ES2217726T3 - Detector de defectos para cierres de envases. - Google Patents
Detector de defectos para cierres de envases.Info
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Abstract
Una unidad de control (1) para comprobar la integridad de los dispositivos de cierre rasgables (2) aplicados a las respectivas aberturas (3) en un material de envasar (4) en bandas, para formar envases obturados y asépticos de productos alimenticios vertibles; cuyo material de envasar (4) tiene una estructura de capas múltiples que comprende al menos una lámina eléctricamente conductiva de material de barrera (4a) cubierta por los lados opuestos con las capas respectivas de material plástico de obturación térmica; y cada uno de dichos dispositivos de cierre (2) comprende un elemento de lámina de parche (5) hecho de material plástico de obturación térmica, aplicado de modo que cierre una, respectiva, de dichas aberturas (3), para quedar frente a dicho material de envasar (4) que eventualmente define el interior del envase, y una lengüeta desgarrable (6) hecha también de material plástico de obturación térmica que es aplicada a una cara opuesta de dicho material de envasar (4) y obturada a dicho elemento de envasar (5); cuya unidad (1) se caracteriza por comprender: -al menos una superficie de contacto (21) con un potencial eléctrico de trabajo (Va) y que coopera con dicho material de envasar (4) en dichos elementos de parche (5) para definir una placa de un condensador (23), cuya otra placa está definida por dicha lámina de material de barrera (4a), y cuyo dieléctrico está definido por el material de plástico de obturación térmica de dichos elementos de parche (5) y de la capa de material de envasar (4) interpuesta entre la citada lámina de material de barrera (4a) y los elementos de parche (5); y -medios detectores (26) conectados a dicha superficie de contacto (21) y la citada lámina de material de barrera (4a) del citado material de envasar (4), para detectar una cuantía eléctrica relacionada con las variaciones en la fuerza dieléctrica del material dieléctrico de dicho condensador (23), y determinar así la presencia de cualesquiera microorificios en dichos elementos de parche (5).
Description
Detector de defectos para cierres de envases.
La presente invención se refiere a una unidad de
control para comprobar la integridad de los dispositivos de cierre
desgarrables aplicados a las respectivas aberturas en un material
de envasar en bandas, para producir envases obturados asépticos de
productos alimenticios vertibles.
Como es sabido, muchos productos alimenticios
vertibles, tales como zumos de frutas, leche UHT (tratada a
temperatura ultra alta), vino, salsa de tomate, etc., son vendidos
en envases hechos de material de envasar esterilizado.
Un ejemplo típico de dicho envase es el envase
paralelepípedo para líquido de productos alimenticios vertibles
conocido con el nombre de Tetra Brik Aseptic (marca comercial
registrada), que es formado por pliegue y obturación de un material
de envasar en banda enrollada. Dicho material de envasar tiene una
estructura de capas múltiples, que comprende una capa de material
fibroso, por ejemplo, papel, cubierto por ambos lados con capas de
material plástico de obturación térmica, por ejemplo, polietileno.
En el caso de envases asépticos para productos de almacenamiento
prolongado, tales como leche UHT, el material de envase comprende
una capa de material de barrera definida, por ejemplo, por una
película de aluminio superpuesta sobre una capa del material
plástico de obturación térmica, que a su vez está cubierta por otra
capa de material plástico de obturación térmica que define la cara
interior del envase, eventualmente en contacto con el producto
alimenticio.
Como es sabido, dichos envases son producidos en
máquinas de envasar totalmente automáticas, en las que se forma un
tubo continuo a partir del material de envasar suministrado en
forma de banda. La banda del material de envasar es esterilizada en
la máquina de envasar, por ejemplo, mediante la aplicación de un
agente químico esterilizador, tal como una solución de peróxido de
hidrógeno. Después de la esterilización, el agente esterilizante es
retirado, tal como mediante vaporización por caldeo, de las
superficies del material de envasar, y la banda de material de
envasar así esterilizada es mantenida en un ambiente estéril
cerrado, y es plegada y obturada longitudinalmente para formar un
tubo.
El tubo es llenado con el producto alimenticio
esterilizado o tratado para ello, es obturado por secciones
transversales espaciadas igualmente a lo largo de él, luego es
cortado en envases en forma de almohada, y subsiguientemente es
plegado mecánicamente para formar los envases acabados, por ejemplo,
sustancialmente en forma de paralelepípedos.
Los envases acabados comprenden una abertura a
través de la cual se vierte el producto, y un dispositivo de cierre
rasgable aplicado a la abertura.
Las aberturas son formadas, y los respectivos
dispositivos de cierre son aplicados al material de envasar, antes
de plegar el material para formar un tubo vertical, y de ser
llenado con el producto.
Más específicamente, cada dispositivo de cierre
comprende un elemento de "parche" definido por una pequeña
lámina de material de plástico de obturación térmica aplicada de
modo que cierre la respectiva abertura, al lado del material de
envasar que eventualmente define el interior del envase; y una
lengüeta de rasgar aplicada al lado opuesto del material de envasar
y obturada térmicamente al elemento de parche.
Dicha lengüeta comprende una capa de aluminio; y
una capa de material plástico obturable térmicamente, por lo
general polietileno, es obturada al elemento de parche. Debido a
que el elemento de parche y la lengüeta están adheridos entre sí,
la parte del elemento de parche obturada a la lengüeta es retirada
también, lo que deja así al descubierto la abertura al rasgar dicha
lengüeta.
En el curso de la operación de obturación
térmica, pueden ser formadas rasgaduras o microorificios en el
elemento de parche supercalentado, en particular como resultado de
la interacción del elemento de parche con los bordes, normalmente
bastante irregulares, de la abertura formada en el material de
envasar.
La presencia de microorificios en el elemento de
parche puede perjudicar la integridad y asepsia del envase, al
permitir la entrada de aire exterior dentro de aquél.
El documento
US-A-3 519 922 describe el uso de
condensadores espaciados para la detección de cambios abruptos en
el grosor del material de lámina en movimiento.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar una unidad de control para comprobar la integridad de
los dispositivos de cierre rasgables aplicados a las respectivas
aberturas en un material de envasar en banda, y que proporcione una
aplicación con control de calidad de los dispositivos de cierre al
material de envasar. Otro objeto de la presente invención es
permitir que dicha comprobación sea hecha durante el funcionamiento
de la máquina de envasar.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una unidad de control para comprobar la integridad de
los dispositivos de cierre rasgables aplicados a las respectivas
aberturas en un material de envasar en bandas, para formar envases
asépticos obturados de productos alimenticios vertibles, cuyo
material de envasar tiene una estructura de capas múltiples que
comprende, al menos, una lámina eléctricamente conductiva de
material de barrera cubierta por sus lados opuestos con un material
de plástico obturable térmicamente; y cada dicho dispositivo de
cierre comprende una lámina de elemento de parche hecha de material
plástico obturable térmicamente, aplicado de modo que cierre la
respectiva abertura, y que queda frente a dicho material de envasar
que eventualmente define el interior del envase, y una lengüeta
rasgable hecha también de material plástico de obturación térmica
que es aplicada a la cara opuesta del citado material de envasar, y
obturada a dicho elemento de parche; cuya citada unidad se
caracteriza por comprender:
-al menos una superficie de contacto a un
determinado potencial eléctrico de trabajo, que coopera con dicho
material de envasar en dichos elementos de parche para definir una
placa de un condensador, y la otra placa de éste es definida por
dicha lámina de material de barrera, y el dieléctrico es definido
por el material plástico de obturación térmica de dichos elementos
de parche y de la capa de material de envasar interpuesta entre la
citada lámina de material de barrera y los elementos de parche;
y
-medios de detección conectados a dicha
superficie de contacto y a dicha lámina de material de barrera del
citado material de envase, para detectar una cuantía eléctrica
relacionada con las variaciones en la fuerza dieléctrica del valor
dieléctrico de dicho condensador, para determinar así la presencia
de cualesquiera microorificios en los citados elementos de
parche.
Seguidamente se describirá a título de ejemplo
una realización preferida, aunque no limitadora, de la presente
invención, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los
que:
-la fig. 1 es un alzado lateral de una unidad de
control de acuerdo con la presente invención, para comprobar la
integridad de los dispositivos de cierre rasgables aplicados a las
respectivas aberturas de un material de envasar en banda;
-la fig. 2 es un alzado frontal de la unidad de
control de la fig. 1;
-la fig. 3 muestra un corte a mayor escala de un
dispositivo de cierre aplicado a la respectiva abertura de un
material de envasar.
El número 1 de los dibujos que se acompañan
indica como un todo una unidad para comprobar la integridad de los
dispositivos de cierre rasgables 2 aplicados a las respectivas
aberturas 3 en un material de envasar en banda 4 avanzado a lo
largo de un camino P.
La unidad 1 puede estar incorporada a una máquina
de envasar (no mostrada) para producir de manera continua, a partir
de un material de envasar en banda 4, envases obturados asépticos
de productos alimenticios vertibles, tales como leche pasteurizada
o UHT, zumos de frutas, vino, etc. En particular, el material de
envasar 4 es plegado y obturado longitudinalmente de manera conocida
para formar un tubo vertical, que es llenado con el producto
alimenticio esterilizado o tratado para ello, es obturado
transversalmente a lo largo de secciones espaciadas uniformemente,
y es luego plegado mecánicamente para formar los envases
acabados.
La unidad 1 está situada a lo largo del camino P
del material de envasar 4, aguas abajo de una estación conocida (no
mostrada) para aplicar los dispositivos de cierre 2 a las
respectivas aberturas 3 en el material de envasar 4, y aguas arriba
de una estación para formar el tubo vertical del material de
envasar.
El material de envasar 4 tiene una estructura de
capas múltiples, y sustancialmente comprende una capa de material
fibroso, por ejemplo, papel, cubierta por ambos lados con las
respectivas capas de material plástico de obturación térmica, por
ejemplo, polietileno, El lado del material de envasar 4 que
eventualmente define la cara interior del envase, y por tanto hace
contacto con el producto alimenticio, está dotada también con una
capa de material de barrera eléctricamente conductivo, definido por
ejemplo por una película de aluminio 4a, que a su vez está cubierta
por ambos lados con capas respectivas de material plástico de
obturación térmica, por ejemplo, polietileno.
Con referencia particular a la fig. 3, cada
dispositivo de cierre 2 comprende un elemento de parche 5 definido
por una pequeña lámina de material plástico de obturación térmica,
aplicado de modo que cierre la respectiva abertura 3 por la cara
del material de envasar 4 que eventualmente define el interior del
envase; y una lengüeta desgarrable 6 hecha también de material
plástico de obturación térmica, es aplicada a la cara opuesta del
material de envasar 4, y es obturada térmicamente al elemento de
parche 5. En particular, dicho elemento de parche 5 y la lengüeta 6
están unidas a lo largo de un área de obturación extendida próxima
a, y por dentro de un borde lateral de la respectiva abertura 3, y
define una parte de rasgar del parche 5 cuando la lengüeta 6 es
rasgada.
La lengüeta 6 tiene también una estructura de
capas múltiples, y comprende una capa de material plástico
obturable térmicamente, por ejemplo polietileno, una cara del cual
es unida al elemento de parche 5; y una capa del material de
barrera, normalmente aluminio, que está fija a la capa del material
de plástico térmicamente obturable en el lado opuesto del elemento
de parche 5.
Con referencia a las figs. 1 y 2, la unidad 1
comprende una envuelta exterior 8 sustancialmente paralelepípeda
hecha de material plástico, que cuenta con unas aberturas laterales
opuestas 9 y 10 para el paso de la banda de material de envasar 4;
y dos rodillos locos 11, 12 alojados dentro de la envuelta 8, con
los respectivos ejes A, B paralelos al material de envasar 4
sostenidos de manera giratoria por los respectivos pares de soportes
13, 14 que sobresalen desde una pared lateral de la envuelta 8, y
cooperan sobre los lados opuestos con el material de envasar 4 en
los elementos de parche 5 y las lengüetas 6, respectivamente.
Más específicamente, el rodillo 11 está instalado
de manera giratoria en torno al eje respectivo A, hacia los
extremos libres de los soportes 13, mientras que el rodillo 12 está
instalado de manera giratoria en torno al respectivo eje B, hacia
un extremo de la palanca de brazo oscilante 15 abisagrada en un
punto intermedio con respecto a los soportes 14, y el extremo
opuesto de dicho brazo está conectado a la pared inferior de la
envuelta 8 por medio de un resorte helicoidal cilíndrico 16, que
ejerce así un movimiento de giro sobre la palanca 15 para mantener
el rodillo 12 en contacto con el material de envasar 4.
Cada rodillo 11, 12 comprende una parte
intermedia cilíndrica 40 de diámetro d; unas partes extremas
opuestas, convexas hacia fuera y redondeadas 41 con un radio de
curvatura r de entre 0,25 y 0,5 veces el diámetro d de la parte
intermedia 40.
El rodillo 11 está conectado a un generador
ajustable 20 de alta tensión, de modo que una superficie exterior
21 del rodillo 11 que hace contacto con el material de envasar 4,
tiene un potencial de accionamiento Va, mientras que la película de
aluminio 4a del material de envasar 4 está a potencial de tierra. La
superficie 21 del rodillo 11 y la película de aluminio 4a del
material de envasar 4 definen las placas respectivas de un
condensador 23, cuyo dieléctrico está definido por el material
plástico de obturación térmica de los elementos de parche 5 y de la
capa del material de envasar 4 interpuesta entre la película de
aluminio 4a y los elementos de parche 5.
Para asegurar una buena unión a tierra de la
película de aluminio 4a del material de envasar 4, se dispone de
otro rodillo loco 24 alojado dentro de la envuelta 8, de modo que
gire en torno al respectivo eje C perpendicular al material de
envasar 4, que tiene una ranura anular exterior 25 que coopera con
un borde periférico de contacto lateral del material de envasar 4, y
es unido a tierra.
Un aspecto importante de la presente invención es
que la unidad 1 comprende también un circuito detector 26 para
detectar las variaciones en la fuerza dieléctrica del material de
envasar 4 dotado de los dispositivos de cierre 2, y se determina
así la presencia de cualquier microorificio (fig. 3) en los
elementos de parche 5.
Más específicamente, teniendo en cuenta las
diferentes propiedades aislantes del aire y del material que define
los elementos de parche 5, los ensayos han demostrado que cuando
los dispositivos de cierre 2 son perfectamente integrales, la
fuerza dieléctrica del material de envasar 4 dotado de dispositivos
de cierre 2 es igual a un primer valor D1, en el ejemplo mostrado
20 kV/mm, y adoptan un segundo valor D2, en el ejemplo mostrado 3
kV, inferior al valor D1 en presencia de los microorificios en el
elemento de parche 5.
El circuito detector 26 sirve para la detección
un flujo de corriente eléctrica a través del dieléctrico del
condensador 23, que se produce en función del valor Va de potencial
de trabajo suministrado por el generador 20, y cuando la fuerza
dieléctrica del material de envasar 4 dotado de los dispositivos de
cierre 2 pasa del valor D1 al valor D2, es decir, en presencia de
microorificios en el elemento de parche 5. En particular, el
potencial de trabajo Va suministrado por el generador 20 es
seleccionado de modo que no produzca flujo de corriente eléctrica a
través del dieléctrico del condensador 23, cuando los elementos de
parche 5 sean perfectamente integrales, pero suficiente para
producir dicho flujo de corriente en presencia de microorificios en
dichos elementos de parche 5.
Con referencia particular a la fig. 1, el
circuito de detección 26 comprende una resistencia 28 que tiene un
primer terminal 29 conectado al generador 20, y un segundo terminal
30 conectado al rodillo 11, y un comparador 31 que tiene una
primera entrada 32 conectada al terminal 29 a través de la
interposición de un reductor de tensión 33 que suministra una
medición del potencial Vm relativa al potencial del terminal 29, y
por tanto al potencial de trabajo Va, una segunda entrada 34 para
recibir un potencial de referencia Vf, y una salida 35 que
suministra una señal Sp de estado lógico que indica la
presencia/ausencia de microorificios en el correspondiente elemento
de parche 5, y que adopta un nivel lógico alto (Sp = 1) cuando la
medición del potencial Vm está por debajo del potencial de
referencia Vf, y un nivel lógico bajo (Sp = 0) en otras
condiciones.
Durante el uso real, el generador 20 suministra
un potencial de trabajo de onda cuadrada Va, que adopta valores
altos en proximidad a cada uno de los dispositivos de cierre 2, y
un valor bajo en las áreas del material de envasar 4 interpuesto
entre dos aberturas sucesivas 3, de modo que en dichas áreas no se
produzca flujo de corriente eléctrica causada posiblemente por la
presencia de pequeñas fisuras en las capas del material plástico de
obturación térmica que hace contacto con la capa de aluminio, lo
que puede perjudicar al material de envasar 4.
En el caso de un microorificio (fig. 3) en el
elemento del parche 5 que se desplaza entre los rodillos 11 y 12,
la fuerza dieléctrica del material interpuesto entre el rodillo 11
y la película de aluminio 4a del material de envasar 4 desciende
del valor D1 al valor D2, de modo que en presencia de un valor Va
de potencial de trabajo alto del generador 20, la corriente fluye a
través del material de envasar 4, lo que da por resultado una caída
en la medición del potencial Vm. Al descender la medición del
potencial Vm por debajo del potencial de referencia Vf, la señal Sp
pasa de un nivel lógico bajo a otro alto, para indicar la presencia
de un microorificio en el elemento de parche 5.
Cuando la medición del potencial Vm desciende por
debajo de un valor de umbral mínimo en relación con la fuerza
dieléctrica D2 del material interpuesto entre el rodillo 11 y la
película de aluminio 4a del material de envasar 4, no fluye
corriente eléctrica a través del material de envasar 4, de modo que
el potencial Vm aumenta hasta un valor de umbral máximo por encima
del cual la corriente eléctrica fluye de nuevo a través del
dieléctrico del condensador 23; cuyo fenómeno se repite hasta que
microorificio rebasa los rodillos 11 y 12, es decir, un intervalo de
tiempo que depende de la velocidad de desplazamiento del material
de envasar 4.
Cuando el mircoorificio consigue pasar los
rodillos 11 y 12, la medición del potencial Vm retorna al valor
nominal, y en consecuencia la señal de estado Sp adopta un nivel
lógico bajo.
Por el contrario, si el elemento de parche 5 que
se desplaza entre los rodillos 11 y 12 es perfectamente integral,
no fluye corriente eléctrica a través del material de envasar 4
dotado de los dispositivos 2 de cierre, de modo que el potencial de
medición Vm permanece en el valor nominal, y no desciende por
debajo del potencial de referencia Vf, y la señal Sp permanece en el
nivel lógico bajo (Sp = 0).
Las ventajas de la unidad 1 de acuerdo con la
presente invención resultan claras en la descripción anterior.
En particular, la unidad 1 proporciona un control
de calidad en las operaciones ejecutadas sobre el material de
envasar 4 para formar las aberturas 3 y aplicar los respectivos
dispositivos de cierre 2. La información contenida en la señal Sp
de estado, que indica la presencia de microorificios en los
elementos de parche 5 puede ser utilizada para rechazar en una etapa
subsiguiente del ciclo de trabajo de la máquina de envasar, al
menos los envases formados de la parte del material de envasar 4 que
comprende los elementos de parche defectuosos 5.
Claramente se aprecia que en la unidad 1 aquí
descrita e ilustrada pueden efectuarse cambios sin apartarse no
obstante del alcance de las reivindicaciones que se acompañan.
En particular, el rodillo 11 conectado al
generador 20, puede ser conectado a la envuelta 8 por la palanca 15
de brazo oscilante y el resorte 16. y el rodillo 12 puede ser
instalado en posición fija con respecto a la envuelta 8.
Claims (8)
1. Una unidad de control (1) para comprobar la
integridad de los dispositivos de cierre rasgables (2) aplicados a
las respectivas aberturas (3) en un material de envasar (4) en
bandas, para formar envases obturados y asépticos de productos
alimenticios vertibles; cuyo material de envasar (4) tiene una
estructura de capas múltiples que comprende al menos una lámina
eléctricamente conductiva de material de barrera (4a) cubierta por
los lados opuestos con las capas respectivas de material plástico
de obturación térmica; y cada uno de dichos dispositivos de cierre
(2) comprende un elemento de lámina de parche (5) hecho de material
plástico de obturación térmica, aplicado de modo que cierre una,
respectiva, de dichas aberturas (3), para quedar frente a dicho
material de envasar (4) que eventualmente define el interior del
envase, y una lengüeta desgarrable (6) hecha también de material
plástico de obturación térmica que es aplicada a una cara opuesta
de dicho material de envasar (4) y obturada a dicho elemento de
envasar (5); cuya unidad (1) se caracteriza por
comprender:
-al menos una superficie de contacto (21) con un
potencial eléctrico de trabajo (Va) y que coopera con dicho material
de envasar (4) en dichos elementos de parche (5) para definir una
placa de un condensador (23), cuya otra placa está definida por
dicha lámina de material de barrera (4a), y cuyo dieléctrico está
definido por el material de plástico de obturación térmica de dichos
elementos de parche (5) y de la capa de material de envasar (4)
interpuesta entre la citada lámina de material de barrera (4a) y
los elementos de parche (5); y
-medios detectores (26) conectados a dicha
superficie de contacto (21) y la citada lámina de material de
barrera (4a) del citado material de envasar (4), para detectar una
cuantía eléctrica relacionada con las variaciones en la fuerza
dieléctrica del material dieléctrico de dicho condensador (23), y
determinar así la presencia de cualesquiera microorificios en
dichos elementos de parche (5).
2. Una unidad según la reivindicación 1,
caracterizada porque dichos medios detectores (26) comprenden
medios indicadores para indicar un flujo de corriente eléctrica a
través del dieléctrico de dicho condensador (23).
3. Una unidad según las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizada porque dichos medios detectores (26)
comprenden medios comparadores (31) que tienen una primera entrada
(34) receptora de una señal de referencia indicadora de un
potencial de referencia (Vf), una segunda entrada (32) receptora de
una señal de medición indicadora de la medición de un potencial
(Vm) relativo a dicho potencial eléctrico de trabajo (Va), y una
salida (35) que suministra una señal de estado (Sp) indicadora de
la presencia de microorificios en uno de dichos elementos de parche
(5), en el caso de una relación predeterminada entre dicha señal de
medición y la citada señal de referencia.
4. Una unidad según la reivindicación 3,
caracterizada porque dicha señal de estado (Sp) es una señal
lógica, lo que supone que un primer nivel lógico indica la
presencia de microorificios en el correspondiente elemento de parche
citado (5), cuando dicha medición del potencial (Vm) es inferior a
dicho potencial de referencia (Vf).
5. Una unidad según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha
superficie de contacto (21) está conectada a unos medios
generadores de tensión (20) que suministrar dicho potencial
eléctrico de trabajo (Va); y porque dichos medios de detección (26)
comprenden medios de resistencia (28) interpuestos entre dichos
medios generadores de tensión (20) y la citada superficie de
contacto (21).
6. Una unidad según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender
unos rodillos locos primero y segundo (11, 12) que tienen unos ejes
respectivos (A, B) paralelos a dicho material de envasar (4), y
que cooperan sobre los lados opuestos con el material de envasar (4)
en dichos elementos de parches (5) y las citadas lengüetas (6)
respectivamente; cuya superficie de contacto (21) está definida por
la superficie exterior de dicho primer rodillo loco (11).
7. Una unidad según la reivindicación 6,
caracterizada porque cada uno de dichos rodillos locos
primero y segundo (11, 12) comprende una parte intermedia
cilíndrica (40); y unas partes extremas opuestas (41) convexas hacia
fuera y redondeadas, que tienen un radio de curvatura (r) dentro de
un margen de entre 0,25 y 0,5 veces el diámetro (d) de dicha parte
intermedia (40).
8. Una unidad según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender un
(tercer) rodillo loco (24) que tiene un eje (C) perpendicular a
dicho material de envasar (4), que coopera lateralmente con un
borde periférico de dicho material de envasar (4) y está a potencial
de tierra.
Applications Claiming Priority (1)
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