Способ тепловой герметизации упаковочного ламината Советский патент 1991 года по МПК B65B51/22 

Изобретение относится к способу тепловой герметизации упаковочного ламина- тч, содержащего наружный слой из термопластичного материала Способ заключается в том, что слои термопласта в зоне герметизации кладут один на другой и нагревают их некоторое время до температуры герметизации

Упаковочные емкости для молока, фруктовых напитков обычно изготавливают из многослойных упаковочных материалов (ла- минатов). Такой упаковочный материал состоит из центрального относительно жесткого несущего слоя бумаги, покрытого с обеих сторон тонкими слоями гомогенного пластичного материала. Упаковочный материал может также включать слои алюминиевой фольги или другого материала. Общей

особенностью всех упаковочных слоистых материалов такого типа является то, что со стороны, которая обращена к упаковываемому содержимому, они содержат слой тер- мопластичного материала, обычно полиэтилена, что позволяет осуществить герметизацию при приложении тепла и давления.

Для того чтобы достичь при герметизации требуемой прочности и непроницаемости, необходимо, чтобы два термопластичных слоя, которые крепятся один с другим, были чистыми и не содержали примесей. Но поскольку поверхность термопластичных слоев обычно покрыта тонкой оксидной пленкой, образующейся при экструзии термопластичных слоев на упаковочный ламинат, то полное сплавлеО CJ СП 00

о

VJ

со

ние термопластичных слоев часто затруднено, и поэтому прочность и непроницаемость герметизирующего шва частот не достига- дет теоретически возможных значений. На поверхности термопластичных слоев часто могут находиться и другие типы загрязнений, например остатки содержимого, что также ухудшает герметичность. Это представляет особую проблему при производстве упакованных форм, когда герметизация многослойного материала происходит в условиях наличия содержимого, т.е., когда прежде всего необходимо удалить содержимое из пространства между термопластичными поверхностями, расположенными одна против другой перед тем. как произойдет непосредственно герметизация. Однако на практике содержимое удается неполностью удалить и небольшие количества его остаются в зоне герметизации, что ухудшает качество герметизирующего шва. Цель изобретения - повышение качества герметизации.

Необходимо разработать способ тепловой герметизации упаковочного ламината, который бы обеспечил оптимальную герметизацию при наличии загрязняющих примесей на поверхности упаковочного ламината, например, оксидов, остатков содержимого упаковки и грязи.

Способ тепловой герметизации упаковочного ламината, содержащего слои термопластичногоматериалаирасположенный между ними слой фольги, заключается в следующем.

Участки ламината в зоне герметизации кладут один на другой и нагревают их через слой фольги током высокой частоты, прикладывая при этом давление (прессуя слои), величину которого устанавливают такой, чтобы обеспечить течение смежных слоев термопластичного материала наложенных одного на другой участков ламината из зоны приложения давления в прилегающие зоны. Нагревание наложенныхучастков ламината осуществляют посредством зажима, имеющего выступающий участок прямоугольной формы, выполненный из электропроводного материала. Высота этого участка составляет 0,2-0,8 толщины ламината. Ширина участка соответствует толщине ламината.

При таком способе расплавленный термопластичный материал, перемещаемый под действием давления из линейной области в соседние части зоны герметизации, будет захватывать возможные примеси, а два термопластичных слоя ламинэта. расположенные один с другим, эффективно смешиваются до такой степени, что достигается

их полное сплавление. В линейной области остается только очень тонкий термопластичный слой, не содержащий примесей и находящийся в тесном контакте со слоем

носителя упаковочного ламината, тогда как в прилегающих областях зоны герметизации аккумулирование хорошо смешанных термопластичных материалов обоих слоев гарантирует высокую прочность и непрони0 цаемость герметизирующего шва.

На фиг.1 представлен упаковочный ла- минат, поперечное сечение; на фиг.2 - герметизирующий зажим, поперечное сечение; на фиг.З - сечение двух упаковочных лами5 натов, которые герметизированы с помощью способа согласно изобретению; на фиг.4 - герметизирующий зажим, вариант. Упаковочный ламинат (фиг.1) относится к типу, широко используемому для упаковки

0 молока и других фруктовых напитков. Общая толщина упаковочного ламината составляет 0,4-0,5 мм и он состоит из центрального несущего слоя 1 из волокнистого материала. Этот слой 1 с обеих сто5 рон покрыт относительно тонкими гомогенными слоями 2, 3 термопластичного материала, в частности полиэтилена..Между одним внешним пластичным слоем 3 и несущим слоем 1 часто расположен еще один

0 слой 4 алюминиевой фольги, этот слой соединен с несущим слоем с помощью термопластиков (не показаны) и полностью покрыт внешним, гомогенным слоем 3. Благодаря, двум внешним термопластичным

5 слоям 2 и 3 упаковочный ламинат можно просто герметизировать под действием тепла, спрессовав вместе те части, которые не- обходимо герметизировать, при одновременном нагреве термопластиков до

0 их температуры плавления ( 130°С). Можно также герметизировать упаковочные лами- наты других типов, но обязательным услови- ем является наличие в упаковочном ламинате слоя термопластичного материа5 ла.

Герметизирующий зажим 5 имеет корпус б, выполненный из электрически непроводящего материала, имеющий канавку, в которую вставлен стержень 7 из электро0 проводного материала, предпочтительно меди. Стержень 7, который расположен в центре корпуса 6. вместе с окружающими областями корпуса б образует рабочую поверхность 8. На рабочей поверхности 8 име5 ется выступающий участок 9. Он имеет прямоугольное поперечное сечение и высоту (п). составляющую 0.2-0,8 толщины ламината. но предпочтительно составляющую 0,5 толщины ламината, и ширину (Ь), которая соответствует толщине упаковочного

ламината. Таким образом, рабочая поверхность 8 герметизирующего зажима 5 имеет в своей центральной части область нагрева ламината, которая включает с одной стороны выступающий участок 9, а с другой стороны - одну прилегающую область со стороны этого участка. Зона нагрева ламината соединена через материал в стержне 7 с высокочастотным источником энергии, обеспечивая таким образом высокочастотную сварку ламината, содержащего алюминиевую фольгу. Область нагрева ламината или стержень 7 также могут нагреваться и состоять, например, из материала с высоким электрическим сопротивлением в том случае, когда соединить необходимо упаковочный ламинат без алюминиевой фольги или других электропроводящих слоев.

Герметизирующий зажим 5 может быть снабжен одним или несколькими каналами для охлаждающей среды, например воды, которая предотвращает опасное повышение температуры или нежелательное распределение тепла в соседние области, которые должны оставаться ненагретыми. Можно также сконструировать герметизирующий зажим 5 из нескольких взаимно заменяемых частей. Части герметизирующего зажима 5, расположенные на любой стороне выступающего участка 9, могут быть подвижными относительно участка 9 и поджиматься пружинами в направлении материала, так что соответствующее контактное давление будет поддерживаться автоматически. Герметизирующий зажим 5 может быть также сдвоенным, т.е. он может состоять из двух корпусов описанного типа, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Такой вариант оформления предлагаемого устройства особенно рекомендуется в тех случаях, когда герметизации подлежит трубка упаковочного материала, т.е. когда герметизация протекает в двух противоположных зонах и между ними осуществляют разрезание, поскольку нож или какое-то другое подходящее режущее устройство может действовать в промежутке между двумя основными корпусами герметизирующего зажима.

Способ осуществляют следующим образом.

Два участка 10 и 11 одного сложенного упаковочного ламината (или два упаковочного ламината) соединяют вместе для получения герметизирующего шва, так что они находятся один на другом своими внешними термопластичными слоями 3. Участки 10 и 11 сдавливают (прессуют) с помощью герметизирующего зажима 5 и противозажима 12, расположенного с противоположной

стороны упаковочного ламината (обозначен пунктирными линиями). Противозажим 12 снабжен плоской рабочей поверхностью, расположенной против ламината 11. Зажи- 5 мы 5, 12 смонтированы на раме (не показана) упаковочной машины таким образом, что с помощью гидравлических или механических приводных механизмов они могут совершать возвратно-поступательное 0 движение и в процессе герметизации они могут быть прижаты друг к другу с определенной, регулируемой силой. В то же время при движении зажимов друг к другу и начале прессования участков 10, 11 упаковочного 5 ламината, расположенных между ними, стержень 7 герметизирующего зажима 5 соединяется с высокочастотным источником энергии. Таким образом, в алюминиевом слое 4 упаковочного ламината индуцируется

0 переменное поле и он нагревается в области, соответствующей поверхности стержня 7, до температуры, которая значительно выше температуры плавления прилегающих термопластических слоев. Генерируемое

5 тепло передается непосредственно термопластичным слоям 3, расположенным между слоями алюминия, в результате чего первые плавятся и становятся текучими. Благодаря высокой нагрузке (прибл.

0 100 кг/см2), которая действует на упаковочный ламинат при прессовании на уровне участка 9 зажима 5, расплавленный термопластик будет перетекать из зоны 13 приложения давления в прилегающие зоны 14

5 общей зоны герметизации. Поскольку термопластичные слои 3, расположенные один против другого в области, не входящей в зону герметизации, продолжают находиться в твердом состоянии и спрессованы один

0 с другим, то расплавленный термоплэстик не может проникнуть дальше в части, расположенные вне зоны герметизации, а остается в двух зонах 14, где он образует утолщения 15, параллельные удлиненной

5 зоны 13 давления, в которой смешиваются два слоя, герметизируемые друг с другом. В зоне 13 остается лишь незначительное количество пластического материала, который вследствие неровности поверхности и т.п.

0 не может быть выдавлен, тогда как утолщения 15, образовавшиеся по обеим сторонам этой зоны, содержат избыток хорошо смешанного пластика, обеспечивая таким обра зом очень прочное и на практике

5 неразрушимое крепление между этими двумя слоями. Так как процесс течения из зоны 13 в зоны 14 происходит очень быстро, то при истечении пластического материала возникает турбулентность, которая и обеспечивает хорошее смешение пластического

материала двух слоев, расположенных один против другого, в результате чего любые поверхностные оксиды или другие примеси на поверхности (например, остатки содержимого герметизируемого пакета) эффективно смешиваются с пластиком и происходит разрушение сплошной пленки примесей, ухудшающей прочность крепления.

При упаковке некоторых типов пищевых продуктов может оказаться предпочтительным перемещение потока расплавленного термопластичного материала на большее расстояние от Кромки для того, чтобы иметь более широкое и более плоское утолщение 15. Этим можно достичь более гладкой и более гибкой герметизирующей зоны, что дает более прочное крепление, поскольку не возникают шероховатости, являющиеся точками аккумулирования внешних нагрузок.

Вышеперечисленные преимущества реализуются при использовании второго варианта осуществления данного изобретения, заключающегося в том, что одна продольная сторона выступающего участка 9 зажима 5 практически совпадает с одной стороной нагреваемой области рабочей поверхности 8 (фиг.4), в результате чего нагреваемая область, прилегающая к участку 9, расположена на более высоком уровне, чем уровень рабочей поверхности 8 с внешней стороны участка 9. Причем желательно, чтобы расстояние между уровнями нагреваемой области и уровнем участка 9 зажима 5 в основном было равно расстоянию между указанной нагреваемой областью и уровнем рабочей поверхности на другой стороне участка 9, т.е. расстояние (а) равно расстоянию (с) (фиг.4).

При использовании зажима 5 такой конструкции основная часть текущего расплавленного термопластичного материала направляется по направлению обогреваемой стороны выступающего участка 9. Более высокий уровень нагреваемой области (по сравнению с первым вариантом выполнения зажима) приводит к образованию меньшего и более удлиненного пространства для текущего термопластичного материала перед тем, как он достигнет термопластичных слоев, которые расположены вне области нагрева и находятся в результате этого в твердом состоянии. Соответственно удлиненное утолщение 15 термопластичного материала, выдавливаемого из зоны 13 высокого давления сразу перед выступающим участком 9, приобретает более плоскую и продолговатую форму поперечного сечения, которая обеспечивает большую гибкость утолщения и большую прочность крепления.

В целях обеспечения большей линейно- сти утолщения 15 расплавленного пластика части двух пластичных ламинатов. расположенные вне зоны герметизации, можно охладить. Это можно осуществить либо с помощью охлаждающих каналов в зажимах 5 и 12, расположенных вне зоны герметизации, через которые протекает жидкость, либо за счет такого типа крепления, которое протекает с одновременным выдавливанием содержимого, которое и охлаждает при- легающие области упаковочного ламината. Формула изобретения Способ тепловой герметизации упаковочного ламината, содержащего слои термопластичного материала и расположенный между ними слой фольги, предусматривающий наложейие участков ламината одного на другой и нагревание их с одновременным приложением давления посредством зажима, отличающийся тем, что, с целью повышения качества герметизации, нагревание ламината осуществляют через слой фольги током высокой частоты, при этом нагревание осуществляют посредством зажима, имеющего выполненный из электро- проводного материала выступающий участок прямоугольной формы, высота которого составляет 0,2-0,8 толщины ламината, а ширина соответствует толщине последнего, при этом величину давления устанавли- вают такой, чтобы обеспечить течение смежных слоев термопластичного материала наложенных одного на другой участков ламината из зоны приложения давления в прилегающие зоны.

Изобретение относится к способам тепловой герметизации упаковочного ламина- та. Цель изобретения - повышение качества герметизации. При производстве безвозвратных упаковок для молока и других фруктовых налитков многослойный упаковочный материал герметизируют вдоль линейных зон герметизации, обеспечивая совместное сплавление термопластичных слоев упаковочного материала. Прочность достигаемой герметизации зависит от наличия примесей (например, оксидных пленок или остатков содержимого упаковки) на поверхностях термопластиков. Несмотря на наличие загрязнений, хорошую герметизацию можно получить, если к термопластичным слоям в пределах зоны герметизации приложить давление нагрузки, которое обеспечит течение расплавленного термопластичного материала в прилегающие зоны. В этом случае термопластики смешиваются так, что происходит разрушение слоя загрязнения, препятствующего герметизации. 4 ил. Ј

1

11

Фие1

Фиг. 2

п Г

Фиг Л