ES2304695T3 - Procedimiento de soldeo para contenedor. - Google Patents

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ES2304695T3
ES2304695T3 ES05718747T ES05718747T ES2304695T3 ES 2304695 T3 ES2304695 T3 ES 2304695T3 ES 05718747 T ES05718747 T ES 05718747T ES 05718747 T ES05718747 T ES 05718747T ES 2304695 T3 ES2304695 T3 ES 2304695T3
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ES
Spain
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head
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ES05718747T
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English (en)
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Gerhard Aisapack Holding SA KELLER
Hugues-Vincent Aisapack S.A. ROY
Jacques AISAPACK S.A. THOMASSET
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Aisapack Holding SA
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Aisapack Holding SA
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Abstract

Procedimiento de fabricación de un contenedor de material plástico que comprende la fijación del borde de una pieza plana y flexible (2) sobre la cara interna de un cuerpo hueco (1), presentando dicha pieza (2) una cara cóncava y una cara convexa, comprendiendo este procedimiento la etapa de puesta en contacto del borde de la pieza (2) con la cara interna del cuerpo hueco (1), caracterizado porque se realiza la etapa de aplicación de una fuerza de empuje o de tracción sobre la parte central (3) de la pieza (2), según una dirección (z) perpendicular a su superficie, para de este modo inducir en la pieza (2) unas fuerzas radiales resultantes de un acercamiento del borde de la pieza (2) contra la cara interna del cuerpo hueco (1).

Description

Procedimiento de soldeo para contenedor.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de contenedores que permite soldar una pieza semirrígida de material plástico que presenta una forma ligeramente cóncava en un extremo de un cuerpo hueco de material plástico.
La presente invención está destinada particularmente, pero no exclusivamente, al campo del envasado de bebidas alimenticias no carbonatadas, tal como los zumos de frutas, la bebida vitaminada, la leche, el té frío, etc.
Otro campo de aplicación de la presente invención es el campo del tubo plástico flexible para el envasado de productos viscosos tales como el dentífrico, las cremas de cuidados corporales, los ungüentos farmacéuticos, los productos alimenticios (mayonesa, ketchup, mostaza), etc.
Un tercer campo de aplicación de la presente invención es el campo de los cartuchos para productos técnicos como la silicona o la masilla.
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Estado de la técnica
La realización de contenedores provistos de una pieza semirrígida sellada en un cuerpo hueco plástico de forma principalmente cilíndrica es una tecnología utilizada frecuentemente en la fabricación de envases.
Un ejemplo de esta aplicación es la fabricación de tubos flexibles en la que el producto es extraído por presión de los dedos sobre las paredes del tubo. Un contenedor de este tipo es realizado mediante el sellado de una cabeza semirrígida en uno de los extremos de un cuerpo hueco cilíndrico denominado comúnmente faldilla. En el campo del tubo flexible, se encuentran faldillas producidas a partir de hojas mono o multicapa enrolladas y soldadas según su dirección longitudinal, así como unas faldillas obtenidas por extrusión (o coextrusión para unos tubos multicapa) de cuerpo hueco. La cabeza del tubo es producida de manera independiente por moldeado por inyección. El sellado de la cabeza del tubo es realizado con ayuda de un mandril que permite mantener en su lugar la faldilla y la cabeza. La literatura relativa a la realización de tubos flexibles es abundante: la patente de Delavy & Keller (DE 4216889) proporciona una buena apreciación de la técnica anterior.
Otro campo de aplicación de esta tecnología es la producción de bolsas flexibles rectas con una pieza semirrígida en uno de sus extremos. Un ejemplo de un envase de este tipo es proporcionado en la patente de Spiess & Sohn (AU 293944) en la que se suelda una cabeza semirrígida a una hoja flexible con forma de tubo cilíndrico para de este modo fabricar una bolsa flexible recta. Michalsky (EP 1362797) presenta también un envase relativamente similar en el que el cuerpo del contenedor puede comprender en sus dos extremos unas piezas semirrígidas aplicadas.
El documento US-A-3934780 describe un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 y un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 11.
Desde un punto de vista técnico, para realizar objetos de este tipo es necesario sellar una pieza semirrígida en un extremo de un cuerpo cilíndrico. Para producir una soldadura de calidad entre el tubo y la pieza aplicada es preciso someter la zona a soldar a las siguientes condiciones: exponer la zona a la temperatura de soldeo del material plástico ejerciendo al mismo tiempo una cierta presión sobre la zona durante cierto tiempo. Existen diferentes maneras de traer el calor para la soldadura de las piezas: calentamiento por aire caliente, calentamiento por inducción, calentamiento por IR, calentamiento por fricción o por ultrasonidos. En todos estos procesos, se ha de ejercer una fuerza regularmente repartida sobre el contorno del tubo a la altura de la pieza a sellar. Los medios mecánicos para ejercer una fuerza de este tipo o presión sobre el contorno del tubo son complicados, impiden o molestan la transferencia de calor y dejan trazas de planos de unión sobre el producto. Comúnmente esta operación se realiza con ayuda de un mandril interior que ejerce una fuerza radial necesaria para el sellado. La utilización de un mandril de este tipo y los métodos de soldeo o de fabricación son bien conocidos en el campo de la producción de tubos flexibles (figura 1; pieza 2). De una forma muy similar también es posible soldar una pieza para formar el fondo de un tubo (figura 2; pieza 15). Por el contrario, es mucho menos evidente sellar un extremo a un tubo cuyo otro extremo está parcialmente o totalmente cerrado, puesto que no es posible utilizar un mandril interior. Ejemplos de este tipo están representados en la figura 1 (sellado de un fondo 15 sobre un tubo con cabeza 2), en la figura 2 (sellado de una cabeza 2 sobre un tubo que presenta un fondo 15) o en la figura 3 (sellado de una pieza intermedia 16 y de un fondo 15 sobre un tubo con una
cabeza 2).
Resumen de la invención
La presente invención propone un procedimiento según la reivindicación 1 y un dispositivo según la reivindicación 11.
La presente invención tiene por objetivo proponer un procedimiento de fabricación de unos contenedores flexibles que permite sellar una pieza de material plástico que presenta una forma ligeramente cóncava en un extremo de un cuerpo hueco de material plástico sin utilizar un mandril en el interior del cuerpo hueco. El procedimiento según la invención propone una manera muy simple para crear la presión necesaria para la soldadura sin la utilización de un mandril interior.
La presente invención permite por lo tanto fabricar unos objetos tales como los mostrados en la figura 1, 2 y 3 y así resolver la problemática citada más arriba.
Con el fin de simplificar, pero de manera no exhaustiva, la descripción y los ejemplos siguientes se limitarán al caso del soldeo de cabezas y de fondos a unos tubos en material laminado que contienen una delgada hoja de aluminio. Esta hoja de aluminio situada en el interior de la estructura de capas del material compuesto da unas excelentes propiedades de barrera al envase y permite al mismo tiempo la utilización de la tecnología de calentamiento por HF que es muy eficaz y elegante. Estos tubos son producidos a partir de una hoja o de una banda de plana multicapa que contiene al menos una capa de aluminio y que comprende una soldadura a recubrimiento longitudinal. El calentamiento por inducción también es utilizado para la soldadura de la cabeza o del fondo. La ausencia de medios mecánicos para producir la fuerza de apoyo y la presión de soldeo hace que la aplicación de la tecnología de la soldadura por inducción sea particularmente favorable puesto que el inductor de HF puede ser colocado muy próximo a la zona a soldar y no es necesario ningún problema de blindaje de pieza mecánica.
El procedimiento según la invención se basa en que se obtiene la presión necesaria para el soldeo de la cabeza o del fondo semirrígido a la faldilla mediante la deformación momentánea o permanente de la pieza semirrígida. Deformando de forma controlada esta pieza, es posible aumentar su diámetro y así la pieza se apoya sobre la faldilla y sobre una herramienta de soldeo dispuesta en el exterior de la faldilla. Así es posible crear una presión uniforme sobre toda la zona a sellar.
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Descripción de las figuras
La figura 1 presenta un contenedor que comprende una faldilla (1), una cabeza convexa (2) y un fondo cóncavo (15).
La figura 2 presenta un contenedor que comprende una faldilla (1), una cabeza cóncava (2) y un fondo convexo (15).
La figura 3 presenta un contenedor que comprende una faldilla (1), una cabeza convexa (2), una pieza intermedia (15) y un fondo cóncavo (14).
Las figuras 4a y 4b presentan el dispositivo según la invención en el caso del soldeo de una cabeza (2) sobre una faldilla (1). La faldilla (1) y la cabeza (2) son colocadas con ayuda de una herramienta de soldeo (10) que comprende una bobina para soldar por HF (11). El extremo de la faldilla (2) y de la cabeza (6) descansan sobre una zona de apoyo de la herramienta (10) que es perpendicular a la dirección Z. La cabeza es sometida a una tracción según la dirección Z con ayuda de una varilla de tracción (8) que presenta un roscado (9) atornillado sobre el fileteado (7) del cuello de la cabeza (3). La figura 4a muestra la cabeza (2) en su estado inicial. En la figura 4b, la cabeza (2) está deformada bajo el efecto de la fuerza de tracción debida a la varilla (8). La deformación de la cabeza (2) crea una fuerza radial que dirige la periferia de la cabeza (5) hacia la cara interna de la faldilla (1).
Las figuras 5a y 5b presentan el dispositivo según la invención en el caso del soldeo de una cabeza (2) en el interior de una faldilla (1). La faldilla (1) es colocada con ayuda de una herramienta de soldeo (10) que se encuentra sobre su contorno exterior y que comprende una bobina para el soldeo por HF (11). La cabeza (6) descansa en su parte cóncava 4 sobre una pieza de soporte anular (14). La cabeza es sometida a una tracción según la dirección Z con ayuda de una varilla de tracción (8) que presenta un roscado (9) atornillado sobre el fileteado (7) del cuello de la cabeza (3). La figura 5a muestra la cabeza (2) en su estado inicial. En la figura 5b, la cabeza (2) es deformada bajo el efecto de la fuerza de tracción debida a la varilla (8). La deformación de la cabeza (2) crea una fuerza radial que dirige la periferia de la cabeza (5) hacia la cara interna de la faldilla (1).
La figura 6 presenta el dispositivo según la invención en el caso del soldeo de una cabeza (2) a una faldilla (1) mientras que el otro extremo del cuerpo hueco únicamente está parcialmente cerrado. La faldilla (1) y la cabeza (2) son colocadas con ayuda de una herramienta de soldeo (10) que comprende una bobina para el soldeo por HF (11). El extremo de la faldilla (2) y de la cabeza (6) descansan sobre una zona de apoyo de la herramienta (6) que es perpendicular a la dirección Z. La cabeza es sometida a un empuje en su parte central (16) según la dirección Z con ayuda de una varilla de empuje (15).
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Descripción detallada
El principio del procedimiento según la invención se explica claramente definiendo las diferentes etapas del procedimiento presentadas en las figuras 4a y 4b:
1)
Se trata de colocar con precisión la faldilla del tubo 1 y la cabeza en el interior de una herramienta de soldeo (10) como se ha representado en la figura 4a. Esta herramienta de soldeo (10) debe recubrir la zona a sellar y guiar la faldilla (2). Esta herramienta comprende una zona perpendicular (12) que permite descansar en ella la faldilla (1) y la cabeza (2) según la dirección Z.
2)
Se engancha una varilla de tracción (8) al gollete de la cabeza (3). Se puede realizar el mantenimiento de las 2 piezas de diferentes maneras: por ejemplo por atornillado de un roscado (9) sobre un fileteado del cuello (7).
3)
La varilla (8) ejerce una fuerza de tracción sobre la cabeza (2) en la dirección Z. La cabeza es mantenida en su lugar por la herramienta de soldeo (10) en la zona de apoyo (12), de ello resulta que la cabeza (2) se deforma, como se ha representado en la figura 4b, a causa de su forma ligeramente cóncava si es de material semirrígido. La deformación de la cabeza (2) crea un ligero deslizamiento hacia el exterior del extremo de la cabeza (6) sobre el apoyo (12) y así un aumento del diámetro de la cabeza. La zona a soldar de la cabeza (5) se apoya así con mayor fuerza y de forma homogénea contra la pared del tubo (2) y contra la zona de apoyo radial de la herramienta (13). De esta forma se obtiene la puesta bajo presión de las dos piezas a sellar.
4)
Se realiza el soldeo por calentamiento local de la faldilla con ayuda de la bobina de inducción (11).
5)
Después del soldeo, la varilla de tracción (8) es disociada de la cabeza (2). Suprimiendo la fuerza de tracción, la cabeza encuentra de nuevo su geometría inicial gracias a las propiedades elásticas del material plástico. Así es fácil descargar el objeto obtenido (faldilla con pieza soldada) de la herramienta de soldeo (10).
Se realizan estas diferentes operaciones con ayuda de piezas mecánicas y/o con ayuda de sobrepresión o depresión en el interior o el exterior del contenedor.
Un punto particularmente ventajoso de la presente invención es que este procedimiento no se limita al sellado de la cabeza del tubo que tiene una abertura en su centro, sino que se puede aplicar asimismo a una pieza cerrada tal como un fondo de tubo.
Otro punto particularmente ventajoso de la presente invención es que este procedimiento no se limita al sellado de piezas en los extremos de una faldilla, sino que también puede ser aplicado en cualquier lugar a lo largo de la faldilla (ver figura 3). A título de ejemplo, pero de forma no exhaustiva, la utilización de piezas intermedias permite compartimentar el contenedor o hacerlo más rígido. Las figuras 5a y 5b presentan el caso del soldeo de una cabeza (2) sobre un lugar de la faldilla (1) que no es un extremo. En este caso, la herramienta de soldeo (10) es un cilindro que rodea la faldilla. La cabeza (2) es mantenida en posición con la ayuda de un soporte (14) colocado en la parte cóncava de la cabeza (4) (figura 5a). Durante la aplicación de la fuerza de tracción por parte de la varilla (8), la cabeza (2) se deforma como se ha representado en la figura 5b y su extremo (6) se desplaza hacia el exterior a causa de la ligera rotación de la cabeza sobre el soporte (14). Así la zona a soldar de la cabeza (5) ejerce una presión radial sobre la faldilla y sobre la zona de apoyo de la herramienta de soldeo (13). El soldeo por calentamiento por HF local de la faldilla es idéntico al descrito anteriormente.
Según otro modo de fabricación de la presente invención, en el caso de cuerpos huecos que están solo parcialmente cerrados por un extremo, también es posible soldar unas piezas de forma ligeramente cóncava sobre el otro extremo del cuerpo hueco aplicando una fuerza de empuje sobre la parte central de la cara interna de dicha pieza (ver figura 6). En este caso, la aplicación de una fuerza de empuje sobre su cara interna permite deformar la pieza para así, aumentar su diámetro aparente y crear una presión necesaria para el soldeo de dicha pieza sobre el cuerpo hueco.
Otro aspecto particularmente ventajoso de la presente invención es que este procedimiento no se limita a contenedores de forma cilíndrica, sino que permite soldar piezas plásticas sobre unos cuerpos huecos flexibles que tienen unas secciones de formas convexas diversas. A título de ejemplo, pero de manera no exhaustiva, se pueden citar los contenedores que tienen una sección oval o poligonal (cuadrado, pentágono, hexágono, etc.) con unos ángulos redondeados.
Debe destacarse que la deformación de la cabeza (2) puede ser permanente y así es posible obtener una cabeza con una forma final diferente de su forma inicial. Esto es posible en el caso de una pieza muy cóncava que puede "girarse" alrededor de esta zona cóncava (4). De esto resulta que la altura del cuello (3) respecto al extremo (6) varía entre el estado inicial y el estado final.
Según otro modo de fabricación de la presente invención es posible soldar unas piezas de forma abombada (cóncava o convexa) sobre la cara interna del extremo libre de un cuerpo hueco de material plástico. En este caso, la aplicación de una fuerza de tracción sobre su parte central permite deformar la pieza para así disminuir su diámetro aparente y así a colocarla en el interior de un cuerpo hueco de un diámetro igual al diámetro exterior de la pieza en su estado inicial. Una vez colocada, se suprime la fuerza de tracción lo que permite a la pieza volver a su forma inicial y así aplicar la periferia de la pieza contra la pared interna del cuerpo hueco. Ajustando el diámetro exterior de la pieza y el diámetro interno del cuerpo hueco se puede controlar la fuerza de presión ejercida sobre la zona de soldeo entre los dos objetos. Seguidamente se realiza el soldeo con ayuda del calentamiento por HF como se ha descrito anteriormente.
Según la presente invención es posible obtener unos contenedores que presentan la particularidad de tener una cabeza y un fondo que comprenden unas soldaduras radiales con el cuerpo cilíndrico que forma el contenedor. Estas soldaduras se distinguen porque se sitúan totalmente en el interior del cuerpo cilíndrico. Por otra parte estos contenedores tienen una cabeza y un fondo que no comprende ninguna zona de contacto con el cuerpo cilíndrico que se sitúa al exterior del cuerpo cilíndrico. Las figuras 1 y 2 presentan dichos contenedores según la invención.

Claims (13)

1. Procedimiento de fabricación de un contenedor de material plástico que comprende la fijación del borde de una pieza plana y flexible (2) sobre la cara interna de un cuerpo hueco (1), presentando dicha pieza (2) una cara cóncava y una cara convexa,
comprendiendo este procedimiento la etapa de puesta en contacto del borde de la pieza (2) con la cara interna del cuerpo hueco (1),
caracterizado porque se realiza la etapa de aplicación de una fuerza de empuje o de tracción sobre la parte central (3) de la pieza (2), según una dirección (z) perpendicular a su superficie, para de este modo inducir en la pieza (2) unas fuerzas radiales resultantes de un acercamiento del borde de la pieza (2) contra la cara interna del cuerpo hueco (1).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas fuerzas radiales son inducidas de forma permanente.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas fuerzas radiales son inducidas temporalmente, en el momento de la fijación de la pieza (2) sobre dicha cara interna.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha fuerza de empuje o de tracción se aplica sobre la cara cóncava de dicha pieza (2).
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha fuerza de empuje o de tracción se aplica sobre la cara convexa de dicha pieza (2).
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se aplica una fuerza de tracción sobre la parte central (3) de dicha pieza (3), mientras dicha pieza (2) es mantenida en posición con ayuda de una contrapieza (13) que descansa únicamente sobre la zona ligeramente cóncava de dicha pieza (2) o sobre el exterior de dicha zona.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3 ó 5, caracterizado porque se aplica una fuerza de empuje sobre la parte central (3) de dicha pieza (2) manteniendo al mismo tiempo esta última en posición con ayuda de una contrapieza (13).
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque:
-
Durante la colocación de dicha pieza (2) en dicho cuerpo hueco (1) y durante el soldeo, dicha pieza (2) es sostenida únicamente sobre la cara exterior.
-
Durante la colocación de dicha pieza (2) en dicho cuerpo hueco (1) se aplica una fuerza radial que deforma dicha pieza (2) y dirige la periferia de dicha pieza (2) hacia el interior para así poder introducirla en dicho cuerpo hueco (1).
-
Durante la operación de soldeo, se suprime la fuerza radial lo que permite a dicha pieza (2) volver a su forma inicial y a la periferia de dicha pieza (2) ejercer una presión sobre la cara interna de dicho cuerpo hueco (1).
9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque dicha fuerza de empuje o de tracción se aplica desde el interior del cuerpo hueco (1).
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende una etapa en la que se deforma la cara cóncava de dicha pieza (2) para hacerla convexa y viceversa.
11. Dispositivo para la fabricación de un contenedor de material plástico constituido por un cuerpo hueco (1) y por lo menos una pieza plana y flexible (2) que forma una superficie curva cuyo borde es fijado a la cara interna de dicho cuerpo hueco (1) caracterizado porque comprende unos medios (8) para aplicar una fuerza de empuje o de tracción sobre la parte central (3) de dicha pieza (2), según una dirección perpendicular a su superficie, para así inducir unas fuerzas radiales dirigidas hacia el borde de la pieza (2).
12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque dichos medios (8) para aplicar una fuerza de empuje o de tracción están adaptados para generar una tracción sobre la parte central (3) de la cara externa de dicha pieza (2).
13. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque comprende unos medios para comprimir de forma radial dicha pieza (2) y porque dichos medios para aplicar una fuerza de empuje o de tracción consisten en la fuerza de retorno inducida por el retorno de la pieza (2) a su forma inicial.
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