MX2014010071A - Metodo para formar envases. - Google Patents

Abstract

En la presente descripción se describe un método y un aparato para formar, llenar y sellar envases de dosis unitarias para productos de consumo. Se describe, además, un sistema de llenado con un sistema de control de llenado. Aunque el sistema de llenado se describe en conjunto con un método para formar, llenar y sellar envases de dosis unitarias, el sistema de llenado y el sistema de control de llenado se pueden usar en otros procesos dosificadores.

Description

MÉTODO PARA FORMAR ENVASES CAMPO DE LA INVENCIÓN En la presente descripción se describe un método y un aparato para formar, llenar y sellar envases de dosis unitarias para productos de consumo. Se describe, además, un sistema de llenado con un sistema de control de llenado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las dosis unitarias de productos líquidos, tales como champú y acondicionador para el cabello, se colocan, frecuentemente, en envases planos relativamente delgados conocidos como "sachets" o bolsitas. Típicamente, estas bolsitas se proporcionan con propiedades de barrera contra el vapor de agua para evitar la pérdida de agua del producto en el envase a través del tiempo. Las bolsitas de este tipo se fabrican, generalmente, mediante el uso de procesos de formado, llenado y sellado vertical (VFFS).

Existen procesos actuales para el formado, llenado y sellado vertical, tanto continuos como discontinuos. Los procesos de formado, llenado y sellado vertical (VFFS) emplean, típicamente, un conjunto de toberas de llenado que se insertan entre dos capas de material usadas para formar el envase. Las toberas se deben prender y apagar después de llenar cada envase. Para procesos en movimiento discontinuos, el llenado se produce mientras la película o el material de envasado está en movimiento, y la película se detiene durante el proceso de sellado. Incluso para procesos continuos, donde todas las operacbnes se realizan sobre tramas en movimiento, las velocidades quedan limitadas por el proceso de llenado. Se necesita contar con la capacidad de dosificar exactamente la cantidad deseada de líquido en tiempos de ciclos de dosificación extremadamente cortos.

Existen, además, procesos para el formado, llenado y sellado horizontal. Los ejemplos de procesos de formado, llenado y sellado horizontal se describen en la publicación del PCT núm. WO 2004/033301 A1, Smith, y col.; la publicación de la solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2005/0183394 A1 ; y la patente europea EP 1 375 351 B1 , Lauretis, y col.

Algunos de estos procesos pueden incluir el termoformado de una porción del material de envasado.

Sin embargo, continúa la búsqueda de procesos mejorados de formado de envases y sistemas de llenado. Particularmente, existe la necesidad de contar con procesos más rápidos para producir bolsitas, especialmente, bolsitas que comprenden películas fabricadas con barreras contra el vapor que no pueden termoformarse sin interrumpir este tipo de barrera.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN En la presente descripción se describe un método y un aparato para formar, llenar y sellar envases de dosis unitarias para productos de consumo.

En una modalidad, el método comprende un proceso para fabricar un envase; el proceso comprende las etapas de: a) colocar una primera trama de material que tiene una configuración original no desviada adyacente a un elemento que tiene una cavidad en él; b) desviar, temporalmente, una porción de la primera trama de material hacia abajo en la cavidad para formar una porción desviada de la primera trama de material, en donde la porción desviada de la primera trama de material está sustancialmente libre de deformación plástica; c) depositar un producto sobre la primera trama de material; d) colocar una segunda trama de material sobre la primera trama de material y el producto; y e) cerrar, al menos parcialmente, y sellar la primera trama de material que tiene la porción desviada a la segunda trama de material a lo largo de una o más líneas de sellado.

En una modalidad, el aparato comprende una primera zona de alimentación para recibir un suministro de una primera trama de material y un elemento que tiene una cavidad en él. El elemento que tiene la cavidad en él está ubicado corriente abajo de la primera zona de alimentación. Una porción de una primera trama de material puede desviarse, temporalmente, en la cavidad. La cavidad comprende una base y un par de paredes laterales. En esta modalidad, el elemento que tiene la cavidad en él comprende una banda en movimiento que tiene una superficie, y la banda se mueve en una dirección de máquina, en donde la superficie de la banda forma una base de la cavidad, y el elemento comprende, además, porciones de borde lateral longitudinal que forman las paredes laterales de la cavidad. El aparato puede comprender, además, un dispositivo dosificador para aplicar un producto sobre la porción de la primera trama de material que está sobre la cavidad. El dispositivo dosificador está ubicado en una zona de dosificación por encima del elemento que tiene una cavidad en él. El aparato puede comprender, además, una segunda zona de alimentación para recibir un suministro de una segunda trama de material. La segunda zona de alimentación puede ubicarse corriente abajo del dispositivo dosificador, en donde una segunda trama de material puede estar dispuesta para quedar encima de la primera trama de material con el producto sobre ella. El aparato puede comprender, además, un dispositivo sellador ubicado corriente abajo de la segunda zona de alimentación para sellar entre sí una primera y segunda tramas de material con un producto entre ellas.

Se describe, además, un sistema de llenado con un sistema de control de llenado. El sistema de llenado y el sistema de control de llenado pueden usarse en el método descrito en la presente descripción, así como en otros procesos de dosificación, y pueden comprender invenciones por derecho propio.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista frontal esquemática de una modalidad de una bolsita.

La Figura 2 es una vista en perspectiva esquemática de un proceso de formado, llenado y sellado vertical.

La Figura 3 es una vista en perspectiva esquemática de una modalidad de un método y un aparato para formar un envase.

La Figura 4 es una vista en sección transversal esquemática de una porción de un aparato que tiene dos carriles paralelos para formar envases, con una boquilla de llenado para cada carril.

La Figura 5 es una vista en sección transversal esquemática de una porción del aparato para desviar, mecánicamente, la trama inferior de material en las cavidades.

La Figura 6 es una vista superior esquemática de la porción del aparato mostrada en la Figura 5.

La Figura 7 es una vista en sección transversal esquemática de una porción del aparato para desviar la trama inferior de material en una cavidad.

La Figura 8 es una vista en perspectiva esquemática de una modalidad alternativa de una porción del aparato para llevar la trama inferior de material en una cavidad en la que el fondo de la cavidad está formado por una banda en movimiento.

La Figura 9 es una vista en perspectiva esquemática de la deformación de la trama inferior de material con dosis del producto depositadas sobre ella.

La Figura 10 es una vista en perspectiva esquemática de una modalidad alternativa de una porción del aparato para llevar la trama inferior de material en una cavidad mostrada en la Figura 8, y la cavidad está formada en bolsillos distintos.

La Figura 11 es una sección transversal esquemática de otra modalidad de un aparato formador que comprende una placa inferior y una placa superior que incluyen, cada una, bandas en movimiento, para usar en un aparato que tiene un ancho de dos carriles.

La Figura 12 es una sección transversal esquemática de una variante del aparato formador mostrado en la Figura 11 , en la que solo se muestra la placa superior.

La Figura 13 es una vista en sección transversal de una tobera para usar en el sistema de llenado.

La Figura 14 es una vista en perspectiva esquemática del extremo de una tobera que tiene un orificio circular y un mecanismo de corte.

La Figura 15 es una vista en perspectiva esquemática del extremo de una tobera que tiene un orificio en forma de ranura y un mecanismo de corte.

La Figura 16 es una vista en perspectiva esquemática de un sistema de llenado para llenar receptáculos.

La Figura 16A es un diagrama esquemático de un sistema de control de llenado.

La Figura 16B es un diagrama esquemático de un sistema de control de llenado alternativo.

La Figura 17 es una sección transversal esquemática que muestra tramas superior e inferior de material no deformadas.

La Figura 18 es una sección transversal esquemática de una modalidad en la que las tramas superior e inferior de material se deforman en la dirección transversal a la máquina.

La Figura 19 es una vista lateral esquemática de una modalidad completa de un método y un aparato de HFFS en el que las secciones que forman la trama superior e inferior se combinan con los mecanismos de sellado.

La Figura 20 es una vista lateral esquemática de una modalidad de una porción del aparato que se usa para formar sellos en dirección transversal a la máquina.

La Figura 21 es una vista lateral esquemática de otra modalidad de una tobera de llenado.

La Figura 22 es una vista parcialmente recortada de la tobera de llenado mostrada en la Figura 21.

La Figura 23 es una vista en perspectiva de una modalidad de un componente de tobera para la tobera mostrada en las Figuras 21 y 22.

La Figura 24 es una vista en perspectiva de una modalidad de un tapón para la tobera de llenado mostrada en las Figuras 21 y 22.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la presente descripción se describe un método y un aparato para formar, llenar y sellar envases de dosis unitarias para productos de consumo. Se describe, además, un sistema de llenado con un sistema de control de llenado. Aunque el sistema de llenado se describe en conjunto con un método para formar, llenar y sellar envases de dosis unitarias, el sistema de llenado y el sistema de control de llenado se pueden usar en otros procesos dosificadores.

El envase de dosis unitaria puede tener cualquier configuración adecuada. El contenido del envase puede estar en cualquier forma adecuada que incluye, pero no se limita a, sólidos, líquidos, pastas y polvos. En la presente descripción, el término "fluido" puede usarse para incluir tanto líquidos como pastas.

En ciertas modalidades, los envases de dosis unitarias comprenden bolsitas que se llenan con productos que pueden incluir productos para el cuidado personal o productos para el cuidado del hogar que incluyen, pero no se limitan a: champús, acondicionadores para el cabello, colorantes para el cabello (tinturas y/o reveladores), detergentes para lavandería, suavizantes de telas, detergentes para el lavado de vajilla, y pasta dental. Las bolsitas pueden contener otros tipos de productos que incluyen, pero no se limitan a, productos alimenticios, tales como ketchup, mostaza, mayonesa, y jugo de naranja. Típicamente, estas bolsitas son planas y relativamente delgadas y, en algunos casos, se proporcionan con propiedades de barrera contra el vapor de agua para evitar la pérdida de agua del producto en el envase con el tiempo, o la entrada no prevista de agua en el producto desde el exterior del envase.

La Figura 1 muestra un ejemplo no limitante de una bolsita 10 que está en la forma de una bolsita de la materia anterior. La bolsita 10 tiene una parte delantera 12, una parte posterior 14, una periferia 16, dos lados 18, una parte superior 20 y una parte inferior 22. La bolsita 10 tiene, además, un sello 24 alrededor de la periferia. La bolsita puede tener cualquier configuración adecuada que incluye, pero no se limita a, la forma rectangular mostrada. La bolsita puede tener cualquier dimensión adecuada. En una modalidad, la bolsita es de 48 mm x 70 mm, y tiene un área sellada de 5 mm de ancho alrededor de los cuatro lados. Las dimensiones del bolsillo 26 dentro de la bolsita (ancho W y longitud L) son de 38 mm x 60 mm.

El envase, tal como la bolsita 10, se puede fabricar con cualquier material adecuado. Los materiales de envase adecuados incluyen películas, y materiales de tela tejida o no tejida (en los casos en donde el bolsita contiene un producto sólido), o laminares de cualquiera de los anteriores. Si se deseara, el material de envase puede comprender una barrera contra líquidos y/o vapor en la forma de una capa o un recubrimiento. Los materiales de envase pueden comprender materiales no solubles en agua o, para algunos usos, materiales solubles en agua. Todas las distintas porciones de la bolsita (u otro tipo de envase) se pueden fabricar con los mismos materiales. En otras modalidades, las distintas porciones del envase se pueden fabricar con materiales diferentes. En una modalidad, la bolsita 10 se fabrica con dos trozos de la misma película que forman la parte delantera 12 y la parte posterior 14 de la bolsita. La película puede ser cualquier tipo de película adecuada que incluye películas de una sola capa y laminares.

El módulo elástico del material de envase para una bolsita puede variar desde un valor mayor o igual que aproximadamente 1000 N/m (tal como para una tela no tejida de polietileno de baja densidad) hasta aproximadamente 90,000 N/m para películas y laminares que comprenden películas. El módulo elástico del material de envase puede estar dentro de cualquier intervalo menor que esté dentro del intervalo mencionado anteriormente. Por ejemplo, en algunas modalidades de películas y laminares que comprenden películas, el módulo elástico puede variar de aproximadamente 45,000 a aproximadamente 85,000 N/m.

En una modalidad, el material de envase es un laminar que comprende las siguientes tres capas: una película de tereftalato de polietileno (PET) de un grosor de 9 mieras; una película de polipropileno biaxialmente orientado metalizado por vacío con barrera contra el vapor (VM BOPP) de un grosor de 18 mieras; y una película de polietileno (PE) de un grosor de 30-50 mieras. Las capas de PET y PE se adhieren a la película VM BOPP con adhesivos. En esta película, la capa de PET comprende la superficie externa de la bolsita, y la capa de polietileno comprende una capa selladora en el interior de la bolsita. Las propiedades de barrera contra el vapor de agua para esta película son importantes para evitar la pérdida de agua del producto dentro de la bolsita con el tiempo antes de que sea usado por el consumidor. La película tiene una velocidad de transmisión de vapor de agua deseada menor o igual que aproximadamente 0.4 gramos/m2/día. El módulo promedio en dirección de máquina de esta película de laminar es aproximadamente 63,000 N/m, y el módulo promedio en dirección transversal a la máquina es aproximadamente 75,000 N/m.

La Figura 2 muestra un proceso de formado, llenado y sellado vertical (VFFS) y un aparato 30 para fabricar bolsitas. Como se muestra en la Figura 2, se introducen en el aparato dos tramas de material 32 y 34 para formar las bolsitas y se alimentan en el proceso en una dirección verticalmente descendente. Se inserta una tobera de llenado 36 entre las tramas 32 y 34. La punta 38 de la tobera de llenado 36 (cuya vista queda obstruida por la segunda trama 34) se señala con la punta de la flecha 38. Los sellos verticales se forman a lo largo de los lados de las tramas 32 y 34 con mecanismos de sellado vertical 40. Un mecanismo de sellado transversal 42 se ubica debajo de la punta 38 de la tobera de llenado 36. El mecanismo de sellado transversal 42 forma el sello que está ubicado en la parte superior de una bolsita y la parte inferior de la bolsita siguiente. Una perforación o un mecanismo cortador 44 se ubica debajo del mecanismo de sellado transversal 42 y forma perforaciones 46 a través del sello formado por el mecanismo de sellado transversal 42. Un envase terminado o bolsita 10 se muestra en la parte inferior de la Figura 2.

La versión simplificada del aparato 30 mostrada en la Figura 2 tiene un ancho de un solo carril (el ancho de un envase). Se conoce proporcionar estos aparatos con múltiples carriles verticales paralelos. Sin embargo, aun en estos aparatos de múltiples carriles, debido a la configuración del proceso de formado, llenado y sellado vertical, cada carril tendrá solamente una sola tobera de llenado. El flujo de producto, ya sea líquido o polvo, debe tener un corte limpio para no contaminar el sellado del envase. La capacidad de un conjunto de toberas de llenado, que se insertan entre las dos capas de material 32 y 34, de abrirse y cerrarse libremente, es un limitador de la velocidad.

La Figura 3 muestra una versión simplificada de un solo carril L1 de un nuevo proceso de formado, llenado y sellado y aparato 50. El proceso puede describirse como un proceso de formado, llenado y sellado horizontal (HFFS). En la modalidad mostrada, el proceso y aparato 50 se usa para formar bolsitas que contienen productos líquidos. El proceso, sin embargo, no está limitado a formar bolsitas (o bolsitas que contienen productos líquidos). Esencialmente, en una modalidad de este proceso, una primera trama de material o trama inferior (tal como una película) 52 se alimenta en el aparato 50 y, después, puede transportarse en una orientación, generalmente, horizontal. La primera trama de material 52 se transporta sobre un primer elemento o elemento inferior que tiene en él al menos una cavidad 56 en la que una porción de la primera trama 52 se desvía temporalmente. Un producto 48 se deposita sobre la primera trama de material 52, tal como por medio de las toberas 60. Después, la primera trama de material se cubre con una segunda trama o trama superior de material 62, y las dos tramas se sellan entre sí para formar las bolsitas. Los componentes del aparato 50, y las variantes de este, son los siguientes.

La primera trama de material 52 es transportada por una cinta transportadora (que, en este caso, es el primer elemento, y que puede denominarse "cinta transportadora inferior", o "cinta transportadora de llenado") 54. La cinta transportadora inferior 54 puede ser cualquier tipo de cinta transportadora adecuada que incluye, pero no se limita a, una cinta transportadora por vacío. La cinta transportadora inferior 54 tiene una superficie perfilada que forma al menos un bolsillo o una cavidad 56 en la superficie de la cinta transportadora inferior 54 en la que se desvían porciones de la primera trama de material 52. En esta modalidad, la cinta transportadora inferior tiene una pluralidad de cavidades 56 formadas en ella.

La primera trama de material 52 tiene una configuración original no desviada. La primera trama de material 52 se mantiene bajo tensión en el proceso de transportarla a través del aparato. La primera trama de material 52 puede transportarse con la cinta transportadora inferior 54 en un movimiento continuo. En otras modalidades, la primera trama de material 52 puede transportarse en un movimiento discontinuo. La primera trama de material 52 puede moverse, en varias modalidades, a sustancialmente la misma velocidad que la cinta transportadora inferior 54, a una velocidad menor que la cinta transportadora inferior o a una velocidad mayor que la cinta transportadora inferior 54.

La cavidad 56 puede tener cualquier configuración adecuada. La modalidad del aparato mostrado en la Figura 3 forma bolsillos distintos para cada dosis de producto 48 que estará contenida dentro de las bolsitas. Sin embargo, se entenderá que, en algunos casos, no es necesario formar bolsillos distintos para cada dosis de producto 48 que estará contenida dentro de las bolsitas. En otras modalidades, por ejemplo, la cavidad 56 puede estar en la forma de un canal continuo. La configuración de la cavidad 56 formada por la cinta transportadora inferior 54 determina la forma o configuración de la trama inferior de material 52. (Aunque la descripción que sigue puede describir la primera trama de material 52 como una película, se entiende que la primera trama de material 52 no está limitada a una película.) La trama inferior de material 52 puede formarse en la dirección transversal a la máquina (o "CD") y, opcionalmente, además, en la dirección de máquina (o "MD"). La configuración en la que puede formarse la trama inferior de material 52 depende del módulo del material que comprende la trama inferior de material 52 y las propiedades del producto 48 que se llenará.

La Figura 4 muestra una sección transversal simplificada de la formación de la trama inferior de material 52 en una modalidad en la que se expande el proceso mostrado en la Figura 3 para proporcionar múltiples carriles L1 y L2 en la dirección transversal a la máquina. Esto permite producir filas paralelas de bolsitas a partir de una sola trama de película (esto es, una trama inferior de material única 52 y una trama superior de material única descritas a continuación). Los aparatos 50 descritos en la presente descripción pueden comprender cualquier cantidad adecuada de múltiples carriles, desde dos a doce, o más.

Como se muestra en la Figura 4, se hace que una porción de la película 52 se ajuste sustancialmente en una cavidad 56. Se puede hacer que esta porción de la película 52 se forme o se ajuste sustancialmente en la cavidad 56 con cualquier mecanismo adecuado. Los mecanismos adecuados incluyen, pero no se limitan a: (1) manipular (o preformar) mecánicamente la película 52 antes de que entre en la cavidad para que comprenda una porción que se ajuste más fácilmente en la cavidad 56; (2) desviar la porción de la película en una cavidad 56 al ejercer un vacío y/o presión de aire sobre la película; o, (3) ambos. En aún otras modalidades, se puede hacer que la película 52 se forme en la cavidad por la fuerza del depósito del producto 48 sobre la película 52. Estos mecanismos pueden, pero no necesitan, dar forma a la película 52 para que esta se adapte exactamente a la forma de la cavidad 56.

Si se usa una etapa de preformado mecánico, típicamente, esta se ubicará en el proceso antes de (o corriente arriba de) la ubicación en donde la primera trama de material 52 entra en contacto con la cinta transportadora formadora 54. Por ejemplo, si se usara un proceso de preformado de este tipo en el aparato 50 mostrado en la Figura 3, el aparato de preformado mecánico se ubicaría en el lugar P1 que está entre el lugar en donde la primera trama de material 52 se alimenta en el aparato y el extremo corriente arriba de la cinta transportadora formadora 54.

Los mecanismos adecuados para manipular mecánicamente la película incluyen, pero no se limitan a, rieles, esquíes, bolas, domos o semicircunferencias. Las Figuras 5 y 6 muestran una modalidad que comprende tres carriles paralelos, L1 , L2 y L3, en los que la película 52 se preforma mecánicamente para ayudar a que la película 52 se adapte a la forma de las cavidades 56 con una combinación de componentes formadores mecánicos. En las Figuras 5 y 6, los componentes formadores mecánicos están provistos por una placa formadora superior 132 y una placa formadora inferior 134. La placa formadora inferior 134 comprende canales separados 138 con rieles orientados en la dirección de máquina 140 entre ellos que están separados en la dirección transversal a la máquina y dispuestos debajo de la película 52. La placa formadora superior 132 comprende elementos superiores separados 136 que están dispuestos por encima de la película 52. En esta modalidad, los elementos superiores 136 comprenden elementos redondeados, tales como domos o semicircunferencias. Los elementos superiores se alinean con los canales 138 en la placa formadora inferior 134. En otras modalidades, las posiciones de los componentes formadores mecánicos se pueden invertir para que los canales 138 y los rieles 140 estén en la placa formadora superior y los domos 136 estén en la placa formadora inferior.

Como se muestra en la Figura 6, en ciertas modalidades que tienen múltiples carriles en CD de los productos que se forman, puede ser deseable, además, que al menos uno de los elementos en al menos uno del grupo inferior o superior de los componentes formadores mecánicos se disponga de manera que los elementos en o adyacentes a los carriles en el centro de la cinta transportadora formadora estén más corriente arriba que los elementos en, o adyacentes a, los carriles externos. Por ejemplo, los elementos superiores, las semicircunferencias 136, podrían disponerse en una configuración en forma de V cuando se ve desde arriba. Esto puede hacer que la formación de la trama sea más gradual. En aún otras modalidades, puede ser deseable que los componentes formadores mecánicos en uno del grupo inferior o superior de componentes formadores mecánicos tenga un borde anterior que esté corriente arriba de los otros componentes formadores mecánicos en el grupo opuesto.

Estos mecanismos formadores mecánicos pueden usarse solos o en combinación con mecanismos de vacío. Por ejemplo, en algunas modalidades, el mecanismo formador mecánico puede preformar la película 52 de modo que se forme para ajustarse sustancialmente en la cavidad 56, y se puede usar vacío para ajustar más estrechamente la porción de la película 52 en la cavidad 56. En otras modalidades, el mecanismo puede preformar la película 52 de modo que se forme para ajustarse estrechamente en la cavidad 56, y el vacío se usa, simplemente, para retener la porción de la película 52 en la cavidad 56 durante el llenado y el sellado. En aún otras modalidades, estos mecanismos formadores mecánicos podrían omitirse completamente, y la porción de la película 52 puede jalarse en la cavidad 56 al usar vacío solamente.

La profundidad de formación de la película 52 depende del volumen de llenado deseado y las propiedades del material del producto usado en el llenado. La trama inferior de material 52 se puede desviar, formar o jalar en la cavidad 56 a temperatura ambiente. El término "temperatura ambiente", como se usa en la presente descripción, se refiere a temperaturas menores que aproximadamente 38 °C (100 °F).

Típicamente, el proceso de formación puede realizarse a temperaturas de aproximadamente 4 °C (40 °F) a aproximadamente 35 °C (95 °F), o de aproximadamente 15 °C (60 °F) a aproximadamente 27 °C (80 °F). Sin embargo, dependiendo de la película, es posible, además, formar o jalar la trama inferior de material 52 en la cavidad a una temperatura elevada. La temperatura de la película se puede elevar de cualquier manera adecuada, tal como al calentar la trama inferior de material 52 o al calentar la cavidad 56. Además, en estas u otras modalidades, puede aplicarse calor a la trama inferior de material 52 de manera indirecta, tal como debido al calor emitido de las barras senadoras calentadas descritas en la presente descripción.

Hay varios tipos diferentes de mecanismos que pueden usarse para formar las cavidades 56. Estos mecanismos pueden usarse para varios propósitos, que incluyen: deformar la trama inferior de material 52 en las cavidades 56; retener una trama inferior preformada de material en las cavidades; o ambos. La Figura 7 muestra una modalidad simple de la etapa de deformar la trama inferior de material 52 (o retener una trama inferior preformada de material en las cavidades). En esta modalidad, la trama inferior de material 52 se desliza sobre un componente fijo que tiene una forma perfilada, tal como una placa con una superficie perfilada que tiene en ella una cavidad 56. En este caso, la cavidad 56 está en la forma de un canal continuo orientado en la dirección de máquina. La cavidad 56 está definida por paredes laterales 66 y un fondo 68. Como se muestra en la Figura 7, la placa que forma la cavidad 56 tiene una pluralidad de canales de vacío 70 en ella que están conectadas a un colector de vacío 72. Los canales de vacío 70 pueden estar ubicados a lo largo de cualquier porción adecuada de la cavidad 56 que incluye, pero no se limita a, los laterales 66 y el fondo 68 de la cavidad 56. En la modalidad mostrada, un primer conjunto de canales de vacío 74 se ubica en el lugar donde se encuentran los laterales 66 y el fondo 68 de la cavidad.

Un segundo conjunto de canales de vacío 76 puede estar ubicado lateralmente fuera de la cavidad 56 y puede usarse para mantener hacia abajo las porciones de borde 52A de la trama inferior de material 52.

Como se muestra en la Figura 8, en otras modalidades, en lugar de una placa con una superficie perfilada, el aparato puede comprender una cinta transportadora de banda en movimiento (o, simplemente, "banda en movimiento") 80 que forma el fondo 68 de la cavidad 56. La banda en movimiento 80 puede estar en la forma de un bucle cerrado o sin fin. La banda 80 puede ser parte de un sistema de cinta transportadora que comprende al menos dos rodillos 78 alrededor de los cuales se desplaza la banda 80. Los rodillos 78 pueden tener una pluralidad de rebordes y acanaladuras que corren en la dirección del eje de rotación A de los rodillos. La banda 80 puede tener una pluralidad de rebordes orientados en dirección transversal a la máquina y acanaladuras en el lado inferior que se acoplan con los rebordes y acanaladuras en los rodillos 78 para impulsar la banda 80. En esta modalidad, la superficie inferior 68 de la cavidad 56 está formada por la superficie superior de la banda en movimiento 80, y las paredes laterales 66 están formadas por los rieles laterales fijos 82. Los rieles laterales fijos 82 forman una ligera separación 84 con la banda en movimiento 80 para acomodar el movimiento de la banda 80. En esta modalidad, es más deseable que la trama inferior de material 52 se mueva con la banda en movimiento 80 en lugar de que se deslice a través de esta como en el caso del componente mostrado en la Figura 7.

La modalidad mostrada en la Figura 8 tiene, además, un primer conjunto de canales de vacío 74 y un segundo conjunto de canales de vacío 76. En la modalidad mostrada en la Figura 8, las aberturas del primer conjunto de canales de vacío 74 se ubican en el lugar de la separación 84 entre los rieles laterales 82 y la banda en movimiento 80. Esto desvía (o retiene) la trama inferior de material 52 en la configuración de la cavidad 56. El segundo conjunto de canales de vacío 76 está formado en los rieles laterales 82 como se muestra para mantener hacia abajo los bordes de la trama inferior de material 52. En esta modalidad, el colector de vacío 72 puede estar ubicado dentro de la cinta transportadora 80.

La Figura 9 muestra que la trama inferior de material 52 puede estar formada en un canal, tal como por el aparato formador mostrado en la Figura 7 o en la Figura 8. La formación de la trama inferior de material 52 en un canal simple es adecuada cuando el producto comprende líquidos de viscosidad media (tal como un champú) o viscosidad alta, tal como un acondicionador para el cabello. Como se muestra en la Figura 9, el líquido 48 puede depositarse en cantidades individuales y permanecerá separado en la trama inferior de material 52 por períodos de tiempo prolongados.

Como se muestra en la Figura 10, en el caso de líquidos menos viscosos, como los detergentes líquidos para el cuidado del hogar, pueden agregarse rieles en dirección transversal a la máquina (o "miembros transversales" o "rieles transversales") 86 a la banda en movimiento 80 para delinear bolsillos individuales 56. Los rieles transversales 86 pueden tener una altura más baja que los rieles laterales 82 para minimizar la deformación de la trama inferior de material 52. Los componentes de la cinta transportadora de banda en movimiento 54 mostrados en la Figura 10 pueden tener cualquier dimensión adecuada.

La Figura 11 muestra otra modalidad de un aparato formador. El aparato formador de la Figura 11 comprende una combinación de placas fijas y bandas en movimiento. El aparato formador comprende una placa inferior 88 y una placa superior 90 para usar en un aparato de HFFS 50 que tiene un ancho de dos carriles. La placa formadora inferior 88 se usa para desviar la trama inferior 52 (o retener una trama inferior preformada en una condición desviada). La placa formadora superior 90 se usa para desviar la trama superior 62 (o retener una trama superior preformada en una condición desviada). Aunque la placa formadora superior 90 se muestra dispuesta directamente sobre la placa formadora inferior 88, se entenderá que la placa formadora superior 90 se ubica, típicamente, corriente abajo de la placa formadora inferior 88 después de la zona de dosificación 58. La placa formadora superior 90 se describirá detalladamente después de la descripción de la etapa dosificadora.

La placa formadora inferior 88 está moldeada para proporcionar cavidades 56 en ella. Como se muestra en la Figura 11 , la placa inferior 88 comprende superficies elevadas 98 entre, así como lateralmente fuera de, las cavidades 56. En una modalidad no limitante, las cavidades 56 tienen 30 mm de ancho, y las superficies elevadas 98 tienen un ancho de 14 mm. Las superficies elevadas 98 tienen bordes laterales longitudinales 100 que se presentan en forma de miembros radiales para evitar desgarrar la trama inferior de material 52. La placa formadora inferior 88 tiene canales de vacío separados. Hay un primer conjunto de canales de vacío 74 en la base de las cavidades 56 adyacente a cada uno de los lados de las cavidades. Hay, además, un segundo conjunto de canales de vacío 76 en las superficies elevadas 98 que está lateralmente fuera de las cavidades 56. Los canales de vacío 74 y 76 están separados en la dirección de máquina (tal como aproximadamente 10 mm). Una banda en movimiento 80 similar a la mostrada en la Figura 8 o la Figura 10 se ubica dentro de cada una de las cavidades 56, o en un hueco 56A adyacente a, o dentro de, cada una de las cavidades 56. En la Figura 11, los huecos 56A están formados en las superficies inferiores de las cavidades 56. Al menos una porción de la parte inferior de las cavidades formadoras 56 puede estar formada por la superficie superior 81 de las bandas 80. El vacío se usa para formar la trama (o retener una trama inferior preformada en una condición desviada), y las bandas 80 se usan para transportar la trama 52 a través de placas formadoras rígidas fijas.

Una diferencia entre las bandas mostradas en la Figura 11 y las que se muestran en las figuras anteriores es que en la Figura 11 puede haber canales de vacío 77 que conducen a las superficies superiores 81 de las bandas 80. Las bandas 80 pueden tener en ellas orificios de vacío 79 para mantener la trama 52 en contacto con las superficies superiores 81 de las bandas 80. En la modalidad mostrada en la Figura 11 , los orificios de vacío 79 están ubicados a lo largo de cada porción lateral longitudinal de las bandas 80, aunque, en otras modalidades, los orificios de vacío pueden estar ubicados en otros lugares de las bandas, tales como a lo largo de los lados de la banda, como se muestra en la Figura 8. En aún otras versiones de esta modalidad, la banda 80 puede tener una tracción adecuada para impulsar la película 52 sin que se aplique vacío a la banda 80 si la superficie superior 81 de la banda 80 se eleva por encima (p. ej., 0.125 mm por encima) de la base de la cavidad formadora.

En modalidades en las que las películas están preformadas o configuradas principalmente por un aparato mecánico para desviarlas, la trama inferior de material 52 puede retenerse adecuadamente en las cavidades 56 con aproximadamente 76.2 cm (30 pulgadas) de agua de presión de vacío. En otras modalidades, las películas están formadas, principalmente, por vacío. En estas últimas modalidades, si el aparato tiene un ancho de doce carriles, las porciones de la trama inferior de material en los seis carriles centrales pueden formarse con aproximadamente 65 cm a 90 cm (25-35 pulgadas) de vacío. Las porciones de la trama inferior de material 52 en los tres carriles externos en cada lado de los carriles centrales pueden formarse con entre aproximadamente 38 a 65 cm (15 a 25 pulgadas) de vacío.

Al menos una porción de la trama inferior de material 52 que se desvía o forma en la cavidad 56 experimentará deformación elástica. La cantidad de deformación elástica es, deseablemente, menor o igual que la deformación máxima de cualquier barrera para vapor asociada con la primera trama de material 52. La cantidad de deformación elástica puede ser, por ejemplo, menor o igual que aproximadamente 4 %, 5 % o 6 %.

En al menos algunas modalidades, es deseable que la trama de película 52 esté sustancialmente libre de deformación plástica para que la película 52 tienda a volver hacia su configuración original después de que los mecanismos terminen de actuar sobre la película 52. En la presente descripción, la frase "sustancialmente libre de deformación plástica" se usa para referirse a una deformación plástica menor o igual que aproximadamente 1 %. En algunos casos, puede ser deseable que la deformación plástica sea menor o igual que aproximadamente 0.5 %, o menor o igual que aproximadamente 0.2 %. La trama inferior de material 52 puede estar completamente libre de deformación plástica. En modalidades en las que la película 52 está sustancialmente libre de deformación plástica, la porción formada de la película 52 estará, típicamente, libre de cualquier línea de doblez macroscópicamente visible, arrugas, regiones permanentemente estiradas o regiones afinadas. Desde luego, en otras modalidades, es posible que la película contenga alguna cantidad de deformación plástica. Sin embargo, si la primera trama de material 52 contiene una barrera para vapor que queda indeseablemente interrumpida por esta deformación plástica, entonces se debe evitar dicha deformación plástica. Como se describe más detalladamente a continuación, adicionalmente a conservar las propiedades de barrera contra el vapor de la película 52, asegurar que la película está sustancialmente libre de deformación plástica minimizará cualquier estiramiento de la película que pueda hacer que el ancho de esta se incremente excesivamente. Si el ancho de la película se incrementa excesivamente, los bordes de la trama inferior de material 52 pueden extenderse más allá de los bordes de la trama superior de material 62 (o viceversa). Esto puede requerir recortar los bordes de una de las películas para que coincidan.

Cuando la trama inferior de material 52 se desvía en las cavidades 56, los bordes laterales 52A de la trama inferior de material 52 se llevan hacia adentro para que la película 52 se estreche como resultado de la deflexión. En el caso de la cinta transportadora 54 mostrada en la Figura 10 (p. ej.), puede producirse una reducción en el ancho de la película de aproximadamente 2 mm. La reducción general en el ancho de la trama inferior de material 52 será mayor si hay dos o más carriles laterales de bolsillos 56 para formar las bolsitas a partir de una sola trama de película. Por ejemplo, en el caso de una trama inferior de material 52 que tiene un ancho inicial de 96 mm, para una modalidad de dos carriles, la película 52 puede tener una reducción en ancho de aproximadamente 4 mm para que el ancho de película desviada sea de aproximadamente 92 mm. En el caso de un ejemplo de una modalidad de doce carriles, la trama inferior de material 52 puede tener un ancho inicial de 585 mm o más.

Puede usarse una variedad de métodos y mecanismos diferentes para que la trama inferior de material 52 pueda desviarse y experimentar una reducción en ancho mientras que las porciones de borde 52A de la trama inferior de material 52 permanecen presionadas hacia abajo por el vacío. En una modalidad, el vacío puede aplicarse sucesivamente desde el comienzo en la porción central (a través del ancho) de la película 52 y, después, en las porciones externas de los bordes de la trama de material. En una modalidad de este tipo, o en otras modalidades, puede aplicarse un vacío mayor en la porción central de la película 52 que en las porciones externas a lo largo de los bordes de la película. En aún otras modalidades, la trama inferior de material 52 puede estar formada o preformada mecánicamente, como se describió anteriormente, antes de que la película entre en las cavidades 56 para que los bordes de esta puedan llevarse hacia adentro en la cantidad deseada antes de aplicar el vacío.

Como se muestra en las Figuras 3 y 4, el producto 48 puede depositarse en la trama inferior de material 52 con cualquier dispositivo o aparato dosificador adecuado que incluye, pero no se limita a, las toberas 60, bombas de desplazamiento positivo y dispositivos para dosificar sólidos o polvos, dependiendo del producto que se dosificará. Aunque la siguiente descripción describe toberas, pueden usarse, en lugar de estas, otros dispositivos dosificadores. Las toberas 60 se ubican por encima de la trama inferior de película 52 en una zona de dosificación 58. Las toberas 60 pueden dosificar un producto 48, tal como un líquido (o pasta) sobre la trama inferior de película 52 y, específicamente, en las porciones desviadas en la trama inferior de película 52 que corresponde a las cavidades 56. La tobera 60, y el orificio de esta, pueden ser de cualquier tipo adecuado y tener cualquier configuración adecuada. La Figura 13 muestra una configuración de tobera adecuada. La tobera 60 comprende un cuerpo de tobera 150, una cámara 152 que tiene un pistón 154, un orificio de tobera 156, y un mecanismo o válvula de corte 158. El cuerpo de tobera 150 tiene varias aberturas en él, que incluyen: una entrada 160 para el producto líquido 48; una entrada 162 para que el aire abra la cámara de pistón 152, y una entrada 164 para que el aire cierre la cámara de pistón 152. La tobera 60 puede tener un orificio circular como se muestra en la Figura 14. Una tobera adecuada es una tobera de corte positivo Hibar HPS de orificio circular de 3.5 cm (1.375 pulgadas), número de parte: 147742, que tiene un diámetro interno de 6.4 mm (¼ de pulgada) distribuida por Hibar Systems Limited of Boone, North Carolina, EE. UU.

La Figura 15 muestra que, en otra modalidad, la tobera puede tener un orificio con forma de ranura. Esto puede usarse para depositar una dosis de líquido de menor perfil (o altura) sobre la trama inferior de material 52 en comparación con toberas que tienen un orificio redondo, que depositan glóbulos de líquido levantados. En algunas modalidades en las que se usa una tobera 60 con forma de ranura, la tobera depositará una tira relativamente plana de líquido sobre la trama inferior de material 52. La tira de líquido puede tener cualquier configuración en vista en planta adecuada que incluye, pero no se limita a, una configuración generalmente rectangular. La tobera 60 con forma de ranura está dispuesta por encima de la trama inferior de material 52 con la dimensión más larga orientada en la dirección transversal a la máquina y la dimensión más corta orientada en la dirección de máquina. El orificio puede tener cualquier dimensión adecuada. En una modalidad, la ranura puede tener 25 mm de longitud y 1.1 mm de ancho. Como se muestra en la Figura 15, la tobera 60 puede comprender un mecanismo de corte 158 que tiene una forma igual a la forma de la ranura 156 con el fin de cortar el flujo de la tobera.

En otras modalidades, la tobera puede tener múltiples orificios. Esto es, la tobera puede ser una tobera de múltiples orificios o "multiorificio". Los ejemplos de toberas de múltiples orificios se describen en la solicitud de patente provisional de los EE. UU. núm. 61/713,696 presentada el 15 de octubre de 2012. Una tobera de múltiples orificios de este tipo se muestra en las Figuras 21 y 22. La Figura 21 muestra que la unidad de tobera de múltiples orificios 200 puede comprender, generalmente, un cilindro neumático 222, un cuerpo conector opcional 224 y un cuerpo de tobera 226. El cilindro neumático 222 mueve el tapón 228 dentro del cuerpo de tobera 226 para abrir y cerrar la tobera. El cuerpo conector opcional 224 conecta el cilindro neumático 222 al cuerpo de tobera 226. La Figura 22 muestra que el cilindro neumático 222 puede comprender un alojamiento 230 que tiene un espacio interior hueco 232. El cilindro neumático 222 comprende, además, una varilla 234, un pistón 236 y un resorte 238. En la orientación usual, durante el funcionamiento, el cilindro neumático 222 mueve la varilla 234 hacia arriba con el fin de abrir la tobera y hacia abajo para cerrarla. El resorte 238 mantiene el tapón 228 contra las aberturas en el cuerpo de tobera 226 y evita que el líquido salga de la tobera en el caso de que la presión de aire a la máquina de llenado esté desactivada (por una emergencia, mantenimiento, falla en la tubería de aire, etc.). El cilindro neumático 222 puede comprender cualquier cilindro neumático adecuado comercialmente disponible. El cuerpo conector opcional 224 puede comprender un elemento de cualquier configuración que sea adecuado para conectar el cilindro neumático 222 al cuerpo de tobera 226.

La unidad de tobera de múltiples orificios 200 puede comprender un componente de tobera 252. El componente de tobera 252 comprende o bien la porción del cuerpo de tobera 226 que tiene conductos; o una pieza de tobera separada que tiene conductos formados en ella. Una modalidad de un componente de tobera 252 en la forma de una pieza de tobera separada se muestra en la Figura 23. El componente de tobera 252 tiene una periferia 254, un lateral de entrada 256 que tiene una superficie y un lateral de salida 258 que tiene una superficie. El componente de tobera 252 tiene una pluralidad de conductos separados 250 que se extienden a través del componente de tobera desde estar adyacente al lateral de entrada 256 hasta el lateral de salida 258 para que los conductos 250 formen una pluralidad de aberturas 250A en la superficie del lateral de salida 258 del componente de tobera 252. En una modalidad, la superficie del lateral de salida 258 del componente de tobera 252 tiene una pluralidad de acanaladuras 262 que están dispuestas para extenderse entre las aberturas 250A en la superficie del lateral de salida 258 del componente de tobera. La tobera puede comprender, además, un tapón 228 que puede tener cualquier configuración adecuada y que se puede fabricar con cualquiera de uno o más materiales adecuados. En la modalidad mostrada en las Figuras 21 y 24, el tapón 228 está configurado para tener un extremo distal sustancialmente plano que es lo suficientemente grande para cubrir simultáneamente todas las aberturas 250A formadas por los conductos en el lateral de entrada del cuerpo de tobera. El tapón se puede fabricar con cualquier material adecuado, tal como acero inoxidable.

Aunque el extremo de descarga de la unidad de tobera "multiorificio" y componente de tobera se muestran con una sección transversal circular en las figuras, el extremo de descarga de la unidad de tobera y componente de tobera pueden tener cualquiera de una o más configuraciones adecuadas. Por ejemplo, cuando la tobera de múltiples orificios se usa en un proceso de formado, llenado y sellado vertical, puede ser deseable que el extremo de descarga de la tobera multiorificio tenga una forma aplanada, tal como una forma de diamante aplanado, para que esté mejor configurada para caber en el espacio entre las dos tramas de material usadas para formar los envases.

Puede haber cualquier cantidad adecuada de toberas 60, desde una sola tobera a múltiples toberas. Típicamente, es deseable tener dos o más toberas 60 dispuestas en la dirección de máquina (MD) en cada carril de bolsitas, como se muestra en la Figura 3, para llenar múltiples envases en un solo carril al mismo tiempo. Esto puede aumentar considerablemente la velocidad de llenado con respecto a un aparato de VFFS, tal como el que se muestra en la Figura 2. Como se muestra en la Figura 4, pueden proporcionarse, además, múltiples toberas en la dirección transversal a la máquina (CD) en un aparato que comprende múltiples carriles en CD para formar envases. Las múltiples toberas 60 pueden estar sustancialmente alineadas, tal como en filas, tanto en MD como en CD.

Las toberas 60 pueden ser fijas o móviles. En ciertas modalidades, las toberas 60 se pueden mover con respecto al receptáculo. El "receptáculo" comprende el artículo sobre el cual o en el cual se dosificará el fluido. Como se usa en la presente descripción, "en", con referencia a la dosificación, incluye la dosificación tanto "sobre" como "dentro" de los receptáculos, de ellas, la que sea adecuada para dosificar correctamente el fluido. El receptáculo puede comprender cualquier tipo de artículo que incluye, pero no se limita a, las cavidades en la trama inferior de material 52 o cualquier tipo de recipiente que se llene con un fluido, que incluye botellas y otros tipos de recipientes que contienen más de una sola dosis de producto. Aunque el movimiento de las toberas 60 se describirá en la presente descripción con relación a la dosificación de fluidos en las cavidades de la trama inferior de material 52, las características de las toberas y el sistema de llenado pueden aplicarse a cualquier otro tipo de receptáculo.

Las toberas 60 se pueden mover de manera alternativa, por ejemplo, para que se muevan en la misma dirección MD con las cavidades 56 y, después, vuelvan a la posición inicial para el siguiente ciclo de dosificación. En las modalidades en las que las toberas 60 son móviles, las toberas pueden estar completamente sincronizadas para moverse a la misma velocidad que la trama inferior de material 52, aunque esto no es necesario. Por ejemplo, las toberas 60 se pueden mover a la misma velocidad que la trama inferior de material 52, o se pueden mover más lentamente que la trama inferior de material 52. Las toberas 60 se pueden mover a una velocidad constante o a una velocidad variable durante la dosificación. Si la velocidad de las toberas es variable, el movimiento de las toberas puede acelerarse o desacelerarse durante la dosificación. Por ejemplo, puede ser deseable que el movimiento de las toberas se desacelere para que la dosis de producto tenga un alto (o perfil) tan bajo y uniforme como sea posible. Esto ayudará a evitar que el producto se dosifique o fluya en las porciones de las tramas que se sellarán entre sí. Si son móviles, las toberas 60 pueden dosificar el producto 48 en cualquiera de los siguientes casos: cuando las toberas 60 son fijas; cuando las toberas 60 se mueven en la misma dirección y a la misma velocidad que la trama inferior de material 52; cuando las toberas 60 se mueven en la misma dirección, pero a una velocidad diferente a la de la trama inferior de material 52; o, cuando las toberas 60 se mueven en dirección opuesta a la trama inferior de material 52. Al usar el movimiento y sistema de control de llenado descrito en la presente descripción, las toberas 60 se pueden mover con un perfil de movimiento personalizado durante la secuencia de llenado para controlar la forma del depósito en el receptáculo.

El mecanismo de tobera móvil y el sistema de llenado descritos en la presente descripción se pueden usar en el método descrito en la presente descripción así como en otros procesos de dosificación. Estos otros procesos de dosificación incluyen, pero no se limitan a: procesos de formado, llenado y sellado vertical (VFFS); y los procesos de llenado de cualquier tipo de recipiente que se llene con un fluido, que incluyen los que se usan para llenar botellas y otros tipos de recipientes que contienen más de una sola dosis de producto. El sistema de llenado descrito en la presente descripción no está limitado, por lo tanto, al llenado de envases de dosis unitarias de los tipos descritos en la presente descripción. Como se muestra en la Figura 2, si el mecanismo de tobera móvil se usa en un proceso de formado, llenado y sellado vertical (VFFS), las toberas se moverán verticalmente hacia arriba y hacia abajo en la dirección de la flecha.

Es deseable que cada dosis de líquido se dosifique libremente sobre o en el receptáculo, tal como la trama inferior de material 52, y detener sustancialmente de manera inmediata el flujo de líquido entre dosis. Si la tobera de dosificación 60 gotea o produce hilos de producto entre dosis, el área de sello entre dosis puede contaminarse y producir, potencialmente, una falla del sello y una bolsita con fugas. El control de la dosificación se logra al usar un sistema de llenado o sistema de control de llenado. El sistema de llenado (o dosificación) con un sistema de control de llenado (junto con/sin el mecanismo de tobera móvil) descrito en la presente descripción se puede usar, además, en otros procesos de dosificación.

La Figura 16 es una Ilustración esquemática de una modalidad de un sistema de llenado. Como se muestra en la Figura 16, el sistema de llenado comprende un suministro de almacenamiento 168 para el líquido 48 que se depositará sobre o en el receptáculo, tal como la trama inferior de material 52. El suministro de almacenamiento de líquido 168 está conectado por tuberías a un tanque 170 de líquido 48. El tanque 170 puede estar presurizado o, para productos de viscosidad baja, no es necesario que esté presurizado y puede depender del nivel de líquido para controlar la presión del cabezal. En la modalidad mostrada en las figuras, está presurizado. Una línea de presión de aire regulado 172 conecta el tanque 170 a un suministro principal de aire 171 y, además, tiene la capacidad de ventilar el exceso de presión en el tanque basándose en el control de presión de tapa de aire 179. Una línea 174 para transportar el líquido 48 a la tobera 60 conecta el tanque 170 a la tobera 60. El tanque de suministro de líquido 170 está equipado con el nivel 175 e instrumentación de presión 176 para permitir supervisar y controlar la presión de cabezal con rapidez y precisión. Una combinación de control de nivel de líquido 178 que usa el sensor de nivel de tanque 175 y control del flujo de entrada a través de varios medios (tales como las bombas 177, válvulas, o un limpiador interno de tuberías accionado neumáticamente), junto con el control de presión de tapa de aire de tanque 179 permite modular la presión neta del cabezal de tobera. Tanto el control de nivel de tanque 178 como el control de presión de tapa de aire de tanque pueden ser o bien controladores independientes o residentes en el PLC 183 como un sistema general de control de proceso integrado. En el caso de múltiples toberas, estas pueden conectarse a un colector 180 y tubería de tobera individual 184, que puede tener una configuración idéntica para todas las toberas. Si se deseara, puede agregarse otro sensor de presión 188 cerca del colector 180 para proporcionar un punto adicional de control de presión de cabezal total (cabezal de líquido más cabezal de tapa de aire), el cual puede usarse para proporcionar un ajuste de presión de neutralización al control de presión de tapa de aire 179 o control de nivel de líquido 178 para mantener una presión de cabezal total constante.

La tobera 60 puede tener un sistema accionador 181 conectado a ella para proporcionar un control de respuesta rápido positivo de activación/desactivación del líquido. El sistema accionador 181 puede comprender cualquier dispositivo adecuado que incluye, pero no se limita a, una bomba de desplazamiento positivo, una o más válvulas, tales como las válvulas de solenoide accionadas por aire (neumáticas) o válvulas de solenoide accionadas eléctricamente. El sistema accionador de tobera 181 puede estar conectado a un dispositivo de medición de flujo (o dispositivo de realimentación de flujo), tal como un medidor de flujo 182. El dispositivo de realimentación de flujo puede ser un medidor de masa de flujo o un medidor de flujo volumétrico para proporcionar la captación precisa y rápida de cada masa de muestra o volumen de fluido, respectivamente. Un controlador lógico programable (PLC) 183 y dispositivos asociados de alta velocidad de entrada 185 y de salida 187 (tales como las tarjetas de entrada y salida de las Figuras 16A y 16B) pueden estar en comunicación con la bomba, la(s) válvula(s) y el medidor de flujo y pueden usarse para permitir totalizar oportunamente la masa o el volumen y el control de tobera de cada masa o volumen de llenado así como el nivel y el control de presión de tapa de aire de tanque descritos anteriormente.

El dispositivo de entrada 185 puede ser cualquier dispositivo capaz de obtener datos del medidor de flujo 182. El dispositivo de entrada 185 debe ser uno que tenga la capacidad de obtener datos de ese tipo particular de medidor de flujo 182 con la mayor rapidez. Por lo tanto, el dispositivo de entrada 185 se puede seleccionar del grupo que incluye, pero no se limita a: una tarjeta de red, una conexión Ethernet, una tarjeta de contador digital y una tarjeta analógica. La cantidad real de flujo puede calcularse en el PLC, o en el dispositivo de entrada 185, o puede calcularse en el medidor de flujo 182 mismo en función del tipo de medidor de flujo, cómo se recibe la entrada y cualquier preprocesamiento necesario. Por lo tanto, el PLC recibe una cantidad de realimentación de flujo que se compara contra el punto de referencia deseado para generar un error y, después, lo usa para calcular la acción correctiva, tal como un nuevo tiempo de accionamiento de control. El dispositivo de salida de alta velocidad 187 se describe detalladamente a continuación.

Un algoritmo está asociado con el PLC (tal como el que se programa en el PLC). El algoritmo recibe como entrada la realimentación de la cantidad de llenado medida y hace los ajustes de corrección necesarios. Los datos del PLC se pueden usar para calcular los ajustes al tiempo de llenado y sincronizar la precisión del comando de salida al solenoide para control de válvulas o un ajuste de control al flujo total y perfil de régimen de flujo de una bomba de desplazamiento positivo para cada ciclo de llenado. Si los componentes de alto rendimiento adecuados se asocian con la estructura y los algoritmos adecuados del sistema de control, se puede lograr un sistema de llenado que proporciona llenados rápidos de alta precisión con un perfil de depósito controlado (si se deseara). Un sistema de llenado así se puede usar, si se deseara, para dosificar dosis relativamente pequeñas de productos (p. ej., menores o iguales que aproximadamente 5 gramos de producto) de una manera rápida y precisa. En algunos casos, las dosis de producto se pueden dosificar en un tiempo menor o igual que aproximadamente 100 milisegundos. En algunos casos, el tiempo del ciclo en el que las dosis se pueden dosificar, medir, calcular para correcciones del control, y para hacer que cualquier soporte móvil de la tobera de movimiento alternativo vuelva a su posición para que esté lista para el siguiente suministro puede llevarse a cabo en un tiempo menor o igual que aproximadamente 300 milisegundos, alternativamente, menor o igual que aproximadamente 200 milisegundos; o en un intervalo de aproximadamente 50 o aproximadamente 100 milisegundos a aproximadamente 300 milisegundos, alternativamente, de aproximadamente 50 milisegundos a aproximadamente 200 milisegundos. Además, la dosificación puede estar asociada con el control de la precisión del movimiento de la tobera en relación con el receptáculo para proporcionar un perfil de depósito controlado.

Lograr un llenado preciso de alta velocidad que pueda estar coordinado con el movimiento de la tobera/el receptáculo requiere un sistema de control, accionadores, sensores y diseño de la arquitectura y el algoritmo del sistema de control con una estricta sincronización de estas funcionalidades. Requiere, además, un sistema de resuministro de fluidos bien diseñado para el tanque principal de suministro de fluido 170 que minimice las perturbaciones de presión del cabezal junto con un sistema de control de presión de cabezal bien diseñado que pueda rechazar las perturbaciones de presión en el sistema. Esto se hace a través de la selección de los componentes adecuados del sistema de control para después combinarlos de una manera que permita el control óptimo de los sistemas interactuantes. Para el llenado de alta velocidad, es deseable que todos los componentes requeridos para el control de la tobera así como el sistema de medición de realimentación de masa de flujo cumplan con ciertos requisitos de comportamiento dinámico.

Una modalidad de un sistema de control de llenado de este tipo se muestra en la Figura 16A. Los componentes de accionamiento de tobera se pueden seleccionar para que el tiempo desde la Iniciación dentro del PLC 183 hasta que la tobera actual 60 esté completamente abierta no sea mayor que 30 milisegundos. Esto se ejecuta al usar un dispositivo de salida, tal como un dispositivo de salida programado (p. ej., una tarjeta de salida digital programada en forma de programa) 187, que controla, eléctricamente, una válvula, tal como una válvula neumática 186, que se localiza en proximidad estrecha con la tobera 60. La tarjeta de salida digital programada 187 tiene su propio procesador. Esto ofrece la ventaja de poder operar sin demoras en espera de una señal desde el PLC y de poder interpolar los eventos de conexión/desconexión necesarios entre actualizaciones del PLC a la tarjeta. La salida programada puede tener la capacidad de controlar salidas digitales en incrementos de períodos de tiempo menores que 100 microsegundos y, opcionalmente, puede estar controlada programáticamente para disparar la apertura al usar una posición de movimiento electrónico particular y mantener la apertura por la cantidad de tiempo generada por el algoritmo de control. El sistema de control tiene la capacidad de vincular el llenado del medidor de flujo con el perfilado de forma de flujo personalizado al usar la tarjeta de salida programada junto con el desarrollo y la ejecución en el PLC 183 de perfiles de movimiento por leva para la tobera con respecto al receptáculo. El componente medidor de flujo 182 y la tarjeta de entrada digital asociada 185 pueden tener configuraciones paramétricas internas para proporcionar no más de 30 milisegundos de tiempo de demora desde la iniciación de flujo real hasta la medición de flujo detectada en el PLC 183 y proporcionar una capacidad de medición repetible dentro del ciclo de tiempo del ciclo total asignado de 10 % o menos de las muestras pesadas. La precisión de 10 % a la que se hace referencia en la presente descripción es la masa pesada real frente a la masa de llenado deseada. Esto debe distinguirse de la variabilidad mostrada en las lecturas de medición electrónica. En otras palabras, la medición de masa electrónica puede mostrar una variabilidad baja, pero puede estar desfasada por una desviación, y en el presente método, esto se puede corregir para hacer que la masa final se deposite dentro del 10 % del valor de masa deseada.

Generalmente, la versión del sistema de control descrita en la presente descripción que usa tanto la tarjeta de contador de medidor de flujo de alta velocidad 185 como la tarjeta de salida programada 187, cuando se diseña con el algoritmo adecuado, es única porque posibilita una sincronización muy estricta del sistema de control de llenado de fluidos (es decir, inicio o parada del llenado) con el sistema de control de movimiento (cuando el funcionamiento de la unidad o trama está en una posición específica), mientras que permite, además, un control del tiempo de llenado muy preciso (tiempo de control de activación/desactivación a fracciones de un milisegundo) debido al diseño de la arquitectura y el algoritmo del sistema de control y la selección de sus componentes.

Una versión alternativa de un sistema de control de llenado se muestra en la Figura 16B. Este sistema de control de llenado alternativo que puede no ofrecer una sincronización tan estricta con la posición de movimiento ni ser tan preciso en el control de llenado usa una tarjeta de entrada de contador de alta velocidad, que puede tener capacidad de salida de alta velocidad. Típicamente, en este caso, el algoritmo de control debe proporcionar un punto de activación para que cuando el contador de entrada de alta velocidad se incremente más allá de un umbral de totalización de masa durante el llenado, se active la salida para cerrar la válvula de llenado. Este umbral de totalización de masa, o activación de corte, será un valor de masa menor o igual que la masa totalizada final deseada debido a demoras de tiempo del sistema.

En resumen, el sistema de control de llenado usa lo siguiente: la entrada de realimentación del sistema de medición de flujo; el control de salida del momento y la duración de apertura de la tobera; y el algoritmo proporciona el tiempo de llenado corregido y o bien el inicio o la parada del circuito activador relacionados con una variable del proceso (tal como la posición de la tobera con respecto al receptáculo). En el caso de modalidades tales como la que se muestra en la Figura 16A, la tarjeta de salida programada proporciona la capacidad de iniciar o detener con precisión el ciclo de llenado en momentos que pueden producirse entre actualizaciones provenientes del PLC. (La tarjeta de salida programada puede interpolar cuando el sistema dosificador está en una posición/momento de proceso y puede disparar una señal de activación o de desactivación entre comunicaciones provenientes del PLC.) El algoritmo de control usa el volumen de flujo o realimentación de masa (que es la medición de realimentación de cantidad de llenado) para hacer los ajustes correctivos del tiempo de llenado, y emite al menos uno de una señal de control y un tiempo de accionamiento de control para el momento en que el sistema accionador de dispositivo dosificador debe estar suministrando el fluido. La señal de control puede comprender una señal de control de activación ("on") o de desactivación ("off") o puede comprender una señal a la tarjeta de salida programada para que esta pueda interpolar y disparar una señal de activación o de desactivación (como se describió anteriormente). La salida define o bien cuándo se iniciará o cuándo se detendrá el llenado (pero, típicamente, no ambos). Después, el opuesto (detención o inicio) se define al sumar/restar el tiempo de corrección de llenado proporcionado por el algoritmo.

En el caso de la modalidad mostrada en la Figura 16B, el algoritmo proporciona un objetivo de corrección para el umbral total de cantidad de llenado (lo que significa que puede modificarse dinámicamente al usar la información de realimentación/error) y lo envía a la tarjeta digital combinada de entrada/salida cada ciclo de llenado. El uso de la tarjeta de salida programada en la modalidad mostrada en la Figura 16A, sin embargo, puede definir más precisamente el momento absoluto de inicio o final del llenado, así como definir más precisamente la cantidad total de tiempo que la tobera está abierta (tiempo de llenado).

Como se muestra en la ilustración general de la Figura 3, corriente abajo de la zona de dosificación 58, una segunda trama de material, tal como una trama superior de película 62, se introduce en el proceso por encima de la trama inferior de material 52. Aunque a continuación se describe la segunda trama (o trama superior) de material como una película, se entenderá que la segunda trama de material no está limitada a una película. La trama superior de material puede ser cualquiera de los tipos de materiales especificados en la presente descripción como adecuados para usarse como trama inferior de material. La trama superior de material 62 está sujeta al lado inferior de una cinta transportadora formadora horizontal superior (o "cinta transportadora superior") 64. La cinta transportadora superior 64 puede ser una cinta transportadora por vacío.

La trama superior de material 62 puede estar extendida plana sobre la trama inferior de material formada 52 sin desviarse de la trama superior de material 62. Sin embargo, la cinta transportadora superior 64 puede tener, además, una superficie perfilada para crear canales o acanaladuras en la trama superior de material 62. Los canales o acanaladuras en la trama superior de material 62 pueden tener sustancialmente el mismo ancho y la misma profundidad que las acanaladuras o cavidades 56 en las que se desvía la trama inferior de material 52.

Hay varias razones por las que es deseable desviar la trama superior de material 62. Desviar la trama superior de material 62 de manera similar a la trama inferior de material 52 proporciona un espacio libre por encima del montículo de producto 48 recién colocado sobre la trama inferior de material 52 y evita manchar los productos líquidos a través de la trama inferior de material 52. El manchado de productos líquidos puede ocasionar una variedad de problemas con la bolsita, tales como arrugas y/o fugas. La desviación de la trama superior de material 62 crea, además, una bolsita más simétrica. Adicionalmente, en bolsitas típicas, la película en ambos lados de la bolsita tendrá una impresión sobre ella (p. ej., el nombre del producto e información de este) que, generalmente, está rodeada por una porción no impresa que está dispuesta en el área de sello de la bolsita terminada. La desviación de la trama superior de material 62 de manera similar a la trama inferior de material 52 permite usar una película del mismo ancho o sustancialmente del mismo ancho para ambas tramas de materiales, inferior y superior, y crea la misma reducción de ancho en ambas películas durante el proceso de fabricación para que las porciones impresas y no impresas de la película se alineen entre sí. Desde luego, en otras modalidades, la película puede estar libre de impresión. En aún otras modalidades, la impresión puede agregarse a la película después de formado el envase.

Se puede usar un proceso de formado similar al que se usa para formar la trama inferior de material 52 (esto es, un sistema similar de una placa fija, bandas en movimiento o combinaciones de estos) para desviar la trama superior de trama de material 62. La Figura 11 muestra una modalidad de un elemento formador superior 90 para usar en un aparato que tiene un ancho de dos carriles, que comprenden los carriles L1 y 12. En otras palabras, el elemento formador superior 90 tiene en él (al menos) dos conjuntos de cavidades 96. En una modalidad de este tipo, la película superior 62 tendrá un ancho lo suficientemente grande para introducirse en las cavidades superiores 96 en los carriles adyacentes L1 y 12. La etapa de desviar la trama superior de material 62, y las propiedades de la trama superior de material 62 durante la deflexión pueden ser sustancialmente iguales que en el caso de la trama inferior de material 52. (Por ejemplo, la trama superior de material 62 puede experimentar deformación elástica, pero estar sustancialmente libre de deformación plástica.) Como se muestra en la Figura 1 1 , el elemento formador superior 90 comprende una placa que tiene superficies elevadas 108 ubicadas entre, así como lateralmente fuera de, los huecos o las cavidades superiores 96. En una modalidad no limitante, las cavidades 96 tienen 30 mm de ancho, y las superficies elevadas 108 tienen un ancho de 14 mm. Las superficies elevadas 108 tiene bordes laterales longitudinales 109 que se presentan en forma de miembros radiales para evitar desgarrar la trama superior de material 62. Las superficies elevadas 108 tienen canales de vacío 1 10 en ellas para mantener la trama superior de material 62 contra las superficies elevadas 108. La placa superior tiene, además, canales de vacío 1 12 en las cavidades 96. Los canales de vacío 1 10 y 112 están conectados a un colector de vacío que está conectado a una fuente de vacío. Una banda en movimiento 80 similar a la mostrada en la Figura 8 o Figura 10 está ubicada dentro de cada una de las cavidades superiores 96, o en un hueco 96A adyacente a, o dentro de, cada una de las cavidades superiores 96. En la Figura 1 1 , los huecos 96A están formados en la base de las cavidades 96. Como en el caso de las cavidades inferiores, al menos una porción del fondo de las cavidades formadoras 96 puede estar formadas por la superficie superior 81 de las bandas 80. (Se entenderá que se hará referencia a la porción de las cavidades superiores 96 en las que la trama superior 62 se desvía en el punto más lejano como el "fondo" de las cavidades, aun cuando las cavidades superiores 96 estén invertidas con respecto a las cavidades inferiores 56. Se aplica la misma convención con respecto a las bandas 80 en las cavidades superiores 96. Por lo tanto, las "superficies superiores" de las bandas en las cavidades superiores corresponden a las mismas superficies que las superficies superiores de las bandas en las cavidades inferiores 56.) El vacío se usa para formar la trama (o retener una trama superior preformada en una condición desviada), y las bandas 80 se usan para transportar la trama 62 a través de las placas formadoras rígidas fijas.

Como en el caso del elemento formador inferior, puede haber canales de vacío 114 que conducen a las superficies superiores 81 de las bandas 80. Las bandas 80 pueden tener en ellas orificios de vacío 79 para mantener la trama 62 en contacto con las superficies superiores 81 de las bandas 80. En la modalidad mostrada en la Figura 1 1 , los orificios de vacío 79 están ubicados a lo largo de cada porción lateral longitudinal de las bandas 80, aunque, en otras modalidades, los orificios de vacío pueden estar ubicados en otros lugares de las bandas, tales como a lo largo de los lados de la banda, como se muestra en la Figura 8.

La Figura 2 muestra una modalidad alternativa de la placa superior 90 en la que las cavidades 96 no tienen una cavidad separada en el piso de ellas. En una variante de esta modalidad alternativa, las bandas (de estar presentes) están dispuestas hacia fuera del piso de las cavidades 96, pero siguen ubicadas dentro de las cavidades. (Estas bandas quedarían en el espacio ocupado por los elementos indicados como 102.) En esta modalidad, hay una separación entre los lados de las cavidades 96 y los bordes laterales de las bandas. En esta modalidad, la distancia entre la parte superior de las superficies elevadas 108 y la parte superior de las bandas es la profundidad de la cavidad superior. En otra variante de esta modalidad, no hay bandas. En una variante así, el lugar que en su defecto estaría ocupado por las bandas puede comprender una placa o parte fija 102 que está separada de la porción más interna de la cavidad para permitir el paso de aire alrededor de la placa fija 102.

Se entenderá que la profundidad de las cavidades superiores 96 y la profundidad de las cavidades inferiores 56 pueden ser iguales, o la profundidad de las cavidades superiores 96 puede ser menor o mayor que la profundidad de las cavidades inferiores 56. Por ejemplo, en modalidades en las que hay rieles transversales 86 que forman las cavidades inferiores, la profundidad de las cavidades inferiores 56 puede ser 4 mm, y la profundidad de la cavidad o cavidades superiores 96 puede ser de aproximadamente 3 mm con el fin de proporcionar el mismo escalonamiento en dirección transversal de máquina de la trama superior de material 62 debido al contorno de la trama inferior de material 52 dado por los rieles transversales que forman las cavidades inferiores 56.

En modalidades en las que las películas se forman, principalmente, con un aparato mecánico, la trama superior de material 62 puede retenerse con aproximadamente 130 cm (50 pulgadas) de agua de presión de vacío. En otras modalidades, las películas están formadas, principalmente, por vacío. En estas últimas modalidades, si el aparato tiene un ancho de doce carriles, las porciones de la trama superior de material en los seis carriles centrales pueden formarse con de aproximadamente 100 a 130 cm (40-50 pulgadas) de vacío. Las porciones de la trama superior de material 62 en los tres carriles externos en cada lado de los carriles centrales pueden formarse con entre aproximadamente 38 a 65 cm (15 a 25 pulgadas) de vacío.

La trama inferior de material 52 y la trama superior de material 62 se desvían en las cavidades inferiores 48 y cavidades superiores 96, respectivamente, para que la trama inferior de material 52 y la trama superior de material 62 tengan, cada una, un perfil en la dirección transversal de máquina. La trama inferior y superior de materiales 52 y 62 tendrá, por lo tanto un ancho desviado en dirección transversal de máquina que es menor que el ancho no desviado. La Figura 17 muestra los anchos no desviados Wu de la trama inferior de material 52 y la trama superior de material 62. La Figura 18 muestra los anchos desviados Wd de la trama inferior de material 52 y la trama superior de material 62 en relación con los anchos de estas no desviados Wy. El ancho desviado en dirección transversal de máquina Wd de la trama inferior de material 52 puede ser sustancialmente igual al de la trama superior de material 62. El término "sustancialmente igual", como se usa en la presente descripción con referencia a los anchos relativos desviados Wd de los materiales se refiere a anchos desviados que difieren en un porcentaje menor o igual que aproximadamente 0.2 % entre sí. En algunas modalidades, puede ser deseable que los anchos desviados Wd difieran en un porcentaje menor o igual que aproximadamente 0.1 % entre sí. Si el aparato 50 tiene al menos dos carriles en dirección transversal a la máquina, puede ser deseable que los anchos desviados en dirección transversal a la máquina Wd de la trama inferior de material 52 y la trama superior de material 62 en cada carril sean sustancialmente iguales (difieran en un porcentaje menor o igual que aproximadamente 0.2 %). La porción desviada de la trama superior de material 62 y de la trama inferior de material 52 pueden ser simétricas.

Alternativamente, como se muestra en la Figura 18, las porciones desviadas de la trama superior de material 62 y la trama inferior de material 52 pueden tener configuraciones diferentes, siempre que las porciones desviadas en cada carril se reduzcan en ancho sustancialmente en la misma cantidad.

La Figura 19 muestra una modalidad no limitante de un proceso completo para formar bolsitas, con detalles adicionales en las etapas de sellado. Como se muestra en la Figura 19, las dos tramas de material (p. ej., películas) 52 y 62 están desenrolladas para que los lados senadores de los materiales se orienten hacia el interior. Primero comienza la formación de la película inferior 52. La película inferior 52 puede estar (opcionalmente) mecánicamente preformada al usar un aparato tal como se muestra en las Figuras 5 y 6 en el lugar P1. Se aplica vacío a la película inferior 52 con la cinta transportadora inferior 54 ya sea para formar la película inferior en las cavidades o para retener la película preformada en las cavidades. Se dosifica un producto 48 en los canales, o cavidades formadas en la película inferior 52, tal como desde una o más toberas 60. La película superior 62 puede estar (opcionalmente) mecánicamente preformada al usar un aparato tal como se muestra en las Figuras 5 y 6 en el lugar P2. Se aplica vacío a la película superior 62 con la cinta transportadora formadora superior 64 ya sea para formar la película superior en la configuración de un canal o cavidades o para retener la película preformada en esa configuración. La película superior 62, en esta modalidad, se forma con el mismo perfil en la dirección transversal a la máquina que la película inferior 52.

En esta modalidad, un dispositivo formador de sellos en dirección de máquina 120 que se usa para formar sellos longitudinales o en dirección de máquina se muestra adyacente a las cintas transportadoras formadoras 54 y 64. Los sellos en dirección de máquina forman los sellos laterales en las bolsitas. El dispositivo formador de sellos en dirección de máquina puede estar en la forma de elementos (barras) calentados orientados en dirección de máquina (MD) 120 que se ubican entre carriles adyacentes y, además, lateralmente fuera del primer y último carriles. Las barras calentadoras 120 pueden estar cargadas por resorte verticalmente una contra la otra para sellar las dos películas 52 y 62 entre sí. El dispositivo formador de sellos 120 proporciona, idealmente, la presión adecuada para minimizar cualquier cantidad de aire entre las capas senadoras de las películas 52 y 62 para que las capas senadoras queden en contacto íntimo. Las capas senadoras se calientan hasta el punto de fusión para termosellar estas capas entre sí.

Después de que la trama llenada y sellada longitudinalmente deja el área formadora, puede haber un punto de agarre sellador 122 en dirección de máquina. El punto de agarre sellador en dirección de máquina puede estar impulsado o no. El punto de agarre sellador en dirección de máquina 122 aplica una ligera presión para asegurar la adhesión de las películas en las áreas de los sellos longitudinales (pero, preferentemente, no aplica presión en las porciones de la película sobre la cual se ha depositado el producto 48). En una modalidad, el punto de agarre 122 puede estar formado por un rodillo relativamente blando y un rodillo de yunque. El rodillo relativamente blando puede comprender un rodillo que tiene una superficie que comprende un material de dureza Shore A de 20 según durómetro. Este rodillo se puede usar para presionar mejor las porciones selladas en dirección de máquina (o longitudinales) entre sí para un contacto más uniforme. Al menos uno de los rodillos que forman el punto de agarre puede estar enfriado, además, para enfriar los sellos en MD.

Después del punto de agarre sellador en dirección de máquina 122, se puede usar un par opcional de placas de vacío opuestas 124 para mantener separados los dos materiales de película 52 y 62 en las áreas no selladas para que las dosis de material 48 que se depositan en posiciones distintas sobre la trama inferior de material 52 permanezcan separadas.

Corriente abajo del llenado y las cintas transportadoras formadoras 54 y 64 se encuentra un dispositivo 65 para formar sellos orientados en dirección transversal a la máquina. Se hará referencia a este dispositivo como dispositivo sellador en CD 65. El dispositivo sellador en CD 65 puede ser cualquier dispositivo adecuado que pueda formar sellos orientados en dirección transversal a la máquina entre las tramas 52 y 62 en el espacio entre dosis de productos. Una versión de un dispositivo de este tipo se muestra en la Figura 3, que comprende un par de componentes superior e inferior 65A y 65B, tal como las barras orientadas en dirección transversal de máquina 65A y 65B que se unen para formar un solo sello en CD. El dispositivo sellador en CD puede ser fijo con respecto al movimiento en dirección de máquina de las películas 52 y 62 para que las barras superior e inferior orientadas transversales a la máquina 65 A y 65B solo se acerquen y separen entre sí. En otras modalidades, las barras superior e inferior orientadas transversales a la máquina 65A y 65B pueden moverse con las películas 52 y 62. En la modalidad mostrada en la Figura 3, las barras superior e inferior orientadas transversales a la máquina 65A y 65B se mueven paralelas a las películas 52 y 62 de una manera alternativa (en la dirección de las flechas), mientras las barras superior e inferior orientadas transversales a la máquina 65A y 65B se llevan simultáneamente contra las películas a medida que se mueven con ellas.

En otras modalidades, tales como la que se muestra en la Figura 20, el dispositivo sellador en CD 65 pueden comprender componentes senadores que tienen otras configuraciones. La Figura 20 muestra una modalidad en la que los componentes superior e inferior 65A y 65B comprenden elementos que tienen, generalmente, una forma en U en donde cada uno comprende un par de barras selladoras separadas 65A1 y 65A2, y 65B1 y 65B2, respectivamente. Las dos barras selladoras permiten un sellado con mayor tiempo de permanencia en comparación con solamente una sola barra de sellado. La unidad de barra selladora 65 se desplaza hacia adelante y hacia atrás (corriente arriba y corriente abajo) con respecto al flujo de productos mientras las barras selladoras 65A y 65B se abren y cierran para sellar las películas 52 y 62. Cada una de las barras selladoras puede estar provista con un resorte 67 ubicado entre la barra selladora y un bastidor 69 para cargarse por resorte y moverse verticalmente hacia arriba y hacia abajo. Los componentes superior e inferior 65A y 65B del dispositivo sellador en CD 65 mostrado en la Figura 20 pueden usarse simultáneamente para formar los sellos en la parte superior y en la parte inferior de una bolsita. Los componentes selladores 65A y 65B comprenden una barra selladora corriente arriba, tal como 65A1 y 65B1 , y una barra selladora corriente abajo, tal como 65A2 y 65B2.

Cuando cada componente sellador 65A y 65B comprende más de una barra selladora, las barras selladoras pueden ser fijas una con respecto a la otra o ajustables entre sí. Puede ser deseable que al menos una de las barras selladoras en cada componente sellador sea fija. La barra selladora fija puede comprender o bien una barra selladora corriente arriba o una barra selladora corriente abajo. En la modalidad mostrada en la Figura 20, las barras selladoras corriente abajo 65A2 y 65B2 son ajustables con diferentes graduaciones 1 , 2, 3 y 4. Al hacer que al menos una de las barras selladoras sea ajustable permite ajusfar la separación entre sellos para adaptarse a cambios en la longitud del envase. Desde luego, son posibles otras variaciones de estos componentes que incluyen aquellas que tienen barras selladoras adicionales que son capaces de formar, simultáneamente, tres o más sellos en CD, tales como entre múltiples bolsitas.

El vacío aplicado a las películas 52 y 62 durante la formación del envase se puede liberar en cualquier etapa adecuada en el proceso. El vacío se puede liberar en cualquiera de los momentos siguientes: (1) antes de la formación de cualquiera de los sellos (en cuyo caso el vacío residual que queda en la trama inferior de material 52 después de la aplicación inicial de vacío para desviar la trama inferior de material puede continuar manteniendo la trama inferior de material 52 en su lugar); (2) después de la formación de sellos en dirección de máquina; (3) después de la formación de uno de los sellos en CD en un envase dado; o (4) después de la formación de todos los sellos en un envase dado. Típicamente, el vacío se libera después de la formación de los sellos en dirección de máquina con el fin de facilitar la formación de los sellos en CD. Cuando se libera el vacío, las porciones desviadas de la primera trama de material (y de la segunda trama de material, si está desviada) vuelven hacia las configuraciones originales no desviadas. Las porciones desviadas pueden volver completamente a la configuración no desviada o solo en parte de su trayectoria a su configuración no desviada (el término "hacia" pretende incluir ambas posibilidades). Típicamente, las porciones desviadas vuelven solo en parte de su trayectoria a la configuración no desviada debido a la presencia del producto 48 entre las tramas de material que comprenden el envase.

Corriente abajo del dispositivo de sellado transversal 65 se encuentran un aparato 126 para formar cortes longitudinales en dirección de máquina y un aparato 128 para perforación/corte en dirección transversal a la máquina. Los cortes longitudinales en dirección de máquina pueden hacerse con cualquier mecanismo 126 adecuado que incluye, pero no se limita a, el uso de un cortador longitudinal por trituración contra un yunque o por medio de un aparato de corte longitudinal por cizallamiento. La trama de envases de dosis unitarias puede cortarse longitudinalmente entre cada carril o de cualquier otro modo según se desee. Los cortes longitudinales pueden ser continuos o pueden ser perforaciones discontinuas. El proceso de perforación en dirección transversal a la máquina puede estar diseñado para operarse con cortes entre filas especificadas a fin de preparar planchas continuas (matrices de productos). En la modalidad mostrada en la Figura 19, se usa mecanizado mecánico para el aparato de corte longitudinal en dirección de máquina 126 y para el aparato de corte longitudinal en dirección transversal a la máquina 128. Sin embargo, se puede usar corte longitudinal por láser en la dirección de máquina o dirección transversal a la máquina.

Son posibles varias modalidades alternativas del aparato 50. Por ejemplo, en otras modalidades, todo el sistema podría comprender bandas en movimiento, tales como las mostradas en las Figuras 8 o 10, y los rieles laterales 82 se pueden eliminar y reemplazar con las superficies elevadas correspondientes en una banda en movimiento más ancha. En estas u otras modalidades alternativas, en lugar de tener puertos de vacío en las separaciones entre la banda 80 y los rieles laterales 82, la banda 80 puede tener puertos de vacío en el centro de los bolsillos 56. En todavía otras modalidades, el sistema de banda se puede reemplazar con un sistema de cadena que conecta moldes distintos que tienen cavidades formadas en ellos. Sin embargo, la fabricación de moldes individuales para un sistema de este tipo es más costosa que el sistema de banda en movimiento descrito en la presente descripción. Adicionalmente, si se deseara modificar el sistema para fabricar bolsitas de tamaño diferente, el sistema de banda en movimiento es más fácil de modificar. Más específicamente, un sistema de platinas asocia la funcionalidad formadora e impulsora en un solo componente, en donde el sistema de banda/placa descrito en la presente descripción desacopla la formación de los medios de transporte de trama. Esto proporciona la flexibilidad de modificar las propiedades de la banda que mueve la trama separadamente de la forma del mecanizado que forma los bolsillos. El intervalo de condiciones de funcionamiento posibles es más amplio cuando la formación y el transporte de trama se desacoplan como se describe en la presente descripción. Es, además, una manera más económica de lograr el mismo propósito, adicionalmente a ser más fácil de mantener. Las tolerancias pueden definirse fácilmente en el mecanizado de formación y mantenerse con precisión con muy poco mantenimiento, porque estas no son partes en movimiento. Las únicas partes que se desgastan son las bandas, que son artículos de inventario.

Como se describió anteriormente, el sistema de llenado y el sistema de control de llenado pueden aplicarse a tipos alternativos de procesos de llenado. Esto puede usarse para proporcionar una dosificación precisa y tiempos de ciclo cortos así como para coordinar el llenado con el movimiento de los receptáculos que se llenarán. Las toberas móviles y los mecanismos de sellado descritos en la presente descripción pueden aplicarse, además, a tipos alternativos de procesos de llenado. Por ejemplo, el sistema de llenado y el sistema de control de llenado se pueden usar en una modalidad de VFFS, tal como la que se muestra en la Figura 2.

Un aparato de formado, llenado y sellado vertical (VFFS) 30, tal como el mostrado en la Figura 2, puede tener toberas fijas 36 y barras de sellado fijas 40 y 42 mientras la máquina está funcionando. Sin embargo, puede ser necesario que las toberas 36 tengan la capacidad de moverse hacia arriba y hacia abajo en el caso de que se desee modificar la longitud de la bolsita. Este es un cambio de configuración que puede hacerse cuando la máquina no está funcionando. En una modalidad, las barras de sellado en MD 40 pueden estar fijas en un lado de las tramas, con la superficie de las barras de sellado fijas en MD en un plano que está alineado con la línea central de la tobera 36. Las barras de sellado en MD opuestas 40 pueden cargarse por resorte contra las barras de sellado fijas con las películas 32 y 34 entremedio. Las toberas 36 pueden permanecer, por ejemplo, fijas a una distancia nominal de 20-90 mm por encima del punto de contacto inicial de la barra de sellado en CD 42, dependiendo de la longitud de la bolsita y volúmenes de llenado.

Cuando se necesita un ajuste adicional del proceso, las barras de sellado en MD 40, toberas 36, o ambas, podrían moverse hacia arriba y hacia abajo en conjunto con el movimiento hacia abajo de las tramas 32 y 34. Las barras de sellado en D 40 podrían moverse en línea recta hacia arriba y hacia abajo. Alternativamente, las barras de sellado en MD 40 podrían moverse en un movimiento semielíptico, con una separación de aproximadamente 1 mm, justo lo suficiente para dejar de estar en contacto con las películas 32 y 34. Después, las barras 40 podrían entrar en contacto con la película, moverse hacia abajo por una distancia, tal como de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 por ciento de la longitud de la bolsita, y hacer coincidir sus movimientos con la velocidad de la película para después retraerse y volver a la posición de contacto inicial. Es deseable que el movimiento y la longitud de las barras de sellado estén diseñados para asegurar que exista un sellado contiguo en MD entre lo que será la sucesión de bolsitas antes de cortar las tramas en bolsitas individuales.

Además, las toberas 36 pueden moverse de manera que la punta de tobera 38 permanezca siempre a una distancia fija del objetivo de llenado. Por ejemplo, si el fondo de la bolsita se ubica 25 mm debajo de la punta 38 de la tobera 36 cuando comienza el llenado, la tobera 36 podría retraerse hacia arriba a medida que el llenado avanza para mantener al menos los 25 mm de separación de la punta 38 de la tobera 36 hasta la parte superior del parche de fluido. Después, la tobera 36 podría retraerse más rápidamente hacia arriba al final del llenado para permitir el cierre del sellador en CD 42. Otra alternativa para el movimiento de la tobera sería tener las toberas 36 más separadas de la barra de sellado en CD 42 cuando se hace primero el sellado para reducir la deformación de la bolsita. Después, la punta 38 de la tobera 36 podría descender en la bolsita una vez iniciado el proceso de sellado en CD para avanzar a través de la secuencia de llenado de abajo hacia arriba descrita anteriormente.

Las dimensiones y los valores descritos en la presente descripción no deben entenderse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos mencionados. En lugar de ello, a menos que se especifique de cualquier otra manera, cada una de esas dimensiones se referirá tanto al valor mencionado como a un intervalo funcionalmente equivalente que comprende ese valor. Por ejemplo, una dimensión descrita como "40 mm" se refiere a "aproximadamente 40 mm." Se entenderá que cada limitación numérica máxima dada en esta descripción incluirá toda limitación numérica menor, como si las limitaciones numéricas menores se hubieran anotado explícitamente en la presente descripción. Todo límite numérico mínimo dado en esta descripción incluirá todo límite numérico mayor, como si los límites numéricos mayores se hubieran anotado explícitamente en la presente descripción. Cualquier intervalo numérico dado a lo largo de esta descripción incluirá cada intervalo numérico menor que se encuentra en dicho intervalo numérico más amplio, como si dichos intervalos numéricos menores se hubieran anotado expresamente en la presente descripción.

Todos los documentos mencionados en la presente descripción, incluida cualquier referencia cruzada o patente o solicitud relacionada, se incorporan en la presente descripción en su totalidad como referencia, a menos que se excluya expresamente o limite de cualquier otra forma. La mención de cualquier documento no es una admisión de que constituye una materia anterior respecto a cualquier invención descrita o reivindicada en la presente descripción o que por sí sola, o en cualquier combinación con alguna otra referencia o referencias, enseña, sugiere o describe dicha invención. Además, en el grado en que cualquier significado o definición de un término en este documento contradiga cualquier significado o definición del mismo término en un documento incorporado como referencia, el significado o definición asignado a ese término en este documento deberá regir.

Si bien se han ilustrado y descrito modalidades particulares de la presente invención, será evidente para los experimentados en la materia que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Por ello, en las reivindicaciones anexas se pretende cubrir todas aquellas modificaciones y cambios que queden dentro del alcance de esta invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para fabricar un envase que contiene un producto de consumo; el proceso comprende las etapas de: a) colocar una primera trama de material que tiene un configuración no desviada original adyacente a un elemento que tiene una cavidad en él, y mover la primera trama de material sobre el elemento que tiene una cavidad en él; b) desviar, temporalmente, una porción de la primera trama de material hacia abajo en la cavidad para formar una porción desviada de la primera trama de material, en donde el proceso se caracteriza porque la porción desviada de la primera trama de material está sustancialmente libre de deformación plástica; c) depositar un producto sobre la primera trama de material; d) colocar una segunda trama de material sobre la primera trama de material y el producto; y e) cerrar, al menos parcialmente, y sellar la primera trama de material que tiene la porción desviada a la segunda trama de material a lo largo de una o más líneas de sellado.

2. El proceso de la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera y segunda tramas de material comprenden un material de película que comprende una barrera de vapor.

3. El proceso de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado además porque la cavidad tiene la configuración de una artesa continua, caracterizado además porque dos o más productos diferentes se depositan en la porción desviada de la primera trama de material.

4. El proceso de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado además porque la cavidad se divide en una pluralidad de bolsillos diferentes.

5. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado además porque el elemento que forma la cavidad comprende una superficie transportadora en movimiento y un par de rieles laterales, en donde la cavidad tiene una base definida por la superficie transportadora y paredes laterales definidas por los rieles laterales.

6. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado además porque la etapa d) comprende, adicionalmente, proporcionar un elemento superior que tiene una cavidad superior en él, y desviar una porción de la segunda trama de material en la cavidad superior.

7. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado además porque el producto comprende un fluido, y más de una dosis del producto se deposita en una porción desviada de la primera trama de material; en donde cada dosis se deposita en su porción desviada de la primera trama de material mediante el uso de una tobera, y hay dos o más toberas sustancialmente alineadas en la dirección de desplazamiento de la primera trama de material.

8. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado además porque la primera trama de material se mueve a una velocidad, y el producto se deposita en la primera trama de material mediante un dispositivo de suministro, y el dispositivo de suministro es móvil con relación a la primera trama de material móvil, y el dispositivo de suministro se mueve a una velocidad constante.

9. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación 1-7, caracterizado además porque la primera trama de material se mueve a una velocidad, y el producto se deposita en la primera trama de material mediante un dispositivo de suministro, y el dispositivo de suministro es móvil con relación a la primera trama de material móvil, y el dispositivo de suministro se mueve a una velocidad variable.

10. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado además porque el producto comprende un fluido que se deposita en la primera trama de material mediante el uso de una tobera con forma de ranura.