鋁塑紙複合包材封口粘合方法及其裝置的製作方法
2023-05-09 13:45:16 1
專利名稱:鋁塑紙複合包材封口粘合方法及其裝置的製作方法
技術領域:
本發明涉及包裝材料的封口技術,尤其涉及鋁塑紙複合包材封口粘合方法 及其裝置。
背景技術:
鋁塑紙複合包材是一種用於液體飲料無菌紙盒的包裝材料,厚度約0.3毫 米,從単到外- -般有七層PE、鋁膜、PE、紙層1、紙層2、彩色印刷、PE。 PE是聚內烯塑料薄膜,約130° C時熔融;鋁膜用來遮蔽光線及阻斷氧氣進入 盒內。該種無菌包裝是常溫保存的,對封口技術要求較高。 一張平麵包材三處 粘合(統稱為封口)即可做成盒狀,其中兩處是在灌裝前, 一處是在灌裝後。 在全自動包裝生產中,封口時間要求短,否則會影響整機產量。封口處一般為 寬5毫米、長約100-200毫米不等的窄長粘合面。 傳統的封口方法- -般有如下幾種
l.熱熨燙,將加熱器做成長條狀,壓在要粘合的包材外表面,熱量通過紙層、 鋁層傳導至裡層,將PE熔化。為了快速完成粘合,必須提高加熱器溫度。這種 工藝首先燙壞表面的PE層,甚至紙層受損發黃,影響產品外觀。是行業中早期 的方案,成本較低,現仍有使用。
2.熱風烘烤,主要用在多工位生產線上在前面的工位上用170攝氏度的 熱空氣集中加熱要粘合的區域,在下個工位趁熱夾緊包材,完成粘合。可用於 制空盒,灌裝/液體飲料後的封口工序,則不適用。因為粘合區存在液體,不可能被熱風加熱到100度。熱風方式,熱量利用率很低,能被包材吸收的非常 有限,所以機器加熱功率設計得很大。為了加快整機速度,可能要安排多個熱 風工位,以減少單工位時間。使機器複雜化。
3. 超聲波封口,超聲波焊接廣泛用於電子元件製造,塑料製品焊接等領域。 超聲波作用在材料的接觸面處,依據高速微觀摩擦產生的熱量實現焊接。用於
鋁塑紙包材粘合有以下難點超聲焊接模具是鋁製的硬表面,要在窄長的區域 實現處處壓力均等,對零件加工要求高有局部壓不實,就焊不上。鋁塑紙材 料很薄,壓力過大,會損壞包材。這種方式封口,有的封口機器採用過,但產 品的合格率不容易保證,且封口裝置價格較高,國產超聲波封口機八千元,
4. 感應加熱,借鑑機械製造業中用於熱處理或焊接的感應加熱裝置。用紫銅 管做成的感應器,通過高頻低壓大電流,在感應器周圍空間產生高頻磁場,處 於高頻磁場中的導電材料內部會感應出高頻電流,而使導電材料被感應電流加 熱。這種機器的商品化機型一般是用於機械零件熱處理或焊接。能量利用率並 不高,機器要使用冷卻水。目前市場也出現了根據上述加熱裝置結構而將感應 器做得小些的^ 4中用於鋁塑紙複合包材封口粘合的感應加熱裝置,由於高頻能 量釆用空氣偶合,封U區域寬度在20毫米左右,再小的窄條區是不能實現的, 並且感應器要使用冷卻水,造價高昂國產高頻感應封口機的價格一萬元左右。
發明內容
本發明的主要目的是將高頻感應所產生的熱能集中在指定的窄長目標靶 區,本發明的目的還在於為提高高頻能量的利用率,不需要水冷卻,有效減小 高頻電路消耗功率,成本低。
上述目的由F述技術方案予以實施
其鋁塑紙複合包材封口粘合方法是採用高頻鐵氧體磁通構件,並對纏繞在該構件上的感應線圈施以高頻電流,在所述構件上產生高頻交變磁通的磁路, 其中在所述構件的磁路方向上設有間隙,將鋁塑紙複合包材的封口處置於該間 隙中,在磁通穿過所述鋁塑紙複合包材的鋁箔層時,在其上產生感應電流使該 鋁箔層發熱,形成加熱靶區,加熱靶區內附著在鋁箔層上下的聚丙烯塑料薄膜 層被加熱,加熱一定時間後聚丙烯塑料薄膜熔融,再對所述封口處施壓,使封 口處的複合包材相互融合,粘接。
進一步的設計在於,加熱時間為數百毫秒。
上述鋁塑紙複合包材封口粘合方法實現的裝置安裝在對應封口機的壓緊機 構上,它包括組成閉合磁路的第一高頻鐵氧體構件、第二高頻鐵氧體構件和纏 繞在第一高頻鐵氧體構件上的感應線圈及與感應線圈連接的高頻感應電路,第 —高頻鐵氧體構件置於第一高頻鐵氧體構件的開口端,並與該開口端存有一縫隙。
進一步的設計在於,第一高頻鐵氧體構件採用u字形結構,第二高頻鐵氧 體構件採用一字形結構,並置於第一高頻鐵氧體構件的u形開口的上側,感應
線圈纏繞在該u字形的第二高頻鐵氧體構件的一側柱上,所述第一高頻鐵氧體
構件和所述第二高頻鐵氧體構件組成閉合磁路。
更進一步的設計在於,所述高頻電流發生電路包括整流橋BD、濾波電感 Ll、濾波電容C1、諧振電容C2、感應線圈L2、阻尼管D和功率管IGBT管, 阻尼管D並接在1GBT管的C、 E極,IGBT管的C極依次串接相互並接的諧振 電容C2和感應線圈L2、濾波電感Ll與整流橋BD的輸出高電位端連接,IGBT 管的E極與整流橋BD的輸出低電位端連接,濾波電容C1 一端與整流橋BD的 輸出低電位端連接, 一端與諧振電容C2與濾波電感L1的串接點連接。
本發明採用高頻鐵氧體作為導磁介質(即磁通構件)與包材中的鋁箔共同形成加熱元件,由此產生這樣的有益效果加熱面準確集中在磁路的橫斷面上, 其加熱面積的大小和形狀的可通過設計來設定,加熱面邊界清晰,形成可設定 的加熱目標靶區。同時由於採用感應加熱方式,有著其他方式不可比擬的優點 熱量直接在內部的鋁箔上產生,而不是從外部傳導進去(紙層是熱的不良導體), 加熱迅速,熱效率高。此外,夾緊面可以加入柔軟材料薄墊,使得包材粘接面 服貼、均勻,不損傷包材外表面,粘合質量好且穩定。更重要的是,本發明產 品與其他方案的加熱裝置相比,性價比高,相對超聲波方式或感應加熱裝置, 更是有絕對的價格優勢。
圖1是本發明的結構示意圖。
圖2是高頻電流發生電路。
圖中,l第一鐵氧體構件,2第二鐵氧體構件,3壓緊機構,4高頻電流發 生電路,6鋁塑紙複合包材,7加熱靶區。
具體實施例方式
參見圖l,線圈L1纏繞在第一鐵氧體構件1上,其內通有高頻電流,該高 頻電流在由第- -鐵氧體構件1和第二鐵氧體構件2構成的磁路中產生磁通①。
構件2設置在構件1的磁路方向上、相互間留有間隙S ,將鋁塑紙複合包 材6的封口處置於該間隙S中,磁通O穿過鋁塑紙複合包材6中的鋁箔層時, 在其上產生感應電流使該鋁箔層發熱,形成加熱耙區7。加熱耙區7內的鋁箔層 上下所附著的聚丙烯塑料薄膜層被加熱,加熱數百毫秒後聚丙烯塑料薄膜熔融, 對所述封口處的鋁塑紙複合包材6料施壓,使封口處的聚丙烯塑料薄膜層相互 融合、粘接。上述的對鋁塑紙複合包材封口粘合方法由下述的鋁塑紙複合包材 封[」裝置來實現200 該封口裝置安裝在對應封口機的壓緊機構5上,主要由第一高頻鐵氧體構
件1、第二高頻鐵氧體構件2和感應線圈3及高頻感應電路4組成。其中第一高 頻鐵氧體構件1和第二高頻鐵氧體構件2相互間可形成一閉合磁路。
第一高頻鐵氧體構件1為U字形狀結構,固定在對應封口機的壓緊機構5 的定端。感應線圈L1纏繞在該U字形第二高頻鐵氧體構件的一側柱上。感應線 圈Ll與產生高頻電流的高頻感應電路4連接。第二高頻鐵氧體構件2為一字形 結構,固定在對應封口機的壓緊機構5的動端。並置於第一高頻鐵氧體構件1 的U形開口的上側,與第二高頻鐵氧體構件2的間隙5為0.5 2mm。該間隙主 要根據包裝材料和軟墊的厚度來決定,並由壓緊機構5來控制。這樣,在第一 高頻鐵氧體構件1和第二高頻鐵氧體構件2之間的形成寬度為S=5 mm,長度為 L= 100 mm的加熱目標靶區。
參見圖2,高頻感應電路4主要由整流橋BD、濾波電感L1、濾波電容C1、 感應線圈L2、諧振電容C2、阻尼管D和功率管IGBT管組成。阻尼管D並接 在功率管IGBT的C、 E極,功率管IGBT的C極依次串接相互並接的諧振電容 C2和感應線圈L2、濾波電感L1與整流橋BD的輸出高電位端連接,IGBT管的 E極與整流橋BD的輸出低電位端連接,濾波電容Cl 一端與整流橋BD的輸出 低電位端連接, 一端與諧振電容與濾波電感的串接點連接。
上述封口裝置工作時,驅動電路送出激勵脈衝,使功率管飽和導通,濾波 電容兩端300V電壓通過感應線圈、功率管構成迴路。在感應線圈屮產生導通電 流。激勵脈衝適時結束,功率管截止。感應線圈中電流不能突變,將對諧振電 容允電。充電結束後,感應線圈中的磁能轉變為諧振電容中的電能。諧振電容 電能乂通過感應線圈放電,產生反向放電電流。放電後,電容的電能又變為磁 能。--個周期的振蕩過後。因阻尼管的存在,不再繼續,等待下一次激勵脈衝到來,重複上面的工作過程,進行諧振。
改變激勵脈衝的寬度,可實現輸出功率的調節。感應線圈靠近被加熱的包 材時,電感量是不同的;激勵脈衝的寬度也是可調的。所以主工作頻率不會是 固定頻率。主諧振剛好結束,下一次激勵脈衝才能到來,因此需要同步控制電 路來控制。
同步控制電路以及功率控制、邏輯控制、低壓電源等服務於主電路的輔助 電路原理,屬於常規電子電路知識。這裡不再詳細描述。
用本發明的封口裝置對鋁塑紙複合包材進行封口,其粘接質量好,粘接的 指定區域邊界清晰,更特出的是,這種封口裝置實物評估版,造價非常低廉, 其製造成本僅數百元,具有很好的市場前景。
權利要求
1.鋁塑紙複合包材封口粘合方法,採用高頻鐵氧體磁通構件,並對纏繞在該構件上的感應線圈施以高頻電流,在所述構件上產生高頻交變磁通的磁路,其特徵在於在所述構件的磁路方向上設有間隙,將鋁塑紙複合包材的封口處置於該間隙中,在磁通穿過所述鋁塑紙複合包材的鋁箔層時,在其上產生感應電流使該鋁箔層發熱,形成加熱靶區,加熱靶區內附著在鋁箔層上下的聚丙烯塑料薄膜層被加熱,加熱一定時間後聚丙烯塑料薄膜熔融,再對所述封口處施壓,使封口處的複合包材相互融合,粘接。
2. 根據權利要求l所述的鋁塑紙複合包材封口粘合方法,其特徵在於所述 加熱時間為數百毫秒。
3. 如權利要求1所述的鋁塑紙複合包材封口粘合方法的鋁塑紙複合包材封 口粘合裝置,安裝在對應的封口機上,其特徵在於包括組成閉合磁路的第一高 頻鐵氧體構件、第二高頻鐵氧體構件和纏繞在第一高頻鐵氧體構件上的感應線 圈及與感應線圈連接的高頻感應電路,第二高頻鐵氧體構件置於第一高頻鐵氧 體構件的開口端,並與該幵口端存有一縫隙。
4. 根據權利要求3所述的鋁塑紙複合包材封口粘合裝置,其特徵在於所述 第 -高頻鐵氧體構件採用U字形結構,第二高頻鐵氧體構件採用一字形結構, 並置於第一高頻鐵氧體構件的U形開口的上側,感應線圈纏繞在該U字形的第 二高頻鐵氧體構件的一側柱上,所述第一高頻鐵氧體構件和所述第二高頻鐵氧 體構件組成閉合磁路。
5. 根據權利要求3所述的鋁塑紙複合包材封口粘合裝置,其特徵在於所述 高頻電流發生電路包括整流橋BD、濾波電感L1、濾波電容C1、諧振電容C2、 感應線圈L2、阻尼管D和功率管IGBT,阻尼管D並接在IGBT管的C、 E極,功率管IGBT的C極依次串接相互並接的諧振電容C2和感應線圈L2、濾波電 感Ll與整流橋BD的輸出高電位端連接,IGBT管的E極與整流橋BD的輸出 低電位端連接,濾波電容C1一端與整流橋BD的輸出低電位端連接, 一端與諧 振電容與濾波電感的串接點連接。
全文摘要
本發明涉及鋁塑紙複合包材封口粘合方法及其裝置。其方法是在高頻鐵氧體磁通構件上產生高頻交變磁通的磁路,並在構件的磁路方向上設置間隙,將鋁塑紙複合包材的封口處置於該間隙中,感應電流使該鋁箔層發熱,形成加熱靶區,使鋁箔層上下的聚丙烯塑料薄膜層被加熱,並熔融,再對封口處施壓,使封口處的複合包材相互融合,粘接。其裝置安裝在封口機的壓緊機構上,包括組成閉合磁路的第一高頻鐵氧體構件、第二高頻鐵氧體構件和纏繞在第一高頻鐵氧體構件上的感應線圈及與感應線圈連接的高頻感應電路,第二高頻鐵氧體構件置於第一高頻鐵氧體構件的開口端,並與該開口端存有一縫隙優點是熱量直接在鋁箔上產生,加熱迅速,熱效率高,價格優勢明顯。
文檔編號B65B51/22GK101607607SQ20091003181
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月14日 優先權日2009年7月14日
發明者朱長寶 申請人:朱長寶