包装材料的模压工艺 一般来说，本发明涉及包装材料的生产，具体来说涉及包装材料的模压工艺。
在本领域模压工艺是众所周知的。在典型的模压加工过程中，欲被模压的材料被压在两个对置的通常的是平的印刷板之间。模压板的表面形成有预制模型。模板之一(“阳”板)具有凸起(即突出)的模型，而另外一个模板(“阴”板)具有与凸起的模型互补的下沉(即凹进)互补模型。“阴”模型稍稍大于互补的“阳”模型，因此，在模压过程中，被模压的材料将占据两个模型之间的空间。在“阳”模型和“阴”模型之间的尺寸之差通常取决于被模压材料的类型和厚度。模板由硬质材料例如锌制成。例如，这样的方法用来模压带有商标或者标识语的设计图案地消费品包装的表面。
例如用于饮料的人字屋顶式或者消毒容器的液体包装在本领域是众所周知的。用于生产液体包装材料的一种已知加工方法包括在旋转刻痕/切割机上对包装材料进行刻痕和切割。这样的机器示意性地示于图1中。
示于图1的机器包括一个旋转刻痕工位16，该工位包括一个阳刻痕滚筒18和一个阴刻痕滚筒20。阳刻痕滚筒18的表面形成有与希望的刻痕线图案对应的预制的凸起(即突出)模型，而阴刻痕滚筒20的表面形成有与希望的刻痕线图案对应的下沉(凹陷)模型。在刻痕工位16的下游，刻痕/切割机包括一个旋转切割工位10，该工位包括一个载有预先布置的切割刀片28的切割辊12和一个大致光滑的支撑辊14。
刻痕/切割加工如下进行。一种连续的包装材料片22，例如预印有所需图案并且被预先处理成耐受液体(例如通过一种低密度聚乙烯薄镀层)的纸板卷被供入刻痕工位16的滚筒18和20之间。在刻痕步骤中，刻痕滚筒18和20被彼此驱使着并且沿着相反的方向转动，以便使包装材料22前进，同时在其上制出该预制的刻痕图案。在包装材料22上的刻痕图案能够在包装过程中使包装材料随后折叠成预制的三维结构，例如人字屋顶容器。
出自刻痕工位16的连续的有刻痕的包装材料片22被供入切割工位10的辊子12和14之间。在切割步骤中，包装材料22被切成多个具有所希望的适于随后包装要求的形状的片23。切割片23的形状由在切割辊12上的刀片28的布置情况来限定。辊子12和14彼此驱使着并且沿着相反的方向转动，使得包装材料22可以前进，同时被切成分开的片23。
连续片22供入刻痕工位16被校准，以便保持在滚筒18和20上的刻痕模型和在片22上的预印图案之间的正确配准。同样，被刻痕的包装材料22供入切割工位10开始也要被校准，以便保持在切割辊12上的刀片28的布置与在包装材料22上的预印的和刻痕的图案之间的正确配准。
目前，由较软材料，例如在两侧涂有一薄层低密度聚乙烯的纸板制成的液体容器不包括模压图案，因而没有用于在液体包装材料上进行模压或者产生凸起图案或者文字的工艺。
本发明提供一种利用一个转动刻痕装置在对包装材料进行刻痕期间在包装材料上模压预定的图案的方法。
根据本发明，对于给定类型的液体容器，不同的模压图案可以在包装材料上产生出来，而对给定类型的容器无需改变由转动刻痕装置所采用的刻痕元件。
根据本发明的方法，至少一对组合模板，即一个阳模板和一个阴模板，形成有预定的模型。阳模板形成有与模压图案对应的凸起的(即突出的)模型，而阴模板形成有与凸起的模型互补的下沉的(即凹进的)模型。
根据本发明的一个实施例，阳模板和阴模板安装在转动刻痕装置的对置的刻痕滚筒上，其所在的区域不与形成在这些滚筒上的刻痕模型相交。该组合模板彼此配准安装，即使得在刻痕滚筒的每个旋转过程中，在组合板上的互补的凸起的和下沉的模型对齐。当刻痕滚筒被彼此相向驱使和转动并且液体包装材料被供入滚筒之间时，模压和刻痕图案被转移到包装材料上。
用于本发明的组合模板的材料最好是足够柔性的，以便能够使组合板安装在刻痕滚筒的弯曲的表面上。然而，该材料最好是在竖向上非可塑性的和稳定的，以便避免在组合板上的模型受到在模压期间所施加压力的压缩。另外，组合板最好是足够薄，以便不与在刻痕滚筒上的刻痕模型的作用相干涉。在本发明的一个实施例中，组合模板由具有上述性质的诸如尼龙的塑料薄板所制成。
例如，适于利用本发明方法进行模压的那种液体包装材料例在转让给本申请的受让人的美国专利4789575中有所描述。美国专利4789575的公开内容通过引用而结合在本文中。
本发明通过下面结合附图对较佳实施例的详细描述将可以更为充分地予以理解，其中：
图1是现有技术的转动刻痕/切割装置的一部分的侧视横截面图；
图2是按照本发明实施例的刻痕/模压工位的转动刻痕/切割装置的一部分的侧视横截面图；
图3是图2的转动刻痕/切割装置的俯视图；
图4是图2装置的转动刻痕/模压工位的零件分解透视图；
图5是根据本发明实施例在刻痕、模压和切割以后液体包装材料片的俯视图；
图6A和6B分别是根据本发明实施例的“阳”刻痕滚筒的刻痕表面的展平的俯视图和侧视横截面图；
图6C是图6B的侧视横截面图的一部分的放大的横截面图；
图7是根据本发明实施例的用于多容器刻痕/模压的“阳”刻痕滚筒的刻痕表面的展平的俯视图；
图8A和8B分别是根据本发明实施例的“阴”刻痕滚筒的刻痕表面的展平的俯视图和侧视横截面图；
图8C是图8B的侧视横截面图的一部分的放大的横截面图；
图9是根据本发明实施例的用于多容器刻痕/模压的“阳”刻痕滚筒的刻痕表面的展平的俯视图。
参阅图2，其示意性地示出了包括转动刻痕/模压工位116的本发明的转动刻痕/模压/切割装置100。刻痕/模压工位116包括一个阳刻痕滚筒118和一个阴刻痕滚筒120.阳刻痕滚筒118的表面形成有与希望的刻痕线图案对应的预制的凸起(即突出)模型124，而阴刻痕滚筒120的表面形成有与希望的刻痕线图案对应的下沉(凹进)的模型126.在切割工位110的下游，刻痕/模压/切割装置包括一个转动切割工位110，该工位110包括一个载有预先布置的切割刀片128的切割辊112和一个大致光滑的支撑辊114，如本领域所知的那样。
现在参阅图3和4，其中，图3示意性地示出了本刻痕/模压/切割装置100的俯视图，而图4示意性地示出了转动刻痕/模压工位116的零件分解透视图。根据本发明，至少一对组合模板，即至少一个阳模板132和至少一个对应的阴模板130被安装在刻痕模压工位116的对置的滚筒上。阳模板132形成有预制的凸起的(突出的)模型134，例如商标或者产品的标识语。阴模板130形成有与在模板132上的凸起的模型互补的下沉的(凹进的)模型。在模板130上的凹进模型最好是稍稍大于在模板132上的对应的突出模型，以便在两个模型之间留出一个用于被模压材料的间隙，例如大约0.5毫米，间隙的大小取决于包装材料。
模板130和132利用任何合适的方法比如任何合适的粘结剂分别连接在滚筒118和120上。然而，在本发明的一个较佳实施例中，不同的模板130和132可以用于相同的一对刻痕滚筒118和120上，因此，模板130和132最好仅仅是临时(即可拆卸)连接在滚筒118和120的表面上。
在本发明的一个实施例中，如特别是在图3中所示，阴模板130安装在刻痕滚筒118上，其安装区域不与凸起的刻痕模型124的任何部分相交。同样，阳模板132安装在刻痕滚筒120上，其安装区域不与形成在这些滚筒上的下沉的刻痕模型124的任何部分相交。另外，模板130和132最好是安装得距刻痕模型124或者126的最近部分具有预定的最小分隔距离(例如3毫米)。另外，如在下面将要描述的，模板130和132最好是由薄板构成，例如厚度为0.5-1毫米的塑料板，使得模压模型通常不厚于刻痕模型。可以理解，在该种布置中，采用模板130和132不会与刻痕/模压工位116的正常的刻痕作业相干扰。用于刻痕滚筒118和120表面的较佳构型的详细实例在下面参照图6A-图9予以描述。
每对模板130和132彼此精确配准安装，即使得在模板上的突出的和凹进的互补模型134和136当模板在刻痕滚筒118和120转动期间相啮合时会配准。模板130和132的材料最好是选择得足够柔软，以便能够使模板适应刻痕滚筒118和120的弯曲表面。然而，该材料也应当是在竖向上基本非塑性的和稳定的，以便避免由在刻痕/模压期间施加的压力而将模板上的模型134和136压缩。另外，模板最好是足够薄，以便不与上述的在刻痕滚筒上的刻痕模型作业相干扰。在本发明的一个实施例中，模板由具有上述性质的例如尼龙的薄塑料板制成。由从BASF可以得到的尼龙片S083(0.83毫米厚)或者尼龙片S094(0.94毫米厚)制成的板适用于制造模板130和132。尼龙片S080(0.80毫米厚)或者S096(0.96毫米厚)也是适用的。模型可以利用适用于这种塑性板的任何已知的模压技术制成在模板130和132上。
根据本发明的一个实施例，刻痕/模压/切割加工是如下进行的。将可能预印有比如本领域已知的色图或者文字的设计图案的连续板或者包装坯料122在滚筒118和120之间的啮合部位144(图2)供入刻痕/模压工位116。
包装材料122可以由在两侧涂有一薄层低密度聚乙烯(“LDPE”)的纸板构成，如在美国专利4789575中所述，其公开内容通过引用结合在本文中。包装材料的欲用内表面，即欲与被包装的液体接触的表面可以有选择地涂有附加屏障层，如本领域所知的那样。
在刻痕/模压步骤中，刻痕滚筒118和120被彼此驱使着并且沿着相反的方向转动，使得包装材料122前进，同时在其上产生预制的刻痕图案138和预制的模压图案140。
在本发明的另外一个实施例中(附图中未予示出)，分开的板或包装坯料而不是连续的板被供入刻痕/模压工位116。
在刻痕的和模压的包装材料122从刻痕/模压工位116出去以后，该包装材料在辊子112和114之间的啮合部位142(图2)被供入切割工位110。在切割步骤期间，连续的板122被切割成具有适于随后包装要求的形状，例如适于产生人字屋顶容器形状的分开的板123，如图所示。板123被切割成的形状由在切割辊112上的刀片128的布置情况来限定。辊子112和114被彼此驱使着并且沿着相反的方向转动，使得包装材料可以前进同时被切割成板123。
适于产生人字屋顶纸板容器的经过充分加工的即被刻痕/模压的和切割的包装材料板123示意性地示于图5中。在包装材料板123上的刻痕图案138可以在包装过程中使板123随后折叠成预定的三维结构，例如可以填充以液体比如饮料的人字屋顶容器。图5还示出了在板123上的最终的模压图案140。在本发明的一些实施例中，板123被预印有相当于模压图案140的着色图案，如在本领域中所知的那样，因此，图案140在板123上被模压得与预印图案对齐。
可以理解，只是带有不同的切割和刻痕图案的基本上与上述相同的加工可以用来生产任何其他希望类型的液体容器，例如无菌(即“砖”型的)容器。
包装材料122供入刻痕/模压工位116最好是被校准，以便保持在滚筒118和120上和在模板130和132上的刻痕和模压图案之间以及它们在包装材料122上的目标位置上的正确配准。例如，包装材料122可能载有也应当予以模压的预印图案，并且在这种情况下，模压图案134和136应当保持与预印图案对齐。同样，刻痕和模压的材料122被供入切割工位110也应当被校准，以便保持切割刀片128与在包装材料122上的刻痕的、模压的和预印的图案的面对面的正确定位。
包装材料122供入刻痕/模压工位116可以利用本领域已知的任何适当的方法来予以校准。在本发明的一个较佳实施例中，辊子112和114的转动比如是借助一组齿轮机械地连接着滚筒118和120的转动的，如本领域所知的那样。在这样的布置中，一旦至刻痕/模压工位116的供入被校准，则至切割工位110的供入也将被校准。
现在参阅图6A，6B和6C，其中，图6A和6B分别示意性地示出了本发明的一个实施例的阳刻痕滚筒118的刻痕表面148的展开的俯视图和侧视截面图，而图6C示意性地示出了图6B的截面图的一个放大部分。根据本发明的一个较佳实施例，模板130(未示出)没有直接连接在表面148上。而是，模板130连接在底板160上(这里也称为“键”160)，而底板160安装在表面148上的预定位置上。底板160最好是由金属制成并包括较厚的中央部分161(例如，大约3.5毫米深)和一个较薄的顶层162(例如大约0.3毫米厚)。在本发明的该实施例中，模板130连接在顶层162的上表面上。
如图6B和6C所示，底板160的中央部分161嵌入在滚筒118的表面148中形成的预构型的凹槽中。底板160可以借助机械紧固件例如螺钉164固定在表面148上。底板160可以在表面148的预定位置处对模板130提供稳定的支撑，因此，能够使模板130最初就精确地定位在表面148上。该布置也可以降低模板130由于重复的刻痕/模压，特别是在高速应用场合下在位置和/或变形方面可能的变化。
图7示意性地示出了适于同时进行多容器刻痕/模压的本发明的另外一个实施例的阳刻痕滚筒118的刻痕表面248的展平的俯视图。本技术领域的普通技术人员可以理解，除了有关表面248的多容器刻痕构型的不同之处以外，该表面的结构和作用与表面148的是基本相同的。
现在参阅图8A，8B和8C，其中，图8A，8B分别示意性地示出了本发明的一个实施例的阴刻痕滚筒120的刻痕表面150的展平的俯视图和侧视横截面图，而图8C示意性地示出了图8B的横截面图的一个放大部分。根据本发明的一个较佳实施例，模板132(未示出)没有直接连接在表面150上，而是模板132连接在底板170上(在这里也称为“键”170)，而底板170安装在表面150的预定的位置上。底板170最好是由金属制成并且包括较厚的中央部分171(例如大约3.5毫米厚)和较薄的顶层172(例如大约0.3毫米厚)。在本发明的该实施例中，模板132连接在顶层172的上表面上。
如图8B，8C所示，底板170的中央部分171镶嵌在在滚筒120的表面150中形成的预构型的凹槽中。底板170可以借助比如螺钉174的机械紧固件固定在表面150上。底板170对在表面150的预定位置处的模板132提供稳定的支撑，因此能够使模板132最初就精确地定位在表面150上。该布置也能够降低模板132由于重复地刻痕/模压，特别是在高速应用场合下在位置和/或变形方面可能的变化。
图9示意性地示出了适于同时进行多容器刻痕/模压的与图7的阳刻痕表面248联合运作的本发明的另外一个实施例的阴刻痕滚筒120的刻痕表面250的展平的俯视图。本技术领域的普通技术人员可以理解，除了有关表面250的多容器刻痕构型的不同之处以外，该表面的结构和作用基本上与表面150是相同的。
本技术领域的普通技术人员可以理解，上述构型的模板130和模板132的精确定位和位置保持可以确保模板130和132在本发明的刻痕/模压期间精确地配准。
可以理解，本发明不限于上述的参阅附图的具体实施例。而是，本发明的保护范围只受下列权利要求的限制。