用于生產(chǎn)復(fù)合材料包裝的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于封閉復(fù)合材料包裝的設(shè)備，所述復(fù)合材料包裝填充有不可壓縮的流體灌裝產(chǎn)品并由圓柱形套筒形成，其中，所述設(shè)備能夠在操作周期中操作，并包括連續(xù)布置的多個(gè)處理站，其中的一個(gè)處理站具有擠壓裝置，在封閉期間形成的折痕突出端通過(guò)所述擠壓裝置能夠被擠壓到所述包裝的底面上，其中，所述擠壓裝置布置成能夠向所述底面基本上垂直地移動(dòng)。
[0002]本發(fā)明還涉及將該設(shè)備用于包裝食品的用途，特別是用于無(wú)菌灌裝食品的用途。
【背景技術(shù)】
[0003]在歐洲，自二十世紀(jì)三十年代以來(lái)，從專(zhuān)利文獻(xiàn)以及大量實(shí)踐變體形式中就已經(jīng)得知了用于生產(chǎn)復(fù)合材料包裝的設(shè)備和方法。復(fù)合材料包裝可以理解為由多種材料(例如紙板和塑料)組成的包裝材料制造的包裝，所述多種材料例如通過(guò)混合擠壓以全表面接觸的形式結(jié)合在一起。在這種復(fù)合材料或?qū)訅翰牧系那闆r下，即使例如復(fù)合材料中的一種材料在結(jié)合發(fā)生之前已經(jīng)具有孔(例如，在隨后開(kāi)口區(qū)域中的穿孔)，也稱(chēng)為全表面結(jié)合。
[0004]復(fù)合材料包裝接下來(lái)用作食品的運(yùn)輸包裝和/或保護(hù)包裝，其中食品通常為液體或膏狀。例如，食品可以是飲料、湯、酸奶、奶油凍、醬汁等。
[0005]已經(jīng)確立了兩種用于生產(chǎn)復(fù)合材料包裝的基本方法:
[0006]在第一種方法中，利用從滾筒拉出的片材，沿著軸向圍繞灌裝芯軸形成套筒，在連續(xù)操作中對(duì)套筒進(jìn)行灌裝和封閉，從而形成枕形容器。這些枕形容器接下來(lái)被分離，并在后面的步驟中形成緊湊結(jié)構(gòu)，尤其是矩形的盒子。在該成形過(guò)程期間，在前述步驟中形成的折痕突出端(本領(lǐng)域技術(shù)人員也稱(chēng)之為“耳部”)被放到對(duì)著包裝外部的位置上，并與其結(jié)合，也就是說(shuō)，通常焊接或粘合到包裝外部上。這在連續(xù)過(guò)程中發(fā)生，其中通過(guò)乳制工藝實(shí)現(xiàn)結(jié)合，或者在周期性過(guò)程中發(fā)生，其中待形成的包裝在一個(gè)處理站停止，并通過(guò)擠壓工具而處在壓力下，該壓力針對(duì)已灌裝的包裝有效。習(xí)慣做法是將“耳部”向內(nèi)折疊在包裝的隨后底端上，即形成包裝的預(yù)期底部的一部分。
[0007]在第二種方法中，首先在灌裝裝置遠(yuǎn)端上游的處理步驟中，利用最初也呈現(xiàn)為片材的層壓材料形成各個(gè)毛坯，這些毛坯通過(guò)密封縱向接縫而生產(chǎn)圓柱形的包裝套筒。在灌裝裝置中，這些套筒接下來(lái)可以形成相對(duì)穩(wěn)定的容器，該容器只向灌裝噴嘴開(kāi)放。就這種類(lèi)型的復(fù)合材料包裝及其生產(chǎn)過(guò)程而言，習(xí)慣做法也是將“耳部”向內(nèi)折疊在包裝的隨后底端上，即形成包裝的預(yù)期底部的一部分。但是，此處包裝優(yōu)選只位于底面的四個(gè)邊緣上，由此耳部必須布置在由包裝封閉的平行六面體內(nèi)。
[0008]由于預(yù)先制造的包裝在形成底部時(shí)通常還沒(méi)有進(jìn)行灌裝，因此兩個(gè)成型工具對(duì)彼此不利。因此，限定的操作條件盛行，所述操作條件尤其獨(dú)立于包裝內(nèi)容物快速改變的特性。
[0009]盡管后一種方法比第一種方法更加精細(xì)，但是它特別適用于生產(chǎn)高品質(zhì)的且穩(wěn)定的復(fù)合材料包裝，因此幾乎專(zhuān)用于生產(chǎn)設(shè)定了特別高標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合材料包裝。
[0010]本領(lǐng)域技術(shù)人員將這種包裝歸類(lèi)為“無(wú)菌”包裝，該包裝的首要目的是用來(lái)長(zhǎng)時(shí)間保存高品質(zhì)食品。此外，這種主要形成為矩形的包裝適于接受1.5公升、甚至2公升的大容量灌裝。
[0011]但是，出于美觀和/或功能原因，可能需要沿其整個(gè)高度不具有恒定橫截面積的待生產(chǎn)的包裝，即包裝不是連續(xù)矩形的。首先，這使包裝具有引人注意的形式成為可能，因?yàn)榘b可以具有更好的表面感覺(jué)，或者從包裝主體的大橫截面面積(尤其是包裝底部的大橫截面積)到包裝開(kāi)口的較小橫截面積(尤其是與包裝主體連接的傾倒元件的較小橫截面積)的過(guò)渡可以是恒定的。此外，橫截面積的恒定減小具有在無(wú)需絕對(duì)垂直地按住傾倒元件不放的情況下可以完全倒空包裝中的(液體)內(nèi)容物這樣的技術(shù)效果。就此而言，包裝的上部區(qū)域可以發(fā)揮漏斗的作用。如果上部區(qū)域的形狀為平截頭棱錐體，傾倒元件布置在所述平截頭棱錐體的上表面上，則可以獲得極佳的傾倒特性。
[0012]但是，生產(chǎn)這種復(fù)合材料包裝對(duì)生產(chǎn)包裝的機(jī)器提出特殊要求。此外，與生產(chǎn)矩形包裝的過(guò)程相比，必須對(duì)處理步驟進(jìn)行調(diào)整。尤其是，包裝的設(shè)計(jì)為平截頭棱錐體的上部區(qū)域必須在進(jìn)行灌裝之前形成，這使得必須通過(guò)包裝的形成包裝的隨后底部的一側(cè)進(jìn)行灌裝。
[0013]換句話說(shuō)，穿過(guò)設(shè)備的灌裝區(qū)域傳送包裝，從而“顛倒”地生產(chǎn)包裝。W02012/062565A1已知了一種用于生產(chǎn)這種復(fù)合材料包裝的設(shè)備和方法。
[0014]因此，在生產(chǎn)該包裝的包裝底部的期間(該包裝由于其外形和易管理性而被認(rèn)為是特別有價(jià)值的)，必須免除在開(kāi)頭描述的限定工作參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在底部的成形期間，該底部被折疊并且對(duì)著已經(jīng)灌裝的包裝內(nèi)容物而被擠壓。
[0015]EP0819602B1已知了一種用于生產(chǎn)復(fù)合材料包裝的耳部結(jié)合裝置，但是該復(fù)合材料包裝由從滾筒拉出的片材以連續(xù)過(guò)程通過(guò)灌裝芯軸生產(chǎn)。所公開(kāi)的耳部結(jié)合裝置在單個(gè)擠壓站中對(duì)三個(gè)包裝側(cè)面進(jìn)行處理，因此，已經(jīng)由于這個(gè)原因，待生產(chǎn)的結(jié)合位置上的負(fù)荷的分布是相當(dāng)隨機(jī)的，并且該分布例如取決于待處理的復(fù)合材料包裝在傳送機(jī)內(nèi)的相對(duì)位置?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在擠壓區(qū)域中存在局部過(guò)載。
[0016]因此，就現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備而言，存在下文凸顯的高風(fēng)險(xiǎn):破壞或損害以全表面接觸方式互相結(jié)合的層壓層中的至少一層達(dá)到這樣一個(gè)程度，以致復(fù)合材料包裝的保護(hù)作用在其至少一個(gè)特性方面變?nèi)?，甚至在最壞情況下失效。
[0017]現(xiàn)今，復(fù)合材料包裝的層壓體通?；旧嫌苫鶎有纬?，例如由克重大約為120g/m2至大約350g/m2的紙板形成，該紙板的外部通常由聚合物層密封，該聚合物層通常由聚乙烯(PE)組成，例如，聚合物層保護(hù)紙板免受水分從外部滲透，但是在待生產(chǎn)的結(jié)合位置上、尤其是折痕突出端與包裝主體的外部結(jié)合的區(qū)域中還可以充當(dāng)可熔密封層。
[0018]如果在無(wú)菌灌裝技術(shù)中使用復(fù)合材料包裝，則基層在其內(nèi)側(cè)上設(shè)置有阻擋層(通常是鋁箔)，其中粘接層布置在基層和阻擋層之間，以提供必要的固定。隨后在內(nèi)側(cè)上再次設(shè)置聚合物層。對(duì)于該結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)中已知了大量變型，其中所使用的數(shù)量、材料以及材料強(qiáng)度根據(jù)層壓體類(lèi)型而具有巨大差異。但是，在各種情況下，事實(shí)上由于形成層壓體的材料的不同特性和它們可用的層強(qiáng)度，各層對(duì)機(jī)械負(fù)荷反應(yīng)各異。此外，各層之間的結(jié)合根據(jù)生產(chǎn)層壓體期間設(shè)定的工藝參數(shù)和其隨后的處理而發(fā)展出不同特性。
[0019]如果現(xiàn)在向?qū)⒁瓿刹⒁呀?jīng)灌裝有不可壓縮流體灌裝產(chǎn)品的復(fù)合材料包裝施加壓力，則會(huì)在包裝主體的多個(gè)區(qū)域中發(fā)生翹曲，所述翹曲在層壓層中產(chǎn)生張應(yīng)力、壓應(yīng)力及彎曲應(yīng)力。
[0020]此外，現(xiàn)如今，現(xiàn)代灌裝機(jī)工作時(shí)的循環(huán)時(shí)間為大約0.7秒至大約1.2秒，因此用于生產(chǎn)復(fù)合材料包裝的單個(gè)設(shè)備可以每小時(shí)生產(chǎn)數(shù)千個(gè)復(fù)合材料包裝，所述單個(gè)設(shè)備通常構(gòu)成灌裝機(jī)的一部分或與其連接，并例如容納6條平行布置的生產(chǎn)線。
[0021]由于該原因，擠壓過(guò)程也必須以非常高的速度進(jìn)行。由于結(jié)合過(guò)程，即對(duì)待結(jié)合區(qū)域的粘合或焊接總是壓力和施加時(shí)間的函數(shù)，在施加時(shí)間由于要實(shí)現(xiàn)高循環(huán)次數(shù)而需要縮短的情況下，只需要保持接觸壓