PL177151B1

PL177151B1 - Sposób i urządzenie do zawijani krawędzi materiału warstwowego

Info

Publication number: PL177151B1
Application number: PL95315945A
Authority: PL
Inventors: Ragnar H. Sagvik; Lars Lyngaas
Original assignee: Elopak Systems
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 1999-09-30
Also published as: US5752909A; NO963492L; BG100854A; CA2183405A1; HUT75024A; EP0746464A1; WO1995023061A1; EP0746464B1; PL315945A1; BR9506934A; DE69503607T4; ZA951496B; FI963276A0; DK0746464T3; AU1588795A; CN1146179A; SK106296A3; ATE168623T1; TW286307B; GB9403476D0

Abstract

1 Sposób zawijania krawedzi materialu warstwowego, w którym sklada sie go w sposób ciagly, w obrebie strefy odslonietej krawedzi materialu warstwowego, skladajacego sie z warstwy absorbujacej plyny i umieszczonej na niej warstwy nieprzepuszczajacej plynów, i uszczelnia sie polaczenia strefy krawedziowej z reszta materialu warstwowego, znamienny tym, ze przed skladaniem strefy odslonietej krawedzi, formuje sie, wzdluz strefy oslonietej krawedzi, ustawiony pionowo wzgledem plaszczyzny materialu warstwowego wystep (8) oraz wglebienie (6), polozone od wewnatrz wzgledem wystepu (8), i powierzchnie (9) skierowana do wewnatrz wglebienia (6) oraz rowek (7) polozony od wewnatrz wzgledem powierzchni (9), a nastepnie wsuwa sie wystep (8) do wnetrza rowka (7). 13 Urzadzenie do zawijania krawedzi materialu war- stwowego, skladajacego sie z warstwy absorbujacej plyn i umie- szczonej na niej warstwy nieprzepuszczajacej plynu, które to urzadzenie obejmuje stanowisko sluzace do skladania strefy krawedziowej i stanowisko sluzace do uszczelniania strefy kra- wedziowej z reszta materialu warstwowego, znamienne tym, ze zawiera równiez stanowisko do formowania (32, 33) obej- mujace równolegle rozmieszczone wzgledem siebie elementy formujace Fig. 5 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do zawijania krawędzi materiału warstwowego stosowanego do produkcji opakowań dla cieczy.

W dziedzinie związanej z wytwarzaniem opakowań dla cieczy znane jest zastosowanie, w ramach tworzywa do opakowania materiału warstwowego, składającego się przykładowo z kartonu, pokrytego po obu stronach warstwami zawierającymi inne substancje, na przykład substancję barierową. Substancja barierowa może stanowić przeszkodę dla przepływu cieczy, zwłaszcza wody, jak to jest w przypadku polietylenu, lub też dla tlenu, jak to jest w przypadku aluminium lub alkoholu etylenowo-winylowego. Dwie, umieszczone na obu powierzchniach materiału warstwy zawierają z reguły jedną lub więcej substancji, umożliwiających zgrzewanie ze sobą tych warstw w trakcie formowania kartonowego pudełka, służącego jako opakowanie dla danej cieczy. Pudełka kartonowe tego rodzaju mogą być wykonywane z półfabrykatów, wyciętych ze zwoju materiału warstwowego. Wycinanie półfabrykatów pociąga za sobą powstawanie krawędzi, przez które dostawać by się mogła do wnętrza kartonu, oraz przeciekać do środka lub na zewnątrz pudełka kartonowego, ciecz lub gaz, gdyby krawędzie te nie zostały zawinięte. Proces taki polega na przykład na przeprowadzeniu obróbki, w trakcie której część krawędzi skrawania podlega frezowaniu, strefa krawędziowa jest zaginana oraz zgrzewana pod ciśnieniem z resztą półfabrykatu, w wyniku czego za pomocą warstwy barierowej zakrywany jest odsłonięty karton. Tego rodzaju zawijanie krawędzi ujawnione zostało przykładowo w opisach patentowych US-A-3,654,842 i US-A-5,236,408. Przy okazji takiego zawijania natknąć się można na następującą przeszkodę: zagięta strefa krawędziowa ma tendencję do powracania do pierwotnej pozycji; w konsekwencji nie może być ona całkowicie i poprawnie zgrzana pod ciśnieniem z resztą półfabrykatu.

Przedmiotem wynalazku jest sposób zawijania krawędzi materiału warstwowego, w którym składa się go w sposób ciągły, w obrębie strefy odsłoniętej krawędzi materiału warstwowego, składającego się z warstwy absorbującej płyny i umieszczonej na niej warstwy nieprzepuszczającej płynów, i uszczelnia się połączenia strefy krawędziowej z resztą materiału warstwowego.

m 151

Istota wynalazku polega na tym, że przed składaniem strefy odsłoniętej krawędzi, formuje się, wzdłuż strefy odsłoniętej krawędzi, występ ustawiony pionowo względem płaszczyzny materiału warstwowego, oraz wgłębienie położone od wewnątrz względem występu, i powierzchnię skierowaną do wewnątrz wgłębienia. Poza tym formuje się rowek położony od wewnątrz względem powierzchni, a następnie wsuwa się występ do wnętrza tego rowka.

Korzystnie, przed zgięciem strefy krawędziowej formuje się w obrębie tej' strefy wycięcie, położone na zewnątrz względem występu i sięgające do zewnętrznej krawędzi strefy krawędziowej.

Występ, wgłębienie, wspomniana powierzchnia oraz rowek i wycięcie są prostokątne, a wartość szerokości wgłębienia jest nieznacznie większa od sumy wartości wysokości i szerokości powierzchni, przy czym wartość szerokości występu jest nieznacznie mniejsza od wartości szerokości rowka.

W trakcie formowania wgłębienia i rowka oraz wycięcia, usuwa się w materiale warstwowym fragmenty warstwy absorbującej płyn, aż do ukrytej powierzchni warstwy nieprzepuszczającej płynu.

W rozwiązaniu według wynalazku materiał warstwy składa się z warstwy nieprzepuszczającej płynu oraz warstwy absorbującej płyn, umieszczonej między warstwą nieprzepuszczającą płynu, oraz drugą warstwą nieprzepuszczającą płynu. Fragmenty drugiej warstwy nieprzepuszczającej płynu usuwa się w trakcie formowania wgłębienia i rowka oraz wycięcia.

W trakcie procesu uszczelniania połączenia strefy krawędziowej z resztą materiału warstwowego, część warstwy nieprzepuszczającej płynu, pomiędzy występem a wspomnianą powierzchnią, uszczelnia się w miejscu połączenia z częścią warstwy nieprzepuszczającej płynu, pokrywającej tę powierzchnię.

W trakcie procesu uszczelniania połączenia strefy krawędziowej z resztą materiału warstwowego, odsłoniętą część warstwy nieprzepuszczającej płynu wewnątrz rowka, uszczelnia się w miejscu połączenia z częścią warstwy nieprzepuszczającej płynu, pokrywającej występ.

W trakcie procesu uszczelniania połączenia strefy krawędziowej z resztą materiału warstwowego, odsłoniętą część warstwy nieprzepuszczającej płynu wewnątrz wycięcia uszczelnia się w miejscu połączenia z częścią drugiej warstwy nieprzepuszczającej płynu, pokrywającej resztę półfabrykatu.

Przed zgięciem strefy krawędziowej usuwa się warstwę nieprzepuszczającą płynu stanowiącą przeszkodę dla przepływu cieczy, umieszczoną między warstwą absorbującą płyn a warstwą nieprzepuszczającą gazu, a w procesie uszczelniania wywiera się jedynie mechaniczny nacisk na strefę krawędziową materiału warstwowego.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do zawijania krawędzi materiału warstwowego, składającego się z warstwy absorbującej płyn i umieszczonej na niej warstwy nieprzepuszczającej płynu, które to urządzenie obejmuje stanowisko służące do składania strefy krawędziowej i stanowisko służące do uszczelniania strefy krawędziowej z resztą materiału warstwowego.

Istota tego wynalazku polega na tym, że urządzenie to zawiera również stanowisko do formowania obejmujące równolegle rozmieszczone względem siebie elementy formujące.

Korzystnie, stanowisko do formowania tworzy pewna ilość frezów, które przymocowane są do wspólnego wału napędowego.

Poza tym urządzenie wyposażone jest w parę walców przesuwających materiał, przy czym jeden z walców usytuowany jest równolegle do frezów.

Stanowisko do formowania oraz stanowisko do uszczelniania stanowią odpowiednio grupy par walców, a ponadto urządzenie wyposażone jest w podporę, na której osadzony jest jeden z każdej pary walców, stanowiących razem grupę walców służących do składania. Poza tym urządzenie posiada osobną podporę, na której osadzony jest jeden z każdej pary walców, stanowiących razem grupę walców służących do uszczelniania, a ponadto zastosowano pierwszy i drugi element napędowy, połączony z indywidualnymi podporami.

17’7 151

Dzięki zastosowaniu uszczelnionego połączenia poprzez wsuwanie występu do rowka, zawinięta strefa krawędziowa charakteryzować się może niższą przepuszczalnością. Poza tym zrezygnować można w trakcie omawianego uszczelniania z użycia ciepła; uszczelnianie to uzyskać więc można czysto mechanicznie poprzez ściskanie ze sobą części złącza występ - rowek. Materiał warstwowy może mieć postać ciągłego zwoju lub pojedynczego półfabrykatu.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny przez strefę krawędziową półfabrykatu wyciętego z materiału warstwowego pierwszego rodzaju, używanego w opakowaniach dla płynów; fig. 2 przedstawia obraz zbliżony do fig. 1, jednak po sfrezowaniu strefy krawędziowej do pożądanego kształtu; fig. 3 przedstawia obraz zbliżony do fig. 1, jednak po zgięciu odpowiedniej strefy krawędziowej i uszczelnieniu pod ciśnieniem jej połączenia z resztą półfabrykatu; fig. 4 przedstawia obraz zbliżony do fig. 2, jednak pokazano tu strefę krawędziową półfabrykatu, wyciętego z materiału warstwowego drugiego rodzaju, używanego również w opakowaniach dla płynów; fig. 5 przedstawia obraz zbliżony do fig. 3, użyto tu jednak półfabrykatu pokazanego na fig. 4; fig. 6 przedstawia schematycznie przekrój poprzeczny przez pudełko kartonowe, służące jako opakowanie dla płynu, wykonane z półfabrykatu pokazanego na fig. 4 i 5; fig. 7 przedstawia schematycznie boczny rzut urządzenia w trakcie formowania na półfabrykacie strefy krawędziowej, pokazanej na fig. 3 lub 5; fig. 8 przedstawia schematycznie częściowy przekrój wzdłuż linii VIII-VIII, pokazanej na fig. 7, w trakcie formowania przez urządzenie strefy krawędziowej, pokazanej na fig. 3.

Na figurze 1 przedstawiono półfabrykat, z którego wytwarzane ma być, zakończone płasko lub szczytowo, pudełko kartonowe, służące jako opakowanie dla płynu. Półfabrykat ten wykonany jest z materiału warstwowego, składającego się z warstwy 1 kartonu, pokrytego po obu stronach warstwami 2 i 3 termoplastów, na przykład polietylenu, przy czym warstwa 2 tworzy wewnętrzną, zaś warstwa 3 zewnętrzną powierzchnię pudełka kartonowego. W razie potrzeby materiał warstwowy zawierać może jedną lub więcej dodatkowych warstw, na przykład warstwę blokującą przepływ gazu, taką jak alkohol etylenowo-winylowy lub aluminium. Półfabrykat zaopatrzony jest w krawędź 4, w którym to miejscu karton narażonyjest na wpływy z zewnątrz. Oznacza to, że gdyby taki półfabrykat został zgięty i szczelnie połączony dla uformowania pudełka kartonowego, zaś krawędź 4 znalazłaby się w środku pudełka, wystawiona na działanie cieczy, na przykład mleka, ciecz taka byłaby w stanie przeniknąć do wnętrza kartonu, osłabiając go przy tym i/lub przeciekając w rezultacie na zewnątrz. Poddawanie krawędzi obróbce, a następnie jej uszczelnianie pod ciśnieniem służy zapobieganiu opisanemu wyżej przenikaniu.

Figura 2 przedstawia, wykonane techniką frezowania, przebiegające równolegle do krawędzi 4, prostokątne wycięcie 5, prostokątne wgłębienie 6 oraz prostokątny rowek 7, w wyniku czego powstał między nimi prostokątny występ 8 i prostokątna powierzchnia 9 usytuowana między wgłębieniem a rowkiem. W trakcie formowania zagłębień 5 do 7 sfrezowaniu ulegają warstwy 1 i 2 aż do ukrytej powierzchni 10 warstwy 3, wystawiając ją tym samym na działanie czynników zewnętrznych. Wgłębienie 6 charakteryzuje się nieznacznie większą szerokością niż suma wartości wysokości i szerokości powierzchni 9 między wgłębieniem a rowkiem, podczas gdy szerokość występu jest nieznacznie mniejsza od szerokości rowka 7.

Na figurze 3 przedstawiony jest występ 8 i fragment warstwy 3 pomiędzy krawędzią 4 a powierzchnią 9, po obróceniu ich nad powierzchnią 9 i wsunięciu występu 8 do środka rowka 7. Złącze występ 8 - rowek 7 nie dopuszcza do sytuacji, w której zagięta strefa krawędziowa powróciłaby do pierwotnego położenia przed dokonaniem uszczelnienia pod ciśnieniem jej połączenia z resztą półfabrykatu. W trakcie uszczelniania część warstwy 3 pomiędzy występem 8 a powierzchnią 9, przedstawiona na fig. 2, przyciskana jest, dla uzyskania uszczelnienia, do części warstwy 2, przykrywającej powierzchnię 9 między wgłębieniem 6 a rowkiem 7, natomiast odsłonięta część warstwy 3 wewnątrz rowka 7, przyciskana jest, dla uzyskania uszczelnienia, do części warstwy 2, pokrywającej występ 8, zaś część rn 151 warstwy 3 wystająca poza występ 8 przyciskana jest, dla uzyskania uszczelnienia, do części warstwy 2, pokrywającej resztę półfabrykatu.

Figura 4 oraz 5 przedstawiają półfabrykat wykonany z materiału warstwowego, wykonanego z warstwy 1 kartonu pokrytego po obu stronach warstwami 2 i 3 termoplastów i dodatkowo na powierzchni warstwy 3 warstwą 12 nieprzepuszczającą gazu, na przykład aluminium lub alkohol etylenowo-winylowy, oraz warstwą 13 termoplastów, na przykład polietylenu, umieszczoną na powierzchni warstwy 12. Ponownie dla uformowania obiektów 5 do 7 dokonuje się sfrezowania warstw 1 i 2 aż do powierzchni 10. Zginanie i uszczelnianie przeprowadzane są tak, jak w przypadku rozwiązania, przedstawionego na fig. 1 do 3, w wyniku czego uzyskuje się krawędź nieprzepuszczającą cieczy, pokazaną na fig. 5. Fig. 6 pokazuje uszczelnienie połączenia przeciwnej strefy krawędziowej 14 półfabrykatu z krawędzią, przedstawioną na fig. 5, gdzie warstwa 13 połączona jest, dla uzyskania uszczelnienia, sama ze sobą, w wyniku czego warstwa barierowa 12 całkowicie otacza wnętrza pudełka kartonowego.

Figury 7 i 8 pokazują urządzenie wyposażone w stanowisko frezarskie 20, następujące po nim stanowisko zginania 21 oraz stanowisko uszczelniania 22. Stanowisko frezarskie zaopatrzone jest w dwa napędzane poziome walce 23 i 24, które zaciskając między sobą półfabrykat 1-3 przesuwają go do przodu, przy czym niższy walec 24 osadzonyjest obrotowo na ramieniu obrotowym 25, napędzanym sprężyście ku górze za pośrednictwem pneumatycznego urządzenia tłokowo - cylindrycznego 26 wokół poziomej osi 27, zamocowanej na obudowie 28. Natomiast walec 23 osadzonyjest obrotowo na ramieniu 29 obracającym się wokół poziomej osi 30, zamocowanej na obudowie 28. Stożkowy sworzeń 30a, umieszczony między obudową 28 a ramieniem 29, pozwala na regulację urządzenia dostosowaną do odmiennych grubości materiału warstwowego. Trzy poziome cylindryczne frezy 31 do 33, przymocowane do poziomego wału napędowego 34, formują w półfabrykacie odpowiednio wycięcie 5, wgłębienie 6 i rowek'7. Przystawka ssąca 35 usuwa odpady, powstałe w trakcie frezowania. Szereg par górnych i dolnych napędzanych walców 36a, 36b do 44a, 44b przesuwa między sobą do przodu półfabrykat, poddając stopniowo zginaniu część warstwy 3 pomiędzy krawędzią 4 a powierzchnią 9, w wyniku czego występ 8 dostaje się do wnętrza rowka 7. Szereg par górnych i dolnych napędzanych walców 45a, 45b do 48a, 48b przesuwa między sobą dalej do przodu półfabrykat, ściskając strefę krawędziową, zakleszczając przy tym mechanicznie występ 8 wewnątrz rowka 7, w wyniku czego następuje uszczelnienie strefy krawędziowej. Walce górne 36a do 44a przymocowane są do podpory 49, natomiast walce górne 45a do 48a przymocowane są do podpory 50. Działanie podpór 49 i 50 jest kontrolowane za pośrednictwem przyporządkowanych im z osobna pneumatycznych urządzeń tłokowo - cylindrycznych 51 i 52, służących utrzymaniu stałego nacisku uchwytu walców zginających 36 do 44 i walców uszczelniających 45 do 48.

Chociaż w stanowisku uszczelniania (45 do 48) w trakcie procesu uszczelniania strefy krawędziowej można byłoby obok ciśnienia wykorzystać działanie wysokich temperatur, szczególną korzyścią wynikającą z zastosowania rozwiązania według wynalazku, opisanego przy wykorzystaniu rysunku, jest to, że można tu uniknąć zastosowania wysokich temperatur, i że omawiane rozwiązanie opiera się na wykorzystaniu mechanicznego nacisku dla uzyskania efektu uszczelnienia. Niniejszy wynalazek znajduje zastosowanie, zwłaszcza w dziedzinie pakowania, szczególnie przy produkcji wykonanych ze zwojów lub półfabrykatów kartonowych pudełek o płaskich lub szczytowych zakończeniach, służących jako opakowania dla cieczy.

177 151 i

Fig. 7

Fig. 8

177 151

Fig.5

Fig.6

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób zawijania krawędzi materiału warstwowego, w którym składa się go w sposób ciągły, w obrębie strefy odsłoniętej krawędzi materiału warstwowego, składającego się z warstwy absorbującej płyny i umieszczonej na niej warstwy nieprzepuszczającej płynów, i uszczelnia się połączenia strefy krawędziowej z resztą materiału warstwowego, znamienny tym, że przed składaniem strefy odsłoniętej krawędzi, formuje się, wzdłuż strefy osłoniętej krawędzi, ustawiony pionowo względem płaszczyzny materiału warstwowego występ (8) oraz wgłębienie (6), położone od wewnątrz względem występu (8), i powierzchnię (9) skierowaną do wewnątrz wgłębienia (6) oraz rowek (7) położony od wewnątrz względem powierzchni (9), a następnie wsuwa się występ (8) do wnętrza rowka (7).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed zgięciem strefy krawędziowej formuje się wycięcie (5) w obrębie tej strefy, położone na zewnątrz względem występu (8) i sięgające, - do zewnętrznej krawędzi (4) strefy krawędziowej.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że występ (8), wgłębienie (6), powierzchnia (9) oraz rowek (7) i wycięcie (5), są prostokątne.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wartość szerokości wgłębienia (6) jest nieznacznie większa od sumy wartości wysokości i szerokości powierzchni (9).
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wartość szerokości występu (8) jest nieznacznie mniejsza od wartości szerokości rowka (7).
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w trakcie formowania wgłębienia (6) i rowka (7) oraz wycięcia (5) usuwa się w materiale warstwowym fragmenty warstwy absorbującej płyn (1) aż do ukrytej powierzchni (10) warstwy nieprzepuszczającej płynu (3).
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że w trakcie formowania wgłębienia (6) i rowka (7) oraz wycięcia (5) usuwa się fragmenty drugiej warstwy nieprzepuszczającej płynu (2) materiału warstwowego składającego się również z warstwy absorbującej płyn (1), umieszczonej między warstwą nieprzepuszczającą płynu (2) oraz warstwą nieprzepuszczającą płynu (3).
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że w trakcie procesu uszczelniania połączenia strefy krawędziowej z resztą materiału warstwowego, część warstwy nieprzepuszczającej płynu (3), pomiędzy występem (8) a powierzchnią (9) uszczelnia się w miejscu połączenia z częścią warstwy nieprzepuszczającej płynu (2), pokrywającej powierzchnię (9).
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że w trakcie procesu uszczelniania połączenia strefy krawędziowej z resztą materiału warstwowego, odsłoniętą część warstwy nieprzepuszczającej płynu (3) wewnątrz rowka (7), uszczelnia się w miejscu połączenia z częścią warstwy nieprzepuszczającej płynu (2), pokrywającej występ (8).
10. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że w trakcie procesu uszczelniania połączenia strefy krawędziowej z resztą materiału warstwowego, odsłoniętą część warstwy nieprzepuszczającej płynu (3) wewnątrz wycięcia (5) uszczelnia się w miejscu połączenia z częścią drugiej warstwy nieprzepuszczającej płynu (2), pokrywającej resztę półfabrykatu.
11. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że przed zgięciem strefy krawędziowej usuwa się warstwę nieprzepuszczającą płynu (3) stanowiącą przeszkodę dla przepływu cieczy, umieszczoną między warstwą absorbującą płyn (1) a warstwą nieprzepuszczającą gazu (12) materiału warstwowego.
12. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że w procesie uszczelniania wywiera się jedynie mechaniczny nacisk na strefę krawędziową.

m 151
13. Urządzenie do zawijania krawędzi materiału warstwowego, składającego się z warstwy absorbującej płyn i umieszczonej na niej warstwy nieprzepuszczającej płynu, które to urządzenie obejmuje stanowisko służące do składania strefy krawędziowej i stanowisko służące do uszczelniania strefy krawędziowej z resztą materiału warstwowego, znamienne tym, że zawiera również stanowisko do formowania (32, 33) obejmujące równolegle rozmieszczone względem siebie elementy formujące.
14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że stanowisko (32, 33) do formowania tworzy pewna ilość frezów (32,33) obracających się indywidualnie.
15. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że frezy (32,33) przymocowane są do wspólnego wału napędowego (34).
16. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że wyposażone jest w parę walców (23, 24), przesuwających materiał, przy czym walec (24) usytuwany jest równolegle do frezów (32,33).
17. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że za stanowiskiem do formowania (32, 33) znajduje się stanowisko (36-44) do składania oraz stanowisko (45-48) do uszczelniania, które stanowią odpowiednio grupy par walców (36--44,45-48).
18. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że wyposażone jest w podporę (49), na której osadzony jest jeden z każdej pary walców (36a-44a), stanowiących razem grupę walców służących do składania (36-44), oraz osobną podporę (50), na której osadzony jest jeden z każdej pary walców (45a-48a), stanowiących razem grupę walców służących do uszczelniania (45-48), a ponadto zastosowano pierwszy i drugi element napędowy (51, 52), połączone z indywidualnymi podporami (49, 50).