专利名称：柔性袋压敏气阀的制作方法
在某些产品，如新烤的咖啡豆的包装中，上述产品会在密封的柔性容器或袋中释放出大量的气体，这样会在袋中产生相当高的压力并会使袋破裂。顾客不愿意购买或使用胀起的容器内的产品，因此避免在柔性容器中产生气体是很重要的。这样，提供下述的柔性容器是很重要的，该容器能将在密封的柔性容器或袋中所包装的产品所产生的气体释放掉。另外，包装于密封容器中的许多产品会因进入该柔性容器的氧气而受到损坏，这样将气体从密封柔性袋中排出时还必须防止空气进入密封容器。
人们已设计出多种柔性容器或袋结构，该结构包括自密封气阀，该阀可使密封柔性袋内的气体在内部气体压力使袋呈现袋发生破裂的胀起状态之前排出。作为上述已有技术的密封柔性袋结构的典型是美国专利US50509036号，它包括压敏气阀，其专利权人为理查森等。上述理查森等提出的结构及其它所有已知的相应结构均设有自密封压敏气体安全阀，一般是在形成袋后的一个费时工序中将阀固定于袋壁上作为袋的附件，这样由于增加了劳力和材料成本从而使袋的成本大大增加。
本发明提供了一种压敏气体安全阀，在柔性容器或袋的前后壁片的侧边部，最好在从袋的上密封边往下短距离的位置处，设有弯曲气体通道，该通道穿过至少一个袋的加热密封侧边，而该通道的内侧端与柔性袋的内部连通，该通道的外侧端在加热密封侧边的外边处与大气连通。当密封柔性袋内部的气体压力没超过周围大气压力时，上述弯曲气体通道沿其纵向在一个或多个位置压扁从而可防止空气进入该袋内，但是当袋内部的气体压力超过预定值时，上述弯曲气体通道就会打开从而使气体从袋中排出。
当在热密封的聚合类材料膜之间形成气体流动通道或通路时，沿流动通道方向直线流动的任何变化以及膜的加热密封可在通道内部产生应力点，这样当在袋内没有气体压力时会使连续的聚合类材料薄膜相互粘合，通道沿前后方向压扁，并且不让通过气体通道的气体在该通道流动。另外由于聚合类膜材料具有记忆，并可恢复其原始的平面状态，故比如通过在膜表面压出弯曲通道，而在膜中形成的通道在柔性袋内部没有压力时会变平并压扁。当形成弯曲气体通道的膜相互粘合时，加热密封侧边中所形成的通道便关闭并作单向阀从而空气不能进入袋中并且不会对袋内的材料造成损坏。
在柔性薄膜袋的气体压力安全阀中，很重要的是要保证当袋内的气体压力达到预定压力时该气体阀通道要处于非关闭状态以避免袋破裂或密封袋胀起。因此为了提供具有聚合类材料连续膜的有效气体安全阀，经发现需要将要相互贴合的相互叠置的聚合类材料薄膜的几个特征抵销到可控的程度并关闭薄膜之间所形成的较窄弯曲气体通道。作用控制叠在一起的聚合类材料膜以提供上述的新型气体安全阀相互粘合的正常程度方法之一是在不必关闭的区域(即形成弯曲气体通道的区域)有控制地对膜拉伸。
作为控制用来打开弯曲气体通道以使气体从密封的柔性袋中向外排出的压力的另一种方式是控制弯曲气体通道的尺寸，它包括弯曲气体通道的结构，气体通道的长度，气体通道中是否有平行部分，当然上述尺寸不限于上述例举内容。还可以发现，当在加热密封侧边中形成的气体通道具有二个弯曲通路而该二个通路相互平行并且最好平行于袋的侧边，在袋内气体压力的作用下上述平行的弯曲通路更容易打开。另外还可以发现，如果内侧平行通路的长度稍大于向上延伸的外侧通路的长度，并且气体通道中朝向柔性袋开口处于较高位或基本与气体通道出口的位置相反，则会对通道打开的容易程度造成直接的有益影响。图3a—3e表示不同的弯曲气体通道，该通道适合形成柔性袋中的气阀，但它的状态取决于柔性袋中的有稍许不同的气体压力。一般来说，弯曲气体通道的直径越小，其长度越大，用来打开通道的袋内气体压力越大。当密封柔性袋中没有气体压力时，几个气体通道便处于关闭状态。
当弯曲气体通道的结构改变较大时，可以发现其状态依赖于柔性袋中的压力的压敏气阀具有二个平行的弯曲通路的弯曲气体通道。弯曲通路的长度的变化会使气阀的性能改变，在优选实施例中，内侧的弯曲通路比外侧的弯曲通路稍长。通过综合上述的弯曲气体通道设计中的可变的因素并对其进行控制，就可设计出下述的气阀，该阀具有弯曲通路，该通路最适合贮存密封柔性袋中的颗粒状材料。比如，当柔性袋或容器含有下述产品，比如新烤咖啡豆，该产品在贮存时发出大量气体，这样弯曲气体通道的结构就会与包装干燥的咖啡豆的袋中的气体通道结构不同。
本发明还包括一种形成压敏气阀的新型方法，上述阀带有弯曲气体通道，它形成于叠置的热密封材料聚合类薄膜之间，而上述弯曲气体通道穿过柔性袋至少一个加热密封侧边，并且最好穿过柔性袋的二个密封侧边。在选定好弯曲气体通道后，该通道的设计适合用于包装指定产品的柔性袋，制作预成形模的入件以便由其内的凹陷区域形成选定的弯曲气体通道。聚合类材料薄膜的腹板形成柔性袋的前袋片，第二类似腹板构成柔性袋的后壁片，上述二个腹板位于其内带有选定的弯曲气体通道的上述预成形模之间。上述膜腹板位于模之间从而腹板的侧边部与预成形模中形成的选定弯曲通道相对。对模中的腹板加压，将膜腹板拉伸足够程度使腹板进入模的凹陷区域从而气体通道区域可减少粘贴的程度。
带有拉伸的选定侧边部的二个膜腹板相继通过第一加热密封站(并且之后有选择地向第二加热密封站运动)，在这里如果镜象通道的形状和尺寸与拉入膜腹板的侧边部中的弯曲通道的相同，上述腹板会准确地位于模之间，该模在成形时设于槽壁上。加热密封模在加热密封站中压紧于膜腹板上从而沿板侧边方向将前后壁片连接起来，拉入腹板中的弯曲气体通道与加热密封模中的弯曲气体通道相对齐，这时在加热密封侧边中形成的弯曲通道便不会压坏或受到其它方式的破坏。作为可选择的步骤，另外还可在第二加热密封站对加热密封膜腹板进行加热以便最后形成多个加热密封侧边，上述第二加热密封站具有与第一加热密封模相同的模。之后将加热密封腹板冷却，切整齐，并将其侧向热密封中形成有成整体的压敏气阀的袋制备好以便运走或填入产品。
图1为柔性袋的透视图，该袋的加热密封侧边中带有本发明的压敏气阀；图2为直立呈折叠状的柔性容器的前视立面图，该容器带有本发明的压敏气阀；图3、3a、3b、3c、3d和3e为用来形成本发明的压敏气阀的几种弯曲气体通道的示意图；图4为弯曲气体通道预成形模；图5为预制膜腹板的示意图，该腹板带有压制的镜象弯曲气体通道，它与加热密封模中形成的相同的镜象气体通道对齐，上述模是沿与袋侧边相对应的膜腹板切线形成的；图6为用来形成带有本发明的压敏气阀的柔性袋的操作步骤示意图。
在图1中柔性容器或袋10带有成整体的本发明压敏气阀11。该袋10由基本呈矩形的前壁和后壁片12、14构成，该片分别由可热密封的薄聚合类材料形成。上述片12、14分别带有顶端13、13′和底端15、15′。片12的侧边18、18′和板14的侧边19、19′通过加热密封连接形成袋的加热密封侧边20、21。片12、14底端通过加热密封侧边25连接，片12、14的顶端仅局部加热密封以便将产品填入该袋10中。
压敏气阀11以下述方式与袋10成整体连接，该方式为通过对前壁片12和后壁片14的每个侧边部的相对表面区域处理或将其拉伸以便在其上压出气体通道22、22′的形状，这样在上述表面区域便形成镜象弯曲气体通道22、22′。之后对除具有弯曲气体通道的形状的拉伸区域以外的所有区域进行加热密封使片12、14的相对侧边部相连接。
为了提供压敏气阀11，该阀11很容易根据密封袋10内部的压力来动作并在内部气体压力将袋10压破或使其胀起之前打开，虽然膜腹板的一定程度的粘合是需要的以便在袋10内没有过量的气体压力时气体通道处于关闭状态，但是需要对前壁片12和后壁片14的连续表面区域进行处理，这样可形成弯曲的气体通道以避免上述聚合类材料膜的连接表面相互发生粘合。可以使用可减少聚合类材料薄膜相互粘合程度的任何处理方法。最好在预成形工艺中对其上形成有弯曲气体通道的片12、14的表面进行拉伸以便降低连续的聚合类材料薄膜相互粘合的程度，上述预成形工艺已表示在本说明书附图中。
图4表示对单一膜腹板拉伸的预成形常规方法。膜腹板32位于预成形模板40上方，该板40包括预成形模嵌入件41，该嵌入件41带有呈所需要的弯曲气体通道形状的槽43。膜腹板32位于模嵌入件41中以便嵌入件41中所形成的气体通道在要形成袋的侧边部的区域与腹板32相接触。空气压力模板45与模板40共同作用，该板45带有嵌入件46和接纳压缩气体，如空气的气体腔47。嵌入件46带有与模板41中的槽43相对的通道。当在膜腹板段上将冷却的模板40和45压紧时，可向腔47中引入压力达80—100psi的空气，这时镀有金属的聚合类材料膜腹板，如膜厚约为0.004—0.005mils的聚酯膜被压入冷成形模的槽43中，从而在膜腹板的表面压出弯曲气体通道的形状。
图6表示类似的预成形方法，在这里一对膜腹板33、36位于预成形站38。膜腹板33位于预成形模板140上方，该模板140与图4中的模板40相对应。空气压力模板145位于膜腹板33的上方，它与图4中的模板45相对应。同样膜腹板240紧靠预成形模板240和公用空气压力模板145设置，该模板145是模板45的改进型以便同时对二个膜腹板33、36进行预成形。
在膜腹板33、36表面压出或拉出弯曲气体通道形状后，使膜腹板33、36移至加热密封站48处并位于加热密封模板49、49′之间以便形成袋10的加热密封侧边20、21。每个模板49、49′沿切腹板时形成袋10侧边的线形成有镜象凹部，该凹部与弯曲气体通道22、22′相对应。膜腹板33、36位于模板49、49′之间，腹板上压出的弯曲气体通道22、22′与模板49、49′中的镜象凹部相对应，从而在模压力约为80磅/英寸2，温度约为280°F，时间为1.2秒的条件下，模板49、49′压紧于膜腹板33、36上时，除了压有弯曲气体通道形状的区域之外袋10的其它侧边部密封连接起来从而形成加热密封侧边20、21，而连续的弯曲气体通道穿过至少一个上述的加热密封侧边20、21，从而当切好膜腹板后上述弯曲气体通道的内端与柔性袋的内部连通，上述弯曲气体通道的外端在加热密封侧边的外边缘处与周围大气连通。
图5为膜腹板33、36的示意图，上述腹板33、36已经过下述处理，该处理为将膜腹板置于加热密封模49、49′，在预成形台38处压出弯曲气体通道22、22′，该通道22、22′和在模嵌入件46上形成的与弯曲气体通道22、22′相同的镜象气体通道叠合并对准。在膜腹板33、36上打上标识以便将腹板切成单个袋之前指定膜腹板中相邻袋之间的关系并确认袋的几个部分。显然相互连接的镜象气体通道中的上部气体通道22靠近前一袋的后边成形，而相互连接的镜象气体通道中的下部气体通道22′靠近后一袋的前边成形，上述气体通道22、22′在前后袋的共用侧边处相互连接。当沿膜腹板中的前后袋的公用侧边所形成的切线对膜腹板切割形成单个的袋时，气体通道22、22′与周围大气连通。在膜腹板33中形成连接的镜象气体通道，而气体通道22和气体通道22′位于沿其将膜腹板分成单个袋的每个袋侧边的相对侧，这样当将腹板切成单个袋时便在柔性袋10的每个加热密封侧边中形成压敏气阀。
在经过一个或多个加热密封过程而形成所有所需要的加热密封侧边后，将袋移至冷却模站60处，在该处加热密封边在凉的模板61、61′中得以冷却，上述板61、61′的结构与模板49、49′的相类似，使上述密封边保持在凉自来水的温度直至该加热密封边得以足够冷却以避免密封边变形。之后，切割修剪该膜腹板，并作好将其运走或填入产品的准备。
在用于包装新烤咖啡的柔性袋的气阀11的优选实施例中，弯曲气体通道由二个平行的弯曲通路24、26构成，其中内侧通路24带有较大的侧孔27，该孔与袋10的内部连通，外侧稍短的向上延伸的弯曲通路26带有侧向延伸的出口通路28，该通路28延伸至加热密封侧边的外边缘处。弯曲通路24的侧孔27和弯曲通路26的外端29在位置上稍有错开，其中内侧孔27位稍高于通路28的外侧开口端29的位置。上述的弯曲气体通道所具有的弯曲通路由厚度为0.0015—0.008密耳(mill)，平均厚度为0.004和0.005密耳(mill)的镀有金属的聚酯膜形成的。根据弯曲气体通道的长度和袋的尺寸，上述构成弯曲气体通道的弯曲通路的内部直径约为0.03—0.375英寸。如前面所述，当上述优选袋10中的气体压力所达到的预定值位于约0.006—0.11磅/英寸2的范围内时，气阀51便打开。
在图2中，本发明的压敏气阀51设置于已知结构的直立式柔性容器或袋的加热密封边中。该图2所示的直立的柔性袋呈折叠状态。它由相对的前壁片52和后壁片53构成，每个壁片带有底边54、54′和顶边55、55′。设置折叠底部56以便于袋50直立。另外，袋50上设有Ziploc(R)型系紧带62，它位于前壁片52中，它在顶部加热密封边下方并与该边保持一定间距，从而在不破坏袋的加热密封边的条件下可打开和关闭袋以取出部分内装物。
按与袋10中所描述的相同方式，压敏气阀51在系紧带62位置稍低处设置于袋50的加热密封侧边中58、59。按对腹板33、36所进行的预成形处理的相同方式，对构成侧壁片52、53的可加热密封的聚合类材料薄膜的选定部分进行预成形处理，在该处理中对腹板施加拉力使膜伸出其正常平面状态之外从而在其表面压出弯曲气体通道并减小膜腹板相互粘合的可能。在将腹板移至加热密封模处之前，在角板点焊接站57采用点焊模42、42′将可折叠底部56加热使其密接于前后壁片52、53。形成带有与膜腹板加热密接底面56的前后壁面52、53的膜腹板与在模板49、49′的位置相同位于加热密封模之间，该模带有凹部，其内形成有镜象弯曲气体通道。形成壁片52、53并位于带有拉伸的膜腹板的加热密封模中的腹板部分与带有呈弯曲气体通道状的镜象凹部的模对齐从而在其上压出气体通道形状，将模压紧对腹板的侧边部加热密封以形成直立柔性袋的侧边，该侧边中形成有连通的弯曲气体通道，该通道穿过柔性袋50加热密封边58、59中的至少一个，上述方式与制作袋10中所描述的方式相同。
在具有本发明的压敏气阀的柔性袋结构中可采用各种可加热密封的聚合类材料薄膜，它可包括不限于下述成分的材料，该材料为镀金属和不镀金属的聚酯，聚烯烃，聚酯/聚烯烃叠层件，尼龙和叠层片聚合类膜材料。从事共聚物膜结构的转换商可以为制作本发明的压敏气阀的优选镀金属聚酯薄膜的供应商，如位于Illinois，Elk GroveVillage的Clear—Lam Packaging Company。
权利要求
1.一种密封柔性袋，它包括可将气体压力从密封柔性袋内部排出的压敏气阀，该袋带有可热密封的聚合类材料形成的后壁片，可热密封的聚合类材料形成的前壁片，上前壁片叠置于上述后壁片上，上述前后壁片的侧边相对并对齐，在它们的所有区域通过加热密封连接起来从而形成袋的加热密封侧边，其特征在于通过下述方式上述气阀与袋整体成形，该方式为形成穿过后壁片的侧边部的弯曲气体通道，形成穿过前壁片的侧边部的弯曲气体通道，上述弯曲气体通道以相对并对齐的方式设置，在这里前后壁片的侧边部不由弯曲气体通道区域中的加热密封边连接，弯曲气体通道中的内侧端在加热密封边的内侧边缘处与柔性袋内部连通，弯曲气体通道的外侧端在加热密封边的外边缘处与周围大气连通。
2.根据权利要求1所述的袋，其特征在于弯曲气体通道带有多个平行的弯曲通路。
3.根据权利要求2所述的袋，其特征在于上述弯曲通路与袋的加热密封侧边相平行。
4.根据权利要求2所述的袋，其特征在于上述多个通路中位于最内侧的弯曲通路向下延伸并与袋的侧边部相平行，其长度大于上述多个通路中位于最外侧的弯曲通路的长度，该最外侧通路与最内侧通路连通并向上延伸。
5.根据权利要求2所述的袋，其特征在于上述多个通路中位于最内侧的弯曲通路的顶端具有较短的横向孔，它与袋的内部连通，上述多个通路中位于最外侧的弯曲通路具有横向通路，它从基顶端侧向延伸直至加热密封侧边的外边缘处。
6.根据权利要求2所述的袋，其特征在于上述弯曲通路在膜腹板中穿过具有变化横截面的侧边部而压出。
7.根据权利要求2所述的袋，其特征在于袋的前后壁片的表面上压有二个平行的弯曲通道，上述壁片在二个通路区域具有变化的横截面，上述通路与袋的加热密封侧边的侧边缘平行，在同一横向平面中该通路顶端带有侧向延伸的通道，这样在袋内气体压力达到预定值时上述气阀打开从而使气体从袋中排出。
8.根据权利要求1所述的袋，其特征在于弯曲气体通道的内侧端位于高出该通道外侧端的横向平面内。
9.根据权利要求1所述的袋，其特征在于上述可加热密封的聚合类材料的膜厚约为0.0015—0.008密耳(mills)。
10.根据权利要求1所述的袋，其特征在于上述弯曲气体通道的内径约为0.03—0.375英寸。
11.根据权利要求1所述的袋，其特征在于袋中的每个加热密封侧边具有穿过其宽度范围的连通弯曲气体通道。
12.一种形成用来释放密封柔性袋中的气体压力的位于密封柔性袋中的压敏气阀的方法，其特征在于它包括以下步骤对具有构成柔性袋的前壁片的第一可加热密封薄膜腹板中的弯曲气体通道形状的选定表面区域进行处理以减少该膜腹板与相同的膜腹板相互粘合的可能，对具有构成柔性袋的后壁片的第二可加热密封薄膜腹板中的弯曲气体通道形状的选定表面区域进行处理以减少该膜腹板与相同的膜腹板相互粘合的可能，将第一和第二可加热密封膜腹叠起在一起使上述通道相互对齐，沿与袋的侧边缘相应的线以相对的方式设置加热密封模板，该板呈上述弯曲气体通道状的镜象凹部，使叠置的膜腹板位于模板中，并使压有气体通道的区域与模板中的镜象凹部相对齐，将上述加热密封膜板压紧于上述叠置的膜腹板上使膜腹板中与柔性袋侧边部相应的区域密封连接起来形成加热密封侧边，采用与加热密封模板相类似的冷却模板对模腹板中的热密封侧边进行冷却，之后沿与袋侧边相应的线切割腹板打开弯曲气体通道，形成穿过至少一个加热密封侧边的连通的气体通道，该通道的侧端与袋内部连通，该通道的外侧端在加热密封侧边的外边缘处与大气连通。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于通过拉伸第一和第二可加热密封膜腹板选定表面区域，使该区域压制成弯曲气体通道形状。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于上述弯曲气体通道带有二个与袋侧边缘相平行的弯曲通路。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于上述弯曲气体通道的内部直径约为0.125英寸。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于上述第一和第二膜腹板由厚度为0.0015—0.008密耳(mill)的聚合类膜材料形成。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于在第二套模板中对具有除带弯曲气体通道的处理区域均密封连接的侧边部的膜腹板再次进行加热密封处理以加强上述加热密封侧边，上述模板结构与第一套加热密封模板的相同。
18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于上述膜腹板中形成有连续的袋部分，该部分的侧边部形成有弯曲气体通道，上述袋部分沿公用的侧边相接触，上述气体通道穿过该公用侧边而相互连接，对除具有弯曲气体通道的处理区域以外的侧边部进行加热密封使该侧边部连接，之后沿上述公用侧边切割膜腹板使每个气体通道与周围大气连通，从而形成二个单独的柔性袋，在该袋的每个加热密封侧边中带有压敏气阀。
全文摘要
本发明公开了一种柔性袋(10)，它带有可将气体从密封柔性袋中排出的压敏气阀(11)。该气阀与前后壁片(12、14)的侧边部整体连接，该侧边部经加热密封形成柔性袋。气阀具有连通的弯曲气体通道(22)，该通道最好具有弯曲通路，它至少穿过袋的加热密封边(20、21)中的一个，最好是二个，气体通道的一端(27)在加热密封侧边的外边缘处与周围大气连通。本发明还公开了一种在柔性袋的每个加热密封侧边形成压敏气阀的方法。
文档编号B65D33/01GK1127494SQ94192002
公开日1996年7月24日 申请日期1994年5月5日 优先权日1993年5月6日
发明者马克·D·詹姆森 申请人:马克·D·詹姆森