注模工具、注模方法和设有注模的开启装置的包装容器.pdf

本发明涉及一种模具用来在包装材料上的孔内注模出塑料的开启装置以便开启包装容器，该孔形成一道孔边(8)，模具有一模具空腔(7)环绕着所说孔边(8)以及连接在孔边上的包装材料的第一侧和第二侧各一部分。模具空腔(7)有一入口(10)供熔化的塑料注入，与该入口相对有一端部间隙(11)以便包装材料伸出到模具之外。在入口处(10)有一转折，使塑料流从在流动间隙内的第一流动方向(F1)转变为流到模具空腔(7)内的第二流动方向。按照本发明，模具在所说入口处(10)有一扼流凸出部(12)，其伸出方向基本上与所说第一流动方向(F1)重合。本发明还涉及一种注模的方法以及设有注模制成的开启装置的包装容器。

1.  一种在片材或卷材状包装材料(9)的孔中注模一塑料开启装置(20)的模具，该孔限定一道孔边(8)，该模具包括至少一个适宜与包装材料第一侧(9a)接触的第一模具部(1a、1b)，和至少一个适宜与包装材料第二侧(9b)接触的第二模具部(2)，从而形成一个环绕所说孔边(8)的模具空腔(7)，该包装材料的第一侧(9a)的一部分和第二侧(9b)的一部分一起与孔边(8)连接，该模具空腔(7)有一熔化塑料的入口(10)，并且与入口相对，有一端部间隙(11)供包装材料(9)伸出到模具之外，该端部间隙(11)处在第一(1a、1b)和第二(2)模具部之间，入口(10)有一转折，从沿流动间隙(5)的第一流动方向(F₁)转变为进入所说模具空腔(7)的第二流动方向(F₂)，其特征为，第一模具部(1a、1b)在所说入口(10)处有一最好为连续的扼流凸出部(12)，该凸出部沿一基本上与所说第一流动方向(F₁)重合的方向伸出。

2.  权利要求1的模具，其特征为，所说扼流凸出部(12)的顶尖基本上与端部间隙(11)的中心线(c)齐平，扼流凸出部(12)顶尖的高度距离所说中心线(c)按端部间隙(11)的宽度计，优选地在40％之内，较好在30％之内，最好在20％之内。

3.  权利要求1或2的模具，其特征为，所说第一流动方向(F₁)和所说第二流动方向(F₂)相互间所成角度为20-120°，优选地为30-110°，最好为40-100°。

4.  以上权利要求中任一项的模具，其特征为，所说扼流凸出部(12)有一面向流动间隙(5)的第一侧壁(12a)，其延伸表面基本上与所说第一流动方向(F₁)重合，还有一面向模具空腔(7)的第二侧壁(12b)，其延伸表面相对于所说第一流动方向(F₁)斜置成一角度，并且最好还相对于所说第二流动方向(F₂)斜置成一角度。

5.  以上权利要求中任一项的模具，其特征为，所说第一模具部(1a、1b)有一第一密封凸出部(13)，该凸出部(13)限定塑料模具空腔(7)在包装材料第一侧(9a)上的远端，而所说第二模具部(2)有一第二密封凸出部(14)，该凸出部(14)限定塑料模具空腔(7)在包装材料第二侧(9b)上的远端，所说第一密封凸出部(13)最好被设置得比所说第二密封凸出部(14)更接近入口(10)。

6.  权利要求5的模具，其特征为，所说扼流凸出部(12)基本上与第二密封凸出部(14)端头的高度齐平，距离第二密封凸出部(14)端部的所说高度，按两个密封凸出部(13、14)之间的间隙宽度计，优选地在40％之内，较好在30％之内，最好在20％之内，最好扼流凸出部(12)的顶尖处在第二密封凸出部(14)端头的高度稍下，在密封凸出部(14)端部的所说高度下，优选地至多为30％，较好为至多20％，最好至多为10％。

7.  权利要求5或6的模具，其特征为，模具空腔的按在第二密封凸出部(14)的端头的高度与第二模具部(2)的模具空腔的最低点之间的距离量得的尺寸x大于按在第一密封凸出部的端头的高度与第一模具部(1a、1b)的模具空腔(7)的最高点之间的距离量得的尺寸y，优选地为x＞y＞0.5*x，较好为x＞y＞0.6*x，最好为x＞y＞0.7*x。

8.  权利要求5到7中任一项的模具，其特征为，所说第一模具部(1a、1b)具有间歇地设置的间隔片槽(15)，该槽设在扼流凸出部(12)和所说第一密封凸出部(13)之间。

9.  一种在片材或卷材状的包装材料(9)的孔内注模一塑料开启装置(20)的方法，该孔限定一道孔边(8)，在注模时该孔边被模具空腔(7)环绕，该模具空腔同样还环绕与该孔边连接的包装材料的第一侧(9a)和第二侧(9b)各一部分，模具空腔(7)有一熔化塑料的入口(10)，而与该入口相对，有一端部间隙(11)供包装材料延伸到模具空腔之外，在入口处(10)使熔化塑料的流动转折，从第一流动方向(F₁)转变为流到所说模具空腔内的第二流动方向(F₂)，其特征为，在所说入口处(10)，所说熔化塑料流被导引经过一个沿与所说第一流动方向(F₁)基本重合的方向伸出的最好是连续的扼流凸出部(12)。

10.  权利要求9的方法，其特征在于所说熔化塑料流被导引经过所说扼流凸出部(12)的顶尖，该顶尖基本上与端部间隙(11)的中心线(c)齐平，且距离所说中心线(c)按端部间隙(11)的宽度计，优选地在40％之内，较好为在30％之内，最好为在20％之内。

11.  权利要求9或10的方法，其特征为，所说第一流动方向和所说第二流动方向相互间所成角度为20-120°，优选地为30-100°，最好为40-100°。

12.  权利要求9到11中任一项的方法，其特征为，所说包装材料(9)和所说孔边(8)借助于分别与包装材料的第一侧(9a)和第二侧(9b)紧靠的密封凸出部(13、14)，并且最好还借助于间歇地设置在包装材料的第一侧(9a)上而在所说扼流凸出部(12)和包装材料第一侧(9a)上的所说密封凸出部(13)之间的间隔片槽(15)，被定位在模具空腔(7)内。

13.  一种包装容器，具有一个注模制成的塑料开启装置(20)，该塑料开启装置设置在供包装容器用的包装材料(9)内的孔上，该孔限定一道孔边(8)，该孔边被开启装置(20)的一部分(7’)连同与该孔边连接的包装材料的第一侧(9a)和第二侧(9b)各一部分所环绕，所说环绕部(7’)在其离开孔边(8)的一端终止在一转折部(10’)上，从该环绕部的第二主延伸方向(U₂)转折到该开启装置的边部(5’)的第一主延伸方向(U₁)，其特征为，开启装置(20)内在转折部(10’)处有一条延长的最好是连续的凹陷(12’)，该凹陷(12’)沿其与该边部的所说第一延伸方向(U₁)基本重合的方向有一深度。

14.  权利要求13的包装容器，其特征为，所说凹陷(12’)底基本上与包装材料(9)的从所说环绕部(7’)伸出的中心线(c)齐平，该凹陷底距离所说中心线(c)按该包装材料的厚度计，优选地在40％之内，较好为在30％之内，最好在20％之内。

15.  权利要求13的包装容器，其特征为，所说凹陷(12’)底基本上与连接到孔边(8)的该包装材料的第二侧(9b)齐平，该凹陷底距离连接到孔边(8)的该包装材料的第二侧(9b)的高度按包装材料的厚度计，优选地在40％之内，较好为30％之内，更好为在20％之内，最好凹陷(12’)底处在连接到孔边(8)的该包装材料的第二侧(9b)的高度稍低之处，在第二侧(9b)高度之下按包装材料的厚度计，优选地至多为30％，较好为至多20％，最好为至多10％。

16.  权利要求13到15中任一项的包装容器，其特征为，所说第一延伸方向(U₁)和所说第二延伸方向(U₂)相互间所成角度为20-120°，优选地为30-110°，更好为40-100°。

17.  权利要求13到16中任一项的包装容器，其特征为，所说凹陷(12’)有一面向边部(5’)的第一侧壁(12a’)，其延伸表面基本上与第一延伸方向(U₁)重合；还有一个面向环绕部(7’)的第二侧壁(12b’)，其延伸表面相对于所述第一延伸方向(U₁)最好还相对于所述第二延伸方向(U₂)相对于所述第一延伸方向(U₁)。

18.  权利要求13到17中任一项的包装容器，其特征为，沿构成该包装容器内侧的该包装材料第二侧(9b)上的一第二突缘(7’b)，所说环绕部(7’)从孔边(8)向外伸出得比沿构成该包装容器外侧的该包装材料第一侧(9a)上的第一突缘(7’b)更远。

19.  权利要求18的包装容器，其特征为，所说第二突缘(7’b)有一厚度x，该厚度大于所说第一突缘(7’a)的厚度，优选地为x＞y＞0.5*x，较好为x＞y＞0.6*x，x＞y＞0.7*x。

20.  权利要求13到18中任一项的包装容器，其特征为，所说环绕部(7’)在构成该包装容器外侧的该包装材料的第一侧(9a)上间歇地设有凹槽(15’)，在这些有凹槽地方，环绕部(7’)最好终止在孔边(8)上。

注模工具、注模方法和设有注模的开启装置的包装容器
技术领域
本发明涉及一种在片材或卷材状包装材料的孔中直接注模一塑料开启装置的模具，该孔限定一道孔边，该模具包括至少一个适宜与包装材料第一侧接触的第一模具部，和至少一个适宜与包装材料第二侧接触的第二模具部，从而形成一个环绕所说孔边的模具空腔，其时包装材料的第一侧和第二侧各有一部分与孔边连接。该模具空腔有一熔化塑料的入口，并且与入口相对，有一端部间隙供包装材料伸出到模具之外，该端部间隙位在第一和第二模具部之间。在塑料流动的路径上有一个转折，从形成所要制造的开启装置边部的流动间隙内的第一流动方向转变为形成环绕开启装置孔边的环绕部的第二流动方向。本发明还涉及一种在片材或卷材状包装材料的孔中直接注模开启装置的方法，以及设有按照本发明注模的开启装置的包装容器。该包装容器及其开启装置主要打算用来存储可灌注食品如果汁、牛奶、酒、番茄沙司等。
现有技术的状态和存在的问题
可灌注食品用的典型的包装容器如商标为Tetra Brik^的平行六面体的包装容器，它是由一个分层叠合的，卷材状包装材料折叠成形并密封而制成的。它包括一层纤维材料如纸或纸板，两侧都被热塑性材料如聚乙烯覆盖。如该包装容器为长期储存食品如UHT(特高温)牛奶的无菌包装容器，那么包装材料还包括一层屏蔽材料如铝箔，在铝箔上还要覆盖一层热塑性材料以便形成包装容器的内表面即与食品接触的表面。如果包装容器用来保存低热灭菌的冷藏产品，那么通常没有屏蔽层。
这种包装容器通常在全自动机械内生产，其时如果需要，卷材状包装材料应先消毒，然后被送到成形单元内，在纵长方向上进行弯曲并加热焊封以形成连续的管材。此后在该管材内填充要被包装的食品，随后用横向封口热焊封，并将焊封的管材切开使它成为垫块状包装容器，再用机械折叠成形，使它成为完工的平行六面包装容器。
或者可将包装材料切割成片材坯料，然后使它环绕心轴成形，这样来制成包装容器，随后在该包装容器内填充要包装的食品并加热焊封。这种型式的现有技术的包装容器的一个例子如Tetra Rex^牌号的所谓“三角墙顶”包装。
对于本行业来说，已知能提供上述各种型式的包装容器，这些包装容器可带有一个能重新闭合的开启装置，该开启装置可用注模法制成，并能在包装材料转变成包装容器之前在包装材料上就地直接成孔。在这种情况下，炽热的塑料能熔融包装材料中的热塑性层而制成一个紧密的开启装置。这种开启装置包括一个边部，该边部形成一个灌注孔和一个盖，该盖与边部之间设有铰链/折合标记。当该开启装置被注模时，该盖与边部连成一体，并在一个沿着周边、环绕边部延伸的一个薄而易断裂的密封部上封口。一旦这个密封部被断裂，该盖就能在一个开启位置和一个闭合位置之间移动。在闭合位置，该盖能与边部配合使用包装容器基本上达到液密。
就开启装置言，本文要采用的型式曾在EP 00111550.0.中公开过。相应的型式也曾在WO 98/18609中公开过，在该公报中还曾论述，在注模的模具空腔内设置开启装置所要涉及的孔的孔边应如何定位。该发明的一个目的就是要解决这个问题。按照图b的实施例，开启装置环绕孔边的部分应包括与孔连接的包装材料的第一侧和第二侧的各一部分。尽管这样，曾经证实在注模时强有力的塑料流通过形成开启装置边部的流动沟道会有不能控制地使孔边裂开及/或弯曲的危险，这样就能阻碍塑料的流动路径使它不能顺畅地充满形成环绕部的模具空腔，从而发生的严重危险是环绕部将不能控制地、很差式地形成，并且或是在包装容器的外侧形成，及/或在其内侧形成。
USPS 4,725,213还曾公开过另一种开启装置，其中按照图7所示的实施例，边部不见了，盖被直接连接到环绕部上。在这情况下有一凹陷部设在盖和环绕部之间。该凹陷部形成一个薄而易断裂的密封部以便在打开开启装置时断裂。这种开启装置的固有缺点为，在注模操作时，由于环绕部的外部即设置在包装容器外侧地部分比内部优先得到塑料供应，因此内部有不能完整地形成的危险，特别是由于孔边在强力塑料流的冲击下，会有发生向模具空腔下部区域弯曲的危险，使塑料不能顺畅地流往模具空腔下部区域，而这下部区域正是形成环绕部内侧部的所在。因此这个结果不仅没有优化，而且坏到令人不能接受，因为内侧部的设计和制作对在未被断裂状态即在存储和运输中的开启装置的紧密性是最重要的事。
尽管上面这样说，但应知道下面这一点也是重要的，即需要有一个在外面的部分环绕包装容器的孔边以及邻近孔边的外侧的一部分。理由是如果没有这种在外面的部分，例如在WO 98/18609如图5所示的方式，那么问题就会发生，即水分可能会穿透到孔边内的纸内及/或孔边会上升。这两种情况都是不希望有的。如果水分穿透到纸内，使纸膨胀，并且在最坏的情况下会使它生霉，这会被终端用户看到而被认为不卫生。如果孔边上升，这会给人一个质劣而简单的印象即包装容器的形态稳定性已恶化了，特别是在开启装置附近有折叠的边和角时。
本发明的简要综述
本发明的目的是要解决上述复杂问题。具体地说，本发明的目的是要提出一种带有开启装置的包装容器，该开启装置是用注模法制成，在为此而提供的包装材料上直接制出一个开口的孔，并能制出一个可靠而可重复制造的环绕部，该环绕部环绕孔边以及材料边第一侧的一部分。本发明还有的目的是要提出注模的模具和方法以资防止发生或至少缓解上述在注模过程中以及随后在包装容器中出现的问题。
这些和其他一些目的是用在所附权利要求中限定的本发明的模具、方法和包装容器来达到的。
本发明的创新概念基于这样的思想，即可借助于伸出方向与塑料流向模腔入口的初始流动路径一致的扼流凸出部来导引塑料使它流向形成开启装置环绕部的模腔内。将这个扼流凸出部的设计优化，便可这样导引塑料流，使环绕部的内部区域(即在包装容器内侧的区域)在外部区域之前形成，同时还确保外部区域在实际形成时孔边不会被弯曲，塑料流不会受阻碍。具体地说，扼流凸出部的设计是这样优化的，那就是使其顶尖/端头基本上与包装材料从模具中出来时所要通过的端部间隙的中心线齐平。另外，按照本发明的一个较优的实施例，可在模具内设计并设置密封凸出部和间隔片槽来减少或消除孔边的弯曲。
在制成的包装容器中，模具的扼流凸出部将成为一个在开启装置的环绕部与其边部之间的凹陷。
包装容器用的包装材料最好为分层叠合的材料，其型式如“现有技术的状态”一节中所说。包装材料的尺寸由其刚度来确定。刚度应为至少260mN，较好为至少280mN，更好为至少300mN，还要好为至少320mN，最好为至少340mN，包装材料的厚度适宜为200-800μm，最好为250-600μm。
本发明的详细说明
下面本发明将结合附图示出的一个较优实施例详细说明，在附图中：
图1为通过一个模具的剖面，该模具用来注模一个塑料开启装置，该开启装置用来开启片材或卷材状包装材料制成的容器上的孔；
图2a和2b分别以较大的比例示出图1中模具的一部分和包装材料的孔边设置在其内的两种情况；
图3为通过一个在图1中模具内制出的开启装置的剖面；
图4为在图1中模具内制出的开启装置的透视图。
重合的方向上凸出；而且扼流凸出部的设计被这样优化使其顶尖/端头基本上与包装材料9延伸到模具之外所要通过的端部间隙11的中心线c齐平，扼流凸出部12的顶尖的高度离开所说中心线的距离按端部间隙的宽度计算，适宜在40％之内，较好在30％之内，最好在20％之内。
按照本发明的一个方面，所说第一流动方向F₁与所说第二方向F₂相互间所成角度可为20-120°，较好为30-110°，更好为40-100°。
扼流凸出部12有一面向流动间隙5的第一侧壁12a，第一侧壁12a有一基本上与所说第一流向F₁重合的延伸表面，还有一面向模具空腔7的第二侧壁12b，第二侧壁12b有一斜置的延伸表面，斜置的角度与所说第一流向F₁有关，最好还与所说第二流向F₂有关。
第一模具部1a，1b还有一条延长的并且最好是连续的第一密封凸出部13，该凸出部13在包装材料9的第一侧9a上限定塑料模具空腔的远端(7)而第二模具部2同样有一条延长的并且最好是连续的第二密封凸出部14，该凸出部14在包装材料9的第二侧9b上限定塑料模具空腔(7)的远端。第一密封凸出部13最好比第二密封凸出布设置得更接近入口10。而在包装材料9的第二侧9b上的模具空腔的深度x(在密封凸出部14的高度和在第二模具部2内模具空腔最低点之间的距离)优选地比在包装材料9的第一侧9a上的模具空腔的深度y(在密封凸出部13的高度和在第一模具部1a、1b的模具空腔最高点之间的距离)深。但适宜采用x＞y＞0.5*x，较好采用x＞y＞0.6*x，更好采用x＞y＞0.7*x，使在包装材料9的第一侧9a上的空腔不致太窄，以便确保实际上能在该处制出突缘。
有一空腔16被设置在第一模具部1a、1b内与密封凸出部14对应的位置上，因此包装材料可被接纳到这空腔内，其时密封凸出部14并不穿透在包装材料第二侧上的内层。密封凸出部13终止在第一模具部1a、1b内的端部间隙的上壁之上的高度上。密封凸出部14终止在第一模具部1a、1b内的端部间隙的上壁之下的高度上。扼流凸出部12的顶尖/端头基本上与密封凸出部4的高度齐平，离开密封凸出部14所说高度的偏差按密封凸出部13和14之间的间隙宽度计一般应小于40％，较好为小于30％，最好为小于20％。最好扼流凸出部12的顶尖/端头位在密封凸出部14的高度之下一个小的距离，这个距离按密封凸出部13和14之间的间隙距离计，适宜为最多30％，较好为最多20％，最好为最多10％。
图2b以剖面示出第一模具部1a、1b在扼流凸出部12和第一密封凸出部13之间如何还可间歇地设置间隔片槽15。密封凸出部13、14的设计和定位，连同间隔片槽15的设计和定位适宜用来确保孔边8在模具空腔7内的定位。
图3和4分别用横截面和透视示出一个在图1的模具内制出的开启装置20，这里所示已看不到包装材料并且中心孔是用注模法直接制出的。标号方面，凡与模具1a、1b、2相同部位对应的部位用相同的标号加撇后指出，例如图1和2a-b中模具内的流动间隙5，其对应物为图3和4中的边部5’。
开启装置的盖4’与边部5’的连接处为一薄而易断裂的、沿着环绕边部5’的周边或突缘22延伸的密封部6。当要使用开启装置20开启时只须将该连接处断裂即可。在这情况下，边部5’限定开启装置的灌注孔本身。模具内的入口处制出开启装置上的弯折部10’，该弯折部10’位在边部5’和环绕孔边8(未在图3和4中示出)的部分7’之间，部分7’是由模具内的空腔7制出的。包装材料的孔边8被设置在凹槽11’内。模具内最好为连续的扼流凸出部12在开启装置上制出一条最好为连续的凹陷12’，该凹陷12’位在边部5’和环绕部7’之间的弯折部10’上。该凹陷12’具有一个深度，深度的方向基本上与边部5’的延伸方向重合，该方向今后将被称为第一延伸方向。凹陷12’的底基本上与从环绕部7’伸出的包装材料的中心线齐平，凹陷底的高度与所说中心线的距离按包装材料的厚度计适宜在40％之内，较好在30％之内，最好在20％之内。但取决于密封凸出部13、14对模具空腔7’内孔边8的弯折效果，也可以这样，即凹陷12’的底基本上与孔边的下侧(即包装容器的内侧)，凹陷底12’与孔下侧所说高度的距离按包装材料的厚度计适宜在40％之内，较好在30％之内，最好在20％之内。最好凹陷12’的底略在孔边下侧高度之下。两者之间的距离按包装材料的厚度计，适宜为至多30％，较好为至多20％，最好为至多10％。
按照本发明的一个方面，相应于所说第一流动方向F₁的所说第一延伸方向U₁，及相应于所说第二流动方向F₂的环绕部7’的第二主要延伸方向，两者之间相互形成的角度适宜为20-120°，较好为30-110°，更好为40-100°。
另外，凹陷12’有一个面向边部5’的第一侧壁12a’，其延伸表面基本上与第一延伸方向U₁重合；还有一个面向环绕部7’的第二侧壁12b’，其延伸表面斜置成一角度，该角度的大小与所说第一延伸方向U₁有关，并且最好还与第二延伸方向U₂有关。
环绕部7’继续向外延伸，形成一个在包装材料第二侧9b上的第二突缘7’b(见图2a和3)，该突缘构成包装容器的内侧；而在包装材料第一侧9a上形成的第一突缘7’a(见图2a和3)则构成包装容器的外侧。还可以设想，如图4所示，将这个关系倒转。图3所示为使用图2a-b中的模具所能得到的产品的外观。密封突出部13和14能分别限定突缘7’a和7’b能延伸多远。
图4示出按照图2b采用垫片槽的情况，垫片槽为在第一突缘7’a上间隔地设置的凹槽15’，凹槽的数目通常为两个到十个，较好为四个到八个。在这些凹槽内形成的突缘7’a终止在孔边上(见图2b)。
图4还示出一个较优实施例的开启装置，该装置在边部5’有一顶尖/角形成一个“浇嘴”。设有一个握持柄2b以便当要打开开启装置时用来握持。在握持柄2b和边部的突缘22之间设有密封件28，从该密封件可以看到密封件是否没有断裂或者开启装置曾否被打开。在盖的边部34上设有突起部30，其目的是在按压时能重新将盖4’闭合在边部5’上。盖4’还以折合的标记被“铰链”悬挂在边部5’上。
本发明不受上述实施例的限制而是可在不偏离权利要求书所限定范围的情况下作出各种变化。