一种应用于无菌包装片材的干式复合工艺

技术领域

本发明涉及一种应用于无菌包装片材的干式复合工艺。

背景技术

液体食品，比如果汁、UHT(超高温处理)牛奶、葡萄酒等以无菌包装材料制成的包装销售，这种类型的包装通常采用被称为利乐包、方砖包的包装形式，其通过折叠和层压密封多层的，如纸塑或纸铝塑的包装片材形成。

更具体的来说，这些包装材料具有一定刚度和强度的基层的多层结构，所述的多层结构可以包括纤维材料层(例如，纸)或矿物填充的聚丙烯材料层；和覆盖基层两侧的多个热密封塑料材料层压层(例如，聚乙烯膜)，具体可以如CN114368204A、CN114347607A等文献示出的多层结构，通常的，这些材料中还包括用于气体阻隔材料，如铝箔，在气体阻隔材料上侧及下侧设置热塑材料形成密闭。

为了形成这种材料，干式复合工艺也在被广泛应用，如CN116021868A，示出了一种能够用于包装行业的干式复合设备，通过应用类似设备即可完成对多层材料的干式复合，但是在实践应用也发现，现有的干式复合工艺中，一方面材料在进行干式复合之前容易受到环境温度的影响，特别是无菌包装片材中含有金属箔，比如金属铝箔材料时，涂布前的温度对涂布效果影响较大，另一方面，在进行干式复合时，在进行前置烘干处理过程中余热浪费问题较为严重，需要降低整个工艺过程中的能耗。

为此，需要提出一种新的技术方案来解决上述技术问题。

发明内容

为此，本发明提供了一种应用于无菌包装片材的干式复合工艺以解决上述技术问题。

一种应用于无菌包装片材的干式复合工艺，所述的无菌包装片材包括第一片材及第二片材，所述的干式复合工艺包括，

释放第一片材；

通过预热单元对第一片材进行预热形成预热片材；

在预热片材上涂布粘合剂形成粘合剂片材；

通过一烘干单元对粘合剂片材进行烘干并形成烘干片材；

释放第二片材，并通过一复合单元复合烘干片材及第二片材形成复合片材；

通过一冷却单元对复合片材进行冷却形成无菌包装片材；

在所述的冷却单元、预热单元及烘干单元之间还包括气流系统，所述的气流系统还包括一换热单元、加热单元及连接冷却单元、换热单元、预热单元、加热单元及烘干单元的管道，所述的气流系统被配置成冷空气进入冷却单元对复合片材进行冷却后形成第一气流，第一气流通入至换热单元由烘干单元形成的热废气加热形成预热气流，所述预热气流通入至预热单元对第一片材加热形成第二气流，所述的第二气流经加热单元加热形成加热气流并通入烘干单元对粘合剂片材进行烘干并形成热废气。

其中，所述的预热单元包括由第一壳体围设的第一容置空间，所述的第一容置空间内包括若干第一托辊，所述的第一片材绕设在所述的第一托辊上，所述的第一托辊包括一筒体及位于筒体内的第一通道，所述的筒体包括若干贯通第一筒体侧壁的第一通孔，预热气流由第一通道与第一通孔形成的气流通道吹出。

其中，所述的烘干单元包括第二壳体及第二壳体围设的第二容置空间，所述的烘干单元包括用于向粘合剂片材上喷射加热气流的气流喷射装置，所述的加热气流被配置成自粘合剂片材上侧及下侧喷出并在上侧与粘合剂片材具有上着点，在下侧与粘合剂片材具有下着点。

其中，自粘合剂片材上侧喷出的加热气流沿第一方向向粘合剂片材吹出，自粘合剂片材下侧喷出的下侧的加热气流沿第二方向向粘合剂片材吹出，第一方向与粘合剂片材之间具有5°～25°的夹角，第二方向与粘合剂片材之间的夹角也为5°～25°。

其中，第二方向与粘合剂片材之间的夹角大于第一方向与粘合剂片材之间的夹角。

其中，所述的第二容置空间内包括若干用于托置粘合剂片材的辊体及位于托辊上侧的上吹气装置，所述的上吹气装置包括一开口方向沿第一方向的上喷口，所述的加热气流的一部分自上喷口喷出。

其中，所述的辊体包括套设的外筒体及内筒体，其中，所述的内筒体包括内通道，所述的内通道被配置成输送加热气流，所述的外筒体套设置在内筒体外，所述的外筒体包括若干外通孔，所述的内筒体包括一贯通内筒体侧壁的内通孔，当所述的外通孔与内通孔对应时，所述的内通道、内通孔及外通孔连通形成一气流通道，加热气流可自该气流通道喷出。

其中，若，所述的上着点与分离点之间的距离为d，下着点与分离点之间的距离为D，则有D＞d。

其中，5mm≤D-d≤20mm。

其中，所述的冷却单元与预热单元结构相同。

有益效果：本发明实施例提供一种应用于无菌包装片材的干式复合工艺，所述的无菌包装片材包括第一片材及第二片材，所述的干式复合工艺包括，释放第一片材；通过预热单元对第一片材进行预热形成预热片材；在预热片材上涂布粘合剂形成粘合剂片材；通过一烘干单元对粘合剂片材进行烘干并形成烘干片材；释放第二片材，并通过一复合单元复合烘干片材及第二片材形成复合片材；通过一冷却单元对复合片材进行冷却形成无菌包装片材，通过上述方式可以一方面使得涂胶之前的片材不容易受到环境影响，二方面该方式中对低厚度的片材也具有极高的运行稳定性，三方面该方式对热废气的热能回收利用，降低了整体能耗。

附图说明

图1应用本发明实施例的干式复合工艺的复合系统示意图；

图2气流系统中气流流向示意图；

图3为图1中A区放大示意图；

图4为图1中B区放大示意图；

图示元件说明：

第一片材101；预热片材102；粘合剂片材103；分离点1031；上着点1032；下着点1033；烘干片材104；第二片材105；复合片材106；无菌包装片材107；第一放卷装置11；预热单元12；第一壳体120；第一容置空间121；第一筒体122；第一通道123；第一通孔124；涂布单元13；烘干单元14；复合单元15；第二放卷装置16；冷却单元17；收卷装置18；气流系统20；冷空气21；第一气流22；预热气流23；第二气流24；加热气流25；热废气26；冷废气27；第二壳体300；第二容置空间301；上吹气装置31；上喷口311；第一方向3111；辊体32；内筒体321；内通道3211；内通孔3212；第二方向3213；外筒体322；外通孔3221。

具体实施方式

请参考图1-图2，本发明实施例提供一种应用于无菌包装片材107的干式复合工艺，用于形成无菌包装片材107，所述的无菌包装片材107通常包括内层及外层，所述的内层及外层均可以由一层或若干层层状材料层叠构成。

其中，所述的外层可以为热塑性树脂层，具体可以为聚乙烯，聚丙烯等烯烃类树脂，更具体的包括低密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯，茂金属线性低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，中密度聚乙烯，乙烯/醋酸乙烯共聚物，乙烯/丙烯酸共聚物，乙烯/丙烯酸乙酯共聚物等各种树脂，也可被适当的组合使用，所述的外层主要为聚乙烯。

所述的内层可以包括至少一阻隔层，所述的阻隔层用于使得包装体具有良好的氧气阻隔性、遮光性及水蒸气阻隔性，通常的，所述的阻隔层可以为0.1～8μm厚度的铝金属或氧化铝层，在一些优选的实施例中，所述的阻隔层为4～6μm的铝箔。

所述的内层还包括设置在阻隔层内侧的内一层和/或内二层，其中，位于内侧的内二层与包装体内的食品直接接触，同时，所述的内二层为可热封热塑的，用于形成包装体。在优选的实施例中，所述的内一层及内二层均为热塑性树脂层，具体可以为聚乙烯，聚丙烯等烯烃类树脂，更具体的包括低密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯，茂金属线性低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，中密度聚乙烯，乙烯/醋酸乙烯共聚物，乙烯/丙烯酸共聚物，乙烯/丙烯酸乙酯共聚物等各种树脂，也可被适当的组合使用。

在本实施例中，所述的内层由第一片材101形成，所述的外层由第二片材105形成，第一片材101及第二片材105通过干式复合工艺形成所述的无菌包装片材107，为了更方便的描述本实施例涉及的干式复合工艺，先对应用该工艺的干式复合系统进行详细描述。

所述的干式复合系统包括第一放卷装置11、预热单元12、涂布单元13、烘干单元14、复合单元15、第二放卷装置16、冷却单元17、收卷装置18。

其中，所述的第一放卷装置11被配置成释放第一片材101，所述的第一片材101通常被卷绕在如纸芯管等管状装置的外表面上。

所述的预热单元12被配置成对第一片材101进行预热形成预热片材102，请一并参考图1及图3，在图1中示出了预热单元12的形态并在图3中示出了局部的放大示意图，所述的预热单元12包括由第一壳体120围设的第一容置空间121，所述的第一容置空间121包括一供第一片材101进入第一容置空间121的进口以及供预热片材102输出第一容置空间121的出口，所述的第一容置空间121内包括若干第一托辊，所述的第一片材101绕设在所述的第一托辊上，所述的第一托辊包括一筒体及位于筒体内的第一通道123，所述的第一筒体122包括若干贯通第一筒体122的第一通孔124，所述的第一通道123内通入预热气流23并自第一通孔124排出，从而对第一片材101进行预热，可以理解的，所述的第一托辊在驱动装置的驱动下转动，在这种设置下，一方面，可以保持第一筒体122自身温度稳定，第一筒体122及自第一筒体122的第一通孔124排出的预热气流23可以直接对第一片材101进行预热，从而使得第一片材101在进入涂布单元13之前保持温度稳定；二方面，这种方式还可以使得容置空间内保持稳定气流及保持容置空间内的温度稳定。

所述的涂布单元13，设置在预热单元12下游，包括至少一涂布辊及与涂布辊对应设置的压辊，在一个优选的实施例中，所述的涂布单元13还包括粘合剂槽以及至少一部分浸渍于粘合剂槽内的转移辊，所述的转移辊的一部分与涂布辊抵触，当转移辊转动时，转移辊上的粘合剂转移至涂布辊，当所述的预热片材102通过涂布辊与压辊之间的间隙时，粘合剂被涂布于预热片材102上形成粘合剂片材103。

可以理解的，所述的粘合剂的种类可以根据实际需要进行选择，在此不做限制。

所述的烘干单元14被配置成对粘合剂片材103进行烘干并形成烘干片材104，请一并参考图4，在图4中示出了局部的烘干单元14的结构示意图。

在本实施例中，所述的烘干单元14包括第二壳体300及第二壳体300围设的第二容置空间301，可以理解的，第二容置空间301同样包括进口及出口，用于供粘合剂片材103进入及烘干片材104输出，所述的烘干单元14包括用于向粘合剂片材103上喷射加热气流25的气流喷射装置，通过热气流使得粘合剂内的溶剂挥发。

在本实施例中，所述的加热气流25被配置成自粘合剂片材103上侧及下侧喷出并在上侧与粘合剂片材103具有上着点1032及在下侧与粘合剂片材103具有下着点1033，通过使得加热气流25同时自上侧与下侧喷出并抵触至粘合剂片材103，一方面使得粘合剂片材103能够快速被加热，二方面在上侧有加热气流25吹过粘合剂片材103使得挥发的溶剂能够快速被加热气流25带走，三方面，上侧与下侧均有加热气流25的情形下，粘合剂片材103能够更稳定的在第二容置空间301内运行，不会出现抖动等现象，特别是当所述的粘胶剂片材中包括有厚度极低的金属箔时，能够使得粘合剂片材103的运行更加稳定。

更具体的，所述的上侧的加热气流25沿第一方向3111向粘合剂片材103吹出，并在上着点1032接触粘合剂片材103，下侧的加热气流25沿第二方向3213向粘合剂片材103吹出，并在下着点1033接触粘合剂片材103，其中，第一方向3111与粘合剂片材103之间具有5°～25°的夹角，同样的，第二方向3213与粘合剂片材103之间的夹角也为5°～25°，但是，第二方向3213与粘合剂片材103之间的夹角略大于第一方向3111与粘合剂片材103之间的夹角，以使得片材的运行更加稳定。

在本实施例中，所述的第二容置空间301内包括若干用于托置粘合剂片材103的辊体32及位于托辊上侧的上吹气装置31，所述的上吹气装置31包括一开口方向沿第一方向3111的上喷口311，所述的加热气流25的一部分自上喷口311喷出。

在本实施例中，所述的辊体32包括套设的外筒体及内筒体321，其中，所述的内筒体321包括内通道3211，所述的内通道3211被配置成输送加热气流25，所述的外筒体322套设置在内筒体321外，并被配置成在驱动装置的驱动下转动，所述的外筒体322包括若干外通孔3221，所述的内筒体321包括一贯通内筒体321侧壁的内通孔3212，当所述的外通孔3221与内通孔3212对应时，所述的内通道3211、内通孔3212及外通孔3221连通形成一气流通道，加热气流25可自该气流通道喷出，可以理解的，所述的内通孔3212的轴线沿第二方向3213设置，以使得自该气流通道喷出的气流沿第二方向3213运动。

可以理解的，所述的内通孔3212的大小应使得至少有一外通孔3221保持与内通孔3212对应状态，从而形成连续气流。

进一步的，若，所述的上着点1032与分离点1031之间的距离为d，下着点1033与分离点1031之间的距离为D，则有D＞d。

进一步的，5 mm≤D-d≤20mm。

通过上述设置，可以使得比如金属箔或带有金属箔的低厚度第一片材101也能够稳定被加热和运动。

可以理解的，所述的第二容置空间301还包括一气流出口，含有溶剂的热废气26自气流出口排出。

所述的第二放卷装置16，被配置成释放第二片材105。

所述的复合单元15，被配置成复合烘干片材104及第二片材105形成复合片材106，具体的，所述的复合单元15包括一对压辊，所述的烘干片材104及第二片材105通过一对所述的压辊之间的间隙时，在压力及粘合剂作用下层合为一个整体。

所述的冷却单元17，被配置成对复合片材106进行冷却形成无菌包装片材107，在本实施例中，所述的冷却单元17的结构形式与预热单元12基本一致，在此不再赘述。

所述的收卷装置18，被配置成卷绕无菌包装片材107形成卷体。

所述的干式复合系统还包括气流系统20，所述的气流系统20包括设置在冷却单元17与预热单元12之间的换热单元，设置在预热单元12与烘干单元14之间的加热单元，以及连接冷却单元17、换热单元、预热单元12，加热单元及烘干单元14的管道，冷空气21进入冷却单元17对复合片材106进行冷却后形成第一气流22，第一气流22通入至换热单元由烘干单元14形成的热废气26加热形成预热气流23，所述预热气流23通入至预热单元12对第一片材101加热形成第二气流24，所述的第二气流24经加热单元加热后通入烘干单元14对粘合剂片材103进行烘干并形成热废气26。

可以理解的，热废气26在经过换热单元对第一气流22进行加热后排出，排出的热废气26称为冷废气27，另外，所述的气流系统20还可以包括有过滤装置，用于对冷空气21、第一气流22、预热气流23、第二气流24、热废气26进行过滤。

可以理解的，所述的加热单元可以应用各种加热装置对第二气流24进行加热，这些加热装置可以为电加热装置、燃烧加热器等。

可以理解的，所述的第二气流24经加热单元加热后形成加热气流25，用于对粘合剂片材103进行加热，并使得粘合剂内的溶剂挥发。

可以理解的，所述的应用于无菌包装片材107的干式复合工艺可以按下述流程进行：

释放第一片材101；

通过预热单元12对第一片材101进行预热形成预热片材102；

在预热片材102上涂布粘合剂形成粘合剂片材103；

通过一烘干单元14对粘合剂片材103进行烘干并形成烘干片材104；

释放第二片材105，并通过一复合单元15复合烘干片材104及第二片材105形成复合片材106；

通过一冷却单元17对复合片材106进行冷却形成无菌包装片材107。

同时，干式复合系统的气流系统20中的气流输送方式可以按前述描述的方式进行，在此不再赘述。

所述的冷空气可以为外界自然空间的空气。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。