包裝材料封口機及塑料熔接溫度的測量方法
2023-09-22 22:31:55 2
專利名稱：包裝材料封口機及塑料熔接溫度的測量方法
技術領域：
本發明涉及包裝材料的封口機，如用單層塑料片製成的儲物袋、枕套、泡罩包裝袋、和用來再充填的軟管，以及層壓塑料片。並涉及塑料熔接溫度的測量方法，如包括儲物袋和軟管等包裝材料的密封溫度。
背景技術：
包括塑料片的包裝材料，通過重疊面對麵塑料片的待密封層(密封劑層)，並用密封條(模具)將其擠壓來密封，例如應用從外部加熱的熱密封條，以便在熔化溫度狀態下擠壓和熔接的待密封層。
(A)傳統的封口機，包括一個用於擠壓塑料片的待密封層的面封口裝置，通過與塑料片所需封口寬度相符的密封條來擠壓在熔化狀態下的待密封層。或者包括用於擠壓塑料片的待密封層的一個面封口裝置和一個隨後配置的冷卻封口裝置，通過面封口裝置與冷卻密封條擠壓，以便冷卻和固化擠壓狀態的待密封層。
但是，傳統技術存在以下問題。
(1)應用面封口裝置和冷卻封口裝置，通過密封條穩定地用高壓擠壓塑料片待密封層的整個面積是很困難的。在弱壓部分，塑料的纏結不充分，因此存在密封失效的危險。在整個面積施加高壓的情況下，待密封層會變形，以致於不能保持所需的厚度。
(2)在液體(包裝材料的填充物)或其高粘性產品粘附在塑料片的待密封層上的情況下，執行密封操作時，由於分布在待密封層之間的液體，所以存在密封失效的危險。
本發明的目的是可靠地擠壓和密封面對面的塑料片的待密封層。
(B)另外，在包裝材料的傳統生產中，關於塑料片密封溫度的控制，只是用接觸型溫度計或非接觸型溫度計(紅外線溫度計等)測量熱密封條表面溫度和待密封層或塑料片的表面溫度，而沒有測量實際熔接時的密封劑材料的溫度。
但是，根據本發明的技術，為了可靠地熔接塑料片，塑料片待密封層的溫度應該是一個外延的熔化終點溫度或更高，高於塑料的熔化峰值溫度，因此，待密封層(密封劑材料)的溫度應該被精確控制。應用低於外延的熔化終點溫度的溫度，雖然包括待密封層的塑料的一部分分子量被熔化，但是分子量的一部分沒有熔化，以致於可能產生不穩定的密封。
本發明的一個目的是精確地測量在塑料實際熔接時的密封劑材料的溫度。外延的熔化終點溫度將在一個實施例中說明。
本發明的另一個目的是精確地測量在塑料片實際熔接時的密封劑材料的溫度。塑料片包括包裝材料等。
發明內容
(A)本發明提供了包裝材料的一種封口機，通過重疊面對面的塑料片的待密封層，用密封條從外部將其壓住，並在熔化狀態下以預定的密封寬度擠壓該待密封層以便密封，此封口機包括一個線封口裝置，它用比密封寬度窄的密封條壓住該塑料片的待密封層，並在加熱狀態下擠壓該待密封層，還包括一個在線封口裝置後面配置的面封口裝置，它用與所需密封寬度一致的密封條壓住塑料片的待密封層，並在熔化狀態下擠壓該待密封層，該待密封層包括被線封口裝置擠壓過的部分。
(B)另外，本發明用一個溫度測量觸點來測量溫度，此觸點包括一個固定在塑料被熔接部分的溫度計。
附圖簡述
圖1是包裝材料的充填封口機簡圖。
圖2是封口機的密封結構簡圖。
圖3是包含在封口機中的密封條位置關係簡圖。
圖4是調整密封條的擠壓狀態的實施例簡圖。
圖5是塑料片的熔化溫度特性曲線圖。
圖6是封口機的密封溫度狀態曲線圖。
圖7是本發明的密封溫度測量方法原理圖。
圖8是將熱電偶放置到包裝材料上的一種方法的簡圖。
圖9是封口機和熱電偶的安裝位置關係簡圖。
本發明優選實施方式(A)包裝材料的封口機圖1示出一個用來充填和密封包裝材料10的充填封口機20，包裝材料例如是一個內裝清潔劑的儲物袋。充填封口機20包括袋供給部分21、袋列印部分22、袋打開部分23、備用部分24、充填部分25、備用部分26、第一次密封部分27、第二次密封部分28和冷卻部分(袋出口部分)29。
在充填封口機20中，包裝材料10是上部開口的袋狀，塑料片11、12面對面放置，塑料片下部的兩個邊沿部分(未示出)是預密封的，並且該下部被送到袋供給部分21。通過充填部分25從包裝材料上部充填製品後，上部打開的待密封層11A、12A，根據本發明，通過包括在封口裝置30中第一次密封部分27、第二次密封部分28和冷卻部分29被相互重疊、擠壓和密封。當塑料片11、12，例如包括一個聚對苯二甲酸乙二醇酯的外層時，可採用與例如鋁箔外層粘合的一個隔氣層，熱可熔的待密封層11A、12A藉助該隔氣層粘合在一起，該隔氣層例如可以是聚乙烯。
封口裝置30包括在第一次密封部分27中的線封口裝置31、在第二次密封部分28中的面封口裝置32和在冷卻部分29中的冷卻封口裝置33。為了提高生產力，充填封口機20在第一次密封部分27、第二次密封部分28和冷卻部分29中均包括兩套線封口裝置31、面封口裝置32和冷卻封口裝置33。
如圖2(A)所示，線封口裝置31包括一對密封條41、42，用來夾住塑料片11、12。密封條41和/或42包括一個窄寬度擠壓部分41A和/或42A(寬度P)(P是所需密封寬度的90％或更小。在密封寬度大於2.5mm時，密封條寬度是0.1到2mm，更優選為0.7到1.2mm，在密封寬度是2.5mm或更小時，密封條寬度是0.1到1.5mm，更優選為0.7到1.2mm)。根據這個實施例，在線封口裝置31中，密封條41、42被設置成存儲有熱源的熱密封條，以便能由密封條41、42本身加熱塑料片。即，線封口裝置31，通過寬度窄於密封寬度的密封條41、42，夾住塑料片11、12的待密封層11A、12A，該密封寬度由在加熱狀態下用來擠壓待密封層11A、12A的窄寬度擠壓部分41A確定。以上同樣適用於42A。
如圖2(B)所示，面封口裝置32包括一對密封條51、52，用來夾住塑料片11、12。密封條51和/或52包括一個較寬的寬度擠壓部分51A和/或52A[寬度Q，優選為Q＞P(mm)]，其寬度跟所需封口的寬度一致。根據這個實施例，在面封口裝置32中，密封條51、52被設置成存儲有熱源的熱密封條，以便能由密封條51、52本身加熱塑料片。即，面封口裝置32配置在線封口裝置31的後面，使其通過與所需要的密封寬度一致的密封條51、52夾住塑料片11、12的待密封層11A、12A，該待密封層包括被線封口裝置31擠壓過的部分，該密封寬度由在熔化狀態下用來擠壓待密封層11A、12A的較寬的寬度擠壓部分51A確定。以上同樣適用於52A。
如圖2(C)所示，冷卻封口裝置33包括一對冷卻密封條61、62，用來夾住塑料片11、12。冷卻封口裝置61、62存有冷卻水循環路徑，或類似的裝置，以便能由密封條61、62本身冷卻塑料片11、12。即，冷卻封口裝置33配置在面封口裝置32的後面，使其通過冷卻密封條61、62，夾住塑料片11、12的待密封層11A、12A，該待密封層包括被面封口裝置32擠壓過的部分，冷卻密封條61、62用來在擠壓狀態下冷卻和固化待密封層11A、12A。
在封口裝置30中，如圖3所示，線封口裝置31的密封條41、42所夾的位置(窄寬度擠壓部分41A)、面封口裝置32的密封條51、52所夾的位置(寬的寬度擠壓部分51A)、和冷卻封口裝置33的密封條61、62所夾的位置相當於塑料片11、12的待密封層11A、12A的位置，被設置成相互重疊。因此，面封口裝置32夾住塑料片11、12的待密封層11A、12A，其包括被線封口裝置31擠壓過的部分。冷卻封口裝置33夾住塑料片11、12的待密封層11A、12A，其包括被面封口裝置32擠壓過的部分。
另外，在封口裝置30中，在線封口裝置31、面封口裝置32和冷卻封口裝置33中的密封條41、42、密封條51、52和冷卻密封條61、62，都需要均勻地擠壓待密封層11A、12A的整個區域。在弱壓部分，不能充分地提供密封所需要的壓力和熱量，因此，有密封失效的可能性。通過調整所提供的墊片44的厚度，來調整密封條41等的擠壓狀態，例如圖4中所示。墊片44設置在帶有密封條41的安裝基座43或類似裝置中的擠壓部分41A周邊的多個位置。
為了用封口裝置30進行可靠地密封，塑料片11、12的待密封層11A、12A的密封表面溫度，應該是塑料的外延熔化終點溫度或更高。即，應用線封口裝置31的擠壓最終階段的密封表面溫度，和應用面封口裝置32的擠壓最終階段的密封表面溫度是重要的。尤其是，應用冷卻封口裝置33擠壓之前的即時密封表面溫度是外延熔化終點溫度或更高。應用小於外延熔化終點的溫度，雖然包括待密封層11A、12A的塑料的低分子量部分被熔化，但是高分子量部分沒有熔化，因此可能產生不穩定的密封。
塑料的外延熔化終點溫度可以通過日本工業標準JIS K7121(塑料轉變溫度的測量方法)測量。這裡，可測量出待密封層11A、12A的轉變溫度，圖5(A)中示出了此時的外延熔化終點溫度和熔化峰值溫度及外延熔化開始溫度。如圖5(A)所示，外延熔化終點溫度是，在熔化峰值溫度或更高溫度的近似於峰曲線的大致直線部分的外延部分與基線的交點處的溫度。待密封層11A、12A的密封表面溫度可以通過圖5(B)所示的例子得到，在待密封層11A、12A的塑料片的表面固定一個直徑為0.1mm的熱電偶70，如上所述，加熱和擠壓待密封層11A、12A，將在此過程中產生的微小電壓轉換成溫度。
因此，應用封口裝置30的密封操作按以下方法(圖6)執行。
(1)第一次密封在第一次密封部分27的線封口裝置31中，用窄密封寬度的密封條41、42夾住塑料片[例如為低密度聚乙烯(LDPE)片]11、12的待密封層11A、12A，待密封層11A、12A被加熱(例如密封表面溫度是175℃)到外延熔化終點溫度(例如是125℃)或更高，並擠壓(例如P＝1mm)。在該第一次密封階段，從密封表面清除粘附在待密封層11A、12A上的液體等物質，其中的水分被蒸發，待密封層被熔化，擠壓部分的周邊被預熱。
(2)第二次密封在第二次密封部分28的面封口裝置32中，用與所需封口寬度一致(例如Q＝6或Q＝4)的密封條51、52夾住塑料片11、12的待密封層11A、12A，整個待密封層11A、12A被再次熔化和擠壓到外延熔化終點溫度或更高(例如密封表面溫度是170℃)。
(3)第三次密封在冷卻部分29的冷卻封口裝置33中，用冷卻密封條61、62夾住塑料片11、12的待密封層11A、12A，此時待密封層處於外延的熔化終點溫度或更高溫度狀態，以便在擠壓狀態下冷卻和固化待密封層11A、12A。
根據這個實施例，可以得到以下效果。
(符合權利要求1所述的效果)(1)由於用窄於線封口裝置31的密封寬度的密封條41、42夾住塑料片11、12的待密封層11A、12A，待密封層11A、12A的整個區域可以用高壓穩定地夾住，從而可以充分地產生塑料的纏結。
(2)由於窄於線封口裝置31的密封寬度的密封條41、42，即使在液體或其高粘性產品粘附在待密封層11A、12A的情況下，這些物質都可以用加熱蒸發來清除，或用高壓擠出，因此，提高了隨後的面封口裝置32的密封性能。
(3)在窄於線封口裝置31的密封寬度的密封條41、42是熱密封條的情況下，待密封層11A、12A的擠壓部分能被均勻地加熱，同時，可在穩定的溫度狀態下加熱其中的外圍部分，該溫度狀態在密封條41、42的整個工作表面上只有很小的溫度不均勻性，因此，提高了隨後的面封口裝置32的密封性能。
(4)用面封口裝置32的與所需密封寬度一致的密封條51、52可以在熔化狀態下可靠地擠壓待密封層11A、12A的較寬的部分，該待密封層包括上述(1)到(3)條涉及的用線封口裝置31擠壓過的部分。
(符合權利要求2所述的效果)(5)由於冷卻封口裝置33的冷卻密封條61、62在溶化狀態下擠壓並冷卻待密封層11A、12A到凝固溫度，密封操作可以被可靠地執行，其中該待密封層包括上述第(4)條涉及的用面封口裝置32擠壓過的部分。
(符合權利要求3所述的效果)(6)由於在用面封口裝置32擠壓時的熔化溫度是包括待密封層11A、12A的塑料的外延熔化終點溫度或更高，待密封層11A、12A能夠由於帶有分散分子的塑料的高分子量部分也完全熔化而被完全密封。
(符合權利要求4所述的效果)(7)由幹應用冷卻封口裝置33擠壓前的即時熔化溫度是包括待密封層11A、12A的塑料的外延熔化終點溫度或更高，待密封層11A、12A能夠由於帶有分散分子的塑料的高分子量部分也完全熔化而被完全密封。
根據本發明的封口機也可以應用於那些密封三層或更多層相互重疊的塑料片。
另外，根據本發明的封口機不只限於熱封口機，它也可以應用於那些超聲波密封、高頻密封，以及用熱氣加熱塑料片之後再擠壓密封條的熱氣密封等。
(B)塑料熔化溫度的測量方法圖7所示是溫差電偶溫度計14，在密封時，用來測量待密封層11A、12A的密封劑材料的溫度。用一對熱密封條13、13夾住面對面的包括包裝材料10的塑料片11、12的待密封層(密封劑層)11A、12A並在熔化狀態下擠壓(熔接)待密封層11A、12A。當塑料片11、12的待密封層11A、12A例如包括一個例如聚對苯二甲酸乙二醇酯的外層時，可採用與鋁箔外層粘合的一個隔氣層，用密封劑材料製成的熱可熔的待密封層11A、12A藉助該隔氣層粘合在一起，該隔氣層例如可以是聚乙烯。
所用的溫度計優選為溫差電偶溫度計。溫差電偶溫度計14是將熱電偶15(例如，用鎳鉻合金和鎳鋁合金兩種金屬製成的導線15A，15B的組合)的溫度測量觸點M貼在待密封層11A、12A的密封表面，將與熱電偶15連接的補償導線16的參考觸點(0℃觸點)和溫度電壓轉換器17相連，經過A/D轉換槽卡18，在個人計算機19的顯示器19A上顯示溫度電壓轉換器17的輸出溫度。即，溫差電偶溫度計14是用來轉換熱電偶15的熱電動勢的，此熱電動勢由熱電偶15的溫度測量觸點M的溫度確定，此溫度是當待密封層11A、12A被實際熔接時，溫度電壓轉換器17中的密封劑材料的溫度，並將此溫度顯示在顯示器19A上。
當包裝材料10是袋子時，如圖8(A)所示，從塑料片11或12提供的槽口中插入的熱電偶15，被貼在待密封層11A或12A的密封表面。在包裝材料10是軟管時，如圖8(B)所示，從塑料片11或12(塑料片11和塑料片12指圓柱體片面對面的每個半圓部分)提供的槽口中插入的熱電偶15，被貼在待密封層11A或12A的密封表面。
因此，根據這個實施例，可以得到以下效果。
由於熱電偶15固定在面對面的塑料片11、12的待密封層11A、12A的密封表面，待密封層11A、12A和被夾住的熱電偶一起被熔接和密封，當塑料片11、12被實際熔接時，密封劑材料的溫度可以通過熱電偶15直接而精確地測量。因此，確保在密封時塑料片11、12的待密封層11A、12A達到適當的熔化溫度。
其次，根據本發明，應用充填封口機20的封口裝置30來密封包裝材料10，採用溫差電偶溫度計14來測量包裝材料密封溫度的實施例，將參考圖1說明。
即，在封口裝置30中，包括包裝材料10的塑料片11、12的待密封層11A、12A的實際密封表面溫度，可以用上述的溫差電偶溫度計14按下列方法測量。
(1)熱電偶15的溫度測量觸點M(例如，每個鎳鉻合金15A和鎳鋁合金15B的上端都覆蓋著直徑為0.1mm的瓷漆，將瓷漆剝掉，將它們焊接起來，就形成一個溫度測量觸點M)用粘合帶101固定在塑料片11或12上，如圖9所示，使觸點M固定在厚度為0.13mm的塑料片11、12的待密封層11A、12A上的相當於線封口裝置31的窄寬度擠壓部分41A的中心位置。在鎳鉻合金導線15A和鎳鋁合金15B的直徑是0.1mm或更小以便在擠壓時不會破壞密封條的情況下，可以得到良好的響應特性。因此這是優選的。
(2)如上所述，用封口裝置30的線封口裝置31、面封口裝置32和冷卻封口裝置33加熱和擠壓塑料片11、12的待密封層11A、12A。在此期間，在熱電偶15中產生的熱電動勢由溫度電壓轉換器17轉換為溫度，此溫度被顯示在顯示器19A上。顯示的溫度是待密封層11A、12A的實際密封表面溫度。
如上述(1)(2)條所述的通過測量塑料片11、12的待密封層11A、12A得到的待密封層11A、12A的密封表面溫度，如圖7所示。
根據本發明的塑料片密封溫度測量方法不限於熱密封，它也可用於超聲波密封、高頻密封、以及用熱氣加熱塑料片之後再擠壓密封條的熱氣密封等。
另外，根據本發明的塑料熔接溫度的測量方法不限於塑料片熔接，它也可用於熔接一種塑料和另一種塑料，或熔接塑料和其他材料，如金屬。
工業適用性(A)如上說明，根據本發明，塑料片的待密封層，面對面可以被可靠地擠壓和密封。
(B)另外，根據本發明，精確測量在塑料真正熔接時的密封劑材料的溫度是可能的。
可以精確測量包括包裝材料等的塑料片在實際熔接時的密封劑材料的溫度，即，通過確定密封條件，利用包括包裝材料等的塑料片在實際熔接時的密封劑材料的溫度，可靠的密封操作成為可能。
權利要求
1.一種用於包裝材料的封口機，通過重疊面對面的塑料片的待密封層，用密封條從外部將其壓住，並在熔化狀態下以預定的密封寬度擠壓該待密封層以便密封，其包括一個用來擠壓塑料片的待密封層的線封口裝置，通過比密封寬度窄的密封條壓住塑料片的待密封層，並在加熱狀態下擠壓待密封層，以及一個面封口裝置，配置在線封口裝置的後面，通過與所需密封寬度一致的密封條壓住塑料片的待密封層，並在熔化狀態下擠壓該待密封層，該待密封層包括被線封口裝置擠壓過的部分。
2.一種用於包裝材料的封口機，通過重疊面對面的塑料片的待密封層，用密封條從外部將其壓住，並在熔化狀態下擠壓該待密封層以便密封，其包括一個用來擠壓塑料片的待密封層的線封口裝置，通過比密封寬度窄的密封條壓住待密封層，並在加熱狀態下擠壓該待密封層，一個面封口裝置，配置在線封口裝置的後面，通過與所需密封寬度一致的密封條壓住塑料片的待密封層，並在熔化狀態下擠壓該待密封層，該待密封層包括被線封口裝置擠壓過的部分，以及一個冷卻封口裝置，配置在面封口裝置的後面，用冷卻密封條擠壓塑料片的待密封層，以便待密封層在被擠壓的狀態下達到冷卻和固化，該待密封層包括被面封口機擠壓過的部分。
3.根據權利要求1或2所述的包裝材料封口機，其特徵在於，在被面封口裝置擠壓時的塑料片的待密封層的熔化溫度，是包括待密封層的塑料的外延熔化終點溫度或更高。
4.根據權利要求2所述的包裝材料封口機，其特徵在於，在被冷卻封口裝置擠壓前的即時的塑料片的待密封層的熔化溫度，是包括待密封層的塑料的外延熔化終點溫度或更高。
5.一種塑料熔接溫度的測量方法，其通過溫度測量觸點來測量溫度，其中包括一個固定在塑料熔接部分的溫度計。
6.根據權利要求5所述的塑料熔接溫度的測量方法，其特徵在於，該溫度計是溫差電偶溫度計。
7.一種塑料片熔接溫度的測量方法，其在熔接和密封面對面的塑料片的待密封層的同時，用溫度測量觸點來測量溫度，其中包括固定在待密封層的密封表面的溫度計。
8.根據權利要求7所述的塑料片熔接溫度的測量方法，其特徵在於，該溫度計是溫差電偶溫度計。
全文摘要
包裝材料10的封口機30,包括一線封口裝置31,它通過比密封寬度窄的密封條41、42夾住塑料片11、12的待密封層11A、12A,在加熱狀態下擠壓待密封層,還包括一面封口裝置32,它通過與所需封口寬度一致的密封條51、52夾住塑料片11、12的待密封層11A、12A,在熔化狀態下擠壓待密封層。
文檔編號B29C65/00GK1383398SQ01801739
公開日2002年12月4日 申請日期2001年4月24日 優先權日2000年4月25日
發明者中西望, 岡崎利樹, 內倉升司, 小谷泰昭, 嶋本一夫, 菊池昌巳 申請人:花王株式會社