УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИСУТСТВИЯ И/ИЛИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ БАРЬЕРНОГО СЛОЯ, СОДЕРЖАЩЕГОСЯ В СТЕНКЕ ТРУБЧАТОЙ УПАКОВКИ Российский патент 2016 года по МПК G01N21/90 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к изготовлению упаковки трубчатой формы, содержащей барьерный слой, в частности, в головке тюбика. Более конкретно, изобретение относится обнаружению и/или определению расположения барьерного слоя, содержащегося в стенке тюбика.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Улучшение барьерных свойств упаковки и, в частности, гибкого тюбика, является предметом многочисленных разработок, относящихся, как к материалам, так и к способам или технологиям. Основная трудность, которую позволили преодолеть эти разработки, состояла в придании барьерных свойств головке тюбика, образующей верхнюю часть упаковки и соединенной с гибким трубчатым корпусом. Решения, описанные в предшествующем уровне техники, могут быть разделены на несколько категорий:

- головки тюбиков, полученные путем присоединения барьерной вставки;

- головка тюбиков, полученные путем приформования барьерного слоя;

- многослойные головки тюбиков, полученные путем формования многослойной структуры.

Множество патентов раскрывают способы и технологии, позволяющие осуществить различные решения. Головка тюбика может быть прикреплена к трубчатому корпусу путем сварки или непосредственно путем приформования.

Однако при изготовлении большого количества тюбиков, содержащих барьерный слой, возникает множество трудностей.

Если головки тюбиков изготовлены путем сборки, предварительно собранные головки упаковывают в картонные коробки и затем отправляют на линию изготовления тюбиков. Коробки опорожняют в загрузочные воронки, затем головки тюбиков посредством конвейерных лент переносятся к вибрационному чашечному питателю, и, наконец, посредством направляющих перемещаются на сварочную установку. Часто бывает так, что вставка отделяется от головки тюбика перед сборочной операцией. Это может приводить к остановкам линии изготовления, например, если вставка застрянет в направляющих. Эти частые остановки снижают производительность и создают проблемы, связанные с пуском линии. Вторая проблема, значительно более важная, состоит в изготовлении некачественной упаковки и выпуске ее на рынок. Эта проблема возникает, если головка тюбика без вставки приваривается к трубчатому корпусу.

При изготовлении головки тюбика путем приформования вставки возникают аналогичные трудности.

При изготовлении головки тюбика путем формования многослойной структуры невозможно контролировать правильное распределение барьерного слоя в головке тюбика без разрушения упаковки. Кроме того, изготовителю очень трудно обеспечить постоянные барьерные свойства упаковки. Только апостериорный статистический контроль, длительный и утомительный, позволяет контролировать качество изготовленных образцов. Поскольку контроль не осуществляется на линии изготовления, при обнаружении некачественного образца удаляется значительное количество упаковок. Это создает большое количество отходов, а также приводит к снижению эффективности производства.

Таким образом, существует значительная потребность в способе, позволяющем избежать изготовления некачественной упаковки, повысить эффективность линий изготовления, снизить количество отходов и обеспечить более высокое качество изготовленной упаковки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением для решения перечисленных проблем предлагается применение устройства, позволяющего обнаружить и/или определить расположение барьерного слоя в стенке упаковки трубчатой формы. Устройство в соответствии с настоящим изобретением содержит источник и приемник инфракрасного излучения (длина волны составляет от 0,78 до 1000 мкм), расположенные таким образом, чтобы передавать (и, соответственно, принимать) инфракрасное излучение через часть стенки тюбика, содержащей барьерный слой, подлежащий анализу.

Изобретение также относится к способу обнаружения и/или определения расположения барьерного слоя, содержащегося в стенке упаковки трубчатой формы; причем способ включает передачу инфракрасного излучения через часть содержащей барьерный слой стенки тюбика, прием и анализ этого инфракрасного излучения.

Под барьерным слоем подразумевается слой полимера, применяемый для защиты упакованного продукта от газа или вещества, находящегося снаружи упаковки, или во избежание миграции в стенку или через стенку упаковки вещества, содержащегося в упакованном продукте. Например, обычно применяются противокислородный барьерный слой, предотвращающий окисление упакованного продукта, и барьерный слой для удержания аромата, предотвращающий потерю аромата упакованного продукта, или светонепроницаемый барьерный слой, предотвращающий разрушение продукта под воздействием света.

Более конкретно, изобретение относится к способу изготовления гибких тюбиков, содержащих по меньшей мере два слоя; причем способ включает излучение света с длиной волны, предпочтительно составляющей от 2 до 16 мкм, по меньшей мере одним источником, причем этот свет проходит через стенку тюбика, подлежащую анализу, например головку, по меньшей мере на одном этапе способа изготовления тюбика.

Этот способ изготовления позволяет исключить изготовление некачественных тюбиков и, более конкретно, позволяет обеспечить барьерные свойства в зоне головки тюбика. Свет, проходящий через стенку, подлежащую анализу, применяется либо для обнаружения присутствия барьерного слоя, либо для определения расположения барьерного слоя в головке тюбика.

Способ изготовления тюбика включает применение устройства, позволяющего обнаружить барьерный слой, содержащийся в головке тюбика. Это устройство обнаружения состоит по меньшей мере из одного источника света, причем этот свет по меньшей мере один раз проходит через головку тюбика и имеет по меньшей мере одну длину волны, составляющую от 2 до 16 мкм; и по меньшей мере одного приемника этого света, измеряющего интенсивность переданного света. Замечено, что свет, излученный источником, в значительной мере поглощается барьерным слоем головки тюбика и мало другими слоями. Следовательно, в зоне приемника интенсивность света с головкой тюбика, содержащей барьерный слой, значительно отличается от интенсивности света с головкой тюбика без барьерного слоя. Это преимущественное поглощение особенно заметно, когда барьерный слой состоит из этиленвинилового спирта, полиэтилентерефталата или полиамида. В качестве светонепроницаемого слоя часто применяется и может быть обнаружен при помощи устройства слой черного цвета.

Замечено, что полученная интенсивность света слабо зависит от базового полимера, составляющего головку тюбика, и, в частности, от того, является ли этот полимер полиэтиленом или полипропиленом. Также замечено, что базовый полимер может содержать пигменты таким образом, что это не препятствует обнаружению барьерного слоя. Однако следует заметить, что черный или очень темный цвет значительно затрудняет обнаружение, поскольку поглощение этого типа пигмента в инфракрасном излучении близко к поглощению базового полимера или превышает его. Таким образом, следует избегать и, в общем, исключить изготовление головок тюбика черного или очень темного цвета из базового полимера.

Применение устройства обнаружения является составной частью способа изготовления тюбика и обеспечивает, в зависимости от конкретного случая, выталкивание некачественной головки тюбика или тюбика или приемку упаковки в соответствии с пределами допускаемых отклонений.

В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения устройство обнаружения расположено перед узлом сборки головки и цилиндрического корпуса. Предпочтительно оно находится после загрузочной воронки для плеч или после вибрационного чашечного питателя. Эта конфигурация предпочтительна, когда тюбики изготавливают посредством сваривания головки с трубчатым корпусом. Система обнаружения предпочтительно соединена с выталкивающей системой, расположенной после нее и позволяющей устранить некачественную головку тюбика до ее сборки с цилиндрическим корпусом. Таким образом остановки механизмов и изготовление некачественных тюбиков исключаются.

В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения устройство для обнаружения расположено после узла сборки головки тюбика и трубчатого корпуса. Эта конфигурация является предпочтительной, когда головку тюбика приформовывают к цилиндрическому корпусу или когда при сборке выявляется возможное наличие дефектов. Система обнаружения предпочтительно соединена с выталкивающей системой, расположенной после нее и позволяющей удалить упаковку, имеющую некачественную головку тюбика.

Существует множество вариантов осуществления устройства для обнаружения барьерного слоя.

В соответствии с первым вариантом осуществления устройства обнаружения излучатель света расположен по одну сторону от головки тюбика, а приемник света расположен напротив излучателя по другую сторону от головки тюбика.

Другой вариант состоит в размещении излучателя и приемника света по одну сторону от головки тюбика и применении светоотражающего зеркала с другой стороны.

Источник света может быть выполнен при помощи элемента накаливания (такого как лампа), лазера, светоизлучающего диода или других элементов, излучающих инфракрасный свет. Выбранное излучающее устройство должно излучать волну по меньшей мере одной длины, предпочтительно поглощаемой барьерным слоем головки тюбика, причем указанный свет слабее поглощается другими слоями головки тюбика.

Приемник преобразует интенсивность полученного света в электрический сигнал, который может быть обработан. Предпочтительно, чувствительность устройства обнаружения адаптирована к источнику светоизлучения. Применение устройств, позволяющих выбирать некоторые длины волны, таких как фильтры, позволяет улучшить обнаружение барьерного слоя. Кроме того, применение устройств, позволяющих воздействовать на характеристики излученного света, таких как поляризаторы или элементы, модифицирующие длину волны, также может улучшить обнаружение.

В соответствии с одним из вариантов осуществления системы обнаружения, свет, проходящий через головку тюбика, исходит из точечного источника, такого как диод или сфокусированный лазер, и принимается и анализируется в одной точке. Это позволяет обнаружить присутствие или отсутствие барьерного слоя в точке измерения. Этот способ, в частности, подходит для обнаружения барьерного слоя в предварительно изготовленных и содержащих вставку плечах.

В соответствии с одним из наиболее предпочтительных вариантов осуществления системы обнаружения проводится анализ всей поверхности головки тюбика, чтобы определить, правильно ли барьерный слой покрывает поверхность, в частности, по окружности головки тюбика. Предпочтительно с этим устройством соединена автоматическая система анализа изображения.

Устройство и способ в соответствии с настоящим изобретением позволяют обеспечить барьерные свойства в 100% изготовленных упаковок.

Настоящее изобретение позволяет уменьшить количество остановок линии изготовления и существенно ограничить количество отходов.

Изобретение может предпочтительно применяться для изготовления тюбиков, содержащих следующие головки:

- головка тюбика из полиэтилена ПЭ (РЕ - от англ. «polyethylene») с барьерным слоем из полиэтилентерефталата ПЭТ (PET - от англ. «polyethylene terephthalate»);

- головка тюбика из полиэтилена ПЭ (РЕ) с барьерным слоем из этиленвинилового спирта ЭВС (EVOH - от англ. «ethylene vinyl alcohol»);

- головка тюбика из полиэтилена с барьерным слоем из полиамида ПА (РА - от англ. «polyamide»);

- головка тюбика из полиэтилена с барьерным слоем из полиэтилена черного цвета.

Изобретение также применимо для обнаружения барьерного слоя в любой другой части тюбика, как, например, в трубчатой части или в крышке. Трубчатую часть формуют либо путем соэкструзии, либо путем сварки многослойного листа.

Изобретение описано в отношении усовершенствования изготовления гибких тюбиков; однако изобретение можно с успехом применять также для изготовления других типов упаковки и, в частности, упаковки, содержащей многослойную формованную деталь, в которой заключен невидимый барьерный слой.

Изобретение может применяться для обнаружения или определения расположения барьерного слоя в упаковке типа «брикет», содержащей первую часть, состоящую из многослойной структуры на основе картона, и вторую формованную часть, образующую горлышко. Изобретение позволяет обнаружить или определить расположение барьерного слоя в горлышке упаковки, а также в ее крышке, если последняя представляет собой многослойную структуру.

Изобретение может предпочтительно применяться для изготовления гибкой упаковки из многослойной пленки и формованных деталей. В качестве примера можно привести гибкие пакеты, содержащие многослойное горлышко. Хотя изобретение предпочтительно для обнаружения барьерного слоя в горлышке, оно также может применяться для обнаружения барьерного слоя в многослойной пленке. Один из способов изготовления гибкой упаковки состоит в приваривании горлышка и дна к гибкой пленке для улучшения стабильности упаковки. Изобретение предпочтительно применяется для обнаружения барьерного слоя в дне, горлышке и крышке.

В качестве последнего примера применения настоящего изобретения можно привести изготовление многослойных формованных деталей, таких как заготовки или крышки. Изобретение предпочтительно применяется для улучшения качества изготовленных деталей и снижения количества отходов, благодаря обнаружению барьерного слоя в формованных изделиях в процессе изготовления.

Изобретение относится к устройству для определения присутствия и/или распределения барьерного слоя, содержащегося в стенке упаковки трубчатой формы. Устройство содержит источник инфракрасного излучения и приемник инфракрасного излучения, причем источник и приемник расположены таким образом, что инфракрасное излучение передается и, соответственно, принимается через часть стенки тюбика, содержащей барьерный слой, подлежащий анализу. Изобретение также относится к способу определения присутствия и/или распределения барьерного слоя, содержащегося в стенке для определения присутствия и/или распределения упаковки трубчатой формы, включающему передачу инфракрасного излучения через стенку тюбика, содержащую барьерный слой, прием и анализ этого инфракрасного излучения. Изобретение позволяет повысить эффективность линии изготовления и качество изготовленной упаковки, а также снизить количество отходов. 4 н. и 10 з.п. ф-лы.

1. Устройство для определения присутствия и/или распределения барьерного слоя, содержащегося в стенке упаковки трубчатой формы, которое содержит источник и приемник инфракрасного излучения, причем этот источник и этот приемник расположены таким образом, чтобы передавать и, соответственно, принимать инфракрасное излучение, проходящее через часть стенки тюбика, содержащей барьерный слой, подлежащий анализу, и средства анализа, выполненные с возможностью определения того, присутствует ли барьерный слой и/или покрывает ли он всю поверхность стенки упаковки, в частности, по окружности головки тюбика.

2. Устройство по п. 1, в котором источник и приемник адаптированы для передачи и, соответственно, приема инфракрасного излучения с длиной волны, составляющей от 2 до 16 мкм.

3. Устройство по п. 1, в котором источник и приемник расположены по одну и по другую сторону от стенки тюбика, подлежащей анализу.

4. Устройство по п. 1, в котором источник и приемник расположены по одну сторону от стенки тюбика, подлежащей анализу, причем устройство дополнительно содержит зеркало, расположенное по другую сторону от этой стенки.

5. Устройство по п. 1, в котором средства анализа представляют собой автоматическую систему анализа изображения.

6. Устройство по п. 1 для определения присутствия и/или распределения барьерного слоя, содержащегося в головке тюбика.

7. Устройство по п. 1 для определения присутствия и/или распределения барьерного слоя, состоящего из этиленвинилового спирта, полиэтилентерефталата или полиамида.

8. Система для изготовления тюбиков, содержащая узел сборки головки тюбика и трубчатого корпуса, причем система содержит устройство по любому из пп. 1-7, расположенное перед этим узлом сборки.

9. Система для изготовления тюбиков, содержащая узел сборки головки тюбика и трубчатого корпуса, причем система содержит устройство по любому из пп. 1-6, расположенное после этого узла сборки.

10. Способ определения присутствия и/или распределения барьерного слоя, содержащегося в стенке упаковки трубчатой формы, включающий передачу инфракрасного излучения через стенку тюбика, содержащую барьерный слой, прием и анализ этого инфракрасного излучения для определения того, присутствует ли барьерный слой и/или покрывает ли он всю поверхность стенки упаковки.

11. Способ по п. 10, где барьерный слой расположен в головке тюбика, и анализ осуществляют, чтобы определить, присутствует ли барьерный слой и/или покрывает ли он окружность головки тюбика.

12. Способ по п. 10, в котором инфракрасное излучение применяют перед сборкой головки и трубчатого корпуса.

13. Способ по п. 10, в котором излучение имеет длину волны от 2 до 16 мкм.

14. Способ по п. 13, в котором длина волны составляет от 8 до 12 мкм.