压痕和打孔装置、方法、包装材料和包装容器与流程

本发明涉及包装材料的压痕和打孔技术领域，尤其涉及一种对纸基复合包装材料进行压痕和打孔的装置和方法及其制成的包装材料和包装容器。

背景技术：

在包装工业中已经使用一次性包装件来包装和运输液体食品。此种一次性的可以丢弃的包装件常常用挠性材料制成，该材料通过折叠成形和密封，转换成所要形状的充满液体的密封的包装容器。很大一组的此类可以丢弃的包装件是用层压的包装材料生产的，该材料包括一层用纸或纸板做成的芯层和在芯层两侧面外边的对液体密封的塑料涂层。该包装层压材料也可以包括附加的塑料层和/或金属层，以便给予包装容器抵抗(例如)气体和光的优越屏蔽性能。

虽然包装材料处于未折叠的平面状态，但它常设置有折痕线，以便于折叠，其目的是便于将包装材料转换成所要构型的包装容器。

通常，此种折痕线的产生方法是，将预备折痕的包装材料置于压痕工具的运动的阳模和阴模部件中，该工具通过压紧而在包装材料中产生局部变形并压印出所要的折痕图形。变形的产生在于，利用阳模工具表面上的直线形凸出部或脊沿预定的折叠线将包装材料压入工具的阴模部件中的槽内。以此种方式生产的有折痕线的包装材料显示一个正面和一个反面，即压痕工具使包装材料的正面产生凸起的直线形(脊状)变形，而使其反面产生相应的直线形凹槽。

利用压板或转动压痕法，即利用两个分别有互补且精确对齐的沟道(或槽)和凸条(或脊)的相互配合的转动辊(如图1和图2所示)来对连续片材进行压痕，可以获得此种折痕线的图形(如图3和图4所示)，连续运行 时的情况如图5所示。

压痕过的包装材料部分地弹性恢复到其原始形状，因此包装材料中的持久折痕线比在被压痕时的要浅，并在包装材料的一个表面、通常是朝向包装外部的表面上具有下凹的轮廓，而在相反的表面上具有凸起的轮廓。

另一方面，在包装材料形成装有饮品的包装容器之后，饮用方式除了用剪刀剪开包装之外，更常见的是插入吸管或拧开/揭开盖子，这就需要在包装材料的纸基上预先打孔，以便于饮用时的开启。在制造层压包装材料的过程中，目前惯用的做法是在复合(淋膜)塑料层和金属层之前对纸基进行打孔。打孔步骤与压痕步骤类似，利用两个分别有互补且精确对齐的孔切刀和孔槽的相互配合的转动辊(如图6所示)来对连续片材进行打孔，切除的纸片通过辊内的通道被负压吸出。

更通用的是，压痕与打孔在同一个工作站完成，该工作站的机架安装有压痕功能辊筒和打孔功能辊筒。

如果包装容器的容积增大，由于受压变大，包装材料的厚度也需要相应增加。如果包装容器的形状变复杂，相应折叠变多，包装材料的折痕数量也会相应增加。随着包装材料厚度增加或折痕增加，每个折痕压应力、每个折痕深度以及相邻折痕间距都会有所变化，进而容易对包装材料尤其是纸芯层产生较高切应力，从而导致不期望的材料分层或纤维分离，使包装包材强度降低。

因此，需要对包装材料的折痕方式进行改进，以克服由于包装容器容积增大或形状变复杂而导致成形性能下降。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种压痕和打孔装置、方法、包装材料和包装容器。通过本发明的压痕和打孔装置或方法制成的包装材料和包装容器具有比通过传统压痕和打孔装置或方法制成的包装材料和包装容器更好的力学性能和物理性能。

根据本发明的第一方面，提供了一种压痕和打孔装置，用于对包装材料 进行压痕和打孔，包装材料用于折叠形成包装容器，其特征在于，包括：第一压痕辊组，用于对连续通过的包装材料进行压痕以形成第一压痕，第一压痕辊组包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置被压上第一压痕；第二压痕辊组，用于对连续通过的包装材料进行压痕以形成第二压痕，第二压痕辊组包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置被压上第二压痕，第二压痕与第一压痕无重叠；打孔辊组，用于对连续通过的包装材料进行打孔以形成开孔，打孔辊组包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置形成开孔。

优选地，第一压痕在朝向包装外部的表面上具有下凹的轮廓，第二压痕在朝向包装内部的表面上具有下凹的轮廓。可选地，第一压痕在朝向包装内部的表面上具有凸起的轮廓，第二压痕在朝向包装外部的表面上具有凸起的轮廓。第一压痕与第二压痕可以有交叉。

根据本发明的第二方面，提供了一种压痕和打孔装置，用于对包装材料进行压痕和打孔，包装材料用于折叠形成包装容器，其特征在于，包括：压痕辊组，用于对连续通过的包装材料进行压痕以形成第一压痕和第二压痕，压痕辊组包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置被压上第一压痕和第二压痕，第一压痕和第二压痕无重叠且凸凹方向相反；打孔辊组，用于对连续通过的包装材料进行打孔以形成开孔，打孔辊组包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置形成开孔。

优选地，第一压痕在朝向包装外部的表面上具有下凹的轮廓，第二压痕在朝向包装内部的表面上具有下凹的轮廓。可选地，第一压痕在朝向包装内部的表面上具有凸起的轮廓，第二压痕在朝向包装外部的表面上具有凸起的轮廓。第一压痕与第二压痕可以有交叉。

根据本发明的第三方面，提供了一种压痕和打孔装置，用于对包装材料进行压痕和打孔，包装材料用于折叠形成包装容器，其特征在于，包括：压痕辊组，用于对连续通过的包装材料进行压痕以形成第一压痕，压痕辊组包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在 预定位置被压上第一压痕；打孔并压痕辊组，用于对连续通过的包装材料进行打孔以形成开孔以及对连续通过的包装材料进行压痕以形成第二压痕，打孔并压痕辊组包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置形成开孔以及在预定位置被压上第二压痕。

优选地，第一压痕在朝向包装外部的表面上具有下凹的轮廓，第二压痕在朝向包装内部的表面上具有下凹的轮廓。或者是，第一压痕在朝向包装内部的表面上具有下凹的轮廓，第二压痕在朝向包装外部的表面上具有下凹的轮廓。第一压痕与第二压痕优选地无重叠但有交叉。

根据本发明的第四方面，提供了一种压痕和打孔装置，用于对包装材料进行压痕和打孔，包装材料用于折叠形成包装容器，其特征在于，包括：打孔并压痕辊组，用于对连续通过的包装材料进行打孔以形成开孔以及对连续通过的包装材料进行压痕以形成第一压痕和第二压痕，打孔并压痕辊组包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置形成开孔以及在预定位置被压上第一压痕和第二压痕，第一压痕和第二压痕无重叠且凸凹方向相反。

优选地，第一压痕在朝向包装外部的表面上具有下凹的轮廓，第二压痕在朝向包装内部的表面上具有下凹的轮廓。可选地，第一压痕在朝向包装内部的表面上具有凸起的轮廓，第二压痕在朝向包装外部的表面上具有凸起的轮廓。第一压痕与第二压痕可以有交叉。

根据本发明的第五方面，提供了一种压痕和打孔方法，使用上述压痕和打孔装置对包装材料进行压痕和打孔，包装材料用于折叠形成包装容器，其特征在于，方法包括步骤：使包装材料连续进入压痕和打孔装置；包装材料从任一对相互配合的转动辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置被压上压痕或形成开孔；使包装材料连续离开压痕和打孔装置，离开的包装材料具有第一压痕、与第一压痕凸凹方向相反的第二压痕和开孔。

根据本发明的第六方面，提供了一种使用前述压痕和打孔装置或使用前述压痕和打孔方法制造的包装材料，包装材料用于折叠形成包装容器，包装材料具有第一压痕、与第一压痕凸凹方向相反的第二压痕和开孔。

根据本发明的第七方面，提供了一种由前述包装材料折叠形成的包装容 器。

与现有技术相比，根据本发明的技术方案对包装材料的压痕方式进行了改进，显著克服了由于包装容器容积增大或形状变复杂而导致成形性能下降的缺陷。本发明使压痕后的片状包装材料在灌装机上灌装密封时具有更好的机械适应性，并且使得折叠成形的包装容器具有更好的抗压性、抗拉性、抗弯曲性、抗撕裂性、抗戳穿性、抗剪切性和抗磨性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中压痕辊示意图；

图2是现有技术中压痕辊示意图；

图3是常见包装材料压痕示意图；

图4是常见包装材料压痕示意图；

图5是现有技术中压痕过程示意图；

图6是现有技术中打孔辊示意图；

图7是根据本发明实施例的压痕和打孔装置的示意图；

图8是根据本发明实施例的压痕和打孔装置的示意图；

图9是根据本发明实施例的压痕和打孔装置的示意图；

图10是根据本发明实施例的压痕和打孔装置的示意图。

在这些附图中，使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示 例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“在一个实施例中”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

在液体食品的纸基复合包装材料制造领域，随着包装材料厚度增加或折痕增加，或者其他对包装材料的挺度等物理性能的要求提高，传统的压痕方式容易对包装材料尤其是纸芯层产生过高切应力，导致难以避免在灌装或运输过程中发生材料分层或纤维分离，从而严重降低包装材料的稳定性。

本发明对包装材料的压痕方式进行了改进，显著克服了由于包装容器容积增大或形状变复杂而导致成形性能下降的缺陷。本发明不再采用传统的单种压痕，而是采用了两种压痕，从而使压痕后的片状包装材料在灌装机上灌装密封时具有更好的机械适应性，并且使得折叠成形的包装容器具有更好的抗压性、抗拉性、抗弯曲性、抗撕裂性、抗戳穿性、抗剪切性和抗磨性。

图7示出根据本发明实施例的压痕和打孔装置10。压痕和打孔装置10安装在压痕和打孔工作站中，运行时包装材料连续通过工作站，压痕和打孔装置10对其进行压痕和打孔，离开工作站的包装材料用于后续在灌装工作站经过灌装密封折叠形成包装容器。本发明附图省略了本领域技术人员公知的压痕和打孔工作站机架、辊驱动设备、走纸设备、控制设备等。

压痕和打孔装置10包括三个辊组：第一压痕辊组12，第二压痕辊组14和打孔辊组16。运行中的包装材料如水平箭头方向依次通过三个辊组，包装材料的运行方向不限于图示水平方向，可以是竖直方向或任意倾斜方向。三个辊组的排布顺序不限于图中所示，可以以任意顺序排布，也就是说，包装材料可以以任何先后顺序依次经过三个辊组。运行时，辊组按图示旋转箭头方向旋转，并且相对辊之间的间隙大小和压力大小可以根据不同包装材料的厚度和强度进行调整。

第一压痕辊组12用于对连续通过的包装材料进行压痕以形成第一压痕，第一压痕辊组12包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置被压上第一压痕。第二压痕辊组14用于对连续通 过的包装材料进行压痕以形成第二压痕，第二压痕辊组14包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置被压上第二压痕。辊表面一般是刚性的，但是也可能具有一定的弹性。

按照本发明的技术构思，第二压痕与第一压痕是不同的部位，即没有重叠部分。以图3和图4所示压痕图为例，第一压痕可以是所有横线，第二压痕是其余线条。也可以是，第一压痕是所有斜线，第二压痕是其余线条。还可以是任何可能的分配方式分配第一压痕和第二压痕，只要第一压痕和第二压痕的并集是全部所需压痕即可。本领域技术人员理应理解，本发明附图所示辊上棱/槽均是示意性的。技术人员一般会根据包装材料的具体折叠方式和包装容器的形状大小来设计最优化的压痕分配。

打孔辊组16用于对连续通过的包装材料进行打孔以形成开孔，打孔辊组16包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置形成开孔。

本发明附图所示辊筒的筒径是一样的，但是根据转速、压力、空间等具体情况，可以设计成不同筒径的辊。可以不同辊组的筒径不同，甚至也可以同一辊组的两辊筒径不同。

包装材料的幅宽一般可以容纳多个包装容器对应片材的宽度，在印刷、压痕、打孔、复合等工序之后，会在灌装前对包装卷材进行切割。本发明附图为了简明起见，只绘制了单个包装容器对应的压痕和打孔轮廓，实际生产过程中根据包装容器的尺寸辊组表面会并列相应整数个轮廓。

通过压痕和打孔装置10后，包装材料上的第一压痕在朝向包装外部的表面上具有下凹的轮廓，第二压痕在朝向包装内部的表面上具有下凹的轮廓。如果压痕辊组只有阳模没有阴模，也就是说只有凸条(或脊)而相对辊没有沟道(或槽)，则包装材料只在一面有下凹的轮廓而在反面没有凸起的轮廓。如果采用传统压痕辊组，第一压痕在朝向包装内部的表面上具有凸起的轮廓，第二压痕在朝向包装外部的表面上具有凸起的轮廓。举例而言，假设图7中包装材料的外部表面朝上，内部表面朝下，那么第一压痕辊组12中上辊具有突出部分，而第二压痕辊组14中下辊具有突出部分。突出部分用于对包装材料进行压痕，其高度一般低于包装材料的厚度。

再次参见图3和图4，折痕图中有若干折痕线交点，在这种交点的位置，传统压痕和折叠的过程尤其容易导致包装材料和包装容器的性能降低。根据本发明的技术构思，有交点的折痕线尽量分散分配到第一压痕和第二压痕，也就是让有交点的折痕线不要全部都属于第一压痕或者全部都属于第二压痕。包装材料上的相应呈现就是第一压痕与第二压痕有交叉。

按照图7所示的技术方案，可以很好的实现本发明的技术效果。但是，由于压痕和打孔工作站是车间生产线上的一个环节，其预留空间往往是有限的，如果将现有的安装有一个压痕辊组和一个打孔辊组共两个辊组的工作站改建成安装有三个辊组的工作站，需要对工作站的结构进行非常大的改造，甚至可能需要完全重建工作站或者预留空间不足以装下三个辊组。针对这种现实情况，图8和图9示出了变通的技术方案。

图8示出根据本发明实施例的压痕和打孔装置20。与图7所示技术方案不同之处在于，压痕和打孔装置20采用同一个辊组来压制两种压痕。压痕和打孔装置20包括两个辊组：压痕辊组22和打孔辊组24。

压痕辊组22用于对连续通过的包装材料进行压痕以形成第一压痕和第二压痕，压痕辊组22包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置被压上第一压痕和第二压痕，第一压痕和第二压痕无重叠且凸凹方向相反且有交叉。

打孔辊组24用于对连续通过的包装材料进行打孔以形成开孔，打孔辊组24包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置形成开孔。

图9示出根据本发明实施例的压痕和打孔装置30。与图7所示技术方案不同之处在于，压痕和打孔装置30采用同一个辊组来压制一种压痕并打孔。压痕和打孔装置30包括两个辊组：压痕辊组32和打孔并压痕辊组34。图9所示技术方案比图8所示技术方案的辊筒加工难度要小。图8的压痕辊组22中的一个辊筒需要有三个径向尺寸：基准面、凸面、凹面，而图9的压痕辊组32或打孔并压痕辊组34中的一个辊筒与传统辊筒一样只需要有两个径向尺寸。

压痕辊组32用于对连续通过的包装材料进行压痕以形成第一压痕，压痕 辊组32包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置被压上第一压痕。

打孔并压痕辊组34用于对连续通过的包装材料进行打孔以形成开孔以及对连续通过的包装材料进行压痕以形成第二压痕，打孔并压痕辊组34包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置形成开孔以及在预定位置被压上第二压痕。

第一压痕在朝向包装外部的表面上具有下凹的轮廓，第二压痕在朝向包装内部的表面上具有下凹的轮廓。或者相反地，第一压痕在朝向包装内部的表面上具有下凹的轮廓，第二压痕在朝向包装外部的表面上具有下凹的轮廓。

根据本发明的发明构思，还可以只采用一个辊组。图10示出根据本发明实施例的压痕和打孔装置40。压痕和打孔装置40包括打孔并压痕辊组42，用于对连续通过的包装材料进行打孔以形成开孔以及对连续通过的包装材料进行压痕以形成第一压痕和第二压痕，打孔并压痕辊组42包括一对相互配合的转动辊，包装材料从两辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置形成开孔以及在预定位置被压上第一压痕和第二压痕，第一压痕和第二压痕无重叠且有交叉且凸凹方向相反。

此外，本发明还公开了一种使用前述压痕和打孔装置对包装材料进行压痕和打孔的压痕和打孔方法，包括步骤：使包装材料连续进入压痕和打孔装置；包装材料从任一对相互配合的转动辊之间的间隙中穿过时被压紧并在预定位置被压上压痕或形成开孔；使包装材料连续离开压痕和打孔装置，离开的包装材料具有第一压痕、与第一压痕凸凹方向相反的第二压痕和开孔。

本发明还公开了使用前述压痕和打孔装置或使用上述压痕和打孔方法制造的包装材料，以及由该包装材料折叠形成的包装容器。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。