用于形成包装和填充系统的设备的制造方法
【专利说明】用于形成包装和填充系统的设备
[0001]本申请是申请人宝洁公司于2013年2月26日提交的国际申请号为PCT/US2013/027774、题为“用于形成包装和填充系统的设备”的PCT发明专利申请的分案申请。该PCT发明专利申请于2014年8月26日进入中国国家阶段，其中国专利申请号为201380011016.6。
技术领域
[0002]本文描述了一种用于形成、填充以及密封用于消费产品的单位剂量包装的方法和设备。也公开了一种具有填充控制系统的填充系统。
【背景技术】
[0003]单位剂量的液体产品诸如洗发剂和毛发调理剂通常被置于被称为小袋的相对薄而平的包装中。此类小袋通常具有水蒸气阻隔性能以防止随时间推移水分从包装中的产品流失。这种类型的小袋一般利用竖式形成、填充以及密封(VFFS)方法进行制造。
[0004]对于竖式形成、填充以及密封，当前的方法存在间歇的和连续的两种。竖式形成、填充以及密封(VFFS)方法通常利用一组填充喷嘴，它们被插进用来形成包装的两层材料之间。在填充每个包装之后喷嘴必须打开和关掉。对于间歇运动方法，填充发生在薄膜或包装材料处于运动中时，并且薄膜在密封方法期间停止。即使对于其中在移动的幅材上执行所有操作的连续方法，速率变得受填充方法的限制。需要在极短的分配循环时间内准确地分配所需液体量的能力。
[0005]也存在用于水平形成、填充以及密封的方法。水平形成、填充以及密封方法的例子描述于授予Smith等人的PCT公开WO 2004/033301 Al ;美国专利申请公布US2005/0183394 Al ;和授予Lauretis等人的EP I 375 351 BI中。此类方法中的一些可涉及热成形包装材料的一部分。
[0006]然而，对于改善包装形成方法和填充系统的研宄一直持续。具体地，存在着对于用于生产小袋特别是包括不能被热成形的产生蒸汽阻隔层的薄膜而不破坏蒸汽阻隔层的更快方法的需求。
【发明内容】
[0007]本文描述了一种用于形成、填充以及密封用于消费产品的单位剂量包装的方法和设备。
[0008]在一个实施例中，所述方法包括用于制备包装的方法，包括下列步骤:
[0009]a)放置具有初始未挠曲构型的第一幅材材料邻近其中具有腔体的元件；
[0010]b)使第一幅材材料的一部分暂时向下挠曲进所述腔体中以形成所述第一幅材材料的挠曲部分，其中所述第一幅材材料的所述挠曲部分基本上没有塑性变形；
[0011 ] c)将产品沉积在第一幅材材料上；
[0012]d)将第二幅材材料放置在第一幅材材料和产品上；以及
[0013]e)沿着一个或多个密封线将其中具有挠曲部分的第一幅材材料至少部分地闭合并密封到所述第二幅材材料；
[0014]在一个实施例中，所述装置包括用于接收第一幅材材料的供应和其中具有腔体的元件的第一进给区。其中具有腔体的元件位于第一进给区的下游。第一幅材材料的一部分可被暂时地挠曲进腔体中。所述腔体包括基部和一对侧壁。在该实施例中，其中具有腔体的元件包括具有表面的移动带，并且所述带在纵向上移动，其中所述带的表面形成腔体的基部，并且所述元件还包括形成腔体的侧壁的纵向侧边部分。所述设备还可包括分配装置，所述分配装置用于将产品施用到第一幅材材料的覆在腔体上面的该部分上。分配装置位于其中具有腔体的元件上方的分配区中。所述设备还可包括用于接收第二幅材材料的供应的第二进给区。第二进给区可位于分配装置的下游，其中可设置第二幅材材料覆在其上具有产品的第一幅材材料上。所述设备还可包括位于第二进给区下游用于密封第一幅材材料和第二幅材材料连同两者间的产品的密封装置。
[0015]也公开了一种具有填充控制系统的填充系统。所述填充系统和填充控制系统可被用于本文所述的方法以及用于其它分配方法中，并且可包括适合它们自身的发明。
【附图说明】
[0016]图1是小袋的一个实施例的示意性前视图。
[0017]图2是竖式形成、填充以及密封方法的示意透视图。
[0018]图3是用于形成包装的一种方法和设备的示意透视图。
[0019]图4是用于形成包装的具有两个并列线路与用于每个线路的填充喷嘴的设备的一部分的示意性剖视图。
[0020]图5是用于将下部幅材材料机械地挠曲进腔体中的设备的一部分的示意性剖视图。
[0021]图6是图5所不设备的一部分的不意性俯视图。
[0022]图7是用于将下部幅材材料挠曲进腔体中的设备的一部分的示意性剖视图。
[0023]图8是用于将下部幅材材料拉伸进腔体中的设备的一部分的一个另选的实施例的示意性透视图，其中所述腔体的底部由移动带形成。
[0024]图9是具有其上沉积了多剂产品的下部幅材材料的变形的示意性透视图。
[0025]图10是用于将下幅材材料拉伸进图8所示腔体中的设备的一部分的一个另选的实施例的示意性透视图，其中所述腔体被形成为离散的凹坑。
[0026]图11是包括底板和顶板两者的成形设备的另一个实施例的示意性剖视图，每个板包括移动带，适用于两个线路宽的设备。
[0027]图12是图11所示成形设备的一种变型的示意性剖视图，其中仅示出了顶板。
[0028]图13是适用于填充系统的喷嘴的剖面图。
[0029]图14是具有圆形孔口和截流机构的喂■嘴端的不意性透视图。
[0030]图15是具有狭槽形孔口和截流机构的喷嘴端的示意性透视图。
[0031]图16是用于填充容器的填充系统的示意性透视图。
[0032]图16A是一种填充控制系统的示意图。
[0033]图16B是一种另选的填充控制系统的示意图。
[0034]图17是示出未变形的上部和下部幅材材料的示意性剖视图。
[0035]图18是其中使上部和下部幅材材料在横向上变形的一个实施例的示意性剖视图。
[0036]图19是其中顶部和底部幅材成形部分与密封机构相组合的HFFS方法和设备的一个完整实施例的示意性侧视图。
[0037]图20是用于形成横向封口的设备的一部分的一个实施例的示意性侧视图。
[0038]图21是填充喷嘴的另一个实施例的示意性侧视图。
[0039]图22是图21所示填充喷嘴的局部剖视图。
[0040]图23是用于图21和22所示喷嘴的喷嘴部件的一个实施例的透视图。
[0041]图24是用于图21和22所示填充喷嘴的塞子的一个实施例的透视图。
【具体实施方式】
[0042]本文描述了一种用于形成、填充以及密封用于消费产品的单位剂量包装的方法和设备。也公开了一种具有填充控制系统的填充系统。尽管结合用于形成、填充以及密封单位剂量包装的方法描述了填充系统，该填充系统和填充控制系统可被用于其它分配方法中。
[0043]单位剂量包装可为任何合适的构型。包装的内容物可呈任何合适的形式，包括但不限于固体、液体、糊剂和粉末。在本文中术语“流体”可用来包括液体和糊剂二者。
[0044]在某些实施例中，单位剂量包装包括充满产品的小袋，产品可包括个人护理产品或居家护理产品，包括但不限于:洗发剂、毛发调理剂、毛发着色剂(染料和/或显色剂)、衣物洗涤剂、织物软化剂、盘碟洗涤剂和牙膏。小袋可包含其它类型的产品，包括但不限于食品诸如番茄酱、芥末、蛋黄酱和橙汁。此类小袋通常相对薄而平，并且在一些情况下，具有水蒸气阻隔性能以防止随着时间推移水分从包装中的产品流失，或者水分从包装外部侵入到产品中。
[0045]图1示出现有技术小袋形式的小袋10的一个非限制性例子。小袋10具有前部12、后部14、周边16、两侧18、顶部20和底部22。小袋10还具有围绕周边的封口 24。小袋可呈任何合适的构型，包括但不限于所示的矩形形状。小袋可具有任何合适的尺寸。在一个实施例中，小袋为48mmX 70mm，并且围绕全部四侧具有5mm宽的密封区。在小袋内侧的口袋26的尺寸(宽度W和长度L)是38mmX60mmo
[0046]所述包装诸如小袋10可由任何合适的材料制成。合适的包装材料包括薄膜和机织物或非织造材料(在小袋包含固体产品的情况下)，或者前述任何材料的层合物。如果需要，包装材料可包括呈层或涂层形式的液体和/或蒸汽阻隔层。包装材料可由非水可溶性材料或者对于一些情况由水可溶性材料构成。小袋(或其它类型的包装)的各个部分可均由相同的材料制成。在其它实施例中，包装的不同部分可由不同的材料制成。在一个实施例中，小袋10由两片相同的薄膜制成，它们形成小袋的前部12和后部14。薄膜可为任何合适类型的薄膜，包括单层薄膜和层合体。
[0047]用于小袋的包装材料的弹性模量可处在大于或等于约1，000N/m(诸如对于低密度聚乙烯非织造织物)最高至约90，ΟΟΟΝ/m(对于薄膜和包括薄膜的层合体)的范围内。包装材料的弹性模量可落在比以上范围内更窄的任何范围内。例如，在薄膜和包括薄膜的层合体的一些实施例中，弹性模量可在约45，000至约85，ΟΟΟΝ/m的范围内。
[0048]在一个实施例中，包装材料是包括下列三层的层合体:9微米厚聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜；18微米厚真空金属化的双轴取向的聚丙烯(VMBOPP)水蒸气阻隔层薄膜；和30-50微米厚聚乙烯(PE)薄膜。PET和PE层通过粘合剂被附着到VM BOPP薄膜。在该薄膜中，PET层将包括小袋的外表面，并且聚乙烯层将在小袋的里面上包括密封层。该薄膜的水蒸气阻隔性能是重要的以防止在它被消费者使用之前水分随时间推移从小袋里面的产品流失。所述薄膜具有小于或等于约0.4克/m2/天的目标水蒸气传输速率。这种层合膜的平均纵向模量为约63，ΟΟΟΝ/m,以及平均横向模量为约75，000N/m。
[0049]图2示出用于制备小袋的竖式形成、填充以及密封(VFFS)方法和设备30。如图2所示，用于形成小袋的两个幅材材料32和34被带入设