ALIMENTICIOS, Y EMPAQUES ELABORADOS DE TAL MATERIAL
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un material en lámina para empacado de productos alimenticios. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se conocen materiales para empacado de productos alimenticios susceptibles de ser vertidos tales como jugos de frutas, vino, salsa de tomate, leche pasteurizada o de almacenamiento prolongado (sometida a tratamiento UHT) , etc. Los empaques se elaboran a partir de un rollo continuo de material de empacado. De acuerdo con una técnica conocida, el rollo se sella longitudinalmente para formar un tubo continuo. El material de empacado tiene una estructura de capas múltiples que comprende una capa de material de papel cubierto en ambos lados con capas de material que sellan por calor, por ejemplo polietileno y, en el caso de empaques asépticos para productos que se almacenan por períodos prolongados, tales como leche UHT, también comprende una apa de material de barrera definido, por ejemplo, por una película de aluminio la cual se superpone a la capa de material plástico que selle por calor y a su vez que está cubierta con otra capa de material plástico que sella por
REF:153961 calor que finalmente define la cara interior del emp¾qu |fque hace contacto con el prodií to alimenticio. Para elaborar empaques asépticos, el rollo de material empacado se desenrolla de un carrete y se alimenta a través de una cámara aséptica en la cual se esteriliza, por ejemplo, mediante la aplicación de un agente esterilizante tal como peróxido de hidrógeno, el cual posteriormente se vaporiza por calentamiento o se somete al material de empacado a radiación de longitud de onda e intensidad apropiadas. El rollo esterilizado después se dobla en un cilindro y se sella longitudinalmente para formar, de una manera conocida, un tubo sellado longitudinalmente vertical y continuo. El tubo de material empacado, en otras palabras, forma una extensión de la cámara aséptica y se llena continuamente con el conducto alimenticio susceptible de ser vertido y después se suministra a una unidad de conformado y sellado que produce los empaques individuales y sobre los cuales uri. par de mordazas sujetan y sellan el tubo transversalmente para formar empaques de tipo saco o almohada. Los empaques de saco después se separan al cortar la porción sellante entre los empaques y se suministran a una estación de plegado final en donde se doblan mecánicamente para que adquieran la forma de los empaques terminados. Las diversas operaciones del procedimiento de manufactura del material empacado se realizan utilizando, i ' - como referencia, una o varias marcas registradas impresas sobre el material en la primera etapa de impresión. Una o varias de las marcas registradas incluyen un código impreso que habitualmente también se utiliza en la máquina de conformación para controlar el suministro de material a través de las diversas estaciones de trabajo. De manera más específica, como se conoce, un dispositivo denominado "corrector de decoración" actúa sobre los empaques que se producen al "dibujar" de manera variable el material en la dirección de suministro y asegurar el funcionamiento de las operaciones mecánicas de conformación para que coincida con la decoración de los empaques . En máquinas de empacado conocidas, antes de que el rollo se selle longitudinalmente para formar el tubo, la posición transversal del rollo debe también controlarse habitualmente, por ejemplo, para realizar operaciones auxiliares tales como corte y aplicación de lengüetas desprendibles o de dispositivos para abrir. También es necesario controlar la posición angular del tubo sobre la unidad sellante, la cual puede variar, cuando se usa, respecto a la posición angular deseada, al tomar en consideración los bordes laterales del rollo los cuales no son perfectamente rectos, del efecto producido por el par de mordazas que golpean susceptiblemente el tubo, y a los efectos debidos a variaciones en la tensión del rollo.
Dado que esto puede tener efectos negativos en la calidad de los sellos longitudinales y transversales y sobre la precisión con la cual se producen los empaques, se proporcionan máquinas conocidas con dispositivos para ajustar manualmente la posición angular del tubo. No obstante, tales dispositivos son equipos que consume relativamente tiempo y puede involucrar períodos de inactividad de la máquina con pérdida de producción consecuente. También se han propuesto sistemas para ajustar automáticamente la posición angular del tubo del material de empacado, pero esto requiere el uso de un detector dedicado para determinar la posición de las capas de material superpuestas en el sello longitudinal. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es proporcionar un material de empacado de lámina para producir empaques de productos alimenticios, el cual comprende marcas de alineación detectables ópticamente mediante las cuales se determina la posición del material tanto en la dirección de suministro sobre la máquina como transversalmente . De acuerdo con la presente invención, se proporciona un material de lámina para producir empaques de productos alimenticios y que comprenden un número de líneas de pliegue, y una sucesión de marcas de alineación detectables ópticamente, caracterizado porque cada marca de alineación comprende por lo menos dos segmentos paralelos perpendiculares a una dirección de suministro del material; y un segmento inclinado interpuesto entre los segmentos paralelos. De acuerdo con la invención, conforme el material se suministra a través de la máquina, las marcas de alineación se pueden detectar por uno o más detectores ópticos para controlar la posición del rollo en la estación de trabajo respectiva y se pueden conectar a una unidad de procesamiento y control para controlar dispositivos que a su vez gobiernan la posición del rollo. El segmento inclinado, junto con los dos segmentos transversales a la dirección de suministro, indican la posición transversal del material que se puede utilizar para corregir automáticamente tanto la posición transversal del rollo plano como la posición angular del tubo. Otro problema que habitualmente se relaciona con los materiales conocidos de empacado es el siguiente: Los empaques se conforman por doblado del material de empaque a lo largo de líneas de pliegue "marcadas" en el material. Aunque la formación de los empaques debe coincidir con las líneas de pliegue, el material de empacado que se suministra en la máquina de conformación normalmente se controla en base en marcas de alineación impresas en el material . La razón para esto se encuentra en la detección óptica directa convencional de las líneas de pliegue aún presenta problemas para los cuales aún no se han diseñado soluciones satisfactorias.
El marcado e impresión se realizan en etapas diferentes en el ciclo de producción de material, de manera que son inevitables tolerancias o carencia de alineación entre las dos. Utilizando marcas de alineación impresas como referencias de posición para operación en las cuales deben hacer coincidir las lineas de pliegue por lo tanto inevitablemente genera errores. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, las marcas de alineación detectables ópticamente se definen por líneas de pliegue marcadas por compresión que tienen un perfil rebajado sobre una primera cara del material, y un perfil no convexo sobre una segunda cara del material . En comparación con los métodos conocidos de marcado, el marcado por compresión proporciona la obtención de unas líneas de compresión mucho más claras las cuales son detectables ópticamente y por lo tanto pueden ser utilizadas como marcas de alineación. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, el material también comprende una decoración que tiene un área impresa que encierra por lo menos parcialmente una o más líneas de pliegue marcadas por compresión, de manera que las líneas de pliegue en el área impresa definen marcas "de impresión negativa" detectables ópticamente. Cuando se imprime utilizando cualquiera de las técnicas de impresión conocidas, el material de empaque se comprime entre un cilindro de impresión y un cilindro contrario o contracilindro. Si se utiliza un método de marcado convencional, el perfil convexo del marcado en el lado del cilindro contrario produce un empuje que resulta en un contacto accidental y no deseado entre el material de empaque y el cilindro de impresión en el lado cóncavo de la línea de marcado, lo que resulta en líneas con perfiles irregulares los cuales son sustancialmente indetectables ópticamente . Por otra parte, el marcado de compresión también produce un perfil plano o ligeramente cóncavo sobre la cara del material de empacado en contacto con el cilindro contrario y de esta manera se elimina el empuje y el lado opuesto rebajado de la línea de pliegue está definitivamente libre de tinta y de esta manera se obtiene una marca de alto contraste perfectamente detectable por un detector óptico. DESCRIPCIÓN BREVE DE LAS FIGURAS Ahora se describirán a modo de ejemplo, muchas modalidades no limitantes de la presente invención, con referencia a las figuras anexas, en los que: la figura 1 muestra esquemáticamente una máquina para producir empaques asépticos a partir de un rollo de material de lámina, de acuerdo con la presente invención; la figura 2 muestra una porción de un material de empacado de lámina de acuerdo con la presente invención;
i .i,j las figuras 3 y 4 muestran esquemáticamente etapas respectivas en un método para producción del material de la figura 2 ; la figura 5 muestra una porción del material de empacado de acuerdo con una modalidad adicional de la invención . MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN El número 1 en la figura 2 indica una porción de un material 2 de empacado de lámina suministrado en forma de un rollo 3 continuo. El rollo 3 de material 2 comprende varias líneas 4 de pliegue y una decoración 5 impresa, las cuales se repiten a intervalos R iguales a la longitud del material que se necesita para producir un empaque. El rollo 3 se puede utilizar sobre una máquina 6, que se muestra esquemáticamente en la figura 1 para producir empaques asépticos y sobre el cual el rollo 3 se desenrolla en un carrete 7 y se suministra a través de una cámara aséptica (no mostrada) en donde es esterilizado y a través de un montaje 8 mediante el cual se pliega y se sella longitudinalmente para formar, de una manera conocida, un tubo 9 vertical continuo. El tubo 9 de material de empacado se llena continuamente con el producto alimenticio susceptible de ser vertido por medio de un dispositivo 10 de llenado conocido y
i i después se suministra a una estación 14 de conformación y sellado transversal en donde se sujeta entre pares de mordazas (no mostradas) las cuales sellan el tubo transversalmente para formar empaques 15 con apariencia de sacos . Los empaques 15 con apariencia de sacos después se separan por corte de la porción sellante entre los empaques y después se suministran a una estación 16 de doblado final en donde se doblan mecánicamente para conformar los empaques 17 terminados. Los empaques se conforman por doblado del material a lo largo de las líneas 4 de pliegue y al controlar el material suministrado por medio de un detector 16 óptico para "leer" las marcas 18 de alineación que se encuentran en el material a intervalos R. De acuerdo con la presente invención cada marca de alineación comprende una línea 37 de alineación sustancialmente en forma de Z, discontinua, definida por un primero y segundo segmentos 37a, 37b paralelas entre sí y perpendiculares a la dirección de suministro del rollo 3 en la máquina 6, y un segmento 37c inclinado con respecto a los segmentos 37a y 37b. En consecuencia, conforme el rollo 3 se suministra a través de la máquina 6, se puede detectar una marca 18 de alineación por uno o más detectores 16 ópticos para controlar la posición del rollo 3 en la estación de trabajo respectiva y se conectan a una unidad 41 de procesamiento y control para controlar dispositivos conocidos (no mostrados) que a su vez gobiernan la posición del rollo 3. Utilizando una línea 37 de alineación en forma de
Z, se puede controlar la posición del rollo 3 tanto en la dirección de suministro como transversalmente , por ejemplo, para corregir la posición transversal del rollo que aún es plano - para realizar operaciones auxiliares tales como corte y aplicación de lengüetas desprendibles o dispositivos de aberturas - o para corregir la posición angular del tubo 9. Además, el control de la alineación lateral se habilita durante el procedimiento de aplicación de la tira adhesiva a un borde del rollo con el fin de sellar longitudinalmente el rollo y formar un tubo, así como para controlar la alineación de los bordes de rollo superpuestos en caso de empalme de rollos. De hecho, el detector 16 óptico detecta sucesivamente el primer segmento 37a, el segmento 37c inclinado y un segmento 37b de la línea; la unidad 41 de control calcula un primer tiempo TI entre la dirección del primer segmento 37a y el segmento 37c inclinado, y un segundo tiempo T2 entre la detección del segmento 37c inclinado y un segundo segmento 37b; y se puede calcular el error de posición transversal del rollo 3 y se puede corregir en base - li ¬
en la proporción de TI respecto a T2. De manera más específica, si el detector 16 se localiza en el plano medio de las marcas 18 de alineación, en la posición correcta o de referencia del rollo 3, la posición transversal correcta del rollo corresponde a una proporción T1/T2 de 1. Si la proporción es menor que o mayor que 1, el rollo se puede mover transversalmente de una manera conocida en la dirección apropiada para reducir el error de posición. Similarmente es posible calcular el error de posición lateral del rollo 3 a partir de la relación entre TI o T2 y el tiempo total TI + T2. En este caso, el valor de 0.5 indica el centro, mientras que valores diferentes indican desplazamientos laterales. Las líneas 4 de pliegue se definen convenientemente por líneas de compresión que se producen por medio de un proceso de marcado por compresión (figura 3) . De manera más específica, el material 2 se comprime entre un rodillo 20 de marcado - cuyo perfil se muestra parcialmente, en forma plana en la figura 3, y que tiene varias proyecciones 21 que corresponden con las líneas 4 de compresión - y un rodillo 22 de reacción lisa, es decir, sin cavidades que correspondan a las proyecciones 21. Convenientemente, el rodillo 20 opera sobre la cara 23 del material que define la superficie exterior del empaque, es decir, sobre el cual se imprime la decoración 5, y el rodillo 22 sobre la cara 25 opuesta.
La altura de las proyecciones 21 varía entre 50% y 90% y preferiblemente es de aproximadamente 80% de espesor del material 2. El espesor del material se reduce por el mismo porcentaje durante la compresión, después de lo cual el material se recupera parcialmente, pero retiene un fraguado compresivo permanente. La profundidad residual de las líneas de compresión varía convenientemente entre 30% y 60% del espesor del material 2, y es igual a aproximadamente 50% del espesor cuando de manera general 80% de deformación se impone durante el marcado. Como se muestra claramente en la figura 4, las líneas 4 de compresión tienen un perfil rebajado, definido lateralmente por los lados 26 de etapa, sobre la cara 23 del material 2, y un perfil sustancialmente plano o ligeramente cóncavo sobre la cara 25 opuesta. La figura 4 también muestra, esquemáticamente en forma plana, los perfiles del rodillo 30 de impresión y un rodillo contrario 31, que respectivamente hacen contacto con las caras 23 y 25 de material 2 en una línea 4 de compresión. Como se muestra claramente en la figura 4, el perfil sustancialmente plano o ligeramente cóncavo de la línea 4 de compresión sobre el lado orientado hacia el rodillo contrario 31 elimina el empuje sobre el material 2 lo cual puede resultar en una porción más delgada del material que se pone en contacto con el rodillo 30 de impresión.
El rodillo 30 de impresión por lo tanto únicamente hace contacto con la superficie del material 2 fuera de la línea 4 de compresión, la cual, por lo tanto parece como una línea definida "impresa de manera negativa" sobre el material. Esta propiedad de marcado de compresión, en una modalidad preferida de la presente invención, se puede aprovechar para obtener marcas 18 de alineación que corresponden perfectamente con líneas 4 de compresión. Por ejemplo, con referencia a la figura 2, la marca 18 de alineación se puede definir por un área 36 rectangular impresa sobre la porción de material 2 que finalmente define la parte inferior del empaque 17 terminado. El área 36 encierra parte de las líneas 4 de compresión - en particular, la línea 37 en forma de Z definida por los segmentos 37a, 37b, 37c de las líneas de compresión 4 - de manera que define la marca 18 de alineación con, y mediante contraste con la línea 37. La línea 37 en forma de Z de esta manera presenta una "impresión negativa" en el área 36 que forma parte de la decoración 5. El material 2 (figura 2) se proporciona convenientemente con marcas 40 detectables ópticamente para habilitar la lectura del detector 16 óptico de manera que impide que la marca 18 (la cual produce tres lecturas separadas de manera variable) se "confundan" con otras marcas definidas por la decoración 5, líneas 4 o combinaciones de éstas.
Las marcas 40, las cuales pueden ser impresas o marcadas, se pueden definir por un código de registro o alineación o dos o más líneas perpendiculares a la dirección de suministro y pueden estar separadas una distancia determinada de antemano. El código de alineación se puede localizar en cualquier posición conveniente del rollo. La unidad 41 de procesamiento se puede programar, por ejemplo, para abrir únicamente una ventana o intervalo de lectura - determinado para que comprenda de manera definida la lectura de la marca 18 de alineación - después de un intervalo de tiempo o una distancia determinados de antemano a partir del momento en que se han leído una sucesión conocida de marcas 40 con una separación dada. En la variación que se presenta en la figura 5, la marca 18 de alineación se define por líneas 4 de compresión que se forman únicamente para ese propósito, es decir, que no constituyen parte de la formación del envase y que comprenden convenientemente un área 36 impresa cuadrada que encierra 4 líneas 37d de compresión que forman un cuadro, y una línea 37e de compresión colocada diagonalmente con respecto al cuadro. La marca de esta manera puede ser "leída" exactamente de la misma manera que la línea 37 de alineación en forma de Z pero, al ser cuadrada, se puede leer en dos direcciones de suministro de material perpendicular, X, Y con respecto a un detector 16 óptico.
Esto puede ser útil, por ejemplo, para utilizar la marca 18 como una alineación en una unidad para aplicar dispositivos de apertura a envases 17 terminados y sobre los cuales se suministran los empaques hacia delante, orientados de manera diferente. Claramente, se pueden realizar cambios al material 2 como se describe en la presente sin que, por esto se aparten del alcance definido por las reivindicaciones anexas. En particular, si el contraste que se obtiene por el marcado por compresión es suficiente, el área 36 impresa se puede omitir y se pueden leer directamente las marcas. Además, se puede proporcionar el material con marcas de alineación en forma de Z o una alineación de cuadro y diagonal, impresas de manera positiva o negativa de manera convencional, en oposición al marcado por compresión. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.