专利名称：制作带有膜屏障内衬的肩部/管嘴的方法
技术领域：
本发明涉及用于管包装的肩部/管嘴的膜屏障内衬。此外，本发明涉及用于制作 带有膜层压内衬的管肩部/管嘴以排除从接触该肩部/管嘴的包装物质吸收产品组分的连 续方法。
背景技术：
本发明针对于管包装和制作管包装以便最小化管构件对管中产品组分吸收的方 法。管包装包括管主体、管肩部/管嘴以及闭合件。可通过使用管层压结构而最小化管主 体对产品组分的吸收，管层压结构包括屏障，诸如金属箔，或者塑料膜，诸如乙烯乙烯醇、聚 对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物。肩部/管嘴包 括具有多个烯烃基的大量聚合物或共聚物。因此，在肩部/管嘴与管中的产品之间需要屏 障。在现有技术中对于需要屏障的认识已超过30年。美国专利4，011，968公开了屏 障插入件到管肩部管嘴内的摩擦配合。美国专利3，565，293与美国专利4，185，757公开了 在屏障插入件上和周围形成肩部/管嘴。以此方式，肩部/管嘴和屏障插入件基本上为单 件。在美国专利4，185，757中还公开了在屏障管嘴上和周围形成肩部/管嘴时，肩部/管嘴 可附着到该管主体上。这具有许多结构和制造优点。美国专利5，656，346公开了使插入件 预成型，且插入件具有聚乙烯层和聚对苯二甲酸乙二醇酯层或者乙烯乙烯醇层。聚乙烯层 将与肩部/管嘴材料相邻且将结合到肩部/管嘴材料上且聚对苯二甲酸乙二醇酯层或乙烯 乙烯醇层将与产品接触以充当产品与肩部/管嘴之间的屏障。美国专利申请2005/0029216 是针对于具有特定几何形状的预成型插入件。但是，该几何形状似乎公开于前述专利中。
发明内容
本发明针对于使用柔性膜层压件作为肩部/管嘴中的屏障，和生产该层压膜内衬 和将这些层压膜内衬插入并密封于肩部/管嘴中的方法。这些层压膜内衬是膜层压件，其 并未预成型为肩部/管嘴的形状。它们在插入于肩部/管嘴内并密封于肩部/管嘴上时符 合该肩部/管嘴的形状。肩部/管嘴的形状可在特定范围内变化且可使用相同的层压膜内 衬。如果肩部管嘴的形状超出特定范围，那么所需要的是不同的模切机以形成管嘴开口和 将该膜层压件裁切为所需直径。这是可在数分钟内进行的容易的设备变化。还具有以下优 点当使用本发明的膜层压件时，与预成型的屏障插入件相比，需要更少的制造设备。更具 体而言，当使用如本发明的层压膜内衬时，无需用于制作预成型插入件的注射模制设备，用 于保持预成型插入件的漏斗和分选设备，用于对准预成型的插入件以输入到成型的肩部/ 管嘴内或输入到用于在预成型插入件上形成肩部/管嘴的设备内的设备。在本发明中，仅 需要储存成卷的膜层压材料。最终结果是节省设备的资本成本和节省制造操作。提出一种 有效方式来使用膜层压材料作为管的肩部/管嘴中的屏障。本发明提供用于制作管肩部/管嘴的方法(该管肩部/管嘴具有用于管肩部/管嘴的屏障)包括形成该管肩部/管嘴，将该管肩部/管嘴放置于保持器中且暴露肩部端，将 包括屏障层和聚合物层的膜层压件放置于肩部端上方，该聚合物层面向该肩部/管嘴，使 该膜层压件与模具/心轴接触来(i)裁切该膜层压件以适于装配到肩部/管嘴内，且(ii) 将膜层压件插入到肩部/管嘴内。裁切该膜层压件以适于装配到肩部/管嘴内包括两个操 作，一个操作是在膜层压件中形成管嘴开口，且另一操作是裁切该膜层压件使得其直径适 于装配于肩部/管嘴的肩部。在管嘴区域中裁切的膜层压件包括圆形孔口、多个狭缝和圆 形孔口，以及多个狭缝中的一种情形。该方法可包括多个站，在一个站对膜层压件进行模切以适于装配到肩部/管嘴 内，且在另一个站将膜层压件密封到肩部/管嘴内。对该膜层压件进行模切以适于装配到 肩部/管嘴内包括两个操作，一个操作是在膜层压件中形成管嘴开口，且另一操作是裁切 该膜层压件以适于装配到肩部/管嘴的肩部内。膜层压件的管嘴开口包括孔口(通常为圆 形孔口)，多个狭缝或者带多个外围狭缝的孔口中的一种情形。在膜层压件插入到肩部/管 嘴内之后，且将膜层压件密封于肩部/管嘴中之前，将肩部/管嘴被馈送到检测器以确定膜 层压件在肩部/管嘴中的定位。若未适当定位，其将被剔除。通过将膜层压件的聚合物层 热结合到肩部/管嘴的内表面而将膜层压件密封到肩部/管嘴上。在膜层压件密封到肩部 /管嘴内之后，肩部/管嘴被馈送到检测器以确定密封到肩部/管嘴内的膜层压件的定位。 如果膜层压件未适当地定位，该肩部/管嘴被剔除。在膜层压件密封到肩部/管嘴内后，馈 送肩部/管嘴以附着到管主体。上面附有肩部/管嘴的管主体将被附着闭合件，该管被填 充产品且下端压接密封以闭合该管主体。此管结构特别适用于洁牙剂产品。这些产品通常在管中销售。在一替代实施例中，可在膜层压件被模切形成管嘴孔口且装配到肩部内时将膜层 压件结合到肩部/管嘴。在此实施例中，模具/心轴在一定温度以在将模切膜层压件插入 到肩部/管嘴内后将该模切膜层压件密封到肩部/管嘴内。在膜层压件密封到肩部/管嘴 内之后，肩部/管嘴被馈送到检测器以确定密封到肩部/管嘴内的膜层压件的定位。若未 适当定位，其将被剔除。然后馈送肩部/管嘴以附着到管主体上。膜层压件具有大约100微米至大约400微米的厚度，屏障层具有大约15微米至大 约100微米的厚度，且聚合物层具有大约75微米至大约250微米的厚度。将屏障层结合到 聚合物层上的粘结层将具有大约10微米至大约50微米的厚度。屏障/聚合物层压膜的屏 障层可为对于待包装于管中的物质基本上惰性的任何聚合材料。适用屏障层可选自聚对 苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸亚丙酯(polytrimethylnaphthalate)、聚萘二甲酸乙二醇 酯、乙烯乙烯醇共聚物、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、非晶聚酰胺、聚乳酸、聚羟基乙酸聚合 物和聚羟基链烷酸酯聚合物。屏障/聚合物膜层压件的聚合物可为能结合到肩部塑料的任 何聚合物。通常，其将基本上与管嘴/肩部10塑料相同。优选地，聚合物将包含荧光材料。 在膜层压件被插入到肩部/管嘴的肩部内后，膜层压件与光源接触以激活荧光来确定膜层 压件在肩部中的位置。
图1是制作膜层压内衬和将该层压膜内衬放置于肩部/管嘴内的设备的设计布局 的平面图。
图2是图1的设计布局的侧视图。图3是在插入到肩部/管嘴内之前层压膜内衬的顶视平面图。图4是在插入到肩部/管嘴内之前的替代层压膜内衬的顶视平面图。图5是具有密封于肩部/管嘴中的图3的膜层压件的肩部/管嘴的底视平面图。图6A是具有图3的层压膜的肩部/管嘴的侧视图。图6B是具有图4的层压膜的肩部/管嘴的侧视图。图7是具有带本发明的层压膜的肩部/管嘴的管的侧视图。
具体实施例方式将参看附图以优选实施例更详细地描述本发明。虽然可对本文所描述的实施例做 出修改，但这些修改将在本发明概念内。同时参看图1和图2，图1是用于制作本发明的肩部/管嘴10(a)的设备的布局设 计的顶视平面图，且图2是该设备的侧视图。该设备和制造方法包括漏斗12，漏斗12保持 用于管包装的多个模制肩部/管嘴10。肩部/管嘴10由输送机11从漏斗12输送到分选 与对准台14，分选与对准台14是肩部/管嘴单元15的一部分。分选与对准台14，通过振 动和其它手段，使肩部/管嘴10在直立方位对准，即，管嘴端13向上定向，如在图6A中看 到的那样。定向的肩部/管嘴10通过溜槽16流到旋转台20。肩部/管嘴20通过一行通 道对从旋转台20出来。在此图中示出四个通道M。但本发明并不限于任何特定数量的通 道M，且通道M的数量可少于或多于四个通道。六个或八个通道M将增加设备容量。肩 部/管嘴10通过重力馈送和自尾随的肩部/管嘴10的推力而移动到通道M内。肩部/ 管嘴10由在每个通道M侧部上的翻卷边缘而维持在通道M中。翻卷边缘充当保持肩部/ 管嘴10中的每一个在通道M中的轨。通道M相对于修改的对准以钝角弯曲。在倒U形 转弯22处，通道M的方向经历180度变化且采取新方位。肩部/管嘴10变得倒置使得管 嘴端13现向下定向。肩部/管嘴10经过倒U形转弯且在倒U形转弯之后由通道M的翻 转边缘维持在通道M中，通道对的翻转边缘充当保持轨。在部段25中，肩部/管嘴10以 倒置方位流动。肩部/管嘴10在旋转成型单元30从通道M出来，旋转成型单元30顺时 针旋转。旋转成型单元30具有间歇运动使得可在多个站对肩部/管嘴10加工。倒置肩部 /管嘴10保持于槽保持器34中(参看图2)。旋转成型单元30移动一组肩部/管嘴10到 模冲站32(a)，在模冲站32 (a)可形成如图3或图4所示的管嘴开口。也可在它们被加载到 漏斗12内之前在肩部/管嘴10上预成型该管嘴开口。在此情况下，旋转成型单元30将不 会造成管嘴开口。此外，所图示的这组肩部/管嘴10包括四个肩部/管嘴10，但在一组中 可包括更多或更少的肩部/管嘴10。一卷(未图示)膜层压件观靠近旋转成型单元30定位。膜层压件观在旋转成 型单元30的切向移动。膜层压件观在肩部/管嘴10上方移动使得膜层压件观的一部段 可插入于肩部/管嘴10中每一个内。在模冲站32(a)，在膜观上形成孔口。如在图3和图 4中看出，在模切站32 (a)中形成的孔口 54、59的大小和形状可不同。在形成孔口 54、59之 后，肩部/管嘴10和带有孔口 54、59的膜层压件观移动到模冲/插入站32(b)。在模冲/ 插入站32(b)，对膜进行裁切操作而形成在每个管嘴孔口周围的膜层压件观外周边。现切 割膜层压件28使得所切割的部分可适于装配于肩部/管嘴10的肩部。膜内衬52或56 (在图3和图4中示出)，即，具有管嘴孔口 54、59之一且被裁切以适于装配于肩部的膜层压件 观，插入到肩部/管嘴10内。现其中插入了膜内衬52/56的一组肩部/管嘴10(a)穿过第 一品质检测站36。在第一品质检测站36，判断膜内衬52/56是否适当地插入于肩部/管嘴 10(a)内。膜层压件观在优选实施例中将包含荧光材料。荧光材料的功能是为了确定成型 膜在肩部管嘴中的定位。当膜内衬52/56定位于肩部/管嘴10(a)中时，一定波长的光聚 焦于膜内衬52/56上。在品质检测站36中的传感器感测荧光位置。如果膜内衬52/56适 当地定位，那么肩部/管嘴10(a)前进到热密封站38。否则，它们被剔除。在热密封站38，经由热心轴(未图示)对膜内衬52/56进行加热，热心轴进入倒 置肩部/管嘴10(a)且将插入的膜内衬52/56结合到肩部/管嘴10 (a)的内表面。热心轴 的操作温度取决于膜内衬52/56和肩部/管嘴10的材料。热心轴优选地施加在149°C与 260°C之间温度的热，持续0. 4秒与1. 5秒之间的时段，且更优选地在215°C与248°C之间， 持续0. 7秒与0. 9秒之间的时段。由热心轴向肩部/管嘴10 (a)施加的压力优选地在2巴 与6巴之间，且更优选地在4.5巴与5巴之间。但除非明确地主张，本发明并不限于特定施 加温度范围、时间和压力。在膜内衬52/56结合到肩部/管嘴10(a)之后，肩部/管嘴10 (a) 然后经过第二品质检测站40。同样，检测膜内衬52/56的荧光以判断膜内衬52/56是否适 当地插入到肩部/管嘴10(a)内。肩部/管嘴10(a)然后进入溜槽42。在品质检测站40 符合所确定的品质标准的肩部/管嘴10(a)传递到通道44。不符合品质标准的肩部/管 嘴10(a)由自空气喷嘴43出来的一阵空气通过溜槽46喷出。从通道44出来的肩部/管 嘴10(a)前进到制管处，在那里，它们被用于制作管，诸如图7所示的管60。现参看图3和图4，示出了膜内衬52、56。膜内衬52/56由屏障膜观形成，如参看 图1和图2所讨论的那样。膜内衬52包括孔口 M和周边53。孔口 M优选地为圆形开口， 其直径大体上等于肩部/管嘴10的管嘴开口直径。膜内衬52的周边53是圆形开口。膜 内衬56包括中央孔口 59、三个狭缝58和周边57。中央孔口 59是圆形开口，其小于肩部/ 管嘴10的管嘴开口。三个狭缝58从孔口 59在径向延伸。尽管未图示，但膜内衬可被裁切 成仅具有狭缝和周边，无圆形孔口。图6A和图6B示出肩部/管嘴10(a)包括膜内衬52、56之一。肩部/管嘴10(a) 包括管嘴13和肩部17。管嘴具有孔口 19和用于附着闭合件的螺纹21。在图6A中，膜内 衬52只在肩部17中，而在图6B中，膜内衬56在肩部17和管嘴13中。图7示出管60，其具有管主体61和管闭合压接部62。在另一端上是肩部/管嘴 10(a)，其具有管嘴13、肩部17、孔口 19和螺纹21。此管可具有图6A和图6B的肩部/管 嘴。肩部/管嘴10通常包括诸如聚乙烯或聚丙烯的聚合物，乙烯或丙烯的共聚物，包 括乙烯-丙烯共聚物和乙烯基聚合物和共聚物。管主体60可包括在现有技术中公开和/或 使用的已知管结构中的任何结构。通常，这些管主体结构将为层压件且具有金属箔、聚酯、 聚酰胺或乙烯乙烯醇共聚物的屏障层。由层压膜观形成的膜内衬52/56将具有两层或两 层以上的层压结构，在一侧为聚合物层以便结合到肩部/管嘴10的内表面，在接触管60中 的产品的另一侧为屏障层。还可包括将屏障层结合到聚合物层的粘结层。层压膜观在优 选实施例中还包含荧光材料。荧光材料将优选地在聚合物层中，因为其之后将不与管中的 产品接触。荧光材料的功能是确定层压膜在肩部管嘴中的定位。当制造此聚合物时，荧光材料将混合到膜层压件的聚合物材料内。其必须与聚合物相容且混合到聚合物内。膜层压 件观具有大约100微米至大约400微米的厚度，屏障层具有大约15微米至大约100微米 的厚度，且聚合物层具有大约75微米至大约250微米的厚度。将屏障层结合到聚合物层上 的粘结层将具有大约10微米至大约50微米的厚度。 膜层压件观的聚合物层可为聚乙烯、聚丙烯，乙烯或丙烯的共聚物，包括乙烯-聚 乙烯共聚物，以及乙烯基聚合物和共聚物。膜层压件观的聚合物层将为可热结合到肩部聚 合物上的层。通常，它们是相同的，因为相似的聚合物易于结合到相似的聚合物。当制造此 聚合物时，荧光材料将混合到膜层压件观的聚合物材料内。其必须与聚合物相容且混合到 聚合物内。适用的荧光材料包括苯并氧杂蒽、苯并噻嗪、茈酰亚胺、噻吨、硫准靛、萘酰亚胺 和香豆素荧光染料。可用于膜层压件的聚合物层中的各种荧光染料可购自美国俄亥俄州的 克利夫兰市的DayGlo Color Corporation.膜层压件观的屏障层将为对待包含于管中的 产品组分基本上惰性的材料。屏障层可为聚酯，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙 二醇酯、聚萘二甲酸亚内酯(polytrimethyl naphthalate)、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乳酸、 聚羟基乙酸，聚酰胺，诸如非晶聚酰胺(脂肪族和芳香族)、金属箔或丙烯腈-丙烯酸甲酯共 聚物。屏障层也可为无机涂层，诸如SiOxU为从1至2)和氧化铝；有机涂层，诸如环氧基 胺、非晶碳基和聚乙烯乙醇基以及聚合物纳米复合物。膜层压件观的粘结层将为粘附到聚 合物层和屏障层的聚合物。各种聚合物适用作粘结层。其包括乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、 乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、乙烯/丙烯酸酯/顺丁烯二酸酐三元共聚 物，以及乙烯/醋酸乙烯酯/顺丁烯二酸酐三元共聚物。其为可在市场上购买到的粘结层。 包装于具有此结构的管中的产品是下面这样的产品该产品的有机组分的吸收将会不利地 影响该产品。这样的产品包括洁牙剂，和其它口腔护理产品、个人护理产品和食品。
权利要求
1.一种制作管肩部/管嘴的方法，所述管肩部/管嘴具有在所述管肩部/管嘴内的屏 障，所述方法包括形成所述管肩部/管嘴，将所述管肩部/管嘴放置于保持器中且暴露肩 部端，将包括屏障层和聚合物层的膜层压件放置于所述肩部端上方，所述聚合物层面向所 述肩部/管嘴的内表面，使所述膜层压件接触模具/心轴来(i)裁切所述膜层压件以适于 装配到肩部/管嘴内，且(ii)将所述膜层压件插入到肩部/管嘴内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述膜层压件插入到所述肩部/管嘴 内之后，所述膜层压件被密封到所述肩部/管嘴的内表面上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，裁切所述膜层压件以适于装配到所述肩 部/管嘴内包括两个操作，一个操作是在所述膜层压件中形成管嘴开口，且另一操作是切 割所述膜层压件以适于装配于所述肩部/管嘴的肩部。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述膜层压件具有管嘴开口，所述管嘴开 口包括圆形孔口和多个狭缝中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，存在多个站，在一个站对所述膜层压件进 行模切以适于装配到所述肩部/管嘴内，且在另一个站将所述膜层压件密封到所述肩部/ 管嘴内。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述膜层压件插入到所述肩部/管嘴内 之后，且在将所述膜层压件密封于所述肩部/管嘴中之前，将所述肩部/管嘴馈送到检测器 以确定所述膜层压件在所述肩部/管嘴中的定位。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，裁切所述膜层压件以适于装配到所述肩 部/管嘴内包括两个操作，一个操作是形成管嘴开口，且另一操作是切割所述膜层压件以 适于装配于所述肩部/管嘴的肩部。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述管嘴开口包括圆形孔口和多个狭缝 中的一种。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在将所述膜层压件密封到所述肩部/管嘴 内之后，所述肩部/管嘴被馈送到检测器以确定密封到所述肩部/管嘴内的所述膜层压件 的定位。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在将所述膜层压件密封到所述肩部/管 嘴内后，馈送所述肩部/管嘴以附着到管主体。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具/心轴处于一定温度，以在裁 切所述膜层压件以适于装配到所述肩部/管嘴内时将所述膜层压件密封到所述肩部/管嘴 内。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在将所述膜层压件密封到所述肩部/管 嘴内之后，所述肩部/管嘴被馈送到检测器以确定密封到所述肩部/管嘴内的所述膜层压 件的定位。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在将所述膜层压件密封到所述肩部/管 嘴内后，馈送所述肩部/管嘴以附着到管主体上。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜层压件具有大约100微米至大约 400微米的厚度，所述屏障层具有大约15微米至大约100微米的厚度，且所述聚合物层具有 大约75微米至大约200微米的厚度。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜层压件的屏障层选自聚对苯二甲 酸乙二醇酯聚合物、聚萘二甲酸乙二醇酯聚合物、聚萘二甲酸亚丙酯聚合物、乙烯乙烯醇共 聚物、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、聚乳酸聚合物和聚酰胺聚合物。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜层压件的聚合物包含荧光材料， 在所述膜层压件被插入到所述肩部/管嘴的肩部内后，使所述膜层压件与光源接触以激活 荧光来确定所述膜层压件在所述肩部中的位置。
17.一种用于包装产品的管结构，包括管主体和管肩部/管嘴，所述管肩部/管嘴包括 聚合物，在所述肩部/管嘴的内表面上的膜层压件，所述膜层压件包括聚合物层和屏障层， 所述聚合物层结合到所述肩部/管嘴，所述膜层压件是柔性的且具有大约100微米至大约 400微米的厚度。
18.根据权利要求17所述的管结构，其特征在于，所述屏障层具有大约15微米至大约 100微米的厚度，且聚合物层具有大约75微米至大约200微米的厚度。
19.根据权利要求18所述的管结构，其特征在于，所述的屏障层是选自聚对苯二甲酸 乙二醇酯聚合物、聚萘二甲酸乙二醇酯聚合物、聚萘二甲酸亚丙酯聚合物、乙烯乙烯醇共聚 物、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、聚乳酸聚合物和聚酰胺聚合物。
20.根据权利要求16所述的管结构，其特征在于，包含于所述管结构中的产品是洁牙剂。
全文摘要
一方法包括制作和插入柔性层压膜屏障内衬到产品管包装的肩部/管嘴内的自动技术。肩部/管嘴制作和定向成肩部开口面向层压膜。膜被馈送到形成管嘴孔口的站，模切层压膜以适于装配到肩部/管嘴的肩部内，且将层压膜插入到肩部/管嘴内。层压膜可在此站或随后密封站热密封到肩部/管嘴。在肩部/管嘴离开形成和将层压膜插入到肩部/管嘴内的站后，可存在检测站以判断层压膜是否在肩部/管嘴中适当对准。也可在随后密封站之后存在检测站。具有密封层压膜内衬的肩部/管嘴然后发送到制管。层压膜具有聚合物层和屏障层，屏障层包括乙烯乙烯醇共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物、聚萘二甲酸乙二醇酯聚合物和丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物。使用这些肩部/管嘴生产的管包装特别适用于包含芳香剂的产品，如洁牙剂。
文档编号F16L11/04GK102066090SQ200880130077
公开日2011年5月18日 申请日期2008年6月26日 优先权日2008年6月25日
发明者C·J·米勒, D·C·赫南德滋 申请人:高露洁-棕榄公司