CN109195869A - 一种用于生产包封特别用于单个尺寸稳定的食品容器的容器前体的包装装置的方法,其中折叠容器前体 - Google Patents
一种用于生产包封特别用于单个尺寸稳定的食品容器的容器前体的包装装置的方法,其中折叠容器前体 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种方法,该方法包括以下工艺步骤:A)提供多个容器前体,在每种情况下,提供容器前体包括:a)提供一片状复合材料,其中所述片状复合材料包括第一纵向边缘和另一纵向边缘,并且片状复合材料从第一纵向边缘到另一纵向边缘包括:i.一第一纵向折痕,ii.一第二纵向折痕,iii.一第三纵向折痕,和iv.一第四纵向折痕;b)沿着第一纵向折痕产生第一纵向折叠,沿着第三纵向折痕产生第三纵向折叠,其中所述第一纵向折叠的特性在于第一内角,所述第三纵向折叠的特性在于第三内角;c)沿着第二纵向折痕产生第二纵向折叠,沿着第四纵向折痕产生第四纵向折叠,其中所述第二纵向折叠的特性在于第二内角,所述第四纵向折叠的特性在于第四内角;d)使第一纵向边缘与另一纵向边缘接触并与之连接,从而获得一纵向接缝;以及e)将第一内角和第三内角分别减小到不大于15°,并且将第二内角和第四内角分别增加到至少165°;和B)用包装装置至少部分包封多个容器前体。本发明还涉及一种通过该方法制得的包装装置,涉及一种装置,还涉及所述装置的应用。
Description
本发明涉及一种方法,包括以下工艺步骤:
A)提供多种容器前体,其中在每种情况下,提供容器前体包括:
a)提供一片状复合材料,其包括从所述片状复合材料的内表面到片状复合材料的外表面上作为层序列的相互叠加的层:
i)一内聚合物层,
ii)一阻挡层,和
iii)一载体层,
其中所述片状复合材料包括第一纵向边缘和另一纵向边缘,其中第一纵向边缘与另一纵向边缘相对,其中片状复合材料按以下顺序从第一纵向边缘到另一纵向边缘包括:
i.一第一纵向折痕,
II.一第二纵向折痕,
III.一第三纵向折痕,和
IV.一第四纵向折痕;
b)沿着第一纵向折痕产生第一纵向折叠,沿着第三纵向折痕产生第三纵向折叠,其中所述第一纵向折叠的特征在于第一内角,所述第三纵向折叠的特征在于第三内角;
c)沿着第二纵向折痕产生第二纵向折叠,沿着第四纵向折痕产生第四纵向折叠,其中所述第二纵向折叠的特征在于第二内角,所述第四纵向折叠的特征在于第四内角;
d)使第一纵向边缘与另一纵向边缘接触并与之连接,从而获得一纵向接缝;以及
e)将第一内角和第三内角分别减小到不大于15°,并将第二内角和第四内角分别增加到至少165°,以及
B)用包装装置至少部分包封多个容器前体,
其中第一内角、第二内角、第三内角和第四内角各自位于片状复合材料的内表面上。本发明还涉及由上述方法制得的包装装置,涉及一种装置,还涉及所述装置的应用。
长期以来,无论是供人类食用的食品还是动物饲料产品,这些食品和动物饲料产品都通过将其储存在罐子中或储存在由盖子封闭的瓶子中来保存。在这种情况下,可以首先通过对食品和容器,此处为罐子或瓶子,分别进行非常彻底的灭菌,然后将食品装入容器中并密闭容器来延长保质期。然而,经过长时间试验和测试,发现延长食品的保质期的这些措施具有一系列缺点,例如之后需要再次进行灭菌。由于罐子和瓶子基本上是圆柱形的,所以无法实现非常密集和节省空间的储存。此外,罐子和瓶子具有相当大的固有重量,这导致传送中的能量消耗增加。而且,即使用于生产玻璃、马口铁或铝的原料被回收,也需要相当高的能量消耗。就瓶子而言,一个加重的因素是传送费用的增加。瓶子通常是在玻璃厂预制的,然后必须运送到分配食品的设施中,其中需要利用相当大的传送量。此外,罐子和瓶子只能靠大力或借助工具才能打开,因此也很费力。就罐子而言,打开罐子时所产生的锋利边缘会增加受伤的风险。就瓶子而言,在填充或打开装满的瓶子的过程中,碎玻璃总是会进入食品中,这会引起的最坏的结果是:在食用食品时造成内伤。另外,罐子和瓶子都必须贴上标签,以便识别和推广食品含量。罐子和瓶子不能直接印刷信息和促销信息。除了实际印刷之外,因此还需要用于印刷的基底、纸张或合适的膜,作为固定装置,即粘合剂或密封剂。
现有技术中已知有以最小的损害长期储存食品的其他包装***。这些包装***是由片状复合材料-通常也称为层压材料制成的容器。尤其如WO 90/09926 A2中所公开的,这种片状复合材料通常由热塑性塑料层、通常由赋予容器尺寸稳定性的硬纸板或纸组成的载体层、粘合促进剂层、阻挡层和另一塑料层构成。由于载体层赋予由层压材料制造而成的容器的尺寸稳定性,因此与具有薄膜袋的容器相比,这些容器可视为是上述瓶子和罐子的进一步发展。
在这种情况下,这些层压容器已经具有许多优于传统罐子和瓶子的优点。然而,这些包装***还具有改进的空间。例如,容器前体通常首先通过包括折叠和密封的制造方法由层压坯料制成。必须能够以节省空间的方式传送和储存这些容器前体,并且由于这个原因,在制造初期就要将这些容器前体转变成收缩的扁平状态。在另一种方法中,这些平折的容器前体用于生产容器,其中通常在该另一种方法的过程中将该容器填满并将其封闭。上述另一种方法中的容器前体的处理以几乎自动化的方式进行。在这种情况下,一个特定的目的是无故障地运行而没有延迟。在运行该方法的过程中出现的故障导致废品的产生,导致停机时间的出现,从而增加了成本,增加了劳动力,同时生产期间的人力需求也随之增加。已经发现,这种平折的容器前体的非理想成形特性尤其会导致生产期间的上述故障的出现。
平折容器前体的这些成形特性在很大程度上是由所述方法确定的,其中所述容器前体通过所述方法由容器前体的层压坯料形成。这里的目的是最佳地选择各种折叠操作并使它们按照顺序彼此协调,使得可以通过形成纵向接缝来获得具有合适的成形特性的容器前体。在现有技术中,DE 10 2004 026 690 B3教导了一种用于折叠层压坯料的侧翼的传统装置。完成折叠后,这些侧翼彼此连接以形成纵向接缝。因此,DE 10 2004 026 690 B3具体公开了一种最小程度的折叠操作,通过该折叠操作来制得纵向接缝和容器前体。根据本发明所述的方法开始于上述操作,并且通过另外的折叠操作,执行另外的折叠操作及另外的折叠操作的相互协调对现有技术进行了改进。
概括地说,本发明的一个目的是至少部分地克服由现有技术产生的缺点。本发明的另一个目的是提供一种用于层压食品容器的容器前体,特别是具有多种这种容器前体的包装装置,该包装装置的特征在于改进的加工性,优选在于改进的成型特性。本发明的另一个目的是提供一种用于层压食品容器的容器前体,特别是具有多种这种容器前体的包装装置,这导致容器(特别是灌装机)生产期间出现的故障变少。本发明的另一个目的是提供一种容器前体,特别是具有多种这种容器前体的包装装置,其可以减少灌装机的停机时间。本发明的另一个目的是提供一种用于层压食品容器的容器前体,特别是具有多种这种容器前体的包装装置,其可以更可靠地成型且具有较少的故障,同时还可放置到心轴轮上。本发明的另一个目的是提供一种用于层压食品容器的容器前体,其可以最大数量堆叠在外包装中。本发明的另一个目的是提供一种容器前体,特别是具有多种这种容器前体的包装装置,这种包装装置具有上述所有优点。本发明的另一个目的是提供一种制备容器前体的方法,特别是具有多种这种容器前体的包装装置,这种包装装置具有上述一个优点或几个优点。本发明的另一个目的是减少容器生产过程中出现的生产故障和停机时间。
独立权利要求对至少部分实现至少一个上述目的作出了贡献。从属权利要求提供了有助于至少部分实现至少一个目标的优选实施例。
包括以下工艺步骤的方法的实施例1对实现本发明的至少一个目的作出了贡献。
A)提供多个容器前体,其中在每种情况下,提供容器前体包括:
a)提供一片状复合材料,其包括从所述片状复合材料的外表面到片状复合材料的内表面上作为层序列的相互叠加的层:
i)一内聚合物层,
ii)一阻挡层,和
iii)一载体层,
其中所述片状复合材料包括第一纵向边缘和另一纵向边缘,其中第一纵向边缘与另一纵向边缘相对,其中片状复合材料按以下顺序从第一纵向边缘到另一纵向边缘包括:
i.一第一纵向折痕,
II.一第二纵向折痕,
III.一第三纵向折痕,和
IV.一第四纵向折痕;
b)沿着第一纵向折痕产生第一纵向折叠,沿着第三纵向折痕产生第三纵向折叠,其中所述第一纵向折叠的特征在于第一内角,所述第三纵向折叠的特征在于第三内角;
c)沿着第二纵向折痕产生第二纵向折叠,沿着第四纵向折痕产生第四纵向折叠,其中所述第二纵向折叠的特征在于第二内角,所述第四纵向折叠的特征在于第四内角;
d)使第一纵向边缘与另一纵向边缘接触并与之连接,从而获得一纵向接缝;以及
e)将第一内角和第三内角分别减小到不大于15°,优选不大于10°,更优选不大于8°,更优选不大于5°,更优选不大于3°,更优选不大于1°,最优选为0°,并且将第二内角和第四内角分别增加至至少165°,优选至少170°,更优选至少172°,更优选至少174°,更优选至少176°,更优选至少178°,最优选至180°;和
B)用包装装置至少部分包封多个容器前体,
其中第一内角、第二内角、第三内角和第四内角各自位于片状复合材料的内表面上。在该方法中,工艺步骤b)中的第一纵向折叠和第三纵向折叠的产生可以是连续的,在时间上重叠或可同时进行。另外,工艺步骤c)中的第二纵向折叠和第四纵向折叠的产生可以是连续的,在时间上重叠或可同时进行。
优选地,在工艺步骤d)中,获得第一平折状态的容器前体。进一步优选地,通过沿第一纵向折痕至第四纵向折痕折叠,在工艺步骤e)中将容器前体转化为另一平折状态。容器前体从第一平折状态到另一平折状态的转变或从另一平折状态到第一平折状态的转变也称为折叠。因此,工艺步骤e)优选包括:首次折叠操作。多个容器前体优选包含至2个,更优选至少10个,更优选至少50个,更优选至少100个,最优选至少200个容器前体。在这方面,包装装置是一个外壳,它将多个容器前体的容器前体在空间上彼此粘合以形成堆叠。优选的包装装置由硬纸板、纸张和塑料中的一种或其至少两种的组合构成。另一优选的包装装置选自盒子、套袋纸、袋子、罐子、薄膜、真空包装装置、套筒、条带和线中的一种或其至少两种的组合。
在本发明的一个实施例2中,根据实施例1配置该方法,其中该方法还包括在工艺步骤e)和B)之间的工艺步骤f),其中,在工艺步骤f)中,第一内角和第三内角各自增加至至少165°,优选至少170°,更优选至少172°,更优选至少174°,更优选至少176°,更优选至少178°,最优选为180°,而第二内角和第四内角各自减小至不大于15°,优选不大于10°,更优选不大于8°,更优选不大于5°,更优选为不大于3°,更优选为不大于1°,最优选为0°。在本文中,优选将优选通过工艺步骤d)获得的容器前体从另一平折状态转变到第一平折状态。因此,工艺步骤f)优选包括另一折叠操作。
在本发明的一个实施例3中,根据实施例1或2配置该方法,其中,多个容器前体的容器前体各自为用于单个容器的套管状容器前体。
在本发明的一个实施例4中,根据前述任一实施例配置该方法,其中在工艺步骤b)中产生第一纵向折叠和第三纵向折叠包括将第一内角和第三内角各自减小到不大于65°,优选不大于60°,更优选不大于55°,最优选不大于50°,并且将第一内角和第三内角各自增加到至少165°,优选至少170°更优选至少172°,更优选至少174°,更优选至少176°,更优选至少178°,最优选至180°。
在本发明的一个实施例5中,根据前述任一实施例配置该方法,其中在工艺步骤c)中产生第二纵向折叠和第四纵向折叠包括将第二内角和第四内角各自减小至不大于15°,优选不大于10°,更优选不大于8°,更优选不大于5°,更优选不大于3°,更优选不大于1°,最优选为0°。
在本发明的一个实施例6中,根据前述任一实施例配置该方法,其中所述片状复合材料还包括一外聚合物层,其中外聚合物层叠加在载体层的远离阻挡层的一侧上。进一步优选地,所述外聚合物层在外聚合物层的远离载体层的一侧上覆盖有一颜色层,优选装饰。颜色层优选包括至少一种着色剂。
在本发明的一个实施例7中,根据前述任一实施例配置该方法,其中片状复合材料是用于生产单个容器的坯料。
在本发明的一个实施例8中,根据前述任一实施例配置该方法,其中该方法包括工艺步骤a)的方法子步骤:
I.提供一片状复合材料,其包括从所述片状复合材料的内表面到片状复合材料的外表面上作为层序列的相互叠加的层:
I)内聚合物层,
Ii)阻挡层,和
Iii)载体层;以及
II对所述片状复合材料前体进行折痕处理,从而获得片状复合材料。
方法子步骤II中的优选的折痕处理是通过折痕工具实现。
在本发明的一个实施例9中,根据实施例8配置该方法,其中片状复合材料前体是用于生产单个容器的坯料。
在本发明的一个实施例10中,根据前述任一实施例配置该方法,其中片状复合材料的载体层包含取向材料,其中取向材料的特征在于取向方向,其中取向方向形成角度具有纵向折痕的取向,所述纵向折痕选自第一纵向折痕、第二纵向折痕、第三纵向折痕和第四纵向折痕或其至少两种的组合,其中取向角为60至120°,优选70至110°,更优选75至105°,更优选80至100°,最优选85至95°。优选的取向材料选自硬纸板、纸板和纸张中的一种或其至少两种的组合。优选的取向方向为取向材料的大部分纤维的方向。所述载体层优选由该取向材料组成。
在本发明的一个实施例11中,根据前述任一实施例配置该方法,其中,在工艺步骤e)中,载体层沿第一纵向折痕和/或第三纵向折痕分成至少2个,优选至少3个,更优选至少4个至少部分彼此分离的子层。
在本发明的一个实施例12中,根据实施例2至11中任一个配置该方法,其中,在工艺步骤f)中,载体层沿第二纵向折痕和/或第四纵向折痕分成至少2个,优选至少3个,更优选至少4个至少部分彼此分离的子层。
在本发明的一个实施例13中,根据前述任一实施例配置该方法,其中,在工艺步骤e)中,沿第一纵向折痕和/或第三纵向折痕在载体层中产生空腔。
在本发明的一个实施例14中,根据实施例2至13中任一个配置该方法,其中,在工艺步骤e)中,沿第二纵向折痕和/或第四纵向折痕在载体层中产生空腔。
在本发明的一个实施例15中,根据前述任一实施例配置该方法,其中阻挡层包含,优选由塑料、金属和金属氧化物中的一种或其至少两种组成。
在本发明的一个实施例16中,根据前述任一实施例配置该方法,其中内聚合物层包含通过茂金属催化剂制备的聚合物,基于内聚合物层的总重量,其含量为10wt%至90wt%,优选为25wt%至90wt%,更优选为30wt%至80wt%。
在本发明的一个实施例17中,根据实施例1至15中任一个配置该方法,其中内聚合物层包含通过茂金属催化剂制备的聚合物,基于内聚合物层的总重量,其含量为10wt%至90wt%,优选为25wt%至90wt%,更优选为30wt%至80wt%。
在本发明的一个实施例18中,根据前述任一实施例配置该方法,其中所述载体层包括硬纸板、纸板或纸张中的一种或其至少两种的组合,优选由硬纸板、纸板或纸张中的一种或其至少两种的组合构成。
在本发明的一个实施例19中,根据前述任一实施例配置该方法,其中载体层具有至少一个孔,其中孔至少被阻挡层覆盖并且至少被内聚合物层覆盖,以作为孔覆盖层。
包装装置的实施例1对实现本发明的至少一个目的作出了贡献,所述包装装置至少部分地包封可通过根据实施例1至19中任一项所述的方法获得的多个容器前体。优选的容器前体呈现套管的形式。与套管形式的容器前体相比,现有技术中已知的是管形式的容器前体。关于包装装置的构造,结合本发明的方法教导的包装装置是可适用的。
一种布置对实现本发明的至少一个目的作出了贡献,该布置包括根据本发明所述的包装装置和多个容器前体,所述多个容器前体可通过根据实施例1至19中任一个所述的方法制得,所述包装装置至少部分地包封多个容器前体。
在本发明的一个实施例2中,根据实施例1配置该包装装置,其中多个容器前体的容器前体的至少一部分的第一内角和第三内角各自为至少165°,优选至少170°,更优选至少172°,更优选至少174°,更优选至少176°,更优选至少178°,最优选180°;其中,多个容器前体的容器前体的至少一部分的第二内角和第四内角各自不大于15°,优选不大于10°,更优选不大于8°,更优选不大于5°,更优选不大于3°,更优选不大于1°,最优选0°;其中容器前体的一部分的容器前体可各自通过沿第一纵向折痕、第二纵向折痕、第三纵向折痕和第四纵向折痕成型以形成套管结构;其中容器前体的一部分的容器前体的特征在于根据本文的测试方法中所述的成型系数,成型系数为8-30m2/kg,优选8.5-28m2/kg,更优选9-27m2/kg,更优选9.5-26.5m2/kg,最优选10-26.5m2/kg。
优选地,已经通过本发明的方法的实施例2至19中任一个所述的方法获得第一内角至第四内角,且所述第一内角至第四内角此后的角度变化不大于1°,优选不大于0.5°。因此,在完成根据本发明的方法的实施例2至9中任一个所述的容器前体的生产之后,优选未通过折叠对所述第一内角至第四内角进行操作。优选将容器前体进行平折,其中容器前体的厚度优选为小于10mm,更优选小于8mm,更优选小于5mm,最优选小于4mm。更优选地,所述容器前体一体成型。
在本发明的一个实施例3中,根据实施例1配置该包装装置,其中多个容器前体的容器前体的至少一部分的第一内角和第三内角各自为不大于15°,优选不大于10°,更优选不大于8°,更优选不大于5°,更优选不大于1°,最优选0°;其中多个容器前体的容器前体的至少一部分的第二内角和第四内角各自为至少165°,优选至少170°,更优选至少172°,更优选至少174°,更优选至少176°,更优选至少178°,最优选180°;其中容器前体的一部分的容器前体可各自通过沿第一纵向折痕、第二纵向折痕、第三纵向折痕和第四纵向折痕成型以形成套管状结构;其中容器前体的特征在于根据本文的测试方法中所述的成型系数,成型系数为8-30m2/kg,优选8.5-28m2/kg,更优选9-27m2/kg,更优选9.5-26.5m2/kg,最优选10-26.5m2/kg。
优选地,已经通过本发明的方法的实施例1至19中任一个所述的方法获得如上所述的第一内角至第四内角,且所述第一内角至第四内角此后的角度变化不大于1°,优选不大于0.5°。因此,在完成根据本发明的方法的实施例1至9中任一个所述的容器前体的生产之后,优选未通过折叠对所述第一内角至第四内角进行操作。优选将容器前体进行平折,其中容器前体的厚度优选为小于10mm,更优选小于8mm,更优选小于5mm,最优选小于4mm。更优选地,所述容器前体一体成型。
包括以下组成部分的装置的实施例1对实现本发明的至少一个目的作出了贡献,其中组成部分如下:
a)一片状复合材料,其包括从所述片状复合材料的内表面到片状复合材料的外表面上作为层序列的相互叠加的层:
i)一内聚合物层,
ii)一阻挡层,和
iii)一载体层,
其中所述片状复合材料包括第一纵向边缘和另一纵向边缘,其中第一纵向边缘与另一纵向边缘相对,其中片状复合材料按以下顺序从第一纵向边缘到另一纵向边缘包括:
i.一第一纵向折痕,
II.一第二纵向折痕,
III.一第三纵向折痕,和
IV.一第四纵向折痕;
b)一传送单元,其设计成用于在传送方向上传送片状复合材料;
c)一第一折叠站,其设计成沿第一纵向折痕产生第一纵向折叠和沿第三纵向折痕产生第三纵向折叠,其中第一纵向折叠的特征在于第一内角,其中第三纵向折叠的特征在于第三内角;
d)第二折叠站,其设计成沿第二纵向折痕产生第二纵向折叠,沿第四纵向折痕产生第四纵向折叠,其中第二纵向折叠的特征在于第二内角,
其中第四纵向折叠的特征在于第四内角,其中所述第二折叠站在传送方向上布置在第一折叠站之外;
e)纵向接缝形成站,其设计成使第一纵向接缝与另一纵向接缝接触并与之连接,从而获得纵向接缝,其中所述纵向接缝形成站在传送方向上布置在第二折叠站之外;和
f)第一平折叠站,其设计成用于将第一内角和第三内角各自减小至不大于15°,优选不大于10°,更优选不大于8°,更优选不大于5°,更优选不大于3°,更优选不大于1°,最优选为0°,并且将第二内角和第四内角各自增加至至少165°,优选至少170°,更优选至少172°,更优选至少174°,更优选至少176°,更优选至少178°,最优选至180°,其中第一平折叠站在传送方向上布置在纵向接缝形成站之外,
其中第一内角、第二内角、第三内角和第四内角均位于片状复合材料的内表面上。优选的传送方向至少部分地采用传送带和/或辊式传送器。优选的纵向接缝形成站是密封站,密封站优选地设计用于如本文所述的密封。
在本发明的一个实施例2中,根据实施例1配置该装置,其中该装置还包括第二平折叠站,该第二平折叠站设计成将第一内角和第三内角各自增加至至少165°,优选至少165°,优选至少170°,更优选至少172°,更优选至少174°,更优选至少176°,更优选至少178°,最优选至180°,并将第二内角和第四内角各自减小至不大于15°,优选不大于10°,更优选不大于8°,更优选不大于5°,更优选不大于3°,更优选不大于1°,最优选为0°,其中第二平折叠站在传送方向上布置在第一平折叠站之外。
在本发明的一个实施例3中,根据实施例1或2配置该装置,其中第一折叠站或第二折叠站或它们中的每一个至少部分地包括至少2个皮带,其中每个皮带沿着传送方向绕其纵向轴线旋转。优选的皮带是连续的旋转皮带。
在本发明的一个实施例4中,根据实施例1至3中任一个配置该装置,其中第一平折叠站或第二平折叠站或它们中的每一个包括一个,优选两个旋转辊。优选地,第一平折叠站或第二平折叠站或它们中的每一个包括两个反向旋转辊,这些辊布置和设计成按压片状复合材料的纵向折叠。进一步优选地,第一平折叠站或第二平折叠站或它们中的每一个包括两对反向旋转辊,任何一对辊被布置和设计成按压片状复合材料的纵向折叠。
在本发明的一个实施例5中,根据实施例1至4中任一个配置该装置,其中选自第一纵向折痕、第二纵向折痕、第三纵向折痕和第四纵向折痕或其至少两种的组合中的纵向折痕形成具有传送方向的角,该角为0°至30°,优选0°至20°,更优选0°至10°,更优选0°至7°,更优选0°至5°,更优选0°至3°。
在本发明的一个实施例6中,根据实施例1至5中任一个配置该装置,其中片状复合材料的载体层包含取向材料,其中取向材料的特征在于取向方向,其中取向方向形成具有传送方向的角,其中取向角为60至120°,优选70至110°,更优选75至105°,更优选80至100°,最优选85至95°。优选的取向材料选自硬纸板、纸板和纸张中的一种或其至少两种的组合。优选的取向方向为取向材料的大部分纤维的方向。所述载体层优选由该取向材料组成。
在本发明的一个实施例7中,根据实施例1至6中任一个配置该装置,其中第一折叠站设计成将第一内角和第三内角各自减小到不大于65°,优选不大于60°,更优选不大于55°,最优选不大于50°。
在本发明的一个实施例8中,根据实施例1至7中任一个配置该装置,其中第二折叠站设计成将第二内角和第四内角各自减小至不大于15°,优选不大于10°,更优选不大于8°,更优选不大于5°,更优选不大于3°,更优选不大于1°,最优选为0°。
根据实施例1至8中任一个所述的装置的用途的实施例1对本发明的至少一个目的作出了贡献,所述装置用于生产容器前体。
在本发明的一个类别中描述为优选的特征在本发明的其它类别的任何实施例中也是优选的。
层
当两层彼此的粘附力超过范德尔瓦斯吸引力时,两层彼此连接。彼此连接的层优选为选自相互密封,相互胶合和相互压缩,或其中至少两种的组合组成的层。除非另有说明,否则层序列中的多层可以间接地彼此相邻,即具有一个或至少两个中间层,或者直接彼此相邻,即没有中间层。在一层叠加另一层的表述形式的情况下,尤其如此。其中层序列包括列举的层的表述意味着至少指定的层存在于指定的序列中。这种形式的表述不一定意味着各层直接彼此相邻。其中两层彼此相邻的表述意味着着两层直接彼此相邻,因此没有中间层。然后,这种形式的表述并没有表明两层是否相互连接。相反,这两层可以相互接触。
聚合物层
以下术语“聚合物层”尤其指的是内聚合物层,外聚合物层,更优选地指聚合物中间层。特别用于内聚合物层的优选聚合物是聚烯烃。聚合物层可以包含其它成分。这些聚合物层优选在挤出过程中施加或引入到片状复合材料上。聚合物层的其它成分优选为不会不利地影响聚合物熔体作为层应用时的行为的成分。其它成分可以是例如无机化合物,例如金属盐或另外的聚合物,例如另外的热塑性塑料。然而,也可以设想的是,其它成分是填料或颜料,例如炭黑或金属氧化物。用于另外的成分的合适的热塑性塑料尤其包含那些凭借良好的挤出特性而易于加工的热塑性塑料。这这些成分中,通过链聚合获得的聚合物是适合的,特别是聚酯或聚烯烃,在此特别优选是环烯烃共聚物(COC)和多环烯烃共聚物(POC),特别是聚乙烯和聚丙烯,在此聚乙烯是特别优选的。在聚乙烯类中,优选高密度聚乙烯(HDPE),中密度聚乙烯(MDPE),低密度聚乙烯(LDPE),线性低密度聚乙烯(LLDPE),极低密度聚乙烯(VLDPE)和聚乙烯(PE)及其至少两种的混合物。可以使用至少两种热塑性塑料的混合物。合适的聚合物层的熔体流动速率(MFR)范围优选为1-25g/10min,优选为2-20g/10min,特别优选为2.5-15g/10min,且其密度范围为0.890g/cm3-0.980g/cm3,优选为0.895g/cm3-0.975g/cm3,进一步优选为0.900g/cm3-0.970g/cm3。聚合物层优选具有至少一个在80-155℃,优选90-145℃,特别优选95-135℃的范围内的熔融温度。优选地,片状复合材料在阻挡层和载体层之间包含聚合物层,优选聚烯烃层,优选聚乙烯层。进一步优选地,复合材料前体在阻挡层和载体层之间包含聚合物层,优选聚烯烃层,优选聚乙烯层。以上关于聚合物层的说明也适用于复合材料和复合材料前体的这些聚合物层,这些聚合物层在本文中也称为粘合促进剂层。
内聚合物层
内聚合物层基于热塑性聚合物,内聚合物层可包括颗粒无机固体。然而,优选地是,内聚合物层包含热塑性聚合物,在每种情况下基于内聚合物层的总重量,热塑性聚合物含量为至少70wt%,更优选至少80wt%,特别优选至少95wt%。进一步优选地是,所述内聚合物层包含通过茂金属催化剂制备的聚烯烃,优选通过茂金属催化剂(mPE)制备的聚乙烯,在每种情况下基于内聚合物层的总重量,聚烯烃和聚乙烯的含量为至少30wt%,更优选至少40wt%,最优选至少50wt%。进一步优选地,内聚合物层包含mLLDPE(通过茂金属催化剂制备的线性低密度聚乙烯)。
优选地,内聚合物层的聚合物或聚合物混合物的密度(根据ISO 1183-1:2004)范围为0.900g/cm3-0.980g/cm3,特别优选为0.900g/cm3-0.920g/cm3,最优选为0.900g/cm3-0.910g/cm3。熔体流动速率(ISO 1133,190℃/2.16kg)优选为4-17g/10min,特别优选为4.5-14g/10min,最优选为6.5-10g/10min。
载体层
使用的载体层可以是适合本领域技术人员用于此目的的任何材料,并且该材料具有足够的强度和刚度以赋予容器稳定性,使得装满的容器基本上保持其形状。这特别是载体层的必要特征,因为本发明涉及尺寸稳定的容器的技术领域。除了许多塑料之外,优选的有植物基纤维材料,尤其是纸浆,优选上过浆的、漂白和/或未漂白的纸浆,本文特别优选纸张和硬纸板。载体层的单位面积重量优选为120-450g/m2,特别优选130-400g/m2,最优选150-380g/m2。优选的硬纸板通常具有单层或多层结构,并且可以在一侧或两侧涂覆一层或多于一层的覆盖层。此外,基于硬纸板的总重量,优选的硬纸板具有小于20wt%,优选小于2wt%至15wt%,特别优选小于4wt%至10wt%的残余水分含量。特别优选的硬纸板具有多层结构。进一步优选地,硬纸板在面向环境的表面上具有本领域技术人员已知的称为“纸张涂料”的覆盖层的至少一个薄层,但更优选的具有至少两个薄层。而且,优选的硬纸板的斯科特结合强度值的范围为100-360J/m2,优选范围为120-350J/m2,特别优选范围为135-310J/m2。使用上述范围允许提供一种复合材料,通过该复合材料可以容易地折叠具有窄公差的高完整性的容器。
阻挡层
使用的阻挡层可以是适于本领域技术人员用于此目的的任何材料,并且该材料具有充分的阻隔作用,尤其在阻隔氧气方面具有充分的阻隔作用。所述阻挡层优选自:
a.一塑料阻挡层;
b.一金属层;
c.一金属氧化物层;或
d.上述a-c中至少两种的组合。
如果根据可选方案a,阻挡层是塑料阻挡层,则其优选地包含至少70wt%,特别优选至少80wt%,最优选至少95wt%的至少一种塑料,其中所述塑料为此目的而为本邻域技术人员所熟知,并且基于香味阻隔和/或气体阻隔性能特别适于包装容器。在此使用的塑料,特别是热塑性塑料,包括单独出现或以两种或更多种的混合物的形式出现的含N-或含O-塑料。根据本发明,当塑料阻挡层的熔融温度范围为155℃-300℃,优选为160℃-280℃,特别优选为170℃-270℃时,可被证明是有利的。
进一步优选地,塑料阻挡层的单位面积重量范围为2g/m2-120g/m2,优选为3g/m2-60g/m2,特别优选为4g/m2-40g/m2,并且进一步优选为6g/m2-30g/m2。进一步优选地,塑料阻挡层可以例如通过挤出,特别是层流动挤出而由熔体获得。进一步优选地,塑料阻挡层也可以通过层压被引入到片状复合材料中。在这种情况下,优选将箔结合到片状复合材料中。根据另一个实施例,也可以选择通过从聚合物的溶液或分散体中沉积可获得的塑料阻挡层。
合适的聚合物包含具有加权平均的分子量范围为3×103至1×107g/mol,优选为5×103至1×106g/mol,特别优选为6×103至1×105g/mol的那些聚合物,所述加权平均的分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC)借助于光散射测定。合适的聚合物特别包含聚酰胺(PA)或聚乙烯乙烯醇(EVOH)或其混合物。
在这些聚酰胺中,有用的PA是指对于本领域技术人员来说显得适于本发明的PA。这里应特别提到PA6,PA6.6,PA6.10,PA6.12,PA11或PA12或其至少两种的混合物,特别优选PA6和PA6.6,进一步优选PA6。可在市场上买到PA6,例如 and 商标下的PA6。其它合适的PA例如为MXD6,和商标下的非晶态聚酰胺。进一步优选的是,PA的密度范围为1.01-1.40g/cm3,优选为1.05-1.30g/cm3,特别优选为1.08-1.25g/cm3。进一步优选的是,PA的粘度值范围为130-185ml/g,优选为140-180ml/g。
可以使用的EVOH为本领域技术人员认为适合于本发明的任何EVOH。可以在市场上买到多个不同实施例中的这些示例,尤其可以买到比利时旗下的EVAL Europe NV的商标品牌EVALTM,例如EVALTM F104B或EVALTM LR171B型号。优选的EVOH具有至少一个、两个或者超过两个或全部以下性能:
-乙烯含量范围为20-60mol%,优选为25-45mol%;
-密度范围为1.0-1.4g/cm3,优选为1.1-1.3g/cm3;
-熔点范围为155℃-235℃,优选为165℃-225℃;
-MFR值(如果TM(EVOH)<230℃,则为210℃/2.16kg;如果210℃<TM(EVOH)<230℃,则为230℃/2.16kg)范围为1-25g/10min,优选为2-20g/10min;
-氧气渗透速率范围为0.05-3.2cm3·20μm/m2·day·atm,优选为0.1-1cm3·20μm/m2·day·atm。
优选至少一种聚合物层,特别优选内聚合物层或外聚合物层的熔融温度低于阻挡层的熔融温度。当阻挡层由聚合物形成时,更是如此。在这种情况下,至少一种聚合物层,尤其内聚合物层的熔融温度,和阻挡层的熔融温度优选相差至少1K,更优选相差至少10K,更优选相差至少50K,更优选相差至少100K。温度差应该优先选择为使得其足够高,而不会在折叠期间出现载体层的熔融,特别是不会出现塑料阻挡层的熔融。
根据可选方案b.,阻挡层是一种金属层。原则上合适的金属层为包含金属的所有层,所述金属为本领域技术人员所熟知,且能够提供高度不透明性和不透氧性。在优选实施例中,例如在物理气相沉积过程之后,金属层可以采取箔层或沉积层的形式。金属层优选是不间断的层。根据另一个优选的实施例,金属层的厚度为3-20μm,优选为3.5-12μm,特别优选为4-10μm。
优先选择的金属是铝、铁或铜。优选的铁层可以是例如以箔的形式的钢层。进一步优选地,金属层是包含铝的层。铝层可以适当地由铝合金构成,例如AlFeMn,AlFe1.5Mn,AlFeSi或AlFeSiMn。在每种情况下基于总铝层,纯度通常为97.5%或更高,优选为98.5%或更高。在优选的实施例中,金属层由铝箔构成。合适的铝箔的延展性大于1%,优选大于1.3%,特别优选大于1.5%,及其拉伸强度大于30N/mm2,优选地大于40N/mm2,并且特别优选地大于50N/mm2。移液管测试中的合适的铝箔的液滴粒度大于3mm,优选地大于4mm,特别优选地大于5mm。用于形成铝层或铝箔的合适的合金可以在市场上获得,如来自海德鲁铝业有限公司(Hydro Aluminium Deutschland GmbH)或安姆科软包装辛根有限公司(AmcorFlexibles Singen GmbH)旗下的名称为EN AW 1200,EN AW 8079或EN AW 8111的合金。当金属箔用作阻挡层时,可以在金属箔的一侧和/或两侧上在金属箔和最近的聚合物层之间提供粘合促进剂层。
进一步优选地,根据替代方案c,选择金属氧化物层作为阻挡层。可以使用的金属氧化物层包括对于本领域技术人员来说熟悉且看起来适于实现对于光、蒸气和/或气体的阻挡作用的所有金属氧化物层。特别优选的是基于上述金属(铝、铁或铜)的金属氧化物层,以及基于钛或氧化硅化合物的金属氧化物层。例如通过将金属氧化物从蒸汽沉积到聚合物层,例如定向聚丙烯膜上来制造金属氧化物层。对此的优选方法是物理气相沉积。
根据另一个优选的实施例,金属层或金属氧化物层可以采取层复合材料的形式,该层复合材料由一个或多个聚合物层与金属层构成。这种类型的层例如可以通过将金属气相沉积在聚合物层上,例如定向的聚丙烯膜上来获得。对此的优选方法是物理气相沉积。
外表面
所述片状复合材料的外表面是片状复合材料的薄片的表面,该表面旨在与片状复合材料制成的容器中的容器环境接触。这不会和下文的内容相矛盾:即,在容器的各个区域中,复合材料的各个区域的外表面彼此折叠或彼此接合,例如彼此密封。
内表面
所述片状复合材料的内表面是片状复合材料的薄片的表面,该表面旨在与由片状复合材料制成的容器中的容器内容物接触,内容物优选为食品。
着色剂
根据DIN 55943:2001-10,着色剂是所有着色物质的总称,特别是染料和颜料的总称。优选的着色剂是颜料。优选的颜料是有机颜料。在本发明中颜料为特别在DIN 55943:2001-10中提及的颜料和在“Industrial Organic Pigments,Third Edition”(WillyHerbst,Klaus Hunger Copyright2004 WILEY-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA,WeinheimISBN:3-527-30576-9)中提及的颜料。
粘合/粘合促进剂层
粘合促进剂层可以存在于彼此不直接相邻的层之间。特别地,粘合促进剂层可以存在于阻挡层和内聚合物层之间或载体层和阻挡层之间。
粘合促进剂层中有用的粘合促进剂包括所有借助合适的官能团的官能化,而适于通过与各自相邻层的表面形成离子键或共价键来产生牢固键合的聚合物。这些聚合物优选为官能化聚烯烃,其通过乙烯与丙烯酸的共聚作用而获得,所述丙烯酸例如丙烯酸或甲基丙烯酸、巴豆酸、丙烯酸酯、丙烯酸酯衍生物或含双键的羧酸酐如马来酸酐、或其中至少两种。在这些聚合物中,优选聚乙烯-马来酸酐接枝聚合物(EMAH)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA),其可以从例如杜邦公司旗下的和0609HSA品牌或埃克森美孚化工(ExxonMobil Chemicals)旗下的6000ExCo品牌下买到。
根据本发明,载体层,聚合物层或阻挡层与下一层之间的粘附力优选为至少0.5N/15mm,优选为至少0.7N/15mm,并且特别优选为至少0.8N/15毫米。在本发明的一个配置中,聚合物层和载体层之间的粘附力优选为至少0.3N/15mm,优选为至少0.5N/5mm,特别优选为至少0.7N/15mm。进一步优选的是,阻挡层和聚合物层之间的粘附力为至少0.8N/15mm,优选为至少1.0N/15mm,特别优选为至少1.4N/15mm。阻挡层和粘合促进剂层之间的粘附力优选为至少1.8N/15mm,优选为至少2.2N/15mm,特别优选为至少2.8N/15mm。在一个特别的配置中,各层之间的粘附力非常强,以致于载体层在粘合测试中被撕裂,在硬纸板作为载体层的情况下,这种撕裂被称为硬纸板纤维撕裂。
聚烯烃
优选的聚烯烃是聚乙烯或/和聚丙烯。优选的聚乙烯选自LDPE、LLDPE和HDPE中的一种,或其中至少两种的组合。进一步优选的聚烯烃是m聚烯烃。合适的聚乙烯类的熔体流动速率范围为1-25g/10min,优选为2-20g/10min,特别优选为2.5-15g/10min,而其密度范围为0.910g/cm3-0.935g/cm3,优选为0.912g/cm3-0.932g/cm3,特别优选为0.915g/cm3-0.930g/cm3。
m聚合物
m聚合物是已经通过茂金属催化剂制备的聚合物。茂金属是一种有机金属化合物,其中中心金属原子排列在两个有机配体,例如环戊二烯基配体之间。优选的m聚合物是m聚烯烃,优选m聚乙烯或/和m聚丙烯。优选的m聚乙烯选自mLDPE、mLLDPE和mHDPE中的一种,或者其至少两种的组合。
挤出
在挤出过程中,通常将聚合物加热至210-330℃的温度,温度在挤出机模头出口下方的熔融聚合物膜处测量。可以通过本领域技术人员已知的且市售的挤出工具进行挤出,例如挤出机,挤出机螺杆,进料块等。在挤出机的末端,优选具有开口,聚合物熔体通过该开口被挤出。开口可以具有允许聚合物熔体挤出到复合材料前体的任何形状。例如,开口可以是角形,椭圆形或圆形。开口优选地为漏斗的槽的形式。在该方法的优选配置中,通过槽来实现施加。所述槽优选的长度为0.1至100μm,优选0.5至50μm,特别优选1至10μm。另外,槽的宽度优选为0.1至20mm,优选0.3至10mm,特别优选0.5至5mm。在施加聚合物熔体期间,槽和复合材料前体优选相对于彼此移动。优选这样的方法,其中复合材料前体相对于槽移动。
在优选的挤出涂覆方法中,聚合物熔体在涂覆过程中被拉伸,该拉伸优选通过熔体拉伸完成,最优选通过单轴熔体拉伸来完成。为此,使用熔体挤出机将该层以熔融状态施加到复合材料前体上,然后将仍处于熔融状态的施加的层随后在优选的单轴方向上拉伸,以实现聚合物在此方向上的定向。随后,将施加的层冷却以进行热定型。在这种情况下,特别优选的是,拉伸至少通过以下施加步骤来实现:
B1.通过至少一个具有出现速度Vout的挤出机模头槽出聚合物熔体作为熔体膜;
B.将熔融膜施加到相对于至少一个挤出机模头槽以移动速度Vfor移动的复合材料前体上;
其中Vout<Vfor。特别优选地,Vfor比Vout大5-200,特别优选7-150,更优选10-50,最优选15-35。这里优选Vfor至少为100m/min,特别优选至少200m/min,最优选至少350m/min,但通常不超过1300m/min。一旦通过上述拉伸工艺将熔体层施加到复合材料前体上,就将熔体层冷却以进行热定型,该冷却优选通过与表面接触而产生淬冷来实现,其中表面温度保持在5-50℃,更优选为10-30℃。
在进一步优选的配置中,已经出现的区域被冷却至低于在该区域或其侧翼中提供的聚合物的最低熔融温度,然后至少该区域的侧翼与该区域分离。冷却可以以本领域技术人员熟悉的任何方式进行,并且似乎是合适的。这里也优选上面已经描述的热定型。随后,至少侧翼与该区域分离。该分离可以以本领域技术人员熟悉的任何方式进行,并且似乎是合适的。优选地,通过刀,激光束或水射流或其两种或更多种的组合进行分离,特别优选使用刀,特别是剪刀进行剪切。
折叠的产生
如果由相邻的片状复合材料的折叠区域形成的内角由于沿着折痕折叠首次相差10°,则沿着该折痕产生折叠。在沿着上述折痕首次折叠至少10°来产生折叠的过程中,更特别地,载体层沿着该折叠减弱。
测试方法
以下测量方法被用于本发明。除非另有说明,否则测量是在23℃的环境温度,100kPa(0.986atm)的环境空气压力和50%的相对大气湿度下进行。
溶体质量流动速率(MFR)
(除非另有说明在190℃和2.16kg下),根据标准ISO 1133测量MFR。
密度
根据标准ISO 1183-1测量密度。
熔融温度
根据ISO 11357-1,-5的DSC法测定熔点。仪器校准根据制造商的说明书并通过以下测量值进行:
-铟的温度-起始温度,
-铟的熔化热,
-锌的温度-起始温度。
氧渗透率
氧渗透率根据标准ISO 14663-2附录C在20℃和65%相对湿度下测定。
硬纸板的含水量
硬纸板的含水量按照ISO 287:2009标准进行测定。
粘附力
两个相邻层的粘附力是在测量过程中通过将它们固定在90°剥离测试仪器上,例如英斯特朗“德国旋转轮夹具”上,以40mm/min的速度旋转的可旋转滚辊上确定的。样品提前被切割成宽度为15mm的条带。在样品的一侧,薄片彼此分离,并且分离的一端被夹持在垂直向上定向的拉伸装置中。测定拉伸力的测量仪器附着在拉伸装置上。当滚辊旋转时,测量将薄片彼此分离所需的力。这个力对应于各个层之间的粘附力,并以N/15mm报告。例如,单个层的分离可以机械地进行,或者通过控制的预处理来进行,例如通过将样品在60℃温度下在30%乙酸中浸泡3分钟来进行。
着色剂的检测
有机着色剂的检测可以按照“Industrial Organic Pigments,Third Edition”(Willy Herbst,Klaus Hunger Copyright2004 WILEY-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA,Weinheim ISBN:3-527-30576-9)中所述的方法来进行。
成型系数
成型系数定义如下:
成型系数=成型力/
(零样品力·克重)。
这可以表示为:
其中K是成型系数,Fshaping是成形力,Fzero sample是零样品力,GR是克重。因此,成型系数的单位是m2/kg。成型系数的各个参数如下所述确定。
零样品力
为了测量零样品力,根据德国版本的DIN EN ISO 186:2002从未起皱的容器前体中取出三个样品,样品尺寸为60mm×25mm。然后根据2010年3月的操作说明,通过KarlMarbach GmbH&Co.KG,Heilbronn,Germany的SRT-Win 1.5折弯弯曲测试仪分析这些样品。通过将样品夹紧在内部开发的夹具中,并将样品放在转盘上。夹具的构造在图8a)和b),9a)和b)以及10a)和b)中示出。根据DIN 55437-3:2008-05和DIN 53121:2014-08进行评估,弯曲角度范围内的最大力值在此处在高达150°的弯曲下确定。
成型力
为了测量成型力,正如根据DIN EN ISO 12048:2000在“抗压测试”中的那样,将容器前体保持原样,即保持平折状态下夹紧在TIRA GmbH,Schalkau,Germany的TIRA的强度试验机(TIRA测试28025万能强度试验机)的两块压板之间。在抗压测试中,一直施加载荷直到发生固定位移(该固定位移根据容器前体的形式来选择,通常为30mm)。记录下弯曲的轮廓并用TIRA测试软件进行评估。
万能强度试验机是一种电动压板***,能够施加一个载荷,该载荷是由一个板以10mm/min±3mm/min的相对速度匀速产生的。
克重
通过从容器前体中取出规定尺寸的层压样品并称量样品来确定克重。
下面通过实施例和附图更详细地描述本发明,但实施例和附图并不意味着对本发明的任何限制。此外,除非另有说明,否则附图未按比例绘制。
对于实施例(本发明)和比较例(非本发明的),通过具有标准挤出涂布***的层挤出方法,以下列层序列生产层压材料。
表1:用于实施例和比较例的层压材料的层结构
通过层挤出工艺获得的层压材料用于制造实施例和比较例的套管形式的容器前体。在每种情况下,引入纵向折痕1至4,同时引入相应的第一至第四纵向折叠。此外,纵向接缝通过热封产生。
纵向折叠的内角和外角在实验室中用折叠侧翼(LexikonVerpackungstechnik[Lexicon of Packaging Technology],ISBN3954681668,9783954681662,第155页)产生。热封通过德国埃斯林根的Kopp Verpackungstechnik公司的HSG250热封装置来实现。初始压力设定为4.5巴,密封温度设定为135℃。
此外,将多个容器前体引入外包装中以便运输。用于运输的外包装具有以下尺寸:长度600mm;宽110mm;高度152mm。根据表2,在将多个相应的容器前体包装在外纸盒中之前,可以将实施例和比较例中的容器前体折叠1次或2次,或者可在将灌装机中外包装移除之后进行折叠。出现了表3中详细列出的优点和缺点。
表2根据实施例和比较例所述的容器前体制造方法的表征
表3根据实施例和比较例所述的容器前体制造方法的表征
表2根据以下比例表征装饰层的损坏:
+对装饰层没有造成损坏(肉眼或用放大倍数为6倍的放大镜观察时,损坏不明显)
0对装饰面造成轻微损坏(用放大倍数为6倍的放大镜观察时,损坏明显)
-眼睛可见的对装饰大小的损坏
已经使用来自德国林尼稀的SIG康美包的CFA 712标准灌装机建立了表3中的结果。为此,对于每个实施例和比较例,在灌装机中处理1000个容器前体。在每种情况下,在容器前体的外包装之前,通过上述方法测量每个实施例和比较例的成型系数。
除非在说明书或相应附图中另有说明,附图是示意性的并且不是按比例的,并且示出以下内容:
图1是根据本发明所述的方法的流程图;
图2是根据图1的根据本发明的方法的工艺步骤a)至e)中的片状复合材料的示意图。
图3是根据本发明的另一种方法的工艺步骤b)中的片状复合材料的示意图。
图4是根据本发明的另一种方法的流程图;
图5是根据图4的根据本发明的方法的工艺步骤c)至g)中的片状复合材料的示意性快照;
图6是根据图1的方法的片状复合材料的横截面图;
图7是根据本发明的容器前体的片状复合材料的纵向折痕的显微镜图像的横截面图;
图8是根据本发明所述的容器前体的俯视图(直立);
图9是根据图8的容器前体在成型后的侧视图(直立);
图10是根据本发明所述的装置;
图11是根据本发明所述的另一装置;
图12是用于测量成型力的测试装置;
图13a)固定夹具;
图13b)是根据图13a)的固定夹具的另一视图;
图14a)是根据图13a)的固定夹具的另一视图;
图14b)根据图13a)的具有转盘的固定夹具;
图15a)是根据图13a)的固定夹具的另一视图;
图15b)是根据图13a)的固定夹具的另一视图;
图16是根据图1的方法的工艺步骤a)制成的片状复合材料。
图1示出了根据本发明所述的方法100的流程图。在方法100的步骤a)101中,提供片状复合材料201。所述片状复合材料201包括从片状复合材料201的内表面202到片状复合材料的外表面203上的图6所示的作为层结构的相互叠加的多层。此外,片状复合材料201,如图16所示,包括第一纵向边缘208和与之相对的另一纵向边缘209,同时在从第一纵向边缘208至另一纵向边缘209的方向上还包括:第一纵向折痕204,第二纵向折痕205,第三纵向折痕206和第四纵向折痕207。在工艺步骤b)中,通过沿着第一纵向折痕204折叠产生第一纵向折叠,通过沿着第三纵向折痕206折叠,产生第三纵向折叠。在这种情况下,第一纵向折叠的特征在于第一内角801,第三纵向折叠的特征在于第三内角803。在工艺步骤c)103中,通过沿着第四纵向折痕207折叠,产生第四纵向折叠,并且,通过沿着第二纵向折痕205折叠,产生第二纵向折叠。在这种情况下,第四纵向折叠的特征在于第四内角804,第二纵向折叠的特征在于第二内角802。在这种情况下,第一至第四内角801-804各自位于片状复合材料201的内表面202上。在工艺步骤d)104中,第一纵向边缘208和另一纵向边缘209彼此压靠并彼此密封。因此,产生纵向接缝210,从而形成用于单个容器的套管状容器前体800,其中所述容器由折叠的片状复合材料201制成。获得第一平折状态的容器前体800。在工艺步骤e)105中,折叠容器前体800,使得第一内角801和第三内角803各自减小到1°并且第二内角802和第四内角804各自增加到179°。因此,容器前体800从第一平折状态转换为另一平折状态,即折叠。根据工艺步骤a)101至e)105,生产多个容器前体800,其总体上构成工艺步骤A)。在工艺步骤B)106中,将根据工艺步骤a)101至e)105获得的150个容器前体800作为堆叠包装在外盒中。
图2示出了了根据图1的根据本发明的方法的工艺步骤a)101至e)105中的片状复合材料201的示意性快照。如图所示,工艺步骤a)101中提供的片状复合材料201是展开的,但是有折痕。片状复合材料201在从第一纵向边缘208到另一纵向边缘209的方向上包括:第一纵向折痕204,第二纵向折痕205,第三纵向折痕206和第四纵向折痕207。所提供的片状复合材料201是用于制造单个密闭食品容器的坯料。另外,图2示出了工艺步骤b)102中的快照。在本文中,已经产生了沿着第一纵向折痕204的第一纵向折叠和沿着第三纵向折痕206的第三纵向折叠。第一内角801减小到50°,第三内角803减小到到52°。随后,第一内角801和第三内角803各自增加到180°(未示出)。工艺步骤c)103的快照示出了沿着第二纵向折痕205已经产生的第二纵向折叠和沿着第四纵向折痕207的第四纵向折叠。第二内角802已经减小到3°并且第四内角804已经减小到5°。在工艺步骤d)104的快照中,第一纵向边缘208和另一纵向边缘209已经彼此接触并通过密封连接。因此,已经产生纵向接缝210。另一快照示出了工艺步骤e)105的结果。容器前体800根据图1所述折叠,使得沿着第一纵向折痕204的第一纵向折叠的第一内角801和沿着第三纵向折痕206的第三纵向折叠的第三内角803各自减小到1°,沿着第二纵向折痕205的第二纵向折叠的第二内角802和沿着第四纵向折痕207的第四纵向折叠的第四内角803各自增增加到179°。
图3示出了根据本发明的另一方法的工艺步骤b)102中的片状复合材料201的示意性快照100。此外,根据图3所述的方法100包括根据图1和2所述的工艺步骤a)101和c)103至e)105。在根据图3的工艺步骤b)102中,第一内角801首先减小到90°,从而产生沿第一纵向折痕204的第一纵向折叠。另外,在工艺步骤b)102中,第一内角801进一步减小到50°,同时,第三内角803减小到135°,从而产生沿第三纵向折痕206的第三纵向折叠。另外,在工艺步骤b)102中,第一内角801增加到135°,同时,第三内角803进一步减小到90°。另外,在工艺步骤b)104中,第一内角801进一步增加到180°,第三内角803减小到50°。另外,第三内角803折叠成180°。因此,片状复合材料201已经恢复到平坦状态。根据图1和2,接着是工艺步骤c)103,d)104和e)105。
图4示出了本发明的另一方法100的流程图。在根据图4的方法100的工艺步骤a)101中,提供了一种片状复合材料201。所述片状复合材料201包括从片状复合材料201的内表面202到片状复合材料的外表面203上的图6所示的作为相互叠加的层的层结构。此外,片状复合材料201,如图16所示,包括第一纵向边缘208和与之相对的另一纵向边缘209,同时在从第一纵向边缘208至另一纵向边缘209的方向上还包括:第一纵向折痕204,第二纵向折痕205,第三纵向折痕206和第四纵向折痕207。在工艺步骤b)中,通过沿着第一纵向折痕204折叠,产生第一纵向折叠,通过沿着第三纵向折痕206折叠,产生第三纵向折叠。在这种情况下,第一纵向折叠的特征在于第一内角801,第三纵向折叠的特征在于第三内角803。在工艺步骤c)103中,通过沿着第四纵向折痕207折叠,产生第四纵向折叠,并且,通过沿着第二纵向折痕205折叠,产生第二纵向折叠。在这种情况下,第四纵向折叠的特征在于第四内角804,第二纵向折叠的特征在于第二内角802。在这种情况下,第一至第四内角801-804各自位于片状复合材料201的内表面202上。在工艺步骤d)104中,第一纵向边缘208和另一纵向边缘209彼此压靠并彼此密封。因此,产生纵向接缝210,从而形成用于单个容器的套管状容器前体800,其中所述容器由折叠的片状复合材料201制成。获得第一平折状态的容器前体800。在工艺步骤e)105中,折叠容器前体800,使得第一内角801和第三内角803各自减小到0°并且第二内角802和第四内角804各自增加到180°。因此,容器前体800从第一平折状态转换为另一平折状态,即折叠。工艺步骤e)之后是工艺步骤f)401。在工艺步骤f)401中,第一内角801和第三内角803各自增加到180°,第二内角802和第四内角804各自减小到0°。容器前体800从另一平折状态转换为第一平折状态,即再次折叠。在工艺步骤a)101至f)104中,生产多个容器前体800,其总体上构成工艺步骤A)。在工艺步骤B)106中,将根据工艺步骤a)101至g)401获得的200个容器前体800作为堆叠包装在外盒中。
图5示出了根据图4的根据本发明的方法100的工艺步骤c)103至g)401中的片状复合材料201的示意性快照。
在工艺步骤a)101中提供的片状复合材料201是展开的,但是有折痕(未示出)。片状复合材料201在从第一纵向边缘208到另一纵向边缘209的方向上包括:第一纵向折痕204,第二纵向折痕205,第三纵向折痕206和第四纵向折痕207。片状复合材料201提供了用于生产单个密闭食品容器的坯料。在工艺步骤b)102中,如上所述,第一纵向折叠沿第三纵向折痕204产生,第三纵向折叠沿第三纵向折痕206(未示出)产生。为此,第一内角801减小到55°,第三内角803减小到57°。随后,第一内角801和第三内角803各自增加到180°(未示出)。图5示出了工艺步骤c)103的快照。这示出了沿着第二纵向折痕205已经产生的第二纵向折叠和沿着第四纵向折痕207的第四纵向折叠。第二内角802已经减小到3°并且第四内角804已经减小到5°。在工艺步骤d)104的快照中,第一纵向边缘208和另一纵向边缘209彼此接触并通过密封连接。因此,已经生产出纵向接缝210。获得的容器前体800处于第一平折状态。另一快照示出了工艺步骤e)105的结果。如图4所述,将容器前体800折叠起来,使得沿第一纵向折痕204的第一纵向折叠的第一内角801,沿第三纵向折痕206的第三纵向折叠的第三内角803各自减小至0°,并且沿第二纵向折痕205的第二纵向折叠的第二内角802和沿第四纵向折痕207的第四纵向折叠的第四内角804各自增加到180°。在本文中,容器前体800处于另一平折状态。另外,在另一快照中,图5示出了工艺步骤f)401的结果。第一内角801和第三内角803已经减小到0°。容器前体800再次处于第一平折状态。
图6以横截面示出了根据图1的方法100的片状复合材料201的层序列的细节。从片状复合材料201的内表面202到片状复合材料201的外表面203,层序列包括内聚合物层601,阻挡层602,粘合促进剂层603,载体层604,外聚合物层605,和在外聚合物层605上印刷的彩色层606,彩色层606包括着色剂并构成装饰606。
图7以示出了图8中的本发明容器前体800的片状复合材料201的纵向折痕204-207的显微镜图像的横截面。很明显,载体层604沿纵向折痕204-207分成2个单独的子层701。在两个子层701之间,载体层604形成空腔702。
图8示出了本发明的容器前体800的俯视图(直立)。容器前体800由片状复合材料201组成,片状复合材料201的层结构在图6中以横截面示出。在这种情况下,片状复合材料201是用于制造单个容器的坯料。容器前体800包括第一纵向边缘208,并且与片状复合材料201相对,具有另一纵向边缘209。第一纵向边缘208被密封到另一纵向边缘209。这导致形成容器前体800的纵向接缝210。该容器前体800中的纵向接缝210贯穿容器前体800的壁区域的中间。在其它本发明的容器前体800的情况下,纵向接缝210可以沿着纵向折叠,即沿着容器前体1000的纵向边缘1101延伸。在片状复合材料201中,从第一纵向边缘208到另一纵向边缘209,片状复合材料201包括第一纵向折痕204,第二纵向折痕205,第三纵向折痕206和第四纵向折痕207。其中,第一纵向折叠沿着第一纵向折痕204延伸,第二纵向折叠沿着第二纵向折痕205延伸,第三纵向折叠沿着第三纵向折痕206延伸,第四纵向折叠沿着第四纵向折痕207延伸。纵向折叠均为在待制造的密闭容器中形成纵向边缘901。第一纵向折叠的特征在于第一内角801,第二纵向折叠的特征在于第二内角802,第三纵向折叠的特征在于第三内角803,第四纵向折叠的特征在于第四内角804。其中,第一内角801和第三内角803各自为3°,第二内角802和第四内角80各自为177°。因此,根据本发明所述的容器前体800处于平折状态。通过使平折的容器前体800成型1203,可以将容器前体800形成为套管结构。成型1203可以通过同时折叠图12所示的第一至第四纵向折叠来实现。容器前体800可以通过根据图1的方法100的工艺步骤a)101至e)105获得。
图9示出了根据图8的容器前体在成型后的侧视图(直立)。因此,图9中的容器前体800不再处于平折状态。在图9所示的侧视图中,与图8相比,在片状复合材料201的载体层604中可以看到孔905。孔905在片状复合材料201的内表面202上被粘合促进剂层603,阻挡层602和内聚合物层601覆盖以作为孔覆盖层。此外,示出了另外的折痕902。通过沿着另外的折痕902折叠并且连接片状复合材料201的适当部分,可以形成密闭容器的顶部区域903和底部区域904。本文还示出了沿着第四纵向折痕207由第四纵向折叠形成的纵向边缘901。
图10示出了本发明的装置1000。装置1000包括片状复合材料201,片状复合材料201从内表面202到外表面203包括根据图6所述的层序列。另外,如图16所示,片状复合材料201包括第一纵向边缘208和另一纵向边缘209。如图16所示,片状复合材料201从第一纵向边缘208到另一纵向边缘209包括:第一纵向折痕204,第二纵向折痕205,第三纵向折痕206和第四纵向折痕207。此外,装置1000包括传送单元1001,其设计成沿传送方向1006将片状复合材料201从第一折叠站1002传送到第一平折叠站1005。第一折叠站1002被设计成通过将特征为第一纵向折叠的第一内角801减小到55°沿着第一纵向折痕204产生第一纵向折叠,以及通过将特征为第三纵向折叠的第三内角803减小到55°沿着第三纵向折痕206产生第三纵向折叠。为了上述目的,第一折叠站1002包括两个连续旋转的皮带,其中用于上述片状复合材料201的折叠的皮带各自沿着传送方向1006绕其纵向轴线旋转。另外,装置1000包括在传送方向1006上超出第一折叠站1002的第二折叠站1003。第二折叠站1003被设计成通过将特征为第二纵向折叠的第二内角802减小到2°沿着第而纵向折痕205产生第二纵向折叠,以及通过将特征为第四纵向折叠的第四内角804减小到2°沿着第四纵向折痕207产生第四纵向折叠。为了上述目的,第二折叠站1003包括两个连续旋转的皮带,其中用于上述片状复合材料201的折叠的皮带各自沿着传送方向1006绕其纵向轴线旋转。此外,装置1000包括一纵向接缝形成站1004,它是密封站。
纵向接缝形成站1004被设计成通过超声密封使第一纵向边缘208与另一纵向边缘209接触并与之连接,从而获得纵向接缝210。为此,纵向接缝形成站1004包括超声波发生器。纵向接缝形成站1004在传送方向1006上布置在第二折叠站1003之外。还应该提到的是,第一内角801,第二内角802,第三内角803和第四内角804各自位于片状复合材料201的内表面202上。沿着传送方向1006布置在纵向接缝形成站1004之外的装置1000还包括第一平折叠站1005。第一平折叠站1005设计成将第一内角801和第三内角803各自减小到0°,并将第二内角802和第四内角804各自增加到180°。为此,第一平折叠站1005包括两对反向旋转辊。在这种情况下,一对辊设计和布置成在辊之间的间隙中挤压第一纵向折痕。另一对辊设计和布置成在辊之间的间隙中挤压第三纵向折痕。
图11示出了本发明的另一装置1000。根据图11的装置1000被设计成类似于根据图10的装置1000,其中根据图11的装置1000还包括第二平折叠站1101。第二平折叠站1101沿着传送方向1006布置在第一平折叠站1005之外。第二平折叠站1101设计成将第一内角801和第三内角803各自增加到180°,并将第二内角802和第四内角804各自减小到0°。为此,第二平折叠站1101包括两对反向旋转辊。在这种情况下,一对辊设计和布置成在辊之间的间隙中挤压第二纵向折痕。另一对辊设计和布置成在辊之间的间隙中挤压第四纵向折痕。另外,在传送方向1006上,从纵向接缝形成站1004的下游至第二平折叠站1101的传送单元1001被设计成传送带1001。
图12示出了用于测量成型力的测试装置1200。在该装置中,根据图8的容器前体800夹在通用强度测试仪的压缩板***的两个压缩板1201之间。压缩板***是电机驱动的,使得上压缩板1201可以执行匀速的向下运动1202。结果,发生容器前体800从平折状态的成型1203以产生套管结构。在“成型力”测试方法中报告了与测量有关的进一步细节。
图13a)示出了固定夹具1300。固定夹具1300在内部开发并用于进行上述零样品力的测试方法。图13a)示出了通过固定夹具1300的截面AA。固定夹具1300更具体地包括保持板1,夹具2,杠杆3,壳体4,间隔环5,螺栓6,圆柱销7和压缩弹簧8。
图13b)示出了根据图13a)的固定夹具1300的另一视图。所示的是通过固定夹具1300的截面B-B。
图14a)示出了根据图13a)的固定夹具1300的另一视图,其尺寸以mm为单位。
图14b)示出了根据图13a)的具有转盘1401的固定夹具1300。固定夹具1300和转盘1401在这种布置中用于如上所述的“零样品力”测试方法。
图15a)示出了根据图13a)的固定夹具1300的另一视图。
图15b)示出了根据图13a)的固定夹具1300的透视图。
图16示出了根据图1的方法100的工艺步骤a)101的片状复合材料201的内表面的视图。这从左到右示出了整个片状复合材料201:第一纵向边缘208,第一纵向折痕204,第二纵向折痕205,第三纵向折痕206,第四纵向折痕207和另一纵向边缘209。
附图标记列表
100 本发明所述方法
101 工艺步骤a)
102 工艺步骤b)
103 工艺步骤c)
104 工艺步骤d)
105 工艺步骤e)
106 工艺步骤B)
201 片状复合材料
202 内表面
203 外表面
204 第一纵向折痕
205 第二纵向折痕
206 第三纵向折痕
207 第四纵向折痕
208 第一纵向边缘
209 另一纵向边缘
210 纵向接缝
401 工艺步骤f)
601 内聚合物层
602 阻挡层
603 粘合促进剂层
604 载体层
605 外聚合物层
606 颜色层/装饰
701 子层
702 空腔
800 根据本发明所述的容器前体
801 第一内角
802 第二内角
803 第三内角
804 第四内角
901 纵向边缘
902 折痕
903 顶部区域
904 底部区域
905 孔
906 孔覆盖层
1000 根据本发明所述的装置
1001 传送单元
1002 第一折叠站
1003 第二折叠站
1004 纵向接缝形成站
1005 传送方向
1101 第二平折叠站
1200 测量成型力的测试装置
1201 压缩板
1202 匀速的压缩板运动
1300 固定夹具
1 保持板
2 夹具
3 杠杆
4 壳体
5 间隔环
6 螺栓
7 圆柱销
8 压缩弹簧
1401 转盘。
Claims (10)
1.一种方法(1000),包括以下工艺步骤:
A)提供多个容器前体(800),其中在每种情况下,提供所述容器前体(800)包括:
a)提供一片状复合材料(201),其包括从所述片状复合材料(201)的内表面(202)到所述片状复合材料(201)的外表面(203)上作为层序列的相互叠加的层:
i)一内聚合物层(601),
ii)一阻挡层(602),和
iii)一载体层(604),
其中所述片状复合材料(201)包括一第一纵向边缘(208)和一另一纵向边缘(209),
其中所述第一纵向边缘(208)与所述另一纵向边缘(209)相对,
其中所述片状复合材料(201)按以下顺序从所述第一纵向边缘(208)到所述另一纵向边缘(209)包括:
i.一第一纵向折痕(204),
ii.一第二纵向折痕(205),
iii.一第三纵向折痕(206),和
iv.一第四纵向折痕(207);
b)沿着所述第一纵向折痕(204)产生第一纵向折叠,沿着所述第三纵向折痕(206)产生第三纵向折叠,
其中所述第一纵向折叠的特性在于第一内角(801),
所述第三纵向折叠的特性在于第三内角(803);
c)沿着所述第二纵向折痕(205)产生第二纵向折叠,沿着所述第四纵向折痕(207)产生第四纵向折叠,
其中所述第二纵向折叠的特性在于第二内角(802),所述第四纵向折叠的特性在于第四内角(804);
d)使所述第一纵向边缘(208)与所述另一纵向边缘(209)接触并与之连接,从而获得一纵向接缝(210);以及
e)将所述第一内角(801)和所述第三内角(803)分别减小到不大于15°,并且将所述第二内角(802)和所述第四内角(804)分别增加到至少165°;和
B)用包装装置至少部分包封所述多个容器前体(800),
其中所述第一内角(801)、所述第二内角(802)、所述第三内角(803)和所述第四内角(804)均位于所述片状复合材料(201)的所述内表面(202)上。
2.根据权利要求1所述的方法(100),其特征在于,所述方法(100)在工艺步骤e)(105)和B)(106)之间还包括工艺步骤f)401,
其中在所述工艺步骤f)(401)中,所述第一内角(801)和所述第三内角(803)各自增加到至少165°,而所述第二内角(802)和所述第四内角(804)各自减小到不大于15°。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100),其特征在于,在所述工艺步骤b)(102)中产生所述第一纵向折叠和所述第三纵向折叠包括将所述第一内角(801)和所述第三内角(803)各自减小到不大于65°,并且将所述第一内角(801)和所述第三内角(803)各自增加到至少165°。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100),其特征在于,在所述工艺步骤c)(103)中产生所述第二纵向折叠和所述第四纵向折叠包括将所述第二内角(802)和所述第四内角(804)各自减小到不大于15°。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100),其特征在于,所述片状复合材料(201)还包括一外聚合物层(605),
其中所述外聚合物层(605)在所述载体层(604)远离所述阻挡层(602)的一侧上叠加在所述阻挡层(604)上。
6.一种包装装置,其特征在于,所述包装装置至少部分地包封多个容器前体(800),所述多个容器前体(800)通过根据权利要求1至5中任一项所述的方法(100)制得。
7.根据权利要求6所述的包装装置,其特征在于,所述多个容器前体(800)的容器前体(800)的至少一部分的所述第一内角(801)和所述第三内角(803)各自为至少165°;
所述多个容器前体(800)的容器前体(800)的至少一部分的所述第二内角(802)和所述第四内角(804)各自不大于15°;
所述容器前体(800)的一部分的容器前体(800)可各自通过沿所述第一纵向折痕(204)、所述第二纵向折痕(205)、所述第三纵向折痕(206)和所述第四纵向折痕(207)折叠成型以形成套管结构;
所述容器前体(800)的一部分的容器前体(800)的特性在于根据本文的测试方法中所述的成型系数,所述成型系数为8-30m2/kg。
8.根据权利要求6所述的包装装置,其特征在于,所述多个容器前体(800)的容器前体(800)的至少一部分的所述第一内角(801)和所述第三内角(803)各自为不大于15°;
所述多个容器前体(800)的容器前体(800)的至少一部分的所述第二内角(802)和所述第四内角(804)各自至少为165°;
所述容器前体(800)的一部分的每个容器前体(800)可各自通过沿所述第一纵向折痕(204)、所述第二纵向折痕(205)、所述第三纵向折痕(206)和所述第四纵向折痕(207)折叠成型以形成套管结构;
所述容器前体(800)的一部分的容器前体(800)的特性在于根据本文的测试方法中所述的成型系数,所述成型系数为8-30m2/kg。
9.一种装置(1000),其包括以下组成部分:
a)一片状复合材料(201),其包括从所述片状复合材料(201)的内表面(202)到所述片状复合材料(201)的外表面(203)上作为层序列的相互叠加的层:
i)一内聚合物层(601),
ii)一阻挡层(602),和
iii)一载体层(604),
其中所述片状复合材料(201)包括一第一纵向边缘(208)和一另一纵向边缘(209),
其中所述第一纵向边缘(208)与所述另一纵向边缘(209)相对,
其中所述片状复合材料(201)按以下顺序从所述第一纵向边缘(208)到所述另一纵向边缘(209)包括:
i.一第一纵向折痕(204),
II.一第二纵向折痕(205),
III.一第三纵向折痕(206),和
IV.一第四纵向折痕(207);
b)一传送单元(1001),其设计成用于在传送方向(1006)上传送所述片状复合材料(201);
c)一第一折叠站(1302),其设计成沿所述第一纵向折痕(204)产生所述第一纵向折叠和沿所述第三纵向折痕(206)产生所述第三纵向折叠,
所述第一纵向折叠的特性在于第一内角(801),
所述第三纵向折叠的特性在于第三内角(803);
d)一第二折叠站(1003),其设计成沿所述第二纵向折痕(205)产生所述第二纵向折叠,沿所述第四纵向折痕(207)产生所述第四纵向折叠,
所述第二纵向折叠的特性在于第二内角(802),
所述第四纵向折叠的特性在于第四内角(804),
所述第二折叠站(1003)在所述传送方向(1006)上布置在所述第一折叠站(1002)之外;
e)一纵向接缝形成站(1004),其设计成使所述第一纵向接缝(208)与所述另一纵向接缝(209)接触并与之连接,从而获得一纵向接缝(210),
所述纵向接缝形成站(1004)在所述传送方向(1006)上布置在所述第二折叠站(1003)之外;和
f)一第一平折叠站,其设计成用于将所述第一内角(801)和所述第三内角(803)各自减小至不大于15°,并且将所述第二内角(802)和所述第四内角(804)各自增加至至少165°,其中所述第一平折叠站(1005)在所述传送方向(1006)上布置在所述纵向接缝形成站(1004)之外,
其中所述第一内角(801)、所述第二内角(802)、所述第三内角(803)和所述第四内角(804)均位于所述片状复合材料(201)的所述内表面(202)上。
10.根据权利要求9所述的装置(1000)在制造容器前体(800)中的应用。
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