密封夹板的制作方法

专利名称：密封夹板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在可加热密封的包装材料上压制出密封缝的密封夹板。本发明尤其涉及一种配有密封夹板的感应密封装置以及一种配有感应密封装置的包装机。
许多可流动的食用产品，诸如水果汁、巴氏消毒牛奶或超高温消毒牛奶、酒类、番茄沙司等等，都是装在用消毒的包装材料制成的软体包装件里销售。
众所周知，立方体形状的牛奶包装盒是通过把有多层结构的层压包装材料折叠并密封而制成的，多层结构包括例如纸板的纤维层，纸板的两面覆盖着可加热密封的例如聚乙烯的塑料层。在许多应用中，特别是保质期长的产品诸如橘子汁或番茄沙司的消毒包装，通常是用有一个隔绝层例如铝箔层的包装材料，这个铝箔层贴附于可加热密封的材料层，并且其本身又被另一个可加热密封的材料层覆盖。
这样的包装件典型地是在全自动的筒状袋子包装机上制造和灌装的。在包装机里对包装材料坯料用化学消毒剂诸如过氧化氢溶液消毒。消毒之后除去化学消毒剂，这可以通过加热坯料的表面使消毒剂蒸发来做到。然后把经过消毒的包装材料保存在一个封闭的已消毒的环境中并且沿着纵向折叠和密封，而形成一种连续的筒状袋子。
通常是先使这种筒状袋子沿着垂向运动，并灌装经过消毒或消毒处理的食品，然后由一对夹板把筒状袋子夹住，这一对夹板对包装材料加热和加压以使相邻的热熔塑料层的表面熔化而压制出流体密封的焊缝。这种直角焊缝往往也被称为直角密封缝。为了以这一方式，进行焊接或称密封，通常用所谓加热或密封夹板把被密封的包装材料夹在其间，并在对被密封包装材料进行加热的同时把两层包装材料向一起压，两个夹板使两个塑料层熔化并把它们夹压到一起，使它们互相熔合，而形成密封的并且机械强度足够高的焊缝。这一对夹板可以是两个有加热器件的板互相靠拢，也可以是一个板压向另一个固定不动而承受推力的板。
常用的密封夹板有布置在通常是陶瓷材料的绝缘材料上的细的金属条。为了加热这种金属条，给金属条施加短路电流脉冲，将其非常迅速地加热到高温。金属条里生成的热传递到与之直接接触的包装材料，在一对夹板施加的压力下两层包装材料的熔化层互相接触并熔合在一起。
密封夹板通常有两个大致平行的、能够压制出两个对应的直角密封缝的加热条，再借助于切割或分割装置，在两个直角密封缝之间把包装材料割开，以得到各密封的包装单体。
如上所述，被夹在一对夹板之间的筒状袋子形包装材料的那一段被固定在至少一个夹板上的加热器件局部熔化，因此被两个夹板牢固地夹在中间的两层可加热密封塑料局部地熔合在一起。
在包装材料有诸如铝的导电层的情况下，也可以用所谓感应加热过程进行包装材料的密封，在感应加热过程中，在筒状包装材料被两个夹板压在一起时，使铝层里产生涡流电流而局部加热铝层，借以局部熔化贴在铝层上的可加热密封层。
在这些情况中，密封夹板的加热器件是被施加高频电压的感应器。这种感应器通常包括一个或多个用导电材料制造的感应器条，这些感应器条平行于将制成的直角密封缝(right-angle sealing seam)。在筒状包装材料已经被夹在配有感应器条的夹板之间之后，可以通过感应器使筒状包装材料中产生涡流电流，把包装材料加热到密封所需要的温度。在这种构造中，另一个夹板上通常没有感应器条而是只有压板，通常是弹性材料的压板，这个压板与感应器条协作。
这种带有感应器件的密封夹板可参阅例如WO 00/20279。
在灌装含有诸如水果种子或果肉纤维的小的固体颗粒的可流动食品时，在直角密封缝的熔化过程中，可能碰巧有固体颗粒夹在两个夹板之间。这可能导致直角密封缝不耐久，甚至出现没有完全封住的最坏情况。但是，在包装过程中，往往不能立即注意到那些有缺陷的直角密封缝。产生的泄漏往往是非常轻微，以至初始阶段被包装的产品并不泄漏。然而，环境中存在的细菌却能通过有缺陷的直角密封缝进入产品。这可能导致食品的发酵和腐败，从而包装内的压力明显增高，迟早会使直角密封缝破裂。即使这种现象只发生在不到0.1％的用常规密封工艺密封的包装件上，但是一个不合格的直角密封缝可能造成相当不利的后果，在完成的包装件被大量地放在货盘上时更加不利。如果一个直角密封缝泄漏了，失效的包装件漏出的被包装物会流到其下面的其它包装件上，甚至常常使那些没有损坏的包装件也由于外表被赃污而看上去是不密封的。
所以，本发明的目的是提供一种新的密封夹板，它设置有一个能够与可加热密封材料接触的密封表面，还设置有一个用于加热可加热密封材料的杆状或条状加热器件，其中密封表面上设置有一个压力元件，该压力元件突出于所述密封表面以上并且与加热器件有一个距离。借助这一附加的压力元件，可以确保把可能存在于直角密封缝区域的诸如果肉之类的固体成份可靠地压碎。而且，借助这一附加的压力元件，可以使其所在的地方的加热密封缝加宽一些，即使在直角密封缝里有固体物存在时也能得到可靠而耐久的密封缝。
已经表明，压力元件最好也是杆状或条状的并且布置成基本上平行于加热器件。这可以加强整段密封缝，从而进一步降低泄漏率。
在许许多多试验中，已经确定加热器件和压力元件最好是互相间隔至少0.1mm，较佳的是在0.25-3mm之间，更佳的是在0.5-1.5mm之间.
在原理上，可以以多种不同的方式构造加热器件。它可以包括细的金属丝，需要时给金属丝施加直流电，把金属丝加热到高温。但是事实已经表明在用带有导电层的包装材料时最好是用感应器加热。在这种情况中，对感应器施加高电压，使包装材料的导电层里感生涡流电流，由涡流电流局部地加热对应的可加热密封层。在这种情况中，压力元件应该由不导电的材料制成。在把压力元件完全分离于加热器件时，可得到特别耐久的密封缝，就是说，既不是本身被加热也不是自身感生涡流电流。
压力元件最好是用强度和刚度都非常好的材料制造。例如，可以考虑用陶瓷材料或热塑性材料。已经证明聚芳基醚酮，在这种情况中尤其是聚醚醚酮(PEEK)是特别适用的。聚芳基醚酮属于那些在很宽的温度范围内有很高的强度和刚度的塑料。采用用玻璃和/或塑料纤维增强的PEEK是有利的，还可以添加诸如PTFE(聚四氟乙烯)和石墨之类的减摩添加剂。所述这些材料已经证明为在耐久性方面尤其是在形成的密封缝的质量方面特别有利。
已经表明，压力元件不必绝对地布置于加热器件的整个长度。为了强化密封缝，压力元件的长度可以在2-30mm之间，较佳的是在4-15mm之间，更佳的是在7-9mm之间。压力元件的长度是平行于将形成的密封缝来度量的。
虽然用于压制密封缝的成对夹板一般是被非常迅速地压到一起，但是这会导致筒状袋子形包装件里的可流动产品动荡。特别是在两面的包装坯料就要接触之前，由于两个夹板的合拢，夹板区域的流动速度会明显增大。然而，用本发明提供的突出于密封表面以上的压力元件在两个夹板合拢过程中形成的区域的断面比没有布置压力元件的相邻区域的小。这可使可流动产品中的固体成份加速流走，所以，虽然压力元件不是沿着整个加热器件布置，但密封缝的质量仍可提高。
采用的包装材料坯料上通常有可折压痕线，沿着这些线进行折叠就可形成大致立方体形状的包装件。通常设置有纵向的和直角的可折压痕线，在制成的、灌装了并折叠好的立方体包装件上这些线将变成包装件的直角的和纵向的棱。
有利的是，压力元件基本上布置成在包装材料被密封时它与沿着纵向延伸的折叠线相接触，因为这一点的泄漏可能性最大。
在一个特别较佳的实施例中，设置了两个压力元件并把它们较佳地布置成在加热熔化包装材料的过程中它们分别接触在沿着纵向延伸的一条折叠线上。
为了制造包装件，在压制成直角密封缝之后把它大致翻折180°，然后把形成的侧伸部分翻折到包装件的底面上。
但是，这会使折叠线附近的区域的包装材料被翻折180°。这可能导致损伤发泡材料或隔绝层。所以，已经在欧洲专利EP 0 936 150中提出阻断在折叠到一起时被翻折180°的区域里的折叠线，而用两条略微偏离实际折叠线的辅助折叠线取代它们。这样做可增大弯曲半径，以减小发泡材料破裂的可能性。
但是，这两条辅助折叠线是布置在被压平的热密封缝附近。由于采用的包装材料的辅助折叠线略微突出于包装材料的表面以上，在某些情况中，被包装的产品中的固体成分可能在密封过程中被夹住，所以用已有技术的密封装置压制的密封缝不能耐久。试验已经表明泄漏的包装件的泄漏点常常就是在辅助折叠线区域。
因此，按照本发明，是把压力元件布置成在两个夹板合拢到一起时它就在双辅助折叠线的区域内与包装材料接触。采用这一办法，就所述包装材料而言，可以明显降低由有缺陷的直角密封缝造成的不合格率。
已经表明压力元件的长度最好是近似地对应于辅助折叠线的长度。
本发明的密封夹板的一个更特别有利的实施例提出设置两个杆状或条状加热器件。用这一方法可以一次压制成两个密封缝。有利的是，在两个加热器件之间设置有一个切割或分割装置或者至少一个用于切割或分割装置的缝隙。可以用这种切割或分割装置把被焊接的筒状包装袋子在两个直角密封缝之间割断，以便形成各个包装件单体。
有利的是，为每一加热器件设置至少一个、最好是两个压力元件。由于每个加热器件产生一个热密封缝，用本发明中设置的压力元件可以提高热密封缝的质量。如果可能，应将各压力元件布置成在加热熔化过程中它们接触那些较佳地沿着纵向延伸的可折压痕线。
在一个更特别有利的实施例中，加热器件的长度与压力元件的长度之比是在5∶1到25∶1之间，较佳的是在10∶1到20∶1之间，更佳的是约为15∶1。
由于加热器件的一段是被夹置在一段磁性材料里以及压力元件是布置在这一段，可以进一步改善密封缝。用磁性材料可局部增大感应器施加于包装材料的导电层的能量。这种办法还可使密封缝加宽一些，所以，在布置了本发明的压力元件的区域可以达到极其可靠和耐久的热熔粘合。
磁性材料可以从能够放大电磁感应效应的大量材料中选择。在这种情况中，最好是采用不导电的磁性材料，例如用Ferrotron材料(有胶合剂的羰基铁)。
在一个更佳的实施例中，压力元件被安装成可以沿着密封缝的纵向调整。用这一办法，可把同一个密封夹板优化地调整到具有不同地布置的折叠线的不同包装件。这样，在达到与包装材料接触的过程中，压力元件可以接触于沿着纵向延伸的可折压痕线。
本发明也涉及用于一种加热密封包装材料的感应密封装置。另外，本发明还涉及一种用于包装被灌装到用带有可折压痕线的包装材料坯料成形的筒状袋子里的可流动材料的包装机，所述筒状袋子被在一个密封装置中压制出直角密封缝，并且随后在直角密封缝区域把所述筒状袋子割断。
本发明的进一步的优点、特点和应用可能性将在下面结合附图的较佳实施例说明中显现出来，各附图中

图1是筒状袋子形包装件的立体图；图2是用于制造图1的筒状袋子形包装件的包装材料的平面图，其上表示出了多条可折压痕线；图3是本发明的密封夹板的分解立体图；图4是图3的密封夹板的俯视图；图5是本发明的压力元件的侧视图、俯视图和立体图；图6是一个嵌入件(insert)的侧视图、俯视图和立体图。
图1表示出一个众所周知的筒状袋子形包装件1，其用于盛装例如牛奶。为了制造这样的包装件，向一个包装机连续地供给如图2所示的、预先压出多条可折压痕线的平板形状的包装材料。先对平板状坯料进行消毒而后沿着纵向进行折弯和密封而形成一个包装材料筒或管。图1中，纵向密封缝没有表示出来，因为它是在这个包装件的后侧。
包装筒形成一个延伸的消毒腔并被断续地灌装经过消毒的或消毒处理的可流动食品。然后，把沿纵向密封的筒子夹在几对密封夹板之间，密封夹板以直角的方向密封筒子。直角密封缝在图1中如标号“19”所指。为了更好的理解，图1中表示出了筒状袋子形包装件1的前壁2和侧壁3。还表示出了限定前壁2的纵向棱线10和11以及直角棱线8和9。图2中表示出了对应的可折压痕线。前表面2由拐角点4、5、6和7限定。
还有，在图1和2中，表示出了上端和下端折叠线13和12。筒状袋子形包装件1设有一个倒出口(spout)15和倒出口折叠线14。在用密封夹板对筒状袋子形包装件1压制出直角密封缝19之后，就沿着折叠线12折倒直角密封缝19。这将把折叠缝12区域的包装材料向一个第一方向折叠180°。这种办法会使消过毒的材料里产生拉伸应力。
把这一包装件的下端折平在其底面上之后，把三角形的侧伸部分也折叠到底面上。图1中放大表示的区域的材料向一个第二方向第二次弯折180°。为了降低与此有关的材料应力，往往在下端折叠线12和侧面折叠线10的相交的地方使下端折叠线12中断，而代之以两条辅助的可折压痕线17和18，这两条线互相平行并且分别向上和向下偏离下端折叠线12。这样做的优点是，这一区域的弯曲半径可有所增大，可有效地防止包装材料的泄漏。
但是，图2所示的所有可折压痕线都是构造成它们能形成向包装材料内部突的区域。为了施加直角密封缝19，必须用适当的夹板把筒子的壁夹压到一起。由于有由附加的可折压痕线17和18形成的向包装材料内部突的附加区域，包装材料的各层开始时在这一点互相接触。这样可能会有被灌装的可流动食品中的固体颗粒，诸如果肉纤维或种子被留在可折压痕线之间。如果随后就用密封装置来压出直角密封缝，那么在某些情况下，留在辅助的可折压痕线之间的固体颗粒可能妨碍连续的直角密封缝，这可能会出现上述缺点。
本发明的密封夹板及其零部件示于图3和5。
图3是本发明的密封夹板的一个实施例的分解立体图，其清楚地表示出密封夹板本体20，其可以用螺钉26、27装配于一个保持座。密封夹板本体20上设有一个所谓的铁心21，其用于放大由感应器22产生的电磁场。感应器22包括两个杆状导电体，它们以对应的端子28互相接合。这一感应器用作加热器件。如果通过接电端子28对感应器22施加高电压，那么由感应器22产生的交变电磁场就被铁心21放大，并且使在包装材料的导电层里产生涡流电流，于是可把这一层加热。
由于包装材料里的导电层通常是很薄的，包装材料的加热足以熔化贴在导电层上的可加热密封层。
还表示出了陶瓷嵌入件23，其构成本发明的压力元件。图5中以三个不同视图表示的陶瓷嵌入件23具有大致U形的断面，并且布置成两个杆状感应器条处在U形体的两个臂之间。两个臂的端头被构造成它们略微突出于密封夹板本体20的密封表面以上，所以将端头倒圆了，如图5中的最上一个图所示，以防止其在夹紧过程中刺破包装材料。
图3和5中所示的U形陶瓷嵌入件23的两个臂都被构成压力元件，两者都突出于密封夹板本体20的表面以上。
这些压力元件布置成它们在图1的放大图所示的区域与包装坯料接触。这个区域大致是纵向可折压痕线的假想延伸线与下端的可折压痕线的延伸线相交的区域。
此外，还有用Ferrotron材料制成的嵌入件24。图6中以三个视图表示了这些嵌入件，它们是不导电的磁性材料，用于放大由感应器22产生的、局部地处在压力元件23的直接环境中的交变电磁场，以便在图1中放大的区域内局部地感生较大的能量，进而施加较大的热量。
图3中还表示出用Ferrotron材料制成的嵌入件25，这些嵌入件布置在感应器条22的两端。由于感生的涡流电流一定是必然被关闭的，这些嵌入件就是用于放大端部感生的磁场，如果在感应器条22的端部区域不用Ferrotron材料的嵌入件25，包装坯料中感生的磁能就会较小一些。
图4是本发明的密封夹板的密封表面的平面图，其表示出感应器条22被用它的接电端子28安装在密封夹板本体20里。还表示出了压力元件23，其U形体的两个臂分别位于感应器条22的一侧。
密封夹板本体20有一个位于两个感应器22之间的凹槽29，设置这个凹槽是为了接纳分割或切割装置，用以切断由两个感应器条22压成的两条直角密封缝之间的筒状包装材料。
标号和名称清单1.筒状袋子形包装件2.大前壁3.小侧壁4.左下拐角点5.右下拐角点6.左上拐角点7.右上拐角点8.下直角棱和下直角折叠线9.上直角棱和上直角折叠线10.左纵向棱和左纵向折叠线11.右纵向棱和右纵向折叠线12.下端折叠线13.上端折叠线14.倒出口折叠线15.上端伸出片折叠线16.下端伸出片折叠线17.上辅助折叠线18.下辅助折叠线19.直角密封缝20.密封夹板本体21.铁心22.感应器23.压力元件24/25.嵌入件26/27.螺钉28.接电端子29.凹槽
权利要求
1.一种密封夹板，其用于以可与可加热密封的材料接触的密封表面在包装件的可加热密封的材料上压制出密封缝(19)，它设置有用于加热可加热密封的材料的杆状或条状加热器件(22)，其特征在于，所述密封表面上设置有压力元件(23)，这些压力元件突出于所述密封表面以上并且其突出的部分到所述加热器件(22)有一个距离。
2.如权利要求1所述的密封夹板，其特征在于，所述压力元件(23)大致是一个U形体，并且其设置成U形体的两臂基本上平行于所述加热器件(22)。
3.如权利要求1或2所述的密封夹板，其特征在于，所述加热器件(22)与所述压力元件(23)之间的距离为至少0.1mm，较佳的是在0.25-3mm之间，更佳的是在0.5-1.5mm之间。
4.如权利要求1至3中之任一权利要求所述的密封夹板，其特征在于，所述加热器件(22)设有感应器，而所述压力元件(23)是由不导电材料制成的。
5.如权利要求1至4中之任一权利要求所述的密封夹板，其特征在于，所述压力元件(23)是用陶瓷材料制成的，或是用热塑性材料制成的，较佳的是用PEEK制造。
6.如权利要求1至5中之任一权利要求所述的密封夹板，其特征在于，所述压力元件(23)的长度在2-30mm之间，较佳的是在4-15mm之间，更佳的是在7-9mm之间。
7.如权利要求1至6中之任一权利要求所述的密封夹板，其特征在于，设置有两个所述的压力元件(23)。
8.如权利要求1至7中之任一权利要求所述的密封夹板，其特征在于，设置有两个杆状或条状加热器件(22)。
9.如权利要求7所述的密封夹板，其特征在于，在所述两个加热器件(22)之间设置有一个切割或分割装置或一个用于所述切割或分割装置的缝隙。
10.如权利要求8或9所述的密封夹板，其特征在于，每一所述加热器件(22)配用至少一个压力元件(23)，较佳的是配用两个压力元件(23)。
11.如权利要求1至10中之任一权利要求所述的密封夹板，其特征在于，所述加热器件(22)的长度与所述压力元件(23)的长度之比是在5∶1至25∶1之间，较佳的是在10∶1至20∶1之间，更佳的是约为15∶1。
12.如权利要求4至11中之任一权利要求所述的密封夹板，其特征在于，所述加热器件(22)被夹置在非磁性材料的各段嵌入件(24，25)之间，所述压力元件(23)是布置在各嵌入件(24)所在的各段。
13.如权利要求12所述的密封夹板，其特征在于，所述嵌入件(24，25)是用不导电材料制成的，较佳的是用Ferrotron材料(有胶合剂的羰基铁)制造。
14.如权利要求1至13中之任一权利要求所述的密封夹板，其特征在于，所述压力元件(23)沿着所述密封夹板的纵向布置。
15.一种配有权利要求1至14所述的密封夹板的、用于加热密封包装材料的感应加热密封设备，其通过对所述密封夹板和配对的另一个夹板之间的可加热密封材料进行加压和加热来压制成密封缝。
16.一种用于包装灌装到用带有可折压痕线(12，13)的包装材料坯料成形的筒状袋子(1)里的可流动材料的包装机，所述筒状袋子(1)被在一个密封装置中压制出直角密封缝(19)，并且随后在直角密封缝(19)区域把所述筒状袋子(1)割断，其特征在于，所述密封装置设置有权利要求1至14所述的密封夹板。
全文摘要
本发明涉及一种用于在可加热密封包装材料上压制出密封缝(19)的密封夹板，还涉及一种配有密封夹板的感应密封装置以及配有感应密封装置的包装机。为了提供一种即使在互相靠拢的两个夹板之间的封口处存在被灌装的产品的固体成分的情况下也能压制出可靠的耐久的密封缝的密封夹板，提供了带有可与可加热密封的材料接触的密封表面和用于加热可加热密封的材料的杆状或条状加热器件(22)的密封夹板，其中密封表面上设置有压力元件(23)，其突出于密封表面以上并与加热器件之间有一个距离。
文档编号B29C65/02GK1688483SQ03824566
公开日2005年10月26日 申请日期2003年9月19日 优先权日2002年10月24日
发明者R·库普弗, R·帕尔姆奎斯特 申请人:泰脱拉·拉伐尔持股金融股份有限公司