專利名稱：塑料卷材半硬瓶式成組液體包裝工藝及其設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液體包裝工藝及其設備，特別是采用熱塑性塑料卷材為基礎材料兩片方式經超聲熱熔焊接真空輔助吹塑成組成型的半硬性液體瓶式包容空間后進行液體灌裝并進行封裝的工藝及設備。
傳統的液體瓶式灌裝方式采用制瓶和灌裝分離的方式實現。先由制瓶機等設備吹制包裝容器，再由灌裝機等設備完成液體灌裝操作。這種方式造成巨大的空瓶運輸，儲存空間投資浪費和液體包裝容器資金占用；并且由于制瓶和灌裝工序分離，容易產生灌裝前容器內污染。由于制瓶和灌裝工序分離，液體包裝容器單個進入灌裝機，使灌裝機的輸瓶機構和裝箱機構相對復雜。本發(fā)明采用塑料卷材作為液體包裝基材，利用塑料卷材作為制瓶和灌裝的連續(xù)輸送載體，采用超聲熱熔焊接真空輔助吹塑成組而非單一的成型，完成液體包容空間成型后在設備上成組完成液體灌裝封蓋，然后分切貼標實現液體包裝從制瓶到灌裝封蓋的一體化高效率連續(xù)生產。本發(fā)明的液體包裝工藝及其設備除了上述特點之外，更由于其特殊生產工藝和特殊的瓶型結構將大大地改進目前的口服液，洗浴液等一次性使用的小容量液體包裝方式，取代現有的玻璃管制注射液包裝用曲頸易折安瓿瓶的高能耗，易破碎的包裝方式，實現醫(yī)用注射液包裝的革命。在較大容量的液體包裝領域，本發(fā)明的特殊的瓶型結構特別適合與車用潤滑油，化學清洗劑等一次性使用的液體包裝，避免了回收包裝容器灌裝假冒產品的可能。由于本發(fā)明使制瓶，灌裝和封裝生產作業(yè)在一條全自動生產線同時完成，制瓶模具和制瓶生產都在被包裝的液體產品生產者控制之下，將使假冒其產品的困難增加。因此，本發(fā)明也具有一定的社會效益。
美國專利(US5338800)涉及了一種復合熱成型液體包裝用的合成樹脂材料和應用，但沒有涉及其制瓶工藝，瓶型結構和本專利論述制瓶灌裝一體化設備。在本發(fā)明專利中，多數熱塑型合成樹脂塑料材料(如PE,PVC,PET等)的卷材及其鋁-塑復合材料都可得到令人滿意的使用結果。中國實用新型專利ZL91219358.1涉及了柔性塑料薄膜材料的單片方式單個而非成組的柔性袋式液體包裝設備。
本發(fā)明采用較厚的熱塑型合成樹脂塑料半硬性材料(如PE,PVC,PET等)的卷材為包裝基材，利用這種卷材作為包裝作業(yè)的連續(xù)輸送載體和其長度方向上的無限制性實現高效的成組制瓶，液體灌裝，封裝等生產操作。
本發(fā)明專利采用附

圖1及其第一方案左視圖附圖2，第二方案左視圖附圖3；附圖4及其左視圖附圖5所示的兩種瓶型結構實現中小容積(一般100ml以下)的液體包裝。附圖6及其左視圖附圖7和俯視圖附圖8；附圖9及其左視圖附圖10，俯視圖附圖11和局部放大視圖附圖12所示的瓶型結構實現較大容積(一般2000ml以下)的液體包裝。
附圖1，附圖2和附圖3所示的瓶型結構中，由(11)和(12-1)或(12-2)兩片熱塑型合成樹脂塑料卷材構成液體包容空間，(12-2)形式的底層卷材上可預先印制要求的精細圖案和文字；(11)和(12-1)的卷材上只能在其成型變形較小的區(qū)域一般的圖案和文字。(11),(12-1)或(12-2)在由附圖14中所示的步進輸送機構(129)的牽引下經附圖14中所示的帶有恒張力控制的放卷機構(121)步進式向包裝線輸送，經紫外線照射滅菌(122)后送至預熱段(123)，由遠紅外電加熱器升溫至略低于基材軟化點的溫度。兩片熱塑型合成樹脂塑料卷材在帶有滑動口模和電加熱板以及超聲焊頭的制瓶機(124)的模頭內最高達12個為一組的成組熱合焊接，在超聲焊頭的高溫高壓和超聲波震動作用下，使熱封合區(qū)(14)的上下塑料片材的結合面之間的樹脂塑料高分子材料劇烈摩擦，產生遠高于該樹脂塑料高分子材料融化溫度的局部高溫，瞬時融合焊接在一起；同時由口模模頭(81)向兩層基材內吹入高壓熱空氣，使模腔內的上下塑料片材瞬時升高至該樹脂塑料高分子材料的軟化溫度以上。在模腔內高壓熱空氣的壓力和模頭輔助真空的吸力作用下，模腔內的上下塑料片材按模腔的形狀吹制成瓶，形成液體包容空間(15)。已完成制瓶工序的卷材在步進輸送機構(129)的牽引下經冷卻段(125)降溫后進入裝瓶機(126)由一組長管灌裝頭完成液體等壓或常壓容積定量灌裝。灌裝系統(126)由液體調和裝置，供液泵，高位等壓貯罐，容積定量灌裝閥系，長管灌裝頭，等壓比例調節(jié)閥，尾料回流貯箱和回流泵組成，灌裝系統為現有技術，不屬于本發(fā)明范疇。完成液體灌裝的一組瓶體隨卷材輸送至瓶口封合機(127)熱壓封口，然后進入模切分切機(128)按需要的數量成組切出分瓶線(13)，開口凹槽(16)和開口撕裂凹槽(17)，實現液體的全自動連續(xù)成組包裝過程。這種全自動連續(xù)成組包裝工藝和瓶型結構特別適合于口服液，洗浴液等一次性使用的小容量液體包裝。如進一步提高設備的衛(wèi)生安全標準，選用達到醫(yī)用注射液包裝衛(wèi)生安全標準的卷材基材并改進封口工藝和設備，在封口機工位前增加易折玻璃管插入機構，將易折玻璃管(28)插入封口區(qū)(27)中，上端黏結固定于封口區(qū)側壁，再進行熱封合，使用時沿開口撕裂凹槽(26)折斷玻璃管即可用注射器抽取瓶內液體，而封合在上下基材中間的玻璃管不會刺傷使用者手部。這種取代現有的玻璃管制注射液包裝用曲頸易折安瓿瓶的瓶型結構如說明書附圖4和附圖5所示。本發(fā)明的瓶型結構和液體包裝工藝將取代現有的玻璃管制注射液包裝用曲頸易折安瓿瓶的高能耗，易破碎的包裝方式，實現醫(yī)用注射液包裝的革命。
附圖6，附圖7，附圖8以及附圖9，附圖10，附圖11和附圖12所示的瓶型結構中因包裝液體容量較大，瓶體強度要求高，采用較厚的卷材為包裝基材，一般為0.25-0.40mm的熱塑型合成樹脂塑料材料(如PE,PVC,PET等)的卷材。為了減少成形過程中基材變形減薄而導致瓶體強度下降，采用了附圖8和附圖11所示的對角熱合成型的瓶型結構。而這種瓶型結構也使得熱封合區(qū)(36)不超出瓶壁的外尺寸延長線，便于液體灌裝封口后的瓶體裝入外包裝紙盒內。針對車用潤滑油，化學清洗劑等一次性使用為主的液體產品，附圖6所示瓶型結構設計了可以同時開啟的雙孔式橢圓形瓶口結構。其中大口為液體出口(35)，小口為空氣進口(34)。并利用本發(fā)明生產工藝的特殊性，在不增加容器外包裝尺寸的前提下，利用塑料卷材未經吹拉成型時的可卷曲性，加長瓶口長度，方便容器內液體不用漏斗等輔助工具向外準確傾倒。由于附圖9所示瓶型結構的大容積包裝液體有可能開口后不能一次立即用完，本發(fā)明設計了可以手工反復開啟和封閉的特殊瓶蓋組件(45)。如附圖12所示這種特殊的瓶蓋組件帶有多個按錐度排列的密封環(huán)與瓶口部分相配合，實現包裝容器的封合；瓶蓋組件上部內沿帶有止退齒環(huán)，與模切后的瓶口熱合凸沿配合，實現瓶蓋的鎖緊止退，保證容器封口的可靠性。采用這種封口方式時，附圖14所示的包裝生產線設備將進行調整。在冷卻段(125)后增加瓶口模切工序，并將瓶口封合機(126)改為壓蓋機。壓蓋機為特殊設計。在進行壓蓋生產作業(yè)時，壓蓋機定位夾持塊先夾住瓶口模切工序預先切出的瓶口夾持凸沿(44)，將瓶口定位，然后進行壓蓋作業(yè)。避免了因瓶體剛性不足而導致的封蓋失敗。
本發(fā)明的液體包裝基本生產工藝如附圖13所示。由放卷，滅菌，預熱，成型，冷卻，灌裝，封口，分切工序組成，沿放卷方向直線排列。根據不同的瓶型要求，工序排列可適當調整或增加貼標，噴碼設備和自動檢驗，自動裝箱設備構成更完整的液體包裝生產線。
本發(fā)明的液體包裝基本型生產設備如附圖14所示。為了更清楚的表達本發(fā)明的主要設備結構，附圖14中撤除了支撐部件和圍護部件。(60)和(61)為磁粉張力控制離合器，與一對放卷張力補償壓輥(68)分別控制作用在卷材(66)和(67)上的放卷張力。本設備以卷材上沿為高度方向的動作基準，高度調節(jié)機構(62)可上下調節(jié)卷材托盤(63)的高度，使其上沿對準高度基準。放卷軸(64)下部帶有錐度，與活動壓錐(65)將卷材(66),(67)分別固定在卷軸(64)上。卷材(66),(67)在步進牽引機構(129)的牽引下向上生產線輸送塑料帶狀基材。步進牽引機構(129)為雙汽缸結構，牽引汽缸(113)實現夾鉗(109)沿導柱(108)的往復運動；加緊汽缸(111)通過曲柄(110)推動夾鉗(109)完成加緊動作。塑料帶狀基材在導輥(70)的引導下以適當的張力和間距進入滅菌區(qū)(122)和預熱區(qū)(123)。滅菌區(qū)內(122)，短波紫外線(275nm)燈管組(71)對帶狀基材進行滅菌操作。帶狀基材進入預熱區(qū)(123)后，由電加熱遠紅外線輻射管組(72)將其加熱到略低于其軟化點的溫度(120-140℃)。被預熱后的塑料基材步進輸送到熱合成型機(124)中?？谀Ｄｎ^(81)在汽缸(80)的推動下沿導柱(82)下行插入兩片塑料基材中間，熱合模頭架(73)在汽缸(75)的推動下沿導柱(76)將兩片塑料基材壓緊。熱合模(83),(84)的超聲波焊頭在超聲波焊機(74)的作用下瞬時將兩片塑料基材的熱封合區(qū)焊為一體。高壓熱空氣(160-180℃,0.4-0.6MPa)由口模支板(84)上的進氣口(78)通過口模模頭(81)進入兩片塑料基材中間，按熱合成型模(83),(84)的瓶型內腔將塑料基材吹制成型。根據瓶型的大小，熱合成型模(83),(84)上可裝有多達3-12個模腔，一次完成3-12個瓶體吹制。熱合成型模(83),(84)上開有真空輔助成型的小孔，經熱合模頭架(73)上的真空管口(77)接至真空系統。在吹制成型時使熱合成型模(83),(84)的瓶型內腔內保持負壓，幫助塑料基材更好的吹制成型。熱合模頭架(73)上裝有電加熱裝置，使熱合成型模(83),(84)保持均勻溫度。熱合成型模(83),(84)上裝有耐高溫的硅橡膠密封圈，保持熱合成型時模腔內的真空度。成型結束后熱合模頭架(73)和由口模支板(84)復位，成型后的瓶體隨卷材基材步進輸送至冷卻段(85)。在托輥(86)的支撐下，成型后的瓶體冷卻至室溫然后進入灌裝系統(126)。灌裝系統(126)由液體調和裝置(96)，供液泵(94)，高位等壓貯罐(92)，容積定量灌裝閥系，長管灌裝頭(93)，等壓比例調節(jié)閥，尾料回流貯箱(95)和回流泵(97)組成，灌裝系統為現有技術，不屬于本發(fā)明范疇。灌裝后的瓶體隨卷材帶基繼續(xù)輸送至封口機(127)。封口機(127)的封口模架(99)和(100)帶有與熱合成型機相似的電加熱裝置和超聲波焊頭。封口模架在汽缸(98)的推動下沿導柱(101)往復運動，帶動封口模頭(102)完成封口工序。完成封口操作的裝有被包裝液體的瓶體送入分切模切機(128)，按所需的個數成排切出分瓶線(13)，開口凹槽(16)和開口撕裂凹槽(17)，分切后的包裝瓶成組沿分切模切機的落料滑出槽進入成品存放箱，實現液體的全自動連續(xù)成組包裝過程。
本發(fā)明的液體包裝生產線的主要生產動作采用氣動元件實現，采用可編程控制器(PLC)集中控制。在保證高可靠性的同時使生產線具有較高的柔性，以適應多品種液體產品的包裝生產。本發(fā)明的液體包裝生產線可實現每分鐘25組，每小時18000瓶的高速液體包裝。
權利要求
1．一種塑料卷材半硬瓶式成組液體包裝工藝及其設備。采用塑料卷材作為液體1包裝基材，利用較厚的熱塑型合成樹脂塑料半硬性材料(如PE,PVC,PET等)的卷材為包裝基材，利用這種卷材作為包裝作業(yè)的連續(xù)輸送載體和其長度方向上的無限制性實現高效的成組制瓶，液體灌裝，封裝等生產操作。采用兩片制瓶工藝和瓶型結構超聲熱熔焊接真空輔助吹塑成組而非單一的成型，完成液體包容空間成型后成組完成液體灌裝封蓋，然后分切實現液體包裝從制瓶到灌裝封蓋的一體化高效率連續(xù)生產。
2．根據權利要求1的制瓶生產工藝方法，其特征為采用熱塑型合成樹脂塑料卷材為基礎材料兩片法成組經超聲熱熔焊接真空輔助吹塑成型的液體包容空間后進行液體灌裝并進行封裝的一體化生產工藝方法。利用這種卷材作為包裝作業(yè)的連續(xù)輸送載體和其長度方向上的無限制性實現高效的成組制瓶，液體灌裝，封裝等生產操作。
3．根據權利要求1和權利要求2的熱合成型制瓶生產設備，其特征為由汽缸(80)的推動下沿導柱(82)上下往復運動的口模支板(84)，其上裝有能通入高壓熱空氣的進氣口(78)和口模模頭(81)；在汽缸(75)的推動下沿導柱(76)水平往復運動的熱合模頭架(73)。熱合模頭架(73)帶有超聲波焊機(74)，裝有超聲波焊頭的熱合成型模(83),(84)。熱合成型模(83),(84)上開有真空輔助成型的小孔并裝有耐高溫的硅橡膠密封圈，根據瓶型的大小，熱合成型模(83),(84)上可裝有多達3-12個模腔。熱合模頭架(73)上裝有電加熱裝置。
4．根據權利要求1的瓶型結構設計，其特征在于由(11)和(12-1)或(12-2)兩片熱塑型合成樹脂塑料卷材構成液體包容空間，帶有分瓶線(13)，熱封合區(qū)(14)，開口凹槽(16)和開口撕裂凹槽(17)。
5．根據權利要求1和權利要求4的瓶型結構設計，其特征在于將易折玻璃管(28)插入封口區(qū)(27)中，上端黏結固定于封口區(qū)側壁，再進行熱封合，使用時沿開口撕裂凹槽(26)折斷封合在上下基材中間的玻璃管即可抽取瓶內液體。
6．根據權利要求1的瓶型結構設計，其特征在于由(31)和(32)兩片熱塑型合成樹脂塑料卷材構成液體包容空間并具有可以同時開啟的雙孔式橢圓形瓶口結構。其中大口為液體出口(35)，小口為空氣進口(34)。熱封合區(qū)(36)不超出瓶壁的外尺寸延長線。
7．根據權利要求1和權利要求6的瓶型結構設計，其特征在于由(41)和(42)兩片熱塑型合成樹脂塑料卷材構成液體包容空間并帶有可以反復開啟和封閉的特殊瓶蓋組件(45)和預先切出的瓶口夾持凸沿(44)。
全文摘要
借助塑料卷材為制瓶和灌裝作業(yè)的連續(xù)輸送載體，采用成組生產方式，制瓶，灌裝，封裝一體化完成。將兩片熱塑型合成樹脂塑料卷材經超聲波熱合焊接后真空輔助吹塑成組形成液體包容空間進行液體成組連續(xù)半硬性瓶式無菌包裝。根據液體包容量的大小設計了不同的適用于這種液體包裝工藝的連續(xù)成組包裝的瓶型結構及其全自動包裝設備。
文檔編號B65B9/10GK1316367SQ01114938
公開日2001年10月10日 申請日期2001年5月8日 優(yōu)先權日2001年5月8日
發(fā)明者朱仲力 申請人:朱仲力