MX2007001653A - Metodo para mejorar el perfil del calor del sellado por induccion. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un metodo para adherir un cuello a un contenedor de plastico. El metodo incluye proporcionar el contenedor con una abertura que tiene una primera superficie de adhesion, proporcionando el cuello con una abertura que tiene una segunda superficie de adhesion, proporcionando un sello de lamina entre la primera superficie de adhesion y la segunda superficie de adhesion, sellando por induccion por lo menos una de la primera y segunda superficies de adhesion usando un campo magnetico generado por una cabeza de sellado por induccion y proporcionado un objeto de influencia del campo cerca del sello de lamina para influir en una porcion del campo magnetico generado por la cabeza de sellado por adhesion.

Description

MÉTODO PARA MEJORAR EL PERFIL DE CALOR DEL SELLADO POR INDUCCIÓN Campo de la Invención La presente invención se refiere generalmente a una botella que tiene un cierre de tapa con un sello caliente por inducción. Más particularmente, la presente invención se refiere a una botella moldeada soplada o contenedor que tiene un sello caliente por inducción mejorado. Antecedentes de la Invención Las filtraciones entre la tapa y la botella es un problema común con las botellas moldeadas sopladas por extrusión en donde las tolerancias de acabado del cuello pueden variar tanto como +/- 0.3 mm. Varios tipos de tapas han sido desarrollados, especialmente para utilizarse para la industria de lácteos, en donde las botellas que se filtran pueden ser un problema importante para los embotelladores y vendedores al menudeo y consumidores. Sin embargo, ninguno de los desarrollos hasta la fecha parece resolver el problema, el cual es inherente en el acabado del cuello moldeado soplado por extrusión de peso ligero. De manera conveniente, la leche ha sido empacada en cartón, empaques superiores, los cuales son notoriamente difíciles de abrir y tienen como resultado numerosas quejas del consumidor acerca del derramamiento de la leche y dificultad para vertirla. El cartón de fibra únicamente es adecuado para el empaque de líquidos hasta una capacidad de 1 .5 litros. Con el objeto de solucionar estos problemas, han sido utilizadas botellas de polietileno de plástico moldeadas sopladas. Estas botellas están provistas con tapas que se vuelven a sellar. Las tapas que se vuelven a sellar generalmente son productos moldeados por inyección. Debido a que el peso es importante en el empaque de los líquidos, tales como la leche, estas tapas deben también ser de peso ligero. Un peso de 2 a 4 gramos generalmente es el máximo que puede ser tolerado. Existe también un problema fundamental para lograr un buen sellado entre un cuello de botella moldeada soplada y una tapa de plástico moldeada por inyección. Esto se debe a que la tolerancia del cuello es del orden de 0.3 mm mientras que ia tolerancia del producto moldeado por inyección, tal como la tapa es de 0.1 mm. Esto significa, que una proporción de las tapas no sellará estrechamente cuando es colocada en sus cuellos. Para todos los diseños de tapas, esto da como resultado dificultades para encajar en la línea de producción y, para los vendedores y distribuidores, los problemas de filtración. El consumidor final también puede tener dificultad para volver a sellar la botella o abrirla en el primer lugar sí la tapa está demasiado estrecha. Se han desarrollado un número de diseños de tapas moldeadas por inyección en un intento para solucionar estos problemas. Por ejemplo, en un diseño de tapa conocido como un sello de válvula o un cierre de sello que se puede plegar, se proporciona un tapón en la tapa el cual se empuja dentro del cuello de la botella y se proporciona una cuerda de inicio múltiple en la pared interior del faldón de la tapa. Este tipo de tapa proporciona un sello doble. El tapón proporciona el sello contra la pared interior del cuello. El segundo sello se proporciona por medio de un borde que se proyecta hacia dentro arriba de las cuerdas en la pared interior de la tapa, el cual se sella contra la pared exterior del cuello. Un anillo desplegable que se puede desprender alrededor del extremo superior de la tapa puede proporcionar la evidencia de violación de este tipo de tapa. Con una tapa hecha de polietileno de baja densidad, es posible dejar la tapa con el anillo adherido, de modo que esto forma una evidencia de la violación y la cual no es muy segura. Otro diseño conocido, es el cierre de sello calentado por inducción (IHS), el cual proporciona un inserto de hoja de lámina delgada asentado dentro de la base de la tapa. En la línea de producción, las botellas llenas con las tapas encajadas son pasadas a través de un calentador por inducción, el cual funde la lámina delgada al cuello de botella. Cuando el consumidor desatornilla la tapa, el cuello de la botella todavía está sellado por la hoja delgada de metal. Este sello de la hoja delgada de metal es separado en una operación separada. La separación del sello da como resultado cabellos pequeños del material de plástico que están siendo elevados en la superficie del cuello de la botella, los cuales pueden inhibir un buen sello que está siendo formado cuando la tapa es reemplazada después de la abertura inicial. El ajuste de los parámetros para el proceso de sellado utilizando un cierre de sello caliente por inducción es crítico con el objeto de lograr un sello el cual sea lo suficientemente débil para permitir que el consumidor pueda desprender la lámina delgada de metal y todavía lo suficientemente fuerte para mantener un buen sello principal con el cuello del contenedor. Debido a que la presencia de la hoja delgada de metal significa que no se puede proporcionar un tapón, la susceptibilidad a la filtración en el hogar del consumidor aumenta conforme el sellado de la tapa es deficiente. La tapa también es relativamente costosa, ya que la provisión de un inserto de lámina delgada que se puede desprender puede agregar tanto como un 20% al costo del contenedor. Spreckelsen McGeough de Little Gawton , Horsell Vale, Woking, Surrey GU21 4QU Gran Bretaña, ha tomado un método diferente para este problema antiguo. El resultado, es un cierre de plástico de aluminio enlazado (o BAP®), una marca registrada de Spreckelsen McGeough, el cual comprende una tapa, un sello de hoja delgada de metal y el cuello de la botella todo en uno, el cual es soldado a una botella de HDPE después del llenado. El cierre BAP consiste de una tapa y un cuello de botella moldeado por inyección de precisión con un borde para poder servir el contenido. El extremo inferior del cuello es sellado con una hoja delgada de aluminio soldada por inducción la cual por ella misma incluye un anillo para desprenderla integrado. La tapa es suministrada ya encajada al cuello de la botella. I nmediatamente después de llenar el contenedor es colocado el cierre BAP en la parte superior de la botella y la superficie inferior de la hoja delgada es soldada al cuello de la botella abierto. Esto da como resultado, un sello altamente efectivo entre la botella y el cierre BAP, el cual es en efecto soldado a cualquier cara de la hoja delgada de aluminio. Cuando la tapa es quitada por el consumidor se abre el contenedor simplemente desprendiendo del área central de la hoja delgada de aluminio utilizando un anillo integrado para desprenderlo y se descarta. La sección anular angosta restante de la hoja delgada de aluminio continua para llevar a cabo su papel soldado junto con las dos partes de la botella. La botella se puede volver a sellar exitosamente utilizando solamente la tapa de resorte. Utilizando un acabado del cuello moldeado por inyección y una tapa moldeada por inyección, se puede lograr fácilmente un sello secundario de alta calidad. Se llevan a cabo pruebas en Spreckelsen McGeough que indican que el sello logrado es bastante superior al logrado utilizando la tapa de válvula convencional o la tapa de hoja delgada de lámina de metal. El papel del cierre BAP para reducir la filtración en las botellas moldeadas sopladas por extrusión es claro, pero existen otras ventajas. Para el fabricante de las botellas existe un ahorro importante en el material, con la capacidad de utilizar hasta botellas de peso más pequeño. El hecho de que el cuello de la botella sea encajado después del llenado divorcia totalmente el acabado del cuello de la apertura de llenado, en otras palabras, una apertura de llenado de diámetro mucho más grande puede ser diseñada dentro de la botella, independientemente del tamaño de la tapa seleccionada, aumentando las velocidades de llenado y haciendo posible que los embotelladores aumenten la producción del equipo existente. Una desventaja de muchos de los sellos de hoja delgada de metal es la dificultad para quitarlos, ya sea debido a que están soldados de una manera demasiado firme a la botella, o debido a que la lengüeta para jalarlo es demasiado pequeña para sujetarla. El anillo para desprender de la hoja delgada BAP proporciona una evidencia contra violaciones, y también elimina el problema. Y ei borde moldeado de precisión hace fácil verter aún desde una botella de leche de 3 ó 5 litros de peso ligero. Debido a que los acabados del cuello de PET son moldeados por inyección no presentan el problema de filtración que se puede encontrar en las botellas de HDPE, pero la tecnología BAP también tiene aplicaciones potenciales en llenados asépticos, la esterilización del llenado y otras áreas. El cierre de la tapa con un sello caliente por inducción mejorado de acuerdo con la presente invención es particularmente útil con acabados soplados de boca amplia. Breve Descripción de la Invención Las modalidades particulares de la presente invención proporcionan un método para unir un cuello a un contenedor de plástico. El método incluye proporcionar el contenedor con una abertura que tiene una primera superficie de enlace, proporcionando el cuello con una abertura que tiene una segunda superficie de enlace y proporcionando un sello de hoja delgada de metal entre la primera superficie de enlace y la segunda superficie de enlace, sellando por inducción por lo menos una de la primera y segunda superficies de enlace al sello de la hoja delgada de metal utilizando un campo magnético generado por una cabeza de sellado por inducción y proporcionando un objeto que influye en el campo cerca del sello de la hoja delgada de metal para influir en una porción del campo magnético generado por la cabeza de sellado por inducción. Otras modalidades de la presente invención proporcionan una cabeza de sellado por inducción para unir un cuello a un contenedor de plástico, teniendo el contenedor una abertura por lo menos parcialmente rodeada por una primera superficie de enlace y teniendo el cuello una abertura por lo menos parcialmente rodeada por una segunda superficie de enlace. La cabeza de sellado tiene un generador de campo magnético para generar un campo magnético que va a ser absorbido por el sello de hoja delgada de metal colocado entre la primera superficie de enlace y la segunda superficie de enlace, y por lo menos una porción de la energía creada por la absorción del campo magnético por el sello de hoja delgada de metal ocasiona que el sello de hoja delgada de metal sea enlazado a por lo menos una de la primera y segunda superficie de enlace. La cabeza de sellado también tiene un objeto que influye en el campo localizado cerca del sello de hoja delgada de metal para influir en una porción del campo magnético, generado por el generador de campo magnético. Influyendo en la porción del campo magnético, el objeto que influye en el campo previene que la porción del campo magnético caliente el sello de la hoja delgada de metal en un área particular del sello de la hoja delgada de metal . Los objetivos y ventajas adicionales, así como la estructura y función de las modalidades preferidas podrán ser apreciados a partir de la consideración de la descripción, los dibujos y los ejemplos. Breve Descripción de los Dibujos Las anteriores y otras características y ventajas de la presente invención podrán ser apreciadas, a partir de una descripción más particular de una modalidad preferida de la invención, tal y como lo ilustran los dibujos adjuntos, en donde los números de referencia similares generalmente indican elementos estructuralmente similares, idénticos y/o similares funcionalmente. La figura 1 muestra una comparación de las temperaturas utilizando un objeto de metal de acuerdo con la presente invención, y no utilizando dicho objeto; La figura 2 muestra una temperatura promedio de la hoja delgada de metal para el diseño de bobina en inducción de corriente; La figura 3 muestra la temperatura máxima de la hoja delgada de metal para el diseño de la bobina de inducción de corriente; La figura 4 muestra la hoja delgada de metal cuando es sellada por una cabeza de sellado por inducción regular; La figura 5 muestra la hoja delgada de metal siendo sellada con el metal colocado en el centro del objeto; y La figura 6 muestra una imagen digital del cierre BAP con la hoja delgada de metal sellada por inducción a la misma. Descripción Detallada de la Invención Las modalidades de la presente invención se explican más adelante. Al describir las modalidades de ejemplo, se empleó terminología específica por razones de claridad. Sin embargo, la presente invención no pretende ser limitada a la terminología específica seleccionada de este modo. Aunque se discuten modalidades de ejemplo, deberá quedar entendido que esto se hace solamente con propósitos de ilustración . Un experto en la técnica reconocerá que otros componentes y configuraciones pueden ser utilizados sin salirse del espíritu y alcance de la presente invención. Todas las referencias aquí citadas están incorporadas como referencia como si cada una de ellas hubiera sido incorporada individualmente. La presente invención consiste de un nuevo diseño de cabeza de sellado por inducción que soluciona las fallas de la corriente de la extracción de un anillo de cierre BAP de 63+ mm. Estas fallas de la extracción del anillo son debidas a la entrada de calor excesivo dentro de áreas enlazadas sensibles al calor. La presente invención permitirá que la orilla exterior de la hoja delgada de metal selladora alcance una temperatura de sellado apropiada mientras que evita que la temperatura interior de la hoja delgada de metal se caliente más allá de la falla de enlace de la extracción del anillo. La presente invención también tendrá la capacidad para reducir la cantidad de calor que entra en el producto, pero todavía mantener una cantidad correcta de calor que es requerida para generar un sello correcto. Reduciendo la cantidad de calor que llega dentro del producto, el cliente tiene menos de una oportunidad para obtener un producto que tiene un sabor u olor a quemado. El método anterior consiste de una lámina de metal delgada la cual generará un campo magnético cuando es suministrado un montaje grande a la bobina. Este campo magnético entonces es absorbido dentro de la hoja de metal de aluminio delgada que ocasiona que se caliente. Debido a que la hoja de aluminio delgada tiene una capa de plástico en la hoja de metal delgada, el plástico también se calienta. Las desventajas de este sistema es que el operador debe de tener un ajuste del sistema a un nivel que proporcione un sello adecuado pero que no exceda esa temperatura o la hoja delgada de metal se quemará y ocasionará que el producto tenga un olor/sabor a quemado. Aunque este equilibrio ha sido obtenido en la industria actual, no se ha obtenido para los sistemas de cierre BAP. El cierre BAP tiene una hoja delgada de aluminio con una capa de plástico en cada lado de la hoja delgada de aluminio. Cuando la hoja delgada de aluminio es calentada, derrite el plástico y llegará a enlazarse con las partes que hacen interfase (tapa de la botella). El problema que surge es que cuando una tapa tiene un punto de fusión inferior que el de la botella (el plástico en las láminas de metal delgadas tienen dos puntos de fusión diferentes), el punto de fusión inferior será alcanzado y perderá su resistencia de enlace mientras intente enlazar la temperatura más alta del punto de fusión. La presente invención coloca un objeto de metal el cual puede ser enfriado de manera fluida dentro de la cabeza de la bobina de inducción. Este objeto, el cual puede ser, por ejemplo, un tubo o una línea de enfriamiento maquinada, absorberá las corrientes del campo de inducción (ya que es metal) en áreas en que la hoja delgada de metal no debe calentarse y luego el calor sería eliminado del objeto de metal por el sistema de enfriamiento. La ventaja es que la presente invención puede evitar la falla de los cierres BAP cuando están siendo sellados en un empaque de PET. También se quitará el calor que llega dentro del producto el cual evitará que los consumadores obtengan productos con sabor u olor a quemado. La presente invención toma una cabeza de bobina de inducción (posiblemente, una configuración redonda de la bobina) y la implementa, por ejemplo, en cualquiera de las siguientes configuraciones: 1 ) un tubo de cobre o una pieza de metal maquinada será colocada en la cabeza de inducción en el interior de la bobina de inducción y las líneas de enfriamiento saldrán a través de la parte superior de la bobina; o (2), la placa metálica con las líneas de enfriamiento correspondientes será montada a la base de la bobina de inducción. Las figuras 2 y 3 muestran los perfiles de temperatura de diferentes ajustes de potencia y la duración de tiempo en que fueron aplicados los ajustes de potencia correspondientes de acuerdo con la presente invención. Estas dos gráficas muestran la temperatura promedio de la hoja delgada de metal y también la temperatura máxima de la hoja delgada de metal para el diseño de la bobina de inducción de corriente. La figura 1 muestra las temperaturas promedio y máxima para una cabeza de sellado de inducción regular (sin un inserto de metal) en diferentes ajustes de potencia. Esta gráfica también muestra las temperaturas promedio y máxima que fueron obtenidas para una cabeza de sellado por inducción con un inserto de metal por un tiempo de 4 segundos, en un ajuste de potencia de 6. La diferencia en la gráfica muestra que un inserto de metal reduce la temperatura promedio mientras mantiene (o aumenta) la temperatura máxima. Colocando un objeto metálico o cualquier material que absorberá el campo de inducción, se puede controlar la temperatura en el centro de la lámina delgada de metal. Otras áreas de la lámina delgada de metal pueden también ser controladas pero el ejemplo explicado se enfoca al centro de la lámina delgada de metal debido a que, es en donde existe el anillo de extracción. La temperatura máxima para la modalidad actualmente preferida (cierre de polipropileno a un empaque de PET) debe de ser en el extremo exterior de la lámina delgada de metal, el cual está en donde hace contacto el empaque de PET. La presente invención está enfocada actualmente en el material PET debido a que tiene una temperatura de punto de fusión más alto (aproximadamente 287.77°C (550°F)) que el polipropileno (aproximadamente 126.66°C (260°F)).

Las figuras 4 y 5 muestran el perfil de temperatura de la lámina delgada de metal cuando logra el punto máximo en el proceso de sellado. La figura 4 muestra la hoja delgada de metal cuando es sellada con la cabeza regular de sellado por inducción. La figura 5 muestra la lámina delgada de metal siendo sellada con el metal colocado cerca del centro de la hoja delgada de metal. Como se puede apreciar fácilmente de las temperaturas máxima y mínima de las figuras 4 y 5, la presente invención puede disminuir la temperatura en donde reside el metal. La figura 6 muestra una imagen digital del cierre BAP con la lámina delgada de metal sellada por inducción a la misma. Las modalidades ilustradas y explicadas en la presente descripción pretenden solamente enseñar a los expertos en la técnica el mejor modo conocido para los inventores para hacer y utilizar la presente invención. Nada de esta descripción deberá ser considerada como que limita el alcance de la presente invención. Todos los ejemplos presentados son representativos y no limitativos. Las modalidades descritas anteriormente de la presente invención pueden ser modificadas o variadas, sin salirse de la invención, como lo pueden apreciar los expertos en la técnica a la luz de las enseñanzas anteriores. Por lo tanto, deberá quedar entendido que dentro del alcance de las reivindicaciones y sus equivalentes, la presente invención puede ser practicada de otro modo que el específicamente descrito.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1 . Un método para adherir un cuello a un contenedor de plástico, el cual comprende: proporcionar el contenedor con una abertura que tiene una primera superficie de enlace; proporcionar el cuello con una abertura que tiene una segunda superficie de enlace; proporcionar un sello de hoja delgada de metal entre la primera superficie de enlace y la segunda superficie de enlace; sellar por inducción por lo menos una de la primera y segunda superficies de enlace al sello de la hoja delgada de metal utilizando un campo magnético generado por una cabeza de sellado por inducción; y proporcionar un objeto que incluye en el campo cerca del sello de la hoja delgada de metal para influir en una porción del campo magnético generado por la cabeza de sellado por inducción. 2. El método tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque el objeto que influye en el campo es enfriado por un aparato de enfriamiento. 3. El método tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque el sello de la hoja delgada de metal es enlazado a la segunda superficie de enlace antes de que la cabeza de sellado por inducción selle por inducción a la primera superficie de enlace al sello de la hoja delgada de metal. 4. El método tal y como se describe en la reivindicación 3, caracterizado porque el contenedor de plástico es llenado con un producto antes de que el sello de la hoja delgada de metal sea enlazado a la segunda superficie de enlace. 5. El método tal y como se describe en la reivindicación 4, caracterizado porque se aplica una tapa al cuello antes que el sello de la hoja delgada de metal sea enlazada a la segunda superficie de enlace. 6. El método tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque el sello de la hoja delgada de metal es proporcionado con un anillo de extracción para abrir desprendiendo el sello de una hoja delgada de metal. 7. El método tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque el objeto que influye en el campo es un objeto de metal. 8. El método tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque el objeto que influye en el campo es un objeto que se puede magnetizar. 9. El método tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque el objeto que influye en el campo absorbe la porción de un campo magnético. 10. Una cabeza de sellado por inducción para enlazar un cuello a un contenedor de plástico, teniendo el contenedor una abertura por lo menos parcialmente rodeada por una primera superficie de enlace, teniendo el cuello una abertura por lo menos parcialmente rodeada por una segunda superficie de enlace, comprendiendo la cabeza de sellado; un generador de campo magnético para generar un campo magnético que va a ser absorbido por un sello de lámina delgada de metal colocado entre la primera superficie de enlace y la segunda superficie de enlace, por lo menos una porción de la energía creada por la absorción del campo magnético por el sello de hoja de metal delgada que ocasiona que el sello de hoja delgada de metal sea enlazado por lo menos a una de la primera y segunda superficies de enlace; y un objeto que influye en el campo localizado cerca del sello de lámina delgada de metal para influir en una porción del campo magnético generado por el generador de campo magnético, en donde, influyendo la porción del campo magnético, el objeto que influye en el campo evita que la porción del campo magnético caliente el sello de lámina delgada de metal en un área particular del sello de lámina delgada de metal. 1 1 . La cabeza de sello tal y como se describe en la reivindicación 10, caracterizada porque el objeto que influye en el campo comprende además un aparato de enfriamiento que elimina el calor del objeto que influye en el campo. 12. La cabeza de sellado tal y como se describe en la reivindicación 10, caracterizada porque el objeto que influye en el campo es un objeto de metal. 13. La cabeza de sellado tal y como se describe en la reivindicación 10, caracterizada porque el objeto que influye en el campo es un objeto que se puede magnetizar. 14. La cabeza de sellado tal y como se describe en la reivindicación 10, caracterizada porque el objeto que influye en el campo absorbe la porción del campo magnético.