用於封閉管狀或袋狀包裝件、特別是筒狀食品包裝件的方法、結紮器和結紮設備的製作方法

2023-11-01 16:49:57 4

專利名稱:用於封閉管狀或袋狀包裝件、特別是筒狀食品包裝件的方法、結紮器和結紮設備的製作方法
本發明相關於封閉管狀或袋狀包裝件，特別是食品包裝件的方法。藉助於本發明，包裝件的縮頸部分被非金屬的環狀結紮器夾緊，該結紮器在其相對側所受壓緊力的作用下，包裝件的縮頸部分相對變窄，並且在封閉壓力的作用下，能固定其所獲得的形狀。
典型的包裝件是香腸製品，其具有纖維狀材料的多孔性腸衣和用於其它類型食品的袋狀或腸狀包裝，例如包裝湯。這時包裝材料是一種密封的筒狀塑料薄膜材料。所述腸衣是多孔性的，因為產品要進行燻制處理，由此獲得期望的美味和耐久性。為了使產品儘可能長期貯存，塑料薄膜材料應當儘可能密封。
在兩種情況中，幾乎存在同樣的問題，即在縮頸部分的結紮應該非常有效的密封，以致香腸在燻制前和燻制期間夾緊結紮器在通常非常光滑的腸衣上，不產生滑動。而在結紮塑料薄膜外套時，夾板式結紮器同樣也不產生滑動。而且，還應提供有效的密封，防止進入空氣。在這兩種情況中，通常需要應用很高的結紮力，因此存在著破壞薄膜材料的潛在危險。眾所周知，這種有關的產品正在造成大量的浪費。
就結紮的形式而言，習慣上幾乎全部應用金屬鉗形的結紮器，例如U形或C形的金屬帶。該金屬帶在包裝的縮頸區域由合適的夾緊力彎曲，以便在縮頸部分封閉成為一個環。人們能夠說出這些金屬鉗形結紮器的許多優缺點，但是這裡將只敘述由於這些金屬結紮器密封結紮被夾緊材料的能力有限，而產生的極大浪費。以及在金屬結紮中這些金屬鉗形結紮器顯示的一個主要缺點。通常按照現代的標準，任何類型的金屬接觸食品都是有害的。人們也發現這些金屬結紮器明顯地不能以任何特別高的程度密封塑料薄膜包裝。無論如何，至少會伴隨著很大的損壞包裝材料的潛在危險，以致包裝件不密封。近年來，為了增加各種飲食產品的貯存持久性，發展了幾種超級密封塑料薄膜材料。但是，人們認識到只要這些材料不能以同樣高的程度密封，事實上這些發展就是多餘的了。
為了避免使用金屬，已經進行了一些應用塑料結紮器的努力。但是，這些結紮器的設計不適於大尺寸包裝，例如縮頸區粗的包裝。除去不是金屬材料外，塑料結紮器的優點是可以安裝閉鎖裝置。這樣，可以在縮頸區域進行密封，並且以封閉的圓環形狀，固定結紮器。因此，塑料結紮器能夠以很大的力夾緊縮頸區域。在夾緊的縮頸區域，克服彎曲恢復力，保持彎曲形狀的力不受結紮材料的性質限制。
但是，人們已經知道塑料結紮器存在各種缺陷，在本文中將不詳細討論。一般說來，它們是建立在與金屬鉗形結紮器基本概念相同的基礎上，也就是說，塑料結紮器應該用來以足夠的密封性環繞縮頸區域，保證不產生滑動，並且在縮頸區域提供高度的密封。對於大尺寸包裝來說，夫多數已知的塑料結紮器並不適用。因為，它們包括一個U形部分，相互對置部分的孔容納U形部分的插接件，縮頸部分的材料將依靠容納孔的稜夾緊。這樣就增加了導致薄膜材料斷裂的集中夾緊力。
目前，尚未發現任何塑料結紮器在有關縮頸區域能用於產生「超級密封」作用的報告。
無論如何，利用環形結紮器或者主要部分是這種形狀的結紮器完成縮頸區域的結紮是不理想的。基於這個事實，發現了有關本發明的一個主要問題。經驗和計算表明，產生周邊壓縮形成了對傳遞到縮頸區域內層的夾緊力的障礙。當採用高壓力時，被壓縮的周邊材料相應的的薄層由於塑變而產生軸向移動。但是，由於周邊材料與內層材料相互摩擦擠緊，後者被外層材料的移動和形變沿軸向拉伸。這種拉伸是基於非塑性材料的彈性起作用的。並且，由於使用高夾緊力，與周邊材料緊靠著的內層材料在材料塑性變形區延展，超過通常所說的破裂拉伸極限，即材料將破裂，這種情況經常發生。
上述考慮適用於塑料材料的包裝，而且類似的考慮也可以適用於纖維材料的包裝。在這兩種情況中，結論事實上是對採用安全的方法產生高夾緊力來說，沒有一種已知的結紮器是最佳的，即不產生包裝材料的破壞。
在由各種結構的結紮器產生的高夾緊力的應用中，很明顯，並沒有及早認識到在壓緊區空間發生了什麼。根據這一背景，人們應該認識到所說的相當大的浪費。並且，應當相信，本發明在這方面代表了先驅者的工作。對於一般金屬鉗形結紮器的應用來說，在生產的開始階段，對結紮進行的實驗測試是典型的。因此，消耗能夠被控制得儘可能低。那種利用降低結紮壓力，進一步減少損耗的努力，其結果僅僅導致相似的或甚至更大的損耗。這種損耗不是通過材料的破壞，而是通過結紮器不安全地固定在包裝材料上產生的。這就是傳統的按對應的尺寸，在每個縮頸部分安裝兩個或多個夾片。但是，損耗率仍然很高。並且，就相關的最大程度的密封而言，這樣一組夾片將不起任何作用，因為沒有一個夾片可以提供「超級密封」。
綜上所述，很明顯本發明的主要目的是提供一種方法和一個結紮器。該方法和結紮器將能夠由一個相對高的結紮壓力，以縮頸部分材料破損危險相當小的方式結紮縮頸部分。因此，所說的損耗能夠被相當程度地減小，甚至被消除。根據同樣的貢獻，本發明進一步的目的是提供一種方法和結紮器。該方法和結紮器能被用來獲得縮頸部分的「超級密封」。當然，這同樣是極其重要的。
按照本發明的新概念，對於一個高夾緊力和破壞包裝材料危險性小之間的特別理想的關係而言，發現了應該在夾板式結紮器基本上平直的夾板相對的表面部分之間結紮縮頸區域，並導致其被壓縮為最終的形狀。在這個形狀中，縮頸部分的橫截面沿基本上平行於夾板的縱向呈長方形，最好選擇其長度至少為夾板間距離的兩倍。顯而易見，應用的結紮壓力和結紮器的尺寸仍應適應於特殊產品。但是，在這方面已經具有傳統的合適方法。即通過條件的試驗選擇，其結果將急劇減少損耗率。因為所述縮頸區域在基本上平行的夾板之間安放，可以應用相對非常高的結紮壓力，而不會產生材料的損壞。
本發明是建立在縮頸部分受到結紮壓力作用時，對包裝材料特性進行先進的研究基礎上的。並且，發現根據公知的基礎知識或該過程的原始參數，即包裝材料的尺寸和材料常數，這樣就不需要單獨依賴實驗的測試。但是，人們相信就目前來講，當其結論能用簡明術語以及新方法和新設計表達時，闡明發明的理論基礎是不必要的。
簡要說明，在平直和平行的夾板之間施加結紮壓力的物理作用是由於夾板縱向出現的壓縮。夾緊力沒有阻礙地傳遞到縮頸區域內層材料部分，就象沿彎曲的夾緊裝置所發生的那樣。因此，夾緊力將被縮頸區域以一種相對非常「柔軟」的方式吸收，縮頸區域各層材料的特性並無急劇的差異。相對地，縮頸區域在該方向上延伸的物理作用是縮頸區域的壓縮度將比較小。由此，保證了由其壓縮而相互摩擦結合的不同材料不增加實質上的摩擦作用，這樣包裝材料不可能由此而破裂。
所要求的兩個相對的夾板一起夾緊到預期的最終位置是通過在夾板上施加壓力實現的。該夾板基本上是剛性的或是不易彎曲的，並且通過伸長的緊固的插接件與兩端相互連接。至少一個插接件以長度不變，並能以固定方式配置於相對的夾板接收開口中。不同的產品，縮頸部分的總厚度會有些變化。因此，該插接件或多或少地擠入接受開口，甚至或多或少從所說的對應的夾緊板後側伸出。相應地，為了限制不同標準結紮器的數目，對於一個給定的產品，選擇一種類型的結紮器，其插接件端部在結紮器後面伸出。通常，這將存在一些缺點。其中之一是結紮器的突出部分存在著撕裂其他鄰近包裝件的危險。有關塑料結紮器的現有技術中存在著同樣的問題。儘管在很大程度上是由於在結紮器操作中插接件的位移較大。與此相聯繫，人們建議，一般對插接件端部向後伸出的問題，可以用把結紮器部分後側伸出的部分立即切除的方法解決。但是，這被證明是一種不可接受的問題的解決方案。因為與飲食產品相接觸，導致了不精確地切割結紮器部分，出現產品本身也一起被切割的現象。這是絕對不能允許的。
使用本發明，能夠保證具有特定長度的所述插接件的給定形式的結紮器適用於更多不同產品和與其相聯繫的縮頸區域總厚度的變化。
由於插接件夾緊位移小，隨著被結紮的縮頸部分呈長方形輪廓。插接件擠入接受開口，或者超過接受開口的伸出部分相當小。因此，實際上通過規定使用下面兩種方式的任意一種，徹底避免切去所述插接件是可能的。這就是儘管在縮頸部分的厚度出現變化，接收夾板具有這樣的厚度，以便插接件的端頭保持在接收開口的內部，或者插接件由接收夾板後側適當伸出，並且使插接件的外伸端形成光滑的圓形。因此，這兩種結紮器的每一種標準形式的結紮器將適合於各種不同產品。對於縮頸區域的總厚度來說，差異很小的標準產品的結紮不需要切掉插接件的端頭。
本發明的這些結果是非常重要的。與此同時，本發明提供了用一種意義清晰，並且可以重複生產的方法獲得「超級密封」封閉件的實際可能性。這也是很重要的。根據本發明的原則，人們發現闡述和實現超級密封的主要條件實際上相當簡單。同時也清楚為什麼在其他情況下這種密封不能實現。
為了提供一個充分的密封，穿過縮頸區域的所有材料既要堅實地壓在一起，又要堅實地緊靠環繞的夾板。由於包裝薄膜的皺紋和摺疊，在縮頸區域的內部和表面存在沒有密封的窄縫隙。這些縫隙僅僅靠一個足以將薄膜表面的部分密封區壓迫在一起的壓力是不能密閉的。為了封閉這些縫隙，很簡單，需要在每一個有關位置上，向包裝材料施加高壓力，以致塑料材料產生真正的塑性變形。因為在整個縮頸區出現折皺，真正產生整體密封的條件是縮頸區域的每個和所有部分受到相當高的變形壓力，而其任何區域不會由此而破裂。
應用本發明提供的方法，甚至在縮頸區域內部中心區作用如此高而無損壞的壓力，一般來說是可能的。應用現有的金屬鉗形結紮器，某些區域的壓力不是太高就是太低，換句話說，避免這種情形，即壓力在某些區域不會太高或者太低，則是不可能的，其結果必然不能令人滿意。
一些已經公知的塑料結紮器能較好地適用於在縮頸區域提供一個較小變化的壓力。但是，一個問題是，正如已經敘述過的，薄膜材料依靠一個孔的稜邊加載，這樣容易在這個位置被施加的高壓力擠破。另一個問題是在現有技術中，一般力求產生一個接近均勻寬度和厚度的最終受約束的縮頸區。現在，無論從理論上還是在實驗中都已發現，縮頸區域中部實際上不能建立沒有剩餘被損壞材料的變形壓力。除非其厚度，即相對的夾板之間的距離，顯著小於縮頸區域的寬度。同樣，在基本平直，而且相互對置的夾緊部分之間，進行結紮是相當重要的。
實際上，在確定的生產中，當然應該清楚地調整結紮壓力，以便有效地取得所期望的結果，即壓力足夠高，導致材料均衡地塑性變形，而不使材料任何部分被破壞。這些作用不能直接觀察到。但是，可以生產試樣，用於測試和檢查。根據本發明，為了獲得「超級密封」的封閉件，實現上述條件，可用下述方法檢驗;除去夾板，鬆開縮頸部分的筒形包裝材料，然後1.)檢查可見的材料斷面;2.)測量各處的薄膜厚度，確信每個區域的薄膜材料都產生了所說的塑性變形，這與材料的軸向移動，以及恆定厚度的減少有內在聯繫。這樣，當試樣縮頸部分材料的厚度處處都減少時，材料沒有破裂，那麼施加的壓力就是準確的。施加該準確的結紮壓力，可以獲得所述「超級密封」的效果。這樣，就可以開始或繼續以同樣的生產條件在包裝產品上安裝專門選擇的結紮器。
隨著塑料結紮器的使用，結紮器被固定，並且在拆除施加壓力的工具後，結紮器在縮頸區域，受壓縮材料彈性力的影響將產生少許膨脹。通常這是許可的，因為已知採用高壓緊力而產生的密封程度高，甚至在相當大的壓力減壓後也將保持不變。
結紮器的固定，即在夾板上閉鎖插接件應當是有效的，以便在夾緊工具的壓力消除後，插接件不會顯著地向後移動。但是，按照上文所述，相當微量的向後移動自然是可以的，這將大大便於設計出良好的、適用的結紮器。
為了在縮頸區獲得完善的密封，通常需要壓縮材料的值為縮頸區橫截面形狀的10-50%。特定塑料薄膜材料的彈性模量，即塑料材料相當大的軸向位移對於確保密封任何形式的軸向漏洞將是十分有效的。實際上隨著低彈性模量薄膜材料的應用，對材料的整體性來說，使用重量輕，軸向尺寸小，而且堅固的環形結紮件進行結紮是有害的。因為縮頸區的最外層材料可以由於相當薄的結紮器夾板一起猛烈結紮而破裂。為了這個目的，理想的情況是寧可採用高或長的結紮器。這種結紮器將沿著加大的縮頸部分的外部區域分配壓力。這樣對薄膜材料比較柔和。對於產生的全部軸向膨脹，包裝材料也將被充分夾緊。而且，由於使用相對長的結紮器，所述的軸向膨脹很容易被抑制，其中，鄰近軸向端部的結紮器摩擦夾緊材料部分的反彈力可以將膨脹力吸收。
但是相應的，這種較長的結紮器價格高。並且，對本發明來說，重要的認識是「短」結紮器的應用將獲得一致結果。就是說通過設計出用於結紮器結紮動作的一個適當工具來取得。這樣，這種預期的效果能夠由被夾緊的材料不產生自由軸向移動的方法來獲得，即僅僅在結紮區域的外側從外部夾住材料來獲得。這種藉助於專門的結紮工具，與結紮器的結紮動作相聯繫，能夠在結紮器相對端外側附近結紮縮頸材料區。由此，提供限制材料軸向膨脹的摩擦阻力，與實際結紮區彈性模量的增加相對應，以致高結紮力可以施加於一個「短」結紮器，而不會造成材料的損壞。當所述的結紮壓力被消除，並且所述的夾緊工具被卸去時，結紮壓力可導致一定的隨後膨脹。但是，如前所述，當只要預先保證真實的壓縮和結紮區所有材料區域的軸向移動都能獲得時，在夾緊區內部相關的壓力是否減小就不是重要的。
重要的是，所述結紮器開口應當預先配置，使其與縮頸部分的橫截面形狀十分近似。這樣，夾板之間壓縮的包裝材料不用產生很大側向變形，就能達到與夾板之間橫向穿過的插接件相結合的目的。
現參考附圖詳細說明在從屬權利要求
中進一步限定的
發明內容
。
圖1是本發明結紮器的透視部件分解圖;
圖2-4是結紮器的使用方式的示意圖;
圖5和圖6分別是變換型式的結紮器的透視圖和剖視圖;
圖7和圖8是結紮器的另外兩個實施例的相應的視圖;
圖9是準備使用的另一種結紮器實施例的透視圖;
圖10-13表示「超級密封」結紮過程的平面視圖;
圖14-17是相應的縱向剖視圖;
圖18是另一種變換型式結紮器的示意性平面視圖;
圖19是使用輔助工具的結紮操作的局部剖面的側視圖;
圖20是相應的透視圖;
圖21是結紮器在縮頸封裝部分應用的透視圖;
圖22是相應的表示局部剖面的俯視圖。
圖1-4所示的結紮器由一個帶有一個夾板4和兩個插頭6的U形構件2和一個較厚的、帶有兩插頭6的插入孔10的可拆卸的夾座板8。光滑插頭6的端部設有帶細波紋側壁的縱向槽12，並在每個插頭端部設置一個向前伸出的楔形體14，這個楔形體14通過一個易損壞的接頭16安裝到插頭的端部，以便當楔形體14被推入槽12時將接頭16破壞，從而使插頭的端部被橫向展寬，楔形體14的側壁也為波紋形狀。
如圖2所示楔形體14是這樣設置的，以便當兩個結紮器部件2和8圍繞一個具有外薄膜套的圓筒狀包裝的縮頸部件18合在一起時，楔形體14可插入孔10。如圖3中壓力箭頭所示，通過部件的進一步壓合，使夾板4和8在縮頸部位18上施加一個所要求的、預先確定的壓緊力，使縮頸部位18被壓縮到一個在給定的公差範圍內的確定厚度。對於特定的產品已選定了適合於包裝薄膜總橫截面積的夾板2、8，以便當結紮器的結紮面積的形狀為平行於夾板4和8的縱向長方形時，使縮頸部位18在最終位置可(完全地或幾乎完全地)充滿插頭6之間的整個空間。最好，插頭6之間的寬度至少應是夾板4和8之間距離的兩倍。
當結紮器處於未作圖示的夾緊工具之間的最終位置時，楔形體14被壓入或打入槽12，見圖4，因而插頭6的端部在孔10的內側脹開，並被鎖住而不能從孔10脫出。作為這種鎖緊方式的改進，可將孔10的後部略微擴大或將孔10的進口端略微縮小。
如果結紮的產品是香腸類，即帶有疏鬆的外皮，只要縮頸部位18差不多充滿插頭6之間的間隙就足夠了。而要得到超級密封的塑料包裝，則必須按下面詳細說明的將所述的間隙完全充滿，而在這兩種情況下，所述夾板4和8之間的長方形縮頸部位均處於不致使包裝材料破裂而又具有相當高的夾緊壓力之下。因此，在這兩種情況下均可實現牢固地夾緊縮頸部位。
此外，在這兩種情況下，要保證插頭的自由端完全地插入孔10以免它們向後伸出而刺破包裝物品。這裡會出現一個問題，就是當形成連續縮頸部位18時，使夾座板8的厚度應適合於包裝的總橫截面積的預期的或已知的公差。實際上，當然可以只對一定數量的具有不同厚度的夾座板8採用相應數量的孔10之間的不同距離，但現已發現對於實際的需要只需選較少幾種不同的結紮器的標準尺寸就足夠了。插頭的端部可能會從夾座板的後部伸出一小部分，這與插頭安裝到夾座板8上的方式無關，如果插頭的自由端形成光滑的圓角而不出現規則的裂紋則是允許的，並不需要將其切掉。
當然，關於插頭端部自由地伸出的問題，只要按照標準使用恰當厚的夾座板8就可以解決。但任何不必要的過大的尺寸即意味著無意義的浪費成本，這對於用於上述目的的數以百萬或數十億的結紮器來說，是一個十分重要的問題。
如上所述，儘管可允許相對設置的夾板4和8稍微有些區別，但最理想的夾板4和8應是直的或應保持平直狀態。縮頸部件18將力圖使夾板脹開並使夾板向外彎曲。由於增加了夾座板8的厚度，使夾座板8不容易彎曲，而夾板4也必須作相同的加厚設計，使它可以承受住當放開工具的夾緊壓力時產生的向外彎曲的變形。為了避免夾板4的尺寸過大，可增加工具夾緊力使之稍微大於預定的最終壓力，這樣當結紮器脫離工具時，正是這個預定的最終壓力的形成，縮頸部位18的內部壓力只能使夾板4稍微向外彎曲。另一方面，夾緊壓力可加在夾座板8和插頭6的狹窄的前部之間，即加在夾板部件4的外端上，並且可以使這個夾板部件稍向內彎，以便當僅在插頭前端部施加壓力時，使得夾板部件伸直，將與夾板4配合的夾緊工具稍稍弄彎一些也會產生同樣的效果。
在圖5和圖6所示的結紮器中，將金屬銷20預先放在夾座板8的相應的端部而不使它一開始就插入相應的孔10。可以看出，通過銷20可將插頭6鎖在它們的最終位置。如圖6的左側所示，在朝另一個銷20的方向對銷20施加壓力，使之穿過插頭的端部擠入孔10的內壁材料中。如圖6右側虛線所示，插頭的自由端可以製成如前所述的圓角，這樣即使它們最終從夾座板8的後部伸出也不必將它們切掉。
在圖7所示的結紮器中，插頭6上開有橫向中間槽22，該槽與安裝在夾座板8相應端部的楔形件24相配合。楔形件24設置在夾座板8相應端部的凹槽中。將楔形件24向裡推入槽22，通過楔形件的脹力可將插頭的端部鎖住。
在圖8所示的結紮器中，夾板部分4和8的一端通過一個插頭部分7將其永久性地相互聯接在一起。該部分7構成或包括一個鉸鏈部分，因而兩個夾板可以實線所示的打開位置關閉到虛線所示的閉合位置。夾板4上的插頭的自由端26可插入夾板8的自由端上的帶孔的插口部分28，插口部分28上的小孔以標號30表示。插頭部分26上帶有象凸起一樣的倒鉤32，而孔30也帶有相應的反向倒釣部分34，當插頭部分26插入孔30中就會被有效地固定，使之不會從孔30中脫出。既然如此，同以上各圖中的插頭6一樣，其插頭並不是準確地固定在夾板4和8上的最終的夾緊壓力脫開的位置上，而是如上所述，通常允許少量退回。如其他實施例一樣，夾板4和8可以是直的，而圖8表示的夾板4和8允許某種程度的彎曲。當插頭7不可調時，夾板4和8在其最終位置就不會完全平行，但另一方面，如果無損於本發明的主要優點，通常可允許少量偏離理想狀態。
圖9所示的塑料結紮器由一個U形構件36和一個可拆卸的橫夾板42組成，U形構件有一個帶有前伸的插頭40的基礎夾板38，橫夾板42設有用於插入插頭40的孔44。可以看到，一個筒狀包裝件48的縮頸部位46側向穿過U形構件36，在筒狀包裝件48中可以裝有硬質的、半硬質的或液體的食品。插頭40的外側設置較小的倒鉤形波紋50，使適合於同每個孔44外側壁上相應的緊固稜條52相配合。
通過簡單的用插頭40插入孔44使夾板部分38和42合在一起來綑紮縮頸部位46。這裡的目的是要獲得塑料包裝材料53的縮頸部位46非常嚴密的「超級密封」結紮。不能預想可通過有控制地摺疊或其它方式使材料特別有規律地排列在縮頸區域中，但僅僅把材料收攏在一起並置於U形構件36開口的內側，然後即將該構件與橫夾板42合攏。
如圖10所示，在最初階段插頭40剛剛伸至孔44的前端，在縮頸部位46的薄膜材料開始阻礙夾板38和42合攏到一起時，薄膜材料52仍然只是鬆散地包裝在一起，甚至還沒有完全充滿結紮器的開口。
如圖11所示，在緊接著的第二階段，對夾板38和42在使它們合攏的方向施加壓力，直到完全壓緊，即一直到封閉貫穿綑紮區域的整個軸向通道，這時相應的結紮器的開口幾乎與薄膜材料52的總橫截面積相等。被直接置於對置的夾板中部的薄膜材料52將受到最高的壓力，而只要易變形的薄膜材料繼續向外朝著拐角區域移動，則鄰近拐角區域的壓力減小到零，正是由於這種材料是易變形的，在鄰近拐角區域的最初壓力建立之前，在所述較高壓力區域的材料會有某種程度的軸向延伸，當這種情況發生時，薄膜材料的總橫截面積與它在自由狀態時相比含有某種程度的減小。
在材料被向外擠壓到結紮器的拐角處之前，已使薄膜材料緊貼住插頭40的中間部位，在這些部位，藉助壓緊的縮頸區域的材料的內部摩擦，將會出現一對相對的壓縮區域，它將起到在夾板38和42的各自相對的端部之間的壓力橋的作用。因此，在夾板上所施加的夾緊力不會立即轉移到綑紮部位的中心區域。同樣，由於這個原因，提供的最初壓力出現在每一部位上，並且綑紮橫截面的各個部分都需要一個已經在夾板上形成的相當大的夾緊壓力。藉助於這種壓力，一個一定量的軸向延伸將擴展到鄰近夾板38，42中間部分的薄膜材料和相對應的連接插頭40。
如上所述，相應的情況是不可能使局限在很窄的圓周長度或部分長度上的縮頸區域獲得足夠大的夾緊壓力，因為只要所提供的壓力沒有大到足以使表面材料破壞，一個環形壓力橋的建立完全可以阻止中心部分壓力的形成。
如果插頭40的有效長度大於夾板38，42的有效長度或者大於夾板38、40的一半，上述的問題同樣適用於所示的結紮器。在這種情況下，沿著插頭的壓力橋表明，在所述的壓力橋中的材料被壓縮而損壞之前，通過進一步壓合夾板而使縮頸部分的中心區域形成，最初的壓力是不可能的，而此後也不能獲得一個完全的密封。
這就是為什麼要求夾板之間的綑紮橫截面為扁平形，這一點是十分重要的。
如圖12所示，為了得到一種完全的密封，要對夾板38、42進一步施加壓力使之合併，從而縮頸材料就會產生一定的變形，並且其橫截面的每一部分都會產生軸向延伸。在整個橫截面上，軸向延伸的程度是不相同的，但只要所有各處都產生某種程度的延伸，上述問題並不是很重要的。
如圖13所示，當夾緊工具移開結紮器時，夾板會有某種程度的向外凸出。但是，在已經獲得了全部的變形之後，可允許變形後的縮頸部位上壓力減小。由於有倒鉤形部分50、52，U形構件可自鎖在夾緊工具撤開的位置，但如果倒鉤形部分是粗糙的，則會產生一定量的回移。但是這種情況是允許的，特別是材料的彈性模量較低時可以允許。對於較高的彈性模量最好是用於無級自鎖型的結紮器，例如，如圖1-7所示的結紮器。
縮頸區域中部的壓力分布用圖解法表示在圖14-17中，其中部分共有壓力的強度由所示的a-d標出。
壓強a差不多為0，它表示夾板剛剛合起來但還沒有壓縮縮頸部位的壓力(圖9和圖10)。
圖15中的壓強b表示在中間區域略有增加的壓力，這時如在相關的圖11中所討論的，夾板被向前推進到使材料完全受到壓縮。還應注意，靠近夾板的壓力略高於壓強b。
壓強c表示圖12中的材料變形區上中心部分的最大壓力。
圖17中的壓強d表示圖13中的外部夾緊壓力釋放後的最終壓力，表示材料受壓狀態的垂直線還可以表示材料的軸向延伸程度。
圖10-13表示插頭40從夾板42後側伸出的相應的情況，切斷插頭的情況如圖13中虛線所示。應該強調這裡有兩種可能性，如圖1-6有關的討論中所述的，預先嚴格地選擇適應於包裝產品的結紮器，這樣可省去切插頭。圖18還表示了一種自鎖的結紮器，其插頭是光滑的，而在插入插頭的孔中設置銳利的形如倒鉤的邊緣56，這個邊緣可卡入插頭側面，並以此來防止插頭從孔中縮回。
必須保證插頭不會把包裝材料帶入插頭插入孔，即在插頭端開始插入孔中之前，應保持包裝材料遠離孔的端部，並且插頭和插孔應相對設置，以使插頭插入部分的側面與相應的插孔邊緣緊緊嚙合，同時在壓力形成期間，使包裝材料不會擠入插頭和孔緣之間的縫隙。
從理論上說，夾板最好較長，這樣縮頸區域在夾板的最終形狀內會被拉得極為細長，但是這理所當然地要使夾板很重，以保證所要求的剛度。實際上，不必使縮頸區域比基本上具有側邊比例為1∶8的大致相應的矩形更為扁平，一般為1∶4左右。而對於獲得總橫截面積的有效的壓縮和變形最終的比例為1∶2基本上也是大的。
根據對橫截面積和要綑紮的包裝材料的類型的了解，可以這樣來預選一種合適的結紮器的尺寸，即當經壓縮而變形，例如變形20-40%或按所要求的變形量，應使最終縮頸面積保持在邊長比例基本上在1∶2.5-1∶6之間的矩形開口中。據此，至少可以暫時確定結紮器的寬度(夾板的長度)。然後可以這樣來選擇插頭6和40的長度，也就是使處於疏鬆狀態的包裝材料(圖2、9、10)保持在U形構件2或36中，以便在包裝材料上的壓力形成之前，就使插頭端部剛剛插入孔10、44。剩下的參數就是夾座板8、42的厚度，這個參數最理想的選擇就是，使插頭的自由端在最終夾緊的階段基本上不會從夾板的後面伸出。這樣夾板的厚度可以很容易地通過實際的試驗來選擇。
實際上，控制夾緊動作使縮頸區域最終達到所要求的尺寸或夾板之間的厚度確實極為重要。使夾緊壓力加大到足以使材料流動，當測量出有效的變形達到例如所述的20-40%時，需要立即解除壓力，或者需要儘量準確地限定夾緊工具的工作行程，以便在達到預定最終縮頸厚度時，使夾板的夾緊位移停止。為此目的，工具設備最好帶有適用的、可調的止動裝置。
所要提供的壓力並不是很高的，只要達到能使材料變形就夠了。通常，壓力在結紮器的有效寬度上每毫米100Kp即足夠了。
根據對包裝材料和結紮器的所有有關材料係數的詳細了解，可以建立縮頸面積允許形狀和獲得所述超級密封所需的最小極限夾緊壓力的確定的理論公式和經驗公式。在這裡不必對此作更為詳細的討論，因為如前所述，可以根據試驗來弄清楚怎樣通過調整來得到準確的條件。
另外，一旦根據本發明的原理可能獲得的預期結果最終得以證實，相信將會有更有資格的專家從物理計算的角度來討論這個問題。換句話說，當人們認識預期的結果是可以達到的時候，就會引起專家對這個問題進一步研究。並且將會看到有可能對本發明作出科學的驗證。同時還會出現將本發明成功地用於各種產品條件而獲得至少比且前的密封效果好10-100倍的效果的有關說明。
如前所述，為了增加材料軸向位移的阻力，在結紮器外部設置一個縮頸材料的外夾持裝置可能是有利的。這一措施特別適合於彈性模量較低的包裝材料，即相當軟的材料。這將有可能減小所要求的夾緊壓力和減小相對設置的夾板相互夾持的位移，因此可以減小結紮器的厚度，並可以縮短結紮器的軸向尺寸，以便使這個廉價的結紮器得以應用。這項技術示意性地表示在圖19和圖20中。圖19和20中表示了部分筒形夾緊件58，從鄰近結紮器兩端的相對側面對包裝縮頸施加壓力的情況，由箭頭60表示的夾緊件還帶有其它必備工具的結紮器的工具設備，用於將結紮器的夾板向一起夾緊。當然應注意，夾緊件58不得將材料壓壞，然而儘管夾緊件在圖中表示為弓形，但更為可取的是將夾緊件做成緊靠著相應的結紮器夾板的位置上進行操作的扁平形構件。
圖21和圖22表示通過沿著在對置的導板之間的槽62移動縮頸區域來安裝縮頸區域18、46上的結紮器，而導板64設在綑紮位置的上部和下部兩處，在槽62的入口端有一個較寬的部分66，通過將縮頸部分插入其中可以使縮頸面積變窄。通過一個適用的夾持器或支架裝置68使U形件2或36保持在槽62的出口端，使其插頭自由端稍微伸過導板64的外端。通過夾座板8或42沿著槽推動縮頸材料，而夾座板8或42本身又由適用的驅動裝置推動(圖中未示出)，特別是從平面圖22可以看出，由於這種安排，當插頭端部插入夾座板的插孔中的時候可以確保縮頸材料遠離夾座板的插孔，而另一方面，在材料被向著相對的夾板4、38方向的夾座板進一步的夾緊移動給予最初壓縮之前，也可以確保材料已經充滿整個結紮器開口。綑紮區域可橫向移動，並且動作反覆進行。如果使用夾緊件58(圖19、20)應將它們分別放置在導板64的上下兩處。
最後說明達到超級密封包裝的幾個實施例實施例1包裝材料BC-1 Cryoval美國屈服點450Kp/cm2彈性模量3.600Kp/cm2
厚度0.059mm周邊長度500mm斷裂伸長135%結紮器高度6mm結紮器有效寬度7mm變形前結紮器有效厚度4.2mm變形後結紮器有效厚度2.8mm適用夾緊壓力700-800Kp(在2.8mm處夾緊停止)實施例2包裝材料BT-1，Cryoval美國屈服點500Kp/cm2彈性模量4.600Kp/cm2厚度0.08mm周邊長度800mm摩擦係數(測出的)0.20斷裂伸長130%結紮器高度7mm結紮器有效寬度12mm變形前結紮器有效厚度5.4mm變形後結紮器有效厚度2.5mm適用夾緊壓力1，200Kp在這個實施例中，變形的極限尺寸是近似的，並且為了增加可靠性，使用圖19和20的外夾緊裝置是可行的。
實施例是基於材料的各種性能的公稱值，並沒有考慮這些數值的各種可能的公差範圍。
實施例 3 4材料聚酯 聚乙烯屈服點Kp/cm2800 130彈性模量Kp/cm213，200 2，100厚度mm 0.0175 0.095周邊長度mm 400 800摩擦係數0.24 0.27斷裂伸長25% 410%結紮器高度mm 5 7寬度mm 4 16+厚度mm 1.75 4.75變形前mm 1.45 2.6 變形後壓力Kp 400 700在實施例4中，如使用圖19和20所示的夾緊器58可減少結紮器厚度。
權利要求
1.一種封閉管狀包裝件或袋狀包裝件，特別是食品包裝件的方法，由一個環形非金屬夾板式結紮器夾緊包裝件的縮頸部分，通過一個適用的來自結紮器相對兩側的夾緊壓力使該結紮器在縮頸部分周圍變窄，當結紮器承受了一個最終的夾緊壓力後，即使其所要獲得的形狀得以固定，其特徵是該縮頸部分18、46被夾在結紮器的基本平直的夾板4、8、38、42的相對的表面部分之間，並被壓成其最終緊密的形狀，在基本平行於夾板的縱向，其最終形狀的橫截面為矩形，最好其長度至少為夾板之間距離的兩倍。
2.根據權利要求
1的方法，其特徵是，結紮器部分6、40、26、28同相對設置的夾板的端部分別互相連接，至少在一端，一個夾板4、38上的插接件能夠以鎖緊的方式被接收到在相對的夾板中的接收通道10、30、44中，實現該方法可不必切除插接件的自由端，在其不破裂的情況下，可使其完全地裝在所述的通道內部，或者，如果它伸出通道的後端，可使其端部具有光滑圓角。
3.根據權利要求
1的方法，特別是為了獲得收縮了的塑料包裝的極為有效的密封，其特徵是選擇結紮器的尺寸，並使縮頸材料在所述的結紮器的最終形狀內完全充滿結紮器的開口，材料要承受夾板之間的壓緊力，以便在最終縮頸區域的每個部分或所有部分，使塑料材料產生一個低於斷裂伸長的有效的軸向位移，從而呈現出一個完全的軸向延伸狀態。
4.根據權利要求
3的方法，其特徵是將適用的壓力始終保持在足以使縮頸材料變形的範圍，並且，使相對設置的夾板機械地停止在某個相互之間的距離上，這個距離與夾板之間的有效距離相對應，其大小為保證材料全部產生軸向延伸所必要的尺寸。
5.根據權利要求
4的方法，其特徵是為了減少軸向延伸的材料斷裂延伸，而採用較小軸向尺寸的結紮器，將接近結紮器的相對的端部外側的縮頸包裝材料機械地夾持在夾持工具58之間，而在材料軸向位置穩定的同時，將夾板壓入其最終位置。
6.一種按照權利要求
1或3的方法得到的用於封閉管狀或袋狀包裝的夾板式結紮器，由一種非金屬材料製成，由兩個相對設置的夾緊部分和用於將夾緊部分連接在一起，並位於夾緊部分之間的連接裝置組成一個環狀結紮器結構，當從它的側面相對於縮頸的包裝部分對夾緊部分施加壓力時，可以使至少一個所述的連接裝置6、26、30、40鎖入夾緊部分4、8、38、42的相應部分，同時保持夾緊部分之間的間隙，其特徵是相對設置的夾緊部分由基本平直的夾板4、8、38、42構成，連接裝置6、26、28、40的結構應使結紮器可以在未經壓縮的縮頸部分的周圍閉合，並可以使夾板壓合而將縮頸部分壓成最終形狀，當縮頸部分處於最終形狀時，夾板基本上平行，並且兩夾板之間的間距小於相對應的連接裝置之間的間距。
7.根據權利要求
6的結紮器，其特徵是在一個夾板4、38的每一端設有一個橫向伸出的插接件6、40，以形成一個底部平直的剛性U形構件，而外夾板8、42則帶有兩個單獨用於接收插接件的孔10、44，在相應的每個插接件和/或孔中設置止動裝置14、20、24、50、56用以鎖住插接件，防止其從孔中退出。
8.根據權利要求
7的結紮器，其特徵是止動裝置由從插接件自由端伸出的楔形體14構成，以致楔形體14可以隨著插接件端部6插入孔10，為了將插接件端部的橫截面展寬，使之足以將插接件在孔中被鎖住，可以從孔的另一端再次對插接件14施加壓力。
9.一種利用權利要求
1、3或5的方法，在縮頸包裝部位固定夾板式結紮器的設備，設有對著縮頸部位向相對置的結紮器部分施加壓力的裝置60，其特徵是為穩定包裝材料，防止被夾板式結紮器圍住的區域內，材料產生過量的軸向位移，還設有可在鄰近結紮器的相對的軸向端部外側，夾持縮頸材料的夾持裝置58。
專利摘要
通過在包裝件的縮頸處安裝一個結紮器，封閉含有食品的筒狀包裝件，涉及到長期存在的高損耗率的問題，即結紮器不是損壞包裝材料，就是滑離縮頸處。本申請公開了一種方法和結紮器，即使用結紮器獲得非常牢固的結紮，而能夠不破壞包裝材料；與密封塑料包裝相聯繫，甚至能夠由此提供一個「超級密封」的封閉件；通過在相對的平直夾板之間，使縮頸的橫截面成為長方形，並且夾板一起受壓，以便使材料產生可控制的平滑變形。
文檔編號B65D33/17GK87104682SQ87104682
公開日1988年4月6日 申請日期1987年5月29日
發明者弗萊明·克羅曼, 埃裡克·馬德森 申請人:埃姆克-塔瑪科公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan