用于形成包裝和填充系統的設備的制造方法
【專利說明】用于形成包裝和填充系統的設備
[0001]本申請是申請人寶潔公司于2013年2月26日提交的國際申請號為PCT/US2013/027774、題為“用于形成包裝和填充系統的設備”的PCT發明專利申請的分案申請。該PCT發明專利申請于2014年8月26日進入中國國家階段，其中國專利申請號為201380011016.6。
技術領域
[0002]本文描述了一種用于形成、填充以及密封用于消費產品的單位劑量包裝的方法和設備。也公開了一種具有填充控制系統的填充系統。
【背景技術】
[0003]單位劑量的液體產品諸如洗發劑和毛發調理劑通常被置于被稱為小袋的相對薄而平的包裝中。此類小袋通常具有水蒸氣阻隔性能以防止隨時間推移水分從包裝中的產品流失。這種類型的小袋一般利用豎式形成、填充以及密封(VFFS)方法進行制造。
[0004]對于豎式形成、填充以及密封，當前的方法存在間歇的和連續的兩種。豎式形成、填充以及密封(VFFS)方法通常利用一組填充噴嘴，它們被插進用來形成包裝的兩層材料之間。在填充每個包裝之后噴嘴必須打開和關掉。對于間歇運動方法，填充發生在薄膜或包裝材料處于運動中時，并且薄膜在密封方法期間停止。即使對于其中在移動的幅材上執行所有操作的連續方法，速率變得受填充方法的限制。需要在極短的分配循環時間內準確地分配所需液體量的能力。
[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公開WO 2004/033301 Al ;美國專利申請公布US2005/0183394 Al ;和授予Lauretis等人的EP I 375 351 BI中。此類方法中的一些可涉及熱成形包裝材料的一部分。
[0006]然而，對于改善包裝形成方法和填充系統的研宄一直持續。具體地，存在著對于用于生產小袋特別是包括不能被熱成形的產生蒸汽阻隔層的薄膜而不破壞蒸汽阻隔層的更快方法的需求。
【發明內容】
[0007]本文描述了一種用于形成、填充以及密封用于消費產品的單位劑量包裝的方法和設備。
[0008]在一個實施例中，所述方法包括用于制備包裝的方法，包括下列步驟:
[0009]a)放置具有初始未撓曲構型的第一幅材材料鄰近其中具有腔體的元件；
[0010]b)使第一幅材材料的一部分暫時向下撓曲進所述腔體中以形成所述第一幅材材料的撓曲部分，其中所述第一幅材材料的所述撓曲部分基本上沒有塑性變形；
[0011 ] c)將產品沉積在第一幅材材料上；
[0012]d)將第二幅材材料放置在第一幅材材料和產品上；以及
[0013]e)沿著一個或多個密封線將其中具有撓曲部分的第一幅材材料至少部分地閉合并密封到所述第二幅材材料；
[0014]在一個實施例中，所述裝置包括用于接收第一幅材材料的供應和其中具有腔體的元件的第一進給區。其中具有腔體的元件位于第一進給區的下游。第一幅材材料的一部分可被暫時地撓曲進腔體中。所述腔體包括基部和一對側壁。在該實施例中，其中具有腔體的元件包括具有表面的移動帶，并且所述帶在縱向上移動，其中所述帶的表面形成腔體的基部，并且所述元件還包括形成腔體的側壁的縱向側邊部分。所述設備還可包括分配裝置，所述分配裝置用于將產品施用到第一幅材材料的覆在腔體上面的該部分上。分配裝置位于其中具有腔體的元件上方的分配區中。所述設備還可包括用于接收第二幅材材料的供應的第二進給區。第二進給區可位于分配裝置的下游，其中可設置第二幅材材料覆在其上具有產品的第一幅材材料上。所述設備還可包括位于第二進給區下游用于密封第一幅材材料和第二幅材材料連同兩者間的產品的密封裝置。
[0015]也公開了一種具有填充控制系統的填充系統。所述填充系統和填充控制系統可被用于本文所述的方法以及用于其它分配方法中，并且可包括適合它們自身的發明。
【附圖說明】
[0016]圖1是小袋的一個實施例的示意性前視圖。
[0017]圖2是豎式形成、填充以及密封方法的示意透視圖。
[0018]圖3是用于形成包裝的一種方法和設備的示意透視圖。
[0019]圖4是用于形成包裝的具有兩個并列線路與用于每個線路的填充噴嘴的設備的一部分的示意性剖視圖。
[0020]圖5是用于將下部幅材材料機械地撓曲進腔體中的設備的一部分的示意性剖視圖。
[0021]圖6是圖5所不設備的一部分的不意性俯視圖。
[0022]圖7是用于將下部幅材材料撓曲進腔體中的設備的一部分的示意性剖視圖。
[0023]圖8是用于將下部幅材材料拉伸進腔體中的設備的一部分的一個另選的實施例的示意性透視圖，其中所述腔體的底部由移動帶形成。
[0024]圖9是具有其上沉積了多劑產品的下部幅材材料的變形的示意性透視圖。
[0025]圖10是用于將下幅材材料拉伸進圖8所示腔體中的設備的一部分的一個另選的實施例的示意性透視圖，其中所述腔體被形成為離散的凹坑。
[0026]圖11是包括底板和頂板兩者的成形設備的另一個實施例的示意性剖視圖，每個板包括移動帶，適用于兩個線路寬的設備。
[0027]圖12是圖11所示成形設備的一種變型的示意性剖視圖，其中僅示出了頂板。
[0028]圖13是適用于填充系統的噴嘴的剖面圖。
[0029]圖14是具有圓形孔口和截流機構的喂■嘴端的不意性透視圖。
[0030]圖15是具有狹槽形孔口和截流機構的噴嘴端的示意性透視圖。
[0031]圖16是用于填充容器的填充系統的示意性透視圖。
[0032]圖16A是一種填充控制系統的示意圖。
[0033]圖16B是一種另選的填充控制系統的示意圖。
[0034]圖17是示出未變形的上部和下部幅材材料的示意性剖視圖。
[0035]圖18是其中使上部和下部幅材材料在橫向上變形的一個實施例的示意性剖視圖。
[0036]圖19是其中頂部和底部幅材成形部分與密封機構相組合的HFFS方法和設備的一個完整實施例的示意性側視圖。
[0037]圖20是用于形成橫向封口的設備的一部分的一個實施例的示意性側視圖。
[0038]圖21是填充噴嘴的另一個實施例的示意性側視圖。
[0039]圖22是圖21所示填充噴嘴的局部剖視圖。
[0040]圖23是用于圖21和22所示噴嘴的噴嘴部件的一個實施例的透視圖。
[0041]圖24是用于圖21和22所示填充噴嘴的塞子的一個實施例的透視圖。
【具體實施方式】
[0042]本文描述了一種用于形成、填充以及密封用于消費產品的單位劑量包裝的方法和設備。也公開了一種具有填充控制系統的填充系統。盡管結合用于形成、填充以及密封單位劑量包裝的方法描述了填充系統，該填充系統和填充控制系統可被用于其它分配方法中。
[0043]單位劑量包裝可為任何合適的構型。包裝的內容物可呈任何合適的形式，包括但不限于固體、液體、糊劑和粉末。在本文中術語“流體”可用來包括液體和糊劑二者。
[0044]在某些實施例中，單位劑量包裝包括充滿產品的小袋，產品可包括個人護理產品或居家護理產品，包括但不限于:洗發劑、毛發調理劑、毛發著色劑(染料和/或顯色劑)、衣物洗滌劑、織物軟化劑、盤碟洗滌劑和牙膏。小袋可包含其它類型的產品，包括但不限于食品諸如番茄醬、芥末、蛋黃醬和橙汁。此類小袋通常相對薄而平，并且在一些情況下，具有水蒸氣阻隔性能以防止隨著時間推移水分從包裝中的產品流失，或者水分從包裝外部侵入到產品中。
[0045]圖1示出現有技術小袋形式的小袋10的一個非限制性例子。小袋10具有前部12、后部14、周邊16、兩側18、頂部20和底部22。小袋10還具有圍繞周邊的封口 24。小袋可呈任何合適的構型，包括但不限于所示的矩形形狀。小袋可具有任何合適的尺寸。在一個實施例中，小袋為48mmX 70mm，并且圍繞全部四側具有5mm寬的密封區。在小袋內側的口袋26的尺寸(寬度W和長度L)是38mmX60mmo
[0046]所述包裝諸如小袋10可由任何合適的材料制成。合適的包裝材料包括薄膜和機織物或非織造材料(在小袋包含固體產品的情況下)，或者前述任何材料的層合物。如果需要，包裝材料可包括呈層或涂層形式的液體和/或蒸汽阻隔層。包裝材料可由非水可溶性材料或者對于一些情況由水可溶性材料構成。小袋(或其它類型的包裝)的各個部分可均由相同的材料制成。在其它實施例中，包裝的不同部分可由不同的材料制成。在一個實施例中，小袋10由兩片相同的薄膜制成，它們形成小袋的前部12和后部14。薄膜可為任何合適類型的薄膜，包括單層薄膜和層合體。
[0047]用于小袋的包裝材料的彈性模量可處在大于或等于約1，000N/m(諸如對于低密度聚乙烯非織造織物)最高至約90，ΟΟΟΝ/m(對于薄膜和包括薄膜的層合體)的范圍內。包裝材料的彈性模量可落在比以上范圍內更窄的任何范圍內。例如，在薄膜和包括薄膜的層合體的一些實施例中，彈性模量可在約45，000至約85，ΟΟΟΝ/m的范圍內。
[0048]在一個實施例中，包裝材料是包括下列三層的層合體:9微米厚聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜；18微米厚真空金屬化的雙軸取向的聚丙烯(VMBOPP)水蒸氣阻隔層薄膜；和30-50微米厚聚乙烯(PE)薄膜。PET和PE層通過粘合劑被附著到VM BOPP薄膜。在該薄膜中，PET層將包括小袋的外表面，并且聚乙烯層將在小袋的里面上包括密封層。該薄膜的水蒸氣阻隔性能是重要的以防止在它被消費者使用之前水分隨時間推移從小袋里面的產品流失。所述薄膜具有小于或等于約0.4克/m2/天的目標水蒸氣傳輸速率。這種層合膜的平均縱向模量為約63，ΟΟΟΝ/m,以及平均橫向模量為約75，000N/m。
[0049]圖2示出用于制備小袋的豎式形成、填充以及密封(VFFS)方法和設備30。如圖2所示，用于形成小袋的兩個幅材材料32和34被帶入設