Способ соединения термопластичной торцевой пластины с корпусом упаковочного контейнера Советский патент 1993 года по МПК B65B31/02 

Изобретение относится к области упаковки и касается способа соединения торцевой пластины с корпусом контейнера.

Целью изобретения является повышение прочности и влагонепроницаемости соединения.

На фиг. 1 показано в сечении устройство, используемое для осуществления способа при соединении торцевой пластины с пустым контейнером. На фиг. 2 - устройство, используемое для осуществления способа при соединении торцевой пластины с заполненным контейнером.

Устройство для осуществления способа содержит трубчатый кожух 1, который с одного торца имеет донную часть 2, а с другого конца имеет крышку или зажимное устройство 3. Внутри кожуха 1 выполнена камера 4, форма которой существенно согласуется с формой корпуса 5 упаковочного контейнера, который должен быть снабжен торцевой пластиной 6 посредством данного устройства. Внутренняя ширина камеры 4 немного больше, чем соответствующий размер корпуса 5 упаковочного контейнера, что далее будет описано более подробно.

Донная часть 2 устройства по существу имеет форму стакана и содержит канал 7, позволяющий осуществить соединение между расположенной по центру выемкой 8 донной части 2 и источником вакуума 9 обычного типа, показанными на фиг. 1. Верхняя сторона донной части 2, обращенная в сторону кожуха 1, является по существу плоской и содержит газопроницаемый поддерживающий элемент 10. который перекрывает выемку 8. Поддерживающий элемент 10 может быть выполнен, например, в виде перфорированной пластинки. Донная часть 2 снабжена уплотнительным средством 11, например, круглым кольцом для обеспечения газонепроницаемого соединения с нижним концом кожуха 1.

На противоположном верхнем конце кожуха 1 выполнено зажимное устройство 3, которое, как и донная часть 2, имеет форму стакана и содержит выемку 12, которая соединена с окружающей атмосферой через каСО

С

00

со о о

ю

со

нал 13. Крышка или зажимное устройство 3, кроме того, имеет расположенный по центру зажим 14, который проходит вверх от зажимного устройства 3 и соединяет его с подвижным устройством (не показано) обычного типа, например, с гидравлическим или пневматическим блоком поршень-цилиндр. Зажимное устройство 3 с помощью этого приспособления, с одной стороны, может поджиматься верхнему концу кожуха 1, как показано на фиг. 1, и может подниматься, с другой стороны, на некоторое расстоя- ние от кожуха 1. Когда зажимное приспособление 3 поджато к верхнему концу кожуха Ч, периферийная кромка концевой пластины 6 зажимается в то же время воздухопроницаемо между круговой контактной поверхностью 15 на зажимном устройстве 3, обращенной вниз, и соответствующей поверхностью верхнего конца кожуха 1, обращенной вверх.

Опорный элемент 10 донной части 2 возле корпуса 5 упаковочного контейнера также поддерживает вкладыш 16, расположенный по центру в камере 4 кожуха 1, верхний конец которого имеет определенный профиль и располагается на верхнем открываемом конце камеры 4, т.е. можно сказать по существу на уровне с контактной поверхностью 15 зажимного устройства 3, когда зажимное устройство 3 находится в активном положении, показанном на фиг. 1. Верхняя профилированная концевая поверхность вкладыша 16 имеет форму, соответствующую заданной форме, которая должна быть придана концевой пластине или концевой заготовке 6. Вкладыш 16, как и камера 4, имеет поперечное сечение, которое соответствует поперечному сечению корпуса 5 упаковочного контейнера, который подлежит обработке, но оно немного меньше, чем внутренний размер корпуса 5 упаковочного контейнера.

Ширина вкладыша соответственно на 1-3% меньше, чем соответствующий внутренний размер корпуса 5 упаковочного контейнера. Аналогично внутренняя ширина камеры 4 на 1-3% больше, чем соответствующий наружный размер корпуса упаковочного контейнера. Следовательно, получается воздушный зазор по обеим сторонам стенки упаковочного контейнера, который в случае обычно применяемых размеров упаковки находится в пределах от 0,5доЗ мм, что. считается в пол не удовлетворительным. Таким образом, сердечник 16 не имеет опорной функции для корпуса упаковочного контейнера, а предназначен лишь для придания торцевой пластине 6 заданного профиля. Если торцевая пластина должна быть плоской, вкладыш 16 может быть исключен.

Устройство, показанное на фиг. 2 предназначено для прикрепления второй торцевой пластины 6 к упаковочному контейнеру, наполненному содержимым 17. В этом случае вкладыш 16 убирают и его место занимает полностью или частично жидкое

0 содержимое 17. Люфт между наружной стенкой корпуса 5 упаковочного контейнера и внутренней стенкой камеры 4 по существу остается таким же, как и в примере, показанном на фиг. 1, а в остальном все детали

5 соответствуют друг другу.

Способ соединения термопластичной торцевой пластины с корпусом установочного контейнера определяют следующим образом: устройство сначала находится в

0 своем открытом положении, то есть зажимное устройство или крышка 3 удалены из кожуха 1 с помощью захвата 14, так чтобы верхний конец камеры 4 укладывался открытым и соприкасался с окружающей атмосфе5 рой, Затем корпус 5 упаковочного контейнера, имеющий размер и форму поперечного сечения, приспособленные к камере 4, помещают в камеру так. чтобы донная часть корпуса 5 оставалась на опор0 ном элементе 10 на донной части камеры. Высота камеры 4, как отмечено раннее, немного меньше, чем высота корпуса 5 упаковочного контейнера, и поэтому зона верхнего торца корпуса упаковочного кон5 тейнера будет немного выступать (2-5 мм) над крайней верхней поверхностью кожуха 1. Если должен применяться вкладыш 16, он может быть помещен по центру в камере 4 либо перед корпусом 5 упаковочного кон0 тейнера, одновременно с корпусом 5 упаковочного контейнера, либо после корпуса 5 упаковочного контейнера. Вкладыш 16 также имеет такую длину, что когда он остается на опорном средстве 10, он проходит своим

5 верхним концом с профилированной поверхностью немного выше верхнего торца кожуха 1. При перемещении корпуса упаковочного контейнера, а возможно и вкладыша 16, в камеру соединение между

0 выемкой 8 донной части и источником вакуума прерывается, например, с помощью клапана (не показан) в канале 7.

Торцевая заготовка, которая должна образовывать торцевую пластину 6 упаковоч5 ного контейнера, налагается поверх торца корпуса 5 упаковочного контейнера, выступая над верхним торцом кожуха 1. Торцевая заготовка 6 выполнена из термопластичного материала, которой может подаваться термоформовке и привариваться под деиствием нагрева к верхнему торцу корпуса 5 упаковочного контейнера, который тоже состоит из термопластичного материала или, в любом случае, содержит внешние слои из термопластичного материала. Торцовая заготовка 6 нагревается предварительно с помощью обычных средств, не показанных на рисунке, до размягчения, температура которого подходит для конкретного термопластика. Соответственно верхняя торцовая зона корпуса упаковочного контейнера, то есть часть, которая проходит над верхним торцом камеры 4, также нагревается заранее до температуры приваривания, подходящей для конкретного типа термопластика, например, для полиэтилена это 120-1300°С. нагревание может производиться горячим воздухом или посредством любого подходящего источника, например, с помощью инфракрасного излучения.

Зажимное устройство 3 или крышка помещается на вершине кожуха 1 так, чтобы дальний конец торцовой заготовки 6 был зафиксирован между зажимным устройством 3 и кожухом 1. Контактную поверхность 15 п риспосабливают с таким усилием, чтобы стык между зажимным устройством 3 и кожухом 1 был газонепроницаемым. Камера 4, входящая в кожух 1 (с донной частью 2), и зажимное устройство 3 будут поэтому полностью газонепроницаемыми и разделенными на две части: верхнюю секцию над торцевой заготовкой 6 и нижнюю секцию под торцевой пластиной 6. Секция верхней камеры, находящаяся в зажимном устройстве 3 (то есть выемка 12), сообщается с окружающей атмосферой через канал 13, который может быть снабжен клапаном. Нижняя секция камеры 4 теперь соединяется через канал 7 с источником 9 вакуума, который через выемку 8 в донной части 2 и перфорированный опорный элемент 10 извлекает воздух из секции камеры 4, находящейся под торцевой заготовкой 6, так что вакуум образует с обеих сторон стенки кожуха корпуса 5 упаковочного контейнера. Если устройство в соответствии с изобретением, показанное на фиг. 1, снабжено вкладышем 16, присутствующим в трубчатом корпусе 5 упаковочного контейнера, необходимо откачивать только узкие зазоры, которые существуют между вкладышем 16 и внутренней сетью корпуса 5 упаковочного контейнера и между кожухом 1 и наружной стороной корпуса 5 упаковочного контейнера. Это может быть сделано очень быстро, поскольку ширина зазора составляет лишь несколько миллиметров, а общий объем, который подлежит откачиванию, является поэтому очень небольшим.

В результате создания вакуума в камере 4, т.е. в отсеке, окружающем пространство, расположенное под торцевой заготовкой 6. окружающая атмосфера начнет давить через канал 13 на плоскую заготовку 6, нагретую до температуры размягчения точно напротив верхней профилированной поверхности сердечника 16 и выступающей свободной торцевой зоны корпуса 5

0 упаковочного контейнера. Внешний и внутренний термопластичные слои корпуса 5 упаковочного контейнера нагреваются в торцевой зоне, то есть в области будущего сваривания, до температуры размягчения, а

5 торцевая пластина 6 аналогично нагревается до температуры сваривания и поэтому будет приварена водонепроницаемо вместе с торцевой зоной корпуса упаковочного контейнера как внутри так и снаружи. Верхняя

0 профилированная поверхность вкладыша 16 изготовлена из материала, который не приваривается к торцевой пластине 6, но вместо этого последняя будет точно отформована и профилирована так, чтобы у нее

5 получилась та же форма, что и верхней торцевой поверхности сердечника 16, например, эта форма содержит ребра жесткости или ослабленные отрываемые области. Затем в процессе выдержки происходит

0 приваривание и формование глубокой вытяжкой торцевой заготовки или торцевой пластины 6 и термопластичный материал может немного охлаждаться (вкладыш 16 и/или кожух могут охлаждаться), зажимное

5 устройство 3 удаляют снова, а корпус 5 упаковочного контейнера с торцевой пластиной 6, прикрепленной к нему, может быть вынут из кожуха 1. Часть, предварительно закрепленная между верхним концом кожу0 ха 1 и зажимным устройством 3, образует теперь небольшой ободок, выступающий из торцевой пластины 6, который однако, может быть удален обычным путем, например, отбивкой или обрезкой. Теперь упаковоч5 ный контейнер готов для наполнения необходимым содержимым, после чего упаковочный контейнер снабжают основанием, которое может быть выполнено обычным путем или в соответствии со способом

0 по изобретению.

Когда дно также должно прикрепляться в соответствии со способом по изобретению, упаковочный контейнер, повернутый верхней стороной вниз, полностью или час5 тично наполненный содержимым, помещают в устройство по изобретению, изображенное на фиг. 2. Устройство идентично устройству, показанному на фиг. 1, за исключением того, что вкладыш 16 убран в данном случае, так что контейнер с повернутым вверх дном может быть опущен без помех в камеру 1. Опорный элемент 10 соответственно может иметь профиль, который соответствует профилю торцевой пластины 6 (это не показано на рисунке). Затем продолжается процедура, описанная ранее, т.е. торцевая пластина, которая должна образовывать основание упаковочного контейнера, нагревается и помещается над нагретой выступающей торцевой зоной корпуса упаковочного контейнера.

Когда зажимное устройство 3 помещают в состояние соприкосновения для сваривания против верхнего торца кожуха 1 и периферийной области торцевой пластины 6, воздух ,з камеры 4 откачивается с помощью источника 9 вакуума, в результате чего мягкий термопластик на торцевой пластине 6 принудительно укладывается на внешнюю сторону свободной торцевой зоны корпуса 5 упаковочного контейнера,так что между ними возникает водонепроницаемый шов. Поскольку вакуум при накладке основания на наполненный жидкостью конвейер будет действовать только по наружной стороне корпуса 5 упаковочного контейнера, центральная часть торцевой пластины 6 остается плоской. Однако, оттиск этой части может быть достигнут до большей или меньшей степени за счет создания внутренней поверхности зажимного устройства 3 с выступающими профилированными частями, которые создают заданный рисунок в пластине основания упаковочного контейнера.

Способ, а также устройство в соответствии с изобретением могут быть видоизменены разными путями в пределах объема сущности изобретения. Можно, например, достигнуть желаемую разность давления между обеими сторонами торцевой пластины 6 другим путем, например, исключив источник 9 вакуума, подсоединив вместо этого выемку 8 к окружающей атмосфере и соединив канал 13 с источником давления, который может работать, например, с горячим воздухом, так чтобы можно было одновременно обеспечивать подачу дополнительного тепла к термопластичному материалу торцевой пластины 6. Однако, этот способ дает немного более слабый результат и вызывает напряжение Ј материале, поэтому по меньшей мере при более сложной формовке и сваривании первый упомянутый способ является предпочтительным. Время подачи вакуума (переменное давление) также может выбираться в соответствии с потребностью и вполне возможно начать откачку воздуха из камеры 4 уже перед тем,

как торцевая пластина 6 помещена в заданное положение.

Нагревание термопластичного материала в торцевой пластине 5 также может осуществляться несколькими различными путями и при различных ситуациях. Торцевая пластина 6 может быть нагрета с помощью обычных средств типа горячего воздуха или инфракрасного излучения до

0 положения верхней торцевой зоны упаковочного контейнера 5. Для предотвращения слишком раннего охлаждения пластинчатой заготовки крышка 3 может быть нагрета до температуры выше комнатной, например,

5 до50-90°Сс помощью встроенного нагревательного элемента 18 резистивного типа. Это также может быть осуществлено по отношению к области верхнего торца кожуха 1, который не показан на рисунке. Поверх0 ностные слои термопластика в верхней торцевой зоне упаковочного контейнера 5 нагревают соответствующим образом непосредственно горячим воздухом перед приложением торцевой пластины 6, но в

5 этом случае также годятся и другие способы нагревания. Допустимо, чтобы использовались способы приваривания типа склеивания посредством полоски (может быть и термопластик), накладываемой вдольторце0 вой зоны и/или торцевой области торцевой заготовки.

Помещение корпуса 5 упаковочного контейнера в камеру 4 происходит без какой-либо центровки или другого выравнива5 ния корпуса упаковочного контейнера относительно кожуха 1, поскольку вакуум обладает эффектом центровки по отношению к корпусу 5 упаковочного, контейнера и гарантирует выставление торцов по центру,

0 так что зазоры между корпусом 5 упаковочного контейнера и сердечником 16 или кожухом 1 всегда остаются равного размера. Помещение торцевой пластины 6 аналогично не является критичной операцией, по5 скольку она полностью плоская и имеет немного больший размер, так что возможно закрепление между контактной поверхностью 15 зажимного устройства 3 и верхним торцом кожуха 1. В результате этого способ

0 прикрепления в соответствии с изобретением становится и быстрым и простым в исполнении, и одновременно автоматически достигается необходимая точность.

Способ по изобретению, позволяет уст5 ранить большие усилия сжатия, которые ранее были неустранимы при заваривании составляющих упаковочных контейнеров друг с другом, с помощью системы губок и других механических сжимающих устройств. Устройство в соответствии с изобрегением полностью свободно от внешних устройств приложения давления и совсем не возникают наружные усилия любой величины, так что становятся ненужными сложные и точные по размерам установки, применяв- шиеся в известных устройствах запечатывания. Помимо вакуумного .источника 9 требуется лишь одно внешнее устройство, а именно, устройство для маневрирования зажимным устройством 3, Это устройство, од- нако, должно быть рассчитано по размерам на вес зажимного устройства, поскольку любое нажатие зажимного устройства 3 на кожух 1 во время работы не требуется ввиду того, что необходимое усилие обеспечивает- ся вакуумом в камере 4.

Способ, связанный с нагревом составляющих, которые должны формироваться и/или привариваться в горячем состоянии друг к другу заранее и индивидуально, по- зволяет значительно повысить производительность труда, поскольку время нагревания не будет ограничиваться временем, когда составляющие находятся в контакте с кожухом 1 или крышкой 3. Нагретый материал торцевой пластины, кроме того, просто формируется так, что обеспечивается полная стыковка и уплотнение у нагретого торца корпуса упаковочного контейнера, а практические испытания показали, что не- проницаемость уплотнения оказывается очень хорошей и полностью удовлетворяет требованиям также асептических упаковочных контейнеров, для которых, однако, требуется упаковочный материал газонепроницаемого типа, например, с барьерным слоем из алюминия или этилвинилового спирта. Отсутствие губок для горячего уплотнения также позволяет упростить устройство и сделать его более надежным.

Формула изобретения

1.Способ соединения термопластичной торцевой пластины с корпусом упаковочного контейнера, включающий установку корпуса контейнера в связанную с вакуум-системой камеру, в виде стакана, имеющего форму корпуса контейнера, и размещение его так, чтобы открытый торец выступал над открытым торцем камеры, наложения на корпус контейнера торцевой пластины, нагревание до температуры сваривания, герметичную фиксацию торцевой пластины на фланце камеры полым прижимом, вакуумирование камеры и выдержку до сваривания торцевой пластины с корпусом контейнера, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и влагонеп- роницаемости соединения, нагреванию подвергают кромки открытого торца корпуса контейнера и/или торцевую пластину, а вакуумирование камеры осуществляют после нагревания и ведут до облегчения выступающих кромок корпуса контейнера с наружной и внутренней сторон кромками торцевой пластины за счет их глубокой вытяжки, при этом полость прижима сообщают с атмосферой.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что перед наложением торцевой пластины в корпус контейнера размещают вкладыш с профильной торцевой поверхностью для опоры торцевой пластины.

75

хн

г

l

L.4-.J

-9

Использование: соединение термопластичной торцевой пластины с корпусом упаковочного контейнера. Сущность: корпус упаковочного контейнера устанавливают в вакуум-камеру в форме стакана. На выступающую часть налагают предварительно нагретую торцовую пластину и после фиксации полым прижимом, вакуумирова- ния камеры и сообщения полости прижима с атмосферой выдерживают до сваривания пластины с корпусом. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

фаЭ./

75л

10

фиг. 2

Составитель М. Фомичев

Редактор С. Кулакова

Техред М.Моргентал

-77

ХЧ

п

L..J 9

Корректор Н. Гунько