Pierwszenstwo: 17.09.1968 Wielka Brytania Opublikowano: 09.04.1974 68980 KI. 54a1,7/00 MKP B31b 7/00 Twórca wynalazku: Stanley Milton Silver Wlasciciel patentu: Keyolok Company Inc., Dover, Delaware (Stany Zjed¬ noczone Ameryki) Sposób wytwarzania trwale zamknietego prostopadlosciennego opakowania Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia trwale zamknietego prostopadlosciennego opa¬ kowania.Opakowania takie rabi sie zwykle z tektury, kartonu lub grubego papieru i dostosowuje sie je do pakowania plynów, na przyklad do pakowania mleka i do pakowania oleju silnikowego. Do pa¬ kowania mleka rozpowszechnione jest na przyklad zastosowanie kartonu zaimpregnowanego woskiem lub zywica. Znane sa równiez opakowania z karto¬ nu z wykladzina z odpowiedniego materialu nie¬ przepuszczalnego, na przyklad z folii aluminiowej lub z polietylenu. Znane wykladziny tego rodzaju wykonywane sa na przyklad w postaci torebek, przyklejonych do wnetrza pudelka. Konce torebki spajane sa na goraco, a tekture sklada sie w kliny.Znane sposoby wykazuja szereg wad. Trudno jest na przyklad wykonac wykladzine z miekkiego plastiku, a niekiedy trzeba ja robic z plastiku gru¬ bego. Niektóre z wad tych znanych sposobów poz¬ wala usunac znany sposób, polegajacy na wykona¬ niu pudelka ze specjalnego materialu uwarstwio¬ nego.Zastosowany material uwarstwiony sklada sie w zasadzie z podloza papierowego, na które nalozona jest warstwa termoplastycznego materialu nieprze¬ puszczalnego, kt^óra stanowic bedzie wykladzine pudelka. Warstwa materialu nieprzepuszczalnego jest przyklejona do podloza przy pomocy wosku.Po ogrzaniu takiego materialu uwarstwionego, w 10 15 20 25 30 ogrzanych miejscach wosk sie topi a wykladzina z materialu termoplastycznego pozwala sie latwo oderwac. Korzystne jest przy tym, gdy stopiony wosk moze wsiakac w podloze papierowe. Sposób przewiduje wykonanie szwu bocznego tak, ze wzdluz szwu bocznego podszewka jest; oderwana od podloza i spojona na goraco tak, ze znajduje sie calkowicie wewnatrz, a tektura znajduje sie calkowicie na zewnatrz tego szwu. Jednakze na brzegu opakowania podszewka nie jest wszedzie okryta tektura. Z tego powodu zamkniecie to po¬ siada pewne wady znanych poprzednio sposobów, a w szczególnosci moze sie przesuwac.Znany jest takze sposób, w którym stosuje sie material uwarstwiony, nie rozwarstwiajacy sie pod wplywem ciepla. W tym przypadku na brzegach plaszczyzn material rozdziela sie tak, zeby nie przebic warstwy wewnetrznej. Rozdzielenie to wy¬ konuje sie przed zrobieniem zalamania. Jest to szczególnie trudne, zwlaszcza przy ciaglej produk¬ cji duzej ilosci pudelek przy pomocy bardzo szyb¬ kich urzadzen. Brzegi sklada sie najpierw i przy¬ gotowuje do spojenia na goraco. Duze powierzchnie odslonietej warstwy wewnetrznej nalezy przy tym spoic z materialem, zlozonym z obydwu warstw, a tego rodzaju spoiny sa trudne do wykonania.Sposób wedlug wynalazku nie posiada tych wad.Pozwala on otrzymac proste i tanie pudelko, któ¬ rego wykladzina utworzona jest z warstwy wew¬ netrznej materialu uwarstwionego i jest calkowi- 68 9803 68 980 4 cie zamknieta, a papierowe podloze znajduje sie w calosci na zewnatrz tej wykladziny.Konce pudelka zamyka sie najpierw wstepnie, zalamujac material uwarstwiony t&k, ze tworzy sie nie przeciete sciany, miedzy innymi w ksztal- 5 cie klinów. Nastepnie nagrzewa sie powierzchnie polaczen konców pudelka na denkach i spaja wy¬ kladzine, która oddziela sie od podloza papiero¬ wego. Material podloza otwiera sie przy tym, a nastepnie zostaje z powrotem zamkniety w znany io sposób. Najlepiej jest przy tym przyciac material papierowy podloza tak, zeby otrzymac zakladki, które nastepnie sie skleja. Kliny powstaja w zna¬ ny sposób, przy skladaniu materialu w trójkatne powierzchnie laczace dno z dwoma przeciwleglymi 15 scianami bocznymi.Korzystnie jest wykonac wstepne zamkniecie przez zalamanie na zewnatrz i wylozenie trójkat¬ nych powierzchni klinów. Po nagrzaniu konców opakowania wosk topi sie, a jednoczesnie naste- '° puje spajanie wykladziny wewnetrznej. Nastepnie podloze papierowe oddziela sie przynajmniej od czesci kazdego z klinów i od spojonej juz wykla¬ dziny. Oddzielone podloze papierowe przycina sie 25 nastepnie tak, zeby utworzyc prostokatne zakladki, które nastepnie sklada sie razem w zwykly spo¬ sób i sprasowuje.Korzystne jest, gdy przy nagrzaniu polaczen konców pudelka nie nastepuje calkowite oddziele- 30 nie warstwy wewnetrznej od utworzonych przy zamknieciu wstepnym klinów, gdyz po calkowi¬ tym zamknieciu warstwa wewnetrzna utrzymuje sie dobrze na swoim miejscu.Przedmiot wynalazku tytulem przykladu jest 35 przedstawiony na rysunku na którym fig. 1 przed¬ stawia rozwiniety wykrój pudelka, fig. 2 — w powiekszeniu przekrój kawalka materialu wykroju z fig. 1, fig. 3, 4, 5 i 10 poszczególne stadia wyko¬ nywania pudelka, fig. 6 — wstepne zaginanie wy- 4e kroju opakowania przez szyny prowadzace, fig. 7 — nakladanie kleju na sciane boczna opakowa¬ nia, fig. 8 — opakowanie zlozone w pozycji ko¬ niecznej do sklejenia wewnetrznej powierzchni sciany bocznej z wypustka laczaca, fig. 9 — opa- 45 kowanie rozlozone po sklejeniu sciany bocznej z wypustka.Jak przedstawiono na fig. 2 uwarstwiony ma¬ terial zawiera w swej zewnetrznej warstwie pod¬ loze wykonane z papieru. Podloze to musi miec 50 taka porowatosc, aby mógl w nie wsiaknac roz¬ topiony wosk o niskiej lepkosci. Na warstwie pa¬ pierowej 1 znajduje sie warstwa 2 mikrokrysta¬ licznego wosku, który mozna przetopic z najtan¬ szymi gatunkami parafiny. Parafina jest tania i zwykle dodaje sie ja do wosku mikrokrystaliczne¬ go, chociaz nie poprawia ona przyczepnosci. Po ogrzaniu powyzej pewnej krytycznej temperatury parafina przechodzi w ciecz o ruchliwosci prawie takiej, jak ruchliwosc wody. W materiale uwar¬ stwionym wedlug wynalazku parafina zmniejsza przyczepnosc wosku, reguluje jego lepkosc i ob¬ niza cene. W pewnych przypadkach mozna topic wosk z dodatkami zwiekszajacymi; .lepkosc. e5 Z warstwa wosku styka sie warstwa materialu wykladziny 3. Moze to byc folia metalowa, na przyklad aluminiowa, albo material taki jak poli¬ etylen, PCW lub poliester. Jezeli material wykla¬ dziny 3 nie pozwala sie zgrzewac, to posiada on dodatkowa warstwe 4 o wlasnosciach termoplasty¬ cznych. Warstwa 4 moze byc cienka warstwa zgrzewalnego polietylenu, lakieru albo materialu tcpiacego sie w podwyzszonej temperaturze, natrys- nietego na folie metalowa. Warstwa termoplastycz¬ na 3, albo jezeli warstwa 3 nie jest termoplastycz¬ na to dodatkowa warstwa 4, powinny miec wyzsza temperature topnienia, niz warstwa mikrokrysta¬ licznego wosku.Wszystkie warstwy rozciagaja sie na calej po¬ wierzchni materialu. Warstwa 3 moze byc z do¬ wolnego cienkiego materialu, nieprzepuszczajacego cieczy, materialów sypkich, past lub gazów.Wykrój pudelka mozna zlozyc, wykladajac trój¬ katne kliny do wewnatrz, lub, co jest korzystniej¬ sze — na zewnatrz. Wykrój pudelka posiada was¬ ka wypustke 5, stanowiaca szew laczacy sciany boczne 6 i 9 pudelka. Sciana tylna 6 pudelka po¬ laczona jest, ze sciana boczna 7, która z kolei po¬ laczona jest ze sciana przednia 8 krawedzia 16.Sciana przednia 8 polaczona jest ze sciana boczna 9 krawedzia 17. Pojedyncze linie kreskowane przedstawiaja naciecia, wzdluz których powierz¬ chnie wykroju zalamuja sie do wewnatrz pudelka, natomiast podwójne linie kreskowane przedstawia¬ ja naciecia, wzdluz których powierzchnie wykroju zalamuja sie na zewnatrz pudelka. Powierzchnie 34 i 37 tworza po zlozeniu wykroju szesciokatne dno opakowania, przez srodek którego przechodzi szew utworzony z przechodzacej przez cala dlugosc wykroju wypustki 39. Trójkatne kliny, które po zlozeniu wykroju lacza dno ze scianami bocznymi 9 i 6 oznaczone sa 14 i 14a. Wzdluz wszystkich linii zalaman wykroju wykonano naciecia czescio¬ wo przecinajace material wykroju.W czasie formowania, pudelka przesuwaja sie jedno za drugim w kierunku zaznaczonym strzalka 19 (fig. 3) do polozenia A na linii 18. Wykroje po¬ ruszaja sie wzdluz tej linii jeden za drugim przy¬ mocowane za pomoca zacisków do lancucha bez konca który nie jest przedstawiony na rysunku.Po dojsciu do polozenia B wypustka laczaca 5 zos¬ taje wstepnie zagieta ku przodowi wzdluz zagiecia 15. Jednoczesnie nastepuje zalamanie wzdluz kra¬ wedzi 16 laczacej sciane boczna 7 ze sciana przed¬ nia 8. W polozeniu C powieksza sie kat zalamania miedzy scianami 7 i 8 oraz zalamuje sie sciane przednia 8 w stosunku do bocznej 9 wzdluz nacie¬ cia 17. Po osiagnieciu polozenia D wypustka la¬ czaca 5 zostaje ponownie ustawiana równolegle do sciany bocznej 9 i w jednej plaszczyznie ze sciana tylna 6. To wstepne zagiecie i odgiecie wypustki 5 ma istotne znaczenie w dalszej operacji rozkla¬ dania sklejonego juz pudelka. Wtedy to pudelko zagina sie dokladnie wzdluz linii 15 laczacej wy¬ pustke 5 ze sciana 6.W polozeniu D miedzy wypustke 5 a sciane bocz¬ na 9 wprowadza sie nagrzewacz wstepny 20. Na-, stepnie zlozony wykrój przechodzi przez polozenie5 E, F, G, w których wypustka laczaca 5 i sciana boczna 9 zetkniete ze soba przechodza miedzy na¬ grzewaczami 21 i 22.Zaginanie wykroju podczas jego przechodzenia przez linie produkcyjna 18 wykonywane jest przez j szyny prowadzace 23, 24, 25, 26 (fig. 6), które sa wygiete w ten sposób, ze zaginaja przesuwajacy sie wykrój. Nagrzewacz 22 ma duzo wieksza moc cieplna niz nagrzewacz 21, poniewaz temperatura, która nalezy otrzymac na przedniej stronie zlozo- 10 nego wykroju (fig. 3) to znaczy po stronie sciany bocznej 9, moze byc nizsza od temperatury na stronie tylnej nawet o okolo 125°C. Podczas gdy nagrzewacz 22 dostarcza ciepla do spojenia termo¬ plastycznej powloki 3 oraz oddzielenia jej od pod- 15 loza 1 przez wytopienie warstwy wosku mikrokry¬ stalicznego 2, nagrzewacz 21 ogrzewa dolna czesc sciany bocznej 9 tylko do temperatury wystarcza¬ jacej do tego, aby nastapilo w nia wsiakniecie roztopionego wosku. Spajanie termoplastyczne wy¬ maga wysokiej temperatury i zastosowania nacis¬ ku wzdluz wypustki laczacej 5. Nagrzewacz 21 sklada sie z kilku metalowych rolek, wystajacych ku górze poza nagrzewpacz 22 i nagrzewajacych sie tylko dzieki sasiedztwu nagrzewacza 22. Dla uzyskania dostatecznie mocnego polaczenia niezbed¬ ny jest, nie tylko nacisk ale i szybkie chlodzenie.Polaczenie jest zakonczone wówczas, gdy zlozony wykrój osiaga polozenie H. Pionowe i poziome elementy bazowe sa tak usytuowane w ciagu pro¬ dukcyjnym 18, aby latwo mozna go bylo przy¬ stosowac do produkowania opakowan o innych wy¬ miarach. Zasadnicze elementy ksztaltujace znajduja sie w dolnej czesci ciagu produkcyjnego 18 i za¬ chowuja niezmienne polozenie, niezaleznie od wiel¬ kosci wykroju wstepnego. Jezeli trzeba spoic wie¬ kszy wykrój, to wystarczy tylko odpowiednio przesunac szyny prowadzace 23, 24, 25, 26. Spajanie wypustki 5 ze sciana 9 polaczone jest ze spoje¬ niem niewielkich klinów 14a, 37a i wypustek 40a (fig. 1) z odpowiednimi czesciami klinów 14, 37 i wypustek 40, znajdujacych sie po przeciwnej stro¬ nie wykroju.Zagiety wykrój przeniesiony zostaje nastepnie z polozenia H poprzez polozenie I (fig. 4) do nowego ciagu produkcyjnego z przenosnikiem, który prze¬ nosi zagiety wykrój z polozenia J do polozenia O poprzez szereg polozen posrednich. W polozeniu J rozpoczyna sie otwieranie zlozonego wykroju i dol¬ na czesc sciany bocznej 9 zostaje oddzielona od wykladziny 3. W polozeniu K ta dolna czesc wy¬ staje juz poza sciane boczna 6, jak to przedsta¬ wiono na fig. 7. Otwarcie zlozonego wykroju na¬ stepuje pod dzialaniem szyn prowadzacych 27, 28, 29, 30, 31 i 32. Szyna 28 powoduje obrót sciany 7 i odrywa czesciowo powloke 3 od podloza papiero¬ wego. Nastepnie wystajaca czesc sciany bocznej 9 zostaje pokryta klejem przez nakladacz 34 kleju.Poniewaz oderwane podloze papierowe nasycone jest woskiem, najkorzystniej jest, gdy nakladacz 34 rozprowadza substancje, topiaca sie w podwyz¬ szonej temperaturze.Pudelko przesuwa sie i przechodzi przez polo¬ zenie L do polozenia M i w tym czasie trwa nadal 6 jego ruch obrotowy^ zapoczatkowany przez szyne 28. Pudelko zostaje zlozone na plask, jak to przed¬ stawia fig. 8 i wówczas szyna 31 powoduje skleje¬ nie Wewnetrznej powierzchni sciany 9 i jej po¬ wloki klejowej z boczna wypustka laczaca 5.Mozliwy 4est takze inny sposób klejenia wypus¬ tki 5 z powierzchnia boczna 9. Kiedy wykrój osia¬ ga polozenie przedstawione na fig. 7, zagina sie wypustke 5 do wewnatrz wzdluz karbu 15 i zet¬ kniecie powierzchni 5 i 9 nastepuje w chwili, gdy wykrój przyjmuje w przekroju ksztalt prostokata, to znaczy w polozeniu 0.W polozeniu P . wykonuje sie wstepne zalamania den pudelka. Polegaja one na obróceniu scian two¬ rzacych denka 34 w kierunku do wewnatrz wzdluz zalaman 35 (fig. 1), wylozeniu klinów 14 na zew¬ natrz wzdluz zalaman 36, klinów 37 do wewnatrz wzdluz zalaman 38, a wypustek 39, 40 na zewnatrz wzdluz zalaman 41, 42.Nastepnie w pozycji Q nastepuje ostateczne wy¬ lozenie klinów po tej stronie, która ma stanowic dno pudelka (fig. 5). W rezultacie klin 14 wylozony jest poziomo na zewnatrz i przylega do odpowiadaja¬ cych mu klinów 37. Odpowiednie wypustki 40 sa czes¬ ciowo zagiete wzdluz zalaman 43 i obie polówki tych wypustek sa ze soba spojone. Takze wypustki 39 sa ze soba spojone, tworzac wraz z wypustkami 40 jeden szew, biegnacy od jednego konca zagie¬ tego klina do drugiego. Sytuacja taka ale odpowia¬ dajaca górnemu denku, przedstawiona jest w po¬ lozeniach V, W, X. Ogrzanie wypustek konieczne dla ich spojenia powoduje wsiakniecie mikrokrys¬ talicznego wosku w podloze papierowe wypustek i klinów 37 i rozwarstwienie materialu tych czesci.Kliny 14 sa osloniete przed dzialaniem tempera¬ tury przez kliny 37 i dlatego w tych miejscach material nie ulega rozwarstwieniu.Pudelko zostaje napelnione wówczas gdy prze¬ chodzi przez polozenie R, S, T. Nastepnie górne denko zostaje zamkniete w trakcie przechodzenia przez polozenia U, V, W, X w ten sam sposób, jak zostalo zamkniete dolne denko.Nastepne stadium formowania pudelka przed¬ stawione jest na fig. 10. Polega ono na ponownym otwarciu papierowego podloza na koncach pudelka, podczas gdy zawartosc pudelka pozostaje zamknie¬ ta w torebce, utworzonej przez wykladzine 3. O- twarcie nastepuje pod wplywem nacisku, wywie¬ ranego na kliny 14, które doprowadza sie do polo¬ zenia, w ktprym leza znowu w jednej plaszczyznie z bocznymi scianami 7, 9. Wskutek tego kazdy z klinów 37 znajduje sie znowu w plaszczyznie od¬ powiedniego klina 14, jak to przedstawia fig. 10.Jak juz wyjasniono, kliny 14 przylegaja nadal do warstwy wewnetrznej 3 podczas gdy sciany denek 34, kliny 37 i wypustki 39, 40 sa rozwarstwione.Warstwa wykladziny jest spojona wzdluz wypustki 43, oddzielonej od materialu podloza w obrebie wypustek 39, 40 i szew znajduje sie miedzy wy¬ pustkami 40.Konce spojonej warstwy podszewki sa oddalone od wspólnych krawedzi denek 34 i klinów 37. Od¬ powiedni mechanizm tnacy moze teraz rozciac te krawedzie wzdluz 10, 11, 12, 13 az do linii 35, 36,68 980 8 tworzac cztery oddzielne zakladki 44, 45, 46, 47 jak to przedstawiono w pozycjach Y i Z.Po osiagnieciu polozenia AA zagina sie zakladki 44, 46 powierzchni bocznych. Powoduje to scho¬ wanie wykladziny 3 klina i wypustki 43. W polo¬ zeniu BB zagina sie zakladki 45 i smaruje sie kle¬ jem zakladki 47. W polozeniu CC zakladki 47 zagi¬ na sie i przykleja do zakladek 45. Z polozenia DD gotowe opakowanie przechodzi do magazynu i pa¬ kowni.Najlepszym materialem na wykladzine 3 jest cienka niekurczliwa folia termoplastyczna. Kieru¬ nek folii powinien byc podluzny i powinna byc wy¬ konana bez rozciagania. Warstwa wosku powinna miec po stopieniu tak mala lepkosc, aby mogla lat^wo wsiaknac w papier. Jezeli nieco wosku po¬ zostaje na powierzchni, nie powinien on zapobie¬ gac rozwarstwianiu materialu.Podloze papierowe moze byc typowym papierem na pudelka, chociaz lepsze sa papiery, zawierajace wiecej masy celulozowej oraz papiery o zwie¬ kszonej porowatosci, poniewaz latwiej wchlaniaja wosk. 15 20 PL