包裝材料的焊接設備的製作方法

2023-12-11 21:00:52 2

專利名稱：包裝材料的焊接設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種以移動方式的包裝材料的焊接設備。這種包裝材料由至少一層熱塑性材料和一層可以採用電磁感應加熱的材料(例如金屬或聚合物基材料)組成。該設備包括交流電發電機和將交流電流轉變成磁場的線圈。讓這些磁場的磁力線取向通過該包裝材料，因此在金屬層產生Foucault電流，這種現象所產生的熱量用於熔化一部分(焊接區)熱塑性材料層。
背景技術：
TETRA PAK的法國專利申請號2.073.137提出一種用於焊接裝鐵氧體細棒管的感應線圈，這是為了增加線圈的感應。
AMERICAN CAN COMPANY的法國專利申請NO 2.429.667提出了一種焊接管的感應線圈，其特徵在於，用作管移動導軌的內芯棒沿其長度有一個鐵氧體類的小棒，這是為了實現一按照沿管移動方向取向的按一窄條局部進行的焊接。
在成開形過程中該線圈繞著管配置。
OHIO CRANKSHAFT COMPANY的美國專利NO 3 242 300描述了一種以螺旋方式焊接管的感應線圈。待焊接表面兩側配備了鐵氧體類元件，以便保證按照連續曲線焊接。
在現有技術的這些設備中，藉助鐵磁元件只能部分地使用線圈產生的這些磁場迴路集中。由此可以得出，磁場的一些磁力線在一些不對應於焊接區的地方通過包裝材料。加熱這些非控制的區位可能產生包裝材料變形，例如成波紋狀。

發明內容
本發明的貢獻主要在於克服上述問題，其方法是，將熱量更多對準焊接區。本發明涉及一種移動的包裝材料的焊接設備，該包裝材料包括一層能採用電磁感應加熱的材料(例如金屬或聚合物基材料)和和一層包含一焊接區(2)的熱塑性材料，所述焊接區(2)沿所述包裝材料的移動方向延伸；所述焊接設備包括一交流電流發電機、一將交流電流轉變成磁場的線圈(3、5、6)、一使磁場的磁力線沿確定的方向導通的鐵磁元件(7、8、10-13)，磁場取向成穿過包裝材料(1)，用於感應加熱所述能用電磁感應加熱的層；所述焊接設備的特徵在於，它包括一組鐵磁元件(7、8、10-13、19-21)，所述鐵磁元件配置成使磁場的磁力線在沿所述焊接區(2)定位的至少兩個不同的區位(14、16-18)中穿過所述包裝材料(1)。
正如下面將要看到的，分兩個不同區位局部加熱是特別有利的。
根據本發明的一種優選實施方式，第一鐵磁元件置於包裝材料一側，例如在成形時的包裝內面一側。第一鐵磁元件配置使其兩端都處在兩加熱區位的附近。在這些端部的延長區內，但在所述包裝材料另一側，分別有一第二鐵磁元件和一第三鐵磁元件，其中一端部位於加熱區附近。由此可得出，在加熱區位的環境下，這些磁場的磁力線被導集。
根據本發明的一種特別有利的實施方式，可用第四鐵磁元件將第二和第三鐵磁元件彼此連接起來，線圈繞第二鐵磁元件、或者第三鐵磁元件、或者第四鐵磁元件，如此配置的所有元件構成了一鐵磁迴路，從而導集線圈感應產生的這些磁場迴路。
應該指出，與US 3 242 300描述的現有技術中的設備相反，該設備的加熱區位按照曲線展開，而本發明的設備涉及加熱兩個不同的區位。這種實施方式意味著其移動時，包裝材料在其焊接區進行第一次加熱，接著中斷，再進行第二次加熱。
為了證明「緩和」區的意義，可以比較兩個加熱設備的設計思路，第一種加熱設備，如US 3 242 300公開的加熱設備，只有一個沿長度L延伸的加熱區位，第二種加熱設備，根據本發明，有第一加熱區位(長的)L1，接著一中斷區位(長的)L2和一加熱區位(長的)L3。
第一種設備定義如下-L＝60毫米-將從感應線圈出來的鋁板溫度固定在140℃。實驗上，這屬於調整感應線圈提供的功率。
第二種設備確定如下-L1＝30毫米-L2＝30毫米-L3＝30毫米-第二種設備提供的功率與第一種設備提供的功率相同(相同的生產線速度)。
待焊接板主要有三層-聚乙烯/鋁/聚乙烯-150微米/12微米/75微米

移動速度越高，它提供熱能就應該越快。鋁板幾乎-瞬間被加熱。相反地，速度高時，該聚合物層沿其厚度加熱不均勻(聚合物中熱擴散是比較緩慢的)。臨時的「緩和」區(L2)能使鋁層的熱量擴散到聚合物中，因此能降低這些鋁層與待焊接界面之間的熱梯度。


以下藉助附圖描述本發明的幾個非限制性實施例。
圖1示出本發明第一個實施方式的前視圖。
圖2示出本發明第二個實施方式的前視圖。
圖3示出圖2實施方式沿線III-III的橫剖面。
圖4示出本發明第三個實施方式的前視圖。
圖5示出根據本發明另一種實施方式的焊接杆橫剖面。
具體實施例方式
每個圖的每個相同元件採用相同的參照號。
圖1示出在加熱設備中移動的管1。管1從一種繞在一焊接杆23周圍的板片製得，該板片的邊重疊起來，並在它們穿過加熱設備行進時受熱焊接。管1的壁由至少一層金屬和一層熱塑性材料構成。如前面所指出的，感應產生熱量的Foucault電流必需要有金屬層，這種熱可用於熔化一部分熱塑性層，於是保證了焊接。
在這個實施例中，焊接區沿管1移動方向延伸。
該加熱設備包括第一鐵磁棒7，例如鐵氧體棒，它插入焊接杆23中，置於在焊接區2端的管1內側。第二鐵磁棒8和第三鐵磁棒10置於第一鐵磁棒7上面，以便第二鐵磁棒8的一端位於第一鐵磁棒7一端延長部分中，並且第三鐵磁棒10的一端位於第一鐵磁棒7另一端部延長部分中。第二8和第三鐵磁棒10每個都繞了線圈3、5。
成U形的三個鐵磁棒7、8、10的配置使得能獲得在區位14、16處的一基本局部的加熱，在第一鐵磁棒7端與第二鐵磁棒8端之間形成第一個區位14，在第一鐵磁棒7另一端與第三鐵磁棒10端之間形成第二個區位16。這兩對端部之間的距離可以是待焊接包裝板厚度的2-200倍，優選地2-50倍。
因此，對於在其焊接區2的管1上的點，在第一鐵磁棒7端與第二鐵磁棒8端之間的區位14進行第一次加熱。在此停止一段時間後在第一鐵磁棒7另一端與第三鐵磁棒10端之間的區位16進行再加熱。
圖2-4示出的設備與圖1設備類似。但是，它們的不同之處在於整個鐵磁元件構成了封閉迴路，磁場的磁力線因此向它們的整個迴路集中。
與管1移動方向平行安裝的第四鐵磁棒13將第二鐵磁棒11與第三鐵磁棒12彼此連接起來，第四鐵磁棒13繞有線圈6。
線圈6還可以安置在第二鐵磁棒11或第三鐵磁棒12周圍。
圖4說明的設備與圖2說明的設備唯一不同之處在於，在管1壁各側交替安裝了一組3個鐵磁棒19-21，代替第一鐵磁棒7，鐵磁棒19-21的端部兩兩重疊。
現有技術的焊接杆往往是由繞有塑料套筒的鋼芯組成。
焊接杆23中有鐵磁棒(7、19、21)，當然能夠使最大部分磁場的磁力線集中於鐵磁棒內。
但是會遇到一些磁場的磁力線也移動到塑料套筒中，因此降低了在焊接區的加熱性能。
為了減少，甚至消除這種缺陷，焊接杆23可以專門由例如銅或鋁之類的可形成屏蔽的材料構成。
選擇性地(參見圖5)，這種杆可以包括鋼芯26，它繞有塑料套筒25，套筒25本身繞有銅或鋁套管24，鐵磁棒(7、19、21)只是置於外套管24中和塑料套筒25中。達到的效果與前面圖的情況相同，即銅或鋁元件對磁場的磁力線起屏蔽作用。
應該指出，本發明可應用於任何的薄板(laminé)，它包括至少一層金屬板(例如鋁板)和一層熱塑性材料板。
作為可以使用的非限制性薄板實例，可以列舉下述組合(從管外到管內描述)1)厚度130微米的聚乙烯(白色)-厚度27微米的聚乙烯(白色)-厚度16微米的共聚物(白色)薄膜-12微米鋁板-厚度30微米的共聚物(透明的)-厚度60微米的特製聚乙烯薄膜(透明)。
2)厚度90微米的聚乙烯(白色)-厚度65微米的共聚物(白色)-厚度40微米的鋁板-厚度40微米的共聚物(透明)-厚度75微米的特製聚乙烯(透明)。
3)厚度110微米的聚乙烯(白色)-厚度45微米的共聚物(白色)-厚度40微米的鋁板-厚度40微米的共聚物(透明的)-厚度75微米的特別聚乙烯(共擠出的)。
權利要求
1.一移動的包裝材料(1)的焊接設備，所述包裝材料包括一層能採用電磁感應加熱的材料和一層包含一焊接區(2)的熱塑性材料，所述焊接區(2)沿所述包裝材料的移動方向延伸；所述焊接設備包括一交流電流發電機、一將交流電流轉變成磁場的線圈(3、5、6)、一使磁場的磁力線沿確定的方向導通的鐵磁元件(7、8、10-13)，磁場取向成穿過包裝材料(1)，用於感應加熱所述能用電磁感應加熱的層；所述焊接設備的特徵在於，它包括一組鐵磁元件(7、8、10-13、19-21)，所述鐵磁元件配置成使磁場的磁力線在沿所述焊接區(2)定位的至少兩個不同的區位(14、16-18)中穿過所述包裝材料(1)。
2.按照上述權利要求所述的設備，其特徵在於，第一鐵磁元件(7)設置在所述包裝材料(1)一側附近，從而它的每個端部分別處在所述不同區位(14、16-18)中的一個或另一個附近，且一第二鐵磁元件(8、10-12)和一第三鐵磁元件(8、10-12)設置所述包裝材料(1)的另一側，以便第二鐵磁元件的端部中的一個位於所述不同區位(14、16-18)的其中一個附近；並且所述第三鐵磁元件的端部中的一個位於所述不同區位(14、16-18)的另一個附近。
3.按照上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於，所述的置於所述待焊接層兩側和附近的三個鐵磁元件(7、8、10)的端部相隔一距離，所述距離為所述待焊接層厚度的2-200倍，優選地為2-50倍。
4.按照權利要求2或3所述的設備，其特徵在於，所述第二鐵磁元件(8、10-12)和所述第三鐵磁元件(8、10-12)繞有一線圈(3、5、6)。
5.按照權利要求1所述的設備，其特徵在於，多個鐵磁元件(19-21)交替地配置在所述包裝材料每側的附近，以便一鐵磁元件(19-21)的每個端部位於另一個鐵磁元件的端部(19-21)的上面或下面。
6.按照上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於，這組鐵磁元件(7、8、10、11、19-21)構成一鐵磁迴路，一線圈(6)包圍著一鐵磁元件(7、8、10、11、19-21)。
7.按照上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於，它包括一個或多個置於不相鄰鐵磁元件(7、8、10、11、19-21)之間的磁屏蔽。
8.按照上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於，一部分鐵磁棒(7、19、21)置於一焊接杆23中，所述焊接杆23包括一屏蔽元件，例如一銅或鋁屏蔽元件，所述屏蔽元件配置成使這些磁場的磁力線限導於鐵磁棒(7、19、21)內。
全文摘要
本發明涉及一種以移動方式焊接一包裝材料(1)的焊接設備，該包裝材料包括一層可以採用電磁感應加熱的材料和一層包含一焊接區(2)的熱塑性材料，所述焊接區(2)沿所述包裝材料的移動方向延伸；所述焊接設備包括一交流電流發電機、一將交流電流轉變成磁場的線圈(3、5、6)、一使磁場的磁力線沿確定的方向導通的鐵磁元件(7、8、10－13)，磁場取向成穿過包裝材料(1)，用於感應加熱所述能用電磁感應加熱的層；所述焊接設備的特徵在於，它包括一組鐵磁元件(7、8、10－13、19－21)，所述鐵磁元件配置成使磁場的磁力線在沿所述焊接區(2)定位的至少兩個不同的區位(14、16－18)處穿過所述包裝材料(1)。
文檔編號B29L9/00GK1606484SQ02825475
公開日2005年4月13日 申請日期2002年12月16日 優先權日2001年12月20日
發明者雅克·託馬塞 申請人:艾薩帕克控股股份有限公司