專利名稱：用于檢測包裝材料中的瑕疵的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用高電壓檢測包裝層壓材料中的瑕疵的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
包裝層壓材料用于封裝食品，尤其是諸如飲料和其它飲品等液體食品。典型的層壓材料由在一個(gè)面上被面向待形成的包裝件的外部環(huán)境的熱塑性聚合物層覆蓋的紙基材料芯層組成。包裝層壓材料的內(nèi)部可包含多層結(jié)構(gòu)，包括與芯層接觸的第一聚合物層、Al阻隔膜、以及與所封裝產(chǎn)品接觸的后續(xù)聚合物層。在某些應(yīng)用中，包裝層壓材料可具有預(yù)層壓孔(pre-laminated hole),即芯層被去除使得外部熱塑性聚合物層與內(nèi)部多層層壓結(jié)構(gòu)直接接觸的區(qū)域。這樣的預(yù)層壓孔可例如被提供來用于幫助諸如可再關(guān)閉蓋(re-closeable cap)或吸管孔之類的開啟裝置的設(shè)置。通過在預(yù)層壓孔的位置去除紙基材料芯層，被設(shè)置在預(yù)層壓孔的位置的開啟裝置能夠易于打開。一般而言，預(yù)層壓孔的位置通過在層壓之前使芯層穿孔而確定。在預(yù)層壓孔的提供過程中，可出現(xiàn)不同的失效模式。例如，空氣可被困在Al箔和內(nèi)部聚合物膜之間。這種空氣夾雜物的存在可在層壓過程中引起聚合物層中的裂縫或開孔，從而會(huì)影響包裝件的無菌性能。另一例子是針孔的形成，這可在聚合物層的擠壓涂布過程中發(fā)生。由于包裝層壓材料的無菌性能是關(guān)鍵的，所以需要一種用于檢測這種瑕疵的方法。一種這樣的方法依賴于電導(dǎo)儀的操作。在該方法中，預(yù)層壓孔的表面具有電解質(zhì)薄膜，例如濃度為20克每升水的NH4Cl。Al箔被連接到低電壓電極，而具有直徑大約3_的平坦表面的第二電極在預(yù)層壓 孔上緊密接觸地移動(dòng)。當(dāng)對電極施加低電壓時(shí)，結(jié)合與測試電路和信號(hào)放大器串聯(lián)的高阻抗，產(chǎn)生接觸從而產(chǎn)生閉合電路的針孔易于被檢測到。目前市場上的另一系統(tǒng)使用在接地基板上不斷通過的高電壓輥式電極。當(dāng)電極通過瑕疵點(diǎn)上方時(shí)，產(chǎn)生并顯示(register)火花放電。雖然該已知系統(tǒng)可適于一些應(yīng)用，但它不是以便利的方式被用來顯示預(yù)層壓孔的瑕疵，因?yàn)樾蚊苍谶@種孔的邊緣是破裂的。這意味著輥式電極會(huì)松開與預(yù)層壓孔的接觸，因此它對在該區(qū)域上的任何瑕疵會(huì)具有不一致的靈敏度。而且，該已知系統(tǒng)要求干燥樣本，因?yàn)楸砻嫔系乃畷?huì)在樣本上產(chǎn)生短路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減少或消除上述缺點(diǎn)。一個(gè)目的是提供用于檢測具有破裂形貌的基板上的瑕疵的方法和設(shè)備。一個(gè)目的是提供具有用于檢測包裝層壓材料的降低區(qū)域(比如預(yù)層壓孔)上的亞暈米級(jí)瑕疵的足夠分辨率的方法和設(shè)備。提供能夠不僅確定瑕疵的存在、而且還有所述瑕疵的細(xì)節(jié)的方法和設(shè)備是在本發(fā)明的范圍內(nèi)；和/或提供能夠在檢測序列期間提供瑕疵存在的連續(xù)結(jié)果的方法和設(shè)備是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。瑕疵的確定可以是非接觸模式，即電極在離包裝材料預(yù)定距離處。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于檢測具有至少一個(gè)導(dǎo)電層的包裝層壓材料中的瑕疵的方法。該方法包括步驟:將該包裝層壓材料的導(dǎo)電層接地、鄰近(可選地在預(yù)定距離處)所述包裝層壓材料設(shè)置電極、通過可選地使電壓從初始值向較高值(可選地是預(yù)定值)逐漸上升而對所述電極施加高電壓、以及通過顯示該電極和該包裝層壓材料的導(dǎo)電層之間的電介質(zhì)擊穿檢測所述包裝材料中的瑕疵。一般而言，瑕疵是包裝層壓材料中的針孔和/或弱化區(qū)。設(shè)置所述電極的步驟可包括使所述電極與所述包裝層壓材料的預(yù)定義區(qū)域緊密接觸，這是有利的，因?yàn)樵摪b層壓材料的進(jìn)一步的參數(shù)(比如聚合物層厚度)可被確定。根據(jù)本發(fā)明，所述確定可以非接觸模式完成或者該電極可與包裝層壓材料直接接觸。非接觸通常是指將電極設(shè)置在離包裝層壓材料預(yù)定距離處。所述預(yù)定距離通過反復(fù)試驗(yàn)來確定。如果與包裝層壓材料之間的距離太遠(yuǎn)，則靈敏度太低。如果該距離太近，則它會(huì)引起不同結(jié)果。所述預(yù)定義區(qū)域可以是預(yù)層壓孔。因此，包裝層壓材料的關(guān)鍵部分中的瑕疵可被檢測并分析。設(shè)置所述電極的步驟可包括在離所述包裝層壓材料預(yù)定距離處設(shè)置所述電極。這是有利的，因?yàn)榭稍跈z測所述瑕疵時(shí)使用發(fā)射的光。所述高電壓的較高的預(yù)定值可在6到30kV之間；所述電極和所述包裝材料之間的所述預(yù)定距離可在5到50mm之間。從而，該設(shè)備可被做得相對較小且現(xiàn)成的大功率電子器件可被使用。因?yàn)榫嚯x的增加需要電壓相應(yīng)增加，因此為了受益于低成本設(shè)備，即安裝支架和電源，電極和包裝材料之間的距離以及高電壓值相互關(guān)聯(lián)。檢測瑕疵的步驟可包括顯示所述電介質(zhì)擊穿的電氣特性，或者它可包括顯示可見光。這是有利的，因?yàn)楹唵吻曳铣杀拘б娴脑O(shè)備可被用于實(shí)施和自動(dòng)化所述方法。檢測所述包裝材料中的瑕疵的步驟可包括顯示空氣的電介質(zhì)擊穿，這是有利的，因?yàn)樵谒鲭姌O和所述包裝層壓材料處出現(xiàn)的電暈放電可被用于檢測瑕疵的出現(xiàn)以及位置。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于檢測具有至少一個(gè)導(dǎo)電層的包裝層壓材料中的瑕疵的設(shè)備。該設(shè)備包括接地電極、高壓電極和電源，其中所述接地電極被連接到所述包裝層壓材料的所述導(dǎo)電層，所述高壓電極被附著到用于將所述高壓電極定位為鄰近所述包裝層壓材料的所述導(dǎo)電層或者將所述高壓電極保持在離所述包裝層壓材料的所述導(dǎo)電層預(yù)定距離處的支架，所述電源被連接到所述高壓電極且可選地被配置來使電壓從初始值向較高值(該兩個(gè)值均可被預(yù)定)逐漸上升，其中所述設(shè)備能夠在所述包裝層壓材料的聚合物層中的瑕疵出現(xiàn)時(shí)在所述電極和所述包裝層壓材料的所述導(dǎo)電層之間引起電介質(zhì)擊穿。所述電極和所述包裝材料之間的所述預(yù)定距離可例如是5-50mm。該設(shè)備可 包括被配置來通過顯示所述電極和所述包裝層壓材料的所述導(dǎo)電層之間的所述電介質(zhì)擊穿而檢測所述包裝材料中的瑕疵的裝置。所述裝置可以是光電探測器或示波器。優(yōu)選地，所述裝置可以是光電探測器的陣列或矩陣，從而不僅實(shí)現(xiàn)對瑕疵的出現(xiàn)的檢測，而且還實(shí)現(xiàn)對其位置的檢測。該設(shè)備可包括被連接到所述電源的控制器，用于控制所述電源以將電壓從初始值逐漸上升到較高值并施加給高壓電極。所述逐漸上升可以是從初始(可選地是預(yù)定的)值到與所述初始值分離且獨(dú)立于所述初始值的預(yù)定的較高值。術(shù)語電介質(zhì)擊穿在本文中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行廣義解釋以便定義如下情形:電介質(zhì)(比如聚合物或空氣)經(jīng)歷從電氣絕緣狀態(tài)到較為導(dǎo)電的狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。


接下來，將參考附圖，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，其中:圖1是根據(jù)一實(shí)施方式的用于檢測包裝層壓材料中的瑕疵的設(shè)備的示意性側(cè)視圖；圖2是根據(jù)另一實(shí)施方式的用于檢測包裝層壓材料中的瑕疵的設(shè)備的示意性側(cè)視圖； 圖3是示出作為時(shí)間函數(shù)的電流測量序列的圖形；以及圖4a到4c是與用于檢測包裝層壓材料中的瑕疵的設(shè)備一起使用的電極的示意性側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，一種用于檢測包裝層壓材料20中的瑕疵的設(shè)備10被示出。包裝層壓材料20具有紙板芯層22，在芯層22的一個(gè)面上被涂布有熱塑性聚合物層23。芯層22的內(nèi)偵儀即被設(shè)置為面向有待被所述包裝層壓材料20封裝的產(chǎn)品的一側(cè))被第一聚合物層24、導(dǎo)電材料(比如鋁)阻隔膜25和形成包裝層壓材料20的內(nèi)部的進(jìn)一步的聚合物層26、27覆
至JHL ο包裝層壓材料20限定預(yù)層壓孔28，預(yù)層壓孔28隨后可被用在充填工藝或包裝件成形工藝中以實(shí)現(xiàn)開啟裝置的裝備(attachment)。這種預(yù)層壓孔可具有20到50mm之間的直徑。在其它應(yīng)用中，預(yù)層壓孔可例如被構(gòu)造來接收吸管，因此直徑較小，例如在2-15mm之間，比如2、5和8mm。設(shè)備10包括被電氣連接到高壓電源14的電極12。進(jìn)一步地，設(shè)備12包括用于將包裝層壓材料20的導(dǎo)電層(即Al阻隔膜25)連接到地的觸點(diǎn)16。電壓表18為了測量接地的Al箔25的電壓而提供。高壓電源14被連接到控制器15，控制器15被配置來對電極12施加逐漸上升的電壓(ramped voltage)。如圖1中所示，電極12被設(shè)計(jì)為適應(yīng)預(yù)層壓孔28使得它可被設(shè)置為與包裝層壓材料20的內(nèi)部聚合物層27緊密接觸。優(yōu)選地，電極12的直徑略小于預(yù)層壓孔的內(nèi)徑。當(dāng)設(shè)備10被用于檢測預(yù)層壓孔28內(nèi)的潛在瑕疵時(shí)，可按如下順序進(jìn)行。在第一步驟，電極12被設(shè)置為與預(yù)層壓孔28的內(nèi)部聚合物層27緊密接觸。接地觸點(diǎn)16被進(jìn)一步連接到Al阻隔膜25。接著，控制器15被激活以根據(jù)預(yù)定順序?qū)﹄姌O12施加逐漸上升的電壓。例如，對控制器進(jìn)行編程以施加在2秒內(nèi)從O逐漸上升(ramp)到SkV的線性電壓。電壓發(fā)生器的最大電流可被設(shè)置為大約0.02mA。
通過顯示電介質(zhì)擊穿(優(yōu)選地借助于作為用于檢測壓降的儀表18而運(yùn)行的示波器)，檢測瑕疵(即在預(yù)層壓孔28內(nèi)形成的針孔)。如果在電壓達(dá)到SkV時(shí)沒有發(fā)生放電，則在電極12和包裝層壓材料的Al箔25之間沒有開放接觸。因此，預(yù)層壓孔是未受損的，沒
有瑕疵。如果包裝層壓材料的聚合物層內(nèi)沒有開孔但有弱化區(qū)(weakening zone),則高電壓最終會(huì)致使所述弱化區(qū)破裂為開孔，從而引起可被所述設(shè)備檢測到的電離。弱化區(qū)是包裝層壓材料的薄的部分，其可危害所形成的包裝件的完整性。圖2a公開了一種用于檢測包裝層壓材料120中的瑕疵的設(shè)備100a。包裝層壓材料120具有紙板芯層122，在芯層122的一個(gè)面上被涂布有熱塑性聚合物層123。芯層122的內(nèi)側(cè)(即被設(shè)置為面向有待被所述包裝層壓材料120封裝的產(chǎn)品的一側(cè))被第一聚合物層124、導(dǎo)電材料(比如鋁)阻隔膜125和形成包裝層壓材料120的內(nèi)部的進(jìn)一步的聚合物層126,127覆蓋。包裝層壓材料120限定預(yù)層壓孔128，預(yù)層壓孔128隨后可被用在充填工藝或包裝件成形工藝中以實(shí)現(xiàn)開啟裝置的裝備。這種預(yù)層壓孔可具有20到50mm之間的直徑。在其它應(yīng)用中，預(yù)層壓孔可例如被構(gòu)造來接收吸管，因此直徑較小，例如在2-15mm之間，比如2、
5和 8mm。設(shè)備100包括被電氣連接到高壓電源114的電極112。進(jìn)一步地，設(shè)備112包括用于將包裝層壓材料120的導(dǎo)電層(即Al阻隔膜125)連接到地的接地電極116。高壓電源114被連接到控制器115，控制器115被配置來調(diào)節(jié)高功率電源114以對電極112施加高電壓。

電極112具有面向包裝層壓材料120的尖端。也就是說，電極112具有圓錐形狀，其尖端指向包裝層壓材料120。電極112被設(shè)置為離包裝層壓材料120 —定距離，優(yōu)選地借助于剛性支架(未圖示)。在其它實(shí)施方式中，電極112借助于平移臺(tái)架被設(shè)置為離包裝層壓材料120—定距離，其中電極112和包裝層壓材料120之間的所述距離可被調(diào)整。設(shè)備I IOa按照如下原理進(jìn)行操作:以包裝層壓材料120的聚合物層的開孔形式存在的瑕疵會(huì)引起小電流從高壓電極112流到包裝層壓材料120。當(dāng)該電流流動(dòng)時(shí)，在電極112周圍以及在針孔位置處，空氣被部分電離。通過借助于測量單元(未圖示)測量流過電路的電流或者通過檢測由所述電離發(fā)出的光(也被稱為電暈放電)，該電流可被檢測。如果包裝層壓材料120的聚合物層126、127內(nèi)沒有開孔但有弱化區(qū)，則高電壓最終會(huì)致使所述弱化區(qū)破裂為開孔，從而引起可被所述設(shè)備檢測到的電離。在圖2b中，進(jìn)一步的用于檢測包裝層壓材料110中的瑕疵的設(shè)備IOOb的實(shí)施方式被示出。在此，類似于圖2a，電極112具有面向包裝層壓材料120的尖端。也就是說，電極112具有圓錐形狀，其尖端指向包裝層壓材料120。電極112被設(shè)置為離包裝層壓材料120 —定距離，優(yōu)選地借助于剛性支架(未圖示)。進(jìn)一步地，設(shè)備100包括被連接到電極112的電源114和被配置來使從電源114供應(yīng)給電極114的電壓逐漸上升的控制器115。此外，鋁箔125經(jīng)由接地電極116被連接到地。設(shè)備IOOb按照如下原理進(jìn)行操作:包裝層壓材料120中的開孔會(huì)引起小電流從電極112流到包裝層壓材料120。當(dāng)該電流流動(dòng)時(shí)，在電極112周圍以及在針孔位置處，空氣被部分電離。該電流可通過借助于測量單元118測量流過電路的電流或者通過檢測由所述電離發(fā)出的光(也被稱為電暈放電)檢測。如果包裝層壓材料120的聚合物層126、127內(nèi)沒有開孔但有弱化區(qū)，則高電壓最終會(huì)致使所述弱化區(qū)破裂為開孔，從而引起可被所述設(shè)備檢測到的電離。接下來，將更詳細(xì)地描述用于檢測包裝層壓材料的預(yù)層壓孔中的瑕疵的不同方法。此處的高壓電極是尖端，被設(shè)置在包裝層壓材料上方大約15到25mm處。Umax被設(shè)置為例如20kV,而Imax被設(shè)置在0.005到0.1mA之間。
視覺檢測，方法1:作為檢測瑕疵的一種方法，發(fā)射光被再次利用。作為第一步驟，預(yù)層壓孔在電極下方預(yù)定距離處(比如15或22mm)被對準(zhǔn)。優(yōu)選地，背景光被關(guān)閉或者通過其它方式被減少。電壓根據(jù)逐漸上升順序進(jìn)行設(shè)置，其中所述電壓從初始值被線性增加到較高值Umax。優(yōu)選地，該初始值是0V。如果在包裝層壓材料中存在任何弱化區(qū)，則高電壓會(huì)在特定值引起所述弱化區(qū)的電介質(zhì)擊穿，且在電極的尖端處會(huì)看到電暈放電。如果該包裝層壓材料的聚合物層中已有開孔，那么也會(huì)是這種情況。因此，這表明了電極下方的開放接觸。進(jìn)一步地，作為電暈放電的結(jié)果，開孔中的每一個(gè)會(huì)發(fā)光。結(jié)果便可容易地計(jì)算預(yù)層壓孔處的包裝層壓材料的開孔的數(shù)量。通過使用自動(dòng)化操作的檢測器(比如攝像頭或者光電探測器陣列或矩陣)和用于自動(dòng)計(jì)算開孔的數(shù)量以及所述開孔的位置的計(jì)算機(jī)軟件，所述方法可被進(jìn)一步增強(qiáng)。用于數(shù)字地降低背景光的影響的算法也可被單獨(dú)用于或者與所述自動(dòng)化操作的檢測器結(jié)合用于進(jìn)一步改良該方法。
視覺檢測，方法2:作為檢測瑕疵的第二種方法，發(fā)射光被使用。在第一步驟，預(yù)層壓孔在電極下方預(yù)定距離處(比如15或22mm)被對準(zhǔn)。優(yōu)選地，背景光被關(guān)閉或者通過其它方式被減少。電壓被設(shè)定為常數(shù)值，U.。·優(yōu)選地，Ufflax在該實(shí)施例中可以是大約IOkV以便檢測開孔但不檢測聚合物弱化。如果在包裝層壓材料中存在任何開孔，則在電極的尖端處會(huì)看到電暈放電。這表明了電極下方的開放接觸。進(jìn)一步地，作為電暈放電的結(jié)果，開孔中的每一個(gè)會(huì)發(fā)光。結(jié)果便可容易地計(jì)算預(yù)層壓孔處的包裝層壓材料的開孔的數(shù)量，且確定每個(gè)開孔的位置。如同視覺檢測方法1，自動(dòng)化操作的檢測器和/或用于數(shù)字地降低背景光的影響的算法可被使用。
示波器檢測，方法1:在該序列中，示波器被用于監(jiān)控檢測序列的電氣特性。如圖2b中所示，示波器118被連接到電源114以用于持續(xù)地監(jiān)控所施加的電壓。電源被編程以提供逐漸上升序列，使得高壓電極會(huì)承受作為時(shí)間的函數(shù)的從OkV增加到Umax的電壓。作為第一步驟，在示波器上標(biāo)識(shí)OkV和Umax電平。作為第二步驟，在電極下方預(yù)定距離處(例如22mm的距離)對準(zhǔn)預(yù)層壓孔。然后，電壓從OkV向Umax逐漸上升。如果示波器的軌跡到達(dá)Umax電平，則包裝層壓材料中沒有針孔或瑕疵。然而，如果包裝層壓材料中存在任何瑕疵或針孔，則該軌跡會(huì)在低于Uniax的電壓電平處彎曲。在這種情況下，電暈放電電流與Iniax在相同的數(shù)量級(jí)，因而電極電壓不會(huì)到達(dá)Umax電平。
示波器檢測，方法2:也是在該序列中，示波器被用于測量電壓。電源被編程以提供常數(shù)電壓Uniax，例如15kV，且包裝層壓材料被定位為遠(yuǎn)離所述電極。作為第一步驟，在示波器上標(biāo)識(shí)OkV和Umax電平。作為第二步驟，示波器上的電壓電平到達(dá)Umax電平。包裝層壓材料的預(yù)層壓孔區(qū)域之后在電極下方預(yù)定距離處被對準(zhǔn)。如果示波器的軌跡停留在Umax電平處，則包裝層壓材料中沒有針孔或瑕疵。然而，如果包裝層壓材料中存在任何瑕疵或針孔，則該軌跡會(huì)彎曲并定位在低于Uniax的電壓電平處，例如在8kV處。從而，在瑕疵處形成的電暈放電降低了電壓。示波器檢測，方法3:現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2b和圖3，流過電路的電流的測量序列被示出。為了完成該序列，示波器被連接到電源以用于監(jiān)控所施加的電壓，且該示波器的一個(gè)探針被進(jìn)一步連接到包裝層壓材料的導(dǎo)電層以便測量流到接地裝置的電流。該設(shè)置被示出在圖2b中。此處，示波器118被連接到電源114以及接地電極116。在t=0處開始，所施加的電壓會(huì)允許一定電流流過電路。隨著電壓的增加，該電流會(huì)是差不多恒定的直至特定時(shí)間在該點(diǎn)，電極和包裝層壓材料的導(dǎo)電層之間的高電壓已在內(nèi)部多層聚合物膜中造成開孔。因此，電導(dǎo)性增強(qiáng)，且流過電路的電流會(huì)因增大的電壓而增大。在h處，電介質(zhì)擊穿會(huì)引起另一瑕疵或弱化區(qū)破裂且從而會(huì)迅速增加流過電路的電流。在t2處，電流導(dǎo)數(shù)會(huì)降低到小于h和t2之間的導(dǎo)數(shù)但大于h和&之間的導(dǎo)數(shù)的常數(shù)值。因此，可以通過分析電壓逐漸上升過程中的電流曲線來確定樣本的瑕疵數(shù)量。如果存在若干瑕疵，則電流曲線會(huì)通過提供若干后續(xù)臺(tái)階式增大的電流來表示這種情況。參考圖 4a到4c，在用于檢測包裝層壓材料中的瑕疵的方法中所使用的電極的不同實(shí)施方式被示出。從圖4a開始，電極312a具有圓錐形狀，即電極312a的尖端指向待分析的包裝層壓材料。在圖4b中，電極312b具有圓柱形狀，從而通過使電極相對于預(yù)層壓孔的位置順序移動(dòng)而能與待分析的包裝層壓材料的預(yù)層壓孔緊密接觸。進(jìn)一步，在圖4c中，該電極具有顯著大于圖4b中所示的電極的尺寸的圓柱形狀以被設(shè)置為與預(yù)層壓孔的整個(gè)區(qū)域緊密接觸，如前面參考圖1已描述的。因此，當(dāng)電極被設(shè)置為離待分析的樣本一定距離時(shí)，電極312a是優(yōu)選的。而如果樣本要緊密接觸地進(jìn)行分析，則電極312b會(huì)是優(yōu)選的，如果樣本的不同區(qū)域應(yīng)當(dāng)進(jìn)行獨(dú)立分析，則電極312b也可以是優(yōu)選的。如果整個(gè)樣本要緊密接觸地由一個(gè)單獨(dú)測量序列進(jìn)行分析，則因此電極312c是優(yōu)選的。再次回到圖1，電極12被設(shè)計(jì)為適應(yīng)預(yù)層壓孔28使得它可被設(shè)置為與包裝層壓材料20的內(nèi)部聚合物層27緊密接觸。優(yōu)選地，電極12的直徑略小于預(yù)層壓孔的內(nèi)徑。當(dāng)然，根據(jù)圖4b的電極也可被使用，從而允許預(yù)層壓孔區(qū)域被所述電極312b掃描。當(dāng)設(shè)備10被用于檢測預(yù)層壓孔28內(nèi)的潛在瑕疵時(shí)，可按如下順序應(yīng)用。在第一步驟，電極12被設(shè)置為與預(yù)層壓孔28的聚合物層27緊密接觸。接地電極16被進(jìn)一步連接到Al阻隔膜25。接著，控制器15被激活以根據(jù)預(yù)定順序?qū)﹄姌O12施加逐漸上升的電壓。例如，對控制器進(jìn)行編程以施加在10秒內(nèi)從O逐漸上升到IOkV的線性電壓。電壓發(fā)生器的最大電流可被設(shè)置為大約0.02mA。通過顯示聚合物層的電介質(zhì)擊穿(優(yōu)選地借助于作為用于根據(jù)前面所描述的示波器檢測方法I檢測壓降的儀表18而運(yùn)行的示波器)，瑕疵(即在包裝層壓材料的聚合物層內(nèi)在預(yù)層壓孔28內(nèi)形成的弱化區(qū))被檢測。如果在電壓達(dá)到IOkV時(shí)沒有發(fā)生放電，則在電極12和包裝層壓材料的Al箔25之間沒有弱化區(qū)。因此，預(yù)層壓孔是未受損的，沒有瑕疵。但是，如果在逐漸上升過程中有檢測到的壓降，則該序列可被中斷。隨后，電極被升到包裝層壓材料上方大約2到5mm處，且高電壓被再次施加。根據(jù)前述用于視覺檢測的方法，在開孔位置處的光發(fā)射會(huì)清楚的表明瑕疵的位置。根據(jù)另一實(shí)施方式，記載了一種用于測量包裝層壓材料中的聚合物層的厚度的方法。該方法借助圖1中所示的設(shè)備(即其中電極被設(shè)置為與預(yù)層壓孔的表面緊密接觸的設(shè)備)來實(shí)現(xiàn)。在逐漸上升的電極電壓的軌跡中，測得的電壓曲線會(huì)到達(dá)峰值，然后在放電已打穿包裝層壓材料中的孔時(shí)下降到基線電平。通常，基線電壓可在I到2kV之間變化。該電壓對應(yīng)于包裝層壓材料的開放接觸。例如，如果開放接觸位于預(yù)層壓孔區(qū)域的邊緣，則基線電平通常較高，因?yàn)殡姌O和Al箔之間的距離較小。另一方面，如果開放接觸被發(fā)現(xiàn)位于預(yù)層壓孔區(qū)域的內(nèi)部，則可有增加到該距離的小型氣隙，因此，基線電壓較高。從發(fā)明人進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果已觀測到關(guān)于設(shè)置在Al箔上的聚合物層(即圖1中所示的層27)的厚度的下列測量結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測具有至少一個(gè)導(dǎo)電層的包裝層壓材料中的瑕疵的方法，其包括步驟: 將所述包裝層壓材料的所述導(dǎo)電層接地， 設(shè)置電極 與所述包裝層壓材料緊密接觸， 鄰近所述包裝層壓材料或者 在離所述包裝層壓材料預(yù)定距離處， 對所述電極施加高電壓，以及 通過顯示所述電極和所述包裝層壓材料的所述導(dǎo)電層之間的電介質(zhì)擊穿檢測所述包裝材料中的瑕疵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對所述電極施加高電壓通過使電壓從初始值向較高的預(yù)定值逐漸上升來完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的方法，其中設(shè)置所述電極的步驟包括使所述電極與所述包裝層壓材料的預(yù)定義區(qū)域緊密接觸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述預(yù)定義區(qū)域是預(yù)層壓孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中設(shè)置所述電極的步驟包括在離所述包裝層壓材料預(yù)定距離處設(shè)置所述電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述電極和所述包裝材料之間的所述預(yù)定距離在5到50mm之間?！?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述高電壓的所述較高的預(yù)定值在1.5到30kV之間，且更優(yōu)選地在6到25kV之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中檢測瑕疵的步驟包括顯示所述電介質(zhì)擊穿的電氣特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中檢測瑕疵的步驟包括顯示可見光、和/或顯示空氣電介質(zhì)擊穿。
10.一種用于檢測具有至少一個(gè)導(dǎo)電層(25，125)的包裝層壓材料(20，120)中的瑕疵的設(shè)備(10，100)，其包括: 接地電極(16，116)，其被連接到所述包裝層壓材料(20，120)的所述導(dǎo)電層(25，125)， 高壓電極(12，112)，其被附著到用于將所述高壓電極(12，112)定位為鄰近所述包裝層壓材料(20，120)的所述導(dǎo)電層(25，125)或者將所述高壓電極(112，212)保持在離所述包裝層壓材料(20的所述導(dǎo)電層(25，125)預(yù)定距離處的支架，以及 電源(14，114)，其被連接到所述高壓電極(12，112)，其中所述設(shè)備(10，110)能夠在所述包裝層壓材料的聚合物層(26，27，126，127)中的瑕疵出現(xiàn)時(shí)在所述高壓電極(12，112)和所述包裝層壓材料(20，120)的所述導(dǎo)電層(25，125)之間引起電介質(zhì)擊穿。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述電源被配置來使電壓從初始值向較高的預(yù)定值逐漸上升。
12.根據(jù)權(quán)利要求10-11中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括被連接到所述電源(14，114)的控制器(15，115)，用于控制所述電源(14，114)以對所述高壓電極(12，112)施加逐漸上升的電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括被配置來通過顯示所述電極(12，112)和所述包裝層壓材料(20，120)的所述導(dǎo)電層(25，125)之間的所述電介質(zhì)擊穿而檢測所述包裝材料中的瑕疵的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中被配置來檢測瑕疵的所述裝置是至少一個(gè)光電探測器。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述 的設(shè)備，其中被配置來檢測瑕疵的所述裝置是示波器。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于檢測具有至少一個(gè)導(dǎo)電層的包裝層壓材料中的瑕疵的方法和設(shè)備。該方法包括步驟將該包裝層壓材料的導(dǎo)電層接地、鄰近所述包裝層壓材料設(shè)置電極、通過使電壓從初始值向較高的預(yù)定值逐漸上升而對所述電極施加高電壓、以及通過顯示該電極與該包裝層壓材料的導(dǎo)電層之間的電介質(zhì)擊穿檢測所述包裝材料中的瑕疵。
文檔編號(hào)G01M3/40GK103250051SQ201180056421
公開日2013年8月14日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者漢斯·哈爾斯坦迪斯, 菲利普·林戈伊斯 申請人:利樂拉瓦爾集團(tuán)及財(cái)務(wù)有限公司