NO145824B - Fremgangsmaate til vaesketett forsegling av et lokk til en beholder og aordning til utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til væsketett forsegling av et lokk til en beholder, fortrinnsvis et plastlokk til en beholder av plastbelagt kartong, idet forseglingen ikke skal være sterkere enn at lokket kan fjernes med håndkraft, hvilket lokk er utført med et langs omkretsen for-løpende hovedsakelig U-formet spor som er nedad åpent og tjener til å oppta beholderens toppkanter

Oppfinnelsen angår også en anordning til utførelse av fremgangsmåten.

Der er tidligere kjent en fremgangsmåte til forsegling av

et lokk til en beholdertopp hvor lokket og derved beholderen til-føres varme ved hjelp av oppvarmede bakker som presses mot beholderen med lokk. Ved en slik fremgangsmåte vil varme tilføres lokket og beholderen ved varmeovergang, idet temperaturen ved ytterflåtene på lokket, resp. beholderen, alltid må være større enn temperaturen inne i det materiale som skal oppvarmes. En rask oppvarming krever følgelig en meget høy temperatur på bakkene.

En slik varmetilførsel ved varmeldning via oppvarmede bakker i den hensikt å forsegle et plastlokk til en beholder av plastbelagt kartong vil være lite hensiktsmessig i løpende produk-sjon, da det vil ta for lang tid å tilføre den nødvendige energi med mindre bakkenes temperatur holdes meget høy. En slik bakke-temperatur vil imidlertid medføre at et plastlokk som er fremstilt ved vakuumstøping, vil bli utsatt for deformering og krymp-ning når de varme bakker presses mot lokket.

I US-PS 3 367 808 er der beskrevet en fremgangsmåte og et apparat til sammenbinding av gjenstander, f.eks. et lokk til en beholder. Ifølge dette patentskrift benyttes der induksjons-oppvarming i forseglingssonene, og for å forsterke oppvarmingen i denne sone er en av delene forsynt med et "varmeaktiviserende" element - fortrinnsvis et metallstykke.

I US-PS 3 192 091 omtales der også et klebemiddel som forbinder et lokk til en kartong. Det kjente klebemiddel er imidlertid av en slik karakter at det inngår en kjemisk forbindelse med de to komponenter det forbinder, samtidig som klebemiddelet er blandet med et fyllmateriale som tjener til at sammenklebingen av de to deler kan rives opp igjen. Varme blir tilført termisk og ved trykk, og der stilles ifølge patentskriftet ingen spesielle krav til den d ielektristets-konstant som bindemiddelet må ha.

For å få lokket av igjen kreves det at bindemiddelet kan rives fra hverandre enten ved at partiklene som er inn-bakt i bindemiddelet, gjør bindingen i området for partiklene svakere, eller ved at partiklene i seg selv er svakere enn det termiske bindemateriale. Lokket kan riktignok tas av uten å skades, men det kan ikke settes på igjen, idet der ifølge patentskriftet tas sikte på en naske-sikker kartong.

Hensikten med fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er således å skaffe et lokk med væsketett forsegling, som ikke bare skal kunne tas av når innholdet i kartongen skal blottlegges, men som også kan benyttes på nytt etter at noe av innholdet i kartongen er tatt ut eller brukt. Det inne-bærer at den foreliggende kartong med originallokk også kan benyttes når den er tømt og rengjort, f.eks. som fryseembal-lasje eller annen emballasje i husholdningen.

Den nevnte hensikt oppnås ifølge oppfinnelse ved

a) at der i lokkets U-formede spor påføres en strimmel av et forseglingsmateriale som ved vanlig værelses- eller

lagertemperatur har en seigtflytende klebrig konsistens, og som ved oppvarming får en mindre viskositet, samtidig som det har en dielektrisitetskonstant som er meget større enn dielektrisitetskonstanten for plast, b) at lokket settes på plass på kartongens toppkanter ved vanlig værelsestemperatur, c) og at lokket under bibehold av sin opprinnelige form, i området for forseglingsmaterialet resp. det U-formede spor

får tilført dielektrisk energi i form av elektromagnetiske mikrobølger som absorberes av forseglingsmaterialet, slik at materialet på grunn av absorbsjonsvarmen blir lettflytende og former seg rundt beholderens toppkanter for dannelse av en væsketett forsegling mellom lokk og beholder når materialet gjeninntar sin opprinnelige temperatur og viskøse konsistens, hvilken forsegling ikke er sterkere enn at lokket beholder sin opprinnelige form når det rives av ved håndkraft for deretter

å kunne benyttes igjen ved påtræing på beholderens toppkanter.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse oppnås der således ikke bare en væsketett forsegling av et lokk som kan fjernes etter bruk ved håndkraft, men der skaffes også en forsegling av et lokk som kan tas av under bibehold av sin opprinnelige form, slik at det kan settes på plass igjen etter at det er tatt av uskadet, nemlig ved påtræing på toppen av beholderkantene.

Dette oppnås fordi lokket er utført med et U-formet spor, som ikke bare er innrettet til å bli trædd ned på beholdertopp-kantene, men også til å romme det rene hot-meltmateriale som skal benyttes.

I motsetning til det lokk som benyttes ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, blir der ved kartongen ifølge US-PS 3 192 091 benyttet et flatt lokk, og det partikkelfylte klebemiddel plasseres på en utragende flens rundt beholdertoppen.

I US-PS 3 574 031 omtales dielektrisk oppvarming for

å binde sammen to plastmaterialer. Imidlertid brukes der også her et materiale med varmeaktiviserende hjelpeelementer, dvs. her er det partiklene i klebemiddelet som blir oppvarmet, slik at varme fra partiklene overføres til de plaststoffer som skal sammensveises, og det slik at hjelpeelementene blir en intim del av den endelige sveiseforbindelse. Ved sveisemetoden ifølge US-PS 3 574 031 er det således tale om varige sveiser, dvs. sveiser som gjør at de sammensveisede deler må rives istykker når de skal fjernes fra hverandre.

Dette er ikke hensikten med den foreliggende metode. Bindemiddelet forblir uforandret etter oppvarming, og det blir ingen kjemisk forbindelse mellom bindemiddelet og de to andre materialer som utgjør henholdsvis kartongtoppen og lokket.

Fra US-PS 3 367 808 er der kjent høyfrekvent oppvarming (induktiv varme). Riktignok blir det nevnt at voks kan brukes som tettemiddel, men denne voksen skal smelte på grunn av til-ført strålevarme fra andre materialer, og det stilles således ingen krav til noen spesiell dielektrisitetskonstant hos voksen. Dessuten brukes voksen som et tettemiddel og intet annet, dvs. det danner ikke en del av en væsketett forsegling som kan brytes opp uten at det ødelegger lokket for fornyet bruk.

Forøvrig blir der ifølge ovennevnte publikasjon utført

en forsegling av et lokk til en beholder, samtidig som lokkanten og et øvre flensparti presses til en bestemt form ved hjelp av formingsmatriser, hvilket er en vesentlig forskjell og en uønsket forholdsregel i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse.

Det er imidlertid i denne sammenheng, nemlig ved forming av

lokk og beholderkant, at der foreslås bruk av voks, idet der i spalte 3, 5. avsnitt i nevnte publikasjon angis at voksen skal smelte ved formingstemperaturen, dvs. voksen inngår som et tettende element i tillegg til formingssveisingen.

Den foreliggende søknad vedrører altså et lokk med en hot-meltvoks som skal binde lokk og kartong sammen, samtidig som voksen skal tette. Voksen må være av en slik struktur at lokket kan tas av og brukes på nytt igjen uten at noen av de to deler (lokk og kartong) er beskadiget. Dessuten må voksen ha en dielektristetskonstant og en inntrengningsfaktor som er langt bedre enn materialet, i både lokk og beholder.

En anordning til utførelse av den foreliggende oppfinnelse omfatter en krafttilførsel, en mikrobølgegenerator og en appli-kator med bølgeledere og er karakterisert ved at bølgelederne i applikatoren omfatter et kors med tilnærmet like lange armer som rekker utover lokkets omkrets, idet bølgelederne ved sitt forbindelsessted får tilført mikrobølgeenergi fra generatoren,

at applikatoren er utført med organer til heving og senkning av bølgelederne i området for den med lokk forsynte beholder,

og at armene ved sine frie ender er forsynt med et eller flere organer som ved senket stilling av applikatoren ligger tett inntil lokkets sidekant og tjener til å lede mikrobølgeenergien fra armene til forseglingsmaterialet i lokket.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningen som viser en foretrukken utførelsesform for en anordning ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 viser et skjematisk vertikalsnitt gjennom en ut-førelsesform for en anordning som omfatter den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 viser et snitt etter linjen II-II på fig. 1 med

noen deler delvis skåret vekk.

På tegningen er 1 den øvre del av en beholder av plastbelagt kartong med tilnærmet kvadratisk tverrsnitt. På toppen av kartongen 1 er der påsatt et plastlokk 2 som rundt omkretsen har et U-formet spor 3 med ytre og indre flenser 5a, 5 som omslutter kartongens toppkant 4. De indre flenser 5 går via et horisontalt parti 6 over i et forhøyet midtparti 7.

Over og rundt kartongens lokk 2 er der på tegningen vist en såkalt mikrobølgeapplikator som er generelt betegnet med 8, og som er anordnet med ikke viste styrbare organer som tjener til å gi applikatoren 8 en resiproserende opp/ned-bevegelse. 1 den på fig. 1 viste nedre stilling av applikatoren 8 omslutter denne den øvre del av kartongen 1 med lokket 2, mens den i en øvre, ikke vist stilling frigjør kartongen, slik at denne kan føres vekk fra applikatorens område.

Applikatoren 8, som på tegningen er vist meget skjematisk, omfatter en huldel 9 med et øvre flatt parti 10 som er større enn beholderens tverrsnitt, og som via knekkede sidepartier 11 slutter seg til hovedsakelig vertikale randpartier 12. Disse har en slik form og utstrekning at de omslutter beholderen 1

med en forholdsvis liten klaring 13, som imidlertid er stor nok til at huldelen 9 kan træs over toppen av beholderen 1.

På toppen av huldelen 9, dvs. på partiet 10, er der fast-skrudd en stuss 14 med utvendige gjenger 15 som en ikke vist magnetron kan skrus fast på. Magnetronen består av en anode og en katode som under drift påtrykkes forskjellig elektrisk potensial, og har en fysisk utforming som gjør at der ved ut-sendelsen av elektroner mellom katoden og anoden induseres mikrobølgesvingninger med en frekvens svarende til magnetronens oppbygning. De ved magnetronen frembragte mikrobølger som f.eks. kan ha en frekvens på 2450 MHz, føres ut av magnetronen via en antenne som på tegningen er vist som en sylindrisk stav 16 som strekker seg sentralt gjennom stussen 14 og nedentil slutter seg til et firearmet kors 17. Hver av armene 17a - 17d i korset 17 bærer ved sin frie ende et tverrstykke 18 som rager ut til sidene av armendene. Ved sine ender går hvert av stykkene 18 over i et kombinert holde- og bølgelederstykke 19. Hvert av disse er fastholdt til huldelen 9 og i området under tverr-stykket 18 svinger de seg via et krummet parti 20 innover mot beholderens lokk 2, samtidig som de går over i et felles ende-stykke 21 som strekker seg i hele lengden av den respektive lokk-kant.

Staven 16, korset 17, tverrstykkene 18 og stykkene 19, 20 og 21 utgjør en sammensatt bølgeleder for mikrobølger som gene-reres i den ovenfor omtalte magnétron. De elektromagnetiske bølger vil bre seg langs bølgelederne og ved det krumme ende-stykke 21 vil bølgene sendes ut mot beholderlokket 2.

Lokket 2 er i det indre av det U-formede spor 3 forsynt

med en strimmel eller streng av et forseglingsmateriale som ved værelses- eller lagertemperatur har en seigtflytende klebrig konsistens, og som ved oppvarming får en mindre viskositet. Dessuten har forseglingsmaterialet en dielektrisitetskonstant som er meget større enn dielektrisitetskonstanten for plast.

Lokket 2 settes på plass på kartongens toppkanter ved vanlig værelsestemperatur, og forseglingsmaterialet vil da ha en slik konsistens at det bare deformeres noe i det indre av det U-formede spor 3.

Det skal forstås at ved påsetting av lokket 2 på kartongen

1 befinner applikatoren 8 seg i hevet stilling, slik-at kartongen 1 med påført lokk 2 ved hjelp av et ikke vist transportbånd føres i stilling like under applikatoren 8. Denne senkes deretter ned over den øvre del av kartongen 1 til en stilling som vist på fig. 1. I denne stilling aktiveres magnetronen for utsendelse av mikrobølgeenergi langs de ovenfor omtalte stykker 16, 18, 20, 21 som utgjør bølgeledere.

Da absorbsjonen av mikrobølgeenergi i plast er forholdsvis liten i forhold til absorbsjonen av slik energi i det anvendte forseglingsmateriale, vil det meste av den fra endestykket 21 utstrålte energi absorberes av forseglingsmaterialet i det U-formede spor 3 av lokket 2. I forseglingsmaterialet vil der ut-vikles varme og materialet vil anta en så høy temperatur at det blir lettflytende og slutter seg bedre rundt lokkets toppkanter 4, for derved å danne en væsketett forsegling mellom kartongen 1 og lokket 2. Samtidig med at forseglingsmaterialet i det U-formede spor 3 av lokket 2 varmes opp ved mikrobølgeenergi og derved blir lettflytende, blir lokket utsatt for et mekanisk trykk ved et presstykke 24 anordnet i området for lokkets opp-ragende parti 7, slik at der ved opphør av tilførsel av mikro-bølgeenergi dannes en væsketett lukking mellom lokk og beholder når materialet etter en tid gjeninntar sin opprinnelige temperatur og mer tyktflytende konsistens. Ved samtidig oppvarming av forseglingsmaterialet og pressvirkning på lokket 2, vil materialet forme seg rundt beholderens toppkanter, samtidig som lokket presses i riktig stilling på beholderen 1.

For ytterligere å øke trykket av lokket med den væsketette forsegling mot beholdertoppen er der på applikatoren 8 anordnet fire presstykker 22 som strekker seg langs den indre flens 5 av lokket 2 og er fastholdt til huldelen 9 ved hjelp av holde-stykker 23.

Det tidligere omtalte presstykke 24 har form av en plate - som strekker seg mellom presstykkene 22, og det tjener sammen med de nedre kanter av presstykkene 22 til å skaffe en vertikal trykkvirkning på lokket 2, slik at dette presses i riktig stilling.

En pressvirkning på flensene 5, 5a av lokkets U-formede spor 3 kan oppnås enten ved at bølgelederstykkene 21 og press-stykkene 22 plaseres så nær hverandre og gis en slik form at applikatoren når den senkes til sin bruksstilling, vil presse flensene 5, 5a sammen med tilstrekkelig kraft til at der oppnås en forsegling, vel å merke uten at trykket blir for stort til at applikatoren etter utført arbeidsoperasjon vanskelig lar seg fjerne.

Eventuelt kan en pressvirkning ved bølgelederstykkene 21 og presstykkene 22 skaffes ved at de nevnte stykker anordnes bevegelige enten ved svingning eller planparallell forskyvning, for derved å oppnå en forsterket klemvirkning på de U-formede spor 3 av lokket 2, samtidig som der i dette område av lokket tilføres mikrobølgeenergi.

Det skal forstås at fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen også kan benyttes i forbindelse med kartonger som foruten å bestå av et plastlagt kartongemne, også omfatter et tynt metallsjikt, f.eks. av aluminium. Denne folie er vanlig-vis påført kartongens innside, og ved slike typer kartonger kan

det være hensiktsmessig å anbringe strengen av forseglingsmate-

rialet fortrinnsvis langs den ytre flens 5a av det U-formede spor 3, idet aluminiumsfolien reflekterer de utsendte mikro-

bølger og derved reduserer muligheten for oppvarming av den del av forseglingsmaterialet som er skjermet av en slik folie. Eventuelt kan det ved slike kartongtyper som har et lag av aluminiumsfolie, være hensiktsmessig å la klemmmestykkene 22

tjene som mikrobølgeledere sammen med bølgelederstykkene 21.

Strengen av forseglingsmaterialet kan da anbringes innerst i

sporet 3 av lokket 2, og oppvarmingen av strengen i sporet vil da finne sted ved mikrobølgeenergi som trenger gjennom begge flenser 5, 5a i lokket 2 og absorberes av det nevnte forseglingsmateriale .

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen egner

seg spesielt i forbindelse med beholdere av plastbelagt kartong med lokk av plast fremstilt ved vakuumstøpning, idet den til-

førte mikrobølgeenergi hovedsakelig vil omdannes til varme i forseglingsmaterialet og dermed ikke forårsake høye nok tempe-

raturer i lokkene til at disse vil deformere eller krympe.

Selvsagt kan oppfinnelsen også anvendes i forbindelse med

plastlokk som er fremstilt ved andre metoder forutsatt at dielektrisitetskonstanten for det forseglingsmateriale som benyttes, er så meget større enn dielektrisitetskonstanten i de plaster som anvendes, at den vesentlige temperaturstigning foregår i forseglingsmaterialet.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til væsketett forsegling av et lokk til en beholder, fortrinnsvis et plastlokk til en beholder av plastbelagt kartong, idet forseglingen ikke skal være sterkere enn at lokket kan fjernes med håndkraft, hvilket lokk er utført med et langs omkretsen forløpende hovedsakelig U-formet spor som er nedad åpent og tjener til å oppta beholderens toppkanter, karakterisert ved a) at der i lokkets U-formede spor påføres en strimmel

av et forseglingsmateriale som ved vanlig værelses- eller lagertemperatur har en seigtflytende klebrig konsistens, og som ved oppvarming får en mindre viskositet, samtidig som det har en dielektrisitetskonstant som er meget større enn dielektrisitetskonstanten for plast, b) at lokket settes på plass på kartongens toppkanter ved vanlig værelsestemperatur, c) at lokket under bibehold av sin opprinnelige form, i området for forseglingsmaterialet resp. det U-formede spor får tilført dielektrisk energi i form av elektromagnetiske mikrobølger som absorberes av forseglingsmaterialet, slik at materialet på grunn av absorbsjonsvarmen blir lettflytende og former seg rundt beholderens toppkanter for dannelse av en væsketett forsegling mellom lokk og beholder når materialet gjeninntar sin opprinnelige temperatur og viskøse konsistens, hvilken forsegling ikke er sterkere enn at lokket beholder sin opprinnelige form når det rives av ved håndkraft for deretter å kunne benyttes igjen ved påtræing på beholderens toppkanter.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at forseglingsmaterialet er et "hot-melt" materiale bestående av mikrovoks og en termoplastisk polymer.

3. Anordning til utførelse av fremgangsmåten til væsketett forsegling av et lokk til en beholder, fortrinnsvis et plastlokk til en beholder av plastbelagt kartong, idet forseglingen ikke skal være sterkere enn at lokket kan fjernes med håndkraft, hvilket lokk er utført med et langs omkretsen forløpende hovedsakelig U-formet spor som er nedad åpent og tjener til å oppta beholderens toppkanter, som angitt'i krav 1, omfat-tende en krafttilførsel, en mikrobølgegenerator og en appli-kator med bølgeledere, karakterisert ved at bølgelederne i applikatoren omfatter et kors (17) med tilnærmet like lange armer (17a-17d) som rekker utover lokkets omkrets, idet bølgelederne ved sitt forbindelsessted får tilført mikrobølgeenergi fra generatoren, at applikatoren er utført med organer til heving og senkning av bølgelederne i området for den med lokk forsynte beholder, og at armene ved sin fire ende er forsynt med ett eller flere organer (20, 21, 22) som ved senket stilling av applikatoren ligger tett inntil lokkets sidekant og tjener til å lede mikrobølgeenergien fra armene til forseglingsmaterialet i lokket.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at armene (17a-17d) er fastholdt til en huldel (9) som omslutter den øvre del av den med lokk (2) forsynte beholder (1), og at der i huldelen (9) er anordnet metallstykker (22) som ligger overfor mikrobølge-tilførsels-organene (20, 21) på en avstand svarende omtrent til bredden av det U-formede spor (3) langs lokkets omkrets.

5. Anordning som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at mikrobølge-tilførselsorganene (20,21) og/eller metallstykkene (22) er utført bevegelige for utøvelse av et mekanisk trykk til sammenpressing av lokkets U-formede spor (3) samtidig med eller etter tilførselen av mikrobølgeenergi.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at der mellom metallstykkene (22) er anordnet en pressplate (24) som sammen med metallstykkene (22) tjener til å trykke lokket (2) ned på beholdertoppen for å plassere det i endelig stilling like før eller samtidig med at mikro-bølgetilførselsorganene aktiveres for overføring av mikrobølge-energi .

7. Anordning som angitt i et av kravene 3-6, karakterisert ved at også metallstykkene (22) utgjør lederveier for mikrobølgeenergi.