SE506190C2 - Anordning och metod för induktionsförsegling av termoplastbelagt förpackningsmaterial - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 506 190 anslutes till en strömkälta som matar spolen med högfrekvent växelström. Man använder sig som regel av frekvenser mellan 500 kHz och 1,8 MHz.

Då en högfrekvent ström ledes genom spolen eller induktorn uppstår ett högfrekvent magnetfält omkring denna och om spolen placeras intill ett material innehållande ett metallskikt, induceras i detta metallskikt induktlonsströmmar, vilka ger upphov till en värmegenerering i de delar där strömmen ledes fram. Den i metallfolieskiktet genererade värmen ledes lätt över till intilliggande skikt av termoplast, som t.ex. polyeten, som därvid bringas att mjukna eller smälta. Om de materialskikt i vilka värme genereras är sammanpressade mot ett annat liknande materialskikt med en termoplastbeläggning, kommer termoplastskikten i området för uppvärmningen att sammansmälta till bildandet av en tät och hållfast skarv.

För att koncentrera magnetfältet och erhålla smala uppvärmningszoner är det lämpligt att anordna induktorn så nära metallskiktet som möjligt, d.v.s induktorn bör pressas mot det material som skall förseglas. För att ytterligare förbättra förseglingsskarven kan induktorn utformas så att den mot förpackningsmaterialet vända ytan av induktorn utmed en del av sin yta förses med en utskjutande ås, för att ytterligare förstärka förseglingstrycket. En induktor enligt ovanstående beskrivning är känd genom t.ex. den svenska patentskriften SE-451 974.

Ett problem med alla induktorer av ovanstående modell är emellertid svårigheten att få en jämn försegling tvärs över hela den yta som utgöres av den flatlagda förpackningsmaterialtuben, så att både mittzonen på tvärförseglingen och kantzonen får en tät och hållbar försegling. När den inducerade strömmen när kanten på förpackningsmaterialbanan finns det inget som leder strömmen vidare och resultatet av detta är att då strömmen närmar sig förpackningsmaterialkanten, böjer den gradvis av till motstående sida, där strömmen är motriktad. Man får således en lägre strömtäthet och därmed en lägre effekttäthet längst ut mot förpackningamaterialkanten. Detta har man tidigare kompenserats genom att öka effekten, så att den skall vara tillräcklig även för att försegla ända ut till förpackningsmaterialets yttersta kant.

För förpackade produkter med flytande karaktär som t.ex vatten, juice eller mjölk, fungerar det ganska tillfredsställande med en effektökning för att kompensera minskad effekttäthet i kanten av materialbanan, men för tjocka produkter, som t.ex. tomatpasta och liknande har visat sig mycket svårt att få en tät och jämn skarv tvärs över hela förpackningsmaterialtuben, då man inte kan höja effekten hur mycket som helst. En alltför hög effekt påverkar den centrala delen av förpackningsmaterialbanan på ett negativt sätt, genom att termoplasten omvandlas till plastdroppar, s.k. plastsprut, vilket kan påverka förpackningens täthet och kvalitet.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att få en induktor som ger en jämn och tät skarv utmed hela tvärföfseglingen och som också kan användas då tjockflytande produkter skall förpackas i materialtuben.

BNSDOCID: > 10 15 20 25 30 35 5 0 6 Û Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att få en induktor som kâñfålrbeta med en effektnivå som ger en lika bra försegling iförpackningsmaterialbanarfškant som i dess centrala del.

Dessa och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom anordningen av den inledningsvis beskrivna typen, getts kän netecknen av två ledarna år förbundna med varandra och med nämnda strömkälla, medelstlií övre yta placerade tvärledare, så anordnade att de sammanfaller med V ' förpackningsmaterialets yttre begränsningslinjer. -» i Dessa och andra ändmål har vidare enligt uppfinningen uppnåtts geríöttfim metoden av den inledningsvis beskrivna typen, getts kännetecknen av att tvär» __ placerade i induktorns övre yta, sammanfaller med förpackningsmaterialets* H begränsningslinjer och vilka tvärledare leder strömmen mellan de två ledarn' Föredragna utföringsformer av uppfinningen har vidare getts de av un fiiraven framgående kännetecknen. . ' En fördragen utföringsform av uppfinningen kommer nu närmare att tíäšlfrivas med hänvisning till bifogade ritningar, av vilka: Fig. 1 visar en induktor enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar teknikens ståndpunkt för induktorer Fig. 3 visar delvis i sektion, en induktor enligt teknikens ståndpunkt 'W Fig. 4 visar delvis i sektion, en induktor enligt uppfinningen “ Fig. 5 visar ett diagram för försegling av tjocka produkter, enligt teknikïrfšlif ståndpunkt Fig. 6 visar ett diagram för försegling av flytande produkter, enligt teknïlšërts ståndpunkt i Fig. 7 visar ett diagram för försegling, eniigt uppfinningen. i En förseglingsanordning eller induktor 1 av den typ som visas i Fig. täfïävsedd att monteras i en maskindel, innegàende i en fyllningsmaskin för flytande ellàršïï- pumpbara livsmedel. Maskindelen bibringas önskad förseglingsrörelse och önskat förseglingstryck. Maskindelen som ofta kallas förseglingsback, föres i relativ" ä? en så kallad motback, som även den kan vara rörlig. Mellan förseglingsbackert h motbacken utförses törseglingen. i i' *' Genom fyllningsmaskinen framföres en förpackningsmaterialbana av som är vanlig för förpackningsbehållare av engångstyp, d.v.s förpackningamateriältfffâíiíttan har vanligen ett stomskikt av papper eller papp vartill är laminerat olika skikt termoplast, som utgör förpackningsmaterialets ytterskikt. Förpackningsmaterialšl' innehåller också ett barriärskikt av metallfolie, företrädesvis aluminiumfolie. f Förpackningsmaterialbanan bibringas en tubform i fyllningensmaskinenfígch genom en överlappsskarv förseglas de båda materialkantefna till varandra. « i tuben fylles med avsett fyllgods och därefter tvärförseglas tuben tvärs över erïäfiätlagd BNSDOCID: <5E ,50G190C2_l_> 10 15 20 25 30 35 506 190 materialtub 2. Tvärskarvsförseglingarna placeras på jämt avstånd från varandra, så att en bestämd mängd fyllgods inneslutes i enskilda tubdelar. De enskilda tubdelarna avskiljes därefter till bildandet av individuella förpackningsbehållare. Genom att orientera tvärförsegllngskarvarna på olika sätt, t.ex. genom att mellan varje tvärförsegling, förskjuta förseglingsbackarna 900, erhåller man en tetraederformad förpackning, medan man genom samma orientering på förseglingsbackarna erhåller ett förpackningbehållarämne, vilket genom efterföljade vikning och försegling kan bibringas en parallellepipedisk form. lnduktorn 1 som utgör en väsentlig del av en förseglingsback, består vanligen av två stycken parallella ledare 3, anordnade på något avstånd från varandra, så att man mellan ledarna 3, som vardera åstadkommer en tvärförsegling på den flatlagda materialtuben 2, har utrymme för att kunna avskilja förpackningsbehállarna från tuben.

De båda ledarna 3 är monterade i en elektriskt isolerad bärardel 4. Vardera ledare 3 är utformad med en smal bom eller ås 5 som höjer sig över induktorns 1 yta 8. Åsen 5 bidrar till att öka trycket på en smal yta, för att ytterligare bidra till erhållandet av en tät och jämn tvärskarvsförsegling. De båda ledarna 3 är elektriskt förbundna med varandra och med en högfrekvent växelströmskälla (ej visad i bild). lnduktorn 1 enligt uppfinningen, såsom den visas i Fig. 1 och 4 har tvärledare 6 och 7, vilka är placerade i den övre ytan 8 på lnduktorn 1 Den ena tvärledaren 6 förbinder två närliggande ändar på ledarna 3, medan den andra tvärledaren 7 fortsätter i induktorns 1 anslutningsledare 9, med ett mellan anslutningsledarna 9 anordnat elektriskt isoleringsskikt 10. l tidigare kända induktorer 1, såsom visas i Fig 3 har tväranslutningarna 11 och 12 varit anordnade inne i den elektriskt isolerade bärardelen 4, så att de inte har kunnat påverka den flatlagda tubbanan 2 som befinner sig mot induktorns 1 yta 8. De tidigare tväranslutningarna 11 och 12 har dessutom varit placerade en bit utanför den flatlagda materialtubens 2, yttre begränsningslinjer 13. l den föreliggande uppfinningen sammanfaller de på induktorns 1 yta 8, anordnade tvärledarna 6 och 7 med de yttre begränsningslinjerna 13 på den flatlagda materialtuben 2. l den föredragna utföringsformen skall den flatlagda materialtuben 2, framföras genom maskinen så att de yttre begränsningslinjerna 13 sammanfaller med tvärledarnas 6, 7 mittlinje +/- 1,5 mm.

Då de båda ledarna 3 är anslutna till en högfrekvent växelströmskälla (ej i bild) genom anslutningsledarna 9, uppstår ett högfrekvent mangetfält kring lnduktorn 1, vilket genererar en induktionsström i aluminiumfolieskiktet i den flatlagda materialtuben 2. Den i aluminiurnskiktet inducerade strömmen genererar värme, vilken värme ledes över till de intilliggande termoplastskikten så att dessa bringas att mjukna eller smälta.

Genom att pressa samman två sådana termoplastskikt i den flatlagda materialtuben 2 erhåller man en tät tvärskarvsförsegling.

BNSDOCID: 10 15 20 25 30 35 BNSDOCID: soeïšeo Den tidigare kända teknikens induktor 1, illustreras i Fig. 2, där man häfitvå stycken parallella ledare 3 vilka fortsätter utanför den flatlagda materiaIbanfanšÉQ yttre begränsningslinjer 13. Den i alurniniumskiktet inducerade strömmen illustrerårïáe i Fig. medelst elektroner 14 och strömrikfningen illustreras medelst pilar. Då eleläf :fefrna 14 når den yttre begränsningslinjen 13 på den flatlagda materialbanan 2 "stocka sig" elektroderna, då metallskiktet tar slut och det uppstår en nästan oändlig resišíÉïl-ï-“s utanför metaliskiktets yttre begränsningslinje. Härvid har stömmen en tendeñfiäfi "gena", d.v.s. elektronerna 14 börjar långt innan den flatlagda materieltubenšïšttre begränsningslinjer 13 att ge sig över till den andra sidans ledare 3 och manfárïdärför en sämre försegling i det område av den flatlagda materialtuben 2 som liggeïïfiârmast de yttre begränsningslinjerna 13.

Skillnaden i effektbehov mellan kantzonerna på den flatlagda materiaïfišé och mittzonen illustreras i diagramen i Fig. 5-7. I vardera diagram represeniåtfišššlen vänstra effektstapeln 15 det effektbehov som erfordras för den flatlagda rnaiëïfštubens 2 kanfzoner och den högra effektstapeln 16 representerar mittzonens effelcttïie-Éiëiv.

Området 17 mellan de streckade linjer representerar således det område kan erhålla en tät och hållbar tvärförseglingsskarv tvärs över hela den flatlagda* flï- materiattuben 2. i I Fig. 6 visas effektbehovsstaplarna 15 och 16 för tvärskarvsförsegllng __ j - förpackande av tex. vatten. i detta fall får man ett ganska brett område 1 kan utnyttja vid tvärskarvsförseglingen. I Fig. 5 som visar effektbehovstaplarrtåïffflä, 16 för en tjock produkt, t.ex. tomatpasta, får man däremot ett mycket smalt omr som man kan använda sig av för försegling av en flatlagd materialtub 2 vilkeíïføååizzï innehåller denna tjocka produkt. Det finns även produkter man önskar att fyll engångsförpackningar av ovan beskriven typ, men för vilka det inte finns ett i överlappande effektområde 17. Detta innebäri praktiken att det hittills varit närmaste omöjligt att på ett bra sätt försegla förpackningar in nehåilande en produkt.

Det smala området 17 kan vara svårt att hålla, då efter en tids produktion induktorn 1 värms upp och man måste reglera effektförbrukningen. Vidare förpackade produktens temperatur, den omgivande temperaturen samt i tjocklek på förpackningsmaterial och aluminiumfolie göra att det smala effektomwurâdet 17 för litet för att kunna få en effektiv och tät förseglingsskarv över hela den f m da förpackningsmaterialtuben 2. i' Om effektförbrukningen hamnar under det streckade området 17 riskerar” man få en tvärskarvsförsegling av den flatlagda materialtuben 2, där de båda nära de yttre begränsningslinjerna 13 inte är tillräckligt täta. Om däremot effektförbrukningen hamnar över det streckade området riskerar man att i den :flatlagda materialtubens 2 mittzcn få en överhettning av termoplastskiktet så att termopiasten _sos19oc2 ,|_> 10 15 20 25 30 506 190 bildar små droppar, s.k. plastsprut, vilka vid en senare hantering av den färdiga förpackningsbehållaren kan försaka mekanisk skada på förpackningsmaterialets inre plastskikt, med otäthet som påföljd.

Föra att undvika de ovanstående problem som de tidigare kända induktorerna 1 gett upphov till, framför allt vid förpackning av tjocka produkter, får man i föreliggande uppfinning genom de i ytan 8 av induktornt liggande tvärledarna 6, 7 en styrning av strömmen så att när elektronerna 14 når den yttre begränsningen 13 av den flatlagda materialtuben 2, kommer tvärledarna att "driva" strömmen vidare längs med den yttre begränsningslinjen 13 av den flatlagda materialtuben 2. Detta ger i praktiken ett förseglingsmönster som har ett rektangulärt utseende, där rektangelns kortsidor utgöres av den flatlagda materialtubens 2 yttre begränsningslinjer 13. De kortsidesförseglingar som på detta sätt uppkommer, har dock ingen funktion som förseglingar; Genom att utforma och dimensionera tvärledarna noga strävar man att som visas i Fig. 7 förlägga effektbehovet, för såväl den flatlagda materialtubens mittzon som för dess kantzoner, ti ll samma intervall eller område 17. Detta gäller för såväl flytande produkter som pumpbara produkter. T.ex för utformningen av tvärledare 6, 7 för en induktor 1, lämplig att använda för tjocka, pumpbara produkter, kan tväriedarens 6, 7 bredd B vara 5-7 mm, företrädesvis 6 mm. Tvärledarens D djup väljes 0,8-1,2 mm, företrädesvis 1 mm. Det är samtidigt viktigt att den flatlagda materialtubens 2 yttre begränsningslinjer 13 sammanfaller så noga som möjligt med tvärledarnas 6, 7 mittlinjer. l den föredragna utföringsformen +/- 1,5 mm.

Som framgått av ovanstående beskrivning, åstadkommas med föreliggande uppfinning en en anordning för försegling, en induktor 1 vilken möjliggör försegling av tvärskarvar inneslutande en tjockflytande produkt och där man kan använda ett effektområde där man inte riskerar att få otäta skarvar i kantzonerna närmast den flatlagda materialtubens 2 yttre begränsningslinjer 13 eller att få överhettning av termoplastkikten i den flatlagda materialtubens 2 mittzon.

BNSDOCID.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 40 5Û6i¿9Û PATENTKHAV

1. Anordning för försegling av termoplastbelagt förpackningmaterial (2) innefattande åtminstone ett skikt av metallfolie, företrädesvis aluminiumfolie, varvid nämnda anordning innefattar en till en högfrekvent strömkälla anslutningsbar-induktor (1 ), uppvisande åtminstone tvâ parallella, pá något avstànd fràn varandra anärdnade ledare (3), samt en elektriskt isolerad bärardel (4), kännetecknad därav att de tva ledarna (3) är förbundna med varandra och med nämnda strömkälla, medelsti induktorns (t) övre yta (8) placerade tvärledare (6, 7), sa anordnade att de H sammanfaller med förpackningsmaterlalets (2) yttre begränsningslinjer (13). V

2. Anordning i enlighet med patentkravet 1, kännetecknad därav att förpackningsmaterialets (2) yttre begränsningslinjer (13) sammanfaller med tvärledarnas (6, 7) mittlinje +/- 1,5 mm.

3. Anordning i enlighet med patentkravet 1, kännetecknad därav att g tvärledarnas (6, 7) bredd B och djup D är sa anpassade att effektàtgången för försegling av förpackningsmaterialets (2) kantzon är lika stor som eftektàtgàngen för försegling av förpackningsmaterialets (2) mittzon.

4. Metod för försegling av ett förpackningsmaterial (2), uppvisande åtminstone ett termoplastskikt samt ett intill detta anordnat skikt av metallfolie, företrädesvis aluminiumfolie, varvid förseglingen utföres medelst en en anordning, sä kalladinduktor (1), uppvisande tvà parallella ledare (3), anslutna till varandra och till en högfrefkvent strömkälla, med vars hjälp en elektrisk ström av hög frekvens induceras i förpackningamaterialet metallfolieskikt, fràn vilket av strömmen utvecklad värme ledes till termoplastskiktet som bringas att smälta, varvid mot varandra sammanförda och sammanpressade skikt av förpackningsmaterialet förenas med varandra genom sammansmältning av de mot varandra vända termoplastskikten till bildande även tät och hållbar skarv, kännetecknad därav att tvärledare (6, 7) placerade i induktorns (1) övre yta (8), sammanfaller med förpackningsmaterialets yttre beg ränsningslinjar (13) och vilka tvärledare (6, 7) leder strömmen mellan de tvâ ledarna (3).

5. Metod i enlighet med patentkravet 4, kännetecknad därav att ett rektangulärt iörseglingsmönster uppkommer, där rektangels kortsidor utgöres av törpackningsmaterialets (2) yttre begränsningslinjer (13). BNSDOCIDI