用於旋轉制袋機的穿孔器的製造方法

2023-11-05 05:07:17 1

用於旋轉制袋機的穿孔器的製造方法
【專利摘要】本發明描述了用於制袋的機器和方法，其包括從輸入部段行進到旋轉鼓，再到輸出部段的膜。該旋轉鼓包括至少一個密封杆，該密封杆具有單個密封區，和布置於單個密封區內的弱化區。該單個密封區可為熱穿孔器且可包括加熱絲。該加熱絲可為縫製到加熱器內的NiCr絲，且可布置於帽上或密封杆上。該弱化區可產生強度均勻或變化的弱化線。該密封區可包括溫度區，筒式加熱器，冷卻空氣或熱空氣，或者超聲、微波或輻射能源。
【專利說明】用於旋轉制袋機的穿孔器
[0001]本申請是申請號為200880115201.9、國際申請日為2008年11月7日、發明名稱為「用於製造無裙密封的方法和設備」的發明專利申請的分案申請。
[0002]相關申請
本申請是在2008年7月2日提交的名稱為「Method and Apparatus For Making Bags」的美國專利申請N0.12/159,979的部分繼續申請且要求該專利申請提交日期的益處，美國專利申請N0.12/159，979要求在2007年I月12日提交的名稱為「Method and ApparatusFor Making Bags」的優先權和提交日期的益處，且美國專利申請N0.12/159，979為在2008年 6 月 25 日提交的名稱為「Method and Apparatus For Making Skirtless Seals」 的美國專利申請N0.12/145,913的部分繼續申請且要求該申請提交日期的益處，美國專利申請N0.12/145，913 是在 2007 年 11 月 9 日提交的名稱為「Method and Apparatus For MakingSkirtless Seals」美國專利申請N0.11/937，870的部分繼續申請且要求該申請提交日期的益處，美國專利申請N0.11/937,870號是2006年I月13日提交的名稱為「Apparatus ForMaking Bags」的美國專利申請N0.11/331，466的部分繼續申請且要求該申請提交日期的益處，美國專利申請N0.11/331，466在2008年11月11日授權為美國專利N0.7，445，590。
【技術領域】
[0003]本發明大體涉及制袋技術。更具體地，本發明涉及制袋機和制袋方法，其用膜製造袋且形成密封和穿孔或弱化線，穿孔或弱化線分開由膜製成的鄰接袋。
【背景技術】
[0004]存在許多已知的制袋機。一類是旋轉鼓機。旋轉鼓機是熟知的，且詳細描述可見於美國專利6117058、4934993、5518559、5587032和4642084 (其每一個通過引用結合到本文中)。
[0005]旋轉制袋機的操作的詳細描述可見於上述專利中，但它們的一般操作可在圖1中看到。現有技術旋轉制袋機100使用鬆緊架組件203、一對入鼓輥205和206(203-206是輸入部段的部分)、密封鼓208、一對出鼓輥210和211、密封襯墊213、一對入刀輥215和216、刀218 (其可為任何其它膜加工裝置，諸如穿孔器、刀、模壓切割機、衝壓站或摺疊站)，一對出刀輥219和210 (210-220是輸出部段的部分)以及控制器221。本文所用的輸入部段包括制袋機的接納膜的部分，諸如展開器和鬆緊架組件。本文所用的輸出部段包括在形成密封的下遊作用於膜上的組件，諸如穿孔器、卷繞器、摺疊器等。
[0006]通過鬆緊架組件203向鼓208提供膜。鼓208包括多個密封杆209。密封杆被加熱且產生從膜201形成袋的密封。通過塗覆Teflon?的襯墊保持膜201抵靠鼓208 (和密封杆)。由鼓產生的密封之間的距離與袋長度(對於端對端形成的袋)或袋寬度(對於通過製造側部密封形成的袋)有關、端對端袋利用鼓形成一個密封，且側對側袋形成有一對密封。可調整鼓直徑和/或鼓直徑小於所有接通的密封杆以確定密封之間的距離和因此袋大小。
[0007]圖1的現有技術提出在膜201離開鼓208之後，其被導向至旋轉刀218，旋轉刀218在袋之間產生穿孔或者可將鄰接袋分開。當袋是端對端袋時，穿孔靠近單個密封放置使得當將袋分開時，穿孔和穿孔端是一個袋的頂部，且密封是用於端部密封的鄰接袋的端部，或者是用於側部密封的鄰接袋的側部。理想地，穿孔靠近該密封以減少浪費，但這實踐起來較為困難。當側對側形成袋時，在密封對之間做出穿孔。在穿孔的兩側上都需要密封，因為兩個袋的側部都應被密封。在密封對之間的膜作廢。因此，密封對應彼此靠近以減少浪費，但這實踐起來也較為困難。
[0008]控制器221連接到各種組件以控制速度、位置等。傳感器可用於檢測膜上的印刷來形成密封和/或使穿孔與密封配準(相對於密封將穿孔置於正確位置)。而且，傳感器可檢測密封以在正確位置嘗試製造穿孔。檢測密封被證明較難。檢測密封的系統的現有技術實例描述於美國專利6，792，807，該專利通過引用結合到本文中。如果穿孔置於太靠近一側密封，那麼該密封可能被切掉，導致袋子無用。
[0009]由於檢測密封較難，在制袋中造成浪費，或者袋子壞掉。浪費的膜(即，在密封與相鄰穿孔之間的膜)或者用於製造壞掉的袋子的膜可能較為昂貴，特別是對於高速制袋機，在這裡每小時製造的袋數目很大。
[0010]現有機器的另一問題在於穿孔相對於密封可能歪斜，因為穿孔在下遊產生，且膜可能會漂移或伸展。而且，機械穿孔刀必須每幾天進行調整以繼續適當地執行。一般而言，不能調整尖銳機械刀以改變穿孔強度，且它們可較為昂貴、複雜且使用困難。
[0011]其它類型的制袋機，諸如間歇運動機(非旋轉鼓機)使用燒掉密封來密封且同時切割或穿孔，但由於往復運動、滯留時間和處理鬆散袋的難度，速度限於大約300fpm。其它間歇運動機，諸如CMD Icon?，具有帶一體帶齒刀片的密封杆。CMD CM300?機具有振蕩運動以移動具有一體帶齒刀片的密封杆。一般而言，間歇運動機並不像旋轉鼓連續機那樣快，且因此每機工時產生的袋少很多。
[0012]某些現有技術旋轉鼓制袋機在膜隨鼓移動時產生兩個平行的密封和在該兩個密封之間的穿孔。舉例而言，Bohn等人的美國專利6，635，139和Selle等人的在2008年11月4日授權為美國專利N0.7445590的現有技術相關申請US 2007-0167304，二者皆通過引用結合到本文中。
[0013]因此，希望有下面這樣的制袋方法和機器，其提高靠近密封定位穿孔的能力。優選地，這可在無需下遊刀的情況下進行，以避免與之相關聯的問題。而且，這優選地在連續運動機上進行以避免與間歇機相關聯的緩慢和困難。

【發明內容】

[0014]根據本發明的第一方面的制袋機包括輸入部段、旋轉鼓和輸出部段，其中，膜自輸入部段行進到旋轉鼓，再到輸出部段。旋轉鼓包括至少一個密封杆，該至少一個密封杆具有形成單個密封的單個密封區且還包括在第一密封區內的弱化區，弱化區在單個密封內形成受弱化區。
[0015]根據本發明的第二方面，通過以下步驟制袋:接收膜，使用在旋轉鼓上的密封杆在膜上形成單個密封，以及在單個密封內形成受弱化區。在形成第一密封的時間的至少一部分內形成受弱化區域。
[0016]根據本發明的第三方面，用於旋轉制袋機的穿孔器是用於旋轉鼓的插入件，旋轉鼓包括單個密封區和在單個密封區內的弱化區。其可以改造到現有機器上或可以不改造到現有機器上。
[0017]根據本發明的另一方面，制袋機包括輸入部段、旋轉鼓和輸出部段，輸出部段被布置成從旋轉鼓接收膜。旋轉鼓具有至少一個密封杆和加熱絲，該至少一個密封杆包括形成單個密封的密封區，加熱絲是密封區內的弱化區，弱化區在單個密封內形成受弱化區。在該至少一個密封區的至少一部分上存在釋放層。
[0018]根據各種實施例，弱化區是熱穿孔器，和/或包括加熱絲和/或薄膜加熱器。
[0019]加熱絲具有連接到其的電源，電源處於可調整的電壓或幅度和/或是脈動的，和/或在其它實施例中，提供反饋迴路。
[0020]在各種實施例中，加熱絲是鎳鉻電阻絲，優選地大約80%鎳和大約20%鉻，和/或薄膜加熱器和/或電阻加熱器，和/或布置成與膜進行間歇接觸，和/或具有大約4 ohms/ft的電阻，和/或布置於插入件和/或密封杆上的筒中。
[0021]在其它實施例中，插入件包括Muscovite?雲母、Phlogopite?雲母、Glastherm?合成物或類似電絕緣材料，和/或具有沿著橫向方向的線布置的多個孔。
[0022]在各種實施例中，單個密封沿機器方向延伸至多0.125英寸、0.25英寸或至多0.75英寸。
[0023]在各種實施例中，弱化區布置成產生強度變化的弱化線，和/或是分離區，和/或包括熱膜，和/或包括帶齒刀片，和/或包括一排銷，和/或包括指向膜的空氣源，和/或包括真空源。
[0024]根據另一實施例，帶齒刀片是可縮回的。
[0025]在各種實施例中，第一密封區包括多個獨立控制溫度區，這些溫度區能夠製造側部密封和帶密封，和/或包括在橫向機器方向延伸的至少兩個平行密封子區，且穿孔區布置於該至少兩個平行密封子區之間。
[0026]在各種實施例中，單個密封區包括多個獨立控制溫度區，這些溫度區能夠製造側部密封和帶密封；和/或包括帶多個熱區的筒式加熱器；和/或包括布置成冷卻單個密封區的至少一部分的空氣源，和/或包括至少一個埠用於將熱空氣導向膜；和/或包括超聲能源、微波能源和/或輻射熱源中的至少一個。
[0027]在其它實施例中，密封襯墊被布置成保持膜抵靠旋轉鼓，且可由聚酯材料製成，聚酯材料具有接觸膜的矽酮層。
[0028]在另一實施例中，旋轉鼓具有可調整的直徑。
[0029]在各種實施例中，受弱化區以少於形成第一密封的時間形成，和以形成第一密封的時間大約一半的時間形成。
[0030]在其它實施例中，形成受弱化區域包括形成一致的弱化線，和/或形成穿孔，和/或形成強度變化的弱化線，和/或分開鄰接袋，和/或向膜施加真空，和/或使空氣指向膜。
[0031]在各種實施例中，形成穿孔包括加熱絲和/或加熱電阻加熱器，和/或加熱薄熱膜，和/或使膜與帶齒刀片接觸，在形成穿孔後帶齒刀片可縮回或可不縮回，和/或使膜與一排銷接觸，和/或鄰近穿孔形成輔助密封。
[0032]在其它實施例中，絲具有以可調整的電壓施加到其上的功率和/或功率為脈動的。[0033]在各種實施例中，監視指示絲中熱的信號且響應於該信號來控制所施加的功率。
[0034]在各種實施例中，單個密封在機器方向延伸至多0.125英寸，0.25英寸或至多0.75英寸。
[0035]在另一實施例中，形成單個密封包括使至少兩個平行密封子區與膜熱接觸，且形成受弱化區域包括使布置於平行密封子區之間的弱化區與膜熱接觸。
[0036]在各種實施例中，單個密封具有多個獨立控制溫度區，和/或被冷卻，和/或使用超聲能、微波能和/或輻射熱來形成。
[0037]根據其它實施例，密封區包括加熱絲、電絕緣層/釋放層、glastherm或雲母層、和鋁塊，按此順序絲和電絕緣層/釋放層與膜接觸。
[0038]在各種實施例中，釋放層可包括諸如和kapton?和/或teflon?帶的材料，且加熱絲縫製到密封區內，和/或材料布置於加熱絲下方。
[0039]在其它實施例中，密封區表面可為帽和/或具有接觸膜的弓形形狀。
[0040]在一實施例中，密封區和/或弱化區包括拉伸帶區域，在這裡釋放層相對於密封區的其餘部分在拉伸帶區域中升高。
[0041 ] 在一實施例中，密封區可為鋁塊加熱器。
[0042]在一實施例中，加熱絲安裝於鋁塊加熱器中的多個孔中和該多個孔之間。
[0043]根據其它實施例，密封區包括雙側帶、加熱器、導熱層、絲和釋放層，按此順序釋放層與膜接觸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]通過審閱下面的附圖，具體描述和所附權利要求書，對於本領域技術人員而言，本發明的其它主要特點和優點將會變得顯而易見。
[0045]圖1是根據現有技術的制袋機。
[0046]圖2是根據本發明的旋轉鼓。
[0047]圖3是根據本發明的密封杆的端視圖。
[0048]圖4是根據本發明的密封杆的側視圖。
[0049]圖5是圖3的密封杆的區段的頂視圖。
[0050]圖6是根據本發明的插入件/帽的頂視圖。
[0051]圖7是圖6的插入件的側視圖。
[0052]圖8是根據本發明的密封和受弱化區。
[0053]圖9是根據本發明的密封杆的端視圖。
[0054]圖10是根據本發明的密封杆的端視圖。
[0055]圖11是根據本發明的密封杆的端視圖。
[0056]圖12是根據本發明的密封杆的端視圖。
[0057]圖13是根據本發明的密封器/穿孔器的端視圖。
[0058]圖14是根據本發明的密封和受弱化區。
[0059]圖15是根據本發明的密封杆的區段的透視圖。
[0060]圖16是根據本發明的密封杆的區段的透視圖。
[0061]圖17是圖16的密封杆區段的一部分的頂視圖。[0062]圖18是可與圖16和圖17的密封杆一起使用的帽的端視圖。
[0063]在詳細地解釋本發明的至少一個實施例之前，應了解本發明在其應用方面並不限於下文的描述所述或附圖所示的構造細節和組件的布置。本發明能具有其它實施例或能以各種方式來實踐或實施。因此，還應了解本文所用的短語和術語只是為了描述目的，不應被認為具有限制意義。使用相似的附圖標記來表示相似組件。
【具體實施方式】
[0064]雖然參考特定製袋機說明了本發明，但是開始的時候應了解本發明也可利用其它機器和使用其它組件來實施。如本文所用的制袋機包括用於制袋的機器，諸如拉伸帶(drawtape)袋,非拉伸帶(non-draw tape)袋或其它袋。任何輸入部段(例如展開器和鬆緊架)和任何輸出部段(例如卷繞器，摺疊器)可與本發明一起使用。袋可包括傳統聚合材料，其它材料，諸如，澱粉、聚乳酸(PLA)、纖維素、聚羥基烷酸酯(PHA)和木質素，和/或是可生物降解的、可堆肥的材料等，諸如 Mater-Bi?、Ecoflex?、Ecovio?、Bioplast GF 106?。
[0065]總體而言，本發明提供一種旋轉制袋機，其具有輸入部段、鼓部段和輸出部段。在膜隨著旋轉鼓移動時，形成單個密封，且在該單個密封內形成穿孔或弱化線。因此，單個密封以及其內的穿孔形成兩個相鄰袋的密封。
[0066]優選地，使用單個密封區產生單個密封。可選地，可使用熔化以形成單個密封的兩個密封或單個密封區來產生單個密封區域。在任一情況下，單個密封包括兩個平行密封子區，且在該單個密封內有穿孔或弱化區域。可使用其它密封技術。單個密封可與其它實施例組合，諸如折邊或拉伸帶密封，變化強度的密封和穿孔等。
[0067]可以以小於膜在鼓周圍的時間形成密封和穿孔。舉例而言，在旋轉制袋機上，膜可與鼓接觸持續鼓循環的大約一半時間，且在鼓循環的四分之一時間內形成穿孔。密封杆包括密封區且隨著鼓旋轉來施加熱，從而形成單個密封。
[0068]如本文所用的密封杆包括諸如在旋轉鼓上向膜施加熱且密封膜的組件和安裝機構、穿孔器等。如本文所用的密封區包括產生密封的密封杆的部分。在如本文所用的密封區內包括在單個密封區的邊界內。在如本文所用的在單個密封內包括在單個密封的邊界內。如本文所用的單個密封包括熔化形成密封的膜區域，而不包括在橫向機器方向中延伸較遠距離的未密封部分。單個密封可在密封中有意地或無意地具有小間隙，且可具有一或多個子區。
[0069]密封杆可具有獨立地控制的橫向機器溫度區，例如向側部密封的折邊或拉伸帶部分施加更多的熱。如本文所用的獨立控制的溫度區包括沿著密封區的溫度區，這些溫度區可受控制或使這些溫度區具有不同溫度。
[0070]穿孔器或弱化區安裝於單個密封區域內，且可為帽或插入件的部分。在形成密封時，弱化區產生穿孔或受弱化區域。可利用熱、輻射或機械接觸來產生穿孔。如本文所用的弱化區包括產生受弱化區的密封杆的部分。如本文所用的受弱化區包括在膜上諸如通過穿孔或者膜的熔化或燒掉的部分而被弱化的區域。
[0071]替代地，帽可包括分離區用於分開鄰接袋。這通常需要比弱化或穿孔更多的熱。如本文所用的分離區包括將鄰接袋分開的密封杆的部分。一個實施例提出通過將帽或插入件放置於現有密封杆上或者通過利用被設計成具有弱化區(諸如具有插入件)的密封杆替換這些密封杆而改造現有機器。
[0072]因此，穿孔一致地且正確地位於形成相鄰袋側部的單個密封內。浪費更少的膜，因為一對側部密封之間的距離更小。典型現有制袋機在側部密封之間有一英寸，而優選實施例產生大約0.65英寸寬的單個密封，其為用於兩個相鄰袋的密封。因此，每個袋具有大約0.325英寸的側部密封，且在密封與袋邊緣之間並無空間。如本文所用的大約包括足夠接近給定值的量值，使得基本上如同該量值是該給定值一樣起大致相同的作用。
[0073]可使用很多種穿孔器，諸如加熱絲、熱膜、帶齒刀片等。如本文所用的熱膜包括用於向特定區域施加熱的膜。可通過控制在穿孔器處施加的熱量(或壓力)來調整穿孔強度。穿孔可清楚地限定弱化線或強度變化的弱化線。如本文所用的強度變化的弱化線包括沿著線或曲線變化膜強度，諸如穿孔或者膜未移除但在低強度區域與較高強度區域之間交替的線。
[0074]熱穿孔器可包括與膜間歇接觸的絲以產生穿孔樣式。如本文所用的膜與密封或穿孔元件之間的間歇接觸包括膜與元件在一些位置接觸且在其它位置不接觸，諸如沿著橫向機器方向線接觸和不接觸交替。
[0075]如本文所用的熱穿孔器包括通過接觸、對流、傳導或輻射熱來使用熱能穿孔的裝置。如本文所用的加熱絲是用於加熱的絲，諸如通過它來傳遞電流。如本文所用的輻射熱包括以電磁輻射、超聲輻射、熱輻射等形式的熱。
[0076]襯墊可為如現有技術中見到的那些襯墊，但優選實施例包括下面這樣的襯墊:其為包括2層聚酯材料和1/32〃研磨矽酮(ground silicone)頂部覆蓋物SiI am K? (55硬度)、並具有無限長度的帶。在各種實施例中構想到其它襯墊，優選地能應對高間歇溫度(600至800F)(當燒孔時可到達這高間歇溫度)，且其具有良好的釋放特徵，因此膜並不粘到該帶材上，且襯墊可為Tef 1n?、矽、混合物等。另一實施例在襯墊矽表面中使用細微織物網格壓痕。這導致在膜中做出壓痕，其可輔助密封或穿孔且也改進釋放特徵。一個實施例提出襯墊具有0.03-0.012英寸厚矽酮橡膠頂表面，其具有無光飾面，硬度50-90邵氏A，最初用滑石粉調適。另一實施例使用細微織物壓痕(波紋或織紋)襯墊，諸如Habasit? WVT-136矽橡膠襯墊，使得「腫塊」的壓力燒穿塑料以形成受弱化區。
[0077]現轉至圖2，示出符合本發明的鼓200。鼓200包括四個密封杆229和襯墊230，襯墊230保持膜抵靠鼓200和密封杆229。鼓200大體上操作同現有技術的鼓，但密封杆229包括穿孔器。
[0078]鼓200 優選地為類似於 CMD 1270⑶S Global Drawtape System? 的鼓且以 600fpm具有大約0.5秒的密封滯留時間且具有可調整的直徑以改變產品重複長度。它具有跨越50〃膜寬度繞圓周等距間隔開的4個密封杆。這種鼓可用於製造(例如)垃圾桶襯裡或垃圾袋。其它鼓可包括更多或更少的密封杆，更大或更小的直徑，或者更窄或更寬的膜寬度。
[0079]現參看圖3，示出根據優選實施例的密封杆300的端視圖。密封杆300包括帽301和部分303和305。加熱器筒307優選地布置於分開的杆部分303和305中以允許容易替換筒307。
[0080]帽301優選地是0.65英寸寬以形成該寬度的單個密封。兩條kapton帶310和311(每個0.003英寸厚)沿機器方向居中被縛到帽301上。穿孔絲312在帶310和311之上安裝到帽301上(在優選實施例中縫製到帽301中)。提供帶310和311以將穿孔絲312放置於合乎需要的高度來獲得產生穿孔必需的壓力(在絲312與襯墊之間膜的壓力)。帶310和311具有不同寬度，以便提供從帽高度到絲高度更傾斜緩和的過渡。這幫助由密封杆300產生的單個密封的均勻性和完整性。在優選實施例中，帶311是0.25英寸寬，且帶310是0.38英寸寬。帶310和311優選地包括kapton，以獲得所希望的釋放和磨損平衡(常常在膜的更好釋放與帶的更大磨損之間存在權衡)。
[0081]一對teflon帶314和315設於帽301的表面上和帶310和311上以幫助釋放膜且幫助產生均勻的單個密封。帶314和315優選地是0.002英寸厚。
[0082]密封杆300優選地在膜的給定寬度上具有均勻溫度範圍，且在邊緣具有獨立控制的溫度區用於製造側部密封，同時利用杆401製造帶密封。
[0083]絲312優選地為NiCr且可連接到直流或交流電源，且可包括多個絲，諸如用於向拉伸帶區域提供更多的熱。多個絲可為具有單獨電源的單獨絲，平行絲或者絲的系列區段。施加到絲的功率可以是恆定地接通、脈動接通和斷開，或者具有另外變化的功率水平。脈衝的適當定時允許在膜離開鼓之前冷卻密封，以易於從密封杆分開膜。
[0084]NiCr絲312縫製到帽301內使得絲312與膜間歇接觸(諸如膜被燒掉的接觸區域，膜未被燒掉以產生穿孔舌片的非接觸區域)。NiCr絲312優選地脈動接通滯留時間的第一半(膜抵靠密封杆的時間)且允許在滯留時間的第二半冷卻，因此當膜與穿孔器分開時穿孔並未熔化。這允許更強的膜，減少粘著到絲上的膜，且消除了穿孔熔化關閉的機會。
[0085]在優選實施例中，筒式加熱器307是定製纏繞熱區(custom wound heat zone),諸如可購自Watlow?或Thermal公司的那些筒式加熱器。可使用熱區的壓縮空氣冷卻來控制特定或不同溫度設置組合(特別合乎薄膜上的需要)的溫度分布，如下文所述。在各種實施例中，空氣冷卻也用於隔離不同的溫度區，這些溫度區彼此相鄰地定位但設置在極大不同的溫度，諸如對於側部密封是300F (杆304)，但對於帶密封是450F (杆401)。
[0086]現參看圖4，示出密封杆300的側視圖。在優選實施例中，密封杆300包括用於拉伸帶密封(或者用於折邊)的第一溫度區401和用於製造側部密封的第二溫度402。溫度區402可包括多個溫度區403、404和405。
[0087]現轉至圖5，示出圖3的密封杆300的端帽301的頂視圖且其產生單個密封，具有在該密封內的穿孔或受弱化區域。密封杆300可為通常已知的密封杆，具有本文所述的變化。密封杆300優選地為鋁杆，其內安裝有點火棒筒式加熱器，且包括密封帽301，密封帽301形成單個密封。帶314和315是布置於帽301頂部上的釋放層，以允許在形成密封后釋放膜。所示出的帽301部分在膜的拉伸帶區域中形成單個密封。類似部分在非拉伸帶區域中形成密封。
[0088]所產生的單個密封可具有非均勻強度但全部具有充分強度以成為具有充分完整性的單個密封用於袋的預期用途。釋放層314和315優選地為Teflon?帶，但可選地提供釋放材料為被傾倒並烘烤到表面上的Rulon?帶、Kapton?帶、Mica?帶、Resbond?塗漆、Rescor?塗料和/或RP聚醯亞胺樹脂(可購自VA的Unitech)。一個實施例省略了釋放層。在一實施例中(圖3)，釋放層314和315在鄰近密封區(且在密封區外部)的側面區域上延伸，但在另一實施例中並不是這樣的。在一實施例中，釋放層314和315幾乎延伸到絲312(如由實線314A、315A所示)且在其它實施例中並不幾乎延伸到絲312。
[0089]單個密封區(帽301頂部)在釋放層314和315下方且在絲312下方延伸。帶310放置於帽301上方，且因此除了靠近絲312之外，在帶314和315下方。由於在圖5的頂視圖中看不到帶310，因此以虛線示出帶/釋放層310的邊緣310A。帶311放置於帶310上方且除了靠近絲312之外，在帶314和315下方。因此，帶311可為釋放層，特別地靠近絲312。以虛線示出帶/釋放層311的邊緣311A，因為它們在圖5的頂視圖中看不到。帶310和311優選地為Kapton?帶,但可為傾倒並烘烤到表面上的Teflon?帶、Rulon?帶、Mica?帶、Resbond?塗漆、Rescor?塗料、RP聚醯亞胺樹脂(可購自VA的Unitech),和/或其它非粘著材料。在各種實施例中，取決於對於預期應用所希望的絲312高度，帶310和311可省略，或者使用額外帶。在各種實施例中，使用帶以外的方法將絲312放置於所希望的高度，諸如利用圓形或升高的帽301，薄金屬板等。
[0090]如果密封杆300和/或帽301是鋁，優選地使用電絕緣塗層，以防止絲312短路。如果使用插入件(在下文中描述)且插入件是導電的，那麼絕緣塗層用於該插入件。或者，插入件可由非導電材料製成。
[0091]加熱絲312，優選地是NiCr，布置於拉伸帶區域內。加熱絲312被縫製到單個密封區/帽301內且也縫製穿過帶310和311。可選地，絲312可被縫製到插入件內，如下文所示的那些插入件。帽301優選地被使用使替換更容易，而不是替換整個加熱器，或者再塗覆釋放層和再縫製絲，僅需要將帶有釋放層和絲的新帽應用到加熱器。用過的帽可被翻新。如本文所用的縫製到密封區內表示絲放置於其所安裝的材料中的孔內，從而產生膜不被熔化掉的區域，諸如在穿孔中的孔之間的實體部分。
[0092]對於給定應用應選擇穿孔器絲312高度與密封區域寬度(帽301寬度)的比例以同時獲得良好穿孔和良好密封，且相對於密封的其餘部分，對於拉伸帶區域，該比例可不同。當製造0.65英寸寬的單個密封時，在一些應用中，絲312的高度可高於帽301頂部在0.015英寸與0.025英寸之間。
[0093]絲312止於銀銷或塗銀的銷(優選地，直徑0.125英寸和長度0.75英寸)。來自電源的銅絲捲曲到銀銷上，從而將絲312連接到電源。在非拉伸帶區域中提供類似布置，具有帽301，帶310、311、314、和315，以及絲312。帽301可為在膜上延伸的一個連續帽或多於一個的帽。拉伸帶區域具有加熱絲312和升高的密封區使得在拉伸帶區中施加額外壓力且因此發生更多熔化。可選地，穿孔區和密封區中的僅有一個升高或都不升高。當拉伸帶區域突出更靠近密封襯墊時，拉伸帶區域相對於密封區的其餘部分升高，從而導致拉伸帶區域中更大的壓力。或者，橡膠輪或輔助帶可壓靠在密封襯墊背部以增加拉伸帶區域中的壓力。
[0094]在各種實施例中，加熱絲312優選地為80%鎳和大約20%鉻，和/或薄膜加熱器，和/或電阻加熱器，和/或布置成與膜進行間歇性接觸，和/或具有大約4 ohms/ft的電阻，和/或布置於密封杆上的插入件和/或筒內。縫製可如下文關於其它實施例所述的。
[0095]帽301的表面可為弓形以幫助在整個拉伸帶密封區域上產生更大壓力，且因此傳遞更多的熱且通過存在於拉伸帶折邊中的膜的額外層製造良好密封。如本文所用的弓形包括彎曲表面而非直表面，且因此弓形密封表面具有與直密封表面不同的壓力分布。替代方案提供整個密封區域上的弓形或者其它輪廓，包括平坦輪廓。
[0096]一個替代實施例提供僅形成側部密封的密封杆，無拉伸帶密封區。在另一實施例中，利用柔性矽酮橡膠加熱器來替換筒式加熱器307。可使用壓力敏感的粘合劑(可購自Watlow?)將加熱器保持到鋁杆側部上。
[0097]本發明的另一實施例包括插入件2600，或者在其它實施例中，帽2600，如圖5所示，且包括單獨的熱區2601，諸如用於加熱折邊或拉伸帶區域。帽/插入件2600安裝於密封杆上。如本文參考密封杆所用的插入件包括安裝到密封杆上，或包括與密封杆一起安裝的組件，作為產生該一個或多個密封的密封區的補充。如本文參考密封杆所用的帽包括形成密封杆上部的組件，其被加熱以形成該一個或多個密封。
[0098]各種實施例提供使用具有或不具有在膜上延伸的穿孔(例如，穿孔可橫穿拉伸帶，且密封可延伸膜的寬度)的區域2601。在區域2601內，提供0.020英寸的雲母層(或者Glastherm HT ?層)2603。NiCr絲布置於一系列腔或孔中(如在圖16中)。這些孔位於每隔0.312英寸處且在區域2601中具有0.030英寸的直徑。插入件0.25英寸寬，且密封(在密封之間製造穿孔)分開0.25英寸。
[0099]圖7所示的插入件2600的側視圖示出布置在區域2601中的孔中的NiCr絲2701。在區域2601中，絲優選地具有0.0089英寸的直徑。絲2701串聯到0.0126 NiCr絲2703(使用壓接結構2705)。較大的絲需要較大的孔(在優選實施例中，0.062英寸)。可選取絲大小以選擇絲電阻，和因此所提供的熱。絲2703釺焊到優選地銀銷上和/或纏繞於優選地銀銷周圍以利用壓接而連接到高溫絲2707。釋放層可放置於絲之上或絲和插入件基部之間。釋放材料可包括:Teflon? 帶、Rulon? 帶、Kapton? 帶、Mica? 帶、Resbond? 塗漆和 Rescor?塗料。如本文所用的釋放層包括密封杆或穿孔器上的表面，其具有幫助防止熔化的膜粘著到表面上的性質的塗層或材料層，且當產生密封或穿孔時釋放層在觸摸膜的表面上或者與觸摸膜的表面相鄰。
[0100]NiCr絲可接通和斷開(電流流動)以控制絲/密封的溫度。舉例而言，可在接觸膜(或襯墊)之後立即接通絲，且在與膜(或襯墊)端部接觸之後立即斷開。替代方案包括在絲2701與2703之間非串聯的連接，更多的熱區(和絲連接/類型)，利用外部電阻器/電位器或電流量值來控制熱，諸如利用PWM。如果使用電位計(pot)，使用者可通過調整該電位計來調整相對溫度。其它實施例包括組合這些特點或其它接通/斷開方案。這個實施例和其它實施例可用於其中穿孔需要鄰近密封放置的任何其它袋，諸如T恤袋，包括加強的T恤袋、拉伸帶袋、側部密封袋等。絲可在用於製造密封的時間的一部分內斷開且在用於形成第一密封的時間的至少一部分內接通。一個實施例需要在絲不與膜接觸時預熱該絲，因此在其與膜接觸時斷開，依靠絲保留的熱來燒孔。
[0101]可使用利用注射器注射到孔內的Resbond?高溫粘合劑來將絲保持於孔中。可使用硬粘合劑或柔性粘合劑，或二者(例如交替地)。柔性粘合劑允許絲撓曲，這可在絲被加熱和冷卻時發生。可利用五個錐點固位螺釘2605或利用平頂固位螺釘保持插入件就位。
[0102]其它替代方案提供絲1502為圓形、矩形絲帶，直的或以均勻或變化間距編織，沿著它們長度具有均勻厚度或不均勻厚度(以形成熱/冷點)，Toss?絲，錐形或異型以在燒掉切割之間製造兩個側密封。異型絲可具有間歇鍍銅以穿孔而非淨割。對於編織絲變化的間距或不同的孔間隔產成變化弱度的弱化區，其允許在膜邊緣比在膜中部更容易用手撕裂袋。其它構想到的設計包括柔性矽酮橡膠加熱器、厚膜加熱技術、燒結陶瓷或類似物，其可購自Watlow Electric Manufacturing公司。然而，另外的替代方案包括使用安裝於PNEUSEAL "橡膠可膨脹膜片上的薄膜加熱技術，PNEUSEAL "橡膠可膨脹膜片可始終保持熱但通過使膜片膨脹和收縮在物理上移動接觸膜和脫離接觸膜。
[0103]優選實施例通過控制交流電壓來控制燒眼絲的熱。交流電就成本而言是優選的，但直流電壓控制可提供更好的控制。優選地使用提供可接受穿孔的最低電壓。舉例而言，在與膜接觸的0.25英寸與雲母下方0.12英寸之間交替編織的0.013〃直徑80/20Ni_Cr絲需要每英寸膜寬度大約20瓦來以每分鐘600英尺在兩層厚的0.75密耳LLDPE膜中燒孔。因此，一旦膜夾於穿孔器與密封襯墊之間，2英寸長的穿孔器將使用10伏脈動接通大約0.25秒。對於0.5秒的滯留時間，穿孔具有大約0.25秒的時間冷卻。因此優選實施例允許穿孔快速加熱和冷卻。在一個實施例中，由直流電機控制器來供應可調整的電壓。其它實施例包括機械變阻器、電位器、或可調整的電阻器。可優選地使用可調整的交流電壓。
[0104]可使用控制器來補償絲壽命中的電阻變化。舉例而言，Toss?控制器具有電流檢測反饋且相應地調整電壓以維持更一致的溫度。可使用PID溫度控制利用熱電偶反饋來控制筒式加熱器，如本領域中所熟知的。
[0105]其它實施例提供製造通氣袋，諸如葉袋。通氣葉袋僅需要在每個穿孔3403周圍的密封3401，而無需連續密封，如圖14所示。使用仿形密封杆和/或控制溫度以在適當位置燒穿的先前實施例來形成單個密封/穿孔。
[0106]也可使用一個密封杆來形成單個密封,或者使用兩個密封杆,兩個密封杆布置成兩個密封摻混在一起形成包括兩個子密封的單個密封(即，在它們之間並無未密封的膜)。子密封大體上平行且在橫向機器方向上在膜上延伸，且在大體上平行的子密封之間形成受弱化區域。可使用上文所述的替代方案中的任何方案製造穿孔。另一實施例提出使用上述實施例之一，但通過將側部密封溫度調得很低來使用以便不形成密封。然後穿孔器形成穿孔且密封是來自穿孔的輔助密封。
[0107]參看圖9，示出密封杆2900的一個實施例，其包括單個密封區和布置於單個密封區內的弱化區。其中形成穿孔的單個密封優選地在機器方向延伸至多0.25英寸或更優選地在形成密封和穿孔之後在膜2912上在機器方向延伸至多0.125英寸。如本文所用的在機器方向延伸包括在沿著平行於膜邊緣伸展的線的密封的一部分上的平均距離。
[0108]密封杆2900在膜2912上形成單個密封。布置於鋁塊2903內的筒式加熱器2901向密封杆2900提供穩定熱。絲或電阻加熱器2911提供額外的熱，其產生密封和受弱化區域。絲2911優選地是直徑為0.009英寸至0.013英寸的NiCr絲。不同熱源組合使得都向密封區和弱化區添加熱，但在此實施例中，絲2911主要向弱化區域提供熱，且加熱器2901可被考慮主要預熱該組件。
[0109]替代方案提供平坦的或其它形狀的電阻絲。平坦絲可具有升高的脊或彎曲以形成弱化區，具有切口，穿孔之間的實體部分位於切口中。在彎曲部下方的空氣可充當絕緣體來影響絲帶的熱分布。
[0110]可使用墊片2905，特別是用於改造，以迫使絲2911與膜2912更緊密接觸。其它實施例需要在折邊或拉伸帶區域中的更大墊補(在一個實施例中大約0.020英寸)，因此在該區域中的膜處於比膜的其餘部分更大的壓力下，從而為該區域提供更大的傳熱，或者完全無墊片。另一實施例在折邊或拉伸帶區域中在襯墊後方提供背襯輪，其迫使襯墊抵靠膜且在該區域中提供更大壓力。
[0111]插入件2907優選地包括或塗有電絕緣或絕熱材料以使絲2911絕緣或絕熱。在各種實施例中，插入件2907或電絕緣材料包括雲母、glastherm、玻璃纖維酹醒樹脂、塑料、聚合物、鋁(具有電絕緣塗層)或其它材料。如本文所用的Glastherm?包括玻璃纖維和耐熱的熱固性樹脂的複合材料。
[0112]釋放層2909布置於插入件2907之上，且優選地包括teflon?、rulon?或kapton?帶。選取釋放層或釋放劑為釋放熔化膜但能耐受密封該膜和將該膜穿孔所需溫度的材料。如本文所用的密封杆或插入件上的釋放層包括下面這樣的層:與密封杆或插入件的其它材料相比，減小了熔化膜在密封杆或插入件上的累積。這個實施例提供膜僅觸摸絲和帶(在插入件上)，但其它實施例提供膜直接觸摸插入件，和/或觸摸鋁塊加熱器。替代方案提出用釋放劑替代釋放層或與釋放層組合塗覆絲。釋放可為施加後來乾燥的液體層，諸如Resbond?、Rescor?、Teflon?塗料、娃酮塗料等。
[0113]單個密封可在整個膜寬度上延伸或者在膜的部分上延伸，且在一個區域中使用兩個密封，諸如折邊或拉伸帶區域。可如上文所述形成這兩個密封。另一實施例提出兩個子密封僅用於拉伸帶區域中，且在其它地方形成無子密封的單個密封，或無子密封的單個密封僅用於拉伸帶區域中，且在其它地方形成兩個子密封。
[0114]各種材料，諸如釋放劑、絕緣體、加熱器、絲等的選擇應考慮膜厚度、穿孔所需溫度(在一個實施例中高達600F或更高)和密封膜的大部分和任何折邊或拉伸帶區域所需的溫度，並應考慮密封表面釋放熔化膜的能力。不當選擇可導致材料過早磨損或熔化膜在密封表面上的過早累積。替代方案提供在預熱它之前更早接通絲，因此其可更快斷開，在膜不與密封杆接觸期間通過例如機械作用、加熱、刷子或鼓風等移除累積的膜。
[0115]其它設計關注包括將用於該機器的膜的類型和厚度範圍，在折邊與其它區域之間遷移的熱，穿孔和密封，襯墊材料，滯留時間，移除或解決膜中的皺紋，累積於密封表面上來自膜的墨水，以及提供不同的壓力區。
[0116]參看圖11，示出密封杆3000的另一實施例，其包括單個密封區和布置於單個密封區內的弱化區。上文形成密封的一般描述和設計考慮也適用於這個和其它實施例。安裝於鋁加熱器3001上的絲或電阻加熱器3003產生密封和受弱化區域。如本文所用的安裝於上面包括直接接觸，或者存在布置於其間的其它層或物品。加熱器3001可為支承杆而不是加熱器。絲3003可如上文所述，且釋放劑可根據需要設於絲3003下方，絲3003上方或者(若需要)可塗覆絲3003。絲3003優選地為縫製到具有電絕緣塗層的鋁杆內的NiCr，和/或絲被塗覆電絕緣體。優選地，絲被塗覆釋放劑(其也可為絕緣體)。
[0117]參看圖11，密封杆3100的另一實施例類似於密封杆3000，但由作為絲3103的補充的薄膜加熱器3103和支承杆或加熱器3101提供熱以在膜2912上形成密封和受弱化區域。
[0118]參看圖12，密封杆3200的另一實施例類似於密封杆3100，但在作為絲3207的補充的薄膜加熱器3203與支承杆或加熱器3201之間提供絕緣體3202以在膜2912上形成密封和受弱化區域。
[0119]參看圖13，單個密封器/穿孔器3300的示意圖包括可固定到密封杆或密封杆插入件的條。密封器3300可易於替換，且因此適用於膜累積於密封器上的應用。密封器3300包括=NiCr絲3301 (其可類似於上文所述的絲)；釋放劑3303，其也優選地為電絕緣體且可類似於上文所述的釋放劑；熱傳導或導熱層3305，優選地包括鋁以傳播由電阻跡線加熱器3307產生的熱，所有這些安裝於兩側帶3309上。因此，帶3309可固定於插入件的頂部用在支承杆或密封杆上，或者直接縛到密封杆上。
[0120]這個實施例的一個修改提出釋放劑為放置於絲上的帶，且在釋放劑上可存在或不存在與將要製造穿孔的位置對準的孔或狹縫，使得絲接觸這些位置中的膜。
[0121]現參看圖15，示出密封杆插入件3500的透視圖，且包括熱鋁塊3501，具有加熱器筒3502。多個銷3503延伸穿過密封杆且產生微穿孔。銷3503布置於塊體3501中的孔中，孔以一定角度布置以避開筒3502。銷3503可為導電的且連接到絲3504以加熱銷3503來輔助穿孔和/或密封。此實施例與其它替代實施例可根據需要組合。舉例而言，可使用銷3503，且利用穿過孔的真空來保持銷3503，和/或它們可與上文關於單個密封杆所述的產生密封和穿孔的許多方式之一組合，在這裡微穿孔輔助產生受弱化區，或者銷3503可為形成穿孔的唯一方式。
[0122]在另一替代方案中，銷或針排在未加熱或加熱密封杆中且壓靠在Kevlar?密封襯墊材料上，Kevlar?密封襯墊材料將更不可能被穿透它的尖銷損壞。銷或針排可放置於襯墊中且利用鼓上的密封杆保持就位，以產生穿孔。同樣，薄膜加熱器和/或在帶或襯墊上的銷可壓靠在簡單鼓面上。如果壓力由帶抵靠彼此施加，將不需要鼓，諸如通過用於兩個帶的橢圓形帶路徑。
[0123]另一實施例提出將使用磁場或感應熱形成密封和穿孔。在密封杆上的磁體(永磁體或電磁體)，和在背襯襯墊中的金屬在穿孔區域中造成額外壓力以在希望的地方熔化孔且在密封區域中造成較小壓力。可產生磁場以在膜上布置成一行。
[0124]另一實施例提出在非圓形迴路(諸如卵形或長形)上或在梭機上一起形成密封和穿孔，總的來說，這些實施例的發明需要在產生穿孔的時間和位置產生密封。
[0125]本發明包括在旋轉鼓中同時穿孔和密封以優選地沿著一個窄密封中部產生穿孔的其它方法。舉例而言，可使用三個交錯NiCr絲縫線排，在這裡外部兩排形成密封且內部排形成穿孔。內部是指在機器方向的內部。
[0126]當膜處於張力下時可利用一個圓形頂封來製造一個密封，使得在密封過程中密封中心變薄/弱化/穿孔。密封杆可具有在頂峰的波紋表面以形成穿孔。
[0127]密封杆可包括放置在成形的非導電材料上的電阻塗層使得確切地在需要熱的密封表面產生熱，且可實現具有各種密封高度的複雜形狀。這可採用薄膜加熱器技術來實現。
[0128]另一實施例需要增加密封襯墊壓力，諸如增加5、10或20倍，優選地為10倍，使得燒孔溫度可從550F-600F降至更多類型塗層和材料可用的更低溫度(許多材料具有500F的最高操作溫度)。
[0129]又一實施例提出包括兩個平行熱條的密封杆，兩個平行熱條在密封期間分開
0.03"至0.06"，以將膜伸展到這兩個條之間的弱化線或穿孔內。
[0130]膜可捲起到鼓密封杆中的1/8"深的凹口中，使得可在鼓表面下方切割孔或燒孔而不會損害密封襯墊。所述捲起可為機械或真空輔助的。
[0131]可使用產生密封和穿孔的其它方法，諸如使用輻射熱、微波或光波，其經調諧對膜進行特殊加熱和穿孔。可自鼓內部塗覆熱膠或液體，使得其將兩個聚合膜熱密封在一起。如果熱液體同時燒孔，可同時進行穿孔。可迫使諸如沙或聚合丸粒的熱固體或熱液體(諸如油)穿過膜使得其使膜穿孔同時形成密封。或者，膜可經受化學處理以與添加劑起反應，使得膜一起熔化且在塗覆過量化學品處熔化穿孔。另一替代方案包括在鼓中塗覆定時活化酸，其允許膜(非密封和非穿孔)纏繞且放置於紙板箱內；然後，定時活化酸產生燒掉密封，因此膜後來變成多個密封/分開的袋。
[0132]可利用導熱密封對膜進行密封，且在經過滯留時間之前，可以以穿孔樣式深冷凍結膜，使得當膜在下遊撓曲時膜在每個穿孔點碎裂。
[0133]現轉至圖16 (密封杆的透視圖)，圖17 (頂視圖)和圖18 (帽的端視圖)，示出產生單個密封的本發明的實施例，在密封內具有穿孔或受弱化區域。密封杆3600可為通常已知的密封杆，且具有本文所述的變化。密封杆3600優選地為鋁杆，具有安裝於其內的點火杆筒式加熱器，且包括在釋放層3603下方的單個密封區域3602，其在膜的拉伸帶區域中形成單個密封。
[0134]在釋放層3613下方的另一單個密封區域3612在膜的其餘部分上形成單個密封(非拉伸帶區域)。所產生的單個密封可具有不均勻的強度但整體上具有充分的強度以成為具有充分完整性的單個密封。釋放層3603和3613優選地為Teflon?帶。單個密封區3602在釋放層3603下方和釋放層3605下方延伸。釋放層3605與穿孔器/加熱絲3607在膜的拉伸帶區域中產生穿孔或受弱化區。釋放層3605優選地為Kapton?帶。上文所述的替代方案可用於此實施例。
[0135]加熱絲3607，優選地NiCr，布置於拉伸帶區域內。加熱絲3607縫製到單個密封區3602內，且也縫製穿過釋放層3605。或者，絲3607可縫製到由鋁或另一類型材料製成的帽3801 內(圖 18)。
[0136]圖18示出帽3801的端視圖，帽3801上具有釋放層3603和3605，且絲3607被示出縫製到帽3801和釋放層3605內。在另一實施例中，帽3801延伸小於整個密封區3603。絲3607安裝於帽3801之上。
[0137]各種替代方案可根據需要組合以設計適合具體需要的制袋機。
[0138]可對本發明做出各種修改，這些修改仍屬於本發明的預期範圍內。因此，顯然，根據本發明，提供用於制袋的方法和設備，其完全滿足上文所述的目的和優點。儘管結合本發明的具體實施例描述了本發明，但是顯然，許多替代、修改和變化對於本領域技術人員將顯而易見。因此，本發明預期涵蓋落入所附權利要求書的精神和寬範圍內的所有這些替代、修改和變型。
【權利要求】
1.一種用於旋轉制袋機的密封器的帽，所述密封器包括安裝於所述帽上的釋放層，和縫製到所述釋放層和所述帽內的加熱絲，其中，所述帽包括密封區域和穿孔區域，其中，所述加熱絲相對於所述密封區域的其餘部分在拉伸帶區域中升高。
2.根據權利要求1所述的帽，其中，所述釋放層包括鄰近所述加熱絲的第一材料和在所述帽的表面上其它位置的第二材料。
3.根據權利要求2所述的帽，其中，所述加熱絲是NiCr絲。
4.根據權利要求1所述的帽，其中，在所述帽中存在多個孔，且所述加熱絲安裝於所述多個孔中和所述多個孔之間。
5.根據權利要求3所述的帽，其中，在所述帽中存在多個孔，且所述加熱絲安裝於所述多個孔中和所述多個孔之間。
6.一種用於旋轉制袋機的穿孔器，其包括用於安裝於加熱器上的釋放層，和縫製到所述釋放層和所述加熱器內的加熱絲，其中，所述加熱絲相對於密封區域的其餘部分在拉伸帶區域中升高。
7.根據權利要求6所述的穿孔器，其中，所述釋放層包括鄰近所述加熱絲的第一材料和在所述加熱器的表面上其它位置的第二材料。
8.根據權利要求7所述的穿孔器，其中，所述加熱絲是NiCr絲。
9.根據權利要求6所述的穿孔器，其中，在所述加熱器中存在多個孔，且所述加熱絲安裝於所述多個孔中和所述多個孔之間。
【文檔編號】B31B1/16GK103753855SQ201310488504
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2008年11月7日 優先權日:2007年11月9日
【發明者】P.A.澤勒, G.T.佩爾維奇 申請人:Cmd 公司