(57)【要約】少なくとも１つの金属層および１つのポリマ層を備えるパッケージまたは包装材料の製造に使用する装置で、装置は、高周波電流源に接続可能な誘導器を含む。本発明によると、誘導器は、強磁性誘導材料の芯（１）を含み、芯が、自身の個々の第１端部間にエア・ギャップ（６）がある軸部（５ａ、５ｂ）を呈し、さらに、軸部間に電磁流（８）を誘導するために、２本の軸部（５ａ、５ｂ）の個々の第２端部を相互に接続するアーク区間（７）とを含み、アーク区間（７）は、その周囲に巻き付けた電気誘導コイル（２）を呈し、コイルは、前記高周波電流源（４）との接続点（３ａ、３ｂ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を呈する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの金属層および１つのポリマ層を備えるパッケージまたは包装材料の製造に使用し、高周波電流源に接続可能な誘導器を含む装置であって、前記誘導器は、強磁性誘導材料の芯（１）を含み、芯が、自身の個々の第１端部間にエア・ギャップ（６）がある軸部（５ａ、５ｂ）を呈し、さらに、軸部間に電磁流（８）を誘導するために、２本の軸部（５ａ、５ｂ）の個々の第２端部を相互に接続するアーク区間（７）とを含み、前記アーク区間（７）が、その周囲に巻き付けた電気誘導コイル（２）を呈し、コイルが、前記高周波電流源（４）との接続点（３ａ、３ｂ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を呈することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記軸部（５ａ、５ｂ）が、前記軸部（５ａ、５ｂ）の個々の第１端部間の前記エア・ギャップ（６）の長さ方向に対して直角の広さ方向で見て、少なくとも１０ｍｍであるが５０ｍｍ未満で、好ましくは４０ｍｍ未満、さらに好ましくは３０ｍｍ未満の幅（ｙ）を呈することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記軸部（５ａ、５ｂ）が、前記治部（５ａ、５ｂ）の個々の第１端部間の前記エア・ギャップ（６）の長さ方向に対して直角の広さ方向で見て、少なくとも１０ｍｍであるが、最大２００ｍｍ、好ましくは最大１５０ｍｍの幅（ｙ）を呈することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記エア・ギャップ（６）が、前記軸部（５ａ、５ｂ）の個々の第１端部間の前記エア・ギャップの長さ方向で見て、少なくとも５ｍｍで、好ましくは少なくとも１０ｍｍであるが、５０ｍｍ未満、好ましくは４０ｍｍ未満、さらに好ましくは３０ｍｍ未満の長さ（ｘ）を呈することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記軸部（５ａ、５ｂ）に、一つの同じ面に配置された平面の外部画定面、または一つの同じ想像円弧を追随するよう配置されたアーチ状外部画定面を設けることを特徴とする、前記請求項いずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記軸部（５ａ、５ｂ）が、個々の第２端部から個々の第１端部に向かう方向で見て先細の断面を呈し、電磁流（８）をエア・ギャップ（６）に集中させるため、軸部の前記第１端部の厚さ（ａ）が、この軸部の前記第２端部の厚さ（ｂ）に対して、ｂ／１０＜ａ＜ｂ／２、好ましくはｂ／５＜ａ＜ｂ／３になるような関係であることを特徴とする、前記請求項いずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記芯（１）は、アーク区間（７）が円弧を追随するよう設計されることを特徴とする、前記請求項いずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
芯（１）の前記強磁性誘導材料が、μｒ５００〜８，０００、さらに好ましくはμｒ２，０００〜８，０００の透磁率を呈することを特徴とする、前記請求項いずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記コイル（２）が１〜１０巻、好ましくは２〜８巻、さらに好ましくは２〜６巻、芯（１）のアーク区間（７）に巻き付けられることを特徴とする、前記請求項いずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記コイル（２）が金属細片または線、好ましくは銅または銀で構成され、これを芯（１）のアーク区間（７）に巻き付けたコイルに成形することを特徴とする、前記請求項いずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記エア・ギャップ内でパッケージまたは包装用積層材からコンフェッティを除去する手段も含むことを特徴とする、前記請求項いずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの金属層および１つのポリマ層を備えるパッケージまたは包装材料の製造に使用する装置に関するものであり、装置は高周波電流源に接続可能な誘導器を含む。
【背景技術】
【０００２】
包装産業では、熱可塑性樹脂の外層を含む包装材料を使用することが以前から知られ、外層は、隙間がなく耐久性がある密封継目のために、加熱および圧縮して溶融によって相互に密封することができる。したがって、包装材料は、例えば折り曲げまたは他の手段によって成形した後、包装材料の外層を相互に突き合わせ、相互に密封することにより所与の形状を保持するようになる。現在多用されるパッケージ製造では、ウェブの長手方向の縁を重ね継ぎで相互に合わせ、その後にウェブ縁を相互に封じることにより、紙または板紙の芯層、金属層（通常はアルミ）、および最も外側に配置された熱可塑性樹脂の層を備える包装材料（包装用積層材）のウェブを管に成形させるようになっている。次に、このように成形した管に液体などの企図された中身を充填し、その後に、相互から一様な間隔で加えた狭いゾーンに沿って管を横手方向に密封することにより、液体を充填した管を個々の容器に分割することができる。密封した管区間は、横手方向に密封する前に、またはそれに関連して、材料を折り曲げることによって平行六面体形状などの永久的形状を与え、その後に閉じた管区間を管の残りの部分から分離して、個々の完成した消費者パッケージを成形することができる。
【０００３】
電気導体で構成された誘導器を使用することにより、包装材料の密封を容易にすることが知られ、電気導体には所望の形状が与えられ、１つまたは複数のコイル巻きを形成し、これをコイルに高周波交流電流を供給する電流源に接続される。この高周波交流電流をコイルまたは誘導器に通すと、その周囲に高周波磁界が発生し、金属層を含む材料の隣にコイルを配置すると、その金属層に誘導電流が誘導され、これはコイルの近傍にある金属層の部分に熱エネルギを生じさせる。発生した熱によって、金属層に隣接するポリエチレンなどの熱可塑性材料の層が軟化するか溶融する。このような２層の熱可塑性材料を相互に圧迫すると、加熱領域の熱可塑性樹脂層が、相互に融合し隙間がなく耐久性のある継目が形成される。継目の幅は、この場合、包装材料に突き当たるコイル線／誘導器導体と同じ幅となる。
【０００４】
細片および長手方向の継目を誘導密封する先行技術の装置は、確かに機能が優れているが、例えば高速出力機械の開発などにおいては、特に密封作業に必要とされる圧迫および時間に関する問題のため、改善の余地がある。当技術分野では、特に移動している材料ウェブ上で、明確に画定された区域のスポット加熱に使用できる密封装置に対する要求もある。パッケージの開放構造の開発に関しても、スポット加熱に使用できる密封装置に対する要求がある。
【０００５】
パッケージまたは包装用積層材の製造に関する別の問題は、パッケージの中身を空けるよう意図された排出穴を穿孔する場合、切屑、いわゆるコンフェッティを除去できなければならないことである。このような場合、穿孔した排出穴は、包装用積層材を通る切取線によって、積層材の一方側から部分的にのみ形成する。つまり液体が漏れないコーティングで被覆した紙または板紙を貫通するが、下にある金属箔は貫通させない。このような場合の問題は、コーティングした紙または板紙の切取線より内側にあり、なお金属箔と積層になっている成形部分を、充分に制御された方法で除去できなければならないことである。予め作成した排出穴を作成する技術は、出願人の共願スウェーデン特許出願第ＳＥ−ＡＯ−９９０３３１５号に記載されているので詳細は当文献を参照されたい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、少なくとも１つの金属層およびポリマ層を備えるパッケージまたは包装材料の製造に使用する改良型装置を開示することであり、装置は、高周波電流源に接続可能な誘導器を含む。特に、本発明は、その目的として、上述した問題を克服または回避し、それによって例えば長手方向継目、細片、開放構成などを誘導密封し、連続密封に使用できるが、スポット加熱もする改良型装置を提示するものである。また、本発明は、その目的として、紙または板紙のコンフェッティを、これに積層するアルミ箔層などの金属層から離してふくれあげできるよう、包装材料の予め形成した排出穴を誘導加熱する装置を特に提示するものである。このような場合、誘導装置を予め作成した排出穴に配置するのと同時に、コンフェッティを除去するために、例えば真空ツールなどのツールでこれに容易にアクセスすることも、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上およびその他の目的は、添付請求項１で開示されたような本発明による装置によって達成される。
【０００８】
特に、本発明による装置は、誘導器のコイル自体を必ずしも、それが電流を誘導する包装用材料に突き合わしたり、その近傍に配置する必要もないという本発明の概念に基づく。代わりに、包装材料の近傍の位置に、またはそれに隣接するよう電磁界を導く、本発明による強磁性集中装置を使用すると有利である。本発明の一つの好ましい実施形態によると、この強磁性集中装置／芯はさらに、２本の軸部間のエア・ギャップに電磁界を集中させるよう設計される。これは、誘導器を包装材料に直接突き合わせない位置で、相当の電磁界を発生できることを意味する。これは、例えばコンフェッティを除去するために、器具、例えば（真空）ツールなどで包装材料にアクセスする必要がある場合に特に有利である。電磁界を有するエア・ギャップのために、包装材料の必要部分は、両側からアクセスすることができる。
【０００９】
本発明による装置は、さらに、包装材料の金属層にて非常に一様な熱イメージを獲得するという利点と、コイルの巻線を、特に巻き付ける巻線数を適応させることにより、さらに共振周波数を設定するコンデンサにより、非常に高度の効率を達成することが可能であるという利点と、通常は装置に余分な変圧器が必要ないという利点とを少なくとも呈する。
【００１０】
次に、本発明を、幾つかの好ましい実施形態および添付図面に関して、以下でさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１および図２は、好ましくはμｒ５００〜８，０００、さらに好ましくはμｒ２，０００〜８，０００の透磁率を呈する強磁性誘導材料の集中装置／芯１、さらに高周波電流源／発電器４の接続点３ａ、３ｂ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃを呈する銅または銀などの電気誘導材料の芯２を備える、本発明による装置を示す。
【００１２】
図１および図２に示した芯１の実施形態は、２本の軸部５ａ、５ｂを有するＵ字として設計され、軸部は中心線に向かって内側向きであり、Ｕ字の端部に配置される。中心線に向かって内側向きで第１軸部５ａの第１端部と、鏡対称で中心線に向かって内側向きで第２軸部５ｂの第１端部との間は、エア・ギャップ６となっている。このエア・ギャップ６は、通常、前記軸部５ａと５ｂの個々の第１端部間の前記エア・ギャップ６の長さ方向で見て、長さｘが少なくとも５ｍｍ、好ましくは少なくとも１０ｍｍであるが、５０ｍｍ未満、好ましくは４０ｍｍ未満で、さらに好ましくは３０ｍｍ未満である。前記軸部はさらに、通常、前記軸部５ａと５ｂの個々の第１端部間にある前記エア・ギャップ６の長さ方向に直角の方向で見て、少なくとも１０ｍｍの幅ｙを呈するが、第１の好ましい実施形態によると、５０ｍｍ未満で、好ましくは４０ｍｍ未満であり、さらに好ましくは３０ｍｍ未満である。この幅ｙは、芯１の幅に対応する。しかし、第２の実施形態によると、幅ｙは２００ｍｍもあってよいが、好ましくは最大１５０ｍｍである。第２の実施形態は、例えば長手方向継目などの密封に関して使用しうる。
【００１３】
軸部５ａ、５ｂの第２端部、つまり中心線から外側に面する端部は、強磁性材料の芯のアーク区間７によって接続される。このアーク区間７は、通常、軸部５ａ、５ｂと同じ幅（ｙ）を呈する。
【００１４】
軸部５ａ、５ｂはさらに、個々の第２端部から個々の第１端部に向かう方向で見て先細の断面を呈し、軸部の前記第１端部の厚さａは、この軸部の前記第２端部の厚さｂに対して、ｂ／１０＜ａ＜ｂ／２に、好ましくはｂ／５＜ａ＜ｂ／３になるような関係である。エア・ギャップ６に向かって先細の断面のために、図２で示すように、エア・ギャップ６の電磁流の集中が獲得される。
【００１５】
金属層およびポリマ層を含む平面の包装材料９に隣接するか、それと突き合わせる、またはそれに押し当てるよう装置を配置できるようにするため、前記軸部５ａ、５ｂには、相互に同じ一つの面に配置される平面の外部画定面を設けるか、同じ一つの仮想円弧（例えばドラムまたはローラ）に従うよう配置されたアーチ状（凸状または凹状）の外部画定面を設ける。包装用積層材９に対する通常の装置の配置は、図２から明白である。エア・ギャップ６では、図３から明白な方法で包装用積層材の金属層に電流が誘導され、したがってこれは、上から見て下に配置された本発明による誘導器で、包装用積層材９の金属層に誘導された電流の円１０を示す。この電流の円は、エア・ギャップ６に対応する位置に集中し、包装用積層材９の金属層に熱が発生する。誘導の観点から、例えば紙または板紙の芯を金属層と誘導装置の間に入れた状態で、包装材料９を回転する方向、つまり金属層（アルミ箔）が誘導装置に面するよう回転するか、誘導装置に面さないよう回転するかは、それほど、または全く重要でない。スポット加熱では、３０〜５００ミリ秒、好ましくは４０〜３００ミリ秒の滞留時間が通常は必要である。
【００１６】
図４は、トロイドとして、つまりアーク区間７が円弧に追随し、上部領域が２本の軸部５ａ、５ｂの平面外部画定面に対して面取りされ、その間にエア・ギャップ６がある状態で形成された芯１で、装置を構築する方法を示す。図４の外径に対応する芯１の最大外径は、６０〜１５０ｍｍが適切で、好ましくは８０〜１２０ｍｍであり、図４の内径に対応する芯１の内径は外径より２０〜４０ｍｍ小さい。
【００１７】
本発明による装置では、コイル２を芯１のアーク区間７に巻き付けると有利である。これは、包装材料に突き合わせて、またはその近くに配置する必要がないことを意味する。コイル２は、複数の異なる方法で配置することができるが、芯１のアーク区間７の周囲で１から１０巻、好ましくは２〜８巻を、さらに好ましくは２〜６巻を呈することが好ましい。図１は、銅または銀などの１巻の金属細片からコイル２を成形する方法を示し。図２は、４巻の銅線または銀線またはいわゆるリッツ線からコイル２を成形する方法を示す。図４は、例えば４本の別個の金属細片を、それぞれ芯のアーク区間７に１回巻き付け、接続点１１ａ、１１ｂ、１１ｃにて相互接続して、図示のケースでは４巻ある全体コイルにするコイルの成形方法を示す。通常、金属細片はおよそ２０ｍｍの幅で、約０．５ｍｍの厚さを呈する。最も外側の金属細片の自由外端部は、コンデンサとの接続点／接続部３ａ、３ｂを呈する。外部の高周波電流源（図２で図示）を、インピーダンスに応じて接続点３ａ、３ｂ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃのうち２点の間に接続することができる。
【００１８】
図５および図６は、幾つかの巻線でコイル２を実現するさらなる方法を示す。ここでは、コイルの全幅に対応する金属細片を、相互に上になる巻線に巻いてあり、その間に絶縁体１２がある。コイル２の２つの接続点３ａ、３ｂを実現するよう、金属細片の内端部から、金属細片の上にある層の小さい穴を通して細い素線を引き出してある。
【００１９】
図２では、コイル２の接続点３ａ、３ｂをコンデンサ１３に結合する方法、およびコイル２の接続点３ａ、３ｂ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃを高周波発生器４に接続する方法が図示されているが、これは全ての実施形態に有効である。使用する周波数は、通常は１００〜１，０００ｋＨｚであり、好ましくは２００〜６００ｋＨｚである。
【００２０】
本発明は、図示の実施形態に限定されず、添付請求の範囲から逸脱することなく改造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】側方から斜視図で見た本発明による装置の一実施形態を示す。
【図２】側方から見た、包装材料と突き合わせた図１による装置を示す。
【図３】下に配置された本発明による誘導器で、包装用積層材の金属層に誘導された電流の円を上から見て示す。
【図４】側方から見た、包装材料と突き合わせた本発明による一つの好ましい装置を示す。
【図５】芯およびコイルを通る断面図で見た、図１に示した装置に対応する装置にコイルを巻く代替方法を示す。
【図６】側方から断面図で見た、芯がない本発明によるコイルを示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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