SE464019B - Anordning foer kontinuerlig induktionssvetsning av foerpackningsmaterial - Google Patents

Description

i; 464 019 Vid framställning av ett kontinuerligt rör eller tub från en plan förpackninsmaterialbana, sammanföres banans kantzoner i en överlappningskontakt, varefter nämnda överlappade kantzoner förenas genom uppvärmning och ytsammansmältning.

En vanlig metod att bilda kontinuerliga rör eller tuber av en plan bana är att utföra sammansvetsningen av de överlappade kantzonerna, den s.k. längdskarvsvetsningen, med hjälp av hetluft, medelst vilken de sammanförda termoplastskikten p uppvärmes till förseglingstemperatur, varefter de sammanpressas under samtidig avkylningÅ Mycket ofta förser man den ena kantzonen med en smal remsa av termoplast som först svetsas på materialbanans ena kantzon innan de båda kantzonerna sammanföres i och för att bilda en kontinuerlig tub.

Detta göres för att man inåt förpackningen skall få en skarv som helt täckes av termoplast. I annat fall är skarvens ena kant öppen inåt förpackningen, varvid förpackningslaminatets bärarskikt av papper eller kartong får direktkontakt med fyllgodset som då kan tränga in i bärarskiktet och lösa upp pappersfibrerna. Också påsvetsningen av termoplastremsa utföres vanligen med hetluft, på liknande sätt som längdskarven.

Denna metod innebär emellertid att man får en förhållande- vis lång uppvärmningstid för fyllningsmaskinen, d.v.s. den tid -som behövs för att värma upp hetluftselementet. Vidare är det vid korta produktionsstopp i fyllningsmaskinen nödvändigt att återuppvärma skarven, för att få en kontinuerlig längdskarv utan avbrott. Detta arrangemang innebär idag ett flertal rörliga mekaniska delar för att få processen helt automatisk, då den tryckrulle som sammanpressar skarven måste vridas bort och ett separat värmeelement värma omrâdet under tryckrullen.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en anordning för att med induktionsvärme kunna utföra en kontinuerlig svets på ett laminerat förpackningsmaterial.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att minska uppvärmningstiden för maskinen och att undvika de olägenheter med àteruppvärmning som ett kort produktionsstopp innebär. 464 G19 Dessa och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att anordningen av den inledningsvis beskrivna typen, getts kännetecknen av att anordningen innefattar en induktor, med åtminstone en induktorplatta av metall, i vilken är upptagen ett spår eller en slits, sträckande sig utmed större delen av induktorplattans längd och asymmetriskt placerad med avseende på plattans bredd, att i induktorplattan är upptagen en andra slits, sig sträckande från den förstnämnda slitsen till en av plattans ytterkanter.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer nu närmare att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar av vilka: Fig. 1 schematiskt visar anordningen i en planvy Fig. 2 schematiskt visar anordningen i en sidovy Fig. 3 visar hur anordningen är elektriskt sammankopplad och hur strömmarna cirkulerar i anordningen.

Fig. 4 visar schematiskt en utföringsform av anordningen för svetsning av en kontimuerlig tub.

Fig. 5 visar de i fig. 4 ingående delarna och hur dessa är elektriskt sammankopplade.

I fig. 1 och 2 visas anordningen innefattande två långsträckta metallplattor 1 av i huvudsak lika form, placerade på något avstånd från varandra. I metallplattorna som utgör -anordningens induktor, är upptaget ett spår eller en slits 2, som sträcker sig utmed huvuddelen av metallplattans 1 längd.

Spåret 2 är asymmetriskt placerat på plattans 1 bredd. Plattorna kan ersättas av metalltråd eller metallband placerade tätt intill varandra eller på något avstånd från varandra och så utformade att de täcker en yta motsvarande metallplattorna.

I den föredragna utföringsformen delar spåret 2 plattan 1 i en smal 4 och en bred 3 del där den breda delen 3 är mer än tre gånger bredare än den smala delen 4 = d. I de applikationer där en tre gånger så bred del 3 är omöjlig att erhålla på grund av utrymmesbrist, är det möjligt att göra den breda delen 3 ca. 2 gånger bredare än den smala delen 4. I detta fall får man dock räkna med en ökad uppvärmning av förpackningsmaterialet 3 under 464 019 “ den breda delen 3. Avståndet mellan de två induktorplattorna 1 bör väljas så att man erhåller en god induktiv koppling till det mellanliggande förpackningsmaterialet 8. I fig. 2 är avståndet valt så att det är hälften eller mindre än hälften av bredden d. ! Metallplattornas 1 längd väljes lämpligen så att de utgör minst en avslagslängd, d.v.s. avståndet mellan två tvärskarvar f hos förpackningsmaterialet 8. Detta för att erhålla en-jämnare uppvärmning, då en förhållandevis lång platta 1 medverkar till att jämna ut skillnaderna i uppvärmning, förorsakade av hastighetsskillnaderna då förpackningsmaterialet 8 förflyttar sig genom anordningen.

Vidare är spåret 2 i den bortre änden av induktor- plattorna 1, i förhållande till förpackningsmaterialets 8 rörelseriktning, upptaget en bredare ursparning 5. I denna ursparning 5 är innanför induktorns uppvärmningsområde placerad en eller flera tryckrullar 6. Tryckrullarna 6 är tillverkade av något elektriskt isolerande material och har koncentriskt inlagda ringar 7 av ferrit.

I plattan 1 är en andra slits 12 upptagen från den förstnämnda slitsen 2 ut till en av plattans 1 kanter, så att de båda sidor som avgränsar den andra slitsen 12 är elektriskt isolerande från varandra. Härigenom kan en ström ledas genom plattan 1, genom att en punkt 13 på ena sidan av den andra slitsen 12 är förbunden med ena uttaget på en växelströmskälla 10 och det andra uttaget på växelströmskällan är förbundet med en punkt 14 på den andra sidan av slitsen 12.

Fig. 2 visar hur en remsa 9 av termoplast föres in mot anordningen och svetsas till den induktivt uppvärmda förpackningsmaterialkanten 8. Tryckrullarna 6 tillser att en god vidhäftning blir resultatet av svetsprocessen.

I fig. 3 visas hur de båda plattorna 1 är kopplade till en växelströmskälla 10, en s.k. IH-generator, varifrån man kan f erhålla en konstant effekt, som kan styras för en optimal svetsprocess. Värmeförlusten i metallplattorna 1 är förhållande- * vis liten varför man får försumbara problem med värmeavgivning till omgivningen. Detta innebär också att hela anordningen kan placeras i fyllningsmaskinen utan hänsyn till att spillvärme måste avledas. . 464 019 De båda induktorplattorna l'är med varandra sammankopplade så att de utgör två seriekopplade spolar. Detta resulterar i att man får samma strömriktning i båda induktorplattorna 1 och man erhåller en effektivt inducerad ström i det mellanliggande förpackningsmaterialet 8, även om detta skulle "fladdra", d.v.s. variera i höjdled under dess lopp genom anordningen.

Den inducerade strömmen i det mellanliggande materialet 8 får ungefär samma utbredning och täthetsfördelning som i induktorplattorna 1. Om plattornas 1 spår 2 delar plattan l i en smal del 4 d och en bred del 3 a.d, där a enligt ovanstående föredragna utföringsform = 3, kan följande effekttal beräknas: Vi antar att förpackningsmaterialet 8 vid den smala delen 4 har resistansen R. Resistansen i den breda delen 3 blir då a, .

Om kortsidorna försummas i beräkningen, blir den totala utvecklade effekten Ruü_ i förpackningsmaterialet 8: å: = zzÛffiza Effektutvecklingen i de båda delarna kan jämföras genom beräkningarna: âma/ I ZR __,_.?v f» = å* o a ö 3 w í” ' "' Prat IY/Üš) d” m 4 Pmd få h f .z _ '-2 .__-í- = __- 2,3 PM Izwš) d” om ä 9 Man erhåller alltså vid denna fördelning på induktor- plattorna l en tre gånger så hög effekt i den smala delen 4 som i den breda delen 3.

Uppvärmningen i det mellanliggande materialet 8 under induktorplattans 1 breda del 3 beräknas då genom att effektförhållandet är lika med a och den breda grenen 3 har en a gånger så stor massa. Uppvärmningsförhållandet blir az, i den föredragna utföringsformen 32 = 9. Uppvärmningen i den smala delen 4 blir alltså 9 gånger större än i den breda delen 3. 464 019 'Detta ger i praktiken vid handen att det material 8 som passerar under den smala delen 4 av induktorplattorna 1 värms upp så mycket att termoplasten smälter och kan svetsas samman med den andra kanten eller med en termoplastremsa 9. I det material 8 som passerar under den breda delen 3 induceras en ström som f knappt ens förmår att värma upp materialet 8.

I den ursparning 5 vari tryckrullarna 6 är anordnade, följer den matade strömmen i plattans 1 form och avviker följaktligen från förpackningsmaterialkanten 8. Den inducerade strömmen i förpackningsmàterialet 8 strävar efter att följa plattan 1 så nära som möjligt och man får därmed en inducerad ström även in under tryckrullarna 6, ända till spårets 5 bortre ände.

Tryckrullarna 6 utföres huvudsakligen i ett elektriskt isolerande material, med koncentriskt inlagda ringar 7 av ferrit och där det elektriskt isolerande materialet koncentriskt omger ferritringarna 7. Genom att ferritringen 7 är axiellt förskjuten på tryckrullens 6 axel, medverkar detta till att styra den inducerade strömmen längs med kanten trots att plattorna l inte befinner sig omedelbart ovan- och nedanför materialkanten 8. I fig. 1 är ferritringen 7 placerad så att den huvudsakligen ligger i spårets 2 förlängning.

Då man av någon anledning tvingas att utföra korta 'produktionsstopp på fyllningsmaskinen, har svetsen utförts till tryckrullarnas 6 beröringspunkt ll. Genom att induktionssvetsen ger en omedelbar uppstart utan föruppvärmningstid och genom att materialet 8 värms upp ända in under tryckrullen 6 då maskinen på nytt startar, får man ingen del av längdskarven som blir oförseglad.

I fig. 4 visas hur en anordning för försegling av en kontinuerlig tub med induktionsvärme, kan utformas. Anordningen = består, som i fig. l, av två i huvudsak långsträckta metallplattor 1, något böjda för att underlätta formningen av * tuben. De olika skänklarna för fastsättning 15 och strömmatning 16 och 17 är isolerade från varandra genom t.ex. en isolerande platta som samtidigt utgör ett fastsättningsorgan för hela anordningen. Isolerplattan är för tydlighets vinnande inte utritad i fig. 4. 464 019 Endast skänklarna 18 och 19 är elektriskt förbundna med varandra, som också visas i fig. 5. Strömmatningsskänklarna 16 och 17 är förbundna med IH generatorn 10 som förser anordningen med växelström.

På motsvarande sätt som i den plana anordningen i fig. 1-3 är en eller flera tryckrullar 6 anordnade innanför induktorplattorna 1 i en ursparning 5. Metallen runt ursparningen 5 har i denna utföringsform formats så att den utgör en spole med ett flertal varv för att förstärka den inducerade strömmen in under tryckrullen 6, så att den färdigförseglade längdskarven inte på någon punkt skall kunna bli svagare och därmed förorsaka läckage i de färdiga förpackningarna.

Som framgått av ovanstående beskrivning, ástadkommes med föreliggande uppfinning en anordning för kontinuerlig svets på en löpande förpackningsmaterialbana, med hjälp av induktions- värme. Anordningen kräver ingen uppvärmningstid och stör heller inte omgivningen med spillvärme.

Anordningen medger också att man vid korta stopp får en kontinuerlig svets utan att behöva tillgripa lösningar med extra värmeelement-och mekaniska delar för denna och tryckrullens förflyttning.

Claims (5)

464 019 å' PATENTKRAV v)

1. Anordning för att med induktionsvärme från en elektriskt ledande slinga ansluten till en växelströmskälla (10), f kontinuerligt utföra en sammanhängande svetsfog utmed en löpande bana av laminerat förpackningsmaterial (8) innehållande dels ett metallskikt av företrädesvis aluminiumfolie samt dels ytbeläggningar av termoplastiskt material, varvid anordningen innefattar en induktor med åtminstone en induktorplatta (1) av metall, i vilken är upptagen ett spår eller en slits (2), sträckande sig utmed större delen av induktorplattans (1) längd, att i induktorplattan (1) är upptagen en andra slits (12), sig sträckande från den förstnämnda slitsen (2) till en av plattans (1) ytterkanter, samt att induktorplattan (1) är från vardera sidan om den andra slitsen (12) ansluten till växelströmskällan (10), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v att den första slitsen (2) är assymetriskt placerad så att induktorplattans (1) bredd delas i en bred (3) och en smal (4) del och där den breda delen (3) är minst tre gånger bredare än den smala delen (4).

2. Anordning för kontinuerlig induktionssvetsning i enlighet med patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v att induktorn består av två induktorplattor (1) av samma format och utförande, anordnade på något avstånd från varandra och elektriskt sammankopplade med varandra och med växelströmskällan (10) så att de utgör två seriekopplade spolar.

3. Anordning för kontinuerlig induktionssvetsning i enlighet med patentkraven 2 och 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v att avståndet mellan de två induktorplattorna (1) är hälften eller mindre än hälften av induktorplattans (1) smala dels (4) bredd. 13» “f 464 *Em

4. Anordning för kontinuerlig induktionssvetsning i enlighet med patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v att förpackningsmaterialbanan (8) är avsedd att löpa mellan de två induktorplattorna (l) och med en del av materialbanan (8) som skall svetsas, parallell med och utmed induktorplattans (1) smala del (4).

5. Anordning för kontinuerlig induktionssvetsning i enlighet med något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v att en eller flera tryckrullar (6) är anordnade innanför induktorn, tryokrullarna är i huvudsak tillverkade av ett elektriskt isolerande material, med koncentriskt inlagda ferritringar (7) och där det elektriskt isolerande materialet koncentriskt omger ferritringarna (7).