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热塑塑料覆盖包装材料密封设备的制作方法本发明有关一种密封热塑

来源:烽火台  日期:2015/8/26 18:10:43   浏览次数:    我要收藏

热塑塑料覆盖包装材料密封设备的制作方法本发明有关一种密封热塑塑料覆盖包装材料的设备,材料中至少有一层金属箔,最好用铝箔,该设备有一个感应器可和一个高频电源连接,其中有两个平行的感应器,互相间有一距离,本发明还涉及设备按本发明的方法应用,产生包装材料的密封。在包装技术中,使用有热塑外层的包装材料,已是长期熟知的了。这些外层可以在加热和加压下熔化而互相密封,从而取得紧密且耐久的密封接头。当包装材料通过折叠或其他方式成形后,便可以保持给定的形状,这样包装材料的外层可互相贴靠放置并焊接。已经广泛应用的一种形式的包装容器的制造方法,包括把包装材料的卷筒条,用卷边接头,并把并筒材料边缘互相密封,使卷筒材料的纵向边缘连接。在这样形成的管形中,灌入包装物,例如一种液体,然后通过沿管形的一个窄区横向密封,把充注液体的管形分成单个的容器,各窄区之间有相等的距离。密封管形部分可以在作横向密封前,或在横向密封时,通过把材料折叠,作成耐久的平行六面形体等形状。然后把封闭的管形部分和管形的其余部分分开,形成供用户使用的单个包装产品。据发现,假如包装材料至少在密封接头的范围中有一层金属箔,那么对包装材料的密封就有相当大的便利。有这种金属箔层可便利密封过程的理由,是在所谓的感应器或线圈的协助下,比较容易在包装材料的铝箔层中产生感应电流,感应器或线圈在原则上有需要形状的导电体,形成一个或多个绕组,和一个电源连接,向绕组供给高频交流电流,(习惯上电压在2MHz和100KHz之间选择)。当把高频电流从线圈或感应器中通过时,产生围绕线圈或感应器的高频磁场,假如把线圈放在有金属层的材料附近,便在这金属层里产生感应电流,在导入电流的部分中产生热。在金属箔层中产生的这个热,立刻传入相邻的热塑层中,热塑层举例如聚乙烯,从而使聚乙烯软化或熔化,假如把里面产生热的材料层,和有热塑包层的另一种类似材料压在一起,热塑塑料层的加热区便熔结在一起,形成紧密耐久的接头。为了集中磁场,取得窄加热区,最好将金属箔层尽可能靠近感应器,也就是应该把感应器压在待密封的材料上,在感应器的绕组之间安排一个铁氧材料铁芯,还有助于进一步集中磁场。在密封管形件时,在大多数情况下最好使每一个密封有两个平行窄密封区,互相相对邻近,密封后的管件在该窄密封区之间的无密封区切断。同时属于已知的是为了取得一个较好的密封接头,感应器可以有特殊的设计,在原则上是在感应器朝向包装材料的部分表面上,沿表面的一部分设有一条突脊,其意义是包装材料沿密封区的一部分,接受相当多的密封压力。因为在这一区域里的包装材料受到了通过感应器的突出部分的压力。然而这密封压力可能变为很高而产生“切割效应”,也就是沿突脊边缘的内塑料层受到压力,把全部塑料挤出,实际上在连续的内塑料包层上形成一条“切缝”。通常来讲,这是无关紧要的。因为这种“切割效应”发生在密封接头内,因此一般不会带来泄漏的危险。但是据发现,在某些情况下,尤其在使用现代化高频发生器,借助闸流晶体管和晶体管变换频率时。必须保持输入频率低于用电子管变换频率的发生器。假若使用的输入频率比过去使用的频率低相当多,例如不用通常所用的1.8MHz而用200KHz的话,那么产生的一个效果,是围绕感应器的磁场,从而在包装材料边缘部分里的金属箔层里取得的电路,也就是说沿金属箔包层边缘端的边缘区,就变为更加圆的形状,也就等于沿密封接头端缘略为弯曲。这又等于沿感应器的插入部分取得的该切割效应,将产生内塑料层的一个强度减弱点,由于密封接头变为圆形,结果密封接头的有效宽度减小很多,在最坏的情况下,因为密封接头在切割线或薄弱线的“后面”向里弯,边缘区里的密封可能完全消失。切割线或薄弱线是由感应器的该突脊造成。但是,假如密封设备的设计有本发明的特征,那么上述现象便可通过本发明弥补。下文中将参照所附简图,对本发明作叙述,附图内容如下图1,为本发明的密封颚板。图2,为图1所示密封颚板沿A-A线的剖视。图3,为包装材料用本发明密封颚板密封的方法。图4,为用本发明类型的密封颚板取得的加热区的形象。图4A,为图4的放大部分。图1所示类型的密封设备或感应器1,目的用于安装在一个机械组件内,该组件承受理想的密封动作,而施出理想的密封压力。换言之,该密封组件,也就是常称作密封颚板12,被驱动作相对于所谓反颚板,或支承颚板(14)的动作,支承颚板在大多数情况下也是活动的。该密封颚板12、14被相向驱动,而在它们之间,接受包装材料13,例如待密封的包装材料管。当密封颚板12、14的管件挤压时,在感应器协助下,密封区中产生热的同时,而加压材料层施加高压。图1所示的感应器标号为1,常有一个钢壳2,给感应器提供必要的稳定性。感应器的有效元件实际是感应线圈,或导体3。图中所示的是仅有一个绕组的线圈。图中所示的线圈(或感应导体)为U形,有两个直导体3,通过连接导体4连接,在图中所示位于设备的端部。在感应线圈3上,利用供电元件(图未示)供给一个高频电流,线圈的接线在端部5处。线圈中的导体3为定形杆。图2中清晰可见,截面基本为矩形,并有连续的槽道6,冷却水可被引导从里面通过,以保持导体3的适当温度。并且导体3上设有纵向隆脊7,也称为“梁”,作用将在下文中叙述。感应线圈3嵌在非导电材料8里,在导体3之间,安排一个铁氧材料的铁芯10,借助绝缘层9和导体3绝缘,绝缘层还起粘合剂作用。在铁芯10中,可以有一条在导体3之间的槽道21,形式如图2所示,其功能将在下文中叙述。如从图1可见,铁芯10并不是完全均称的,而有一个插入部分11。铁芯的这些插入部分11应该基本上有始终相同的截面,但是最重要的是插入部分11,应由比周围的铁芯部分10的磁导性高相当多的铁器材料制造。图3示感应器或密封件装置1在密封颚板12中的安装方法,这密封颚板向着反颚板或支承颚板14进退活动。当然密封颚板12及14还可以在垂直方向上活动。但这与衬论本发明无关故可不予考虑。当密封颚板12及14互相靠近时,在密封颚板12,14之间放入两层包装材料13,并用强力在密封颚板之间挤压。同时如上文所述,感应线圈3和一个电源连接,供给高频电流(频率在2MHz和100KHz之间),在感应器周围产生一个强磁场。假定包装材料中有一层铝箔,和包装材料热塑塑料的里层相连,在金属箔层中感生电流,使金属箔层迅速加热,传递到相连的热塑塑料层中,使热塑塑料层熔化。和相连的包装材料的内热塑塑料粘接。这种加热可以很快而有效地取得。在原理上可以把金属箔层视为变压器中的短路绕性,感应器圈形成初级线圈。如果感应线圈3和准备在里面感生电流的铝箔层放得非常近,铝箔层里的电流便非常明显,产生的热局限在一个很窄的区域内,基本上相当于感应器导体3的宽度。如从图4中可以明确看出,图示通过感应器产生的密封区15,可以看到密封接头16在包装材料的边缘24处稍微弯曲,具体讲则在铝层的末端处,形成一个长而窄的O形区,相当于感应线圈3和包装材料铝箔层形成的一个想象变压器的该短路绕组。从图4可以明确看出,先是电路然后是密封区15,因为四路在边缘区中“短路”接通,不直线前进到达包装材料的边缘24,所以在包装材料边缘24的区域16中弯曲。据发现回路和密封区15的相继弯曲,取决于输入感应器3电流的具体输入频率。因此,如果输入电流的频率在2MHz左右,而电路相当早便弯曲,或者例如电流输入频率为200KHz,圆弧半径较大时,弯曲现象便不很明显。具有电了管的高频发生器,频率约2MHz,典型频率为1.8MHz的,制造简单。这种发生器已经长期使用,但现在已用更现代化,价廉而可靠性更高的半导体高频发生器代替了,这些用半导体的高频发生器如果成本和复杂性不增高很多,便不能产生约高于200KHz的频率,因此需改装密封系统以适应低频率。包装材料边缘区24的密封区15的弯度,过去不成为问题,而现在已注意到问题并已在克服,尤其在采用有所谓纵向梁(图2中之7)的密封颚板时。在许多情况,采用U形导体3上的纵向梁7,产生了相当高的密封强度。理由是没有这种梁7的密封颚板,会把熔化热塑塑料从密封区中挤出,意味着剩下的塑料层变为很薄,密封接头强度相应降低。这种粱的使用可从瑞典专利第81059602号见到。通过对梁7伸展的密封材料加重压力,便可防止密封区里的塑料材料流出。当然梁7不能太高,典型“梁高”约为0.3mm,当包装材料中有可压缩的纸层时可使用。但是,梁7不仅可以防止密封区里的塑料流出,而且可以把梁7下的区域中的塑料,有效地挤出,并起切割元件的作用,在梁的边缘处切断连续的塑料层。如前文已有述及,据发现梁7在制造更牢固更耐久的密封接头上起重要作用,但是从图4及4a中明确可见,梁7将在包装材料边缘区16处“切割”内塑料层,或把塑料挤出,因此只有一个非常窄的密封区,或者在极端情况下,形不成密封,也就是没有泄漏的危险,或者在密封阶段实际发生泄漏。在图4A中,梁7的接触区标号为17,是虚线18围绕的区域,虚线18划出梁7的边缘界限。密封区标号为19,包装容器从包装材料上切断所沿的切割边缘,标号为20。在边缘区16中,密封19向内对着梁7的接触表面17弯曲,缩小这区域里密封接头的宽度。由于对该发生器输入较低的频率,密封区有较大的弧度,弧度就有可能变为太大,以致密封区19不能达到包装材料的边缘,而在梁7的接触表面17上横跨,在这种情况下,在包装材料边缘区产生一个不密封部分而造成泄漏。因此发现用低频输入的现代高频发生器,同时使用有梁7的密封板是有困难的。然而这缺点可以克服,因为在感应线圈跨过包装材料边缘的区域中,通过在感应器中设置铁氧材料铁芯11,其磁导率比铁芯材料10的磁导率大很多,那么磁场的形状改变时,在典型实例中包括用磁导率为5的材料作铁芯材料10,而插入的铁氧材料插入件11的磁导率约为25,也就是高五倍。由于该铁氧材料插入件11有高磁导率,磁场的闭合便比较靠近包装材料的边缘,意义是铝箔层中的电流,也比较靠近包装材料边缘通过。也就是说回路的偏移倾向,或弯曲倾向减少,也就是说密封区将外伸到包装材料的边缘区,以致用于密封颚板上的梁7,不会把密封区19以外的热塑塑料层切断或压断,造成泄漏。由于用有高磁导率铁气材料的插入件11,还可以取得较好的加热效果,因为磁场在区域内集中。当然从铝箔层回路中通过的电流稳定,但是,在改变磁场时,可以把回路局限在插入件11所处的地点上,因而加热效果在局部上提高。其意义是假如在沿密封接头的某个部分,需要局部作增高加热,例如在加撕条(tear-strip)等时,还可以在包装材料边缘区以外的地方安装插入件11。从图2可以明确看出,在铁芯10上布置一条槽21,也可以在插块11上作相同的布置,其作用是便利在密封线之间,把包装材料切断,密封线用感应器1制造。从图3可以看到,支承颚板14上设有一条横向槽道22,其中有刀片23执行有控制的往复动作。在包装材料13的密封完成以后,当密封颚板12及14仍然互相接触时,刀片23向前移动,从而在密封板12及14之间的包装材料,被在密封线之间的区域中切断。为了使刀片23可以彻底切断包装材料13,在铁芯10和插块11上设槽21,使刀片可以完全通过,并略微超过被压紧的包装材料13,包装材料便被在密封接头之间切断。在密封作业和切断作业后,密封颚板12及14可以分离,而密封包装件可以被进一步成形或加工,取得最后的外观。本发明制造的理论基础是感应线圈3的铁磁性铁氧材料铁芯10有不均匀的磁导率,而沿铁芯10的长度,有磁导率的差异。磁导常数是一种材料的磁通密度和磁场强度的比率,其量度为H(亨利)每公尺(H/m),或伏秒每安培公尺(VS/AM)。空气的磁导率等于4π×10-7,而铁氧材料的数值可能高达一百万倍以上。在本文讨论的情况中,所用的铁氧材料都有高磁导率,但插块11的铁氧材料,比铁芯10的其余部分的铁氧材料,有高相当多的磁导率。前文已有所述,有利的做法是在感应器的导体3之间,设放一个铁氧材料铁芯10,还在不和被密封物件边缘区吻合的感应器区域内,按照本发明设放一个有高磁导率铁氧材料制造的插块11。尤其用于薄包装材料时,感应器的导体3的包装材料铝箔层之间的距离短,因此感应器和铝箔层之间的“连接”良好,甚至在不用铁氧铁芯10,而代之以电绝缘材料时,也可以获得合理的密封效果。在另一方面。必须把磁导率比周围部分高相当多的插块11,放在感应器的和密封物件的边缘区接触的一些部分上,因为不这样做就取不到希望取得的优点。在某些情况下,要求使密封物件边缘区里的密封线“倾斜”,这样,在把包装沿密封线之间的切割线分开时,可以把上面形成的尖角切去,而不破坏密封线。直到目前为止,当用高频感应密封时,布置这种分散密封线是困难的,因为把导体3外斜,使它们在通过密封物件边缘区时分义(例如外斜45°以利作密封毛边角部的“钝化”切除),便会造成铝箔层里感生电路不跟随外斜导体3的伸展,而通过“短路”到达材料的边缘区。这说明回路在一个较大的表面上扩散,铝箔层的电流密度下降很多,没有能产生塑料层密封所需要加热,结果便使密封不能存在或强度不够而有泄漏的可能。沿导体3分叉部分安排高磁导率的铁氧插块,在铝箔层中产生的电路,被迫基本跟随导体的伸展,电路非常集中因而在铝箔层中产生足够的密封热。在密封作业后,每个包装可以通过密封线之间的切割线切断,形成的密封毛边的尖角部分,可以在倾斜密封线外侧切去或冲去。据发现本发明的设备制造简单,价廉而效率高。通过把本发明应用于密封设备,便可能使用价廉而可靠的高频发生器,用比过去已知的发生器低的频率运转,而不发生使用低频时的任何缺点。在本发明书中假定感应线圈只由单绕组组成。但是,在某些情况下,可能适宜用有若干绕组的感应线圈,在这些情况下本发明也适用。权利要求1.一种把热塑塑料覆盖的包装材料密封的设备,材料中至少有一层金属箔,最好用铝箔,该设备中有一个感应器(1),可和高频电源连接,感应器至少有两个主要的且平行的导体(3),互相间有一定距离,并有电绝缘承载元件(8),特征为感应器(1)的部分,至少在该导体(3)之间的区域里,设有局部插块(11),其材料的磁导率,高于导体(3)之间的围绕插块的该材料部分的磁导率。2.如权利要求第1项中之设备,其特征为感应器有导电材料的U形环,材料最好是铜,U形环的两分股平行,相距很近,端部(5)接电源,该U形环或导体(3)至少在它们的主要平行分股之间,有一个用第一种铁氧材料制造的铁芯(10),在该铁氧铁芯中有另一种铁氧材料的局部插块或部分(11),这材料的磁导率比该第一种铁氧材料高相当多,该局部插块(11),放在密封设备给密封接头需要局部提高加热的区域中。3.如权利要求第1项中之设备,特征为用该另一种铁氧材料制造的该插块(11)上设置一个块体,有一条或数条隆脊在上面突出,这些隆脊安排在平行的导体(3)之间的区域里,导体的下侧靠在该块体上。4.如权利要求第2项中之设备,特征为该另一种铁氧材料的磁导率,是感应器(1)中的铁芯(10)第一种铁氧材料的三至十倍。5.如权利要求第2项中之设备,特征为把U形导体(3)的平行部分,安排在密封颚板(12)中,当把需要密封的材料放在颚板(12,14)之间时,可以抵压反颚板(14),至少该平行导体(3)主要安排在密封颚板的加压表面中。6.如权利要求第6项中之设备,特征为该平行导体(3)有纵向的略微高出的隆脊(7),在包装材料(13)密封部分上加的压力,沿隆脊局部增高。7.一种密封用一种包装材料制造的包装的方法,材料中至少有一个热塑塑料层,一个金属箔层,最好是铝箔,与塑料层相邻放置,密封用一种所谓的感应器(3)进行,感应器有一个导体(3)弯成U形,和一个高频发生器连接,利用这发生器在包装材料的金属箔层中感生高频电流,电流产生的热从箔中引导到热塑塑料层中,使它熔化,从而把相邻紧靠的包装材料层(13)熔化粘结,形成紧密而机械性耐久的接头,特征为该感应器(1)设便铁氧材料的局部插块(11),其磁导率比感应器的铁芯(10)的围绕部分高相当多,并且在密封设备和/或待密封的包装件安放位置关系中,该铁氧材料局部插块(11),和包装件边缘区的位置一致。8.如权利要求第1项中之设备,特征为平行导体(3)在该高磁导率铁氧材料插块区中基本分叉,从而导体(3)之间的距离渐增,插块(11)在设计中,随导体分叉伸展,因而在密封作业中和密封材料的边缘区一致。专利摘要本发明与有热塑塑料覆盖包装材料密封有关,材料中至少有一层铝箔。设备中有一个感应器(13)和高频电源连接,感应器由导电材料的U形环形成。U形的两股平行,互相邻近,感应器(13)在两股之间有一个铁氧材料的铁芯(10)。该铁氧材料铁芯中有铁氧材料的插块,后者的磁导率比前者高相当多。局部插块(11)在密封设备中,安装在需要对密封接头作局部加高热,或需要对密封形状作影响的区域中。文档编号B29C65/14GK86105480SQ86105480公开日1987年2月18日 申请日期1986年8月21日发明者安德斯·希尔默森, 格特·霍姆斯特戈, 汉斯·塞尔伯路 申请人:太特国际公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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