BR112017023620B1 - Elemento de vertimento para uma embalagem e embalagem compósita que tem tal elemento de vertimento - Google Patents

Abstract

ELEMENTO DE VERTIMENTO PARA UMA EMBALAGEM E EMBALAGEM COMPÓSITA QUE TEM TAL ELEMENTO DE VERTIMENTO. Trata-se de um elemento de vertimento para uma embalagem, em particular, uma embalagem compósita para alimentos líquidos, que tem um corpo de base (1), um flange formado de modo poliédrico (4), cujas superfícies internas de flange (8) se convergem em apoios de face (9), para se unirem a uma manga de embalagem e a pelo menos um elemento de retenção (11) que se projeta no interior do flange para se conectar operacionalmente a um mandril de uma máquina de empacotamento, bem como uma embalagem compósita para alimentos líquidos com superfícies em gablete formadas de modo poliédrico, que são unidas de modo correspondente ao flange formado de modo poliédrico do elemento de vertimento, bem como uma embalagem compósita para alimentos líquidos que tem tal elemento de vertimento são ilustrados e descritos. É feita a provisão para o elemento de retenção (11) a ser formado como um arredondamento (12) na área dos apoios de face (9) no interior do flange, a fim de impedir que o elemento de vertimento se torne danificado durante o processo de união total com a manga de embalagem ao colocar o elemento de vertimento, prendendo-o e removendo-o (...).

Description

[0001] A invenção refere-se a um elemento de vertimento para uma embalagem, em particular uma embalagem compósita para alimentos líquidos, que tem um corpo de base, um flange formado de modo poliédrico, cujas superfícies internas de flange se convergem em apoios de face para se unirem a uma manga de embalagem e pelo menos um elemento de suporte que se projeta no lado interno do flange para se conectar operacionalmente a um mandril de uma máquina de empacotamento, bem como a uma embalagem compósita para alimentos líquidos com superfícies em gablete formadas de modo poliédrico.

[0002] Na tecnologia de empacotamento, o empacotamento compósito foi parte da técnica anterior estabelecida por um longo tempo. Dessa forma, por exemplo, as caixas de bebidas consistem em diferentes materiais de embalagem, como papel e materiais plásticos, que quando unidos e pressionados, em conjunto, sobre suas superfícies completas formam um laminado de embalagem. A composição de camada pode variar de acordo com as exigências e, portanto, para produtos envasados assépticos, por exemplo, uma camada de alumínio é adicionalmente inserida, a fim de se obter um bom efeito de barreira contra os gases e a luz. Frequentemente - mas não sempre - o laminado é até mesmo cortado do tamanho da embalagem durante a sua produção e, assim, são formadas as chamadas mangas de embalagem. Alternativamente, o laminado de embalagem é também frequentemente fornecido como um produto laminado e cortado do tamanho correto apenas depois.

[0003] A conformação e o preenchimento reais da embalagem e o fechamento da mesma para formar uma embalagem ocorrem em uma máquina de empacotamento que também é frequentemente chamada de uma máquina de forma-preenchimento-vedação com referência às suas principais funções. Alimentos líquidos, como bebidas, sopas, iogurte ou similares, são predominantemente qualificados como produtos envasados.

[0004] Tais embalagens, às vezes, são também dotadas de elementos de vertimento. Além do vertimento controlado, esses elementos de vertimento geralmente também permitem ao consumidor fechar novamente a embalagem. De modo frequente e predominante com uso asséptico, uma primeira função de abertura também é fornecida para a embalagem. No presente documento, a embalagem anteriormente vedada com estanque aos gases é aberta pela primeira vez. Isso pode ser efetuado, por exemplo, por meio de um anel ou aba para puxar ou por meio de um dispositivo perfurante e/ou de corte. Tais dispositivos perfurantes e/ou de corte são frequentemente projetados como anéis de corte que são ligados à tampa de rosca, por exemplo, através dos meios de acionamento, de modo que torcendo a tampa de rosca, a embalagem seja, ao mesmo tempo, cortada de modo aberto.

[0005] O documento WO 2012/048935 A1 proveniente do requerente demonstra um elemento de vertimento do tipo mencionado, por exemplo. Esse elemento de vertimento consiste essencialmente de um corpo de base que é vedado por meio de uma tampa de rosca e, além do corpo tubular de vertimento real, também tem um flange para se unir ao restante das partes da embalagem (no presente documento, uma manga de embalagem). Os elementos de vertimento são incorporados na embalagem quando a embalagem é formada e antes que o preenchimento real ocorra e, desse modo, formam uma parte da embalagem. Dependendo do formato e do tipo da embalagem, o elemento de vertimento é aplicado a partir do interior através de um orifício pré-cortado no gablete plano da embalagem. O flange do elemento de vertimento, então, se estende paralelamente ao plano do gablete plano da embalagem, conforme é revelado na primeira modalidade exemplificativa mostrada no presente documento. No entanto, também é possível que o próprio elemento de vertimento forme a área do topo da embalagem, como mostrado na modalidade exemplificativa adicionalmente ilustrada. O flange de união se projeta angulado a partir do elemento de vertimento real e forma um flange formado de modo poliédrico, que no presente documento corresponde essencialmente a uma pirâmide truncada.

[0006] O elemento de vertimento é geralmente incorporado e unido à embalagem em uma máquina de empacotamento que já foi mencionada no início. Tal máquina de empacotamento é revelada no documento WO 2012/062565 A1 proveniente do requerente. No mesmo, a Figura 5 na área esquerda mostra uma roda de mandril com nove mandris de trabalho (abreviadamente: mandris) dispostos ao longo de sua circunferência. A instalação de preenchimento, que não é de interesse adicional no presente documento, está disposta na seção direita. A roda de mandril gira de modo cíclico em operação, de modo que os mandris girem entre posições de trabalho individuais (I a IX) e permaneçam nessas posições para as etapas de produção a serem executadas, a fim de unir o elemento de vertimento à manga e para formar basicamente a área do topo da embalagem. Na posição de trabalho I, o elemento de vertimento é trazido para o mandril ainda vazio por meio de um dispositivo de alimentação. Posteriormente, a roda do mandril gira, a fim de levar o mandril alimentado com o elemento de vertimento para a posição de trabalho II, em que uma manga de embalagem é deslizada sobre o mandril. Nas posições de trabalho III e IV, o elemento de vertimento e a manga de embalagem recebem uma ativação térmica de ar quente nas áreas dos locais de união subsequentes, isto é, o material plástico é localmente fundido. As superfícies ativadas são, então, pressionadas, em conjunto, na posição de trabalho V, de modo que uma união firme e durável seja obtida. As posições de trabalho subsequentes VI e VII aplicam as seções de manga de embalagem que se projetam (as chamadas “orelhas”), que são formadas produzindo-se o gablete de embalagem em formato de pirâmide truncada, nas seções em gablete. Na posição VIII, a embalagem completa em um lado na área em gablete é, então, encaminhada para uma cadeia celular da instalação de preenchimento, em que a mesma é preenchida através da área de fundo que ainda está aberta, e após isso, a mesma é vedada e a área de fundo é concluída. Nenhuma etapa de produção é alocada para a posição IX.

[0007] O elemento de vertimento é submetido a consideráveis cargas térmica e mecânica quando é unido à manga de embalagem. O mesmo deve, por enquanto, permanecer bloqueado de forma segura e na posição desejada através das posições de trabalho individuais da roda do mandril, depois liberado novamente com a manga de embalagem. Durante a ativação do ar quente, o material na área do flange é primeiro fundido localmente, de modo que possa ser pressionado com a manga de embalagem na etapa subsequente. Além da retenção, as etapas de produção produzem cargas adicionais mecânica e térmica para o elemento de vertimento.

[0008] Alternativamente, também existe, por exemplo, técnicas de união ultrassônica da técnica anterior estabelecida. As vibrações em alta frequência e forças de união estáticas também induzem adicionalmente cargas consideráveis para o elemento de vertimento.

[0009] Várias soluções foram propostas para a conexão temporária entre o elemento de vertimento e o mandril no passado. As soluções de trabalho a vácuo, como as mostradas no documento WO 9739958 A1, são tecnicamente complexas e dão origem a altos custos de investimento e operação para a máquina de empacotamento. Os retentores mecânicos são tecnicamente mais simples e mais baratos para implementar, mas envolvem uma carga mecânica adicional para o elemento de vertimento devido à conexão de travamento e/ou engatada por atrito.

[0010] O documento JP 2009039980 A revela uma conexão engatada por atrito entre o elemento de vertimento e o mandril. O requerente executou uma investigação sobre forças de engate e separação em função de diferentes projetos de mandril de retenção (essencialmente sua geometria). Os resultados do teste da série de testes (que incluem elementos de vertimento danificados) são mostrados na tabela reproduzida.

[0011] As conexões ajustadas à forma entre o elemento de vertimento e o mandril definem a posição final do vertedor no mandril em relação a todos os graus de liberdade. Tal solução é revelada no documento WO 2014060133 A1 proveniente do requerente. Um elemento de retenção circunferencial no flange do vertedor com um mandril correspondente ao mesmo garante uma conexão confiável e remoção simples. Na modalidade exemplificativa mostrada aqui, o elemento de retenção é formado como uma projeção.

[0012] Um elemento de vertimento nem sempre resistiu às várias cargas a que foi submetido quando foi produzido na máquina de empacotamento. Em um número não insignificante de casos, falhas em elementos de vertimento resultaram em embalagens danificadas e/ou com vazamento. Os danos variam de flanges quebrados ou rasgados para áreas de união defeituosas. Os elementos de vertimento e/ou embalagens também frequentemente falham apenas quando estão sendo empilhados durante sua distribuição subsequente.

[0013] Portanto, é o objetivo da presente invenção desenvolver e melhorar um elemento de vertimento e uma embalagem compósita do tipo mencionado no início e descrito anteriormente com mais detalhes de modo que sejam superadas as desvantagens descritas. Em particular, danos ao elemento de vertimento e à embalagem compósita devem ser evitados e, ao mesmo tempo, uma retenção segura entre o elemento de vertimento e o mandril deve ser assegurada.

[0014] Esse objetivo é alcançado com um elemento de vertimento, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, pelo fato de o elemento de retenção ser formado como um arredondamento na área dos apoios de face no lado interno do flange. Uma geometria redonda do elemento de retenção permite principalmente operações mecânicas mais suaves do que as retangulares. Desta forma, o elemento de vertimento pode ser colocado e removido do mandril sem esforço. Além disso, o arredondamento do elemento de retenção nas "áreas de quina" garante uma retenção segura e precisa do mandril durante todas as etapas de produção. As etapas de união podem ser executadas, portanto, com uma alta precisão. Além disso, os arredondamentos fazem com que o elemento de retenção seja mais tolerante em termos de mecânica estrutural em relação às concentrações de tensão indesejadas e, portanto, tenha maior resistência. Como resultado, as tensões causadas termicamente ou mecanicamente no elemento de vertimento são, portanto, amplamente evitadas, de modo que a estrutura não seja enfraquecida nem seja danificada.

[0015] O objetivo que constitui a base da invenção também é alcançado através de uma embalagem compósita para alimentos líquidos com superfícies em gablete formadas de modo poliédrico, em que essas superfícies em gablete são correspondentemente unidas ao flange formado de modo poliédrico de tal elemento de vertimento.

[0016] Um outro ensinamento da invenção contempla que o elemento de retenção seja formado circunferencialmente. A altura do elemento de retenção pode ser reduzida com a força de retenção permanecendo a mesma através da área de contato aumentada da conexão operacional entre o elemento de retenção e o mandril. Desta forma, o elemento de retenção pode ser empurrado para e separado do mandril mais suavemente. Além disso, um elemento de retenção que é reduzido em altura tem maior resistência.

[0017] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o elemento de retenção percorre a área da borda de fundo do flange. Quanto mais baixo o elemento de retenção estiver disposto no flange formado de modo poliédrico, maior será a área em que o flange pode se deformar elasticamente quando for colocado e removido. A deformabilidade elástica, no entanto, é absolutamente desejada, de modo que não ocorra nenhuma deformação de plástico defeituosa.

[0018] Em uma modalidade vantajosa adicional, a conexão operacional entre o elemento de retenção e o mandril é executada de uma maneira ajustada à forma. Consequentemente, o elemento de vertimento é fixado em sua posição final em relação a todos os graus de liberdade. Desta forma, uma maior precisão pode ser alcançada durante os processos de trabalho, de modo que o risco de elementos de vertimento ou embalagens danificadas seja bastante reduzido.

[0019] No entanto, dentro do escopo da invenção, alternativamente, a conexão operacional entre o elemento de retenção e o mandril pode ser executada de maneira engatada por atrito. As conexões operacionais engatadas por atrito podem, dependendo do projeto específico do elemento de vertimento, ser sempre preferíveis se o "encaixe por pressão" do elemento de vertimento no mandril não for desejado.

[0020] De acordo com um ensinamento adicional da invenção, os apoios de face no lado interno do flange são formados como filetes ocos. As transições bruscas entre superfícies são desfavoráveis em termos de mecânica estrutural, de modo que os sulcos arredondados negativos deem ao elemento de vertimento uma resistência maior e, além disso, o crescimento da rachadura seja impedido.

[0021] Uma modalidade vantajosa adicional da invenção prevê que as nervuras de reforço sejam formadas sobre os apoios de face no lado interno do flange. Esses elementos estruturais dotam o elemento de vertimento de força adicional, particularmente, nas "áreas de quina" críticas do flange.

[0022] Outro ensinamento da invenção contempla que o flange do corpo de base tenha o formato de uma pirâmide truncada. Uma distribuição particularmente uniforme das forças entre o elemento de vertimento e a manga da embalagem pode ser alcançada.

[0023] Uma modalidade adicional da invenção contempla que o corpo de base tenha uma placa de base retangular e, em particular, a placa de base pode ser quadrada. Dessa forma, um curso melhorado das linhas de deformação no corpo de base pode ser obtido sem causar danos ao elemento de vertimento.

[0024] Um tipo de modalidade adicional, de acordo com a invenção, contempla que as transições entre a placa de base e o flange sejam formadas como filetes ocos. As transições de superfície oca são consequentemente mais fortes diante de tensões e minimizam o risco de danos.

[0025] De acordo com uma modalidade vantajosa adicional, quinas formadas pelos apoios de face no lado interno do flange e a placa de base são moldadas como arredondamentos esféricos. Essas áreas de quina "sensíveis" são, desta forma, reforçadas adicionalmente e permitem uma progressão de forças que não resulta em danos entre os planos adjacentes.

[0026] Um ensinamento adicional da invenção prevê que o corpo de base tenha um corpo tubular de vertimento, em que esse corpo tubular de vertimento é inicialmente vedado com uma tampa de rosca. Essa é uma alternativa particularmente vantajosa para o elemento de vertimento.

[0027] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o corpo de base é fechado abaixo do corpo tubular de vertimento por meio de uma parede de suporte e tem uma área perfurada circunferencial. Tal parede de suporte reforça adicionalmente o elemento de vertimento, particularmente na área da placa de base e no corpo tubular de vertimento.

[0028] Modalidades vantajosas adicionais contemplam que um filme de barreira esteja em contiguidade da parede de suporte, opcionalmente também, para que uma pega seja formada integralmente na parede de suporte, de modo que a mesma possa ser removida puxando-se manualmente a pega ou para que um elemento de corte seja disposto no corpo tubular de vertimento, de modo que a parede de suporte possa pelo menos parcialmente ser aberta por corte na região da área perfurada. Essas são alternativas particularmente vantajosas para o elemento de vertimento.

[0029] A invenção é explicada em mais detalhes abaixo com o auxílio das Figuras que ilustram uma modalidade exemplificativa.

[0030] A Figura 1 mostra um elemento de vertimento, de acordo com a invenção em uma vista em perspectiva de cima,

[0031] A Figura 2 mostra o elemento de vertimento da Figura 1 em uma vista em perspectiva de baixo sem a tampa de rosca e

[0032] A Figura 3 mostra o elemento de vertimento na seção transversal vertical ao longo da linha III-III da Figura 2.

[0033] A Figura 1 mostra uma modalidade exemplificativa preferencial de um elemento de vertimento, de acordo com a invenção em uma ilustração perspectiva em um ângulo de cima. O elemento de vertimento na modalidade exemplificativa ilustrada e, nesse sentido, preferencial, tem um corpo de base 1 e uma tampa de rosca 2. A tampa de rosca 2 se encaixa em um corpo tubular de vertimento 3 (facilmente identificável nas Figuras 2 e 3) que forma uma parte do corpo de base 1.

[0034] O corpo de base 1 tem um flange 4 formado de modo poliédrico - mais precisamente, em formato de pirâmide truncada. O flange 4 e o corpo tubular de vertimento 3 se projetam em direções opostas a partir de uma placa de base quadrada 5 e formam, em conjunto, o corpo de base 1 real. O formato do flange 4 formado de modo poliédrico é adaptado ao formato e, em particular, ao ângulo de inclinação da área em gablete de uma manga de embalagem (não ilustrada). A área em gablete da embalagem é, portanto, pelo menos na área 1 adjacente ao flange 4 também no formato de uma pirâmide truncada.

[0035] As superfícies externas anguladas do flange 4 têm nervuras externas 6 que, por um lado, reforçam mecanicamente o flange 4 e, por outro lado, permitem que as superfícies em gablete da manga de embalagem fiquem mais bem ligadas ao flange 4 durante a selagem. Em cada área de quina, uma projeção similar à asa é formada integralmente no flange 4. As projeções também servem para melhorar a união entre a área em gablete da manga da embalagem e o flange 4 do elemento de vertimento.

[0036] No caso do elemento de vertimento ilustrado na Figura 1, uma vedação de segurança inviolável 7 com pontes de material (não especificadas em mais detalhes) formadas como pontos de ruptura predeterminados conecta o corpo de base 1 à tampa de rosca 2. Quando a embalagem é aberta pela primeira vez, as pontes de material são destruídas, de modo que um consumidor possa identificar facilmente se uma embalagem dotada com esse elemento de vertimento já foi aberta antes.

[0037] A Figura 2 mostra o elemento de vertimento, de acordo com a invenção em uma ilustração em perspectiva em um ângulo de baixo. O flange 4 formado de modo poliédrico tem superfícies internas de flange correspondentes 8 no seu interior, que formam apoios de face 9 na área em que convergem. O flange 4 termina na borda de fundo 10. Um elemento de retenção circunferencial projetante 11 percorre a área dessa borda de fundo 10 e se prolonga continuamente ao longo de todas as superfícies internas 8 do flange. O elemento de retenção 11 cria uma conexão mecânica com uma extremidade livre de um mandril de uma máquina de embalagem (não ilustrada) quando a parte superior da embalagem e a área em gablete estão sendo formadas. O elemento de retenção 11 é formado como um arredondamento 12 na área dos apoios de face 9 no lado interno do flange, de modo que possa ser colocado e separado do mandril suavemente. O elemento de vertimento permanece preso de forma precisa e segura durante todas as etapas de produção.

[0038] Na modalidade exemplificada ilustrada e, nesse sentido, preferida, os apoios de face 9 também são formados como filetes ocos 13. As nervuras de reforço 14 também são formadas integralmente na área dos apoios de face 9 no lado interno do flange e, adicionalmente, aumentam a força nas áreas de quina. As áreas das transições de superfície entre as superfícies internas de flange 8 do flange 4 e a superfície interna da placa de base 5 também são formadas como sulcos arredondados negativos, isto é, como filetes ocos 15. As quinas formadas entre os apoios de face 9 no lado interno do flange e a placa de base 5 são formados como arredondamentos esféricos 16.

[0039] Também pode ser identificado, na ilustração verticalmente cortada da Figura 3, que a parte inferior do corpo tubular de vertimento 3 no seu estado original é vedada por uma parede de suporte 17. A mesma é unida ao corpo de base 1 através de uma área perfurada 18. Um elemento de corte (que não está ilustrado) corta através da área perfurada 18 quando a tampa de rosca 2 é desenroscada pela primeira vez e dessa maneira expõe a abertura do corpo tubular de vertimento 3 para o vertimento. A fim de garantir uma vida útil adequada e preservar o sabor do produto cheio, um filme de barreira 19 é aplicado no interior da placa de base 5 e da parede de suporte 17.

Claims (19)

1. Elemento de vertimento para uma embalagem, em particular uma embalagem compósita para alimentos líquidos, que tem um corpo de base (1), um flange poliédrico (4) cujas superfícies internas de flange (8) se convergem em apoios de face (9), a fim de se conectar com uma manga de embalagem e pelo menos um elemento de retenção (11) que se projeta no lado interno do flange para se conectar operacionalmente a um mandril de uma máquina de empacotamento, caracterizado pelo fato de que o elemento de retenção (11) é formado como uma porção arredondada (12) na região dos apoios de face (9) no lado interno do flange.

2. Elemento de vertimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de retenção (11) é projetado ao redor da circunferência.

3. Elemento de vertimento, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o elemento de retenção (11) percorre a região da borda de fundo (10) do flange (4).

4. Elemento de vertimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a conexão operacional entre o elemento de retenção (11) e o mandril é projetado como uma conexão de travamento.

5. Elemento de vertimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a conexão operacional entre o elemento de retenção (11) e o mandril é projetado como uma conexão engatada por atrito.

6. Elemento de vertimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os apoios de face (9) no lado interno do flange são formados como filetes ocos (13).

7. Elemento de vertimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que as nervuras de reforço (14) são formadas sobre os apoios de face (9) no lado interno do flange.

8. Elemento de vertimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o flange (4) do corpo de base (1) é projetado em um formato de pirâmide truncada.

9. Elemento de vertimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o corpo de base (1) tem uma placa de base retangular (5).

10. Elemento de vertimento, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a placa de base (5) é projetada em um formato quadrado.

11. Elemento de vertimento, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que as transições entre a placa de base (5) e o flange (4) são formados como filetes (15) ocos.

12. Elemento de vertimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que as quinas formadas pelos apoios de face (9) no lado interno do flange e a placa de base (5) são projetadas como porções arredondadas esféricas (16).

13. Elemento de vertimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o corpo de base (1) tem um corpo tubular de vertimento (3).

14. Elemento de vertimento, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o corpo tubular de vertimento (3) é vedado com uma tampa de rosca (2).

15. Elemento de vertimento, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que o corpo de base (1) é fechado abaixo do corpo tubular de vertimento (3) por meio de uma parede de suporte (17) e tem uma área perfurada circunferencial (18).

16. Elemento de vertimento, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que um filme de barreira (19) fica encostado na parede de suporte (17).

17. Elemento de vertimento, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que uma pega é formada integralmente na parede de suporte (17), para ser capaz de remover a parede de suporte operando-a manualmente.

18. Elemento de vertimento, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que um elemento de corte está disposto no corpo tubular de vertimento, a fim de pelo menos parcialmente cortar a parede de suporte na região da área perfurada.

19. Embalagem compósita para alimentos líquidos com superfícies em gablete formadas de modo poliédrico, caracterizada pelo fato de que essas superfícies em gablete são unidas de modo correspondente ao flange poliédrico de um elemento de vertimento conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 18.

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