用於密封管狀塑料包裝的方法和設備及其生成的包裝的製作方法

2023-10-10 07:48:14

專利名稱：用於密封管狀塑料包裝的方法和設備及其生成的包裝的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用塑料薄膜形成的軟管的領域，本發明更特別地涉及利用薄膜形成的軟管，其中通過添加軟化的焊接線來焊接薄膜的端部。
背景技術：
在專利申請W02008/038206A2中描述了通過添加軟化的塑料線進行焊接。在申請人提出的這個方法中，焊接線被擠出並被焊接到層壓疊片的每個端部並充當所述端部之間的粘結劑。焊接線的溫度足夠高以確保其焊接到所述端部，所以不需要額外的能量輸入。該方法的優點是改善了管的吸引力，因為線被應用到形成容器內表面的表面。另一個優點是設備與通常使用的高頻率焊接設備相比的簡單性。然而，在專利申請W02008/038206A2中描述的方法和設備具有與生產的容器相關的大量缺點。這些缺點與容器上三類焊接缺陷的出現相關聯。第一個缺陷是審美缺陷，當層壓疊片的端部未被結合時出現該缺陷。在這種情況下，焊接線可從容器外部看到。在圖5 中示出了這種類型的焊接的圖例。層壓疊片11的端部未結合併且所述端部之間的間隔14 由焊接線12填充。當層壓疊片11包括阻隔層1 3時，這種類型的焊接具有第二個缺陷。由於層13中的破裂，所以在焊接區10中觀察到阻隔性質的損失。性質的損失與間隔14的尺寸成比例，當層壓疊片的端部未結合或未被充分地焊接時，容器阻隔性質的損失相當大。第三個缺陷是機械缺陷，當端部被結合但未被焊接在一起時出現該缺陷。在圖6中示出的這類焊接利用在現有技術中描述且在圖1至4中示出的設備獲得。在這種情況下，需要非常厚的焊接線12補償層壓疊片11的對接焊縫的低強度。焊接區10具有由線12和層壓疊片 11之間的分界面形成的第一區15，和由層壓疊片端部之間的分界面形成的第二區16。觀察到在現有技術中描述的方法和設備不能焊接分界面16，焊接線12的高厚度降低了容器在焊接區的撓性。層壓疊片端部之間的未焊接的分界面16也不利於容器的審美和阻隔性質。 上述缺陷的出現源於用焊接線供應的能量使層壓疊片端部軟化的困難性。在申請W02008/038206A2中描述的和在圖1至4中示出的方法和設備還具有其他缺陷，所述其他缺陷特別地由下列事實引起軟化的線在重力的作用下自然地向下流動。因而，線首先開始與焊棒的表面接觸，或如果可應用的話，傳送帶構造在在焊棒中。在示出了圖1中所示設備橫截面的圖2中，焊接線12在與層壓疊片11接觸之前被置於金屬帶3上。 溫度相對高的線與冷金屬表面的這個首先接觸對方法的操作有害，這是因為在與待焊接的層壓疊片的邊緣接觸之前，線的溫降低。這個意外的能量損失基本上降低了焊接的質量。

發明內容
本發明打算解決的問題在於改善利用軟化的擠出線獲得的焊接的質量。本發明還特別地用來補救上述缺點。本發明首先涉及用於焊接管狀塑料容器的方法，其至少包括下列操作 卷繞操作，其中卷繞層壓疊片；
定位操作，其中定位層壓疊片的邊緣； 擠出操作，其中軟化的塑料線被擠出並沉積在層壓疊片的端部上； 熔化操作，其中通過焊接線使所述端部熔化； 壓擠操作，其中沿兩個方向共同擠壓焊接區； 焊接區的冷卻操作。所述熔化操作是本發明的關鍵，因為它用來使層壓疊片端部的表面軟化。由於焊接線的熱能而獲得層壓疊片端部的熔化並且層壓疊片端部的熔化以下列方式實施 線僅僅接觸層壓疊片的端部， 操作的持續時間和焊接線的能量足以使所述端部軟化。所述壓擠操作與熔化步驟同時或在熔化步驟之後，壓擠操作包括 沿著層壓疊片的垂直軸線非常迅速地壓擠焊接線， 和沿平行於層壓疊片平面的方向共同擠壓層壓疊片的軟化端部使其彼此壓靠。本發明的實施導致一種方法，該方法在於使線沿著平行於很可能與線接觸的設備元件的方向移動。這樣，在與層壓疊片接觸之前，線不會與元件例如焊棒或帶接觸。本發明特徵在於使線平行於焊接設備移動，焊接設備特別是焊棒、可選地是帶移動，以使得線的第一次接觸是與層壓疊片接觸。本發明的一個特徵在於執行焊接所需的所有能量都由塑料線產生。根據發明的方法的第一備選方案，在定位步驟之前使線沉積。根據第二備選方案，在定位步驟期間使線沉積。根據第三備選方案，在定位步驟之後使線沉積。線可以沉積在形成容器內表面的層壓疊片的表面上或形成容器外表面的表面上。 優選地，線沉積在形成所述內表面的表面上。本發明還涉及用於執行如上所述的方法的設備。設備包括適合於被層壓疊片圍繞的焊棒，用於擠出軟化的塑料線並將其置於焊棒外表面和位於所述焊棒周圍的層壓疊片之間的裝置，設備特徵在於焊棒被垂直定位。容器包括焊接區，焊接區包括兩個截然不同的部分
由層壓疊片的相鄰端部之間的分界面形成的第一焊接部分， 由層壓疊片的下側和焊接線之間的分界面形成的第二部分。焊接的總厚度小於兩倍的層壓疊片厚度，優選地小於1. 8倍的層壓疊片厚度。焊接區的強度大於層壓疊片的強度。當層壓疊片包括多個層時，發明有利於改善焊接區中的層的連續性。因此，這些容器的阻隔性質得到改善，並改善了焊接區的吸引力。發明的備選方案在於使用了通過使層壓疊片的端部重疊來執行焊接的方法。在這種情況下，焊接線位於打算重疊的層壓疊片的端部的分界面處。熔化操作用來使所述端部軟化。在層壓疊片在其厚度上包括一減慢熱擴散的層例如鋁層或紙層的情況下，使用例如通過接觸來預熱邊緣的設備可能是有利的，這具有升高層壓疊片兩個邊緣的溫度的效果，從而幫助或改善焊接條件。根據發明的備選方案，偏斜地切割層壓疊片的邊緣，這具有增大焊接區中層壓疊片的側面接觸面積的效果，這種構形也影響焊接的質量和強度。發明的另一個備選方案在於使用共擠的塑料線(在線的中心具有阻隔材料)，還在層壓疊片的邊緣之間限定的區域中保證了對管的外部環境的良好的阻隔保護。


下面藉助於附圖中示出的實例更詳細地描述本發明圖1表示現有技術的設備的透視圖；圖2表示圖1中的設備的側面橫截面；圖3表示第二種現有技術的設備的透視圖；圖4表示圖3中的設備的側面橫截面；圖5表示現有技術的焊接的第一備選方案；圖6表示現有技術的焊接的第二備選方案；圖7和8表示根據本發明的對焊方法；圖7表示該方法的熔化操作；圖8表示該方法的壓擠操作；圖9表示根據本發明的對焊；圖10表示根據本發明的設備的橫截面；圖11表示在熔化操作中的設備的橫截面；圖12和13表示在重疊的情況下用於焊接的方法；圖12表示熔化操作；圖13表示壓擠操作；圖14表示根據本發明的在重疊情況下的焊接。在圖1至9中使用的附圖標記的列表1 焊棒2整形模(高度可調節)3內部帶(金屬)4成形模5 支承墊6外部帶7擠出機頭8層壓疊片的第一邊緣9層壓疊片的第二邊緣10焊接區11層壓疊片(連續的條帶)12擠出的塑料線13阻隔層14 間隔15線-層壓疊片分界面16層壓疊片-層壓疊片分界面
6
17外壓擠元件18內壓擠元件19與層壓疊片表面垂直的壓擠力20與層壓疊片表面平行的壓擠力21焊接區的厚度22熔化區23壓擠區24冷卻區
具體實施例方式發明的方法在於利用包含在焊接線中的能量來 將線焊接到層壓疊片的端部， 使層壓疊片的端部互相焊接。因而焊接區包括兩個截然不同的部分，第一個由線-層壓疊片分界面形成，第二個由層壓疊片-層壓疊片分界面形成。發明的方法至少包括下列操作 卷繞層壓疊片以形成管狀體，·定位層壓疊片的端部， 擠出焊接條並將其沉積在所述端部上， 利用所述條的能量使所述端部熔化， 壓擠焊接區， 冷卻焊接區， 將管狀體切割成同樣長度的圓柱形元件。在圖7和8中示出了發明的方法的關鍵步驟。圖7表示熔化操作，其中焊接線的部分能量傳遞到層壓疊片以使待焊接的端部軟化。軟化的擠出焊接線12與層壓疊片11的端部接觸，線和層壓疊片之間的分界面15具有減小的面積以便僅僅加熱待焊接的端部。在所述熔化操作期間，焊接線12僅僅與層壓疊片11的端部接觸。根據本發明的優選實施例， 層壓疊片11的端部在熔化操作期間僅僅與焊接線12接觸。在熔化操作期間沒有與焊接線 12和層壓疊片端部的外部接觸是本發明的關鍵特徵。熔化操作的持續時間取決於層壓疊片的厚度和焊接線的溫度與質量，熔化操作的持續時間一般比0. 1秒長並且焊接線的溫度高於熔點至少50°C。一般試圖減小焊接線的質量以減小焊接的厚度以及容器的成本，最佳質量是焊接線在熔化操作期間必須包含的最小能量、將被減小的焊接厚度和，最後地，焊接區的性質之間的折衷的結果。這些參數可由本領域技術人員調節。當層壓疊片11是多層的層壓疊片時，使所有的層軟化並非總是可能的和有用的。在這種情況下，焊接線12供應的能量用來使適合於對焊的層軟化。一般，構成焊接線的樹脂是與層壓疊片的焊接層相同類型的。焊接線12選擇下列樹脂是有利的，該樹脂的熔點等於或高於構成層壓疊片的焊接層的樹脂的熔點。例如，使用高密度聚乙烯焊接線有利於製造具有包括多層低密度聚乙烯的層壓疊片的管。熔化操作可以在壓擠操作之前或與其同時進行。可能出現下列情況層壓疊片在其厚度上包含減慢焊接線和層壓疊片焊接層之間的熱傳遞的層。例如，已經觀察到鋁層或紙層相當大地減慢熱傳遞。有時候使位於層壓疊片上表面附近的層軟化變得困難，因為焊接線位於下表面上。為了克服這個困難，可以考慮在熔化操作期間向層壓疊片的外表面添加熱源。在這種情況下，通過接觸或通過熱空氣加熱上表面是有利的。與熔化操作接連地或同時，壓擠焊接區。在圖8中示出的壓擠操作在於 減小焊接線的厚度並擠壓層壓疊片11和焊接線12之間的軟化的分界面15， 減小端部之間的間隔14並擠壓層壓疊片11的軟化的端部之間的分界面16。在壓擠操作期間，沿著被稱為垂直的方向和被稱為橫向的方向共同擠壓焊接區 10。垂直方向垂直於由焊接區形成的平面，被稱為橫向的方向平行於由焊接區形成的平面並垂直於焊接軸。垂直壓力減小焊接線10的厚度並增加焊接線12和層壓疊片11之間的焊接分界面的粘合力。通過與層壓疊片外表面接觸的外部壓力元件17和與焊接線接觸的內部壓力元件18提供垂直壓力，由壓擠元件17和18施加的壓擠力19使焊接線的厚度減小並使其展開。壓擠操作必須是非常迅速的以避免冷卻焊接區10，冷卻焊接區將會防止線 12的壓碎並將導致線和層壓疊片之間的焊接分界面15質量差。在垂直壓擠之前、與垂直壓擠共同地或在垂直壓擠之後，在應用到層壓疊片上的橫向壓擠力20的作用下，焊接區被橫向擠壓。橫向壓擠力20將層壓疊片的邊緣帶到一起並在焊接分界面16處擠壓層壓疊片 11的軟化邊緣，這個橫向壓擠改善了分界面16處的焊接的粘合力。橫向壓擠力20具有低強度並且通過層壓疊片傳輸到分界面16。分界面16的壓擠具有基本上增加焊接區強度的作用並改善了焊接區中層壓疊片的阻隔性質的連續性。圖9表示方法的對焊。焊接區10具有兩個截然不同的焊接區 線12和層壓疊片11下側之間的分界面15， 層壓疊片的端部之間的分界面16。與利用現有技術中描述的方法和設備獲得的焊接相反，層壓疊片11的端部之間的分界面16被焊接。阻隔層的端部之間的距離短於60微米，優選地短於30微米。因此， 容器的性質得到改善，也就是說 在焊接區的阻隔和機械性質的更好的連續性， 較低的焊接厚度。與現有技術的焊接相比，可以減小焊接的厚度21。根據本發明的焊接的厚度21有利地低於兩倍的層壓疊片厚度。優選地，該厚度低於1.8倍的層壓疊片厚度。圖10表示根據本發明的設備。在橫越成形模4從上到下拉一條層壓疊片11的情況下，通過焊棒1在整個圓周上的逐漸包封來連續地形成管。然後通過將軟化的擠出塑料線12沉積在管內側來縱向地焊接PE或PP(或其他材料)(單層或多層)的層壓疊片11。 如圖10中所示，焊棒1垂直地定位。這樣，同樣垂直移動的線12不與棒1接觸而是直接與層壓疊片11接觸。設備包括用於執行方法的熔化操作的被稱為熔化區的區22。根據層壓疊片的厚度和層壓疊片的行進速度來確定區22的長度。在熔化區22中，層壓疊片的端部和軟化的焊接線12保持接觸。線12和層壓疊片的端部在熔化區22中與設備的元件沒有其他接觸。設備包括用於執行壓擠操作的被稱為壓擠區的區23，因為壓擠操作的持續時間必須短，所以區23較短。在區23中，沿著被稱為垂直的方向和被稱為橫向的方向共同擠壓焊接區。在圖10中示出了擠壓焊接線12並使其展開的垂直壓擠。焊接區被擠壓在支承墊5 和整形模2之間，支承墊5向層壓疊片的外表面施加壓力，整形模2向焊接線施加壓力。壓擠區23短，所以壓擠操作的持續時間短。可以使用與圖10中所示裝置不同的許多其他壓擠裝置。當構成焊接線12或層壓疊片外表面的樹脂在壓擠工具上引起沉積時，壓輥可能是有利的。壓擠工具優選地被冷卻。另一種備選方案是使用以與層壓疊片相同的速度行進且在壓擠時與焊接區接觸的帶。該備選方案用來避免在壓擠和冷卻操作期間在焊接區和工具之間的摩擦。一些設備使用位於焊接的外或內表面上的單個傳送帶。其他設備具有位於焊接區兩側上並僅僅在壓擠操作時與所述焊接區接觸的兩個帶。圖10中所示的設備還施加了橫向壓擠力，其擠壓層壓疊片的軟化邊緣。橫向壓力由成形模4施加，成形模4在壓擠區中的幾何形狀具有輕輕擠壓層壓疊片端部的作用。有利地，在壓擠區中，成形模4的直徑稍小於由層壓疊片11外表面形成的管狀體的直徑。設備包括用於執行冷卻操作的被稱為冷卻區的區M。在該區中，焊接部在支承墊 5和整形模2之間被冷卻。在冷卻區中，也可以添加元件以改善所生產的管的圓度。冷卻區M的長度一般被減小，因為被加熱的區域是局部的。根據層壓疊片的厚度、焊接線的厚度和層壓疊片的行進速度來調節區M的長度。圖11表示在熔化區22處的設備橫截面，圖11表示軟化的焊接線12僅僅與層壓疊片11的端部接觸。焊接線12不與棒1和成形模4接觸。不但在管狀體的生產期間，而且在開始和停止階段期間，設備的垂直定位都特別有利於避免焊接線12與工具的任何接觸。圖12至14表示發明的備選方案，其中層壓疊片的端部被重疊地焊接。圖12表示在被稱為熔化的操作時的方法。在熔化操作期間，焊接線12位於層壓疊片11的重疊端部之間。線12的部分能量傳遞到所述端部以使它們軟化。圖13表示被稱為壓擠的操作，在該操作期間，垂直於層壓疊片的表面施加壓擠力 19。該壓擠力具有減小線12厚度和覆蓋層壓疊片11端部的作用。圖14表示根據本發明執行的重疊焊接。焊接區10的厚度21小於兩倍的層壓疊片厚度，優選地小於1.8倍的層壓疊片11厚度。焊接線12在焊接的邊緣處覆蓋層壓疊片的邊緣。軟化的共擠焊接線(在線的中心具有阻隔材料)的使用足以改善焊接區處的阻隔保護。
權利要求
1.用於焊接管狀塑料容器的方法，其至少包括下列操作a.卷繞操作，其中卷繞層壓疊片(11)；b.定位操作，其中使所述層壓疊片(11)的端部(8，9)彼此相鄰地定位；c.擠出操作，其中軟化的樹脂線(12)被擠出並沉積在所述端部(8，9)上；d.熔化操作，其中通過所述線(1 使所述端部(8，9)熔化；e.壓擠操作，其中壓擠焊接區(10)；f.冷卻操作，其中焊接部被冷卻。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述端部(8，9)彼此相鄰地定位。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述端部(8，9)彼此上下定位。
4.如前述權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於在所述熔化操作期間，所述線 (12)僅僅與所述端部(8，9)接觸。
5.如前述權利要求中任一個所述的方法，其中所述熔化操作的持續時間比0.1秒長。
6.如前述權利要求中任一個所述的方法，其中通過所述線和第二熱源共同執行所述熔化操作。
7.如前述權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於在所述壓擠操作期間，沿著垂直方向和橫向方向朝著所述端部(8，9)的方向共同擠壓所述焊接區(10)。
8.如前述權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於在所述壓擠操作期間，所述線 (12)展開且所述焊接區(10)的厚度減小。
9.如前述權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於在所述壓擠操作期間，將所述端部(8，9)彼此壓靠。
10.如前述權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於在所述擠出操作期間，所述線 (12)沿著與支撐所述層壓疊片(11)的設備元件平行的方向移動，以使得一旦被擠出，所述線(1 的第一次接觸是直接與所述層壓疊片(11)接觸。
11.如權利要求9所述的製造方法，其中所述線(12)沿重力的方向垂直地移動。
12.如前述權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於在所述定位操作期間沉積所述線(12)。
13.如權利要求1至10中任一個所述的方法，其特徵在於在所述定位操作之後沉積所述線(12)。
14.通過前述權利要求中任一個所限定的方法獲得的管狀容器。
15.如權利要求14所述的容器，其特徵在於在焊接處，其厚度小於兩倍的層壓疊片 (11)厚度。
16.用於執行如權利要求1至12中任一個所限定的方法的設備，包括適合被層壓疊片 (11)包圍的焊棒(1)，用於擠出軟化的塑料線(12)並將其置於所述焊棒(1)的外表面和位於所述棒(1)周圍的層壓疊片(11)之間的裝置(7)，其特徵在於所述焊棒被垂直地定位。
17.如權利要求15所述的設備，還包括預熱的傳送帶(3)，其位於所述焊棒(1)上以使得所述軟化的線(1 位於所述傳送帶C3)和包圍所述棒(1)的層壓疊片(11)之間。
18.如權利要求16和17中任一個所述的設備，包括外傳動帶(6)和可調節的支承墊 (5)，其如此定位以便沿所述焊棒(1)的方向對位於所述傳動帶(6)與所述焊棒(1)之間的層壓疊片(11)和軟化塑料線(1 施加壓力。
19.如權利要求16至18中任一個所述的設備，其中用於擠出和定位軟化塑料線(12) 的所述裝置(7)位於所述焊棒(1)的上表面側上。
20.如權利要求16至19中任一個所述的設備，其中用於擠出和定位軟化塑料線(12) 的所述裝置(7)位於所述焊棒(1)的下表面側上。
全文摘要
本發明涉及用於密封由塑料製成的管狀包裝的方法和設備，所述方法至少包括下列操作a)捲起操作，在該操作過程中被卷材料(11)被捲起；b)布置操作，在該操作過程中使被卷材料(11)的端部(8，9)位於彼此附近；c)擠出操作，在該操作過程中熔化的樹脂線(12)被擠出並沉積在所述端部(8，9)上；d)熔化操作，在該操作過程中通過所述線(12)使所述端部(8，9)熔化；e)壓擠操作，在該操作過程中壓擠焊接區域；和f)冷卻操作，在該操作過程中冷卻焊接部。
文檔編號B65B51/02GK102470607SQ200980160714
公開日2012年5月23日 申請日期2009年7月31日 優先權日2009年7月31日
發明者G·凱勒, J·託馬塞 申請人:艾薩帕克控股公司