预拉伸薄膜及用于外包装的设备和方法 本发明涉及预拉伸薄膜及对包装件和货物进行外包装的设备和方法，这种外包装能最佳地适合于包装件及货物、特别是装在托盘上的货物的结构，尤其是它们的外形；也能最佳地适合于这些包装件和货物必须承受的运输及装卸，而不使外包装移位。
对装在托盘上的货物和包装件进行运输、装卸及组合在一起时，常需要外包装以保护这些包装件或货物，并保证它们集聚在一起。进行外包装通常是使用可拉伸的或可热致收缩的薄膜。
外包装薄膜的高昂价格通常构成了外包装生产成本中很大的百分比。并且，已经发现，在传统外包装中，外包装的移位总是发生在同一位置，例如，在托盘下折叠以紧固外包装的位置。
因此，本发明的一个目的是提供一种外包装方法，它能对被外包装的货物提供有效地保护。
本发明的另一目的是提供一种外包装方法，以确保在运输、储存及装卸过程中能保证货物的良好的集聚性。
本发明的另一目的是提供一种使用少量薄膜的方法。
这也是本发明的一个目的，即提出一种富有吸引力的实现外包装的方法。
提供一种使外包装适合被包装货物外形的方法也是本发明的一个目的。
本发明的又一目的是提供一种外包装，它在货物被运输、储存或装卸时承受最大应力的地方被加强。
按照本发明，上述诸目的是这样达到的：至少用一个直径沿转动轴变化的辊子来拉伸一可拉伸薄膜，使得在薄膜上形成一些相互平行的、具有不同拉伸程度的纵向带。这些纵向带可顺应被外包装物的外部轮廓，及/或提供局部加强的包裹，或者相反，提供较松弛的表面。
本发明主要提供拉伸一种可拉伸薄膜的设备，该设备包括有：驱动装置；由驱动装置驱动并以第一周边切向速度转动的第一转辊；以及由驱动装置驱动并以比第一周边切向速度大的第二周边切向速度转动的第二转辊。该设备的特征在于第二转辊的直径沿转动轴是变化的，以便薄膜上形成具有不同拉伸度的纵向带。
本发明也提供了这样的设备，它的特征在于：第二转辊直径的轴向变化使得所造成的最大拉伸纵向带与最小拉伸纵向带之间的拉长比处于1.1到2的范围内，最好在1.3到1.6的范围内，或最好基本等于1.5。
本发明也提供了一卷预拉伸的薄膜，其特征在于它有若干拉伸程度不同的纵向带，该拉伸程度对应着薄膜可能作用于货物上的不同的回弹力。
本发明也提供了一卷预拉伸的薄膜，其特征在于最大拉伸纵向带和最小拉伸纵向带之间的拉长比处于1.1到2的范围内，最好是在1.3到1.6的范围内，且最好是基本上等于1.5。
本发明也提供了通过在货物周围置放可拉伸薄膜以便对选择用托盘装载的货物实行外包装的方法，该方法的特征在于置放在货物周围的薄膜具有呈现不同拉伸程度的纵向带。
本发明也提供了一种方法，其特征是使用了一种已经形成若干所述拉伸程度不同的纵向带的预拉伸薄膜。
本发明也提供了一种方法，其特征在于它包括将薄膜拉伸以形成不同拉伸度纵向带的一个步骤，而这一步骤与将薄膜绕在货物上的步骤同时进行。
本发明还提供了一种方法，其特征在于它包含连续的工作循环，每一循环均包含下列步骤：
·拉伸为单个货物进行外包装所需的一段薄膜，将这段薄膜缠绕在传送辊上并将薄膜切割到规定长度，以及
·将绕好的薄膜从传送辊上退绕并绕到货物上。
本发明也提供了一种方法，其特征在于所述方法是一种对装在托盘上的货物实行外包装的方法。
本发明也提供了一种方法，其特征是薄膜中对应于最小拉伸度纵向带的边缘部被放置到托盘的下方。
本发明也提供了一种方法，其特征在于薄膜具有若干窄带，它们提供的回弹力在1.5daN到3daN的范围内，以及若干较宽的带，它们提供范围在0.5daN到1daN的较小回弹力。
本发明也提供了一种方法，其特征在于所述方法是对包括多层货物的托盘装货物、特别是多层的瓶子进行外包装的方法；在每一层上至少有一个提供最大回弹力的窄纵向带是水平地绕于其上的。
本发明也提供了一种方法，其特征在于所述方法是组合瓶子特别是6个为一组的方法；薄膜的中间带对应于被包装瓶组的宽度，或最好是其长度；而两个拉伸较小的边部带至少能部分地覆盖位于瓶组端部的瓶子的外表面。
本发明还提供了一种方法，其特征在于较低拉伸度的纵向带上有孔洞，它能使被包装的货物通风。
借助下述说明及附图可对本发明有更好的了解，这些附图是以非限定性的例子给出的，其中：
图1是本发明的用于预拉伸薄膜的设备的透视图；
图2是适于装在图1所示设备的预拉辊第一例的侧视图；
图3是适于装在图1所示设备的预拉辊第二例的侧视图；
图4是适于装在图1所示设备的预拉辊第三例的侧视图；
图5是适于装在图1所示设备的预拉辊第四例的侧视图；
图6是适于装在图1所示设备的预拉辊第五例的侧视图；
图7是各种各样的辊子模块单元的透视图，用它们可以组装成具有不同廓形的辊子。
图8是六个饮料瓶集成一包的透视图，在其上使用了外包装；
图9是透视图，表示了对托盘装货物实行外包装的本发明设备的第一实施例；
图10是透视图，表示了对托盘装货物实行外包装的本发明设备的第二实施例；
图11是透视图，表示了本发明的对托盘装货物实行外包装的设备的第三实施例；
图12和13是两个透视图，表示了借助本发明对货物进行外包装的两个相继的步骤；
图14是平面示意图，表示了本发明的对托盘装货物进行外包装的设备的第四实施例；
图15是平面示意图，表示了本发明的对托盘装货物进行外包装的设备的第五实施例。
在图1到15中，相同的附图标记用来表示相同的元件。
本发明在于通过几个预拉辊来拉伸一种可拉伸的薄膜，特别是聚乙烯薄膜，预拉辊的形状既取决于接受外包装的货物的形状，也取决于为保证运输、装卸及储存过程中货物的集聚性而要求外包装必须能够加在货物上的应力。在各种实施例的第一种不同方案中，当薄膜在载荷上就位时，薄膜就被拉伸了。在这种情况下，最好是在预拉它的预拉辊与它在货物上的作用点之间的路程上，在薄膜作用到货物之前，使它有一定量的松弛。
下面的作法是有优越性的。薄膜被拉伸，然后在预拉伸状态下贮存到卷轴或卷辊上，以使它松弛。薄膜在被拉伸后的松弛是在于减小在机械张力作用下保持的，如被绕到卷轴或货物上的薄膜中的机械张力，或在于减小退绕后薄膜的延长率。通常的聚乙烯薄膜在48小时内达到完全稳定。薄膜在被松弛后，它的弹性及可变形度都将变小。存储卷轴或存储卷辊最好具有与用于完成预拉伸的辊子7的剖面相似的剖面。
在一个不同的方案中，为了松弛目的，预拉伸薄膜直接存储在用于拉伸薄膜的辊子7上。薄膜用于接受外包装的货物只需等待一段松弛时间，该时间可以在从几秒到几小时或更多的范围之内。当薄膜在辊子或卷轴上已经松弛后，再从它们上面将预拉伸薄膜退绕下来用于包装是有利的。借助对辊子或卷轴的制动装置，薄膜中的机械张力可以释放、保持或增加，而这种制动装置最好是可调的。
在松弛步骤之后，可以有选择地接续存储已稳定的薄膜的步骤。这种预期拉伸技术在FR 2 695 102及FR 2 718 414中均有描述。
在一个不同方案中，对包装件进行外包装所需的薄膜被拉伸，在用于包装件之前先送到传送辊子存储，存储时间范围是由几分之一秒到几秒。
图1表示了本发明的预拉伸设备1，它包括：一可拉伸薄膜的卷轴3、一个偏置辊5、一个阶梯状(即变直径)的拉伸辊7和一个用于存储和/或传送的卷辊9。驱动装置11例如可以包含一个电机13及一个减速齿轮系15.1、15.2和15.3，该轮系以不同的周边切向速度转动辊子5及7，以便拉伸来自卷轴3的薄膜17。在图1和2所示的例子中，拉伸辊7由两端为截锥体21的圆柱体19构成。圆柱体19使薄膜17在它的纵向带17.1中正常拉伸，而两个截锥体21则使薄膜的纵向带17.2获得较小的拉伸。零拉长率对应于拉伸前的薄膜，而拉长率100％则对应于拉至两倍长度的薄膜。薄膜17的较小拉伸纵向带中的张力在松弛以后处于1daN/mm2到5daN/mm2的范围内，最好是在1.5daN/mm2到3daN/mm2的范围内。在薄膜17的较大拉伸纵向带中的张力在松弛以后是处于0到2daN/mm2的范围内，最好是在0/5daN/mm2到1daN/mm2的范围内。拉长率的范围，例如，可以是50％到500％，最好是100％到300％。借助拉伸辊7形成的不同纵向拉伸带中拉长率的差别，最有利的是其绝对值在10％到100％的范围内，例如等于50％。在所有情况下，最有利的是在薄膜17的塑性变形区域工作，以便，在松弛以后，薄膜能给出弹性恢复力。在一个实施例中，由截锥体21形成的拉伸处于150％到200％的范围内，而借助圆柱体19获得的拉伸则导致拉长率为200％。
有利的是，存储卷辊9包括有倒棱的部分23，尤其是包括有截头圆锥状的部分，以便不仅适应薄膜的伸长，而且适应薄膜边缘部厚度的增加，这种厚度的增加是由于薄膜在拉伸时的蠕变及薄膜被截锥体21作用时边缘部拉伸程度较小造成的。
图3表示了本发明的拉伸辊第二实施例，它仅有一个截锥体21并只能形成单个的拉伸较小的纵向带。
图4表示了本发明的拉伸辊7的第三实施例，它包括三个具有第一直径的圆柱体19.1、19.2和19.3，其间用两个具有第二直径(较第一直径为小)的圆柱体19.4和19.5隔开。有利的情况是采用截头圆锥状单元21.1以确保圆柱体19.1和圆柱体19.4之间的平滑过渡，用截头圆锥状单元21.2实现圆柱体19.4和圆柱体19.2之间的平滑过渡，用截头圆锥状单元21.3实现圆柱体19.2和圆柱体19.5之间的平滑过渡，以及用截头圆锥状单元21.4实现圆柱体19.5和圆柱体19.3之间的平滑过渡。
图5表示了本发明的辊子7的第四实施例，它与图2中的辊子7的不同之处在于它还有两个直径为第三直径(比所述第一直径大)的柱状圆环19.6及19.7。
图6表示了本发明的辊子7的第五实施例，它与图4中辊子7的不同之处在于在中央圆柱体19.2的中间出现了一个直径为第三直径(比圆柱体19.2的第一直径大)的环或圆柱体19.8。
图2到6所示的辊子都有确定的廓形，它们通常分别与接受外包装的货物的单一外形相适应。与此相反，图7表示了适于组装辊子7的各种形式的模块化元件，所组装的辊子7能适应各种货物的廓形。这种辊子可以通过在轴24上穿上若干具有中孔26的旋转体25而构成。举例来说，可能的方案是使用圆锥25.1、具有第一直径的圆柱体25.2、具有不同直径(例如，比图示例子中的圆柱体25.2的直径小)的圆柱体25.4、直径与圆柱体25.4相同但轴向长度较短的垫圈或圆柱体25.3、以及截锥体25.5。为了组装具有预期廓形的辊子7，必须恰当选择各种单元25的数目、次序及取向。各单元穿到轴24上并借助一种装置(未示出)保持在自己的位置上。
图8表示在六瓶27为一包的货物上进行外包装，该包装由使用图1所示设备拉伸的薄膜17所构成。当瓶子是三个一排排列成两排时，薄膜17的宽度应等于或略大于三个瓶子的宽度。薄膜的端部开始时固定在第一排上，例如可以借助于使用略具粘性的薄膜，或借助于使用粘贴或热封合。在一种不同的方案中，薄膜的端部借助夹子压到瓶子上，当薄膜第二层的起始部分绕到它的上方上，除去夹子就能将薄膜端部保持在原位上。此后，至少一层，最好是几层薄膜17绕在六个瓶子上。薄膜17的两个边缘部分17.2在截锥体21的作用下拉伸较少，它们给出了较大的弹性恢复力并紧贴着第一排和第二排端部瓶子的外侧，因而给用这种方法构成的“六瓶包”27提供了很好的集聚性。
在这种包装件的每一个由两瓶组成的端部都留有一个没有薄膜的开孔29，它能节约所用的可拉伸薄膜。对于没有把手的饮料包装件，开孔29有被消费者用来抓取或装卸这些包装件的危险。但应该注意到，薄膜在区域17.1，亦即绕过最容易被于指抓住的瓶颈的那一部分，是在很大程度上被拉伸的，因而比起薄膜中两个拉伸较小的带17.2其张紧程度是较小的，因此，它们能很好抵抗手指对薄膜的穿孔。
由此，本发明的方法使得，在使用较少薄膜的情况下，能保证货物的较好的集聚性。
本发明中以高速度聚集瓶子或类似物的一个特别有效的机械包括图1所示的薄膜拉伸设备及将被拉伸的薄膜缠绕到瓶子上的装置。有利的是，将包装准备集组的货物所需的薄膜，大约4m长，拉伸并缠绕到传送辊9上。端部固定在瓶子上的薄膜用(未示出的)装置切割。瓶子与传送辊之间的相对运动保证将薄膜缠绕到瓶子上，而制动装置则使薄膜产生预期的机械张力。虽然实现转动瓶子的装置并未超出本发明的范围，但已经发现，最有优越性的是使用这样一种装置，它能驱动辊子9绕着瓶子转动，并且包括一个配置在垂直面内的导环。在一种特别简单的实施例中，传送辊9绕导环以常角速度转动，而薄膜的放出速度则由于受到部分松弛的被拉伸薄膜的调节而有所变化(典型的松弛是由1秒到几秒)，这种薄膜不那么硬而且更容易变形。还应该观察到，在瓶颈部的较大拉伸带产生适度的力，该力减少了薄膜被穿孔的危险。
图9是表示怎样将托盘装货物31进行外包装且基本上形成一个长方体的第一个例子。
有利的是，薄膜中纵向带17.1的宽度大体上等于托盘装货物31再加上托盘的高度。薄膜的两个飞边部分17.2在上面和下面折叠以便把货物集聚在一起并形成两个开口29。当然，在将薄膜17缠绕在托盘装货物之前，也可以在货物上加一个盖子(未示出)。开始时，将薄膜的端部固定到托盘装货物的一个垂直表面上，这可以借助于使用略具粘性的薄膜，或者通过粘贴、热封，用U形钉钉住(Stapling)，或者使用一个当缠绕薄膜时留在原位的夹子，或者任何其它装置来实现；然后，在托盘装货物31周围缠绕上一层或更多层薄膜17。在图示的非限定性例子中，货物31安放在转台33上，转台33绕转轴35转动。货物31的转动使薄膜17从卷辊9上退绕下来，而作用在辊子上的制动装置37保证获得预期的张力。有利的是，转台33的转动速度在转动一周中作周期性变化；在一种方案中是使用常规的薄膜传送伺服控制装置，例如跳动辊子(jumping roller)和/或储存装置(accumulator)型，以使薄膜的放出速度根据托盘的形式而有所不同，这样，薄膜由卷辊9放出的线速度就是一个常数，而与薄膜所覆盖的货物的位置无关；因为垂直面的中央部分距转轴35较近，它需要较大的角速度，而边缘部分距转轴较远，它需要较小的角速度。
图10表示了诸如大量饮料瓶27的托盘装货物31的外包装，它包括薄膜17，该薄膜17具有若干用于保护货物31的强拉伸带17.3，其宽度例如可以在10cm到20cm，该薄膜17还具有若干拉伸较小的纵向带17.2，其宽度正适合于形成若干条带，以便在外包装完成以后保证托盘装货物的集聚性。有利的是纵向带17.2的数目对应于瓶子27的层数。
对于高度为33cm的瓶子，拉伸较小的纵向带17.2的宽度可以在1cm到15cm的范围内，优选在1cm到10cm的范围内，而有利的是在5cm到10cm的范围内，而有利的是在5cm到10cm的范围内并最好等于8cm。
在一种第一实施例中，纵向带17.2是完全连续的，并能对托盘装货物提供密封保护。在另一种方案中，辊子7上装有若干大钉(未示出)，用于在拉伸时对带17.3穿孔。
在一种不同的方案中，可以拉伸一种薄膜，它在被拉伸前就包含了直径例如为1cm的穿孔。然后，有利的是用高速度拉伸，速度最好大于每秒50米(m/s)，这样就能防止穿孔或大孔在薄膜中传播。穿孔能使托盘装的货物通风，并防止水在外包装薄膜17的内表面凝结。
图11表示了与图10类似的正在接受外包装的托盘装货物31，与图10不同之处在于，托盘下面和货物的顶部也装上了纵向带17.2。但也应自然地理解：使用宽度比托盘装货物31高度小得多的薄膜17也不超出本发明的范围。在图12中，薄膜17的第一条带是缠绕在托盘装货物31的第一层。然后，如图13所示，第二条带绕在下面(或上面)一层，并继续下去，直到对全部托盘装货物外包装完毕。在图12及13的非限定性例子中，薄膜17是在它缠绕在托盘装货物31上的同时才受到拉伸的；但也应理解到，使用宽度小于托盘装货物高度的预拉伸薄膜也是可能的，这也不超出本发明的范围。预拉伸可以涉及很长的薄膜，且在被使用在外包装之前充松弛或达到完全稳定；也可以与此相反，只对用于单个(或很少几个)货物的外包装的一段薄膜进行预拉伸，且仅在被拉伸后到用于包装之间实行不完全的松弛。
类似地，本发明也不限于在载货转台33上实现，同样可用于图14所示的转环设备，或图15所示的帘式设备。图14提供的转环设备中，卷辊9的高度大体等于托盘装货物的高度，这对应着图9到11所示的例子，也可以与图12及13相对应，卷在卷轴上薄膜的高度比托盘装货物的高度小。图15所示的帘式设备具有对称配置的两个卷辊9，有利的是为两个卷辊9提供的薄膜的宽度大体上与托盘装货物的高度相等。一旦货物被薄膜17围起来，装置39就进行热封合并把薄膜从两个卷辊9上切割下来。
本发明的有差别的拉伸，首先将外包装的形状调整到被包装货物预期的形状，通常是组成货物的商品的形状；其次可以最优方式分配包装薄膜作用在货物上的弹性力，从而保证货物的集聚性。此外，被拉伸得最大因而张紧程度最小的一些纵向带，对摩擦、撕扯及穿孔都有较大的抵抗力。
本发明特别适用于对货物进行外包装或集组，而不管货物是否装在托盘上。
本发明主要用于对饮料瓶进行集组。