BRPI0400103B1 - Processo e aparelho para a aplicação de cola em um material de embalagem - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO

E APARELHO PARA A APLICAÇÃO DE COLA EM UM MATERIAL DE EMBALAGEM". A presente invenção refere-se a um processo de aplicação de cola, em particular cola do tipo de fusão a quente, em um material de emba- lagem conforme o mesmo é transportado durante a aplicação da cola, de preferência em uma manta de material contínuo utilizada para a produção de peças em bruto, por meio de bocais de cola tendo aberturas de bocais fe- cháveis, as quais são supridas com cola sob pressão - pressão de cola - du- rante uma fase de aplicação de cola sobre o material de embalagem. Além disso, a presente invenção refere-se a um aparelho para a implementação deste processo. A aplicação de cola em um material de embalagem - quer seja peças em bruto individuais ou uma manta de material contínuo - apresenta um problema especial para as máquinas de embalagem de alto desempe- nho. Este é particularmente o caso com relação à fabricação de pacotes de cigarro com máquinas de embalagem tendo períodos de ciclo curtos. O ma- terial de embalagem, neste caso a manta de material em particular, é trans- portado enquanto a cola é aplicada. As montagens de cola empregadas para este fim são de preferência equipadas com bocais de cola de contato. O material de embalagem, portanto, se assenta contra as bocas ou aberturas de bocal dos bocais de cola de contato quando a cola é aplicada. A aplica- ção de cola por meio de bocais de cola de contato é conhecida a partir da Patente EP 0 765 811. O objeto da presente invenção é propor medidas para influenciar as áreas de cola aplicadas em um material de embalagem de acordo com a respectiva tarefa disponível. A fim de alcançar este objeto, o processo, de acordo com a pre- sente invenção, é caracterizado pelo fato de que a pressão de cola que atua sobre a cola pode ser ajustada segundo uma base individual conforme de- terminada pela velocidade de transporte do material de embalagem ou manta de material e/ou pela viscosidade da cola e/ou pela espessura de ca- mada das áreas de cola a serem aplicadas no material de embalagem.

De acordo com a presente invenção, a pressão de cola exercida sobre a cola na montagem de cola ou na região dos bocais de cola pode ser estabelecida de acordo com diversos parâmetros. Sendo assim, as veloci- dades de transporte maiores, não é somente uma pressão de cola maior que é eficaz. O comportamento da cola (viscosidade) deve também ser levada em consideração. Finalmente, a espessura da área de cola a ser gerada so- bre o material de embalagem desempenha um papel na determinação da pressão de cola.

Um aspecto especial da presente invenção é um controle dinâ- mico da pressão de cola que é adaptada à velocidade de transporte em questão do material de embalagem. Em particular, isto envolve a medição da mudança do ângulo de rotação de um conversor e o cálculo de um valor de velocidade, em particular em termos de ciclos de trabalho. O valor de veloci- dade é calculado com um algoritmo armazenado na unidade de controle de modo a chegar a um valor de pressão apropriado. Como uma alternativa a este cálculo cíclico de pressão de cola, a presente invenção torna possível se armazenar uma curva na unidade de controle que é característica para cada formato, isto é, para cada tamanho e/ou formato das peças em bruto a serem produzidas. O formato em questão a ser processado pode então ser selecionado. A espessura da cola aplicada pode ser alterada ao se produzir um desvio na curva (de pressão).

De acordo com a presente invenção, a montagem de cola é co- nectada a uma unidade de controle de máquina (central) que direciona a regulagem da pressão de cola, em particular, por meio de uma válvula de controle de pressão em uma linha de cola que se conduz para a montagem de cola. A cola que entra na montagem de cola, portanto, sempre tem a pressão de cola requerida de acordo com os parâmetros a serem considera- dos. O aparelho de acordo com a presente invenção emprega um bocal de cola de contato configurado como um injetor chato. O injetor chato possui uma pluralidade de aberturas de bocais que podem ser atuadas indi- vidualmente ou em grupos. 0 movimento de transporte (cíclico) da manta de material é calibrado e o resultado enviado para a unidade de controle de máquina central. Esta unidade controla os dispositivos de fechamento indivi- duais dos bocais, o suprimento de cola por meio de uma bomba de cola, a válvula de controle de pressão e uma unidade de controle de ar comprimido para a válvula de controle de pressão. Além disso, o aparelho possui uma unidade de entrada de dados, em particular, um PC por meio do qual os pa- râmetros para o ajuste da pressão de cola podem ser inseridos individual- mente no local de produção.

Outros aspectos especiais da presente invenção são descritos em mais detalhe abaixo com base nos desenhos, os quais mostram: A Figura 1, uma peça em bruto aberta com um padrão de cola; A Figura 2, uma vista lateral esquemática de parte de uma má- quina de embalagem para a fabricação de pacotes de cigarro; A Figura 3, um diagrama de circuito esquemático de uma unida- de de cola; A Figura 4, um diagrama da seqüência de movimento de uma manta de material; A Figura 5, um diagrama da seqüência de pressão (pressão de cola) para um ciclo de colagem.

De acordo com a Figura 1, a cola deve ser aplicada em uma peça em bruto feita de papel, ou de papel ou filme revestido. A peça em bruto é desenhada como o envoltório externo para um pacote de cigarros, ou seja, para um pacote de maço 10 (papel cartão para cigarros). A peça em bruto forma uma parede frontal 11, uma parede lateral 12 e uma parede tra- seira 13. Uma parede lateral oposta à parede lateral 12 compreende duas abas de dobra que se sobrepõem mutuamente, ou seja as tiras de borda 14, 15. Estas são adesivamente conectadas uma à outra à cola em sua sobre- posição (parcial). Para este fim, a tira de borda mais larga, externa 15 é pro- vida com cola sobre o seu lado interno, ou seja, com diversas áreas de cola 16. A tira de borda alongada 15 é, portanto, não provida com uma tira contí- nua de cola, mas sim com uma pluralidade de áreas de cola retangulares, espaçadas 16, especificamente no presente caso com seis áreas de cola. São providas para a formação das paredes de extremidade mu- tuamente opostas do pacote de maço 10 as abas de extremidade marginais 17 e uma respectiva aba de cobertura 18 como a cobertura externa das pa- redes de extremidade. Suas dimensões correspondem essencialmente às dimensões da parede de extremidade. A aba de cobertura 18 é delimitada das abas de extremidade limítrofes 17 por meio de cortes puncionados 19. A aba de cobertura 18 é também provida com cola, ou seja, com uma tira de cola alongada 20.

Durante a produção do pacote de maço, a peça em bruto é cor- tada a partir de uma manta de material contínuo 21 e alimentada para uma torre de dobramento 22. Na região desta torre, a peça em bruto é direta- mente dobrada em torno de um grupo de pacotes de cigarro ou - no exemplo mostrado - em torno de um pacote de maço 10 que já foi formado. As áreas de cola 16 e as tiras de cola 20 aplicadas à peça em bruto (Figura 1) con- sistem em uma cola fundida a quente. Esta cola endurecida é ativada a quente depois de as tiras de borda 14,15 e as abas de extremidade 17,18 serem respectivamente dobradas, com as abas de dobramento sendo junta- das uma à outra através da aplicação de pressão, especificamente na região da torre de dobramento 22. A cola (inicialmente) fluida é aplicada por uma montagem de cola 23 na manta de material 21. A montagem de cola 23 possui um bocal de cola 24, especificamente um injetor chato ou uma pluralidade de injetores chatos com várias aberturas de bocal em forma de fenda, adjacentes 25, 26. A cola para a formação das áreas de cola 16 ou das tiras de cola 20 é apli- cada por meio do contato da manta de material 21 com a montagem de cola e suas aberturas de bocal 25, 26. Para este fim, a montagem de cola 23 é posicionada na região de uma seção de manta essencialmente ereta 27 da manta de material 21. A manta de material, que neste ponto é transportada em uma direção descendente, é aplicada ou pressionada contra a monta- gem de cola 23 pelo menos durante o período de aplicação de cola, especi- ficamente na região das aberturas de cola 25, 26. Para este fim, um ele- mento deslocável, ou seja, um elemento que exerce uma pressão em pivô 28 que temporariamente pressiona a manta de material 21 contra o bocal de cola 24.

As peças em bruto (Figura 1) são posicionadas dentro da manta de material 21 de tal modo que as paredes 11...15 sigam uma à outra na direção de transporte. Os padrões de cola, ou seja, as áreas de cola 16, por um lado, e as tiras de cola 20, por outro, são determinadas, por um lado, pela largura das aberturas de bocal 25, 26 transversais à direção de trans- porte, e, por outro lado, pela duração da ação ou abertura das aberturas de bocal 25, 26, ou seja, com relação à dimensão das áreas de cola na direção de movimento da manta de material 21. As aberturas de bocal marginais 26 servem para aplicar as tiras de cola 20 durante o seu período de abertura correspondente, As áreas de cola adjacentes 16 são criadas simultanea- mente pelo número correspondente de aberturas de bocal 25, com o seu período de abertura sendo correspondentemente menor.

Um controle preciso e a regulagem da montagem de cola 23 é importante para a criação de padrões de cola precisos. Cada abertura de bocal 25, 26, ou a pluralidade de aberturas de bocal 25 é atribuída a um dis- positivo de fechamento, ou seja, a uma válvula (elétrica) 29, 30. As duas vál- vulas intermediárias 29 são cada qual atribuídas a uma pluralidade de aber- turas de bocal 25 (três) e cada uma das válvulas 30 é atribuída às aberturas de bocal marginais 26. O controle das válvulas 29 é executado como uma função do ciclo de trabalho da montagem de cola 23 ou da máquina de em- balagem, especificamente, na modalidade exemplar especial disponível, por meio de uma unidade de controle de máquina (central) 31 da máquina de embalagem. A cola, em particular em sua modalidade fundida a quente, é alimentada para a montagem de cola 23 via uma linha de cola (comum) 32.

Esta linha é de preferência aquecida, ou seja, quando uma cola fundida a quente é empregada. A cola é retirada de um tanque de cola 33 e forçada para dentro da linha de cola 32 sob a pressão exercida por uma bomba de cola 34. Na linha de cola 32, uma pressão relativamente alta é gerada, ou seja, de até 20,4 kgf/cm2 (20 bar). A alimentação de cola e a bomba de cola 34 são controladas por uma unidade de controle 35, que é conectada à uni- dade de controle de máquina 31 por meio de uma linha de sinal 36.

Um aspecto especial da presente invenção é o seu controle pre- ciso sobre a quantidade de cola dispensada de tal modo que uma aplicação constante de cola seja feita, controlável com relação à espessura da camada de cola, independente do movimento relativo entre a manta de material 21 e a montagem de cola 23, e independente das propriedades da cola. Para este fim, é possível se regular a pressão exercida sobre a cola na região dos bo- cais de cola 24, ou na região das aberturas de bocal 25, 26, e, deste modo, sobre a pressão de cola em si. A pressão de cola é determinada por uma válvula de controle de pressão comum 37. Esta válvula é fixada ao lado de um alojamento da montagem de cola 23 e determina a pressão de cola para todo o bocal de cola 24 e para todas as aberturas de bocal 25,26, especificamente na região da linha de cola 32. Como uma alternativa, é possível se empregar uma plu- ralidade de válvulas de controle de pressão endereçáveis (na montagem de cola 23) a fim de regular as aberturas de bocal segundo uma base individual ou de grupo com relação à pressão de cola eficaz. A pressão de cola deter- minada pela válvula de controle de pressão 37 fica entre 4,08 kgf/cm2 (4 bar) e um máximo de 20,4 kgf/cm2 (20 bar). O controle da válvula de controle de pressão 37 é executado por uma unidade de controle de ar comprimido 38, que é conectada por meio de uma linha de ar comprimido 39 a uma fonte de ar comprimido, por um lado, ou por meio de uma linha de ar comprimido 40 à válvula de controle de pres- são 37, por outro.

Um aspecto especial é a capacidade de ajuste da pressão de cola por meio de um dispositivo de entrada de dados, que, na modalidade exemplar da Figura 3 é um PC 54. Esse computador é conectado à unidade de controle ou à unidade de controle de máquina 31 via uma linha de sinal 55. Um tela de imagem 56 mostra os dados inseridos, os quais são repre- sentados graficamente no presente documento. O PC 54 é equipado de modo a entrar especificações ou parâmetros variáveis, em particular os rela- tivos às características de cola especiais relevantes às operações de pro- cessamento, como, por exemplo, a viscosidade da cola. Além disso, é pos- sível se especificar a espessura de camada desejada da cola sobre o mate- rial de embalagem. O PC pode, portanto, ser usado para ajustar a pressão de cola de tal modo que as tiras de cola 20 tenham uma espessura de ca- mada diferente das áreas de cola 16. O período de abertura e o ciclo de abertura das aberturas de bocal 25, 26 - em particular como uma função do tamanho das peças em bruto a serem produzidas em cada caso - podem ser inseridos na unidade de controle de máquina 31. Outros dados e parâmetros a serem levados em consideração, como, por exemplo, a velocidade de transporte da manta de material a qualquer dado momento, são alimentados para a unidade de controle de máquina 31 em qualquer outro lugar.

Na modalidade exemplar mostrada, o movimento de transporte da manta de material 21 é diretamente assegurado na região da manta de material 21. Para este fim, um elemento que revolve de acordo com a velo- cidade de transporte, particularmente um dos dois cilindros de arrasto 42 para a manta de material, é atribuído a um dispositivo de varredura, ou seja um conversor 43. Este conversor detecta o movimento da manta de material 21 em virtude da rotação do cilindro de arrasto 42. O conversor 43 é também conectado à unidade de controle de máquina 31 por meio de uma linha de sinal 44. Por conseguinte, a unidade de controle de máquina 31 detecta a sequência de movimento da manta de material 21 durante o seu arrasto (cí- clico). Em seguida, a válvula de controle de pressão 37 é ativada pela uni- dade de controle de ar comprimido 38 com o resultado de uma pressão de cola ser gerada no bocal de cola 24 que corresponde ao movimento de transporte e a outros parâmetros, conforme necessário. O período de abertu- ra requerido das aberturas de boca! 25, 26 é apropriadamente determinado pelas válvulas 29,30. A interação entre a velocidade de transporte da manta de mate- rial 21 e outros parâmetros, por um lado, e a pressão de cola correspon- dente é mostrada pelos gráficos exemplares das Figuras 4 e 5. A Figura 4 mostra um eixo geométrico de tempo horizontal 45 e um eixo geométrico de velocidade vertical 46. As linhas traçadas 47, 48, 49 se referem à curva de velocidade para várias dimensões (tamanhos) de pe- ças em bruto e os comprimentos de arrasto correspondentes e as velocida- des de transporte da manta de material 21. A linha 47 mostra o gráfico de velocidade para uma peça em bruto maior com uma velocidade máxima cor- respondentemente maior. A linha 49 se refere a uma peça em bruto menor com sua curva de movimento característica.

Esta interação é também mostrada na Figura 5, com o eixo ge- ométrico de tempo horizontal 45 e o eixo geométrico de pressão vertical 50.

As linhas 51, 52, 53 correspondem em conteúdo às linhas 47, 48, 49 da Fi- gura 4. A Figura 5 mostra o gráfico de pressão e o nível de pressão como uma função do momento. Cada uma das linhas 51, 52, 53 ou curvas podem ser atribuídas a uma das curvas ou linhas 47, 48,49 do diagrama de acordo com a Figura 4. Isto significa que um trabalho ou ciclo de movimento de acordo com a linha 47, isto é, com a velocidade máxima da manta de mate- rial 41, pode ser atribuída a uma linha (de pressão / tempo) 53, e, assim, uma pressão relativamente menor, se devido aos parâmetros de ajuste, como, por exemplo, de viscosidade da cola e/ou a espessura de camada desejada, um gráfico de pressão correspondente à linha 53 é apropriado.

Além disso, as curvas, ou as linhas 51, 52, 53 podem ter um gráfico não- uniforme a fim de representar o fato de que a pressão pode ser deliberada- mente alterada durante um ciclo de trabalho, isto é, durante uma fase de colagem, de acordo com o programa estabelecido. Uma espessura de ca- mada maior das tiras de cola 20 é desejada para a peça em bruto de acordo com a Figura 1, tendo em vista que uma camada mais espessa fixa a dobra na região das paredes de extremidade. As áreas de cola 16 para conexão das tiras de borda 14,15 podem ter uma espessura de camada menor tendo em vista que uma fixação suficiente pode ser obtida pela pluralidade de áre- as decola 16. A pressão de cola é dinamicamente regulada ao se adaptar à velocidade de transporte corrente da manta de material. Em particular, a mudança no ângulo de rotação do conversor 43 é determinada ciclicamente, por exemplo, em intervalos de 6 ms, e convertida a um valor de velocidade.

Este valor é calculado com um algoritmo armazenado na unidade de con- trole de modo a chegar ao valor de pressão respectivo, essencialmente usando a equação: p = p! +m. v onde, p é a pressão de cola dependente da velocidade, ρ·ι é uma pressão mínima estabelecida (Figura 5), m é um fator de acordo com a espessura ajustável individualmente da camada de cola e v é um número análogo à velocidade de manta. Além disso, é também possível se levar outros parâ- metros em consideração, quais sejam, os valores diferentes para a espessu- ra de camada das áreas de cola. O método mostrado da aplicação de cola sobre materiais de embalagem pode também ser aplicado durante o transporte de peças em bruto individuais, pré-fabricadas. Além disso, o seu uso é ainda aconselhável ao se trabalhar com mantas de material transportadas de uma maneira cícli- ca quando tais mantas correm a velocidades não-uniformes, por exemplo, durante a partida da máquina de embalagem e quaisquer atrasos em sua operação.

Claims (14)

1. Processo para a aplicação de cola, em particular cola do tipo fusão a quente, para um material de embalagem transportado durante a aplicação da cola, de preferência em uma manta de material contínuo usada na produção de peças em bruto para pacotes, por meio de bocais de cola (24) com aberturas de bocal fecháveis (25, 26); as quais são supridas com cola sob pressão - pressão de cola - durante uma fase de aplicação de cola sobre o material de embalagem, caracterizado pelo fato de que a pressão de cola que atua sobre a cola pode ser ajustada em uma base individual con- forme determinado pela velocidade de transporte do material de embalagem ou da manta de material (21) e/ou pela viscosidade da cola e/ou por uma espessura de camada desejada das regiões de cola - as áreas de cola (16) e as tiras de cola (20) - sobre o material de embalagem.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, para o fim de se produzir peças em bruto com uma plurali- dade de regiões de cola para diferentes tarefas, em particular com áreas de cola (16) para o fim de se conectar tiras de borda (14,15) da peça em bruto, e tiras de cola (20) para o fim de se fixar abas de dobramento de uma pare- de de extremidade, as regiões de cola são estabelecidas de acordo com a sua função através da regulagem da pressão de cola durante um ciclo de colagem ou durante o movimento de transporte do material de embalagem a fim de chegar à espessura de camada de cola desejada.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteriza- do pelo fato de que a pressão de cola e/ou as fases de abertura dos bocais de cola (24) ou das aberturas de bocal (25, 26) são reguladas por uma uni- dade de controle comum, em particular por uma unidade de controle de má- quina (central) (31).

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão de cola é alterada durante uma fase de aplicação de cola ou durante um ciclo de trabalho, em particular com a finalidade de gerar regiões de cola - áreas de cola (16), tiras de cola (20) - com uma es- pessura de camada de cola diferente.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a linha característica de movimento da manta de material (21) a ser colada é determinada na região de um cilindro de deflexão ou de arrasto (22) da manta de material (21), de preferência por meio de um con- versor (43) que é conectado à unidade de controle comum.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a manta de material (21) é transportada na região da mon- tagem de cola (23) de uma maneira não-uniforme, em particular em uma operação de ciclo fixa, com a manta de material (21) se acelerando a partir de um estado estacionário até uma velocidade máxima, em seguida sendo transportada conforme necessário a uma velocidade de transporte constante e em seguida desacelerada de volta ao estado estacionário, com a pressão de cola sendo dinamicamente ajustada a uma velocidade instantânea pela unidade de controle.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos seguintes aspectos: a) a velocidade de transporte do material de embalagem é de- terminada ciclicamente com base em uma mudança no ângulo de rotação do conversor (43) e convertida em um valor de velocidade; b) o valor de velocidade é calculado com um algoritmo armaze- nado na unidade de controle de modo a chegar a um valor de pressão apro- priado, ou seja, a uma pressão de cola;

8. Aparelho para a aplicação de cola, em particular cola do tipo fusão a quente, em um material de embalagem transportado durante a apli- cação da cola, de preferência em uma manta de material contínuo (21) usa- da na produção de peças em bruto coladas, sendo possível movimentar o material de embalagem, em particular a manta de material (21), por uma montagem de cola (23) que tem aberturas de bocal fecháveis (25, 26), de preferência fazendo contato com as aberturas de bocal (25, 26) pelo menos durante a aplicação da cola, caracterizado pelo fato de que a pressão que atua sobre a cola dentro da montagem de cola (23) ou no bocal de cola (24), ou seja a pressão de cola, pode ser regulada conforme determinado pela velocidade de transporte do material de embalagem ou da manta de material (21) e/ou pela viscosidade da cola e/ou por uma espessura pretendida de camada de cola.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a montagem de cola (23) possui como um bocal de cola (24) um bocal de fenda com uma pluralidade de aberturas de bocal do tipo fenda (25, 26) que podem ser fechadas individualmente ou em grupos de preferência por meio de dispositivos ou válvulas de fechamento ativadas eletronica- mente (29, 30) que são atribuídas a cada abertura de bocal (26) ou a um grupo de aberturas de bocal (25) e que são conectadas a uma unidade de controle comum.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracteriza- do pelo fato de que a montagem de cola (23) ou o bocal de cola (24) é supri- do com cola através de uma linha de cola (32), com um elemento de controle de pressão, de preferência uma válvula de controle de pressão (37), sendo disposto na linha de cola (32), em particular diretamente na montagem de cola (23).

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a válvula de controle de pressão (37) pode ser regulada por meio de ar comprimido via uma unidade de controle de ar comprimido (38), com a válvula de controle de pressão (37) ou a unidade de controle de ar comprimido (38) sendo conectada à unidade de controle comum - a unidade de controle de máquina (31).

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a linha de cola (32) é conectada a um suprimento de cola ou tanque de cola (33) e é suprida com cola sob alta pressão por meio de uma bomba de cola (34).

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a velocidade de transporte do material de embalagem ou da manta de material (21) pode ser varrida na região de um cilindro de deflexão da manta de material (21), em particular em um cilindro de arrasto (42), em particular por meio de um conversor (43) associado ao cilindro.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de entrada de dados é atribuído a cada montagem de cola (23) ou a um grupo de montagens de cola, em particular a um PC (54), dentro do qual os parâmetros individuais relativos à velocida- de de transporte do material de embalagem e/ou à viscosidade de cola e/ou à espessura de camada desejada das regiões de cola podem ser inseridos, com o dispositivo de entrada de dados ou o PC (54) sendo conectado a uma unidade de controle comum, em particular à unidade de controle de máquina(31), por meio de uma linha de sinal (55).