專利名稱：密封和收縮外包裝的多級加熱板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造用包裝材料密封包裝件的方法及設備。
背景技術：
在包裝領域中，尤其在香煙包裝的領域中，常規(guī)做法是使用收縮包裝膜來包裹最后的包裝件以保持新鮮度以及充當填塞密封(tamperseal)。加熱的使用是為了收縮膜以封住香煙包裝件。
諸如那些用于香煙的傳統(tǒng)包裝件包括一個外部的容器或者包裝，其在“軟”包裝的情形下由紙構成，或者在“硬”包裝的情形下由硬紙板盒構成。然后用一個基本上不透氣的材料包裹該包裝以密封它，不透氣材料的重疊邊被粘合或者熱密封在一起。在本領域中需要和期望一種具有改進的非熔化的兩頭折褶式密封以及全面的膜緊密性的被包裹的包裝件。
授予Mattei等的美國專利4,887,408提供了一種密封產品包裝的材料端部的常規(guī)方法。置于一個鼓內的包裝件的三個邊被包裝材料以U型方式包裹。在遠離鼓的一側上，加熱器與包裝件接觸。加熱器將包裝材料的兩個邊粘合在一起來達到以類似于護套的方式密封包裝件的多個邊。包裝材料的端部折疊以封住包裝件。接著將包裝件傳送經過三個加熱位置，通過在其自身上將折疊的包裝材料熔化來密封包裝件的上端和下端。
授予Focke的美國專利4,330,977也提供了使用加熱元件來密封包裝件的方法。分隔開的加熱元件能提供不同的有待使用的密封溫度。
授予Draghetti的美國專利5,477,661提供了一種將香煙包裝件置于一個鼓上并在低溫下加熱很長一段時間來密封包裝件的方法。
使用“H”圖案(例如G.D.Societa′per Azioni所使用的)以及矩形圖案(例如Focke&Co.所使用的)的加熱部件來密封是常規(guī)做法。在這兩種設計中，操作者必須降低溫度以避免熔化單個的折痕，這些折痕無法承受高溫和相對長的加熱多個折痕所需的時間段。因此，折痕有五層厚的區(qū)域不能充分加熱。
除包裝材料沒有充分密封或者處于極度熔化的狀態(tài)外，常規(guī)的成品具有如圖11所示的皺褶80。
因此，已經發(fā)現(xiàn)，當前的設備和方法不能通過可靠的兩頭折褶式密封來制造一致的、無皺褶的包裝件。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種制造包裝材料的方法和設備，該包裝材料將會改善兩頭折褶式密封以及改善整個包裝的外觀。而本發(fā)明的另一個目的是控制輸入到聚乙烯包裝上的熱量以增加收縮，另外阻止其熔化。此外，本發(fā)明的另一個目的是使用多個分離的控制器來改善熱輸入。依照本發(fā)明的多級加熱器實現(xiàn)了這些目的。

發(fā)明內容
依照第一實施方式，一種被膜包裹的包裝件是通過使用一個多級加熱器得以密封。本發(fā)明的加熱器將密封拆成不同階段以為包裝件的包裝材料，尤其是為收縮的包裝材料提供更均勻的熱量，同時避免其熔化。
在閱讀參照下邊所列附圖的下列實施方式的詳細描述的基礎上，本領域的技術人員應當理解本發(fā)明不同實施方式的上述優(yōu)點以及其他優(yōu)點和好處。


從閱讀下列與附圖結合的詳細描述中，本領域的技術人員將會很清楚本發(fā)明除上述記載以外的新穎性特征和優(yōu)點，在這些附圖中，相似的參考特征指的是相似的部件。其中圖1是示意性頂部平面圖，其展示了一部分的香煙包裝設備；圖2是側面的正視圖，其展示了在操作的第一步驟中，圖1的香煙包裝設備的裝載通道和加熱區(qū)域；圖3是側面的正視圖，其展示了在操作的第二步驟中，圖1的香煙包裝設備的裝載通道和加熱區(qū)域；圖4是前面的正視圖；其展示了一個與依照本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式的香煙包裝接觸的加熱部件；圖5A是后面的正視圖；其展示了圖4所示的加熱部件；圖5B是后側的正視圖；其展示了一個依照本發(fā)明優(yōu)選實施方式的加熱部件的可替代實施方式；圖6是橫斷面的平面圖，其展示了沿圖4的6-6線得到的加熱部件；圖7-10展示了具有以虛線表示的與圖4所舉例說明的加熱部件接觸的區(qū)域的香煙包裝件；圖11展示了現(xiàn)有技術的香煙包裝；以及圖12展示了具有依照本發(fā)明的光滑外部包裝材料的香煙包裝。
具體實施例方式
更多的細節(jié)描述參照附圖，圖1-10舉例說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。圖1展示了包裝設備10的平面圖，通過使用一個推桿或者杠桿臂14使諸如香煙包裝12的包裝件從裝載通道15裝載到加熱區(qū)32內，該包裝設備可用來包裝該包裝12。圖2展示了包裝設備10的側面圖。
包裝12通過常規(guī)的方式(未示出)包裝和折疊，并且按照本領域任何常規(guī)的方式裝入裝載通道15。圖12所示的包裝材料13可以是包括聚合物或者玻璃紙的任何常規(guī)的材料，并且可以包括一個用金屬處理過的表面。
如圖2所示，包裝12沿著導向件18被供應通過裝載通道15進入加熱區(qū)32。使用導向件18、L型制動器17以及杠桿臂14將包裝導入加熱區(qū)內的一個位置。杠桿臂14可沿著一個樞軸28與一個往復臂20相連，并且通過彈簧元件22自動定位。臂20可夾在可移動軸26上，并與機器24相連以來回移動越過裝載通道15。該可移動軸可以氣動方式、機械方式或者其他常規(guī)已知的力(未示出)驅動，或者該可移動軸與沿著該可移動軸以常規(guī)方式被驅動的臂本體一起靜止。如圖2和3所示，杠桿臂14得到調準以推動包裝12。
如圖3所示，通過拉伸軸26，機器移動臂本體。杠桿臂14的較低部分在其樞軸28附近旋轉(以虛線示出)，這使得臂本體20和杠桿臂14越過裝載通道15內的包裝12。杠桿臂14的旋轉導致杠桿臂的突出物30使彈簧元件處于應力或者偏置狀態(tài)(以虛線示出)。越過包裝12之后，臂本體20到達一個預定的停止點，這樣包裝12不再使杠桿臂14保持在樞轉位置。先前由于杠桿臂的突出物28的影響而處于應力或者偏置狀態(tài)的彈簧元件22重新回到其松弛狀態(tài)。因此，杠桿臂14樞轉到其向下伸展的位置，這樣其與臂本體20對準以推動包裝12。
彈簧元件22應當可由彈簧鋼或者任何形狀的記憶材料構成，該記憶材料可以施加足夠的力使杠桿臂的突出物30壓回到臂本體20的凹陷部分內。可替換地是，彈簧元件22可以是任何常規(guī)的機構，該機構將允許臂的突出物延伸，并也將能將臂的突出物30壓回到臂本體20的凹陷部分內。
達到預定的停止點后，臂本體20返回到圖2所示的位置，推動包裝12沿著可開有槽的表面33經過加熱區(qū)32。當杠桿臂14推動一組包裝12從加熱區(qū)32的第一級到加熱區(qū)32的第二級時，另一組包裝12向前穿過裝載通道15進入加熱區(qū)32，上述加熱區(qū)32的第一級覆蓋裝載通道15。圖2和3舉例說明了本發(fā)明的杠桿臂14每次推動兩個包裝。但是，應當預料到，該設備和方法能修改成推動任何數量的包裝而不偏離本發(fā)明。
擋條34導引包裝12沿著表面33通過加熱區(qū)32。當處于加熱區(qū)時，包裝12與一個或者一對加熱板接觸，例如圖1-4所示的加熱板36。
當包裝12最初從裝載通道15提升進入加熱區(qū)32時，這些包裝可以在最初的位置或者級保持任意預定的時間。但是，應當預料到，包裝12將會在加熱區(qū)內的每一級保持足夠長的時間以供臂本體來回地移動并使另一組包裝12從第一級滑動到第二級。
由杠桿臂14推動的每一組包裝12將依次推動相鄰組的包裝12經過加熱板36的多級，并且來到如圖1所示的輪38上。加熱板36可與電機37相連，該電機在包裝12靜止時移動加熱板36，使加熱板36處于與包裝12接觸的位置，當包裝12被推動經過加熱區(qū)32時，該電機移動加熱板36遠離包裝12。與軸26和機器24相同，往復電機37可以是任何常規(guī)的移動裝置，諸如臂、軸或者活塞，并且可以由手動、氣動、電力或者其他機械力驅動。
一旦位于輪38上，包裝由推動件40和壓制導向裝置42導引。接著，包裝12被裝入一個供最后包裝用的排出盒44。
現(xiàn)在詳細描述依照本發(fā)明優(yōu)選實施方式的加熱板36。雖然預料到加熱板36將設置在加熱區(qū)32的兩側以與包裝12的兩端接觸，但是為了方便只描述一個板。雖然其優(yōu)選由相對高導熱率的材料制成，但是加熱板可由任何常規(guī)的材料構成。
如圖1所示，包裝可以設置成當其位于加熱區(qū)32時與加熱板36接觸。圖4舉例說明了加熱板36設計的一個典型的實施方式。雖然加熱板36可以具有任意數量的級，但是圖4舉例說明了具有四級的加熱板36。圖7-10以虛線展示了加熱板36與包裝12接觸的地方。
如圖4所示的加熱板36可以是曲面形狀。數字50代表的區(qū)域可以是曲面或者是平的，并且可以全部在相同的平面內。雖然區(qū)域52可以是線性的、曲面形或者可以是階梯狀，但是所舉例說明的為線性的斜面。
加熱板36上的第一級54可以是平的。包裝12，尤其是包裝材料13與如圖7所示的加熱板36的平面接觸。第一級54均勻地預熱包裝材料的表面。加熱板36可以具有一個切口55，設置該切口是為了例如將板安裝在包裝設備10上，或者為了調準的任何理由。
第二級56是一個定位粘合(tacking)的階段。該階段典型地包括在包裝材料上實施粘合。如圖8所示，包裝材料在接觸點58(在圖8中以虛線示出)處由元件57接觸，包裝材料最厚處的點在其自身上折疊?？紤]到包裝材料端部折疊的方式，包裝材料可以具有五層的厚度。
第三級60密封包裝材料13。如圖9所示，一個“H”形的元件61在區(qū)域59(在圖9中以虛線示出)內沿著包裝材料13的折疊邊與包裝12接觸，稱元件61為“H”形是因為其外形。加熱使得包裝材料13自身沿著接觸邊粘合，這樣就將包裝與外部環(huán)境密封隔離。
被稱為美邊(beauty bar)收縮階段的第四級62在包裝12周圍將包裝材料13緊緊地收縮。加熱板具有一個表面，該表面具有梯形接觸元件63、一個第一凹陷區(qū)50以及一個第二凹陷區(qū)65。如圖10所示，當第二凹陷區(qū)在區(qū)域66與包裝12對齊時，接觸元件63沿著包裝材料13的折疊邊在區(qū)域64內與包裝12接觸(在圖10中假想示出)。為了更好的舉例說明加熱板36的不同級，尤其是關于第四級62，圖6展示了圖4的加熱部件沿6-6線得到的剖面圖。以虛線示出包裝12是為了進一步舉例說明加熱部件36與包裝12接觸的地方。美邊收縮階段62的通常為下凹的成形外形保證了適當的加熱以收縮包裝12的包裝材料13，并且能消除如圖11所示的現(xiàn)有技術中出現(xiàn)的任何皺褶80，并同時避免使包裝材料熔化。于是一種改進的被包裹的包裝12如圖12所示被生產出來。
如圖5A和5B所示，熱量由位于板36后側而不是面對包裝12的加熱帶70提供給加熱板36。加熱帶可由電源(未示出)經線72供電。圖5A展示了使用兩個加熱帶70的本發(fā)明，但是為了獲得最佳的溫度控制，應當可以使用任意數量的帶。例如，圖5B展示了四個加熱帶70。
加熱板可保持在例如接近140℃-170℃的一個溫度，但是根據包裝材料以及其他條件，能預見更高或者更低的溫度。另外，加熱級應當可以設置成不同溫度。例如，第一級和第二級可以保持在例如150℃的第一溫度，而第三級和第四級可以設置為不同的溫度，例如170℃。
熱量可以由電阻或者電感加熱或者以任何其他常規(guī)的方式提供。為了監(jiān)控溫度，可將一個熱電偶74插在任何或者所有級。加熱板36可通過任何方式與電機37相連，例如通過螺栓或者通過任何其他常規(guī)的包括膠粘、鉚接的連接或者固定方式，或者可以一體化形成。
本發(fā)明前面的描述舉例說明并描述了本發(fā)明。另外，公開的內容僅展示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是應當理解的是，本發(fā)明能用于其他不同的組合、變型以及環(huán)境，并且本發(fā)明可在本文所表述的發(fā)明概念的范圍內變化或者變型，并且與上述教導、和/或包裝尤其是香煙包裝材料領域的技能和知識相對應。
本文上述描述的實施方式還意在解釋實踐本發(fā)明的已知最佳模式，并且使本領域的其他技術人員以這種或者其他實施方式利用本發(fā)明，并且采用特定應用所需的不同變形或者本發(fā)明的用途來利用本發(fā)明。另外，這些描述并不意在將本發(fā)明限制在本文描述的形式。同樣的，附加權利要求可解釋為包括可替代的實施方式。
權利要求
1.一種用于包裝的加熱板，其包括第一級，其包括用來與在包裝件周圍折疊的包裝材料接觸的平表面；第二級，其包括第一凹陷區(qū)和第一非凹陷區(qū)，其中第一非凹陷區(qū)包括四個用來與兩個包裝件的包裝材料接觸的表面；第三級，其包括第二凹陷區(qū)和第二非凹陷區(qū)，其中第二非凹陷區(qū)包括兩個相鄰的用來與兩個包裝件的包裝材料接觸的H形表面；以及矩形形狀的第四級，其包括第三凹陷區(qū)和第三非凹陷區(qū)，其中非凹陷區(qū)包括四個用來與兩個包裝件的包裝材料接觸的梯形形狀的表面。
2.如權利要求1所述的加熱板，其中，使用多個獨立的加熱裝置向加熱板供應熱量。
3.如權利要求2所述的加熱板，其中，通過兩個獨立的加熱裝置向加熱板供應熱量。
4.如權利要求3所述的加熱板，其中，加熱裝置維持在大約140℃至170℃之間的溫度。
5.如權利要求3所述的加熱板，其中，加熱裝置維持在大約150℃的溫度。
6.如權利要求2所述的加熱板，其中，使用四個獨立的加熱裝置向加熱板供應熱量。
7.如權利要求6所述的加熱板，其中，獨立的加熱裝置中的兩個維持在大約140℃至160℃之間的溫度，而獨立的加熱裝置中的兩個維持在大約160℃至180℃之間的溫度。
8.如權利要求6所述的加熱板，其中，獨立的加熱裝置中的兩個設置在與第一級和第二級直接相對的加熱板的一側上，并且這兩個加熱裝置維持在150℃的溫度，而獨立的加熱裝置中的兩個設置在與第三級和第四級直接相對的加熱板的一側上，并且這兩個加熱裝置維持在170℃的溫度。
9.如權利要求1所述的加熱板，其中，位于矩形形狀的第四級的第三凹陷區(qū)具有一個第一凹陷部和一個第二凹陷部，其中第二凹陷部比第一凹陷部凹陷的更多，并且其中第二凹陷部為矩形形狀。
10.如權利要求1所述的加熱板，其中，第一級在包裝件周圍預熱包裝材料，第二級沿包裝材料的邊緣實施粘合，第三級在包裝件周圍密封包裝材料，并且第四級在包裝件周圍收縮包裝材料。
11.如權利要求1所述的加熱板，其中，矩形形狀的第一級、第一非凹陷區(qū)、第二非凹陷區(qū)以及第三非凹陷區(qū)都位于同一個平面上。
12.一種在香煙包裝中使用的加熱設備，其包括加熱區(qū)，其包括一個多級加熱板；第一往復裝置，其以線性的方式使一組香煙包裝經過加熱區(qū)，并沿著多級加熱板的多個級前進；以及第二往復裝置，其向內移動多級加熱板，以使加熱板與該組香煙包裝接觸，并且向外移動多級加熱板，以使該組香煙包裝移動經過加熱區(qū)。
13.如權利要求12所述的加熱設備，其中，當該組香煙包裝以線性的方式前進經過加熱區(qū)時，該組香煙包裝與多級加熱板的多個區(qū)域接觸。
14.如權利要求13所述的加熱設備，其中，在該組香煙包裝和多級加熱板之間出現(xiàn)的每次接觸都相應于一個加熱級。
15.如權利要求12所述的加熱設備，還包括一個裝載通道，多組包裝通過該裝載通道前進進入加熱區(qū)。
16.如權利要求12所述的加熱設備，其中，第一往復裝置包括往復的臂本體、可樞轉的杠桿臂以及彈簧機構。
17.一種在包裝件周圍密封并且收縮包裝材料的方法，其包括將包裝材料與第一加熱級接觸來沿著折疊邊緣預熱包裝材料；將包裝材料與第二加熱級接觸來定位粘合包裝材料；將包裝材料與第三加熱級接觸來在包裝件周圍密封包裝材料；以及將包裝材料與第四加熱級接觸來收縮包裝材料。
18.如權利要求17所述的方法，其中，第四加熱級是一個加熱板。
19.一種香煙包裝，其依照權利要求17所述的方法來密封。
20.一種香煙包裝，其由權利要求12所述的設備密封。
全文摘要
一種改進的香煙包裝件(12)，其通過在包裝材料(13)的多個端部上使用多級加熱板(36)來獲得。加熱板(36)的第一級(54)預熱包裝材料(13)，第二級(56)沿著包裝材料(13)的多個邊緣實施粘合，第三級(60)密封包裝材料(13)并且第四級(62)在香煙包裝(12)的周圍收縮包裝材料(13)。
文檔編號B65B19/22GK101068719SQ200580041615
公開日2007年11月7日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權日2004年12月22日
發(fā)明者D·C·懷爾德, W·J·雷希 申請人:菲利普莫里斯生產公司