專利名稱：真空包裝輔助方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及材料的真空包裝和實現(xiàn)這種包裝的方法。特別是本發(fā)明涉及半剛性或非剛性包裝材料的能熱封的真空包裝。
例如真空包裝的某些有用的應用是用于食品、醫(yī)藥材料、制藥生產(chǎn)、電子部件、以及許多種對空氣、氧氣或潮濕敏感的材料。
在某些包裝應用中需要對軟包裝袋內(nèi)時容積抽成真空，然后把袋密封以防止空氣進入。這種包裝袋的方便的密封方法是通過熱封。一種這樣的應用例如是用于家用的食品包裝、在商業(yè)上有若干系統(tǒng)可資應用，它們能個別地從袋中抽出空氣，然后提供密封以防空氣侵入。例如授予Kristen公司的美國專利號RE 34,929以及4,941,310是具有代表性的。在這些系統(tǒng)中必須使用制造廠的包裝材料，因為那種材料是特殊制成能使袋內(nèi)的空氣流到真空泵的入口，而袋子外面的大氣壓把袋的頂面和底面擠壓在一起。為了提供這種流動通道，包裝袋的材料經(jīng)過起皺、絎縫、或設有肉眼可見的管道。塑料膜的面板必須足夠堅硬來支持“真空流”通道承受外部的負載。
有一種由美國舊金山Tilia公司生產(chǎn)的稱為Foodsaver(食品節(jié)約器)的成功的消費者用的真空包裝/熱密封系統(tǒng)。此系統(tǒng)所采用的袋子，其一個袋面的內(nèi)表面被絎縫成一鉆石圖案。這種圖案自行支持到這樣的程度使上部和下部表面之間即使對置的兩個面板被真空力帶到在一起時也始終提供一個能抽空的通道。
對于沒有絎縫材料的真空包裝也有許多潛在的應用。真空包裝的成功取決于從包裝材料的光滑材料之間并穿過最后密封位置出來的抽吸空氣的能力。不幸的是，光滑薄膜的面板在承受外部壓力時互相壓得很緊，從而有效地阻止了使所捕獲的空氣進一步流向真空泵的入口。
另外一種現(xiàn)有技術(shù)的工藝采用一種通氣管來取代一在未封閉的半剛性或非剛性包裝袋中的真空源，因此在包裝袋中的大氣的抽出能采用一接到通氣管上的真空來完成。當采用通氣管時，袋子的兩面不致于倒坍到這種程序來阻止空氣的逸出。然后采用熱封來實行袋子的密封。通氣管可以通過密封操作基本上瞬時從袋中抽出，但這種方法并不能實現(xiàn)像其他方法中那樣高的真空度。通氣管也被留在袋內(nèi)，要在所截留的通氣管與袋內(nèi)的材料之間進行另一密封之后取出。某些具有代表性的通氣管式的裝置和方法在對Carcano公司的美國專利號5,711,136，對Koelsch公司的美國專利號5,551,213，以及對Cox公司等的美國專利號5,501,525中有所說明。
總的來說，本發(fā)明提供一種抽空-包裝袋的方法。此方法包括給未密封的半剛性或非剛性的包裝袋提供一可熔材料的管道。包裝袋包括一個上部面板和一個下部面板，并在它們之間有一內(nèi)部區(qū)，面板是在其周邊通過熱封而在內(nèi)部區(qū)與外部環(huán)境之間形成一液密性的屏障。管道包括一內(nèi)端和一外端。內(nèi)端是插入在包裝袋的內(nèi)部區(qū)，而外端則與包裝袋外邊時一個真空源相連。管道的內(nèi)部可根據(jù)需要延伸到袋內(nèi)很遠之處以便使真空源有效地從包裝袋內(nèi)部除掉大氣。管道插入的程度取決于上部和下部面板的內(nèi)表面的特性，或包裝袋內(nèi)部任何材料的性質(zhì)。此方法還包括通過對該管道實施真空而在包裝袋的內(nèi)部區(qū)抽真空；此方法還包括把包裝袋周邊的未封閉部分在不取走管道的情況下來進行熱封，以便在包裝袋內(nèi)部區(qū)與外部環(huán)境之間提供一液密性的屏障?？梢赃M行以下選用包裝袋沿著大約在其50～99％、或沿著大約75～99％的周邊上具有液密性的密封，還可選用包裝袋除了由管道所重疊的周邊部分密封外，還可沿著整個周邊進行密封。
可溶的材料可以是機織物或無紡布、開放式泡沫、紙、或纖維板。包裝袋的內(nèi)部區(qū)可至少部分地充以顆粒材料，包裝袋可由諸如涂層的粘膠薄膜、醋酸纖維素、涂層的聚酯、聚三氟氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、非剛性聚氯乙烯及其共聚體、聚氯乙烯-腈基橡膠混合物、聚偏氯乙烯、橡膠氫氯化物、氟化的乙烯丙烯共聚體、柔性維尼綸、或Surlyn-帶襯里的多層薄膜。
在另一種特征中，本發(fā)明提供的一種真空包裝輔助裝置，包括由可熔材料制的具有一內(nèi)端和一外端的管道。內(nèi)端在一未封閉的半剛性或非剛性包裝袋的內(nèi)部區(qū)內(nèi)延伸，而外端與一真空源相連?？扇鄄牧峡赡苁菣C織物或無紡布、開放式泡沫、紙、或纖維板。
在另一特征中，本發(fā)明提供一種抽空包裝袋的方法。此方法包括對未封閉的半剛性或非剛性包裝袋提供一管道。該包裝袋包括上部和下部面板，在它們中間有一內(nèi)部區(qū)。面板通過熱封在內(nèi)部區(qū)與外部環(huán)境之間形成一液密性的屏障。管道包括一內(nèi)端和一外端，內(nèi)端是插入在包裝袋的內(nèi)部區(qū)中，而外端則與包裝袋外部的真空源相連。此方法還包括通過在管道外端施加真空來在包裝袋內(nèi)部區(qū)中抽成真空。本發(fā)明還包括包裝袋的密封，使管道在包裝袋內(nèi)部區(qū)與外部環(huán)境之間至少形成部分液密性的屏障。
如在權(quán)利要求中所使用的“肉眼可見的通道”一詞是指一個通過管道壁或管道物質(zhì)本身的不需要氣體通道的管道。有相當?shù)臍怏w通過管道中的空隙而抽空，這空隙比在組成管道壁的材料中可能存在的任何空隙都大。
如在權(quán)利要求中所使用的“顆粒材料”是指具有的粒子尺寸不大于5mm直徑的特殊物質(zhì)。特殊物質(zhì)的下限尺寸能夠但不一定由用作一可熔管道的材料所限制，或者受由管道所形成的肉眼可見的通道的尺寸的限制。顆粒材料能包括高度粉碎的直徑很小的材料。粒子并不要求具有任何特殊的形狀，但可以是球狀的、近似球狀的、立方形的、或不規(guī)則的形狀。
如在權(quán)利要求中所使用的“熱封”一詞是指通過利用熱來使材料同它本身或同另一材料進行粘結(jié)或焊接。這可采用或不采用粘結(jié)劑來實現(xiàn)，視材料的性質(zhì)而定。
除非是特別限定，所有在這里所用的技術(shù)和科學術(shù)語與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所一般理解的意義相同。雖然與這里所述的方法和材料相似或相等的方法和材料能用于本發(fā)明的實踐或試驗中，但適宜的方法和材料將在下面說明。所有在這里提到的刊物、專利申請、專利、和其他參考都整體引用作為參考。在沖突的情況下，將由本說明包括定義在內(nèi)來控制。另外，材料、方法和例子僅是用于說明而并不是企圖以此作為限制。
本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點可從下面的詳細說明和權(quán)利要求中來了解。
詳細說明本發(fā)明包括一種利用一個在熱封前延伸在包裝袋內(nèi)的可熔材料的管道，并通過它從包裝袋中抽出大氣，然后在不取出管道的情況下來進行熱封的方法來對半剛性和非剛性的包裝袋進行抽空和熱封。這是可能的，因為可熔材料在熱封時能形成包裝袋密封的一部分。包裝袋中可能沒有材料，或可能部分地或基本上完全充滿了固體的或液體的材料。在優(yōu)選的實施例中此方法是在至少部分地裝有固體材料的包裝袋上來實行的。在特別優(yōu)先的實施例中，此方法是在至少部分地裝有顆粒材料的包裝袋上來實行的。
能夠用作可熔管道的材料具有若干要求。它必須能形成包裝袋熱封的一部分。最好是當可熔材料形成包裝袋密封的一部分時，它并不降低密封的性能。
可熔管道在包裝袋密封之前必須能使氣體從袋內(nèi)部自由地流動到真空源。此要求能依靠管道的形狀來達到。一個能容許氣體自由流動的管道結(jié)構(gòu)的例子是一種矩形棱柱形的或圓柱形的管道，它具有一在管道的長度上肉眼可見的通道。在此情況下，如果管道是準備用來抽空含有粉末材料的包裝時，管道應配有一種過濾器。由可熔材料制的管道的要求仍然有效。于是具有上述的肉眼可見的通道的管道的包裝袋的熱封將包括此通道的閉合，例如通過管道壁在熱封過程中的倒坍。
容許空氣流自由流動的要求也能通過組成管道的材料性質(zhì)來達到。在這樣的實施例中，例如可熔管道能包括一種具有含有空氣間隙的材料的網(wǎng)絡的容許氣流通過它而自由流動的材料。在此情況下管道本身的形狀并不一定是一種容許自由氣體流動的形狀。換一句說，不一定需要一個肉眼可見的通道。自由氣體流是通過在可熔材料中的間隙網(wǎng)絡來維持的。這種管道的形狀例如能夠是薄板。在熱封過程中，網(wǎng)絡由在熱封區(qū)內(nèi)的材料的倒坍和熔化而阻斷。
在密封一個半剛性或非剛性包裝袋的本發(fā)明的方法中，可熔管道的材料延伸在一包裝袋的內(nèi)部區(qū)，管道具有內(nèi)部端和外部端。內(nèi)部端延伸在包裝袋的內(nèi)部，而外部端從包裝袋中伸出。插入的程度取決于包裝袋內(nèi)部的相對填充。管道內(nèi)部端插入得越深，則獲得的真空度越好。一個包裝袋至少包括兩個重疊的包裝袋材料的面板。面板可以是分開的兩塊材料板，或者是一塊板自己折疊而成。面板可以是任何正規(guī)的形狀，例如矩形的或圓形的，或不規(guī)則的形狀。面板是基本上這樣來重疊，使與外部環(huán)境的流動溝通相隔離的內(nèi)部區(qū)能在熱封操作完成后形成。
根據(jù)本發(fā)明的真空和熱封方法包括在最后的熱封過程之前至少在包裝袋面板周邊的一部分中安排可熔的管道材料。管道材料提供給周邊的相對數(shù)量可從一極低的周邊百分比連續(xù)地變化到整個周邊。
例如在本發(fā)明的一個實施例中，包裝袋在施加真空和最后熱封之前，基本上但并不完全由液密性的密封所封閉。這種預先形成的密封能通過熱封周邊或任何其他所知的在包裝袋材料的兩個面板之間構(gòu)成一液密性密封的方法來形成，如果面板是由一塊單片材料自己折疊而形成一包裝袋時，則折疊邊不需要密封。在包裝袋內(nèi)部抽空之前未被封閉的周邊部分必須全部由可熔的管道材料所占據(jù)。于是可認為對于未密封的周邊部分而言缺少一個管道，或?qū)τ诠艿蓝晕慈砍錆M這部分周邊，都是不合要求的，這種情況能導致泄漏和包裝袋內(nèi)部的無效的抽空。這種不合要求的情況還可能導致材料的損失，例如在抽空過程中顆粒材料從包裝袋內(nèi)部丟失。
上述的實施例如在

圖1中所示，包裝袋1準備進行抽空，它包括上部面板2和下部面板4。這兩塊面板的周邊基本上以液密性的密封6封閉。未封閉的周邊7由一從包裝袋外面延伸到的含有顆粒材料12的內(nèi)部區(qū)10的管道8所占據(jù)。為了完成液密性的密封6使整個周邊被人密封，并使內(nèi)部區(qū)10與包裝袋的外部的液體連接隔離，在周邊7的未密封部分施以真空和熱封如下所述。在圖1中，顆粒材料畫成基本上均勻分布在整個包裝袋的內(nèi)部，雖然顆粒材料也可能不均勻分布在整個包裝袋內(nèi)部，例如基本上集中在某一角或沿包裝袋內(nèi)部的一條周邊邊緣上。同樣，雖然圖1中所畫的管道在包裝袋內(nèi)部僅延伸一個很短距離，但在某些實施例中管道材料可全部延伸到包裝袋的內(nèi)部，例如延伸到一角內(nèi)或潛在地延伸在整個包裝袋內(nèi)部。這種變型根本不會影響這里所述的方法或材料的實施。
在另一沒有事先形成的包裝袋密封的實施例中，包裝袋面板的周邊包含著沿包裝袋面板的整個周邊所配置的可熔管道材料。因此在此限定的情況下，沿著包裝袋周邊的整個液密性的密封是同時在施加真空和熱封的過程中所形成的，并且整個周邊是用形成一部分密封的可熔管道材料來密封的。
圖2就是表示上面所述的按本發(fā)明的一個特殊實施例。包裝袋20像前面一樣具有上部面板2和下部面板4(這里看不見)。管道8沾著面板的整個周邊而延伸，但具有一內(nèi)部邊界14，因此它具有一像密封墊圈似的形狀。在此特殊的實施例中具有顆粒12。
圖3表示同一包裝袋20的側(cè)示圖，為了清楚起見把顆粒12予以省略，在此視圖中，下部面板4能夠看到。
任何數(shù)量的周邊，例如50％，能在施加真空/熱封過程中來密封。但是未提供管道材料的任何周邊必須事先封閉成一液密性的密封。
對可熔管道材料形成包裝袋密封的一部分的要求可通過一種在等于或低于包裝袋本身熱封溫度下能熔化的材料來滿足。管道材料能包括一織物、開放的泡沫或像紙一樣的纖維板。也能采用機織物或無紡布材料。一種適當?shù)牟牧鲜蔷垡蚁?、開放的泡沫。另一種適當?shù)牟牧鲜荖algene聚合紙，另一種適當?shù)牟牧鲜欠Q為接口的，它可作為一種縫制產(chǎn)品來使用。例如(由新澤西州的Secaucus市的HTC-管理者紡織品公司)以“Stitch Witchery”商品名稱銷售的。
熱封是有關(guān)“加熱工具焊接”的一種變形。在熱封中，把待密封的材料根據(jù)需要予以重疊，然后使熱量通過材料而把重疊部分熔化。
一般有兩種用來熱封的裝置一種是高頻發(fā)生器，它利用材料的介電特性在內(nèi)部產(chǎn)生熱量，另一種是電阻元件，它通過加熱輥筒、爪子或夾頭從外部施加熱量。重要的是對施加的熱量，加熱的速度和加熱的面積進行控制，從而能獲得可接受的強力密封而不會使材料降解。
能借加熱予以密封的包裝袋材料包括不同厚度的聚合物的薄膜或板材。某些材料天生的可熱封而其他(例如粘膠薄膜和某些聚酯薄膜)能通過熱封聚合物的涂層來使它成為可熱封。其他材料在低于分解溫度時不能有效地軟化和不能直接焊接(例如四氟乙烯聚合物和含氯三氟乙烯聚合物)，但如果采用例如碳氟化合物油的助熔劑時，則也可以焊接。其他材料在進行熱封時將會受熱而降解(例如硝酸纖維素)而不能熱封。適當?shù)牟牧习▊鹘y(tǒng)的聚乙烯袋、由Surlyn-襯里的多層薄膜制的袋、柔性維尼綸板和許多其他材料，也可采用任何可熔塑料來結(jié)合成一可用的粘結(jié)劑。
對不同選用的材料的有效熱封所用的溫度如表1所示表1塑料薄膜的熱封溫度
為了實現(xiàn)包裝袋的真空密封，包裝袋的內(nèi)部必須在對包裝袋面板的周邊未封閉部分進行熱封時予以抽空。如前所述，真空和熱封的施加和包裝袋內(nèi)部區(qū)的隔離可只包括周邊的一小部分，或整個周邊，或在此兩極間之間的任何變動。
真空的施加既能通過管道材料直接與一真空源相偶合，也能通過把待密封的面積(有可能是整個包裝袋)放在一真空室內(nèi)。前一種方法在大部分包裝袋周邊在抽空和最后熱封之前先行密封的情況下最為實用。例如可使用一真空吸咀或其他真空源來對管道材料施加真空，并把管道材料插入包裝袋內(nèi)。吸咀本身能部分地延伸到包裝袋內(nèi)，而管道材料能有效地延伸吸咀或其他真空源的抽吸動力。
把待密封的面積放在一真空室內(nèi)的方法最適用于包裝袋的整個邊緣或周邊的大部分設有管道材料的場合。這種方法可用發(fā)給Kristen公司的美國專利號4,941,310中公開的方法來作為例子。
能根據(jù)這里所述的方法和材料來進行密封特種包裝袋包括任何用熱來有效地進行密封，并能方便地抽空而不會在抽空和密封過程中有損失材料危險的包裝袋。特別是顆粒狀的或特種材料在抽空過程中往往有從袋中移出的危險。例如一種熱的或冷的包裝，其中包括許多初始互相隔離的不同區(qū)，而每一區(qū)包括一種能與熱或冷包裝的另一區(qū)中的內(nèi)容起反應或互相作用的反應劑時，便能用這里所述的方法和材料來抽空和密封。這種熱包裝例如在美國專利號6,116,231及5,984,953和5,035,230中有所說明。在這種熱包裝中含有氧化劑的區(qū)域的抽空能根據(jù)這里所述的方法和材料來實行。其他實施例應予理解雖然本發(fā)明是結(jié)合具體實施例來描述的，但前面的描述僅是為了說明問題而并非是對本發(fā)明范圍的限制。本發(fā)明是由所附的權(quán)利要求所限制。其他的觀點、優(yōu)點和改進都在以下的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種抽空一包裝袋的方法包括對一未封閉的半剛性或非剛性的包裝袋提供一個包括可熔材料的管道；其中包裝袋在其上部面板和下部面板之間有一內(nèi)部區(qū)，所述的面板受熱后能在其周邊熔化而在內(nèi)部區(qū)與外部環(huán)境之間形成一液密性的屏障；并且其中管道包括一內(nèi)端和一外端，內(nèi)端被插入在包裝袋的內(nèi)部區(qū)內(nèi)，而外端同包裝袋外部的一個真空源相連接；通過對管道的外端施加真空來把包裝袋的內(nèi)部區(qū)抽成真空；以及把包裝袋的周邊未封閉的部分進行熱封而不取走管道來在包裝袋的內(nèi)部區(qū)與外部環(huán)境之間提供一液密性的屏障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包裝袋在圍繞著大約50～99％的周邊范圍內(nèi)具有一液密性的密封。
3.根據(jù)要求要求2的方法，其中包裝袋在圍繞著大約75～99％的周邊范圍內(nèi)具有一液密性的密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中除了由管道所重疊的周邊部分以外，包裝袋圍繞著其周邊被施以密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中可溶材料是從由織造或非織造布、開放的泡沫、紙和纖維板所組成的群體中來進行選擇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包裝袋的內(nèi)部區(qū)至少部分地充以顆粒材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包裝袋是從由涂層的粘膠薄膜、醋酸纖維素、涂層的聚酯、聚含氯三氟乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、非剛性聚氯乙烯及其共聚體、聚氯乙烯-腈基橡膠混合物、聚偏氯乙烯、橡膠氫氯化物、氟化的乙烯-丙烯共聚體、柔性維尼綸和Surlyn-襯層的多層薄膜所組成的群體中來選擇。
8.一種真空包裝輔助裝置包括一具有一內(nèi)部端和一外部端的可熔材料的管道，其中內(nèi)部端延伸到一未密封的半剛性或非剛性包裝袋的內(nèi)部區(qū)，而其外部端與一真空源相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的真空包裝輔助裝置，其中可熔材料從由機織物或無紡布、開放的泡沫、紙和纖維板所組成的集合中來選擇。
10.一種抽空包裝袋的方法包括對未密封的半剛性或非剛性的包裝袋提供一管道，其中包裝袋包括一上部面板和一下部面板，它們之間有一內(nèi)部區(qū)，所述的面板可熱密封，在內(nèi)部區(qū)與外部環(huán)境之間形成一液密性的屏障，并其中管道包括一內(nèi)端和一外端，內(nèi)端插入在包裝袋的內(nèi)部區(qū)內(nèi)，而外端則與包裝袋外部的一個真空源相連接；通過在管道外端上施以真空來把包裝袋的內(nèi)部區(qū)抽成真空；以及對包裝袋進行密封，使管道形成至少在包裝袋的內(nèi)部區(qū)與外部環(huán)境之間形成一液密性屏障的一部分。
全文摘要
真空包裝的方法和材料被公開。材料是可熔的，并能形成非剛性和半剛性的包裝袋(1)的熱封閉鎖的一部分，此方法適用于含有一般性材料的包裝袋，并更適宜于用在含有顆粒材料的包裝袋中。
文檔編號B65D81/20GK1427786SQ01809013
公開日2003年7月2日 申請日期2001年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月2日
發(fā)明者熊焰, C·M·薩賓 申請人:坦普拉技術(shù)公司