述密封成形之前将空气从上述正被充液袋的顶部排出。
26.根据权利要求25的设备，其中，上述排气装置由上述夹紧装置构成，上述夹紧装置成形为从一个上述颚板的配合表面上伸出的大的细长凸缘以及位于另一个上述颚板上的用于接收上述凸缘的空腔，上述下部凸缘从上述配合表面上伸出的距离大于上述上部凸缘。
27.根据权利要求22的设备，其中，上述一对向外偏置推杆是它们的臂，从而使得上述塑料薄膜筒在展开时其对置侧壁间隔较小，以使位于液体上方并位于上述袋的一个顶缘密封下方的空气体积较小，上述展开装置构成一对排气装置。
28.根据权利要求21的设备，其中，上述筒咬合驱动机构是一个静止驱动架，其装有成对的对置薄膜咬合驱动轮，每对驱动轮分别在它们之间咬合住上述薄膜筒的对置外侧缘部分中的一个外侧缘部分，上述两对轮在启动后会将上述薄膜筒在一个向下运动中拉下一个预定距离，上述充液喷管是一个在上述两对驱动轮之间伸展于上述薄膜筒内部的细长管。
29.根据权利要求23的设备，其中，上述充液喷管是一个连续的液体排出喷管，当上述一对颚板闭合后，上述吸管会立即被排入上述袋中，当上述颚板张开后，上述筒咬合驱动机构会在一个充液周期中向下传送上述塑料薄膜筒，随着上述塑料薄膜筒的下拉，在液体被传送的过程中，上述吸管将从上述吸管传送筒的上述发放端排出，上述吸管向着上述充液喷管自由倾斜，并以局部浸入的方式与上述被成形袋的一个顶端部分向下间隔一段距离，并在上述颚板再次闭合之前位于上述颚板下方。
30.一种方法，其用于制造密封充液袋，上述充液袋中的液体中带有一根自由漂浮的吸管，上述方法包含以下各步骤i)折叠并密封一张塑料薄膜板材，以形成一个带敞开顶端的薄膜筒，ii)将液体充入上述薄膜筒中，iii)同时，将一根吸管通过一个吸管传送筒排入正在上述塑料薄膜筒中上升的液体中，iv)向下移动上述塑料薄膜筒，v)在一个已充液薄膜筒的一个敞开顶端成形一个密封，以形成上述密封充液袋，并在另一个正在充液的筒上成形一个底缘密封。
31.根据权利要求30的方法，其中，上述步骤(iii)中包含以下各步骤a)将一根吸管从一个吸管储存容器传输到一个加载位置，以及b)将上述吸管在上述加载位置定向，以使上述吸管进入上述传送筒的一个上吸管接收端，上述吸管在上述传送筒中在重力的作用下下落。
32.根据权利要求31的方法，其中，还包含这样一个步骤通过展开装置使上述塑料薄膜筒连续保持在展开状态。
33.根据权利要求30的方法，其中，上述步骤(iv)中包含以下各步骤a)将上述塑料薄膜筒的两个对置外侧缘分别咬合在相应的一对驱动轮之间，以及b)在上述密封步骤(v)之后，在一个预定时间周期内启动上述驱动轮。
34.根据权利要求30的方法，其中，上述步骤(v)中包含以下各步骤a)将一对颚板闭合以咬合在上述塑料薄膜筒上，b)同时，通过上述板中的夹紧装置以密封的方式咬合一个已充液塑料薄膜筒段的一个上端和一个正在充液的塑料薄膜筒段的一个下端，以及c)同时，成形上述密封。
35.根据权利要求34的方法，其中，上述夹紧装置还可以实施这样一个步骤在上述密封成形之前将一些空气从上述已充液塑料薄膜筒中排出。
36.根据权利要求30的方法，其中，上述步骤(i)中包含以下各步骤a)将一张塑料薄膜板材环绕着一个液体发放喷管和上述吸管传送筒拉动并覆盖在一个成形头上，b)折叠上述薄膜片材并将上述薄膜片材的对置侧缘部分彼此搭接，以及c)在上述步骤(v)中将上述搭接着的侧缘部分密封在一起。
37.一种方法，其用于制造密封充液袋，上述充液袋中装有一种液体和吸管，上述方法包含以下各步骤i)将一个带有对置侧壁的薄膜带拉到一个充液和密封站，ii)在上述充液和密封站中成形一个或多个边缘密封，以形成一个带有敞开顶端并确定出一个内腔的薄膜筒，iii)将一个具有预定刚度的吸管通过上述敞开顶端插入上述内腔中，iv)将具有预定体积的液体通过上述敞开顶端注入上述内腔中，以占据上述内腔的大约60％至大约90％的容积，并在液体上方形成一个未占用空间，v)在上述未占用空间所在部分上将上述对置侧壁压扁在一起，以将空气从上述敞开顶端排出，vi)将上述对置侧壁上的邻近于上述敞开顶端的顶缘密封在一起，从而形成一个袋，上述袋中装有液体和一个自由漂浮在液体中的吸管，而且有充足量的空气被排出，从而在上述袋的对置侧壁被彼此相向着压扁时，上述液体可以在上述袋中移动，从而可以抓住上述液体中的上述吸管，并可以将上述吸管穿透上述塑料薄膜袋，以使上述吸管的一部分伸出到上述袋的外面以从上述袋中吸取液体。
全文摘要
一种液体制品盛放塑料薄膜袋(10),其带有一根自由漂浮在液体制品(11)中的吸管(12)。容纳在袋的内腔(13)中的液体制品(11)占据了袋的内腔(13)的大约60%至大约90%的容积,而从剩下的容积中排出具有足够量的一部分空气,从而在使用者用手抓住袋时,袋的侧壁(14,15)可以被压扁到一起。当侧壁(14,15)被压扁到一起后,位于液体中的吸管(12)可以被抓住并穿透塑料薄膜袋(10),以使吸管(12)的一部分(12’)伸出到袋的外面以从袋中吸取液体。袋(10)由一个多层树脂薄膜制成,该多层树脂薄膜中包含一个由线型低密度乙烯－辛烯共聚物或很低密度乙烯共聚物(辛烯或其它共聚物)形成的内密封层(26),从而使得,当吸管穿透薄膜时,内密封层(26)会形成一个环绕着吸管的具有自密封的隔膜,从而在液体通过吸管(12)从袋(10)中吸出时防止穿透区域出现泄漏。此外,还公开了袋的制造设备和方法。
文档编号B65B61/20GK1253534SQ97182117
公开日2000年5月17日 申请日期1997年12月11日 优先权日1997年2月28日
发明者雷蒙德·L·拉森, 里克·萨武瑞, 约翰·爱德华兹 申请人:格洛帕克公司