ES2299721T3 - Dispositivo para cerrar recipientes de material plastico. - Google Patents

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ES2299721T3 ES03757077T ES03757077T ES2299721T3 ES 2299721 T3 ES2299721 T3 ES 2299721T3 ES 03757077 T ES03757077 T ES 03757077T ES 03757077 T ES03757077 T ES 03757077T ES 2299721 T3 ES2299721 T3 ES 2299721T3
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welding
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Abstract

Sistema de cierre de envases de material plástico para el cierre de envases de embocadura circundada por un ala periférica, que consiste en disponer una lámina de cierre sobre la embocadura del envase a cerrar, apoyar el ala periférica sobre un molde de soldadura, y aplicar sobre la lámina de cierre, en coincidencia con un molde, vibraciones ultrasónicas mediante sonotrodos independientes, comprendiendo dicho molde dos paredes concéntricas situadas en coincidencia con el ala periférica que circunda a la embocadura del envase a cerrar, una interna que permite la soldadura entre la lámina de cierre y el ala periférica de la embocadura, y otra externa, de altura ligeramente mayor, rematada en un canto o borde de perfil angulado para provocar el corte de la lámina de cierre y del ala periférica citada a una cierta distancia variable de la línea de soldadura entre dicha lámina y ala periférica.

Description

Dispositivo para cerrar recipientes de material plástico.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un sistema para cerrar herméticamente recipientes de material plástico, cuyo sistema efectúa las operaciones de corte y soldadura de manera simultánea y se emplea para el cierre hermético y corte de recipientes de tipo "blister" (burbuja) y similares, en líneas de producción continua, haciendo uso de moldes junto con un dispositivo emisor de ultrasonidos.
Antecedentes de la invención
Teniendo en cuenta la demanda actual por recipientes de material plástico usados para contener una multitud de productos, es necesario conseguir que los dispositivos de envasado lleven a cabo su función a la velocidad más rápida posible y con bajos costes.
Como resultado, se ha desarrollado una gran variedad de dispositivos para el cierre estanco de este tipo de recipientes.
Estos dispositivos son normalmente del tipo térmico, es decir, utilizan calor para fundir el material que constituye la cubierta del recipiente y unirlo al recipiente propiamente dicho. Estos sistemas presentan el inconveniente de ser normalmente costosos como consecuencia de la necesidad de aplicar lacas de soldadura térmica sobre uno de los lados que ha de unirse. Además, el acabado es de baja calidad, causando pliegues y ondulaciones en los recipientes cuando los mismos son enfriados.
También se conocen dispositivos para soldar recipientes de material plástico de tipo "blister" o similares que utilizan el efecto de una alta frecuencia para conseguir el calentamiento del material plástico y la posterior soldadura del mismo.
La Patente europea EP-A-00493690 describe un aparato usado para soldar una cubierta de material plástico en un recipiente configurado como un bote, cuyo aparato tiene un útil que se acopla al exterior de la cubierta o al exterior del recipiente, y un útil interior que se inserta en la cubierta, siendo el útil interior un sonotrodo y siendo el útil exterior un anillo en forma de cono que se puede desplazar radialmente para conseguir el cierre hermético del recipiente.
Este dispositivo tiene únicamente la función de soldar una cubierta en un recipiente independiente, no siendo capaz de poder ser utilizado para recipientes de tipo "blister" o para diversos recipientes al mismo tiempo, lo cual hace que resulte nada interesante, teniendo en cuenta que los tiempos de soldadura unitarios son elevados. Por otro lado, este dispositivo no ofrece la posibilidad de cortar de manera simultánea el material plástico de los recipientes.
La Patente española ES-A-2100777 describe un dispositivo de corte y soldadura por ultrasonidos aplicado especialmente a géneros almohadillados, que comprende un medio de desplazamiento, un medio de fijación de la posición y un dispositivo emisor de ultrasonidos o sonotrodo. Está dispuesto un elemento de guía superior y un elemento de guía inferior en el extremo del sonotrodo, y, en el sonotrodo, está unido de forma fija un elemento de corte de material que transmite los ultrasonidos. Además, el elemento de guía inferior se puede mover y permite llevar a cabo el corte de las telas y del género de carga de manera simultánea con la soldadura entre las mismas telas, a lo largo de la línea de corte. Este dispositivo presenta una rueda de corte que corta el género y los extremos recientemente cortados son soldados por medio de la acción del sonotrodo, efectuándose el corte y la soldadura en una sola acción. La configuración particular de este aparato hace que la línea de corte y la línea de soldadura coincidan lo cual, debido al pequeño espesor del borde de la rueda de corte, hace que las uniones obtenidas por medio del aparato no sean muy fuertes, dado que la banda de soldadura es de un ancho pequeño.
La ES 2 166 298 describe un sistema para la soldadura por ultrasonidos sobre zonas de trabajo extensas, tal como, por ejemplo, el cierre estanco simultáneo de un número considerable de recipientes dispuestos en dicha zona, logrando una uniformidad en el cierre estanco sobre toda la superficie de los mismos, independientemente de su tamaño. El sistema está basado en una batería de sonotrodos que pertenecen a unidades de ultrasonidos que funcionan independientemente entre sí, en cuya batería están dispuestos los sonotrodos formando un mosaico en donde los mismos están considerablemente próximos entre sí, separados por espacios muy reducidos.
La FR 857 027 describe un dispositivo que tiene una pluralidad de moldes para recibir los recipientes que han de ser cerrados herméticamente, presentando un medio de corte en relación al molde y un contramolde accionado por una prensa para cortar individualmente los recipientes y sus cubiertas de cierre estanco, al mismo tiempo que la prensa aplica sobre los recipientes la película de cierre hermético que forma la cubierta estanca de los recipientes.
La JP 3 240 632 describe una cuchilla de un soporte receptor de un sonotrodo de ultrasonidos que presenta una configuración ahusada, por ejemplo, ahusada hacia la punta en un ángulo de 10-60 grados, o bien hacia la punta en un ángulo de 10-30 grados, que se eleva gradualmente y que se curva hacia la punta. La proporción (T/t) del espesor T del soporte receptor al espesor total t de la parte unida de un material de superficie y un material situado en la parte posterior es de 0,5-10. La altura t1 de la cuchilla se encuentra en una relación de t > t1. El material de la superficie, constituido de material plástico transparente, y el material de la parte posterior, se sueldan entre sí en una zona de unión. El cuerpo principal del envase "blister" (material de la superficie) y el material de la parte posterior como una cubierta, se suministran de manera simultánea sobre un soporte receptor en forma de cuchilla. A continuación, el sonotrodo de alta frecuencia es presionado sobre el soporte receptor, radiando ondas de ultrasonidos, y las operaciones de soldadura y corte se llevan a cabo al mismo tiempo.
La JP 2001 138401 describe una matriz para la soldadura de alta frecuencia de una película o lámina a base de poliolefina montada en cualquiera de los electrodos, para soldar la película o lámina poliolefínica consigo misma o para soldar la película o lámina poliolefínica a un producto formado por medio de alta frecuencia, en donde está dispuesto un medio de corte sobre una superficie lateral de la matriz, teniendo la matriz una superficie inclinada con respecto a la superficie superior de la matriz, aumentando la inclinación a medida que la matriz se aproxima al medio de corte para formar una porción de corte que tiene una sección transversal inclinada en forma de R.
Descripción de la invención
El sistema para cerrar de forma estanca recipientes de material plástico, que constituye el objeto de la presente solicitud, intenta corregir, en la mayor medida posible, los distintos inconvenientes expuestos anteriormente.
El sistema para cerrar de forma estanca recipientes de material plástico, propuesto por la presente invención, resulta de especial utilidad para cerrar de manera estanca una pluralidad de recipientes, siendo rodeada la boca de cada recipiente por una faldilla periférica que se extiende desde sus paredes, estando dispuesta una lámina de cierre estanco sobre dicha boca del recipiente o recipientes que se ha de cerrar de forma estanca.
El sistema está basado en el uso de una pluralidad de dispositivos que producen vibraciones ultrasónicas usadas para la soldadura del material plástico, empleándose concretamente sonotrodos, que son independientes entre sí y están separados por un pequeño espacio.
Estos sonotrodos emitirán vibraciones sobre la lámina que efectúa el cierre estanco y sobre la faldilla periférica las cuales, a su vez, están soportadas sobre una serie de moldes.
Dichos moldes consisten en paredes concéntricas situadas de manera coincidente con la faldilla periférica que rodea a la boca del recipiente o recipientes que han de ser cerrados de forma estanca.
El molde tiene una pared interior que permite la soldadura entre la lámina que efectúa el cierre estanco, de aquí en adelante la lámina obturadora, y la faldilla periférica de la boca. Estando acabada dicha pared interior por un borde de un perfil ancho angular grande, es decir, sus flancos forman un ángulo obtuso, en un punto próximo a esta pared interior y concéntricamente respecto de la misma, presentando el molde otra pared exterior de una altura ligeramente más grande, acabada en un borde de un perfil de ancho angular pequeño, es decir, sus flancos forman un ángulo agudo, adecuado para causar el corte de la lámina obturadora y de dicha faldilla periférica en una determinada distancia de separación variable de la línea de soldadura definida por la pared interior. La pared interior puede tener un borde interrumpido, definido por una serie de proyecciones que pueden adoptar una amplia variedad de configuraciones con respecto a su forma.
Esta pequeña separación entre la línea de soldadura y la línea de corte hace que la soldadura obtenida por medio de presente invención sea fuerte y muy resistente, evitando el problema que ocurre cuando las líneas de corte y de soldadura coinciden.
La emisión de una cantidad grande de vibraciones ultrasónicas en un corto periodo de tiempo, junto con la configuración del perfil del borde de la pared exterior, cuyos flancos forman un ángulo agudo, hace que dicha pared exterior penetre tanto en la lámina obturadora como en la faldilla periférica del recipiente hasta que las mismas son finalmente cortadas. El ángulo agudo del borde de la pared exterior del molde permite la penetración del mismo en el material plástico, con una fricción mínima y, como resultado, evita que dicho material plástico se caliente y funda de manera excesiva.
Por otro lado, la emisión de una cantidad grande de vibraciones ultrasónicas en un corto periodo de tiempo, junto con la configuración del perfil del borde de la pared interior, cuyos flancos forman un ángulo obtuso, hace que dicha pared interior se suelde al material plástico y no penetre en el mismo, tal como ocurre en el caso de la pared exterior. Esto es debido a que la superficie de fricción del borde de la pared interior con la lámina obturadora y la faldilla periférica del recipiente o recipientes es de una magnitud grande, convirtiendo las sucesivas vibraciones dicha energía de fricción en energía térmica, la cual funde el material plástico tanto de la lámina obturadora como de la faldilla periférica del recipiente o recipientes y se consigue una mezcla de ambos materiales, formando así la soldadura.
El hecho de que la pared exterior tenga una altura más grande que la pared interior permite que, cuando la pared exterior ha cortado por completo la lámina obturadora y la faldilla periférica del recipiente, la pared interior solo ha penetrado parcialmente en ambas sin conseguir atravesarlas, subiendo la temperatura en los puntos de contacto entre dicha pared interior y el material plástico, haciendo que la línea de soldadura se dirija hacia el interior desde la línea de corte, quedando ambos separados en una determinada distancia, con lo que se logra así una soldadura más resistente.
La pared interior tiene varias configuraciones en su borde, en especial dependiendo del espesor de la lámina obturadora y de la faldilla periférica del recipiente que ha de ser cerrado de forma estanca.
Otra posibilidad es que la pared interior y la pared exterior se unan de forma integral entre sí, formando una sola pared con un borde "doble", un perfil de corte exterior que tendrá una configuración similar a la descrita anteriormente y un perfil de soldadura interior que podría ser continuo o interrumpido.
Otra modalidad de la invención, que es una variante particular del caso en donde la pared interior y la pared exterior forman una sola pared, incluye zonas de separación situadas en el propio perfil de la pared, entre ambos perfiles y hacia el interior desde el perfil interior y paralelamente al mismo. En dichas zonas, están formadas respectivas cavidades, cuya función, por un lado, es la de producir una línea de soldadura doble y, por otro lado, separar las líneas de soldadura respecto de la línea de corte, con las ventajas que esto implica, tal como un incremento de la rigidez del cordón de soldadura y de la propia unión y un incremento de la estanquidad u obturación.
Por último, para los casos en donde tanto la lámina obturadora como la faldilla periférica son de un pequeño espesor, la configuración del molde a adoptar será especial, concretamente solo consistirá en una pared, estando el borde de la pared interior situado transversalmente en extensión del borde de la pared exterior.
Descripción de los dibujos
Las características de la presente invención se podrán entender mejor y de un modo más claro a través de la siguiente descripción, en donde se ofrece un ejemplo de modalidad, adjuntándose un juego de dibujos como una parte íntegra de dicha descripción, en donde se ha representado lo siguiente con un carácter únicamente ilustrativo y de ningún modo limitativo:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva y en despiece de los diferentes componentes del dispositivo obturador que constituye el objeto de la presente invención.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de cada uno de los moldes que constituyen el dispositivo obturador.
La figura 3 muestra un detalle agrandado de las paredes que constituyen el molde, de acuerdo con una primera modalidad de la invención.
La figura 4 muestra una vista en sección del molde, de acuerdo con una primera modalidad de la invención, antes de iniciarse el proceso de corte y soldadura.
La figura 5 muestra una vista en sección del molde, de acuerdo con una primera modalidad de la invención, una vez finalizado el proceso de corte y soldadura.
La figura 6 muestra una vista en perspectiva y en sección de parte del molde, de acuerdo con una segunda modalidad de la invención.
La figura 7 muestra una vista en perspectiva y en sección de parte del molde, de acuerdo con una tercera modalidad de la invención.
La figura 8 muestra una vista en sección del molde, de acuerdo con una cuarta modalidad de la invención, una vez finalizado el proceso de corte y soldadura.
Descripción detallada de la invención
Como se muestra en la figura 1, el dispositivo para cerrar de forma estanca u obturar recipientes de material plástico, que constituye el objeto de la presente invención, consiste en una pluralidad de sonotrodos 1 que son independientes entre sí, bajo cuyos sonotrodos está dispuesta una lámina de Teflón 2, bajo cuya lámina se encuentra la lámina obturadora 3, la cual está dispuesta justo por encima del recipiente o recipientes 4 que han de ser cerrados de forma estanca, los cuales en este caso son de una configuración aproximadamente rectangular y se encuentran en dos filas unidos entre sí por sus faldillas periféricas 5. La lámina de Teflón 2 y la lámina obturadora 3 y los recipientes 4 están soportadas sobre moldes 6, de manera que los recipientes quedan alojados en los mismos, estando soportadas, en el borde de la pared del molde 6, tanto la porción de lámina obturadora próxima a la faldilla periférica 5 de los recipientes 4 como la propia faldilla periférica 5.
Los moldes 6 están soportados sobre una placa de calentamiento 7, cuya finalidad es la de precalentar los moldes para mejorar y acelerar el funcionamiento perfecto del dispositivo.
La figura 2 muestra un par de moldes 6 dispuestos sobre una placa de calentamiento 7. Los moldes tendrán una configuración similar a la configuración del recipiente o recipientes 4 que han de ser cerrados de forma estanca y dimensiones tales que tanto la lámina obturadora como la faldilla periférica, dispuestas como una extensión en la boca del recipiente, están soportadas sobre el borde de las paredes del molde 6. Además, la placa de calentamiento 7 tendrá aberturas 8 en donde se alojará el recipiente cuando se efectúe la operación de cierre estanco del mismo.
En una primera modalidad de la invención, el molde estará constituido por dos paredes concéntricas situadas de manera coincidente con la faldilla periférica que rodea a la boca del recipiente o recipientes que han de ser cerrados de forma estanca.
El molde tiene una pared interior 9 que efectúa la soldadura entre la lámina obturadora 3 y la faldilla periférica 5 de la boca del recipiente 4, finalizando dicha pared interior 9 en un borde de un perfil de ancho angular grande, es decir, sus flancos forman un ángulo obtuso. En esta primera modalidad de la invención, el borde 10 de la pared interior 9 está interrumpido y adopta totalmente la forma de una pluralidad de proyecciones 11 alineadas entre sí y con dicha pared interior.
El molde tiene otra pared exterior 12 próxima a esta pared interior y situada de forma concéntrica con respecto a la misma, de una altura ligeramente más grande, y que acaba en un borde 13 de un perfil de ancho angular pequeño, es decir, sus flancos forman un ángulo agudo adecuado para causar el corte de la lámina obturadora 3 y de dicha faldilla periférica 5 en una determinada distancia de separación respecto de la línea de soldadura definida por la pared interior 9.
La figura 4 muestra una vista en sección parcial detallada de la zona de corte y soldadura antes de iniciarse el proceso de soldadura, pudiéndose apreciar cómo la pared exterior 12 del molde está dispuesta en posición próxima a la pared interior 9 del mismo, perpendicularmente a la faldilla periférica 5 de la boca del recipiente, estando dispuesta a continuación, por encima de la faldilla, la lámina obturadora 3 y por encima de esta se encuentra la lámina de Teflón 2 sobre la cual se sitúa el sonotrodo 1.
El Teflón es un material anti-adherente que no se adhiere al material plástico cuando este último está caliente, y además soporta una temperatura más elevada que el punto de fusión de dicho material y transmite muy bien vibraciones ultrasónicas.
La lámina de Teflón 2 insertada entre el sonotrodo y la lámina obturadora 3 es muy importante debido a que, gracias a ella, se pueden lograr los siguientes efectos:
-
evitar el contacto directo entre los metales y absorber el ruido,
-
evitar la abrasión del borde de ambas paredes del molde y, por tanto, su desgaste prematuro,
-
atenuar la fricción destructiva que puede generar el contacto directo del sonotrodo 1 con la lámina obturadora 3,
-
mejorar la transmisión de las vibraciones y evitar daños en el sonotrodo 1 como consecuencia de una vibración excesiva transmitida al mismo,
-
mejorar el control de las condiciones críticas entre el punto de soldadura y el punto de destrucción.
En la figura 5, una vista en sección parcial detallada de la zona de corte y soldadura cuando se ha efectuado el proceso de soldadura y corte, puede apreciarse cómo la pared exterior 12 del molde ha cortado tanto la lámina obturadora 3 como la faldilla periférica de la boca del recipiente 4.
La pared interior 9 del molde ha ido más allá del espesor de la faldilla periférica 5 del recipiente y ha penetrado parcialmente la lámina obturadora 3, existiendo una zona 14 de material plástico fundido y mezclado alrededor del borde 10 de la pared interior 9, que en este caso está configurada en forma de proyecciones 13.
En una segunda modalidad de la invención, ambas paredes del molde 6 están unidas, formando una sola pared 15, como se ilustra en la figura 6. En este caso, el borde de la única pared 15 tiene un perfil "doble", por un lado consiste en un perfil exterior continuo 16 y, por otro, consiste en un perfil interior interrumpido 17, configurado en forma de proyecciones 18. Dichas proyecciones para esta segunda modalidad de la invención tienen una configuración aserrada y están ligeramente inclinadas, lo cual hace que las mismas tengan una superficie de fricción grande facilitando así la fusión del material plástico.
En el caso particular de que la lámina obturadora 3 y la faldilla periférica 5 del recipiente sean de un pequeño espesor, se ha considerado una tercera modalidad preferida de acuerdo con el objeto de la invención. Como puede apreciarse en la figura 7, el molde 6 será especial para este caso particular, concretamente consistirá en solo una pared 19, estando el borde de la pared interior situado transversalmente en extensión del borde 20 de la pared exterior, estando el borde 21 de la pared interior interrumpido en este caso.
La figura 8 muestra una cuarta modalidad de la invención, la cual es una variante particular del caso en donde la pared interior y la pared exterior forman una sola pared. En este caso, las zonas de separación están incluidas en la pared del molde 6, la primera zona 24 está situada entre el perfil interior 22 y el perfil exterior 23, y la segunda zona 25 está situada hacia el interior respecto del perfil interior 22. Por todas estas zonas están dispuestas cavidades respectivas paralelamente a dichos perfiles interior y exterior.
Como se aprecia en la figura 8, la lámina obturadora 3 está dispuesta por debajo de la lámina de Teflón 2 y, por debajo de la lámina obturadora, se encuentra la faldilla periférica 5 de la boca del recipiente. En esta representación, el movimiento de corte y soldadura ha finalizado y el material plástico que ha sido calentado por las sucesivas migraciones del sonotrodo 1 (no mostrado en la figura) se funde y se deposita en la primera zona 24 y en la segunda zona 25. Con esta disposición de los perfiles, que están separados por dichas zonas, se consigue, por un lado, la obtención de una línea doble de soldadura y, por otro lado, que las líneas de soldadura queden separadas de las líneas de corte, aumentando así la rigidez del cordón de soldadura y de la unión propiamente dicha, aumentando igualmente el efecto de obturación o cierre estanco.

Claims (5)

1. Un sistema para cerrar de forma estanca recipientes de material plástico, especialmente para cerrar de forma estanca recipientes cuya boca está rodeada por una faldilla periférica (5) en prolongación de la pared, consistente en disponer una lámina obturadora (3) sobre la boca del recipiente o recipientes (4) que han de ser cerrados de forma estanca, soportar la faldilla periférica (5) sobre un molde de soldadura y aplicar vibraciones de ultrasonidos sobre la lámina obturadora (3), en coincidencia con un molde, por medio de sonotrodos independientes (1),
caracterizado porque el molde comprende dos paredes concéntricas (9, 12) situadas de manera coincidente con la faldilla periférica (5) que rodea a la boca del recipiente o recipientes que han de ser cerrados de forma estanca,
una pared interior (9):
que tiene un borde interrumpido que permite la soldadura entre la lámina obturadora (3) y la faldilla periférica (5) de la boca,
una pared exterior (12) de una altura ligeramente más grande, finalizada en un perfil de borde angulado para causar el corte de la lámina obturadora (3) y de dicha faldilla periférica (5) en una determinada distancia variable respecto de la línea de soldadura entre dicha lámina (3) y dicha faldilla periférica (5).
2. Un sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la pared interior (9) y la pared exterior (12) están separadas y son independientes entre sí.
3. Un sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la pared interior (9) y la pared exterior (12) están unidas, formando una sola pared (15).
4. Un sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque están dispuestas dos zonas (24, 25) entre un perfil interior (22) y un perfil exterior (23), paralelamente a dichos perfiles (22, 23) y hacia el interior respecto del perfil interior (22), estando dispuestas por la totalidad de dichas zonas (24, 25) cavidades en donde se acumula el material plástico una vez que este ha sido fundido.
5. Un sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque el borde de la pared interior (9) está situado transversalmente en prolongación del borde de la pared exterior (12).
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