PL209298B1 - Sposób i komora grzewcza do odparowywania płynu z wstęgi materiału na opakowania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i komora grzewcza do odparowywania płynu wstęgi materiału na opakowania.

Wynalazek dotyczy komory grzewczej do odparowywania płynu z wstęgi materiału na opakowania przechodzącej przez komorę, która to komora grzewcza zawiera układ rozprowadzania powietrza i ramę wyposażoną w elementy grzewcze dostosowane do ogrzewania wstęgi. Wynalazek także dotyczy sposobu odparowywania płynu ze wstęgi, obejmującego etap przemieszczania wstęgi przez komorę grzewczą zawierającą ramę wyposażoną w elementy grzewcze ogrzewające wstęgę.

W technologii opakowań od dawna stosuje się opakowania do umieszczania i przewożenia produktów takich jak mleko, soki i inne napoje. Duża grupa tych opakowań jest wytwarzana z laminatowego materiału opakowaniowego, zawierającego warstwę rdzeniową z, na przykład, papieru lub kartonu i zewnętrzną, szczelną dla cieczy powłokę z materiału termoplastycznego przynajmniej po tej stronie warstwy rdzeniowej, która stanowi wnętrze opakowania. Czasami materiał także zawiera barierę dla gazu, na przykład w postaci warstwy aluminiowej.

Takie pojemniki opakowaniowe są często wytwarzane tak, że wstęga materiału opakowaniowego jest kształtowana w rękaw poprzez uszczelnienie zachodzących na siebie wzdłużnych krawędzi wstęgi. Rękaw jest napełniany ciągle produktami i następnie poprzecznie uszczelniany i kształtowany w poduszeczki. Uszczelnienie jest dokonywane wzdł u ż wą skich, poprzecznie wzglę dem siebie oddalonych, stref uszczelniania. To poprzeczne uszczelnianie rękawa wykonuje się w znany sposób zasadniczo pod kątem prostym do wzdłużnego kierunku rękawa. Uszczelnione oddzielne części rękawa z zawartością są następnie oddzielane od rękawa za pomocą cięcia w tych strefach uszczelnienia. Następnie opakowania mogą być kształtowane w na przykład w równoległościenne opakowania w dodatkowych operacjach zaginania i uszczelniania. Ta technologia kształtowania rękawa ze wstęgi jest dobrze znana jako taka i nie będzie opisana szczegółowo.

W celu przedł u ż enia trwał o ści zapakowanych produktów, znane jest sterylizowanie wstę gi przed operacjami formowania i napełniania. Zależnie od tego, jak długa trwałość jest wymagana i czy rozprowadzanie i magazynowanie odbywa się w temperaturach obniżonych czy temperaturach otoczenia, mogą być dobierane różne poziomy sterylizacji. Jednym sposobem sterylizacji jest sterylizacja chemiczna przy użyciu na przykład kąpieli z nadtlenku wodoru.

Po kąpieli sterylizującej istotne jest, aby środek sterylizujący został dokładnie usunięty ze wstęgi materiału. W stanie techniki takie usuwanie jest prowadzone poprzez przemieszczanie wstęgi materiału pomiędzy parą ściskających rolek, gdzie usuwa się nadmiar środka sterylizującego, i następnie przez komorę grzewczą, w której wstęga jest ogrzewana za pomocą elementów grzewczych tak, że środek jest odparowywany.

Zastosowanie elementów grzewczych jest jednak, w niektórych przypadkach niewygodne. Po pierwsze, może być trudne uzyskanie równomiernego ogrzewania wstęgi materiału i po drugie, w przypadku nieoczekiwanego przerwania procesu, wstę ga materiał u w komorze grzewczej moż e być poddana zbyt dużemu nagrzewaniu, co powoduje puchnięcie materiału termoplastycznego tworzącego szczelną dla cieczy powłokę pojemnika i inne konstrukcyjne uszkodzenia.

Jest także znane w stanie techniki dodawanie dyszy w pobliżu elementów grzewczych, przez które powietrze może być wprowadzane w komorę grzewczą. Takie znane rozwiązanie wymaga oddzielnego podgrzewacza powietrza i dysze nie mogą zapewniać wystarczającego przepływu powietrza dla wszystkich przypadków.

Celem wynalazku jest rozwiązanie powyższych problemów.

Według wynalazku, sposób odparowywania płynu ze wstęgi materiału na opakowania, obejmujący przemieszczanie wstęgi materiału przez komorę grzewczą zawierającą ramę i poddawanie wstęgi działaniu ciepła wytwarzanego za pomocą elementów grzejnych osadzonych na ramie, charakteryzuje się tym, że przez ramę, która jest wydrążona, doprowadza się powietrze i wprowadza się powietrze do komory grzewczej przez wiele otworów ukształtowanych w wydrążonej ramie poddając wstęgę materiału działaniu ciepła pochodzącego od elementów grzejnych i od powietrza.

Korzystnie, powietrze doprowadza się za pomocą otworów pomiędzy elementy grzejne i wstęgę materiału.

Powietrze kieruje się za pomocą otworów zasadniczo równolegle do wstęgi materiału.

Powietrze ogrzewa się wstępnie za pomocą elementów grzejnych.

PL 209 298 B1

Korzystnie też chłodzi się ramę i elementy grzejne poprzez przepuszczanie przez ramę powietrza chłodzącego.

Według wynalazku, komora grzewcza do odparowywania płynu ze wstęgi materiału na opakowania, zawierająca ramę posiadającą elementy grzejne usytuowane do ogrzewania wstęgi materiału przechodzącej przez komorę grzewczą, charakteryzuje się tym, że rama jest wydrążona, posiada wiele otworów i jest dostosowana do zasilania jej powietrzem do rozprowadzania powietrza w wydrążonej ramie i do wprowadzania powietrza do komory grzewczej przez otwory.

Korzystnie, otwory są usytuowane w ramie dla zapewnienia przepływu powietrza pomiędzy elementami grzejnymi i wstęgą.

Otwory mogą być usytuowane w ramie do kierowania przepływu powietrza zasadniczo równolegle do wstęgi.

Elementy grzejne ramy mogą być usytuowane do wstępnego ogrzewania przepływu powietrza.

Korzystnie, rama może być dostosowana do dostarczania do niej powietrza chłodzącego do chłodzenia ramy.

Płyn jest płynem sterylizującym, a korzystnie nadtlenkiem wodoru.

Rama może być zawiasowo zamocowana w komorze grzewczej dla umożliwienia przeprowadzenia wstęgi materiału.

W sposobie według wynalazku, etap wstępnego ogrzewania powietrza w fazie początkowej za pomocą elementów grzejnych eliminuje potrzebę stosowania oddzielnego ogrzewacza powietrza, co zmniejsza koszty.

Korzystny etap stosowania układu rozprowadzania powietrza do chłodzenia komory grzewczej jest szczególnie użyteczny w przypadku nieplanowanych przestojów linii produkcyjnej. Jeżeli wstęga jest pozostawiona w komorze grzewczej przez wydłużony czas związany z przestojem, energia cieplna nagromadzona w częściach składowych komory grzewczej promieniuje do wstęgi i może powodować znaczne zniszczenie materiału nawet, jeśli elementy grzejne są wyłączone. Według wynalazku powietrze chłodzące rozprowadzane przez ramę pomaga uniknąć puchnięcia.

Pożądane jest odparowywanie H2O2 w około 80°C, a w celu uniknięcia zniszczeń wstęgi materiału, spowodowanej przez elementy grzejne, przepływ powietrza korzystnie ma temperaturę około 60°C. Jest oczywiste, że korzystne temperatury mogą być różne w celu dostosowania do danego typu materiału wstęgi, środka sterylizacji, i tym podobnych.

Zastosowanie powietrza w komorze grzewczej sprzyja bardziej równomiernemu rozkładowi temperatury w całej wstędze, a poprzez wprowadzanie powietrza przez wydrążoną ramę eliminuje się konieczność stosowania dodatkowego układu doprowadzającego powietrze. Łatwo jest zapewnić wystarczający przepływ powietrza, co poprawia przenoszenie ciepła od elementów grzejnych i tym samym skraca czas rozruchu.

Przepływ powietrza jest korzystnie zapewniany pomiędzy elementami grzejnymi i wstęgą, co sprzyja efektywnemu rozprowadzeniu powietrza na wstędze.

Skierowanie przepływu powietrza zasadniczo równolegle do wstęgi umożliwia sterowanie przepływem powietrza po powierzchni wstęgi, jak również regulacje temperatury powierzchni wstęgi. Równoległość przepływu powoduje także bardziej równomierny przepływ i temperaturę.

Ze względu na to, że powietrze przepływa przez elementy grzejne jest możliwe wstępne ogrzewanie powietrza bez potrzeby stosowania oddzielnych grzejników wstępnych i również dzięki temu za pomocą powietrza można chłodzić ramę, elementy grzejne, całą komorę grzewczą i wstęgę materiału. Jest to szczególne ważne w przypadku przestoju, który w przeciwnym razie może powodować puchnięcie lub inne uszkodzenia wstęgi. Tak, więc, ta cecha zmniejsza zużycie materiału. Ta cecha jest szczególnie użyteczna w przypadku, gdzie kształtowanie pojemników jest połączone z procesem napełniania pojemników płynem, ogólnie napojem, dzięki wyeliminowaniu także dłuższych przestojów koniecznych do usuwania zniszczonych części wstęgi materiału, ponownego przeprowadzania wstęgi, i tym podobnych.

Konieczne jest odparowywanie płynu, zwłaszcza w przypadku, gdy wstęga jest odpowiednia na pojemniki do napojów, którym to płynem jest płyn sterylizujący, zwłaszcza nadtlenek wodoru. Istotne jest, aby pojemnik był sterylizowany, a nadtlenek wodoru odparowany ze wstęgi materiału zanim ciecz zetknie się z nim.

Korzystne jest zawiasowe zamocowanie ramy podtrzymującej elementy grzejne w komorze grzewczej. Umożliwia to regularne przeglądy i przeprowadzanie wstęgi materiału przez urządzenie, a zwł aszcza jest to korzystna cecha w przypadku, gdy jedna komora grzewcza zawiera kilka ram

PL 209 298 B1 i wstęga materiału jest przeprowadzana do przodu i do tyłu przez komorę i pomię dzy ramami w sposób warstwowy.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie w przekroju komorę grzewczą z przemieszczaną wstęgą materiału za kąpielą z nadtlenku, fig. 2 - widok perspektywiczny ukazujący komorę grzewczą zgodnie z konstrukcją na fig. 1, ale bez obudowy komory grzewczej i wstęgi materiału, i fig. 3 - widok z przodu pojedynczej ramy z elementami grzejnymi, w której zestaw elementów grzejnych został usunięty w celu lepszego pokazania otworów rozprowadzających powietrze.

W linii produkcyjnej, w której wytwarza się pojemniki odpowiednie do napojów, komora grzewcza 1 jest poprzedzona sterylizacyjną kąpielą 2 zawierającą nadtlenek wodoru. Po przejściu przez kąpiel 2 z nadtlenku, wstęga 3 z materiału opakowaniowego, ciągle mająca na sobie warstewkę nadtlenku, jest prowadzona przez komorę grzewczą 1, gdzie pozostały nadtlenek jest odparowywany w celu zabezpieczenia przed zanieczyszczeniem produktu zawartego w końcowym opakowaniu. Przed wejściem do komory grzewczej 1 wstęga materiału 3 przechodzi przez parę rolek ściskających 4, gdzie nadtlenek jest równomiernie rozprowadzany na całej szerokości wstęgi 3 i jest usuwany jego nadmiar.

Komora grzewcza 1 zawiera dwie wydrążone ramy 5 podtrzymujące elementy grzejne 6. Ramy 5 są skonstruowane z rur metalowych mających średnicę około 1 cm i tworzących prostokątną ramę za pomocą kilku poprzeczek 5' z tego samego typu rury. Elementy grzejne 6 stanowią elektrycznie ogrzewane grzejniki z siatki drucianej i są one umieszczone w głównej płaszczyźnie ramy 5. Ramy 5 są zawiasowo zawieszone w obudowie 7 ograniczającej komorę grzewczą 1. Zawiasowe zawieszenie 8 także obejmuje złączkę 9, przez którą powietrze wchodzi do układu. Podczas przemieszczania wstęgi materiału 3 przez komorę grzewczą 1, ramy 5 są umieszczane w położeniu otwartym i następnie są kolejno zamykane w miarę postępującego przemieszczania. Wstęga materiału 3 przechodzi przez długość komory grzewczej 5 trzy razy, prowadzona za pomocą rolek prowadzących 10. Podczas pierwszego i ostatniego przejś cia przechodzi ona po zewnętrznej stronie odpowiednio pierwszej i drugiej ramy, a podczas poś rednich przejść pomiędzy dwiema ramami.

Na każdej wydrążonej ramie 5 są usytuowane, od spodu poprzeczek 5', otwory 11 o średnicy około 1-2 mm, co umożliwia rozprowadzanie powietrza przez ramę 5 na wstęgę 3 przez otwory 11. Za pomocą otworów 11 zapewnia się przepływ powietrza zasadniczo równoległy do wstęgi materiału 3.

W celu utrzymania wstęgi z dala od bezpoś redniego kontaktu z elementami grzejnymi 6, komora grzewcza 1 jest wyposażona w ochronne rolki lub podpory 12 dla wstęgi. Podpory 12 dla wstęgi są zasadniczo ukształtowane z rur z tworzyw sztucznych.

Podczas rozpoczynania procesu, przepływ powietrza pomaga przenosić ciepło od elementów grzejnych 6 i rozprowadzać je przez komorę grzewczą 1. To gwarantuje szybsze rozpoczęcie procesu. Przepływ powietrza jest zimniejszy niż elementy grzejne 6 i jest w stanie absorbować ciepło z elementów grzejnych 6 i rozprowadzać je równomiernie po powierzchni wstęgi, wskutek czego unika się miejscowego puchnięcia wstęgi materiału 3 spowodowanego miejscowym przegrzaniem. Praktycznie ta sama cecha jest wykorzystywana w przypadku przestoju. Wtedy elementy grzejne 6 są wyłączane, zaś powietrze nadal jest wpuszczane w celu schłodzenia ramy i ogólnie komory grzewczej 1, w szczególności wstęgi materiału 3.

Elementy grzejne 6 nadają wnętrzu komory grzewczej 1 temperaturę około 80°C, w celu wydajnego odparowania H2O2, a przepływ powietrza ma temperaturę około 60°C. Jest oczywiste, że korzystne temperatury mogą zmieniać się w celu dostosowania do szczególnego typu materiału wstęgi, środka sterylizującego, itp.

Znawcy w tej dziedzinie rozumieją, że jest możliwych wiele modyfikacji przedstawionego przykładu wykonania bez wychodzenia poza zakres wynalazku, który jest zdefiniowany w dołączonych zastrzeżeniach.

Na przykład, liczba ram 5, temperatura elementów grzejnych 6 i cyrklowanego powietrza, jak również liczba przejść przez komorę grzewczą 1 dokonywanych przez wstęgę materiału 3 może być różna, aby sprostać wymaganiom różnych konstrukcji materiału i środka sterylizacji.

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób odparowywania płynu ze wstęgi materiału na opakowania, obejmujący przemieszczanie wstęgi materiału na przez komorę grzewczą zawierającą ramę i poddawanie wstęgi działaniu ciepła wytwarzanego za pomocą elementów grzejnych osadzonych na ramie, znamienny tym, że przez ramę (5), która jest wydrążona, doprowadza się powietrze i wprowadza się powietrze do komory grzewczej (1) przez wiele otworów (11) ukształtowanych w wydrążonej ramie (5) poddając wstęgę materiału (3) działaniu ciepła pochodzącego od elementów grzejnych (6) i od powietrza.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powietrze doprowadza się za pomocą otworów (11) pomiędzy elementy grzejne (6) i wstęgę materiału (3).
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że powietrze kieruje się za pomocą otworów (11) zasadniczo równolegle do wstęgi materiału (3).
4. 4. Sposób według zastrz. 1-3, znamienny tym, że powietrze ogrzewa się wstępnie za pomocą elementów grzejnych (6) .
5. 5. Sposób według zastrz. 1-3, znamienny tym, że chłodzi się ramę (5) i elementy grzejne (6) poprzez przepuszczanie przez ramę (5) powietrza chłodzącego.
6. 6. Komora grzewcza do odparowywania płynu ze wstęgi materiału na opakowania, zawierająca ramę posiadającą elementy grzejne usytuowane do ogrzewania wstęgi materiału przechodzącej przez komorę grzewczą, znamienna tym, że rama (5) jest wydrążona, posiada wiele otworów (11) i jest dostosowana do zasilania jej powietrzem do rozprowadzania powietrza w wydrążonej ramie (5) i do wprowadzania powietrza do komory grzewczej (1) przez otwory (11).
7. 7. Komora grzewcza według zastrz. 6, znamienna tym, że otwory (11) są usytuowane w ramie (5) dla zapewnienia przepływu powietrza pomiędzy elementami grzejnymi (6) i wstęgą (3).
8. 8. Komora grzewcza według zastrz. 7, znamienna tym, że otwory (11) są usytuowane w ramie (5) do kierowania przepływu powietrza zasadniczo równolegle do wstęgi (3).
9. 9. Komora grzewcza według zastrz. 6-8, znamienna tym, że elementy grzejne (6) ramy (5) są usytuowane do wstępnego ogrzewania przepływu powietrza.
10. 10. Komora grzewcza według zastrz. 6-8, znamienna tym, że rama (5) jest dostosowana do dostarczania do niej powietrza chłodzącego do chłodzenia ramy (5).
11. 11. Komora grzewcza według zastrz. 6, znamienna tym, że płyn jest płynem sterylizującym.
12. 12. Komora grzewcza według zastrz. 11, znamienna tym, że płynem sterylizującym jest nadtlenek wodoru.
13. 13. Komora grzewcza według zastrz. 6-10, 11 albo 12, znamienna tym, że rama (5) jest zawiasowo zamocowana w komorze grzewczej (1) dla umożliwienia przeprowadzenia wstęgi materiału (3).