用於雷射刻痕包裝的方法
2023-06-27 06:06:06
專利名稱：用於雷射刻痕包裝的方法
技術領域：
本申請涉及一種包裝件，尤其涉及一種易開啟的食品包裝。
背景技術：
現有技術中已知各種包裝方法和類型。商業包裝時需考慮的事項包括保護包裝件的內容物及包裝件對於包裝件中的內容物在消費者或使用者使用時的可使用性。例如，當進行食品包裝時，產品通常被密封入包裝件中以優化儲存期限。當消費者購買產品時，消費者必須打開包裝件以接近儲存在其中的產品。但是，通過被密封的包裝件接近產品，通常需要費較大的力來打開包裝件。對於某些包裝件，例如粘貼包裝件的包裝件，其也有利於容易地、完全地除去包裝件的一端以允許內容物被完全傾倒出。例如，在要將包裝件的內容物倒入溶液中進行混合的場合，例如倒入要被調味的飲料產品，包裝件應當被密封以避免內容物受潮並且可被消費者容易地打開。此類包裝件通常通過垂直-成型-填充-和-密封工藝製成，其中薄片材料被摺疊和密封。該被密封的材料被剪切並在一端密封，然後被填充以包裝件的內容物。然後第二端也被剪切和密封，從而將內容物密封於包裝件中。為了打開該包裝件，使用者必須扯開密封或剪切或撕扯該包裝件。已在此類包裝件中加入了各種特徵以幫助消費者打開包裝件。通過一種方法，包裝件的一側被剪切為消費者提供撕開包裝件的起點。但是，該方法需要包裝件圍繞切口部分密封，這需要額外的製造資源和努力。通過另一種已知的方法，包裝件的側邊緣通過物理微磨損工藝形成削弱包裝件的側邊，從而當使用者施加撕扯力打開包裝件時包裝件在邊緣處更容易地撕開。但是，採用該方法或上面所述的剪切方法，包裝件將僅僅沿著自然存在於包裝件材料上的削弱部分撕開，從而該撕扯不能在包裝件上直線擴展。此外，若使用者沒有施加過分額外的力，撕扯通常在延伸於包裝件長度上的密封件處停止。另一已知的有助於打開包裝件的方法包括沿一給定的線削弱包裝件材料，從而打開包裝件時撕扯可能沿該線擴展。這一方法包括利用雷射燒蝕(ablating)包裝件材料。雷射沿橫過材料的線破壞包裝件材料而不貫通整個包裝件材料。因此，當使用者撕扯包裝件時，包裝件很有可能沿被雷射破壞的部分撕開。但是，當包裝件被雷射一直橫過包裝件地刻痕時，包裝件常常變得太脆弱以至於在製造過程中或將要開啟包裝件之前使用者正常拿著的時候它不能保持完整。已知在包裝件材料上雷射刻出圖形以提供用於載重包裝件的額外強度，例如泥土或類似的相對較重的材料的袋子。已公開的內容中教導了對於這一應用沿撕裂線的被雷射刻痕的材料與未被雷射刻痕的材料的長度比為約I到2 ;換言之，雷射將刻出一條長度約為每個被刻痕部分之間的居間的未刻痕材料長度一半的線。未刻痕部分相對於刻痕部分的數量的增加將為這種載重袋提供增加的材料強度，但是對於較小的食品包裝件，雷射刻痕的這一比例將不能令人滿意地得到一條乾淨地且連貫地直線跨越包裝件的撕裂線，或保證雷射劃痕將能呈現在包裝件和密封邊緣上，為開始撕扯和橫過包裝件的密封擴展撕扯提供額外的便利。
發明內容
在本發明的一個實施例中，提供一種製造包裝件的方法，該方法包括雷射刻出橫過位於薄片材料的第一邊緣部分和第二邊緣部分之間的薄片材料的燒蝕圖案，其中所述燒蝕圖案包括一系列長度為約I毫米至約3毫米、被長度為約0. 25毫米至約0. 75毫米的未燒蝕部分間隔開的燒蝕部分；將薄片材料進給到實施垂直-成型-填充-和-密封工藝的裝置；沿垂直方向密封薄片材料以形成至少一個密封件；使薄片材料在實施垂直-成型-填充-和-密封工藝的裝置中前進；在包裝件的第一端的橫過所述至少一個密封件處薄片材料被水平地密封和切斷；以及在包裝件的第二端處薄片材料被切斷，燒蝕圖案位於所述第一端和第二端之間。
上面所述的要求可通過下面將要詳細描述的用於雷射刻痕包裝的方法和裝置至少部分地滿足，尤其當與附圖結合來考慮時，其中圖1包括用於形成根據本發明的各個實施例構造的包裝件的薄片材料的平面圖；圖2包括根據本發明的各個實施例構造的包裝件的底部平面圖；圖3包括根據本發明的各個實施例構造的包裝件的一部分的頂部平面圖；圖4包括當使用者向包裝件的一個邊緣施加撕扯力時圖3中的部分包裝件的頂部平面圖；圖5包括根據本發明的各個實施例構造的包裝件的側視圖，其中包裝件的一個端部被完全除去以完全清空內容物；圖6包括根據本發明的各個實施例構造的三層薄片材料的透視圖；圖7包括沿著一沿燒蝕圖案的斷面的根據本發明的各個實施例構造的三層薄片材料的正視圖；圖8包括根據本發明的各個實施例構造的兩層薄片材料的透視圖；圖9包括沿著一沿燒蝕圖案的斷面的根據本發明的各個實施例構造的兩層薄片材料的正視圖；圖10包括根據本發明的各個實施例構造的用於形成具有翼式密封件的包裝件的薄片材料的透視圖；圖11包括根據本發明的各個實施例構造的具有翼式密封件的包裝件的透視圖12包括根據本發明的各個實施例構造的用於形成具有疊置密封件的包裝件的薄片材料的透視圖；圖13包括根據本發明的各個實施例構造的具有疊置密封件的包裝件的透視圖；圖14包括根據本發明的各個實施例構造的具有兩薄片材料的包裝件的透視圖；圖15包括圖14中的包裝件沿Z-Z線的截面圖；圖16包括垂直-成型-填充-和-密封裝置的各元件的透視圖；圖17示出了測試的結果；圖18中的表格示出虛線燒蝕圖案具有始終如一的優於具有連續劃痕的包裝件的拉伸強度。本領域技術人員將能理解到附圖中的元件是為了簡要和清楚而示出且並不必要按比例繪製。例如，圖中某些元件的尺寸和/或相對位置可能相對於其他元件被放大了以利於更好地理解本發明的各個實施例。而且，為了便於較小妨礙地理解本發明的各個實施例，在一商業上可行的實施例中有用或必需的一些常規但容易理解的元件通常未被繪出。還應當理解某些操作和/或步驟可能以特定的發生順序被描述或繪出，但本領域技術人員應當理解這種與順序有關的特徵並非實際需要的。還應當理解這裡採用的術語和表達具有通常的技術含義，正如上面提到的本領域技術人員所能理解的那樣，除非在這裡另外提出有不同的特別的含義。
具體實施例方式大體上來說，根據各個實施例，通過垂直-成型-填充-和-密封工藝形成的包裝件包括邊緣部分被密封以製成垂直套管的薄片材料。該薄片材料還包括在垂直套管的每個端部用於製成密封包裝件的第一密封端和第二密封端。包裝件包括跨越薄片材料延伸的雷射刻出的燒蝕圖案，燒蝕部分具有被未燒蝕部分間隔開的大約I毫米至大約3毫米的長度，未燒蝕部分具有大約0. 25毫米至大約0. 75毫米的長度。該包裝件典型地具有約75毫米至約200毫米的垂直長度。如此構造，該包裝件提供了一種使用者可沿包裝件的燒蝕圖案開啟的密封容器。該包裝件可容納食品例如飲料粉劑、甜點粉劑、堅果、調味品和倒入另一容器或直接倒入消費者口中的頂部。雷射燒蝕圖案具有長度為約I毫米至約3毫米的劃痕和位於劃痕之間長度為約0. 25毫米至約0. 75毫米的距離，為薄片材料提供增加的拉伸強度以避免在傳統的垂直-成型-填充-和-密封工藝過程中斷裂，而且提供了包裝件的外部邊緣較大可能地具有燒蝕部分，為使用者提供易開啟撕裂區域以打開包裝件。類似地，該圖案提供了垂直密封的邊緣較大可能地具有一燒蝕部分以使包裝件的撕裂更容易地橫過該密封擴展。而且，燒蝕部分之間的短距離增加了撕裂線在沿燒蝕部分的線上擴展，一直跨越包裝件的可能性，因此包裝件的端部被相對容易地和完全地除去以允許不加限制地接近包裝件的內容物。換言之，形成燒蝕部分的過長的劃痕或連續線將會過分削弱薄片材料，且過短的劃痕將使得薄片材料難以打開。燒蝕部分之間的過長距離將很有可能導致撕裂線偏離劃痕，且燒蝕部分之間的過短距離將使拉伸強度減小至接近於一實線。因此，依照本公開內容給出的劃痕圖案提供了用於這種包裝件的較佳的特徵組合。通過對下面詳細描述的充分回顧和研究，這些和其他的優點將變得更加清楚。現在參照附圖，尤其是附圖1和2，示例性的與這些教導相一致的包裝件將被示出。由垂直-成型-填充-和-密封工藝形成的包裝件10包括具有第一邊緣部分14和與該第一邊緣部分14相對的第二邊緣部分16的薄片材料12，第一邊緣部分14和第二邊緣部分16在密封件18處被密封在一起。包裝件10包括位於密封件16的第一端部22處的第一密封端部20和位於密封件16的第二端部處的第二密封端部24。上面所述的任一密封件都可通過常規的方法形成，包括，例如施加熱和壓力以形成層壓密封件。通過這些密封件，避免了包裝件10中的內容物受到可能影響內容物質量的外部因素如水分和/或氧氣的影響。第一密封端部20和第二密封端部24限定了第一包裝件側邊緣28和第二包裝件側邊緣30，其中第一包裝件側邊緣28和第二包裝件側邊緣30是位於密封端部20和24的邊緣之間的摺疊薄片材料。該摺疊薄片材料可沿摺疊線15和17摺疊為使用者更好地限定側邊緣，或可以是薄片材料上從包裝件的前部向後部過渡的圓形部分。繼續參照附圖1、2和3，包裝件10還包括橫過第一邊緣部分14和第二邊緣部分16之間的薄片材料12延伸的燒蝕圖案32。燒蝕圖案32包括一系列長度為約I到約3毫米的(例如，如圖6中線35所示的)被長度為約0. 25到約0. 75毫米的(例如，如圖6中線37所示的)未燒蝕部分36間隔開的燒蝕部分34，以使燒蝕圖案限定出跨越包裝件10的撕裂線39。通過這樣一種燒蝕圖案，當使用者在第一包裝件側邊緣28或第二包裝件側邊緣30處施加分離力時，包裝件10基本沿撕裂線39且跨越密封件18撕裂而不偏離撕裂線39，正如圖3和4所示的。這裡所教導的燒蝕部分和未燒蝕部分的長度範圍也增加了第一包裝件側邊緣28、第二包裝件側邊緣30和密封件18的邊緣29具有燒蝕部分34的可能性，從而在不增加使用者施加的撕扯力的情況下使包裝件的開始撕扯和經過密封件18的繼續撕扯更加容易。如此構造，使用者能更容易地除去整個包裝件的端部以釋放包裝件的內容物11，正如圖5所示。此外，薄片材料12通過未燒蝕部分36保持了足夠的拉伸強度，以承受垂直-成型-填充-和-密封工藝而不斷裂。參照附圖6到9，進一步討論了薄片材料12和燒蝕圖案32。薄片材料12可包括一層或多層材料，但典型地薄片材料12包括至少兩層材料。多層薄片材料12包括至少一外層40，該外層包括由PET(聚乙烯對苯二酸鹽)和OPP(定向聚丙烯薄膜)構成的組中的至少一種材料。該外層40典型地包括商標和產品信息。第二層42括由PET、0PP和箔片構成的組中的至少一種材料，典型地包括用於兩層結構的密封層。可選擇的第三層44可作為密封層，其典型地主要包括PE (聚乙烯)或其它適於與包裝件的內容物11接觸的材料，並如現有技術中已知的那樣提供適當的密封特性，此時第二層作為阻擋層。所述層中的一層或多層也可被硬化以加強對包裝件中的內容物11的保護。典型地，在薄片材料12的製造過程中和垂直-成型-填充-和-密封製造工藝之前利用二氧化碳雷射刻出燒蝕部分34，但是也可在垂直-成型-填充-和-密封工藝期間刻出燒蝕部分34。其它類型的雷射也可用於產生燒蝕部分34。在典型的雷射刻痕方法中，如圖7和9所示，燒蝕部分34的深度小於包裝件10外層40的厚度。這一厚度保證了包裝件密封件的完整性和薄片材料12的強度。儘管這裡示出的燒蝕圖案32為大體上均勻的圖形，但是燒蝕圖案32也可具有不均勻的圖案50，其中燒蝕部分和未燒蝕部分的長度範圍按照這裡所教導的。
利用另一種方法，第二燒蝕圖案48被置於薄片材料的側部46，其與第一燒蝕圖案32相對且基本重合。此外，各種各樣雷射劃痕的布置方法都是可能的，包括例如位於包裝件10外側的單個燒蝕圖案、位於包裝件10內側的單個燒蝕圖案、位於包裝件10外側和內側的彼此基本重合的單個燒蝕圖案、位於包裝件內側和/或外側的雙重燒蝕圖案等等。現在參照附圖10到13，薄片材料12的第一邊緣部分14與第二邊緣部分16的密封件18可包括現有技術中已知的各種類型的密封件，但典型地包括翼式密封件52或疊置密封件62。此類密封件為現有技術中已知的，但為了清楚起見將對其進行簡要描述。參照附圖10和11，翼式密封件52通過摺疊薄片材料12形成以使第一邊緣部分14及第二邊緣部分16的內部46相接觸。這些邊緣部分被密封在一起並靠著包裝件10摺疊，從而形成一個「翼」。當燒蝕圖案32跨越整個薄片材料12延伸時，燒蝕圖案32形成了橫過翼式密封件52的弱線從而更容易地撕開密封。當燒蝕圖案32按照本公開內容的教導被構造時，燒蝕部分34很有可能位於翼式密封件52的邊緣29上以利於撕扯的擴展能繼續經過密封件52。參照附圖12和13，疊置密封件62通過摺疊材料薄片12形成以使第一邊緣部分14和第二邊緣部分16中的其中一個疊置於另一個之上。例如，圖12中示出了第一邊緣部分14疊置於第二邊緣部分16上。然後將這些邊緣部分密封在一起，除去了與翼式密封件52類似的摺疊部分。當燒蝕圖案32跨越整個薄片材料12延伸時，燒蝕圖案32形成了橫過疊置密封62的弱線從而更容易地撕開密封。當燒蝕圖案32按照本公開內容的教導被構造時，燒蝕部分34很有可能位於翼式密封件62的邊緣29上以利於撕扯的擴展能繼續經過密封件62。利用另一不同的方法，並參照附圖14和15，包裝件100包括密封在一起以限定內部空間105的兩薄片材料102和104。通過一種方法，第一薄片材料102在第一側邊緣114處沿第一側邊緣密封件128且在第二側邊緣116處沿第二側邊緣密封件130密封至第二薄片材料104。包裝件100還包括在第一側邊緣密封件128和第二側邊緣密封件130之間密封包裝件100的第一密封端120和第二密封端124。如上所述的燒蝕圖案32至少橫過第一側邊緣114和第二側邊緣116之間的第一薄片材料102延伸以使燒蝕圖案32橫過包裝件100限定撕裂線39。如此構造，第一側邊緣密封件114和第二側邊緣密封件116很有可能具有燒蝕部分34，當使用者在第一側邊緣114處或第二側邊緣116處施加分離力時，包裝件100基本沿撕裂線39並經過第一側邊緣密封件128和第二側邊緣密封件130撕裂。薄片材料102和104保持足夠的拉伸強度以承受垂直-成型-填充-和-密封工藝而不斷裂。可以具有橫過位於第一側邊緣114和第二側邊緣116之間的第二薄片材料104延伸的且與第一薄片材料102上的燒蝕圖案32大致重合的第二燒蝕圖案132。燒蝕圖案的其它構造也是可能的並被認為在本發明公開範圍之內。參照附圖16，根據本公開內容教導的製造包裝件10的方法將被描述。該方法包括橫過位於薄片材料12的第一邊緣部分14和第二邊緣部分16之間的薄片材料12雷射刻出切除燒蝕圖案32，並並且(通常如參考標號210指示的那樣)將薄片材料12進給到實施垂直-成型-填充-和-密封工藝的裝置200。如圖16所示，切除燒蝕圖案32在製造薄片材料12期間及將其進給到實施垂直-成型-填充-和-密封工藝的裝置200之前被雷射刻痕形成。通過另一方法，雷射可被結合入實施垂直-成型-填充-和-密封工藝的裝置200從而可在將薄片材料12進給到實施垂直-成型-填充-和-密封工藝的裝置200之後增加切除燒蝕圖案32。通過另一種方法，雷射刻痕能在薄片材料12的兩側切除燒蝕薄片材料12並且材料的每一側上的切除燒蝕圖案基本上重合。然後薄片材料12沿垂直方向被密封以形成至少一個密封件18，且在實施垂直-成型-填充-和-密封工藝的裝置200中前進。薄片材料12在橫過包裝件10第一端部22處的至少一個密封件18處被水平地密封和剪切。然後在包裝件10第二端部26處薄片材料12被剪切，包裝件10具有位於第一端部22和第二端部26之間的切除燒蝕圖案32。典型地，第二剪切步驟切斷薄片材料12以使從第一端部22到第二端部26的長度為約75毫米至約200毫米。儘管圖16中示出的實施垂直-成型-填充-和-密封工藝的裝置200被設計成用於產生翼式密封件，但是上面所描述的方法可應用於這裡所描述的其它包裝件密封中的任意一種，包括例如疊置密封包裝件和雙重薄片材料包裝件。例如，沿垂直方向密封薄片材料以形成密封件的步驟可以包括將薄片材料12密封至一第二薄片材料。在該實施例中，在這一步驟中在薄片材料的垂直邊緣形成兩條垂直密封件。類似地，該第二薄片材料可被雷射刻出第二燒蝕圖案。本領域技術人員將能夠認識到雷射劃痕圖案和密封方法的其它變型。如此構造，通過這一方法得到的且如這裡所描述的包裝件與已有的提供給消費者的方法相比，可以相對容易地開始包裝件的開啟，以有助於打開相對較小的由薄片形成的包裝件。此外，撕扯更可靠地沿撕裂線擴展且更容易地擴展經過包裝件中的垂直密封件。例如，進行一項測試以對比當使撕扯擴展經過典型的翼式密封件包裝件時隨著時間的變化所需施加的撕扯力。測試按下述方式進行。具有雷射劃痕圖案的包裝件被安裝帶狀延伸部分以模擬使用者的轉動手腕的動作。包裝件劃痕以下的部分被可靠地固定於測試裝置中，而附著於劃痕以上部分的延伸帶被固定於撕扯測試爪上。該測試設備為Vinatoru密封強度測試機。測試爪從包裝件的相對側拉所述帶且橫過包裝件的頂部並向上以30度的角度前進。測試爪安裝有力傳感器且以規定的間隔記錄瞬時力。圖17示出了測試的結果。這裡所描述的雷射刻痕形成的虛線型的燒蝕圖案(標記為虛線)允許以與薄片材料中具有連續雷射劃痕(標記為連續)的包裝件近乎相同的力或開啟容易性來打開包裝件。兩種雷射刻痕包裝件所需要的開啟力都比形成切口的方法(標記為切口邊緣/翼)和微磨損方法(標記為用於包裝件的FANCY⑶T商標的「Fancy Cut」)小。但是，正如圖18中的表格示出的那樣，虛線燒蝕圖案具有始終如一的優於具有連續劃痕的包裝件的拉伸強度。圖18中給出的數據是利用Instron測試設備通過測量包裝件的拉伸強度採集的。數據顯示燒蝕圖案相對於連續劃痕充分改善了拉伸強度，以至於較小可能地在垂直-成型-填充-和-密封工藝中斷裂但具有近乎相同的開啟力，如圖17所
/Jn o本領域技術人員將認識到在不脫離本發明精神和範圍的前提下，可根據上面所描述的實施例做出各種修改、替換和組合。例如，這裡所討論的很多示例性的實施例涉及大體矩形的具有給定的清晰的邊緣的包裝件。其它結構如橢圓或圓形包裝件也是可行的。而且，也可提供多條劃痕的任何變形以在包裝件中提供多條撕裂線。此類修改、替代和組合被認為是在本發明思想的範圍之內。
權利要求
1.一種製造包裝件的方法，包括 雷射刻出橫過位於薄片材料的第一邊緣部分和第二邊緣部分之間的薄片材料的燒蝕圖案，其中所述燒蝕圖案包括一系列長度為約I毫米至約3毫米、被長度為約0. 25毫米至約0. 75毫米的未燒蝕部分間隔開的燒蝕部分； 將薄片材料進給到實施垂直-成型-填充-和-密封工藝的裝置； 沿垂直方向密封薄片材料以形成至少一個密封件； 使薄片材料在實施垂直-成型-填充-和-密封工藝的裝置中前進； 在包裝件的第一端的橫過所述至少一個密封件處薄片材料被水平地密封和切斷； 在包裝件的第二端處薄片材料被切斷，燒蝕圖案位於所述第一端和第二端之間。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，雷射刻出橫過位於薄片材料的第一邊緣部分和第二邊緣部分之間的薄片材料延伸、包括一系列長度為約I毫米至約3毫米、被長度為約0. 25毫米至約0. 75毫米的未燒蝕部分間隔開的燒蝕部分的燒蝕圖案的步驟還包括以小於包裝件外層厚度的深度燒蝕薄片材料。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，雷射刻出橫過位於薄片材料的第一邊緣部分和第二邊緣部分之間的薄片材料延伸的、包括一系列長度為約I毫米至約3毫米、被長度為約0. 25毫米至約0. 75毫米的未燒蝕部分間隔開的燒蝕部分的燒蝕圖案的步驟還包括在薄片材料的兩側上燒蝕薄片材料。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，雷射刻出橫過位於薄片材料的第一邊緣部分和第二邊緣部分之間的薄片材料延伸的燒蝕圖案的步驟在將薄片材料進給到實施垂直-成型-填充-和-密封工藝的裝置後執行。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在第二位置處切斷包裝件材料並使燒蝕圖案位於第一位置和第二位置之間的步驟還包括切斷第一端和第二端之間的長度為約75毫米至約200毫米的薄片材料。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，燒蝕圖案是不均勻的。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括雷射刻出位於薄片材料的另一側且與所述燒蝕圖案基本重合的第二燒蝕圖案。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，沿垂直方向密封薄片材料以形成至少一個密封件的步驟包括將薄片材料密封至第二薄片材料。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，還包括雷射刻出橫過第二薄片材料延伸、包括一系列長度為約I毫米至約3毫米、被長度為約0. 25毫米至約0. 75毫米的未燒蝕部分間隔開的燒蝕部分的第二燒蝕圖案。
全文摘要
本發明涉及用於雷射刻痕包裝的方法，其中通過垂直-成型-填充-和-密封工藝形成的包裝件包括邊緣部分被密封以製成垂直套管的薄片材料。包裝件還包括在垂直套管的每個端部用於製成密封包裝件的第一密封端和第二密封端。包裝件包括跨越薄片材料延伸的雷射刻出的燒蝕圖案，燒蝕部分具有被未燒蝕部分間隔開的約1毫米至約3毫米的長度，未燒蝕部分具有約0.25毫米至約0.75毫米的長度。包裝件增加了拉伸強度以避免在垂直-成型-填充-和-密封工藝過程中斷裂，並提供包裝件的外部邊緣和垂直密封較大可能地具有燒蝕部分，以提供易開啟撕裂區域以打開包裝件。且燒蝕部分之間的短距離增加了沿燒蝕部分一直跨越包裝件的撕扯擴展的可能性。
文檔編號B65B9/20GK103057733SQ20121014197
公開日2013年4月24日 申請日期2009年1月4日 優先權日2008年1月4日
發明者P·多爾 申請人:卡夫食品環球品牌有限責任公司