制造层压包装材料的方法以及用于该方法的装置与流程

本发明涉及一种制造层压包装材料的方法，由所述层压包装材料可以形成用于包装液体食品的包装容器，本发明涉及通过这种方法制造的层压包装材料，并且还涉及适合于执行所述方法的装置。

背景技术：

1、用于液体食品的单次使用一次性类型的包装容器通常由基于纸板或纸箱的包装层压材料制成。此类包装容器通常用于包装液体食品，例如牛奶或果汁，其出售用于长期环境储存。这种已知的包装容器中的包装材料通常是层压材料，包括纸、纸板或其他纤维素基材料的本体层或芯层以及热塑性塑料的液密外层。为了使包装容器气密，特别是为了无菌包装的目的而使其氧气气密，这些包装容器中的层压材料通常包括附加的阻挡层，例如铝箔或具有阻挡功能的任何其他膜，例如聚合物基和/或纸基薄膜。

2、在层压材料的内侧，换言之，在旨在面向填充在由层压材料生产的容器中的食品内容物的一侧上，通常存在施加到阻挡层上的最内层。所述最内层可以由一个或多个部分层组成，例如包括可热封的热塑性聚合物，例如粘合剂聚合物和/或聚烯烃。同样在本体层的外侧，通常有最外层的可热封聚合物层。

3、包装容器通常通过现代高速包装机来生产，该类型的包装机由卷材或包装材料的预制坯料形成、填充和密封包装。因此，可以通过将卷材的两个纵向边缘以重叠接缝彼此结合来将层压包装材料的卷材重新形成管以生产包装容器，该重叠接缝是通过将最内部和最外部可热封热塑性聚合物层焊接在一起而形成的。该管被填充有预期的液体食品，并且随后通过在管中内容物的水平以下彼此相距预定距离的重复横向密封管而被分成单独的包装。通过沿横向密封的切口将包装与管分离，并通过沿包装材料中准备好的折痕线形成折叠形成所需的几何构造，通常为平行六面体。

4、用于敏感液体食品(例如牛奶或果汁)的包装容器也可以由层压包装材料的片状坯料或预制坯料生产。由折叠平的包装层压板的管状坯料生产包装，首先将坯料构建成开口管状容器胶囊，其一个开口端通过整体端板的折叠和热封而封闭。这样封闭的容器胶囊填充有所述的食品，例如果汁，然后通过相应的整体端板的进一步折叠和热封来封闭开口端。由片状和管状坯件生产的包装容器的一个例子是传统的所谓的山形顶包装。还有这种类型的包装，其具有由塑料制成的模制顶部和/或螺帽。

5、为了获取包装容器所容纳的液体食品，通常需要(例如通过吸管)穿透层压包装材料。因此，在相关技术中已经充分确立了提供穿过层压包装材料的至少一些材料的预制孔。通过这样的吸管孔或其他开口结构，消费者在穿透剩余材料后即可方便地取用包装容器的内容物。这种孔例如通过在层压之前在本体层或芯层中冲孔来提供，因此通常被称为预冲孔，然后该孔的内侧和外侧被附加的层压层覆盖。

6、由于预冲孔的形成通常发生在层压过程之前，其中可以使用液体或粘性材料，例如熔融层材料或粘合剂，因此需要防止此类材料以不受控制的方式通过孔扩散。例如，如果本体层包括通孔并且要在层压过程中施加至基底层，则任何粘合剂应当仅分别影响本体层和基底层的层压侧。然而，当在层压压力下接合时，这种材料可能被挤压通过孔并到达本体层的与层压侧相对的一侧。这可能会导致进一步的问题，例如材料粘附到布置在该侧的层压设备上。

7、例如，在专利文献wo2015/193632a1中，提出了一种层压站，其通过非粘性带将层压站的压辊与层压层所包括的通孔分开。将带压到孔处的区域上，同时对所述区域施加层压压力。因此，可以防止孔内的材料逸出并到达压辊。

8、然而，当涉及到相对于压辊改变孔的布置时，所建议的系统缺乏灵活性和效率，因为它需要中断制造过程并重新调整系统关于带的布置。

9、因此，需要一种改进的制造层压包装材料的方法和相应的制造设备。

技术实现思路

1、现在本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术的上述限制中的一个或多个。具体地，本发明旨在提供一种制造层压包装材料的方法，由该层压包装材料可以形成用于包装液体食品的包装容器，该方法允许将具有通孔的本体层安全且有效地层压到基底层，其中可以使用液体、粘性或可成型的粘合剂或层材料。它特别旨在安全地防止此类材料影响层压设备。

2、为了实现这些目的，提供了一种制造层压包装材料的方法，由该层压包装材料可以形成用于包装液体食品的包装容器。本发明的方法包括以下步骤：

3、-提供具有至少一个通孔的纸或纸板或其他纤维素基材料的本体层；

4、-提供基底层和由其层压侧形成或施加至其层压侧的粘合剂；

5、-定位本体层和基底层，使得粘合剂面向本体层的层压侧并且所述基底层布置在至少一个通孔的前面；

6、-在层压单元中接合本体层和基底层，其中第一层压装置、基底层、本体层和第二层压装置按列举顺序运动地布置，并且在第一层压装置和第二层压装置之间产生层压压力，并且其中至少一个非粘性层压装置运动地布置在第二层压装置和本体层之间。

7、根据本发明，控制本体层的位置和/或所述至少一个非粘性层压装置的位置，使得至少一个通孔被至少一个非粘性层压装置覆盖，至少只要层压压力施加在至少一个通孔上即可。

8、这里，仅仅为了对技术原理进行简明扼要的描述，可以将所公开的特征称为单数形式的“至少一个”，然而，这并不意味着具有任何限制性特征。

9、本发明的方法有利地实现了通孔被非粘性层压装置安全地密封，以防止任何材料(例如粘合剂)经由通孔行进至第二层压装置。由于本体层和非粘性层压装置的相对位置是受控的，因此无需停止制造过程例如重新调整非粘性层压装置的位置即可实现该效果。因此，本发明方法的质量和生产率都处于非常高的水平。

10、本体层和基底层通常在层压工艺中接合，例如，层压工艺可以是干层压工艺或湿层压工艺。优选地，可以在分散和/或湿层压工艺中进行接合。

11、控制本体层的位置和/或所述非粘性层压装置的位置可以指开放控制环或闭合控制环，优选地实时执行。位置控制可以指描述通孔和非粘性层压装置的相对位置所需的任何尺寸。如果所述非粘性层压装置和通孔例如暂时地在层压单元中的平面平行的平面中相遇，则这样的尺寸可以包括所述平面的横向和/或纵向尺寸。如果所述非粘性层压装置和通孔例如暂时在非平行平面中彼此接近，则这样的尺寸可以包括每个所述平面的横向和/或纵向尺寸，并且还可以包括垂直尺寸，以便预测当施加层压压力时通孔相对于非粘性层压装置的位置。相应的控制技术可以使用适当的措施来处理这样的二维或三维数据，并且如果需要的话，还可以处理关于位置、速度和/或加速度值的时间数据。通过本公开，本领域技术人员将具有足够的技术知识来从上述建议或其任意组合或提取中进行选择，以确保通孔被非粘性层压装置安全地覆盖，从而防止粘合剂材料经由通孔行进至第二层压装置。

12、本体层和基底层可以单独地或者作为预接合的组合层引入到层压单元。优选地，它们被单独引入并在层压单元中接触。应当理解，例如可以在本发明的方法的预备步骤中制造通孔。这同样适用于将粘合剂施加至基底层或形成基底层。将本发明的方法作为流程运行在技术上不是必需的，却是优选的。本体层、基底层或两个所述层本身可以包括一些防液特性。基于此类层压包装材料的公知要求，还可以且优选在本发明方法的后续步骤中施加一个另外的层或多个另外的层，例如防液层或氧气阻挡层。

13、通孔可以优选用作在其中放置吸管的孔。因此，通孔可包括合适的直径，例如约6mm。

14、优选地，基底层可以包括诸如纸、纸板或其他纤维素基材料、聚合物材料或其任何组合的材料。特别地，优选提供包含聚烯烃的基底层。

15、粘合剂材料可以在已知适合于这样的层压工艺、优选地适合于湿层压工艺的所有材料中选择。基底层的材料本身可以具有粘合性质，例如如果基底层包括聚合物层。粘合剂还可以作为附加材料(例如作为聚合物溶液)施加至基底层。粘合剂至少被施加在通孔的区域中，以便确保该区域中的防液粘合，例如如果通孔被吸管穿透的话。特别优选将粘合剂施加在基底层的整个层压侧上，以实现本体层和基底层之间的全面粘合。

16、优选地，层压单元是湿层压单元，以在湿层压工艺中接合本体层和基底层。

17、术语“运动地布置”并不意味着第一层压装置、基底层、本体层和第二层压装置必须以该顺序彼此直接物理接触地布置(尽管可能)，而是意味着层压压力按该顺序在各个部件之间传播。这同样适用于非粘性层压装置和第二层压装置的布置，然而，所述本体层与非粘性层压装置直接物理接触，以在本体层与其层压侧相对的一侧上将通孔密封在粘合剂上。然而，优选将上述部件按照以下顺序布置为彼此直接物理接触：第一层压装置、基底层、本体层、非粘性层压装置和第二层压装置。由此，本体层可以至少部分地同时与第二层压装置直接接触。这适用于非粘性层压装置未延伸到的第二层压装置的那些区域。这是因为非粘性层压装置不必将第二层压装置的整个表面与本体层分离，而是优选地限于通孔的区域。

18、术语“非粘性层压装置”是指适合覆盖通孔并防止粘合剂在与层压侧相对的本体层的一侧上逸出通孔或至少防止在与层压侧相对的本体层的一侧上逸出通孔的粘合剂可能粘附到第二层压装置的任何技术装置，特别是在施加层压压力的情况下。优选地，所述非粘性层压装置可以包括诸如聚四氟乙烯(ptfe)之类的材料，其也以“teflon”品牌为人所知，或者包括使其免受粘附的类似特性的其他材料。

19、在本发明的方法的优选实施方案中，本体层包括多个通孔，并且此外，多个非粘性层压装置运动地布置在第二层压装置和本体层之间，其中本体层的位置和/或每个非粘性层压装置的位置被控制，使得每个非粘性层压装置覆盖相应位置处的通孔，至少只要层压压力施加在相应的通孔上。

20、这进一步增加了本发明方法的灵活性。通孔例如可以在本体层上布置成一行或多行。例如，可以根据这些行之一的通孔的位置来控制每个非粘合层压装置。所述行的通孔可以至少部分地是周期性的或者可以不提供任何周期性。通孔可以随机、等距或变化距离地成组布置，并且尺寸和形状可以变化。

21、在本发明的方法的优选实施方案中，第一和第二层压装置中的每一个均包括层压辊以传递层压压力，并且本体层的位置和/或非粘性层压装置的位置至少为控制在平行于所述层压辊的旋转轴线的方向上。例如，所述层压辊可以包括压辊和冷却辊。

22、在本发明的方法的优选实施方案中，非粘性层压装置包括在第二层压装置所包括的层压辊上引导的非粘性带。

23、基于例如层压辊的圆筒型几何形状，可以以便利的方式实现控制带沿着所述几何形状的移动以改变其位置。

24、优选地，对于带、层压包装材料或用于制造层压包装材料的任何附加材料中的任一种，使用一个或多个附加辊，例如张紧辊、空转辊、冷却辊或存储辊。

25、带可以由一个或多个这样的附加辊和/或第二层压装置的层压辊驱动。

26、使用辊用于第二层压装置和用于驱动带，减少了例如当暴露于层压压力时带和用于层压包装材料的材料的同步运动的难度。

27、优选地，存在八个上述类型的带，它们在平行于所述层压辊的旋转轴线的方向上彼此相邻地布置。优选地，八个带中的每一个都能够在该方向上在30cm的范围内移动。优选地，两个最外面的带具有比布置在它们之间的其他带更大的宽度，这意味着中间带分别比边缘带窄。

28、在本发明的方法的优选实施方案中，带在平行于所述层压辊的旋转轴线的方向上的位置由致动的引导构件控制，所述引导构件沿平行于所述层压辊的所述旋转轴线的方向对所述带施加定位力。

29、如果带在可能同时旋转的层压辊上被引导，则定位力可以容易地使带改变其在层压辊上的位置。

30、例如，带本身可以由电动机驱动，该电动机也可以用于产生定位力。优选地，每条带具有至少一个单独控制的致动器，例如电动机。进一步作为示例，致动的引导构件可以包括引导带的引导套筒，或者可以有任何其他结构来传递定位力。所述致动的引导构件，例如引导套筒，优选地相对于带可以在横向于定位力的方向的方向上被驱动的事实来设计，该方向可以例如是下面更详细描述的机器方向。为此，致动的引导构件可包括轴承以补偿带和引导结构的相对运动。

31、优选地，致动的引导构件可以具有至少一个或多个引导辊，其承载在用于每条带的单独支撑件上。优选地，该支撑件以及因此致动的引导构件配备有专用电机，以在定位力的方向上和/或横向于定位力的方向上被驱动。所有引导构件可以在单个滑道或轨道上的定位力的方向上单独地被驱动。还可以有多于一个的滑道或轨道来分别承载一组引导构件和带。还可以有多于一个的滑道或轨道，每个滑道或轨道分别承载一个引导构件和带。

32、在本发明方法的一个优选实施方案中，该方法是沿机器方向运行的连续或不连续流动过程，并且其中本体层的位置和/或非粘性层压装置的位置至少为控制在横向于机器方向的方向上。

33、机器方向是指层压包装材料通常在具有材料供给方向(换言之，其是机器方向)的流动工艺中制造的事实。

34、在本发明的方法的一个优选实施方案中，在接合本体层和基底层之后，层压的包装材料经由至少一个后续辊引导，该至少一个后续辊包括覆盖通孔的非粘性层压装置，只要所述后续辊与通孔接触。

35、后续辊的该非粘性层压装置可以类似于前面的描述来设计和配置，并且因此也可以是可控的，以确保其与通孔的位置匹配。

36、基于此，可以确保例如尚未达到足够硬化程度的粘合剂不会附着到后续辊上。

37、在本发明的方法的优选实施方案中，传感器检测本体层上的通孔的位置，并且基于检测到的通孔的位置来控制本体层的位置和/或非粘性层压装置的位置。

38、这显著增加了本发明的方法在改变通孔的位置方面的工艺稳定性和灵活性。

39、在本发明的方法的优选实施方案中，非粘性层压装置在接触通孔之前和/或之后由清洁装置清洁。优选地，清洁装置布置在非粘性层压装置(例如带)已经经过第一层压装置和第二层压装置的位置处。在一个实施方案中，清洁装置位于压辊后面，带在此处离开由压辊限定的辊隙。

40、通过清洁装置，确保在非粘性层压装置再次与本体层和第二层压装置接触之前，去除施加至非粘性层压装置的粘性材料的任何杂质或不可避免的残留物。基于此，特别优选将清洁装置与湿层压工艺结合。

41、清洁装置可以优选地与致动的引导构件结合。例如，这样的清洁装置可以与用于带的引导套筒结合。优选地，引导套筒包括清洁装置，当带被横向于定位力的方向驱动时，例如朝向第二层压装置，在特定示例中沿机器方向驱动时，清洁装置清洁带。

42、清洁装置可以具有刮刀或类似的结构，以刮掉可能留在非粘性层压装置(优选带)上的任何多余的粘合剂。此外，可以有收集容器来收集多余的粘合剂，特别是刮掉的粘合剂。

43、此外，非粘性层压装置，优选带，可暴露于清洁浴，例如浸入清洁浴中。清洁浴优选包含水和酒精。最优选的是，在使用刮刀之后施加清洁浴。

44、在清洁浴之后，干燥非粘性层压装置，优选带。优选通过合适的热处理手段进行干燥。

45、在本发明方法的一个优选实施方案中，在接合本体层和基底层之后，将至少一个附加层施加到层压包装材料上，其包括最内部的液密层，以与将由包装材料和/或最外层的液密层形成的包装容器所容纳的食品直接接触，其适于构成包装容器的外部。

46、基于目标产品，特别是用于液体食品的包装容器，也可以应用诸如氧气屏障的其他层作为附加层。

47、本发明的另一方面涉及一种层压包装材料，其以根据本发明的发明方法制造。

48、本发明的又一方面涉及一种包装容器，其包含根据本发明的层压包装材料。

49、本发明的又一方面涉及一种用于制造层压包装材料的装置，由其可以形成用于包装液体食品的包装容器，该装置包括层压单元，所述层压单元被配置成接收具有至少一个通孔的本体层和具有由其层压侧形成或施加至其层压侧的粘合剂的基底层，其中所述层压单元包括第一层压装置和第二层压装置，其被配置为在其间形成层压腔并且在所述本体层和所述基底层上施加层压压力，如果所述层被引入到所述层压腔，并且其中层压单元还包括至少一个非粘性层压装置，如果被引入到层压腔，则其运动地布置在第二层压装置和本体层之间。

50、根据本发明，本体层的位置和/或所述至少一个非粘性层压装置的位置是可控的，使得至少一个通孔被至少一个非粘性层压装置覆盖，至少只要层压压力施加在至少一个通孔上即可。

51、在本发明的装置的优选实施方案中，该装置适合于并且可以被配置为执行根据本公开的发明方法。甚至更优选地，本发明的装置被配置为执行本发明的方法。

52、基于此，关于本发明方法公开的所有与设备相关的特征也在本文中公开为本发明的装置的可能实施方案中的模拟特征。对于关于本发明的装置公开的方法相关特征，同样适用于其他方式。

53、优选地，本发明的装置的层压单元是湿层压单元。

54、优选地，本发明的装置包括传感器，该传感器能够被配置为检测本体层上的通孔的位置，并且其中本体层的位置和/或非粘性层压装置的位置可基于检测到的通孔位置进行控制。甚至更优选地，传感器以这种方式配置。

55、在本发明的装置的一个优选实施方案中，该装置被构造成以沿机器方向运行的连续或不连续流动工艺来制造层压包装材料，并且其中所述本体层的位置和/或所述非粘性层压装置的位置至少在横向于所述机器方向的方向上是可控的。

56、本发明的其他目的、特征、方面和优点将从以下详细描述以及附图中显现出来。