ITBO20010242A1 - Apparato con unita' di saldatura ad aria calda ed a bassa inerzia termica, per la termosaldatura di confezioni od imballaggi di materia term - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’ invenzione industriale dal titolo:

“Apparato con unità di saldatura ad aria calda ed a bassa inerzia termica, per la termosaldatura di confezioni od imballaggi di materia termoplastica”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Il trovato trova applicazione industriale nelle macchine per il confezionamento con film di materia plastica termosaldabile, ad esempio di polietilene o di polipropilene, di gruppi di rotoli di carta, ad esempio di carta igienica o di carta da cucina e per queste macchine propone un nuovo apparato per la termosaldatura con ciclo continuo dei lembi sovrapposti delle dette confezioni. Resta comunque inteso che l apparato di cui trattasi, deve intendersi protetto per qualsiasi altro impiego diverso da quello sopra indicato, per il quale potrà risultare idoneo.

Per meglio comprendere gli scopi che il trovato si propone, giova brevemente ricordare che nelle macchine alle quali si fa riferimento, le confezioni vengono in genere inserite in fila indiana, da parte di mezzi posteriori di spinta, tra i rami interni di una coppia di trasportatori paralleli e ad assi verticali, realizzati con nastri a base di Teflon, che marciano nello stesso senso, alla stessa velocità di un trasportatore orizzontale che sostiene le confezioni e che con la faccia opposta a quella a contatto coi lembi sovrapposti delle confezioni stesse, strisciano dapprima su sorgenti di calore che provocano la saldatura dei detti lembi e che poi strisciano su sorgenti di raffreddamento per sottrarre calore ai lembi saldati e per stabilizzarli nella condizione di reciproco fissaggio, prima che le confezioni escano dall’apparato di cui trattasi.

Questi apparati richiedono l’impiego di potenze elettriche notevoli, che rimangono costanti anche al diminuire delle dimensioni delle confezioni da trattare, presentano una elevatissima inerzia termica che determina notevoli problematiche nella fase di avviamento e di arresto della macchina ed hanno i trasportatori teflonati che scorrono con attrito radente sulle sorgenti di riscaldamento e di raffreddamento, che sono soggetti a notevoli usure e che devono essere periodicamente sostituiti. Un altro inconveniente che deriva dagli apparati noti, è rappresentato dal fatto che le zone periferiche delle confezioni che vengono a contatto con la sorgente di calore, prive di materiale confezionato che sottrae parte del calore stesso, tendono a surriscaldarsi ed a rompersi, con intuibili inconvenienti nella qualità della termosaldatura eseguita.

Il trovato intende ovviare a questi e ad altri inconvenienti della tecnica nota, con la seguente idea di soluzione. Nella tecnica della termosaldatura dei film e delle foglie di materia termoplastica, per l’esecuzione di termosaldature con barre saldanti, è noto l’uso di resistenze elettriche a piattina, usualmente confezionate in strette e sottili buste o custodie di materiale antiaderente, usualmente a base di Teflon, caratterizzate da una inerzia termica praticamente nulla, le quali piattine vengono collegate con le estremità ad un circuito elettrico attraverso il quale possono essere riscaldate per effetto Joule e possono essere controllate elettronicamente in temperatura, col controllo dei parametri della corrente elettrica assorbita. In tempi relativamente recenti, usando materiale dello stesso tipo di quello impiegato per le dette piattine, si è riusciti a realizzare delle resistenze elettriche a bassa inerzia termica, a forma di tubo, che vengono riscaldate per effetto Joule ed attraverso le quali viene fatta transitare deU’aria in pressione. I lembi sovrapposti della confezione da saldare, vengono fatti transitare in corrispondenza di una tale resistenza che per anche per irraggiamento riscalda i detti lembi e dalla quale escono dei getti di aria calda che rammolliscono o “plastificano” la parte dei lembi stessi che investe, predisponendoli alla saldatura. Un saldatore di questo tipo è ad esempio descritto nel brevetto USA 6.134.387 (Toss).

Il trovato propone un apparato di saldatura continua sostitutivo di quelli noti citati nell’ introduzione del presente esposto che, al posto della sorgente di calore radiante, prevede l’uso di sorgenti d’aria calda del tipo dianzi detto, le quali possono manifestare la loro azione attraverso trasportatori teflonati del tipo a rete oppure attraverso gli spazi vuoti di trasportatori a cinghie parallele. Le zone della confezione in uscita dall’azione delle sorgenti di aria calda, vengono bloccate e stabilizzate da getti di aria fredda e/o dal contatto con cinghie di trasporto motorizzate, raffreddate e che esercitano sulle dette zone una giusta pressione.

Maggiori caratteristiche del trovato, ed i vantaggi che ne derivano, appariranno meglio evidenti dalla seguente descrizione di alcune forme preferite di realizzazione e di impiego dello stesso, illustrate a puro titolo d’esempio, non limitativo, nelle figure delle quattro tavole allegate di disegni, in cui:

- La fig. 1 è una vista schematica ed in pianta dall’alto dell’apparato secondo il trovato;

- La fig. la illustra schematicamente ed in pianta una variante costruttiva dell’apparato;

- La fig. 2 illustra dei dettagli rilevati secondo la sezione ΙΙ-Π di figura 1 ;

- Le figg. 3 e 4 illustrano schematicamente alcune possibili realizzazioni delle aperture di fuoriuscita dell’aria calda dalle resistenze elettriche delle unità di termosaldatura dell’apparato;

- La fig. 5 illustra una variante costruttiva dell’apparato, rilevata secondo la stessa linea di sezione II-II di figura 1 ;

- Le figg. 6 e 7 illustrano schematicamente ed in prospettiva, altrettante possibili realizzazioni della sorgente di raffreddamento ad aria compressa;

- La fig. 8 illustra in prospettiva una variante costruttiva del trovato.

Con riferimento alle figure 1 e 2 si rileva che le confezioni P in uscita dalla macchina formatrice, spinte posteriormente da uno spintore noto S e ad esempio guidate lateralmente dalle guide fisse G, nonché in appoggio su un trasportatore orizzontale T che marcia nello stesso senso F d’avanzamento del detto spintore, all’uscita dalle dette guide giungono a contatto coi loro lembi laterali e sovrapposti che debbono essere saldati, con una coppia di trasportatori Tl, Τ1, rinviati su assi 101, 101 verticali e tutti od in parte motorizzati per far si che col ramo interno, gli stessi trasportatori marcino nello stesso senso della direzione F di spostamento del trasportatore inferiore T ed alla stessa velocità. Secondo una forma preferita di realizzazione, i trasportatori Tl, Τ1 sono del tipo a cinghie parallele 1, 1, tra loro opportunamente distanziate sulla verticale, ad esempio a sezione tonda e di preferenza realizzate con materiale cattivo conduttore di calore e/od a bassa inerzia termica.

Con un tratto iniziale del ramo interno dei trasportatori Tl, Τ1, le cinghie 1, 1 scorrono ed alloggiano in parte, anche a scopo di protezione del calore (vedi oltre), nelle scanalature rettilinee 102, 102’ di corpi verticali di guida 2, 2’ realizzati preferibilmente con materiale a buon grado di isolamento termico ed elettrico, montati sul telaio di supporto dei detti trasportatori Tl, Τ1, ed eventualmente sottoposti all'azione di mezzi di guida e di molleggio e/o di movimentazione 3, 3' che spingono tali corpi ed il tratto delle cinghie con questi cooperanti, l’uno contro l’altro, per ammorsare convenientemente la confezione interposta P e per far si che questa risulti sottoposta all’azione di trasporto delle stesse cinghie 1, 1. Appositi mezzi, non illustrati, sono previsti per variare la distanza reciproca dei trasportatori Tl, Tl’ e delle parti a questi associate, al variare delle dimensioni delle confezioni da saldare, similmente a quanto previsto negli apparati di tipo noto.

Nello spazio compreso tra le cinghie 1, 1, i corpi di guida 2, 2’ sono provvisti di recessi 4, 4’ rettilinei e paralleli alle dette cinghie, nei quali sono alloggiati direttamente, con sufficiente gioco come dalla figura 2 o con l’interposizione di canalette 5 come dalla figura 5, di materiale con elevate doti di isolamento termico ed anche con funzioni di supporto, delle sorgenti di calore 6, 6’ realizzate ad esempio con resistenze elettriche tubolari e rettilinee ed a bassa inerzia termica, del tipo citato nell 'introduzione del presente esposto, riscaldabili per effetto Joule, che sono rinviate e fissate con le estremità a morsetti 7, 7’ fissati ad esempio sulla faccia posteriore dei corpi 2, 2’, per il collegamento alle sorgenti elettriche di alimentazione e ad una o più sorgenti di alimentazione d’aria compressa, come schematicamente indicato dalle frecce Z, Z’.

I rami rettilinei ed attivi delle resistenze 6, 6’, posti tra i rami attivi delle cinghie 1, 1’, sono opportunamente arretrati rispetto alla superficie con la quale le stesse cinghie 1, 1 toccano e trasportano la confezione P da saldare e come illustrato nel dettaglio delle figure 3 e 4, tali rami attivi delle resistenze sono dotati per tutta o parte della loro lunghezza, di piccoli fori od aperture 8, 8’ che formano degli ugelli orientati in direzione della confezione da saldare, per indirizzare su questa dei getti d’aria calda ed in pressione. Sotto l’azione del calore radiante prodotto dalle resistenze 6, 6’ e sotto l’azione dei getti d’aria calda che escono dai piccoli ugelli 8, 8’ delle stesse resistenze, le porzioni dei lembi sovrapposti della confezione poste tra le cinghie di trasporto 1, 1 vengono sottoposte alla temperatura ed alla pressione necessaria per la reciproca unione con linee di saldatura.

Con 9, 9’ sono indicati dei setti di materiale cattivo conduttore di calore, che isolano le sorgenti di calore dalle zone limitrofe, in particolare dalle vicine sorgenti di raffreddamento, che vedono posizionate tra i trasportatori Tl, Τ1 delle camere 10, 10’ che di preferenza operano a contato con le cinghie 1, 1 per sotrarvi calore per conduzione, che sono dotate di almeno un orifizio 110, 110’ per il collegamento ad una sorgente di mandata d’aria in pressione e fredda od a temperatura ambiente e che sono infine dotate di aperture o fori 11, 11 ’ almeno nelle zone comprese tra le dette cinghie, per erogare dei corrispondenti geti di aria fresca ed in pressione sulle zone saldate delle confezioni, per stabilizzarle e bloccarle prima che le confezioni vengano abbandonate a se stesse. Gli ugelli 11, 11’ possono eventualmente interessare anche le cinghie 1, 1 per meglio raffreddarle.

La variante illustrata nella figura la, prevede che i trasportatori a cinghia Tl, Τ1 siano di lunghezza limitata al contenimento delle sorgenti di riscaldamento ad aria calda e che sugli assi 101, 101 di uscita di tali trasportatori, siano rinviate le cinghie teflonate 12, 12’ di successivi trasportatori T2, T2’, rinviati su assi verticali finali ed anch’essi eventualmente motorizzati 13, 13’ e cooperanti coi rami interni con sorgenti di raffreddamento, ad esempio di tipo noto o del tipo di figura 1, predisposte eventualmente per raffreddare anche le cinghie 1, 1 nel rinvio sugli assi di uscita 101, 101’, il tutto in modo che tali cinghie 12, 12’ tocchino le zone saldate per esercitare su queste una pressione meccanica e per una più direta e rapida trasmissione del raffreddamento.

Al variare delle dimensioni delle confezioni da saldare, dei mezzi non illustrati sono previsti per regolare la distanza tra i trasportatori Tl, Τ1 e tra quelli eventuali T2, T2’ e mezzi sono previsti per ativare le sorgenti di calore 6, 6’ in quantità proporzionata alle stesse dimensioni delle confezioni. Per questo scopo, le resistenze elettriche 6, 6’ potranno essere collegate ad ima unità di alimentazione e di controllo 14 come dalla figura 1, che ne controlla la temperatura variando la corrente elettrica in relazione alle variazioni di resistenza, ed attraverso la quale sarà anche possibile selezionare quali resistenze debbono essere ativate e quali invece debbono rimanere inative. La bassa inerzia termica delle resistenze impiegate eviterà problemi nel caso di arresto improvviso dell’ apparato. In questo caso, una parte dei mezzi indicati schematicamente con 3 e 3’ potrà eventualmente essere abilitata per arretrare opportunamente le sorgenti di riscaldamento 2, 6, 2’, 6’ dai rami attivi dei trasportatori Tl, Τ1 e quindi dal percorso delle confezioni da saldare.

Appositi mezzi potranno infine essere previsti per modificare la posizione in quota relativa delle parti Tl, Τ1, (T2, T2’) e T, al variare delle dimensioni delle confezioni da saldare, per far si che le stesse confezioni risultino sempre correttamente centrate con le resistenze elettriche attivate.

La figura 8 illustra ima variante alla soluzione di figura 1, secondo la quale i trasportatori Tl, Τ1 ad assi verticali, anziché essere del tipo a cinghie, sono formati da nastri reticolari 100, 100’ di materiale resistente al calore ed antiaderente nei confronti della materia plastica che compone le confezioni, che assolvono la doppia fruizione di correttamente trattenere i lembi delle stesse confezioni da saldare mentre questi vengono interessati dall’aria calda che attraversa la struttura reticolare degli stessi nastri. I rami attivi dei trasportatori a nastri reticolari, scorrono dapprima sulle strutture di contrasto 2, 2’ e vengono attraversati dall’aria calda generata dalle resistenze elettriche 6, 6’ e poi scorrono sulle sorgenti di raffreddamento 10, 10’ del tipo descritto o di tipo tradizionale.

Resta inteso che la descrizione si è riferita ad alcune forme preferite di realizzazione del trovato, alle quali possono essere apportate numerose varianti e modifiche costruttive, il tutto per altro senza abbandonare il principio informatore dell’invenzione, come sopra esposto, come illustrato e come a seguito rivendicato. Nelle rivendicazioni, i riferimenti riportati tra parentesi sono puramente indicativi e non limitativi dell’ambito di protezione delle stesse rivendicazioni.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1) Apparato con unità di saldatura ad aria calda ed a bassa inerzia termica, per la termosaldatura dei lembi sovrapposti di confezioni od imballaggi di materia termoplastica, ad esempio di confezioni di rotoli di carta od altri prodotti cartacei, caratterizzato dal comprendere una coppia di trasportatori (Tl, Τ1) paralleli, ad assi verticali e motorizzati (101, 101), formati da qualsiasi struttura flessibile, resistente al calore e permeabile all’aria, che col ramo interno toccano con giusta pressione i fianchi coi lembi sovrapposti da saldare della confezione (P) sostenuta inferiormente ad esempio da un eventuale trasportatore orizzontale e motorizzato (T) che marcia nello stesso senso ed alla stessa velocità dei rami interni dei detti trasportatori laterali, posteriormente ai quali sono disposte longitudinalmente delle sorgenti (6, 6’) che emettono dei getti d’aria calda i quali attraversano i rami attivi interni dei trasportatori verticali di cui trattasi ed investono i lembi delle confezioni, per realizzare su questi delle linee di saldatura, essendo previsti dei mezzi per mantenere una giusta pressione e per raffreddare tali linee di saldatura, prima che le confezioni escano dall’apparato di cui trattasi.
2. 2) Apparato secondo la rivendicazione 1), in cui i trasportatori ad assi verticali (Tl, Tl ’) sono formati da una pluralità di cinghie (1, 1 ’) parallele e tra loro opportunamente distanziate sulla verticale, essendo le dette sorgenti di calore (6, 6’) poste parallelamente ed in posizione arretrata negli spazi vuoti dei rami attivi ed interni dei detti trasportatori a cinghie, in modo che l’aria calda generata dalle dette sorgenti attraversi i detti spazi vuoti ed interessi direttamente i lembi da saldare delle confezioni.
3. 3) Apparato secondo la rivendicazione 2), in cui le dette cinghie (1, 1) sono realizzate con materiali ad alto grado di isolamento termico e/od a bassa inerzia termica.
4. 4) Apparato secondo la rivendicazione 1), in cui le sorgenti (6, 6’) che producono i getti di aria calda, sono resistenze elettriche di forma tubolare, a bassa inerzia termica, riscaldabili per effetto Joule e controllabili in temperatura col controllo della loro resistenza e con variazioni della corrente elettrica assorbita, essendo tali resistenze collegate ad almeno una sorgente di mandata d’aria compressa ed essendo provviste sui rami attivi, rettilinei, paralleli ed opportunamente arretrati rispetto ai rami attivi delle cinghie di trasporto (1, 1), di piccoli fori od aperture (8, 8’) per l’uscita dell’aria calda in direzione dei lembi della confezione da saldare.
5. 5) Apparato secondo la rivendicazione 4), in cui le dette cinghie (1, 1), col tratto del loro ramo attivo che transita in corrispondenza delle resistenze elettriche (6, 6’) di produzione dei getti di aria calda, scorrono protette in canalizzazioni rettilinee di guida (102, 102’) di corpi verticali (2, 2’) realizzati di preferenza con materiale a buon grado di isolamento termico ed elettrico e vincolati al telaio di supporto dei trasportatori (Tl, ΤΓ) con le dette cinghie, con l’eventuale interposizione di mezzi di guida e di molleggio e/o di movimentazione (3, 3’) che mantengono le stesse cinghie con una giusta pressione di contatto con le confezioni da trasportare e da saldare.
6. 6) Apparato secondo la rivendicazione 5), in cui mezzi i detti mezzi (3, 3’) di guida e/o di movimentazione possono essere tali per cui, in caso di arresto improvviso del complesso di saldatura, le resistenze elettriche (6, 6’) delle sorgenti di aria calda vengano repentinamente disalimentate ed arretrate dal percorso delle confezioni da saldare.
7. 7) Apparato secondo la rivendicazione 4), in cui nello spazio compreso tra le canalizzazioni di guida delle dette cinghie (1, 1), i detti corpi verticali (2, 2’) sono provvisti di ulteriori canalizzazioni rettilinee (4, 4’), parallele alle dette canalizzazioni di guida, nelle quali sono alloggiati direttamente o con la interposizione di canalette (5) di materiale con elevato grado di isolamento termico, ed anche con funzioni di supporti, i rami rettilinei attivi delle resistenze elettriche tubolari (6, 6’) che generano i getti di aria calda e che con le loro estremità sono attestate alla parte posteriore dei detti corpi verticali (2, 2’), per il collegamento ai morsetti (7, 7’) del circuito elettrico di alimentazione e di controllo e per il collegamento alle sorgenti di aria in pressione (Z, Z’).
8. 8) Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, in cui a monte ed a valle dei corpi (2, 2’) che portano le resistenze elettriche (6, 6’), sono previsti dei setti (9, 9’) di isolamento termico, per la protezione dei componenti vicini alle dette resistenze elettriche.
9. 9) Apparato secondo la rivendicazione 2), in cui le dette cinghie (1, 1) proseguono per un giusto tratto oltre le resistenze elettriche di riscaldamento (6, 6’) e con la parte opposta a quella a contatto con la confezione saldata scorrono su sorgenti di raffreddamento costituite ad esempio da camere (10, 10’) collegate ad una sorgente di mandata d’aria in pressione e fredda od a temperatura ambiente e provviste di piccoli fori od aperture (11, 11’) per l’erogazione di getti d’aria sulle zone saldate della confezione ed eventualmente anche sulle dette cinghie.
10. 10) Apparato secondo la rivendicazione 2), in cui gli assi (101, 101 ’) di rinvio della estremità finale delle dette cinghie (1, 1), sono posti immediatamente a valle delle resistenze elettriche (6, 6’) di saldatura e su tali assi sono rinviate delle cinghie (12, 12’) preferibilmente con materiale a base di Teflon di ulteriori trasportatori (T2, T2’), destinati al contatto con le zone saldate della confezione, rinviati su rulli finali ed eventualmente anch’essi motorizzati (13, 13’) e che con la parte opposta a quella di contatto con le confezioni, scorrono su stazioni di raffreddamento di qualsiasi adatto tipo, ad esempio del tipo (10, 10’) ad erogazione di getti di aria in pressione e fresca od a temperatura ambiente.
11. 11) Apparato secondo la rivendicazione 1), in cui le resistenze elettriche (6, 6’) sono collegate ad una unità (14) di alimentazione e di controllo, eventualmente predisposta per selezionare le resistenze da attivare in funzione delle dimensioni delle confezioni da saldare.
12. 12) Apparato secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal comprendere dei mezzi che al variare delle dimensioni delle confezioni da saldare, consentono di regolare la distanza reciproca tra i trasportatori (Tl, Τ1, T2, T2’) e di eventualmente variare la posizione relativa in quota di questi stessi trasportatori e del trasportatore orizzontale interposto (T), per far si che i lembi laterali e sovrapposti delle stesse confezioni risultino sempre correttamente disposti nei confronti degli organi di saldatura e di raffreddamento dello stesso apparato.
13. 13) Apparato secondo una qualsiasi o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che secondo una variante costruttiva, i trasportatori ad asse verticale (Tl, Τ1) sono realizzati con nastri (100, 100’) di materiale reticolare, resistente al calore ed antiaderente e col loro ramo attivo transitano dapprima nei confronti delle sorgenti di aria calda (6, 6’) e poi sulle sorgenti di raffreddamento (10, 10’).
14. 14) Apparato con unità di saldatura ad aria calda ed a bassa inerzia termica, per la termosaldatura con ciclo continuo di confezioni od imballaggi di materia termoplastica, realizzato in particolare, in tutto o sostanzialmente, come descritto, come illustrato nelle figure delle quattro tavole allegate di disegno e per gli scopi sopra esposti.