УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПАКОВКИ ПРОДУКТА
DEVICE AND METHOD FOR PACKAGING PRODUCT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к упаковочному устройству и способу упаковывания продукта. Согласно некоторым особенностям изобретение относится к упаковочному устройству и способу упаковывания продукта в условиях регулируемой атмосферы или под вакуумом. Согласно другим особенностям изобретение относится к упаковочному устройству и способу упаковывания продукта в плотно прилегающую пленку. В частности, в устройстве и способе согласно изобретению применяется новый нагреватель для термосваривания пластмассовых пленок.
Уровень техники
Для упаковывания пищевых продуктов и разнообразных других изделий широко применяются пластмассовые контейнеры, в которых пластмассовая пленка, образующая плотно прилегающую оболочку или крышку, соединена с контейнером, например, за счет воздействия тепла, или в которых пластмассовая пленка обернута вокруг упаковываемого изделия(-й), а затем укупорена путем термосваривания.
Один из способов соединения крышки с лотком предусматривает использование слоистой пластмассовой крышки, имеющей слой из металлической фольги: источник электропитания подает электрический ток на находящуюся поблизости индукционную катушку, которая индуцирует электрический ток в металлической фольге с целью генерирования тепла, под действием которого участки крышки и контейнера плавятся, и крышка сплавляется с краем контейнера. Например, в патенте ЕР 0469296 описано устройство индукционного термосваривания с использованием одновитковой катушки для герметичного соединения пластмассовой крышки с пластмассовым контейнером. Автомат имеет гнездо с углублением для удержания герметизируемого контейнера и подвижную уплотняющую головку для удержания крышки или фольговой мембраны и для установки крышки в определенное положение относительно отверстия в контейнере. Предусмотрено средство для крепления участка уплотняющей головки к участку гнезда с целью формирования воздухонепроницаемой камеры между нижней частью уплотняющей головки и верхней частью гнезда. В устройстве индукционного термосваривания используется источник вакуума и источник инертного газа для вытеснения воздуха из контейнера до его термосваривания. Индукционная катушка, установленная на уплотняющей головке, индуцирует нагревающий электрический ток в крышке с целью термосваривания крышки с контейнером.
С целью упаковывания продуктов, в частности, пищевых продуктов в прошлом были созданы вакуумные упаковки.
Упаковывание в вакууме в плотно прилегающую пленку, являющееся одной из известных технологий упаковывания в вакууме, широко применяется для упаковывания пищевых продуктов, таких как свежее и замороженное мясо и рыба, сыр, мясо, подвергшееся технологической обработке, готовые блюда и т.п. Упаковывание в вакууме в плотно прилегающую пленку описано, например, в патентах FR 1258357, FR 1286018, AU 3491504, US RE 30009, US 3574642, US 3681092, US 3713849, US 4055672 и US 5346735.
В принципе, упаковывание продукта в вакууме в плотно прилегающую пленку представляет собой процесс высокотемпературного формообразования. В частности, продукт обычно помещают на жесткую или полужесткую подложку (такую как лоток, контейнер или чашка). Подложку с находящимся на ней продуктом помещают в вакуумную камеру, в которой пленку из термопластичного материала, удерживаемую с помощью вакуума в положении над продуктом, помещающимся на подложке, нагревают, чтобы размягчить ее. Затем вакуумируют пространство между подложкой и пленкой и, наконец, девакуумируют пространство над пленкой, чтобы пленка со всех сторон охватила продукт и герметично соединилась с поверхностью подложки, не занятой продуктом, в результате чего вокруг продукта и подложки образуется герметичная оболочка.
В заявке US 2007/0022717 описан автомат для газонепроницаемого упаковывания с использованием пленочного материала. Автомат имеет нижнее приспособление, на которое опираются два лотка, и верхнее приспособление с режущими устройствами, помещающимися внутри верхнего станка, обращенное в сторону нижнего приспособления. Между верхним приспособлением и нижним приспособлением помещают пленку. Сначала смыкают друг с другом верхнее и нижнее приспособления, а затем режут пленку по наружному размеру лотков режущими устройствами, помещающимися внутри верхнего приспособления. Уплотняющие приспособления термически приваривают обрезанные края пленки к краям лотка. В области вокруг лотка создают вакуум, чтобы обеспечить глубокую вытяжку пленки. Также указано, что такое же устройство может использоваться для герметичного термосваривания лотков не подвергнутыми глубоко вытяжке пленками с целью формирования плотно прилегающей оболочки над продуктом.
В заявке US 2005/0257501 описан автомат для упаковывания продукта, помещающегося на лотке. Автомат имеет нижнее приспособление, на которое опирается лоток, и верхнее приспособление с режущим устройством. Во время работы пленку зажимают вдоль края лотка и с помощью верхнего приспособления деформируют в направлении от продукта. Затем вакуумируют пространство вокруг продукта, герметично соединяют пленку и край лотка, после чего разрезают пленку с помощью режущего устройства.
В заявке WO 2011/012652 описан автомат для упаковывания продукта в лоток. Автомат содержит первую передаточную пластину для пленки, сконфигурированную на удержание листа пленки, нагрев листа пленки, перенос листа пленки в положение над лотком с размещенным на нем продуктом и воздухонепроницаемое крепление листа пленки к лотку. Также предусмотрена вторая передаточная пластина для пленки. Как и первая передаточная пластина для пленки, вторая передаточная пластина для пленки сконфигурирована на удержание листа пленки, нагрев листа пленки, перенос листа пленки в положение над лотком с размещенным на нем продуктом и воздухонепроницаемое крепление листа пленки к лотку. На первой стадии работы станка первая передаточная пластина для пленки удерживает и нагревает первый лист пленки, а вторая передаточная пластина для пленки высвобождает второй лист пленки, обеспечивая тем самым втягивание второго листа в первый лоток; и на второй стадии работы станка вторая передаточная пластина для пленки удерживает и нагревает третий лист пленки, а первая передаточная пластина для пленки высвобождает первый лист пленки, обеспечивая тем самым втягивание первого листа пленки во второй лоток. Станок дополнительно содержит вращающийся цилиндр, приспособленный для вращения вокруг своей оси X, при этом первая передаточная пластина для пленки и вторая передаточная пластина для пленки соединены с вращающимся цилиндром, в результате чего при вращении вращающегося цилиндра вращается вокруг своей оси X первая передаточная пластина для пленки и вторая передаточная пластина для пленки меняются положениями. Предусмотрена вакуумная установка, позволяющая удалять из лотка воздух под листом пленки (установленным первой или второй передаточной пластиной для пленки), по меньшей мере, через одно отверстие в лотке. Передаточные пластины для пленки сконфигурированы на высвобождение листа пленки и обеспечение тем самым втягивания листа пленки в лоток в то время, как вакуумная установка удаляет воздух из лотка.
В заявке WO 8500339 описано упаковочное устройство, в котором лоток помещается в гнезде нижнего приспособления, а верхнее приспособление содержит нагревательную головку, которая помещается в едином обогреваемом корпусе. Нагревательная головка имеет внешний выступающий участок, воздействующий на внешнюю полосу участка пленки с целью ее термосваривания с соответствующим горизонтальным краем лотка. Центральный участок нагревательной головки закрыт изоляционным материалом в форме пластины. Термосваривание может осуществляться импульсным методом или другими методами.
В патенте GB 958602 описано упаковочное устройство, имеющее систему импульсного нагрева внешнего нагревателя, воздействующего на внешнюю полосу пленки с целью ее термосваривания.
Несмотря на удовлетворительное внедрение, по меньшей мере, некоторых из описанных выше решений, сохраняется потребность в дальнейшем усовершенствовании регулирования нагрева пластмассовой пленки во время термосваривания.
Соответственно, в основу изобретения положена задача создания доступных способа и устройства для термосваривания участков пластмассовой пленки, например, с подложкой, на которой помещается продукт, или с другими пластмассовыми пленками или участками пленки с усовершенствованным регулированием тепла, прилагаемого к поверхностям нагрева пленки, по меньшей мере, на стадии термосваривания.
Дополнительной задачей является создание способа и устройства, позволяющих снижать расход энергии и одновременно эффективно обеспечивать тепло, требуемое для термосваривания.
Кроме того, задачей изобретения является создание способа и устройства, в которых может эффективно осуществляться термосваривание даже термочувствительных пленок, таких как термоусадочные пленки.
Вспомогательной задачей изобретения является создание способа и устройства, которые могут применяться как для упаковывания в плотно прилегающую пленку, так и упаковывания в условиях модифицированной среды.
Краткое изложение сущности изобретения
Решение одной или нескольких из указанных выше задач достигается преимущественно за счет способа и устройства по любому из пунктов прилагаемой формулы изобретения.
Далее в описании раскрыты особенности изобретения.
Согласно 1-й особенности предложено упаковочное устройство, содержащее:
упаковочный узел, сконфигурированный на размещение, по меньшей мере, одной подложки и плотное крепление пленки к подложке, при этом упаковочный узел содержит:
нижнее приспособление с заданным числом гнезд, сконфигурированных на размещение, по меньшей мере, одной подложки с упаковываемым продуктом,
верхнее приспособление, обращенное в сторону нижнего приспособления и взаимодействующее с ним,
верхнее приспособление и нижнее приспособление способны перемещаться, по меньшей мере, между первым рабочим состоянием, в котором верхнее приспособление и нижнее приспособление отстоят друг от друга и обеспечивают размещение, по меньшей мере, одного участка пленки над одной или несколькими, по меньшей мере, из одной подложки, и вторым рабочим состоянием, в котором верхнее приспособление и нижнее приспособление приближены друг к другу и обеспечивают термосваривание участка пленки, по меньшей мере, с одной подложкой, помещающейся в одном или нескольких гнездах,
внутренний нагреватель, установленный на верхнем приспособлении и имеющей поверхность нагрева, сконфигурированную на нагрев, по меньшей мере, части участка пленки,
внешний нагреватель, установленный на верхнем приспособлении и расположенный в радиальном направлении снаружи внутреннего нагревателя, при этом внешний нагреватель имеет поверхность нагрева, сконфигурированную на термосваривание, по меньшей мере, внешней области участка пленки, по меньшей мере, с одной подложкой;
блок электропитания, сконфигурированный на регулирование электропитания внешнего нагревателя и внутреннего нагревателя; и
управляющее устройство, воздействующее на блок электропитания и сконфигурированное на управление блоком электропитания и регулирование электропитания внешнего нагревателя независимо от электропитания внутреннего нагревателя.
Во 2-й особенности согласно первой особенности управляющее устройство дополнительно сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью выполнения цикла нагрева, включающего следующие стадии:
повышения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до первой температуры, поддержания температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя на уровне, по меньшей мере, первой температуры в течение первого дискретного временного интервала, снижения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до уровня ниже первой температуры,
повышения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до второй температуры, поддержания температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя на уровне, по меньшей мере, второй температуры в течение второго дискретного временного интервала, снижения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до уровня ниже второй температуры.
В 3-й особенности согласно предыдущей особенности первая температура отличается от второй температуры.
В 4-й особенности согласно любой из предыдущих двух особенностей управляющее устройство дополнительно сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью последовательного повторения выполнения цикла нагрева множество раз, при этом во время каждого из последовательных циклов нагрева, происходит термосваривание, по меньшей мере, одного из участков пленки, по меньшей мере, с одной соответствующей подложкой. На практике цикл нагрева начинается при инициировании операции термического соединения (т.е. после того, как внешняя поверхность нагрева касается пленки, и внешняя область пленки входит в контакт с соответствующей поверхностью подложки, например, когда внешняя область или граница участка пленки входит в контакт с верхней поверхностью верхнего края лотка) и заканчивается, как только (или даже немного раньше) поверхность нагрева внешнего нагревателя приподнимается над пленкой.
В 5-й особенности согласно любой из предыдущих трех особенностей управляющее устройство сконфигурировано на управление блоком электропитания таким образом, что во время каждого цикла нагрева блок электропитания подает энергию во внешний нагреватель только в течение дискретного периода времени, за которым следует период времени, когда энергия не подается, с целью повышения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя и ее поддержания, по меньшей мере, на уровне первой температуры в течение первого дискретного временного интервала и последующего снижения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до уровня ниже первой температуры.
В 6-й особенности согласно любой из предыдущих четырех особенностей управляющее устройство сконфигурировано на управление блоком электропитания таким образом, что во время каждого цикла нагрева блок электропитания подает энергию во внутренний нагреватель только в течение дискретного периода времени, за которым следует период времени, когда энергия не подается, с целью повышения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя и ее поддержания, по меньшей мере, на уровне второй температуры в течение второго дискретного временного интервала и последующего снижения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до уровня ниже второй температуры.
В 7-й особенности согласно любой из предыдущих пяти особенностей цикл нагрева сконфигурирован таким образом, что вторая температура является более низкой, чем первая температура.
В 8-й особенности согласно любой из предыдущих шести особенностей первая температура составляет 150-300°С.
В 9-й особенности согласно любой из предыдущих семи особенностей первая температура составляет 180-240°С.
В 10-й особенности согласно любой из предыдущих восьми особенностей первая температура составляет 200-220°С.
В 11-й особенности согласно любой из предыдущих девяти особенностей вторая температура составляет 150-300°С.
В 12-й особенности согласно любой из предыдущих десяти особенностей вторая температура составляет 180-240°С.
В 13-й особенности согласно любой из предыдущих одиннадцати особенностей вторая температура составляет 200-220°С.
В 14-й особенности согласно любой из предыдущих двенадцати особенностей первый дискретный период времени имеет длительность от 0,2 до 5 секунд, в частности, от 0,5 до 1,5 секунды.
В 15-й особенности согласно любой из предыдущих тринадцати особенностей второй дискретный период времени имеет длительность от 0,2 до 5 секунд, в частности, от 0,5 до 1,5 секунды.
В 16-й особенности согласно любой из предыдущих четырнадцати особенностей управляющее устройство сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью резкого повышения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя от соответствующей исходной температуры до первой температуры. Под резким повышением подразумевается повышение температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя со скоростью более 1°С/мсек, необязательно более 5°С/мсек.
В 17-й особенности согласно любой из предыдущих пятнадцати особенностей управляющее устройство сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью резкого повышения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя от соответствующей исходной температуры до второй температуры. Под резким повышением подразумевается повышение температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя со скоростью более 1°С/мсек, необязательно более 5°С/мсек.
В 18-й особенности согласно любой из предыдущих шестнадцати особенностей каждый цикл нагрева сконфигурирован таким образом, что повышение температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до второй температуры начинается после повышения температуры внешнего нагревателя до первой температуры, при этом второй дискретный временной интервал начинается с задержкой относительно начала первого дискретного временного интервала.
В 19-й особенности согласно любой из предыдущих семнадцати особенностей длительность первого дискретного временного интервала превышает длительность второго дискретного временного интервала.
В 20-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей:
поверхность нагрева внешнего нагревателя имеет кольцевую форму и окружает поверхность нагрева внутреннего нагревателя, и
при нахождении верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии внешний нагреватель сконфигурирован на нагрев внешней полосы (иначе говоря, внешняя область имеет форму внешней полосы) участка пленки, а внутренний нагреватель сконфигурирован на нагрев, по меньшей мере, части внутренней области того же участка пленки, находящегося в радиальном направлении внутри внешней полосы.
В 21-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей поверхность нагрева внешнего нагревателя и поверхность нагрева внутреннего нагревателя являются плоскими.
В 22-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей, по меньшей мере, при нахождении верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии поверхность нагрева внутреннего нагревателя лежит в одной плоскости с поверхностью нагрева внешнего нагревателя или углублена относительно поверхности нагрева внешнего нагревателя, в результате чего при контакте поверхности нагрева внешнего нагревателя с верхней поверхностью участка пленки поверхность нагрева внутреннего нагревателя отстоит на заданное расстояние от верхней поверхности того же участка пленки. В частности, углубление может иметь небольшую величину порядка нескольких миллиметров (1-10 мм).
В 23-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей поверхность нагрева внутреннего нагревателя находится на определенном расстоянии по радиусу от поверхности нагрева внешнего нагревателя и достигает области, окруженной поверхностью нагрева внешнего нагревателя.
В 24-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей поверхностью нагрева внутреннего нагревателя является поверхность нагрева кольцевой формы, или
непрерывная поверхность нагрева, ограниченная единой замкнутой контурной линией, необязательно дискообразная или многоугольная непрерывная поверхность нагрева, занимающая преимущественно всю или большую часть области, окруженной поверхностью нагрева внешнего нагревателя, или
поверхность нагрева, содержащая множество разнесенных параллельных полос, концы которых соединены соединительными участками.
В 25-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей внешний нагреватель содержит первый электропроводящий элемент, проходящий вдоль поверхности нагрева внешнего нагревателя. Например, внешний нагреватель может быть целиком образован первым электропроводящим элементом.
В 26-й особенности согласно предыдущей особенности первым электропроводящим элементом является электропроводящий кольцевой элемент.
В 27-й особенности согласно предыдущей особенности первым электропроводящим элементом является электропроводящий кольцевой плоский элемент.
В 28-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей внутренний нагреватель содержит второй электропроводящий элемент, проходящий вдоль поверхности нагрева внутреннего нагревателя. Например, внутренний нагреватель может быть целиком образован вторым электропроводящим элементом.
В 29-й особенности согласно предыдущей особенности вторым электропроводящим элементом является электропроводящий кольцевой элемент, необязательно электропроводящий кольцевой плоский элемент.
В 30-й особенности согласно 28-й особенности вторым электропроводящим элементом является непрерывная электропроводящая пластина.
В 31-й особенности согласно 28-й особенности вторым электропроводящим элементом является электропроводящий меандр, необязательно электропроводящий плоский меандр. Под меандром подразумевается проводник в форме стержня (необязательно плоского стержня), образующий намотку, содержащую параллельные соседние элементы, концы которых поперечно соединены.
В 32-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей первый электропроводящий элемент содержит:
направляющую подложку, установленную на верхнем приспособлении, металлическую электропроводящую полосу, прикрепленную к направляющей подложке, и
необязательный защитный слой, покрывающий металлическую электропроводящую полосу и образующий поверхность нагрева внешнего нагревателя.
В 33-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей с 1 по 31 первый электропроводящий элемент содержит:
направляющую подложку, установленную на верхнем приспособлении,
изолирующий слой, соприкасающийся с направляющей подложкой,
проводящий слой в форме металлического стекла, соприкасающийся с изолирующим слоем, и
защитный слой, покрывающий электропроводящий слой и образующий поверхность нагрева.
В 34-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей с 1 по 31 первый электропроводящий элемент представляет собой электропроводящую углеродную структуру, которая включает (или содержит исключительно) один или несколько аллотропов углерода из группы:
графитовой структуры,
однослойной или многослойной графеновой структуры,
фуллереновой структуры, в которой атомы углерода связаны друг с другом в сферические, трубчатые, волокнистые или эллипсоидные образования, в частности, фуллереновая структура может иметь форму углеродных нанотрубок или нановолокон.
Следует отметить, что первый электропроводящий элемент может быть образован электропроводящей углеродной структурой, целиком состоящей из одного или нескольких описанных выше аллотропов углерода.
Например, первый электропроводящий элемент может быть образован исключительно графитом, или первый электропроводящий элемент может быть образован исключительно единственным слоем графена, или первый электропроводящий элемент может быть образован исключительно множеством перекрывающих друг друга слоев графена, или первый электропроводящий элемент может быть образован исключительно фуллереновой структурой из углеродных нанотрубок, или первый электропроводящий элемент может быть образован фуллереновой структурой из углеродных нановолокон.
Согласно одному из дополнительных вариантов углеродная структура может представлять собой структуру, образованную углеродными нитями, которые тесно соприкасаются друг с другом и образуют электропроводящее тело, или углеродными нитями, которые внедрены в матрицу из пластичной смолы, и в этом случае углеродные нити могут находиться вблизи друг друга и быть электрически соединены друг с другом на заданных отрезках, таких как их концы.
В 35-й особенности согласно предыдущей особенности первый электропроводящий элемент содержит несущую подложку, на которой находится углеродная структура, и, по меньшей мере, один защитный слой, покрывающий углеродную структуру со стороны, противоположной стороне несущей подложки. В одном из вариантов осуществления углеродная структура помещается между двумя противоположными защитными слоями, при этом защитный слой, противоположный несущей подложке, образует поверхность нагрева внешнего нагревателя; например, углеродная структура первого электропроводящего элемента, содержащая множество перекрывающих друг друга слоев графена, образующих углеродную структуру плоской (необязательно удлиненной) формы.
В 36-й особенности согласно любой из двух предыдущих особенностей углеродная структура первого электропроводящего элемента внешнего нагревателя имеет поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 5 мкм и шириной, по меньшей мере, 2 мм, необязательно поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 10 мкм и шириной, по меньшей мере, 5 мм. Например, углеродная структура первого электропроводящего элемента внешнего нагревателя может иметь поперечное сечение толщиной от 5 до 300 мкм, необязательно от 10 до 200 мкм. Ширина поперечного сечения может составлять, по меньшей мере, 2 мм, необязательно, по меньшей мере, 5 мм.
2
2
В 37-й особенности согласно любой из предыдущих трех особенностей углеродная структура первого электропроводящего элемента внешнего нагревателя имеет среднее удельное сопротивление более 5 Ω⋅мм/м, необязательно от 15 до 25 Ω⋅мм/м.
В 38-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей второй электропроводящий элемент содержит:
направляющую подложку, установленную на верхнем приспособлении,
металлическую электропроводящую структуру, выбранную из группы, включающей полосу, пластину и меандр, при этом металлическая электропроводящая структура прикреплена к направляющей подложке, и
необязательный защитный слой, покрывающий металлическую электропроводящую структуру и образующий поверхность нагрева внешнего нагревателя.
В 39-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей с 1 по 37 второй электропроводящий элемент содержит:
направляющую подложку, установленную на верхнем приспособлении,
изолирующий слой, соприкасающийся с направляющей подложкой,
электропроводящую структуру из слоя металлического стекла в форме полосы, пластины или меандра, соприкасающуюся с изолирующим слоем, и
защитный слой, покрывающий электропроводящий слой и образующий поверхность нагрева.
В 40-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей с 1 по 37 второй электропроводящий элемент (например, в форме плоского кольцевого или пластинчатого элемента или меандра) представляет собой электропроводящую углеродную структуру, которая включает (или содержит исключительно) один или несколько аллотропов углерода из группы:
графитовой структуры,
однослойной или многослойной графеновой структуры,
фуллереновой структуры, в которой атомы углерода связаны друг с другом в сферические, трубчатые, волокнистые или эллипсоидные образования, в частности, фуллереновая структура может иметь форму углеродных нанотрубок или нановолокон.
Следует отметить, что второй электропроводящий элемент может быть образован электропроводящей углеродной структурой, целиком состоящей из одного или нескольких описанных выше аллотропов углерода. Например, второй электропроводящий элемент может быть образован исключительно графитом, или второй электропроводящий элемент может быть образован исключительно единственным слоем графена, или второй электропроводящий элемент может быть образован исключительно множеством перекрывающих друг друга слоев графена, или второй электропроводящий элемент может быть образован исключительно фуллереновой структурой из углеродных нанотрубок, или второй электропроводящий элемент может быть образован фуллереновой структурой из углеродных нановолокон.
Согласно одному из дополнительных вариантов углеродная структура может представлять собой структуру, образованную углеродными нитями, которые тесно соприкасаются друг с другом и образуют электропроводящее тело, или углеродными нитями, которые внедрены в матрицу из пластичной смолы, и в этом случае углеродные нити могут находиться вблизи друг друга и быть электрически соединены друг с другом на заданных отрезках, таких как их концы.
В 41-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей с 1 по 37 второй электропроводящий элемент представляет собой сплошной плоский электропроводящий элемент, такой как полоса или пластина; например, электропроводящая углеродная структура второго электропроводящего элемента может содержать один или несколько слоев графена.
В 42-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей с 1 по 37 второй электропроводящий элемент представляет собой электропроводящий меандр, необязательно электропроводящий плоский меандр; например, электропроводящая углеродная структура второго электропроводящего элемента может содержать один или несколько слоев графена.
В 43-й особенности согласно любой из предыдущих трех особенностей второй электропроводящий элемент содержит несущую подложку, на которой находится соответствующая углеродная структура, и, по меньшей мере, один защитный слой, покрывающий углеродную структуру со стороны, противоположной стороне несущей подложки, при этом углеродная структура необязательно помещается между двумя противоположными защитными слоями, и защитный слой, противоположный несущей подложке, образует поверхность нагрева внутреннего нагревателя; например, электропроводящая углеродная структура второго электропроводящего элемента может содержать один или несколько слоев графена.
В 44-й особенности согласно любой из предыдущих четырех особенностей углеродная структура второго электропроводящего элемента внутреннего нагревателя имеет поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 5 мкм и шириной, по меньшей мере, 5 мм, необязательно поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 10 мкм и шириной, по меньшей мере, 10 мм.
2
2
В 45-й особенности согласно любой из предыдущих пяти особенностей углеродная структура второго электропроводящего элемента внутреннего нагревателя имеет среднее удельное сопротивление более 2Ω⋅мм/м, необязательно более 2Ω⋅мм /м.
В 46-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей устройство содержит контур охлаждения, связанный с верхним приспособлением и сконфигурированный на охлаждение внутреннего нагревателя и внешнего нагревателя, при этом контуром охлаждения управляет управляющее устройство, которое дополнительно сконфигурировано на обеспечение циркуляции охлаждающей жидкости в контуре охлаждения и регулирование температуры охлаждающей жидкости. Управляющее устройство может устанавливать температуру охлаждающей жидкости на уровне значительно ниже первой и второй температуры, например, более, чем на 100°С ниже упомянутых температур.
В 47-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей блоком электропитания является блок электропитания, содержащий:
по меньшей мере, один импульсный трансформатор,
по меньшей мере, одну электрическую цепь, соединяющую импульсный трансформатор с первым электропроводящим элементом и со вторым электропроводящим элементом.
В 48-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей блоком электропитания является блок электропитания, содержащий:
по меньшей мере, первый импульсный трансформатор и первую электрическую цепь, соединяющую первый импульсный трансформатор с первым электропроводящим элементом, и
по меньшей мере, второй импульсный трансформатор и вторую электрическую цепь, соединяющую второй импульсный трансформатор со вторым электрическим импедансом,
при этом управляющее устройство сконфигурировано на воздействие на блок электропитания с целью независимой подачи электрического тока заданного напряжения, соответственно, на первый и второй электропроводящие элементы.
В 49-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей устройство содержит:
первый датчик температуры, сконфигурированный на обнаружение температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя и передачу сигнала первой температуры, соответствующего обнаруженной температуре. Следует отметить, что первым датчиком температуры может являться контактный датчик температуры или бесконтактный датчик температуры (например, инфракрасный датчик). Следует также отметить, что присутствие первого датчика температуры может являться необязательным, и температура поверхности нагрева может определяться на основании измеренного электрического сопротивления первого электропроводящего элемента.
Например, может использоваться первый электрический датчик, электрически соединенный или соединяемый с углеродной структурой внешнего нагревателя и сконфигурированный на обнаружение электрического параметра углеродной структуры и передачу соответствующего сигнала электрического параметра, при этом электрический параметр представляет собой одно из следующего:
электрический импеданс фиксированного сегмента углеродной структуры,
электрический ток через фиксированный сегмент углеродной структуры при приложении фиксированного электрического напряжения к концам фиксированного сегмента,
электрическое напряжение, обнаруженное на концах фиксированного сегмента при протекании фиксированного электрического тока через фиксированный сегмент.
В 50-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей устройство содержит второй датчик температуры для обнаружения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя и передачи сигнала второй температуры, соответствующего обнаруженной температуре. Следует отметить, что вторым датчиком температуры может являться контактный датчик температуры или бесконтактный датчик температуры (например, инфракрасный датчик). Следует также отметить, что присутствие второго датчика температуры может являться необязательным, и температура поверхности нагрева может определяться на основании измеренного электрического сопротивления второго электропроводящего элемента.
Например, может использоваться второй электрический датчик, электрически соединенный или соединяемый с углеродной структурой внутреннего нагревателя и сконфигурированный на обнаружение электрического параметра углеродной структуры и передачу соответствующего сигнала электрического параметра, при этом электрический параметр представляет собой одно из следующего:
электрический импеданс фиксированного сегмента углеродной структуры,
электрический ток через фиксированный сегмент углеродной структуры при приложении фиксированного электрического напряжения к концам фиксированного сегмента,
электрическое напряжение, обнаруженное на концах фиксированного сегмента при протекании фиксированного электрического тока через фиксированный сегмент.
В 51-й особенности согласно любой из двух предыдущих особенностей управляющее устройство соединено с первым датчиком температуры и сконфигурировано на прием сигнала первой температуры и управление блоком электропитания с целью электропитания внешнего нагревателя на основании сигнала первой температуры и желаемой величины первой температуры. В качестве альтернативы, управляющее устройство соединено с первым электрическим датчиком и сконфигурировано на прием сигнала электрического параметра и управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внешнего нагревателя, необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения на основании сигнала электрического параметра и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя.
Следует отметить, что управляющее устройство также может быть сконфигурировано на прием сигнала электрического параметра и расчет величины реальной температуры углеродной структуры внешнего нагревателя на основании:
величины электрического параметра и
калибровочной кривой или калибровочной таблицы, которая хранится в управляющем устройстве и в которой величины электрического параметра сопоставлены с соответствующими величинами температуры углеродной структуры.
Управляющее устройство может быть дополнительно сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внешнего нагревателя необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения на основании рассчитанной величины реальной температуры и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя.
В 52-й особенности согласно любой из двух предыдущих особенностей управляющее устройство соединено со вторым датчиком температуры и сконфигурировано на прием сигнала второй температуры и управление блоком электропитания с целью электропитания внутреннего нагревателя на основании сигнала второй температуры и желаемой величины второй температуры.
В качестве альтернативы, управляющее устройство соединено со вторым электрическим датчиком и сконфигурировано на:
прием сигнала электрического параметра и управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внутреннего нагревателя необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения на основании сигнала электрического параметра и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя.
Следует отметить, что управляющее устройство также может быть сконфигурировано на прием сигнала электрического параметра и расчет величины реальной температуры углеродной структуры внешнего нагревателя на основании:
величины электрического параметра и
калибровочной кривой или калибровочной таблицы, которая хранится в управляющем устройстве и в которой величины электрического параметра сопоставлены с соответствующими величинами температуры углеродной структуры.
Управляющее устройство может быть дополнительно сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внутреннего нагревателя, необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения на основании рассчитанной величины реальной температуры и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя.
В 53-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей:
верхнее приспособление содержит нагревательную головку, имеющую соответствующую активную поверхность,
внешний нагреватель и внутренний нагреватель установлены на нагревательной головке,
нагревательная головка сконфигурирована занимать положение термосваривания пленки, предпочтительно соответствующее второму рабочему состоянию верхнего и нижнего приспособлений, в положении термосваривания пленки, по меньшей мере, поверхность нагрева внешнего нагревателя сконфигурирована прижимать соответствующую верхняя поверхность участка пленки и обеспечивать термосваривание участка пленки с нижележащей, по меньшей мере, одной подложкой, и необязательно в положении термосваривания пленки поверхность нагрева внутреннего нагревателя сконфигурирована на вхождение в контакт с верхней поверхностью участка пленки или нахождение на заданном расстоянии от нее, при этом управляющее устройство сконфигурировано на управление упаковочным узлом таким образом, что во время каждого цикла нагрева нагревательная головка остается в положении термосваривания пленки, по меньшей мере, в течение первого дискретного временного интервала, предпочтительно вплоть до окончания первого дискретного временного интервала
В 54-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей:
верхнее приспособление содержит нагревательную головку, имеющую соответствующую активную поверхность,
внешний нагреватель и внутренний нагреватель установлены на нагревательной головке,
поверхность нагрева внутреннего нагревателя и поверхность нагрева внешнего нагревателя имеют кольцевую форму и являются частью активной поверхности, при этом поверхность нагрева внешнего нагревателя находится на определенном расстоянии по радиусу от поверхности нагрева внутреннего нагревателя и окружает ее,
в положении в радиальном направлении внутри поверхности нагрева внутреннего нагревателя нагревательная головка имеет центральное углубление фиксированного объема, которое при нахождении верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии по вертикали отходит от нижнего приспособления и образует пространство, в котором может помещаться, по меньшей мере, часть продукта, находящегося на подложке, помещающейся в одном из гнезд.
В 55-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей с 1 по 53:
верхнее приспособление содержит нагревательную головку с соответствующей активной поверхностью,
внешний нагреватель и внутренний нагреватель установлены на нагревательной головке,
поверхность нагрева внешнего нагревателя и поверхность нагрева внутреннего нагревателя лежат в общей плоскости и являются частью активной поверхности, и
поверхность нагрева внешнего нагревателя находится на определенном расстоянии по радиусу от поверхности нагрева внутреннего нагревателя и окружает ее.
В 56-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей с 1 по 53:
верхнее приспособление содержит нагревательную головку с соответствующей активной поверхностью,
внешний нагреватель и внутренний нагреватель установлены на нагревательной головке,
поверхность нагрева внешнего нагревателя и поверхность нагрева внутреннего нагревателя являются частью активной поверхности,
нагревательная головка содержит центральный корпус, в котором помещается внутренний нагреватель, и внешний корпус, в котором помещается внешний нагреватель и который окружает центральный корпус, внешний корпус и центральный корпус сконфигурированы на относительное движение и образование центрального углубления, объем которого определяется положением внешнего корпуса относительно центрального корпуса, при этом центральное углубление расположено таким образом, что при нахождении верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии оно по вертикали отходит от нижнего приспособления и образует пространство, в котором может помещаться, по меньшей мере, часть продукта, находящегося на подложке.
В 57-й особенности согласно любой из предыдущих четырех особенностей:
нагревательная головка содержит средство, сконфигурированное приведение в действие в зависимости от активной поверхности, с целью удержания одного или нескольких участков пленки в контакте с активной поверхностью; или
устройство содержит удерживающее средство, сконфигурированное на воздействие на продольные противоположные границы пленки с целью удержания одного или нескольких участков пленки в положении, совмещенном с нагревательной головкой и одним или несколькими гнездами.
В 58-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей каждое из гнезд сконфигурировано на размещение соответствующей подложки, имеющей основание, боковую стенку, отходящую вверх от основания, и верхний край, отходящий в радиальном направлении от боковой стенки.
В 59-й особенности согласно любой из предыдущих особенностей устройство дополнительно содержит:
опорную раму,
узел подачи пленки, сконфигурированный на подачу непрерывной пленки;
блок резки пленки, воздействующий на непрерывную пленку сконфигурированный, по меньшей мере, на поперечную резку непрерывной пленки; и
узел привода.
В 60-й особенности согласно предыдущей особенности блок резки пленки расположен снаружи упаковочного узла, а узел привода сконфигурирован на протяжку отрезанных листов пленки из блока резки внутрь упаковочного узла в положение над одной или несколькими соответствующими подложками, помещающимися в соответствующих гнездах;
В качестве альтернативы, блок резки расположен внутри упаковочного узла, а узел привода сконфигурирован на протяжку непрерывной пленки из узла подачи пленки внутрь упаковочного узла в положение над одной или несколькими соответствующими подложками, помещающимися в соответствующих гнездах,
В 61-й особенности согласно любой из предыдущих четырех особенностей управляющее устройство соединено с упаковочным узлом и сконфигурировано на управление упаковочным узлом с целью его перемещения из первого рабочего состояния во второе рабочее состояние и наоборот, при этом верхнее приспособление и нижнее приспособление во взаимодействии образуют упаковочную камеру, которая закрыта, необязательно герметично закрыта при нахождении упаковочного узла во втором рабочем состоянии.
В 62-й особенности согласно предыдущей особенности устройство содержит:
вакуумную установку, соединенную с упаковочной камерой и сконфигурированную на удаление газа из упаковочной камеры, при этом вакуумная установка необязательно содержит, по меньшей мере, один вакуумный насос и, по меньшей мере, одну выпускную трубу, соединяющую внутреннее пространство упаковочной камеры с вакуумным насосом,
при этом управляющее устройство дополнительно сконфигурировано на управление вакуумной установкой с целью отвода газа из упаковочной камеры, по меньшей мере, при нахождении упаковочного узла во втором рабочем состоянии и при герметичной закрытой упаковочной камере.
В 63-й особенности согласно любой из предыдущих двух особенностей устройство содержит:
средство обеспечения регулируемой газовой среды, соединенное с упаковочной камерой и сконфигурированное на нагнетание потока в упаковочную камеру газа, при этом средство обеспечения регулируемой газовой среды необязательно содержит, по меньшей мере, один нагнетатель и, по меньшей мере, одну нагнетательную трубу, соединяющую внутреннее пространство упаковочной камеры с нагнетателем,
при этом управляющее устройство дополнительно сконфигурировано на управление средством обеспечения регулируемой газовой среды с целью нагнетания потока газа, по меньшей мере, при нахождении упаковочного узла во втором рабочем состоянии и при герметичной закрытой упаковочной камере;
2
2
средство обеспечения регулируемой газовой среды сконфигурировано на нагнетание в упаковочную камеру определенного количества одного или нескольких газов, включающих N, O2 и СО, которое отличается от количества этих же газов, присутствующих в атмосферном воздухе при температуре 20°С на уровне моря (при давлении 1 атмосфера).
В 64-й особенности согласно предыдущей особенности устройство содержит вакуумную установку и средство обеспечения регулируемой газовой среды, а управляющее устройство сконфигурировано на управление средством обеспечения регулируемой газовой среды с целью начала нагнетания потока газа с заданной задержкой после приведения в действие вакуумной установки или после достижения заданного уровня вакуума внутри упаковочной камеры, при этом управляющее устройство необязательно сконфигурировано на управление средством обеспечения регулируемой газовой среды с целью начала нагнетания потока газа в то время, как продолжается отвод газа из упаковочной камеры.
В 65-й особенности согласно любой из предыдущих шестидесяти трех особенностей управляющее устройство сконфигурировано на:
получение желаемой величины первой температуры (эта величина может храниться в памяти, соединенной с управляющим устройством, или может приниматься посредством пользовательского интерфейса, соединенного с управляющим устройством),
управление блоком электропитания с целью электропитания внешнего нагревателя на основании желаемой величины первой температуры.
В 66-й особенности согласно любой из предыдущих шестидесяти четырех особенностей управляющее устройство сконфигурировано на:
получение желаемой величины второй температуры (эта величина может храниться в памяти, соединенной с управляющим устройством, или может приниматься посредством пользовательского интерфейса, соединенного с управляющим устройством),
управление блоком электропитания с целью электропитания внутреннего нагревателя на основании желаемой величины второй температуры.
В 67-й особенности согласно любой из предыдущих шестидесяти пяти особенностей управляющее устройство сконфигурировано на:
прием информации, идентифицирующей тип пленки, которую предполагается использовать (эта информация может храниться в памяти, соединенной с управляющим устройством, или может приниматься посредством пользовательского интерфейса, соединенного с управляющим устройством) и определение желаемой величины первой температуры на основании информации; например, пользователю может предлагаться сделать выбор из нескольких пленок, применимых в устройстве, на основании чего устанавливается желаемая величина первой температуры,
управление блоком электропитания с целью электропитания внешнего нагревателя на основании желаемой величины первой температуры.
В 68-й особенности согласно любой из предыдущих шестидесяти шести особенностей управляющее устройство сконфигурировано на:
прием информации, идентифицирующей тип пленки, которую предполагается использовать (эта информация может храниться в памяти, соединенной с управляющим устройством, или может приниматься посредством пользовательского интерфейса, соединенного с управляющим устройством) и определение желаемой величины второй температуры на основании информации; например, пользователю может предлагаться сделать выбор из нескольких пленок, применимых в устройстве, на основании чего устанавливается желаемая величина второй температуры,
управление блоком электропитания с целью электропитания внутреннего нагревателя на основании желаемой величины второй температуры.
В 69-й особенности предложено применение устройства согласно любой из предшествующих особенностей для упаковывания продукта (Р) с использованием подложки, на которой помещается продукт, и пленки термоусадочного типа, которая термосварена с подложкой.
В 70-й особенности предложено применение устройства согласно любой из предшествующих особенностей для упаковывания продукта (Р) с использованием лотка, имеющего основание, боковую стенку и верхний край, при этом продукт помещается внутри лотка, а с верхней поверхностью края лотка термосварена пленка термоусадочного типа.
В 71-й особенности согласно любой из предыдущих двух особенностей внутренний нагреватель нагревается до второй температуры после того, как внешний нагреватель соприкасается с пленкой, которая соприкасается с подложкой или лотком, и после того, как поверхность нагрева внешнего нагревателя нагревается до первой температуры.
В 72-й особенности предложен способ упаковывания продукта, находящегося на подложке, с использованием устройства согласно любой из предшествующих особенностей, включающий следующие стадии:
помещения одной или нескольких подложек в соответствующее одно или несколько гнезд,
помещения, по меньшей мере, одного участка пленки (которым может являться продольный участок непрерывного листа или предварительно отрезанный отдельный лист пленки) над соответствующей одной или несколькими подложками, помещающимися в одной или нескольких гнездах,
удержания первого и второго приспособлений в первом рабочем состоянии в течение времени, достаточного для установки подложек и соответствующего участка пленки в надлежащее положение,
перемещения верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии при нахождении участка пленки в положении над соответствующей подложкой или подложками,
термосваривания участка пленки с подложкой, при этом стадия термосваривания включает следующие подстадии:
- введения поверхности нагрева внешнего нагревателя в контакт с участком пленки и тем самым с верхней поверхностью подложки или подложек, помещающихся в гнезде или гнездах,
- повышения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до первой температуры,
- поддержания температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя на уровне, по меньшей мере, первой температуры в течение первого дискретного временного интервала, снижения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до уровня ниже первой температуры,
- введения поверхности нагрева внутреннего нагревателя в контакт с верхней поверхностью участка пленки или ее помещения на заданном расстоянии от нее,
- повышения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до второй температуры, поддержания температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя на уровне, по меньшей мере, второй температуры в течение второго дискретного временного интервала, снижения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до уровня ниже второй температуры,
помещения верхнего и нижнего приспособлений в первое рабочее состояние, удаления нескольких подложек с плотно зафиксированной пленкой из упаковочного узла.
В 73-й особенности согласно предыдущей особенности вторая температура отличается от первой температуры.
В 74-й особенности согласно предыдущей особенности вторая температура является более низкой, чем первая температура.
В 75-й особенности согласно любой из предыдущих трех особенностей пленкой является термоусадочная пленка.
В 76-й особенности согласно любой из предыдущих четырех особенностей подложкой является лоток, имеющий основание и боковую стенку с верхним краем, отходящим в радиальном направлении наружу от боковой стенки.
В 77-й особенности согласно предыдущей особенности стадия введения поверхности нагрева внешнего нагревателя с участком пленки и тем самым с верхней поверхностью подложки или подложек, помещающихся в гнезде или гнездах, включает введение поверхности нагрева внешнего нагревателя в контакт с внешней областью участка пленки и его введение в контакт с верхней поверхностью верхнего края лотка.
В 78-й особенности согласно любой из предыдущих шести особенностей поверхность нагрева внешнего нагревателя находится в контакте с участком пленки, пока поверхность нагрева внешнего нагревателя не охладится до температуры ниже первой температуры, например, до исходной температуры, которая, по меньшей мере, на 50°С ниже первой температуры.
В 79-й особенности согласно любой из предыдущих семи особенностей способ включает следующие дополнительные стадии, которые выполняются при нахождении пленки на определенном расстоянии от подложки, достаточном для циркуляции газа внутри подложки, при этом верхнее и нижнее приспособления, образующие герметично закрытую упаковочную камеру при нахождении во втором рабочем состоянии, обеспечивают отвод газ из герметично закрытой упаковочной камеры и/или нагнетание в упаковочную камеру газовой смеси регулируемого состава.
В 80-й особенности согласно любой из восьми предыдущих особенностей стадии:
введения поверхности нагрева внешнего нагревателя в контакт с участком пленки и тем самым с верхней поверхностью подложки или подложек, помещающихся в гнезде или гнездах,
повышения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до первой температуры,
поддержания температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя на уровне, по меньшей мере, первой температуры в течение первого дискретного временного интервала, снижения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до уровня ниже первой температуры,
являются последовательными по времени стадиями.
В 81-й особенности согласно любой из девяти предыдущих особенностей стадия термосваривания включает нагрев с помощью внешнего нагревателя внешней полосы участка пленки (или листа пленки) и нагрев с помощью внутреннего нагревателя внутренней области того же участка пленки (или листа пленки), находящего в радиальном направлении внутри внешней полосы.
В 82-й особенности согласно любой из десяти предыдущих особенностей первый дискретный период времени имеет длительность от 0,2 до 5 секунд.
В 83-й особенности согласно любой из одиннадцати предыдущих особенностей первый дискретный период времени имеет длительность от 0,5 до 1,5 секунд.
В 84-й особенности согласно любой из двенадцати предыдущих особенностей второй дискретный период времени имеет длительность от 0,2 до 5 секунд, необязательно второй дискретный период времени имеет длительность от 0,5 до 1,5 секунд.
В 85-й особенности согласно любой из четырнадцати предыдущих особенностей на стадии термосваривания повышение температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до второй температуры начинается после повышения температуры внешнего нагревателя до первой температуры, при этом второй дискретный временной интервал начинается с задержкой относительно начала первого временного интервала.
В частности, начало второго дискретного временного интервала может задерживаться до момента, когда термосваривающая поверхность касается участка пленки, и он касается подложки. В соответствии с другим вариантом начало второго дискретного временного интервала может задерживаться до момента снижения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до уровня ниже первой температуры (иначе говоря, охлаждение внешнего нагревателя может начинаться до начала нагрева внутреннего нагревателя).
В 86-й особенности согласно предыдущей особенности длительность первого дискретного временного интервала превышает длительность второго дискретного временного интервала.
В 87-й особенности согласно любой из шестнадцати предыдущих особенностей способ включает стадии отвода газа из герметично закрытой упаковочной камеры до достижения давления от 100 до 300 мбар, необязательно от 150 до 250 мбар внутри упаковочной камеры и затем нагнетания модифицированной газообразной среды в упаковочную камеру при нахождении участка пленки или листа пленки на определенном расстоянии от подложки, при этом поток газа с целью создания модифицированной среды необязательно нагнетается в то время, как продолжается отвод газа с тем, чтобы сократить время создания модифицированной среды.
В 88-й особенности согласно любой из семнадцати предыдущих особенностей, повышение температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до второй температуры начинается после повышения температуры внешнего нагревателя до первой температуры; нагрев внутреннего нагревателя до второй температуры необязательно начинается, по меньшей мере, через 0,1, предпочтительно через 0,25 секунды после нагрева внешнего нагревателя до первой температуры. Иначе говоря, начало второго дискретного временного интервала может незначительно задерживаться относительно начала первого временного интервала во избежание (при использовании термоусадочной пленки) проскальзывания внешнего участка пленки, термосвариваемого с краем. В частности, начало второго временного интервала может задерживаться до момента, когда термосваривающая поверхность касается участка пленки, и он касается подложки. В соответствии с другим вариантом начало второго дискретного временного интервала может задерживаться до момента окончания первого временного интервала, т.е. до снижения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до уровня ниже первой температуры (иначе говоря, охлаждение внешнего нагревателя может начинаться до начала нагрева внутреннего нагревателя).
В 89-й особенности согласно любой восемнадцати предыдущих особенностей способ также включает охлаждение внутреннего нагревателя и внешнего нагревателя охлаждающей жидкостью (водой, маслом или другой жидкостью), циркулирующей в контуре охлаждения вблизи поверхностей нагрева с целью резкого снижения температуры поверхностей нагрева внешнего и внутреннего нагревателей после первого и второго дискретных временных интервалов.
В 90-й особенности согласно любой предыдущих девятнадцати особенностей повышением до первой температуры является резкое повышение температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя от соответствующей исходной температуры до первой температуры. Под резким повышением подразумевается повышение температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя со скоростью более 1°С/мсек, необязательно более 5°С/мсек.
В 91-й особенности согласно любой предыдущих двадцати особенностей повышением до второй температуры является резкое повышение температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя от соответствующей исходной температуры до второй температуры. Под резким повышением подразумевается повышение температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя со скоростью более 1°С/мсек, необязательно более 5°С/мсек.
В 92-й особенности согласно любой предыдущих двадцати одной особенности снижением первой температуры является резкое снижение температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя от первой температуры до соответствующей исходной температуры. Под резким снижением подразумевается снижение температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя со скоростью более 1°С/мсек, необязательно более 5°С/мсек.
В 93-й особенности согласно любой предыдущих двадцати двух особенностей снижением второй температуры является резкое снижение температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя от второй температуры до соответствующей исходной температуры. Под резким снижением подразумевается снижение температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя со скоростью более 1°С/мсек, необязательно более 5°С/мсек.
В 94-й особенности предложен нагревательный узел упаковочного узла, содержащий:
нагреватель, поверхность нагрева которого сконфигурирована на термосваривание одной или нескольких частей пластмассовой пленки, при этом нагреватель содержит, по меньшей мере, один электропроводящий элемент, и
блок электропитания, соединенный с электропроводящим элементом нагревателя и сконфигурированный на электроснабжение нагревателя путем подачи электрического тока через электропроводящий элемент,
при этом электропроводящий элемент представляет собой электропроводящую углеродную структуру.
В частности, электропроводящая углеродная структура включает (или содержит исключительно) один или несколько аллотропов углерода из группы:
графитовой структуры,
однослойной или многослойной графеновой структуры,
фуллереновой структуры, в которой атомы углерода связаны друг с другом в сферические, трубчатые, волокнистые или эллипсоидные образования, в частности, фуллереновая структура может иметь форму углеродных нанотрубок или нановолокон.
графитовой структуры,
однослойной или многослойной графеновой структуры,
Следует отметить, что электропроводящий элемент может быть образован электропроводящей углеродной структурой, целиком состоящей из одного или нескольких описанных выше аллотропов углерода.
Например, электропроводящий элемент может быть образован исключительно графитом, или электропроводящий элемент может быть образован исключительно единственным слоем графена, или электропроводящий элемент может быть образован исключительно множеством перекрывающих друг друга слоев графена, или электропроводящий элемент может быть образован исключительно фуллереновой структурой из углеродных нанотрубок, или электропроводящий элемент может быть образован фуллереновой структурой из углеродных нановолокон.
Согласно одному из дополнительных вариантов углеродная структура может представлять собой структуру, образованную углеродными нитями, которые тесно соприкасаются друг с другом и образуют электропроводящее тело, или углеродными нитями, которые внедрены в матрицу из пластичной смолы, и в этом случае углеродные нити могут находиться вблизи друг друга и быть электрически соединены друг с другом на заданных отрезках, таких как их концы.
В 95-й особенности согласно предыдущей особенности электропроводящий элемент содержит несущую подложку, на которой находится углеродная структура, и, по меньшей мере, защитный слой, покрывающий углеродную структуру со стороны, противоположной стороне несущей подложки, при этом углеродная структура необязательно помещается между двумя противоположными защитными слоями, а защитный слой, противоположный несущей подложке, образует поверхность нагрева нагревателя.
В 96-й особенности согласно любой из двух предыдущих особенностей углеродная структура содержит или состоит исключительно из множества перекрывающих друг друга слоев графена, образующих углеродную структуру плоской удлиненной формы.
В 97-й особенности согласно любой из предыдущих трех особенностей углеродная структура имеет поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 5 мкм и шириной, по меньшей мере, 2 мм, необязательно поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 10 мкм и шириной, по меньшей мере, 5 мм.
2
2
В 98-й особенности согласно любой из предыдущих четырех особенностей углеродная структура имеет среднее удельное сопротивление более 5 Ω⋅мм/м, необязательно от 15 до 25 Ω⋅мм/м.
В 99-й особенности предложено упаковочное устройство, содержащее:
упаковочный узел, сконфигурированный на размещение упаковываемого продукта (Р) и, по меньшей мере, одной пленки для упаковывания продукта (Р), и
нагревательный узел, связанный с упаковочным узлом, при этом нагревательным узлом является нагревательный узел согласно любой из предыдущих пяти особенностей.
В 100-й особенности предложено упаковочное устройство согласно предыдущим особенностям, в котором:
упаковочный узел сконфигурирован на размещение, по меньшей мере, одной подложки и плотное крепление пленки к подложке, при этом упаковочный узел содержит:
нижнее приспособление с заданным числом гнезд, сконфигурированных на размещение, по меньшей мере, одной подложки с упаковываемым продуктом (Р),
верхнее приспособление, обращенное в сторону нижнего приспособления и взаимодействующее с ним,
верхнее приспособление и нижнее приспособление способны перемещаться, по меньшей мере, между первым рабочим состоянием, в котором верхнее приспособление и нижнее приспособление отстоят друг от друга и обеспечивают размещение, по меньшей мере, одного участка пленки над одной или несколькими, по меньшей мере, из одной подложки, и вторым рабочим состоянием, в котором верхнее приспособление и нижнее приспособление приближены друг к другу и обеспечивают термосваривание участка пленки, по меньшей мере, с одной подложкой, помещающейся в одном или нескольких гнездах,
нагреватель содержит внешний нагреватель, установленный на верхнем приспособлении, а электропроводящий элемент содержит первый электропроводящий элемент, являющийся частью внешнего нагревателя, при этом внешний нагреватель сконфигурирован на термосваривание, по меньшей мере, внешней области участка пленки, по меньшей мере, с одной подложкой.
В 101-й особенности предложено устройство согласно предыдущей особенности или нагревательный узел согласно любой из предыдущих семи особенностей, дополнительно содержащий управляющее устройство, воздействующий на блок электропитания и сконфигурированный на управление блоком электропитания и регулирование электропитания нагревателя, при этом управляющее устройство дополнительно сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью выполнения цикла нагрева, включающего следующие стадии:
приложения электрического напряжения к электропроводящему элементу с целью повышения температуры поверхности нагрева нагревателя до первой температуры,
поддержания электрического напряжения с целью поддержания, по меньшей мере, первой температуры поверхности нагрева нагревателя в течение первого дискретного временного интервала,
снижения или доведения до нуля напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, с целью снижения температуры поверхности нагрева нагревателя до температуры ниже первой температуры.
В 102-й особенности предложено устройство или нагревательный узел согласно предыдущим особенностям, в котором первый дискретный период времени имеет длительность от 0,2 до 5 секунд, в частности, от 0,5 до 1,5 секунды, а к электропроводящему элементу продолжают прикладывать электрическое напряжение в течение времени, преимущественно равного первому дискретному периоду времени.
В 103-й особенности согласно любой из предыдущих трех особенностей нагреватель устройства установлен на нагревательной головке упаковочного узла, которая способна перемещаться из исходного положения, в котором она отстоит от термосвариваемой пленки, в положение термосваривания пленки, в котором поверхность нагрева нагревателя соприкасается с термосвариваемой поверхностью пленки, при этом управляющее устройство дополнительно сконфигурировано на управление упаковочным узлом таким образом, что во время каждого цикла нагрева нагревательная головка остается в положении термосваривания пленки, по меньшей мере, в течение первого дискретного временного интервала, предпочтительно до окончания первого дискретного временного интервала.
В 104-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих четырех особенностей или нагревательный узел согласно любой предыдущих девяти особенностей, в котором блок электропитания, содержит:
по меньшей мере, один импульсный трансформатор, сконфигурированный на генерирование импульсов напряжения определенной длительности, под которой имеется в виду общая длительность последовательности импульсов, от 0,1 секунды до 5 секунд, необязательно от 0,2 до 1,5 секунды,
по меньшей мере, одну электрическую цепь, соединяющую импульсный трансформатор с электропроводящим элементом, при этом управляющее устройство сконфигурировано на воздействие на блок электропитания с целью подачи электрического тока заданного напряжения в течение заданного времени в электропроводящий элемент.
В 105-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих пяти особенностей или нагревательный узел согласно любой предыдущих десяти особенностей, содержащий:
первый датчик температуры, сконфигурированный на обнаружение температуры поверхности нагрева нагревателя и передачу сигнала первой температуры, соответствующего обнаруженной температуре,
при этом управляющее устройство соединено с первым датчиком температуры и сконфигурировано на:
прием сигнала первой температуры и управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента, необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения, на основании сигнала первой температуры и желаемой величины первой температуры.
В 106-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих шести особенностей, в котором нагреватель дополнительно содержит внутренний нагреватель, также установленный на верхнем приспособлении и имеющий поверхность нагрева, сконфигурированную на нагрев, по меньшей мере, части участка пленки, при этом внешний нагреватель окружает внутренний нагреватель, а электропроводящий элемент представляет собой второй электропроводящий элемент, являющийся частью внутреннего нагревателя,
управляющее устройство дополнительно сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью электропитания первого электропроводящего элемента независимо от электропитания второго электропроводящего элемента, а цикл нагрева включает следующие дополнительные стадии:
приложения электрического напряжения ко второму электропроводящему элементу с целью повышения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до второй температуры, отличающейся от первой температуры,
поддержания электрического напряжения, прилагаемого ко второму электропроводящему элементу, с целью поддержания температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя на уровне, по меньшей мере, второй температуры в течение второго дискретного временного интервала,
снижения или доведения до нуля напряжения, прилагаемого ко второму электропроводящему элементу, с целью снижения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до уровня ниже второй температуры.
В соответствии с этой особенностью устройство может дополнительно иметь следующие признаки:
первый датчик температуры, сконфигурированный на обнаружение температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя и передачу сигнала первой температуры, соответствующего обнаруженной температуре. Следует отметить, что первым датчиком температуры может являться контактный датчик температуры или бесконтактный датчик температуры (например, инфракрасный датчик);
поскольку присутствие первого датчика температуры может являться необязательным, температура поверхности нагрева может определяться на основании измеренного электрического сопротивления первого электропроводящего элемента.
Например, может использоваться первый электрический датчик, который электрически соединен или может соединяться с углеродной структурой внешнего нагревателя и сконфигурирован на обнаружение электрического параметра углеродной структуры и передачу соответствующего сигнала электрического параметра, которым является одно из следующего:
электрический импеданс фиксированного сегмента углеродной структуры,
электрический ток через фиксированный сегмент углеродной структуры при приложении фиксированного электрического напряжения к концам фиксированного сегмента,
электрическое напряжение, обнаруженное на концах фиксированного сегмента при протекании фиксированного электрического тока через фиксированный сегмент,
второй датчик температуры для обнаружения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя и передачи сигнала второй температуры, соответствующего обнаруженной температуре. Следует отметить, что вторым датчиком температуры может являться контактный датчик температуры или бесконтактный датчик температуры (например, инфракрасный датчик);
поскольку присутствие второго датчика температуры может являться необязательным, температура поверхности нагрева может определяться на основании измеренного электрического сопротивления второго электропроводящего элемента.
Например, может использоваться второй электрический датчик, который электрически соединен или может соединяться с углеродной структурой внутреннего нагревателя и сконфигурирован на обнаружение электрического параметра углеродной структуры и передачу соответствующего сигнала электрического параметра, которым является одно из следующего:
электрический импеданс фиксированного сегмента углеродной структуры,
электрический ток через фиксированный сегмент углеродной структуры при приложении фиксированного электрического напряжения к концам фиксированного сегмента,
электрическое напряжение, обнаруженное на концах фиксированного сегмента при протекании фиксированного электрического тока через фиксированный сегмент.
Управляющее устройство может быть соединено с первым датчиком температуры и сконфигурировано на:
прием сигнала первой температуры и управление блоком электропитания с целью электропитания внешнего нагревателя на основании сигнала первой температуры и желаемой величины первой температуры.
В качестве альтернативы, управляющее устройство может быть соединено с первым датчиком температуры и сконфигурировано на:
прием сигнала электрического параметра и управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внешнего нагревателя, необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения, на основании сигнала электрического параметра и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя.
Следует отметить, что управляющее устройство также может быть сконфигурировано на прием сигнала электрического параметра и определение величины реальной температуры углеродной структуры внешнего нагревателя на основании:
величины электрического параметра и
калибровочной кривой или калибровочной таблицы, которая хранится в управляющем устройстве и в которой величины электрического параметра сопоставлены с соответствующими величинами температуры углеродной структуры.
Кроме того, управляющее устройство может быть сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внешнего нагревателя, необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения, на основании рассчитанной величины реальной температуры, и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя.
Управляющее устройство также может быть соединено со вторым датчиком температуры и сконфигурировано на прием сигнала второй температуры и управление блоком электропитания с целью электропитания внутреннего нагревателя на основании сигнала второй температуры и желаемой величины второй температуры.
В качестве альтернативы, управляющее устройство может быть соединено со вторым электрическим датчиком и сконфигурировано на:
прием сигнала электрического параметра и управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внутреннего нагревателя, необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения, на основании сигнала электрического параметра и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя.
Следует отметить, что управляющее устройство также может быть сконфигурировано на прием сигнала электрического параметра и расчет величины реальной температуры углеродной структуры внешнего нагревателя на основании:
величины электрического параметра и
калибровочной кривой или калибровочной таблицы, которая хранится в управляющем устройстве и в которой величины электрического параметра сопоставлены с соответствующими величинами температуры углеродной структуры.
Кроме того, управляющее устройство может быть сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внутреннего нагревателя, необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения, на основании рассчитанной величины реальной температуры, и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя.
В 107-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих семи особенностей, в котором:
управляющее устройство сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью последовательного повторения выполнения цикла нагрева множество раз, при этом во время каждого из последовательных циклов нагрева, по меньшей мере, один из участков пленки термосваривается, по меньшей мере, с одной соответствующей подложкой,
управляющее устройство сконфигурировано на управление блоком электропитания во время каждого цикла нагрева с целью электропитания первого электропроводящего элемента внешнего нагревателя только в течение дискретного периода времени, за которым следует период времени, когда энергия не подается, с целью повышения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя и ее поддержания, по меньшей мере, на уровне первой температуры в течение первого дискретного временного интервала и последующего снижения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до уровня ниже первой температуры,
управляющее устройство необязательно сконфигурировано на управление блоком электропитания во время каждого цикла нагрева с целью электропитания второго электропроводящего элемента внутреннего нагревателя только в течение дискретного периода времени, за которым следует период времени, когда энергия не подается с целью повышения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя и ее поддержания, по меньшей мере, на уровне второй температуры в течение второго дискретного временного интервала, и последующего снижения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до уровня ниже второй температуры.
В 108-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих восьми особенностей, в котором цикл нагрева сконфигурирован таким образом, что вторая температура является более низкой, чем первая температура, при этом
первая температура составляет 150-260°С, необязательно 180-240°С, необязательно 200-220°С;
вторая температура (при наличии второго или внутреннего нагревателя) составляет 150-260°С, необязательно 180-240°С, необязательно 200-220°С.
первый дискретный период времени имеет длительность от 0,2 до 5 секунд, в частности, от 0,5 до 1,5 секунды, и
необязательно второй дискретный период времени имеет длительность от 0,2 от 5 секунд, в частности, от 0,5 до 1,5 секунды.
В 109-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих девяти особенностей, в котором управляющее устройство дополнительно сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью резкого повышения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя от соответствующей исходной температуры до первой температуры со скоростью более 1°С/мсек, необязательно более 5°С/мсек;
управляющее устройство необязательно сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью резкого повышения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя от соответствующей исходной температуры до второй температуры со скоростью более 1°С/мсек, необязательно более 5°С/мсек.
В 110-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих четырех особенностей, в котором каждый цикл нагрева сконфигурирован таким образом, что повышение температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до второй температуры начинается после повышения температуры внешнего нагревателя до первой температуры, при этом второй дискретный временной интервал начинается с задержкой относительно начала первого временного интервала, второй дискретный временной интервал необязательно начинается немедленно по окончании первого временного интервала, длительность первого дискретного временного интервала необязательно превышает длительность второго дискретного временного интервала.
В 111-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих пяти особенностей, в котором:
поверхность нагрева внешнего нагревателя имеет кольцевую форму и окружает поверхность нагрева внутреннего нагревателя, и
при нахождении верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии, внешний нагреватель сконфигурирован на нагрев внешней полосы участка пленки, а внутренний нагреватель сконфигурирован на нагрев, по меньшей мере, части внутренней области того же участка пленки, расположенного в радиальном направлении внутри внешней полосы.
В 112-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих шести особенностей, в котором:
поверхность нагрева внешнего нагревателя и поверхность нагрева внутреннего нагревателя являются плоскими, и
по меньшей мере, при нахождении верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии, поверхность нагрева внешнего нагревателя:
лежит в одной плоскости с поверхностью нагрева внутреннего нагревателя, или
углублена относительно внешней поверхности внутреннего нагревателя, в результате чего при соприкосновении поверхности нагрева внешнего нагревателя с верхней поверхностью участка пленки поверхность нагрева внутреннего нагревателя отстоит на заданное расстояние от верхней поверхности того же участка пленки.
В 113-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих семи особенностей, в котором поверхность нагрева внутреннего нагревателя находится на определенном расстоянии по радиусу от поверхности нагрева внешнего нагревателя и достигает области, окруженной поверхностью нагрева внешнего нагревателя внешнего нагревателя, при этом поверхность нагрева внутреннего нагревателя представляет собой поверхность, выбранную из группы, включающей:
поверхность нагрева кольцевой формы,
непрерывную поверхность нагрева, ограниченную единой замкнутой контурной линией, необязательно дискообразную или многоугольную непрерывную поверхность нагрева, которая занимает преимущественно всю или большую часть площади, окруженной поверхностью, окруженной поверхностью нагрева внешнего нагревателя,
поверхность нагрева, содержащую множество параллельных разнесенных полос, концы которых соединены поперечными полосами.
В 114-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих восьми особенностей, в котором первый электропроводящий элемент внешнего нагревателя проходит вдоль поверхности нагрева внешнего нагревателя, при этом первый электропроводящий элемент представляет собой электропроводящий кольцевой элемент, необязательно электропроводящий кольцевой плоский элемент, имеющий электропроводящую углеродную структуру, которая включает (или содержит исключительно) один или несколько аллотропов углерода из группы:
графитовой структуры,
однослойной или многослойной графеновой структуры,
фуллереновой структуры, в которой атомы углерода связаны друг с другом в сферические, трубчатые, волокнистые или эллипсоидные образования; в частности, фуллереновая структура может иметь форму углеродных нанотрубок или нановолокон. Следует отметить, что первый электропроводящий элемент может быть образован электропроводящей углеродной структурой, целиком состоящей из одного или нескольких описанных выше аллотропов углерода. Например, первый электропроводящий элемент может быть образован исключительно графитом, или первый электропроводящий элемент может быть образован исключительно единственным слоем графена, или первый электропроводящий элемент может быть образован исключительно множеством перекрывающих друг друга слоев графена, или первый электропроводящий элемент может быть образован исключительно фуллереновой структурой из углеродных нанотрубок, или первый электропроводящий элемент может быть образован фуллереновой структурой из углеродных нановолокон.
Согласно одному из дополнительных вариантов углеродная структура может представлять собой структуру, образованную углеродными нитями, которые тесно соприкасаются друг с другом и образуют электропроводящее тело, или углеродными нитями, которые внедрены в матрицу из пластичной смолы, и в этом случае углеродные нити могут находиться вблизи друг друга и быть электрически соединены друг с другом на заданных отрезках, таких как их концы.
Что касается второго электропроводящего элемента внутреннего нагревателя, он проходит вдоль поверхности нагрева внутреннего нагревателя, при этом второй электропроводящий элемент выбран из группы, включающей:
электропроводящий кольцевой элемент, необязательно электропроводящий кольцевой плоский элемент, имеющий электропроводящую углеродную структуру;
непрерывную электропроводящую пластину, имеющую электропроводящую углеродную структуру;
электропроводящий меандр, необязательно электропроводящий плоский меандр, имеющий электропроводящую углеродную структуру.
Второй электропроводящий элемент (например, в форме плоского кольцевого или пластинчатого элемента или меандра) содержит электропроводящую углеродную структуру; которая включает (или содержит исключительно) один или несколько аллотропов углерода из группы:
графитовой структуры,
однослойной или многослойной графеновой структуры,
фуллереновой структуры, в которой атомы углерода связаны друг с другом в сферические, трубчатые, волокнистые или эллипсоидные образования; в частности, фуллереновая структура может иметь форму углеродных нанотрубок или нановолокон.
Следует отметить, что второй электропроводящий элемент может быть образован электропроводящей углеродной структурой, целиком состоящей из одного или нескольких описанных выше аллотропов углерода. Например, второй электропроводящий элемент может быть образован исключительно графитом, или второй электропроводящий элемент может быть образован исключительно единственным слоем графена, или второй электропроводящий элемент может быть образован исключительно множеством перекрывающих друг друга слоев графена, или второй электропроводящий элемент может быть образован исключительно фуллереновой структурой из углеродных нанотрубок, или второй электропроводящий элемент может быть образован фуллереновой структурой из углеродных нановолокон.
Согласно одному из дополнительных вариантов углеродная структура может представлять собой структуру, образованную углеродными нитями, которые тесно соприкасаются друг с другом и образуют электропроводящее тело, или углеродными нитями, которые внедрены в матрицу из пластичной смолы, и в этом случае углеродные нити могут находиться вблизи друг друга и быть электрически соединены друг с другом на заданных отрезках, таких как их концы.
В 115-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих девяти особенностей, в котором первый электропроводящий элемент содержит несущую подложку, на которой находится соответствующая углеродная структура и, по меньшей мере, один защитный слой, покрывающий углеродную структуру со стороны, противоположной стороне несущей подложки, при этом углеродная структура необязательно помещается между двумя противоположными защитными слоями, защитный слой, противоположный несущей подложке, образует поверхность нагрева внешнего нагревателя; углеродная структура первого электропроводящего элемента необязательно содержит множество перекрывающих друг друга слоев графена, образующих углеродную структуру плоской формы.
2
2
В 116-й особенности согласно предыдущей особенности углеродная структура первого электропроводящего элемента внешнего нагревателя имеет поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 5 мкм и шириной, по меньшей мере, 3 мм, необязательно поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 10 мкм и шириной, по меньшей мере, 5 мм и среднее удельное сопротивление более 5 Ω⋅мм/м, необязательно от 15 до 25 Ω⋅мм/м.
В 117-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих одиннадцати особенностей, в котором второй электропроводящий элемент содержит несущую подложку, на которой находится соответствующая углеродная структура и, по меньшей мере, один защитный слой, покрывающий углеродную структуру со стороны, противоположной стороне несущей подложки, при этом углеродная структура необязательно помещается между двумя противоположными защитными слоями, защитный слой, противоположный несущей подложке, образует поверхность нагрева внутреннего нагревателя; углеродная структура второго электропроводящего элемента необязательно содержит множество перекрывающих друг друга слоев графена, образующих углеродную структуру плоской формы.
2
2
В 118-й особенности согласно предыдущей особенности углеродная структура второго электропроводящего элемента внутреннего нагревателя имеет поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 5 мкм и шириной, по меньшей мере, 5 мм, необязательно поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 10 мкм и шириной, по меньшей мере, 10 мм и среднее удельное сопротивление более 2Ω⋅мм/м, необязательно более 5Ω⋅мм/м.
В 120-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих тринадцати предыдущих особенностей, содержащее контур охлаждения, связанный с верхним приспособлением и сконфигурированный на охлаждение внутреннего нагревателя и внешнего нагревателя, при этом контуром охлаждения управляет управляющее устройство, которое дополнительно сконфигурировано на обеспечение циркуляции охлаждающей жидкости в контуре охлаждения и регулирование температуры охлаждающей жидкости.
В 121-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих четырнадцати особенностей, в котором блок электропитания содержит:
по меньшей мере, один электроимпульсный трансформатор,
по меньшей мере, одну электрическую цепь, соединяющую электроимпульсный трансформатор с первым электропроводящим элементом и вторым электропроводящим элементом; или
по меньшей мере, первый электроимпульсный трансформатор и первую электрическую цепь, соединяющую первый электроимпульсный трансформатор с первым электропроводящим элементом, и
по меньшей мере, второй электроимпульсный трансформатор и вторую электрическую цепь, соединяющую второй электроимпульсный трансформатор со вторым электрическим импедансом,
при этом управляющее устройство сконфигурировано на воздействие на блок электропитания с целью независимой подачи электрического тока заданного напряжения в первый и второй электропроводящие элементы.
В 122-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих пятнадцати предыдущих особенностей, дополнительно содержащее:
первый датчик температуры, сконфигурированный на обнаружение температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя и передачу сигнала первой температуры, соответствующего обнаруженной температуре,
второй датчик температуры для обнаружения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя и передачи сигнала второй температуры, соответствующего обнаруженной температуре,
при этом управляющее устройство соединено с первым датчиком температуры и со вторым датчиком температуры и сконфигурировано на:
прием сигнала первой температуры и управление блоком электропитания с целью электропитания первого электропроводящего элемента необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к первому электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения на основании сигнала первой температуры и желаемой величины первой температуры,
прием сигнала второй температуры и управление блоком электропитания с целью электропитания второго электропроводящего элемента необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого ко второму электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения на основании сигнала второй температуры и желаемой величины второй температуры.
В 123-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих шестнадцати особенностей, в котором:
верхнее приспособление содержит нагревательную головку, имеющую соответствующую активную поверхность,
внешний нагреватель и внутренний нагреватель установлены на нагревательной головке,
нагревательная головка сконфигурирована занимать положение термосваривания пленки, предпочтительно соответствующее второму рабочему состоянию верхнего и нижнего приспособлений, в положении термосваривания пленки, по меньшей мере, поверхность нагрева внешнего нагревателя сконфигурирована прижимать соответствующую верхняя поверхность участка пленки и обеспечивать термосваривание участка пленки с нижележащей, по меньшей мере, одной подложкой, и необязательно в положении термосваривания пленки поверхность нагрева внутреннего нагревателя сконфигурирована на вхождение в контакт с верхней поверхностью участка пленки или нахождение на заданном расстоянии от нее, при этом управляющее устройство сконфигурировано на управление упаковочным узлом таким образом, что во время каждого цикла нагрева нагревательная головка остается в положении термосваривания пленки, по меньшей мере, в течение первого дискретного временного интервала, предпочтительно вплоть до окончания первого дискретного временного интервала.
В 124-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих семнадцати особенностей, в котором:
верхнее приспособление содержит нагревательную головку, имеющую соответствующую активную поверхность,
внешний нагреватель и внутренний нагреватель установлены на нагревательной головке,
поверхность нагрева внутреннего нагревателя и поверхность нагрева внешнего нагревателя имеют кольцевую форму и являются частью активной поверхности, при этом поверхность нагрева внешнего нагревателя находится на определенном расстоянии от поверхности нагрева внутреннего нагревателя и окружает ее,
в положении в радиальном направлении внутри поверхности нагрева внутреннего нагревателя нагревательная головка имеет центральное углубление фиксированного объема, которое при нахождении верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии по вертикали отходит от нижнего приспособления и образует пространство, в котором может помещаться, по меньшей мере, часть продукта, находящегося на подложке, помещающейся в одном из гнезд;
или в котором:
верхнее приспособление содержит нагревательную головку с соответствующей активной поверхностью,
внешний нагреватель и внутренний нагреватель установлены на нагревательной головке,
поверхность нагрева внешнего нагревателя и поверхность нагрева внутреннего нагревателя лежат в общей плоскости и являются частью активной поверхности, и
поверхность нагрева внешнего нагревателя находится на определенном расстоянии по радиусу от поверхности нагрева внутреннего нагревателя и окружает ее;
или в котором
верхнее приспособление содержит нагревательную головку с соответствующей активной поверхностью,
внешний нагреватель и внутренний нагреватель установлены на нагревательной головке,
поверхность нагрева внешнего нагревателя и поверхность нагрева внутреннего нагревателя являются частью активной поверхности,
нагревательная головка содержит центральный корпус, в котором помещается внутренний нагреватель, и внешний корпус, в котором помещается внешний нагреватель и который окружает центральный корпус, внешний корпус и центральный корпус сконфигурированы на относительное движение и образование центрального углубления, объем которого определяется положением внешнего корпуса относительно центрального корпуса, при этом центральное углубление расположено таким образом, что при нахождении верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии по вертикали отходит от вверх от нижнего приспособления и образует пространство, в котором может помещаться часть продукта, находящегося на подложке.
В 125-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих восемнадцати особенностей, в котором:
нагревательная головка содержит средство, сконфигурированное приведение в действие в зависимости от активной поверхности, с целью удержания одного или нескольких участков пленки в контакте с активной поверхностью; или
устройство содержит удерживающее средство, сконфигурированное на воздействие на продольные противоположные границы пленки с целью удержания одного или нескольких участков пленки в положении, совмещенном с нагревательной головкой и одним или несколькими гнездами.
В 126-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих девятнадцати особенностей, в котором каждое из гнезд сконфигурировано на размещение соответствующей подложки, имеющей основание, боковую стенку, отходящую вверх от основания и верхний край, отходящий в радиальном направлении от боковой стенки,
при этом устройство дополнительно содержит:
опорную раму,
узел подачи пленки, сконфигурированный на подачу непрерывной пленки;
блок резки пленки, воздействующий на непрерывную пленку и сконфигурированный, по меньшей мере, на поперечную резку непрерывной пленки, при этом блок резки пленки находится снаружи или внутри упаковочного узла,
узел привода, который при нахождении блока резки снаружи упаковочного узла сконфигурирован на протяжку отрезанных листов пленки из блока резки внутрь упаковочного узла в положение над одной или несколькими соответствующими подложками, помещающимися в соответствующих гнездах,
или который при нахождении блока резки внутри упаковочного узла сконфигурирован на протяжку непрерывной пленки из уза подачи пленки узла подачи пленки внутрь упаковочного узла в положение над одной или несколькими соответствующими подложками, помещающимися в соответствующих гнездах,
при этом управляющее устройство соединено с упаковочным узлом и сконфигурировано на передачу упаковочному узлу команды перехода из первого рабочего состояния во второе рабочее состояние и наоборот, верхнее приспособление и нижнее приспособление во взаимодействии образуют упаковочную камеру, закрытую, необязательно герметично закрытую во втором рабочем состоянии.
В 127-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих двадцати особенностей, содержащее, по меньшей мере, одно из следующего:
вакуумную установку, соединенную с упаковочной камерой и сконфигурированную на удаление газа из упаковочной камеры, при этом вакуумная установка необязательно содержит, по меньшей мере, один вакуумный насос и, по меньшей мере, одну выпускную трубу, соединяющую внутреннее пространство упаковочной камеры с вакуумным насосом,
управляющее устройство, дополнительно сконфигурированное на управление вакуумной установкой с целью отвода газа из упаковочной камеры, по меньшей мере, при нахождении упаковочного узла во втором рабочем состоянии и при герметичной закрытой упаковочной камере; и
средство обеспечения регулируемой газовой среды, соединенное с упаковочной камерой и сконфигурированное на нагнетание потока в упаковочную камеру газа, при этом средство обеспечения регулируемой газовой среды необязательно содержит, по меньшей мере, один нагнетатель и, по меньшей мере, одну нагнетательную трубу, соединяющую внутреннее пространство упаковочной камеры с нагнетателем,
2
2
управляющее устройство дополнительно сконфигурировано на управление средством обеспечения регулируемой газовой среды с целью нагнетания потока газа, по меньшей мере, при нахождении упаковочного узла во втором рабочем состоянии и при герметичной закрытой упаковочной камере; средство обеспечения регулируемой газовой среды сконфигурировано на нагнетание в упаковочную камеру определенного количества одного или нескольких газов, включающих N, O2 и СО, которое отличается от количества этих же газов, присутствующих в атмосферном воздухе при температуре 20°С на уровне моря (при давлении 1 атмосфера),
устройство необязательно содержит как вакуумную установку, таки и средство обеспечения регулируемой газовой среды, а управляющее устройство сконфигурировано на управление средством обеспечения регулируемой газовой среды с целью начала нагнетания потока газа с заданной задержкой после приведения в действие вакуумной установки или после достижения заданного уровня вакуума внутри упаковочной камеры,
управляющее устройство необязательно сконфигурировано на управление средством обеспечения регулируемой газовой среды с целью начала нагнетания потока газа в то время, как продолжается отвод газа из упаковочной камеры.
В 128-й особенности предложено устройство согласно любой из предыдущих двадцати одной особенности, в котором управляющее устройство сконфигурировано на:
получение желаемой величины первой температуры и желаемой величины второй температуры, необязательно посредством пользовательского интерфейса, соединенного с управляющим устройством, или
прием информации, идентифицирующей тип пленки, которую предполагается использовать, необязательно посредством пользовательского интерфейса, соединенного с управляющим устройством, и определение желаемой величины первой температуры и второй температуры на основании этой информации,
управление блоком электропитания с целью электропитания внешнего нагревателя на основании желаемой величины первой температуры,
управление блоком электропитания с целью электропитания внутреннего нагревателя на основании желаемой величины второй температуры.
В 129-й особенности предложено устройство для упаковывания продукта (Р) согласно любой из предыдущих особенностей путем:
термосваривания термоусадочной пленки с подложкой, на которую ранее был помещен продукт (Р), или
путем помещения, по меньшей мере, одной термоусадочной пленки вокруг продукта (Р) и затем термосваривания одного или нескольких участков термоусадочной пленки друг с другом.
В 130-й особенности предложен способ упаковывания продукта (Р), находящегося на подложке, которая имеет основание и боковую стенку, с использованием устройства согласна любой из предыдущих особенностей, включающий следующие стадии:
помещения одной или нескольких подложек в соответствующее одно или несколько гнезд,
помещения, по меньшей мере, одного участка пленки или, по меньшей мере, одного лист пленки над соответствующей одной или несколькими подложками, помещающимися в одной или нескольких гнездах,
удержания первого и второго приспособлений в первом рабочем состоянии в течение времени, достаточного для установки подложек и соответствующего участка или листа пленки в надлежащее положение,
перемещения верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии при нахождении участка или листа пленки в положении над соответствующей подложкой или подложками необязательно на определенном расстоянии, достаточном для циркуляции газа внутри подложки,
при этом во втором рабочем состоянии верхнее и нижнее приспособления необязательно образуют герметично закрытую упаковочную камеру, а способ включает отвод газа из герметично закрытой упаковочной камеры и/или нагнетание в упаковочную камеру газовой смеси регулируемого состава,
стадия термосваривания участка или листа пленки с подложкой включает следующие подстадии:
- введения поверхности нагрева внешнего нагревателя в контакт с участком или листом пленки и тем самым с верхней поверхностью подложки или подложек, помещающихся в гнезде или гнездах,
- повышения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до первой температуры,
- поддержания температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя на уровне, по меньшей мере, первой температуры в течение первого дискретного временного интервала, снижения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до уровня ниже первой температуры,
- введения поверхности нагрева внутреннего нагревателя в контакт с верхней поверхностью участка пленки или ее помещения на заданном расстоянии от нее,
- повышения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до второй температуры, отличающейся от первой температуры, поддержания температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя на уровне, по меньшей мере, второй температуры в течение второго дискретного временного интервала, снижения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до уровня ниже второй температуры,
помещения верхнего и нижнего приспособлений в первое рабочее состояние,
удаления нескольких подложек с плотно зафиксированной пленкой из упаковочного узла.
В 131-й особенности предложено устройство согласно предыдущим особенностям, в котором термосваривание включает нагрев внешним нагревателем внешней полосы участка или листа пленки и нагрев внутренним нагревателем внутренней области того же участка или листа пленки, расположенного в радиальном направлении внутри внешней полосы,
при этом пленка не является термоусадочной, а первая температура равна второй температуре, или пленка является термоусадочной, а вторая температура является более низкой, чем первая температура.
В 132-й особенности предложен способ согласно любой из предыдущих двух особенностей, в котором первый дискретный период времени имеет длительность от 0,2 до 5 секунд, в частности, от 0,5 до 1,5 секунды, а второй дискретный период времени имеет длительность от 0,2 до 5 секунд, в частности, от 0,5 до 1,5 секунды.
В 133-й особенности предложен способ согласно любой из предыдущих трех особенностей, в котором на стадии термосваривания повышение температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до второй температуры начинается после повышения температуры внешнего нагревателя до первой температуры, при этом второй дискретный временной интервал начинается с задержкой относительно начала первого временного интервала, а длительность первого дискретного временного интервала необязательно превышает длительность второго дискретного временного интервала.
В 134-й особенности предложен способ согласно любой из предыдущих четырех особенностей, включающий отвод газа из герметично закрытой упаковочной камеры до достижения давлении от 100 до 300 мбар, необязательно от 150 до 250 мбар внутри упаковочной камеры, а затем при нахождении участка или листа пленки на определенном расстоянии от горловины подложки нагнетание модифицированной газообразной среды в упаковочную камеру, при этом нагнетание потока газа с целью создания модифицированной среды необязательно происходит в то время, как продолжается отвод газа с тем, чтобы сократить время создания модифицированной среды.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет лучше понято из следующего далее подробного описания, приведенного в качестве примера, а не ограничения, со ссылкой на сопровождающие его чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан схематический вид сбоку устройства согласно особенностям изобретения с использованием рулонной пленки, которую предварительно разрезают на листы снаружи упаковочного узла, при этом предварительно разрезанные листы пленки термосваривают с подложкой, например, в форме лотка;
на фиг. 1А показан схематический вид сбоку устройства согласно особенностям изобретения с использованием рулонной пленки, которую подают в упаковочный узел, при этом пленку термосваривают с подложкой, например, в форме лотка и разрезают на отдельные листы непосредственно перед термосвариванием или после термосваривания;
на фиг. 2 показан схематический вид спереди первого варианта осуществления упаковочного узла, который может использоваться в проиллюстрированном на фиг.1Упаковочном устройстве согласно особенностям изобретения;
на фиг. 3-11 показаны схематические виды спереди первого варианта осуществления проиллюстрированного на фиг. 2 упаковочного узла, на которых представлены последовательные стадии способа упаковывания; проиллюстрированные устройство и способ могут использоваться, например, для термосваривания крышки и лотка с модифицированной средой или обычно средой;
на фиг. 12 показана диаграмма, по первой оси которой отложены стадии способа упаковывания, выполняемого проиллюстрированным на фиг. 1 Устройством с использованием проиллюстрированного на фиг. 2-11 упаковочного узла, а по второй оси отложено время в секундах, при этом временные интервалы каждой стадии способа упаковывания представлены как области, закрашенные серым цветом;
на фиг. 13 показан схематический вид спереди второго варианта осуществления упаковочного узла, который может использоваться в проиллюстрированном на фиг.1Упаковочном устройстве согласно особенностям изобретения;
на фиг. 14-21 показаны схематические виды спереди второго варианта осуществления проиллюстрированного на фиг. 13 упаковочного узла, на которых представлены последовательные стадии способа упаковывания; проиллюстрированные устройство и способ могут использоваться, например, для термосваривания крышки и лотка с модифицированной средой или обычно средой;
на фиг. 22 показана диаграмма, по первой оси которой отложены стадии способа упаковывания, выполняемого проиллюстрированным на фиг. 1 Устройством с использованием проиллюстрированного на фиг. 13-21 упаковочного узла, а по второй оси отложено время в секундах, при этом временные интервалы каждой стадии способа упаковывания представлены как области, закрашенные серым цветом;
на фиг. 23 показан схематический вид спереди третьего варианта осуществления упаковочного узла, который может использоваться в проиллюстрированном на фиг.1Упаковочном устройстве согласно особенностям изобретения; показанный упаковочный узел содержит два верхних приспособлений, которые способны поворачиваться; в качестве альтернативы, может использоваться упаковочный узел, имеющий только одно верхнее приспособление и передаточное устройство для перемещения предварительно отрезанных листов пленки в упаковочный узел, как показано на фиг. 1;
на фиг. 24-30 показаны схематические виды спереди третьего варианта осуществления проиллюстрированного на фиг. 23 упаковочного узла, на которых представлены последовательные стадии способа упаковывания; проиллюстрированные устройство и способ могут использоваться, например, для термосваривания крышки и лотка с модифицированной средой или обычно средой;
на фиг. 31 показана диаграмма, по первой оси которой отложены стадии способа упаковывания, выполняемого проиллюстрированным на фиг. 1 устройством с использованием проиллюстрированного на фиг. 23-30 упаковочного узла, а по второй оси отложено время в секундах, при этом временные интервалы каждой стадии способа упаковывания представлены как области, закрашенные серым цветом;
на фиг. 32 показан перспективный вид первой альтернативной нагревательной головки согласно особенностям изобретения;
на фиг. 32А показан первый вариант конструкции первого электропроводящего элемента в частичном поперечном разрезе в плоскости сечения А-А на фиг. 32;
на фиг. 32Б показан второй вариант конструкции первого электропроводящего элемента в частичном поперечном разрезе в плоскости сечения А-А на фиг. 32;
на фиг. 33 показан перспективный вид второй альтернативной нагревательной головки согласно особенностям изобретения;
на фиг. 33А показан первый вариант конструкции второго электропроводящего элемента в частичном поперечном разрезе в плоскости сечения С-С на фиг. 33;
на фиг. 33В показан второй вариант конструкции второго электропроводящего элемента в частичном поперечном разрезе в плоскости сечения С-С на фиг. 33;
на фиг. 34 показан перспективный вид третьей нагревательной головки согласно особенностям изобретения;
на фиг. 34А показана конструкция первого электропроводящего элемента, в частичном поперечном разрезе в плоскости сечения D-D на фиг. 34;
на фиг. 34В показана конструкция второго электропроводящего элемента в частичном поперечном разрезе в плоскости сечения Е-Е на фиг. 34; фиг. 32-34 (и, соответственно, поперечные разрезы на фиг. 32А, 32Б, 33А, 33Б, 34А, 34Б) представлены перевернутыми относительно рабочего состояния проиллюстрированных на них элементов;
на фиг. 35 показан схематический вид блока электропитания и управляющего устройства для управления питанием, в частности, электропитанием нагревателя или нагревателей согласно особенностям изобретения;
на фиг. 36 показан перспективный вид нагревательной планки согласно особенностям изобретения, которая может использоваться в устройстве, проиллюстрированном на фиг. 37 и 38;
на фиг. 37 показан схематический вид сбоку дополнительного устройства согласно особенностям изобретения; и
на фиг. 38 показана конструкция нагревателя проиллюстрированного на фиг. 37 устройства согласно особенностям изобретения.
Определения и условные обозначения
Следует отметить, что в подробном описании одинаковые элементы, показанные на различных фигурах, обозначены одинаковыми позициями. При этом фигуры могут быть представлены не в масштабе и, соответственно, показанные на них элементы и компоненты могут быть изображены схематически.
Хотя некоторые особенности изобретения могут найти применение для упаковывания продукта в упаковку исключительно из одной или нескольких пластмассовых пленок, далее в описании речь идет в основном об упаковывании продукта, помещающегося на подложке 4, с которой термосваривают пластмассовую пленку. Следует отметить, что продуктом необязательно может являться пищевой продукт.
Используемый термин "подложка 4" означает преимущественно плоский элемент, на который помещен продукт, или контейнер, имеющий основание 4а, боковую стенку 4b и верхний край 4с, отходящий в радиальном направлении от боковой стенки 4b, при этом контейнер образует пространство, в котором помещается продукт.
Лотки или подложки 4 могут иметь прямоугольную или любую другую применимую форму, такую как круглая, квадратная, эллиптическая и т.д., и могут формироваться одновременно с процессом упаковывания, например, на участке высокотемпературного формообразования упаковочного устройства, или могут изготавливаться предварительно и затем подаваться в упаковочное устройство.
Следует также отметить, что описанные и заявленные особенности изобретения применимы к устройству или способу с использованием предварительно изготовленных лотков и к так называемым способам или устройствам высокотемпературного формообразования, то есть способам и устройствам, в которых подложку или лоток оперативно формируют из рулона пластмассы.
Углеродная структура
Используемый термин "углеродная структура" означает структуру, обладающей электропроводящей способностью.
Электропроводящая углеродная структура включает (или содержит исключительно) один или несколько аллотропов углерода из группы:
графитовой структуры,
однослойной или многослойной графеновой структуры,
фуллереновой структуры, в которой атомы углерода связаны друг с другом в сферические, трубчатые, волокнистые или эллипсоидные образования; в частности, фуллереновая структура может иметь форму углеродных нанотрубок или нановолокон.
Следует отметить, что описанные электропроводящие элементы (первый и/или второй) могут быть образованы электропроводящей углеродной структурой, целиком состоящей из одного или нескольких описанных выше аллотропов углерода.
Например, первый и/или второй электропроводящий элемент может быть образован исключительно графитом, или может быть образован исключительно единственным слоем графена, или может быть образован исключительно множеством перекрывающих друг друга слоев графена, или может быть образован исключительно фуллереновой структурой из углеродных нанотрубок, или может быть образован фуллереновой структурой из углеродных нановолокон, или может быть образован исключительно сочетанием одного или нескольких из упомянутых аллотропов углерода. Согласно одному из дополнительных вариантов электропроводящая углеродная структура может представлять собой структуру, образованную углеродными нитями, которые тесно соприкасаются друг с другом и образуют электропроводящее тело, или углеродными нитями, которые внедрены в матрицу из пластичной смолы, и в этом случае углеродные нити могут находиться вблизи друг друга и быть электрически соединены друг с другом на заданных отрезках, таких как их концы.
В зависимости от конкретной структуры и доступной для изготовителя технологии углеродная структура может наноситься на подложку с формирования нагревателя различными способами; например, полоса или слой или нить углеродной структуры может быть приклеена к подложке; или полоса или слой или нить может быть сформирована из частиц, осажденных на подожку (например, распыленных или нанесенных), или любая из упомянутых углеродных структур может быть внедрена в полимерную матрицу в процессе изготовления (например, внедрена в армированную полимерную матрицу).
Лотки
Когда подложка имеет форму лотка, он может быть изготовлен из однослойного или предпочтительно многослойного полимерного материала.
В случае однослойного материала применимыми полимерами являются например, полистирол, полипропилен, сложные полиэфиры, полиэтилен высокой плотности, поли(молочная кислота), ПВХ и т.п. во вспененном или твердом виде.
3
2
3
2
3
2
Лоток 4 предпочтительно обладает газобарьерными свойствами. Такой термин, используемый в описании, относится к пленке или листу материала, который имеет скорость пропускания кислорода менее 200 см/(м⋅сутки⋅атм), менее 150 см/(м⋅сутки⋅атм), менее 100 см/(м⋅сутки⋅атм), измеренную согласно ASTM D-3985 при температуре 23°С и относительной влажности 0%.
Применимыми материалами для газобарьерных однослойных термопластичных лотков 4 являются, например, сложные полиэфиры, полиамиды и т.п.
Если лоток 4 изготовлен из многослойного материала, применимыми полимерами являются, например, гомо- и сополимеры этилена, гомо- и сополимеры пропилена, полиамиды, полистирол, сложные полиэфиры, поли(молочная кислота), ПВХ и т.п. Многослойной материал может являться частично твердым и частично вспененным.
Например, лоток 4 может содержать, по меньшей мере, один слой вспененного полимерного материала, выбранного из группы, включающей полистирол, полипропилен, сложные полиэфиры и т.п.
Многослойный материал может быть изготовлен путем соэкструзии всех слоев методами соэкструзии или путем клеевого или термического наслаивания, например, тонкой пленки, обычно называемой "прослойкой", на жесткую вспененную или твердую подложку.
Тонкая пленка может наслаиваться на поверхность лотка 4, соприкасающуюся с продуктом Р, или на поверхность, обращенную в противоположную сторону от продукта Р, или на обе стороны. В последнем случае пленки, наслаиваемые на обе поверхности лотка 4, могут являться одинаковыми или различаться. Для увеличения срока хранения упакованного продукта Р необязательно используется слой материала со свойствами кислородного барьера, например, сополимера (этилена и винилового спирта).
Газобарьерными полимерами, которые могу применяться в газобарьерном слое, являются ПВДХ, EVOH, полиамиды, сложные полиэфиры и их смеси. Толщину газобарьерного слоя устанавливают таким образом, чтобы лоток имел скорость пропускания кислорода, приемлемую для конкретного упакованного продукта.
Лоток также может содержать термосвариваемый слой. Обычно термосвариваемый слой выбирают из полиолефинов, таких как гомо- или сополимеры этилена, гомо- или сополимеры пропилена, сополимеры этилена и винилацетата, иономеры, и сложные гомо- и сополиэфиры, например, ПЭТГ (модифицированный гликолем полиэтилентерефталат).
В газобарьерном материале лотка могут присутствовать и в зависимости от конкретных смол, используемых в газобарьерном слое, предпочтительно присутствуют дополнительные слои, такие как клейкие слои для улучшения прилипания газобарьерного слоя к соседним слоям.
В случае многослойного материала, используемого для формирования лотка 4, часть этой структуры может быть вспенена, а часть не вспенена. Например, лоток 4 может содержать (от самого наружного слоя до самого внутреннего слоя, соприкасающегося с пищевым продуктом) один или несколько структурных слоев обычно из такого материала, как пенополистирол, сложный пенополиэфир или пенополипропилен, или листа, отлитого, например, из полипропилена, полистирола, поли(винилхлорида), сложного полиэфира или картона; газобарьерный слой и термосвариваемый слой.
Лоток 4 может быть изготовлен из листа вспененного полимерного материала, имеющего пленку, содержащую, по меньшей мере, один слой со свойствами кислородного барьера и, по меньшей мере, один поверхностный герметизирующий слой, наслоенный на поверхность, обращенную к упакованному продукту, в результате чего поверхностный герметизирующий слой является слоем лотка, соприкасающимся с пищевым продуктом. На наружную поверхность лотка может быть наслоена вторая, барьерная или небарьерная пленка.
Для пищевых продуктов, которые перед употреблением требуется нагревать в традиционной печи или СВЧ-печи, используют лотки 4, имеющие особые составы. Поверхность лотка, соприкасающаяся с продуктом, т.е. поверхность, участвующая в формировании уплотнения вместе с пленочной крышкой, содержит сложную полиэфирную смолу. Например, лоток может быть изготовлен из картона, покрытого сложным полиэфиром, или он быть изготовлен целиком из сложной полиэфирной смолы. Примерами применимых лотков для упаковки согласно изобретению являются лотки из КПЭТ, АПЕТ или АПЕТ/КПЭТ. Материал таких лотков может являться вспененным или не вспененным.
Лотки 4 для упаковок с крышками или плотно прилегающих упаковок, содержащие детали из вспененного материала, имеют общую толщину менее 8 мм, например, от 0,5 мм до 7,0 мм, чаще от 1,0 мм до 6,0 мм.
В случае жесткого лотка, не содержащего деталей из вспененного материала, общая толщина однослойного или многослойного термопластичного материала составляет менее 2 мм, например, может составлять от 0,1 мм до 1.2 мм, чаще от 0,2 мм до 1,0 мм.
Подложки
Подложки могут изготавливаться из тех же материалов и структур, которые описаны применительно к лоткам.
Пленка или пленочный материал, наносимый на лотки или подложки
На лоток 4 наносится пленка или пленочный материал 18 с целью формирования крышки (например, при упаковывании в условиях модифицированной среды) или упаковки, плотно прилегающей к лотку или подложке и повторяющей очертания продукта.
Пленка для плотно прилегающих упаковок может изготавливаться из гибкого многослойного материала, содержащего, по меньшей мере, первый наружный термосвариваемый слой, необязательной газобарьерный слой и второй наружный термостойкий слой. Наружный термосвариваемый слой может содержать полимер, способный привариваться к внутренней поверхности подложки, содержащей упаковываемые продукты, такой как, например, гомо- или сополимеры этилена, такие как ПЭНП, сополимеры этилена и альфа-олефинов, сополимеры этилена и акриловой кислоты, сополимеры этилена и метакриловой кислоты и сополимеры этилена и винилацетата, иономеры, сложные сополиэфиры, например, ПЭТГ. Необязательный газобарьерный слой предпочтительно содержит кислородонепроницаемые смолы, такие как ПВДХ, EVOH, полиамиды и смеси EVOH и полиамидов. Наружный термостойкий слой может быть изготовлен из гомо- или сополимеров этилена, сополимеров этилена и циклических олефинов, таких как сополимеры этилена и норборнена, гомо- или сополимеров пропилена, иономеров, (со)сложных полиэфиров, (со)полиамидов. Пленка также может содержать другие слои, такие как клейкие слои или объемные слои для увеличения толщины пленки и улучшения ее устойчивости к неправильному обращению и свойств после глубокой вытяжки. Особо применимыми объемными слоями являются иономеры, сополимеры этилена и винилацетата, полиамиды и сложные полиэфиры. Полимерные компоненты во всех слоях пленки могут содержать соответствующие количества добавок, которые обычно включают в такие композиции. Некоторые из этих добавок предпочтительно используют в наружных слоях или одном из наружных слоев, а некоторые другие предпочтительно используют во внутренних слоях. Эти добавки включают скользящие и противоблокирующие вещества, такие как тальк, воски, кварц и т.п., ингибиторы окисления, стабилизаторы, пластификаторы, наполнители, пигменты и красители, ингибиторы сшивания, усилители сшивания, поглотители ультрафиолетового излучения, поглотители запахов, поглотители кислорода, бактерициды, антистатики и подобные добавки, известные специалистам в области упаковочных пленок.
Один или несколько слоев пленки могут являться сшитыми с целью повышения прочности пленки и/или ее термостойкости. Сшивание может достигаться путем использования химических добавок или обработки слоев пленки облучением высокой энергии. Пленки для плотно прилегающего упаковывания обычно имеют малую усадку при нагреве в процессе цикла упаковывания. Эти пленки обычно имеют усадку менее 15% при 160°С, чаще менее 10%, еще чаще менее 8% как в продольном, так и поперечном направлениях (согласно ASTM D2732). Пленки обычно имеют толщину от 20 микрон до 200 микрон, чаще от 40 до 180 микрон, еще чаще от 50 микрон до 150 микрон.
Плотно прилегающие упаковки обычно являются "легкооткрывающимися", т.е. они легко открываются вручную, если разъединить два полотна, обычно начиная с точки, такой как угол упаковки, в которой верхнее полотно намеренно герметично не соединено с подложкой. С этой целью пленка или лоток может иметь известный из техники применимый состав, позволяющий легко открывать упаковку. Обычно с целью обеспечения возможности легко открывать упаковку корректируют состав уплотнителя и/или состав соседнего слоя лотка и/или пленки.
Чтобы открыть легкооткрывающуюся упаковку, могут использоваться различные механизмы.
В первом случае (механизм "легкого открывания путем отслаивания") упаковку открывают путем разделения пленки и лотка по границе уплотнения.
Во втором случае (механизм "нарушения адгезии") открывают упаковки сначала путем разрыва по толщине одного из термосвариваемых слоев, а затем отслаивания этого слоя от нижележащей подложки или пленки.
В третьем случае в основу положен механизм "разрыва сцепления", и легкое открывание упаковки достигается путем внутреннего разрыва уплотняющего слоя, который при этом разрывается вдоль плоскости, параллельной самому слою.
Из техники известны конкретные смеси для достижения таких механизмов открывания и обеспечения отслаивания пленки от поверхности лотка, такие как смеси, описанные в патенте ЕР 1084186.
С другой стороны, при использовании пленки 18 для создания крышки лотка 4 пленочный материал может быть получен методами соэкструзии или наслаивания. Служащие крышкой пленки могут иметь симметричную или асимметричную структуру и являться однослойными или многослойными.
Многослойные пленки имеют, по меньшей мере, два, чаще, по меньшей мере, пять, еще чаще, по меньшей мере, семь слоев. Общая толщина пленки может часто варьировать от 3 до 100 микрон, в частности, от 5 до 50 микрон, еще чаще от 10 до 30 микрон.
3
2
3
2
Пленки необязательно могут являться сшитыми. Сшивание может осуществляться путем облучения электронами высокой энергии в применимой дозировке, как известно из техники. Служащие крышкой пленки, описанные выше, могут являться термоусадочными или термоотверждающимися. Термоусадочные пленки обычно имеют показатель свободной усадки при 120°С, измеренный согласно ASTM D 2732, в интервале от 2% до 80%, чаще от 5% до 60%, еще чаще от 10% до 40% как в продольном, так и поперечном направлениях. Термоотверждающиеся пленки обычно имеют показатели свободной усадки менее 10% при 120°С, предпочтительно менее 5% как в продольном, так и поперечном направлениях (согласно ASTM D 2732). Служащие крышкой пленки обычно содержат, по меньшей мере, термосвариваемый слой и наружный плотно прилегающий слой, который обычно состоит из термостойких полимеров или полиолефина. Термосвариваемый слой обычно содержит термосвариваемый полиолефин, который в свою очередь содержит один полиолефин или смесь двух или более полиолефинов, таких как полиэтилен или полипропилен или их смесь. Термосвариваемому слою могут быть дополнительно приданы противовуалирующие свойства путем включения в его состав одной или нескольких противовуалирующих добавок или путем нанесения или распыления одной или нескольких противовуалирующих добавок на поверхность термосвариваемого слоя техническими средствами, хорошо известными из техники. Термосвариваемый слой может дополнительно содержать один или несколько пластификаторов. Плотно прилегающий слой может содержать сложные полиэфиры, полиамиды или полиолефины. В некоторых структурах в плотно прилегающем слое может выгодно использоваться смесь полиамида и сложного полиэфира. В большинстве случаев служащие крышкой пленки содержат барьерный слой. Пленки с барьерным слоем обычно имеют скорость пропускания кислорода (измеренную при температуре 23°С и относительной влажности 0% согласно ASTM D-3985) менее 100 см/(м⋅сутки⋅атм), чаще менее 80 см/(м⋅сутки⋅атм). Барьерный слой обычно состоит из термопластичной смолы, выбранной из продукта омыления или гидролиза сополимера этилена и винилацетата (EVOH), аморфного полиамида, поливинилиденхлорида и их смесей. Некоторые пленки содержат барьерный слой из EVOH, помещающийся между двумя полиамидными слоями. Плотно прилегающий слой обычно содержит сложные полиэфиры, полиамиды или полиолефины.
В некоторых случаях служащие крышкой пленки не содержат барьерного слоя. Обычно такие пленки содержат один или несколько упомянутых полиолефинов.
3
2
3
2
3
2
Небарьерные пленки обычно имеют скорость пропускания кислорода (измеренную при температуре 23°С и относительной влажности 0% согласно ASTM D-3985) от 100 см/(м⋅сутки⋅атм) до 10000 см/(м⋅сутки⋅атм), чаще до 6000 см/(м⋅сутки⋅атм).
Для пленочных крышек лотков, в которые упакованы полуфабрикаты, используются особые составы на основе сложных полиэфиров. Полиэфирные смолы в этих пленках могут составлять, по меньшей мере, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% по весу пленки. Эти пленки обычно используются в сочетании с подложками на основе сложных полиэфиров.
В частности, контейнер может быть изготовлен из картона, покрытого сложным полиэфиром, или может быть изготовлен целиком из полиэфирной смолы. Примерами применимых упаковочных контейнеров являются контейнеры из вспененного или не вспененного кристаллического полиэтилентерефталата (КПЭТ), аморфного полиэтилентерефталата (АПЕТ) или АПЕТ/КПЭТ.
Обычно в качестве служащей крышкой пленки используют двухосноориентированные пленки из полиэтилентерефталата (ПЭТ), поскольку ПЭТ обладает высокой термостойкостью при стандартных температурах нагрева/тепловой обработки пищевых продуктов. Двухосноориентированные пленки из сложных полиэфиров часто являются термоотверждающимися, т.е. не термоусадочными. С целью улучшения термосваривания служащей крышкой пленки из ПЭТ и контейнера пленку обычно снабжают термосвариваемым слоем из легкоплавкого материала. Термосвариваемый слой может быть экструдирован совместно с несущим слоем из ПЭТ (как описано в патенте ЕР 1529797 и заявке WO 2007/093495) или может быть нанесен на несущую пленку методом из раствора или экструзии (как описано в патентах US 2762720 и ЕР 1252008).
В частности, в случае упаковок для свежего красного мяса преимущественно используется двойная пленочная крышка, содержащая внутреннюю, проницаемую для кислорода пленку и наружную, непроницаемую для кислорода пленку. За счет сочетания этих двух пленок в значительной степени предотвращается обесцвечивание мяса, когда оно выступает выше стенок лотка, что является наиболее критической ситуации при упаковывании свежего мяса в барьерную пленку.
Эти пленки описаны, например, в патентах ЕР 1848635 и ЕР 0690012, содержание которых в порядке ссылки включено в настоящую заявку.
Служащая крышкой пленка может являться однослойной. В типичный состав однослойных пленок входят описанные сложные полиэфиры и их смеси или описанные полиолефины и их смеси.
Во всех описанных слоях пленки полимерные компоненты могут содержать соответствующие количества добавок, обычно включаемых в такие составы. Некоторые из этих добавок предпочтительно используют в наружных слоях или одном из наружных слоев, а некоторые другие предпочтительно используют во внутренних слоях. Эти добавки включают скользящие и противоблокирующие вещества, такие как тальк, воски, кварц и т.п., ингибиторы окисления, стабилизаторы, пластификаторы, наполнители, пигменты и красители, ингибиторы сшивания, усилители сшивания, поглотители ультрафиолетового излучения, поглотители запахов, поглотители кислорода, бактерициды, антистатики, противовуалирующие вещества или составы и подобные добавки, известные специалистам в области упаковочных пленок.
Пленки, применимые в качестве крышки, могут быть предпочтительно перфорированы, чтобы упакованный пищевой продукт мог дышать.
Эти пленки могут быть перфорированы различными методами, известными из техники с использованием лазерных или механических средств, таких как валики, снабженные несколькими иглами.
Число перфораций на единицу площади пленки и их размеры влияют на газопроницаемость пленки.
3
2
3
2
Микроперфорированные пленки обычно имеют скорость пропускания кислорода (измеренную при температуре 23°С и относительной влажности 0% согласно ASTM D-3985) от 2500 см/(м⋅сутки⋅атм) до 1000000 см/(м⋅сутки⋅атм).
3
2
Макроперфорированные пленки обычно имеют скорость пропускания кислорода (измеренную при температуре 23°С и относительной влажности 0% ASTM D-3985) более 1000000 см/(м⋅сутки⋅атм).
Кроме того, описанные в изобретении пленки, применимые крышках, могут обеспечивать прочное или отслаивающееся уплотнение подложек. Один из способов измерения усилия для отделения отслаивающегося уплотнения, называемого в описании "усилием отслаивания", описан в ASTM F-88-00. Приемлемые величины усилия отслаивания находятся в интервале от 100 г/25 мм до 850 г/25 мм, от 150 г/25 мм до 800 г/25 мм, от 200 г/25 мм до 700 г/25 мм.
Желаемая прочность уплотнения достигается за счет конкретной конструкции лотка и состава крышки.
Обычно на одном или нескольких описанных слоях служащей крышкой пленки может быть напечатана полезная для потребителя информация, помещено привлекательное изображение и/или товарный знак или другая рекламная информация с целью способствовать розничной продаже упакованного продукта. Печать на пленках может осуществляться любым применимым способом, таким как трафаретная печать, глубокая печать или флексографская печать в качестве наиболее известных из техники.
Определения и условные обозначения, касающиеся материалов
ПВДХ является любой из сополимеров винилиденхлорида, в котором большую долю сополимера составляет винилиденхлорид, а меньшую долю составляет один или несколько ненасыщенных мономеров, которые могут быть сополимеризованы с ним, обычно винил хлорид и аклилакриты или метакрилаты (например, метилакрилат или метакрилат) и их смеси в различных соотношениях. Обычно барьерный слой из ПВДХ содержит пластификаторы и/или стабилизаторы, известные из техники.
Используемый в описании термин EVOH включает омыленные или гидролизованные сополимеры этилена и винилацетата и относится к сополимерам этилена и винилового спирта с молярным содержанием этиленового сомономера предпочтительно от около 28% до около 48%, более предпочтительно от около 32 до около 44 и степенью омыления, по меньшей мере, 85%, предпочтительно, по меньшей мере, 90%.
Используемый в описании термин "полиамиды" относится к гомо- и со- или терполиамидам. Этот термин конкретно включает алифатические полиамиды или сополиамиды, например, полиамид 6, полиамид 11, полиамид 12, полиамид 6/6, полиамид 6/9, полиамид 6/10, полиамид 6/12, сополиамид 6/9, сополиамид 6/10, сополиамид 6/12, сополиамид 6/66, сополиамид 6/69, ароматические или частично ароматические полиамиды или сополиамиды, такие как полиамид 6I, полиамид 6I/6T, полиамид MXD6, полиамид MXD6/MXDI и их смеси.
Используемый в описании термин "сополимер" относится к полимеру, полученному из мономеров двух или более типов, и включает терполимеры. Гомополимеры этилена включают полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) и полиэтилен низкой плотности (ПЭНП). Сополимеры этилена включают сополимеры этилена и альфа-олефинов и сополимеры этилена и ненасыщенных простых эфиров. Сополимеры этилена и альфа-олефинов обычно включают сополимеры этилена и одного или нескольких сомономеров, выбранных из альфа-олефинов, имеющих от 3 до 20 атомов углерода, таких как 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен, 4-метил-1-пентен и т.п.
3
3
3
3
Сополимеры этилена и альфа-олефинов обычно имеют плотность в интервале от около 0,86 до около 0,94 г/см. Подразумевается, что термин линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП) обычно включает группу сополимеров этилена и альфа-олефинов, плотность которых находится в интервале от около 0,915 до около 0,94 г/см, в частности, от около 0,915 до около 0.925 г/см. Иногда линейный полиэтилен с плотностью в интрвале от около 0,926 до около 0,94 г/см, называют полиэтиленом средней плотности (ЛПЭСП). Сополимеры этилена и альфа-олефинов меньшей плотности могут называться полиэтиленом очень низкой плотности (ПЭОНП) и полиэтиленом сверхнизкой плотности (ПЭСНП). Сополимеры этилена и альфа-олефинов могут быть получены методами гетерогенной или гомогенной полимеризации.
Другим применимым сополимером этилена является сополимер этилена и ненасыщенных сложных эфиров, которым является сополимер этилена и одного или нескольких мономерных ненасыщенных сложных эфиров. Применимые ненасыщенные сложные эфиры включают виниловые сложные эфиры алифатических карбоновых кислот, имеющие от 4 до 12 атомов углерода, такие как винилацетат, и алкильные сложные эфиры акриловой или метакриловой кислоты, имеющие от 4 до 12 атомов углерода.
Иономеры являются сополимерами этилена и ненасыщенной монокарбоновой кислоты, в которых карбоновая кислота нейтрализована ионом металла, такого как цинк или предпочтительно натрий.
Применимые сополимеры пропилена включают сополимеры пропилена и этилена, которые являются сополимерами пропилена и этилена с преобладающим процентным содержанием по весу пропилена, и терполимеры пропилена, этилена и бутена, которые являются сополимерами пропилена, этилена и 1-бутена.
Используемый в описании термин "полиолефин" относится к любому полимеризованному олефину, который может являться линейным, разветвленным, циклическим, алифатическим, ароматическим, замещенным или незамещенным. Более точно, термин "полиолефин" включает гомополимеры олефина, сополимеры олефина, сополимеры олефина и не являющегося олефином сомономера, способного к сополимеризации с олефином, такие как виниловые мономеры, их модифицированные полимеры и т.п. Конкретные примеры включают гомополимер полиэтилена, гомополимер полипропилена, гомополимер полибутена, сополимер этилена и альфа-олефина, сополимер пропилена и альфа-олефина, сополимер бутена и альфа-олефина, сополимер этилена и ненасыщенных сложных эфиров, сополимер этилена и ненасыщенных кислот (например, сополимер этилена и этилакрилата, сополимер этилена и бутилакрилата, сополимер этилена и метилакрилат, сополимер этилена и акриловой кислоты, и сополимер этилена и метакриловой кислоты), сополимер этилена и винилацетата, иономерную смолу, полиметилпентен и т.д.
Используемый в описании термин "сложный полиэфир" относится к сложным гомо- и сополиэфирам, при этом сложными гомополиэфирами являются полимеры, полученные в результате конденсации одной дикарбоновой кислоты с одним диолом, а сложными сополиэфирами являются полимеры, полученные в результате конденсации одной или нескольких дикарбоновых кислот с одним или несколькими диолами. Применимыми сложными полиэфирными смолами являются, например, сложные полиэфиры этиленгликоля и терефталевой кислоты, т.е. поли(этилентерефталата) (ПЭТ). Предпочтение отдается сложным полиэфирам, которые содержат звенья этилена и включают, по меньшей мере, 90 мол. %, более предпочтительно, по меньшей мере, 95 мол. %, звеньев терефталата в пересчете на звенья дикарбоксилата. Остальные мономерные звенья выбирают из других дикарбоновых кислот или диолов. Другим применимым ароматическими дикарбоновыми кислотами предпочтительно являются изофталевая кислота, фталевая кислота, 2,5-, 2,6- или 2,7-нафталиндикарбоновая кислота. Из циклоалифатических дикарбоновых кислот следует упомянуть циклогександикарбоновые кислоты (в частности, циклогексан-1,4-дикарбоновую кислоту). Из алифатических дикарбоновых кислот особо применимыми являются (С3-С19)-дикарбоновые кислоты, в частности, янтарная кислота, себациновая кислота, адипиновая кислота, азелаиновая кислота, пробковая кислота или пимелиновая кислота. Применимыми диолами являются, например, алифатические диолы, такие как этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль, 1,3-бутандиол, 1,4- бутандиол, 1,5-пентандиол, 2,2- диметил-1,3-пропандиол, неопентилгликоль и 1,6-гександиол, и циклоалифатические диолы, такие как 1,4-циклогександиметанол и 1,4-циклогександиол, необязательно содержащие гетероатомы диолы, имеющие одно или несколько колец.
В качестве сложных полиэфирных смол в несущей пленке также могут использоваться сложные сополиэфирные смолы, полученные из одной или нескольких дикарбоновых кислот или их низших алкильных сложных эфиров (содержащих до 14 атомов углерода) с одним или несколькими гликолями, в частности, алифатическим или циклоалифатическим гликолем. Применимые дикарбоновые кислоты включают ароматические дикарбоновые кислоты, такие как терефталевая кислота, изофталевая кислота, фталевая кислота, или 2,5-, 2,6- или 2,7-нафталиндикарбоновая кислота, и алифатические дикарбоновые кислоты, такие как янтарная кислота, себациновая кислота, адипиновая кислота, азелаиновая кислота, пробковая кислота или пимелиновая кислота. Применимые гликоли включают алифатические диолы, такие как этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 2,2-диметил-1,3-пропандиол, неопентилгликоль и 1,6-гександиол, и циклоалифатические диолы, такие как 1,4-циклогександиметанол и 1,4-циклогександиол. Примерами таких сложных сополиэфиров являются (i) сложные сополиэфиры азелаиновой кислоты и терефталевой кислоты с алифатическим гликолем, предпочтительно этиленгликолем; (ii) сложные сополиэфиры адипиновой кислоты и терефталевой кислоты с алифатическим гликолем, предпочтительно этиленгликолем; (iii) сложные сополиэфиры себациновой кислоты и терефталевой кислоты с алифатическим гликолем, предпочтительно бутиленгликолем; (iv) сложные сополиэфиры этиленгликоля, терефталевой кислоты и изофталевой кислоты. Применимые аморфные сложные сополиэфиры получены из алифатического диола и циклоалифатического диола с одной или несколькими дикарбоновыми кислотами, предпочтительно ароматической дикарбоновой кислотой. Типичные аморфные сложные сополиэфиры включают сложные сополиэфиры терефталевой кислоты с алифатическим диолом и циклоалифатическим диолом, в особенности, этиленгликолем и 1,4-циклогександиметанолом.
Подробное описание
Первый вариант осуществления устройства 1
Рассмотрим фиг. 1А и 2-12. В частности, на фиг. 1А показано устройство 1 для упаковывания продукта Р, помещающегося в лотке 4. Устройство 1 приспособлено для упаковывания продукта Р в условиях модифицированной среды путем помещения пластмассовой пленки 18 на верхний край 4с лотка 4 после создания модифицированной газообразной среды внутри лотка 4 и/или вакуумного упаковывания продукта Р в плотно прилегающую пленку, когда тонкая пластмассовая пленка охватывает продукт и плотно прилегает к верхнему краю и к внутренней поверхности подложки, а также к поверхности продукта, в результате чего внутри упаковки остается, если вообще остается, минимальное количество воздуха. Устройство 1 также может применяться, когда на лоток или подложку помещают лист пленки без создания вакуума или модифицированной среды.
Устройство 1 содержит раму 2, транспортный узел 3 для перемещения лотка 4, узел 5 привода и упаковочный узел 8.
Проиллюстрированный на чертежах лоток 4 имеет основание 4а, боковую стенку 4b, отходящую от основания и ограничивающую пространство, в котором может помещаться продукт Р, и верхний край 4с, отходящий в радиальном направлении от боковой стенки 4b; в проиллюстрированном примере верхний край 4 с имеет горизонтальный плоский участок, образующий оптимальную поверхность термосваривания для плотной фиксации пластмассовой пленки.
Рама 2 образует основной корпус устройства 1 и служит опорой для различных деталей устройства 1, описанных далее.
Транспортный узел 3 содержит плоскость 20 скольжения (которой может являться физическая плоскость, в которой лежат и по которой плавно перемещаются лотки или подложки, или идеальная плоскость, по которой направляются лотки, например, с помощью направляющих). Плоскость 20 скольжения образована на верхнем участке рамы, и ей соответствует конвейер 46. В проиллюстрированном примере транспортный узел 3 опирается на раму 2, например, прикреплен к ней, в результате чего плоскость 20 скольжения является преимущественно горизонтальной, а конвейер 46 перемещает лотки или подложки 4 в горизонтальном направлении, указанном стрелкой А1 на фиг. 1. Транспортный узел 3, установленный на раме 2, сконфигурирован на перемещение подложки или лотка 4 по заданной траектории от участка загрузки, на котором находятся подложки или лотки 4, которые уже могут быть заполнены соответствующим продуктом(-ами) Р, до упаковочного узла 8, в котором пленку 18 плотно фиксируют к каждой подложке или лотку 4, как подробно пояснено далее в описании. Конвейер 46 перемещает лотки, например, заданное число лотков в единицу времени в надлежащее положение внутри упаковочного узла 8 для размещения пленки 18. Например, управляющее устройство 100 (которое будет дополнительно описано далее) может управлять конвейером 46 с целью перемещения заданного числа лотков или подложек 4 в единицу времени из области снаружи упаковочного узла в область внутри упаковочного узла, где лоток или лотки выровнены по вертикали с соответствующими участками 18а пленки 18. Например, конвейер может содержать первое передаточное устройство 46а (такое как ремень, показанный на фиг. 1А), сконфигурированный на перемещение лотков в положение в непосредственной близости от упаковочного узла, и второе передаточное устройство 46b, приспособленное для захвата одного или нескольких из лотков и их перемещения на упаковочный участок. Например, второе передаточное устройство может содержать манипуляторы, которые захватывают боковые стороны лотков или подложек, чтобы извлечь их первого передаточного устройства и переместить на упаковочный участок, а затем возвращаются в первое передаточное устройство, чтобы извлечь новую партию лотков или подложек 4. В качестве альтернативы, конвейер 46 может содержать толкатели (например, в форме штанг, проходящих поперечно направлению А1), которые воздействуют на лотки и проталкивают их внутрь упаковочного узла. Толкатели посредством цепей или ремней могут перемещаться в упаковочный узел с целью установки в надлежащее положение определенного числа лотков, а затем извлекаться из упаковочного узла после того, как лотки займут надлежащее положение внутри упаковочного узла. В качестве дополнительной альтернативы, конвейер 46 может содержать кожухи (например, в форме пластин, снабженных полостями для размещения определенного числа лотков), которые перемещаются в направлении А1 внутри упаковочного участка вместе с подложками или лотками 4; в этом случае кожухам придана соответствующая форма для их размещения внутри упаковочного участка во время нанесения пленки на лоток 4.
Следует отметить, что продукты Р могут размещаться на подложках или в лотках 4 до участка загрузки или в любом положении между участком загрузки и упаковочным узлом 8. Транспортный узел 3 дополнительно содержит электродвигатель 9, например, шаговый электродвигатель для приведения в действие конвейерной ленты 46 путем пошагового перемещения.
Узел 5 привода может содержать рулон 10 с пленкой для подачи непрерывной пленки 18. Узел 5 привода может дополнительно содержать манипулятор 11 (обозначенный пунктирными линиями на фиг. 1А), прикрепленный к раме 2 и служащий опорой для рулона 10. Пленка 18 в рулоне 10 может быть изготовлена, как описано выше, в зависимости от конкретной потребности. Следует отметить, что непрерывная пленка 18 может подаваться из узла 5 привода в надлежащее положение внутри упаковочного узла 8 любыми известными средствами, например, с использованием приводных роликов или приводных механизмов, действующих до и/или после упаковочного узла, или транспортных устройств, воздействующих на продольные края пленки 18, или сочетаний перечисленных средства или любого другого применимого устройства.
Упаковочный узел 8 устройства сконфигурирован на плотную фиксацию листов пленки 18 к подложкам 4 и содержит нижнее приспособление 22 и верхнее приспособление 21. Как лучше видно на фиг.2, нижнее приспособление 22 имеет несколько внутренних стенок 23 с заданным числом гнезд 23b. В одном из вариантов осуществления нижнее приспособление 22 снабжено множеством гнезд 23b для размещения соответствующей подложки 4 в каждом из них; верхнее приспособление 21 сконфигурировано на удержание соответствующего участка 18а пленки 18, достаточного для укупоривания лотков, которые размещаются в гнезде или гнездах 23b.
Каждое из гнезд 23b сконфигурировано на размещение одной подложки 4. Например, в примере, проиллюстрированном на фиг. 2-11, гнездо 23b ограничено по краям внутренней стенкой 23, и подложка или лоток 4 размещен в гнезде 23b таким образом, что его верхний край 4 с может находиться над торцовой поверхностью 23а внутренней стенки 23. Верхнее приспособление 21 обращено в сторону нижнего приспособления 22 и сконфигурировано на удержание участка 18а пленки 18 непосредственно над соответствующим лотком 4. Как показано на фиг. 2-11, верхнее и нижнее приспособления 21, 22 совместно образуют упаковочную камеру 24; в первым рабочим состоянием упаковочного узла 8, показанном, например, на фиг. 2 и 3, верхнее и нижнее приспособления 21 и 22 разнесены друг от друга, а упаковочная камера 24 открыта, что позволяет пленке 18 перемещаться внутрь упаковочной камеры 24 и участку 18а пленки 18 в положение непосредственно над соответствующим лотком 4. Во втором рабочем состоянии упаковочного узла 8 упаковочная камера 24 закрыта, в некоторых случаях герметично закрыта по отношению к среде снаружи устройства 1, в результате чего участок 18а пленки может быть термосварен, по меньшей мере, с верхним краем 4с лотка 4.
Следует отметить, что под "герметично закрытой" подразумевается, что упаковочная камера 24 не способна свободно сообщаться со средой снаружи нее, и газ может подаваться в камеру или отводиться из нее только через подающие или выпускные каналы под управлением устройства 1.
Чтобы открывать и закрывать упаковочную камеру, устройство 1 имеет главный исполнительный механизм 33 (смотри фиг. 1А), воздействующий, по меньшей мере, на верхнее приспособление 21 или нижнее приспособление 22 под управлением управляющего устройства 100; на практике исполнительный механизм 33 может содержать поршень (который может быть заменен электрическим, пневматическим или гидравлическим линейным исполнительным механизмом любого другого рода), сконфигурированный на подъем и опускание одного из или обоих приспособлений 21, 22 в направлении, поперечном горизонтальному направлению А1, между первым рабочим состоянием (фиг. 3), в котором верхнее приспособление 21 отстоит от нижнего приспособления 22, а упаковочная камера 24 открыта для размещения одного или нескольких участков 18а пленки, и вторым рабочим состоянием (фиг. 4), в котором уплотнительная поверхность 34 верхнего приспособления 21 плотно примыкает к уплотнительной поверхности 35 нижнего приспособления 22 (или примыкающей поверхности вкладыша 400) и герметично закрывает упаковочную камеру 24 по отношению в среде снаружи устройства; при этом уплотнительные поверхности 34 и 35 могут быть снабжены прокладкой или другим элементом, способствующим газонепроницаемому уплотнению.
Верхнее приспособление 21 содержит внутренний нагреватель 200, установленный на верхнем приспособлении таким образом, чтобы быть обращенным в сторону гнезда 23b, и имеющий поверхность 201 нагрева, сконфигурированную на нагрев, по меньшей мере, части участка 18а пленки, и внешний нагреватель 202, установленный на верхнем приспособлении 21 таким образом, чтобы быть обращенным в сторону того же гнезда 23b, и расположенный в радиальном направлении снаружи внутреннего нагревателя 201. Внешний нагреватель 202 в основном окружает внутренний нагреватель 200 и совмещен с поверхностью 23а, в результате чего при вхождении в контакт с пленкой 18 поверхность 203 нагрева внешнего нагревателя 201 способна термосваривать ее лотком 4; в частности, верхнее приспособление 21 сконфигурировано на то, чтобы совмещать поверхность 203 нагрева внешнего нагревателя 202 с краем 4с лотка 4, находящегося в гнезде 23b, в результате чего, по меньшей мере, внешняя область 18b участка 18а пленки перекрывающая край 4с, может быть термосварена с ним.
Как показано на фиг. 2, поверхность 203 нагрева внешнего нагревателя 202 имеет кольцевую форму. Следует отметить, что под "кольцевой формой" подразумевается замкнутая форма, которая может являться круглой, эллиптической, прямоугольной или любая другая замкнутая форма. В конкретном раскрытом варианте осуществления замкнутая форма поверхности 203 нагрева повторяет форму верхней поверхности края 4с лотка 4 или форму верхней поверхности 23а внутренней стенки 23.
Как показано на фиг. 2, поверхность 203 нагрева внешнего нагревателя 202 окружает, в частности, полностью окружает поверхность 201 нагрева внутреннего нагревателя 200, в результате чего при нахождении верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии внешний нагреватель 202 сконфигурирован на нагрев внешней области или полосы 18b участка 18а пленки, а внутренний нагреватель 200 сконфигурирован на нагрев, по меньшей мере, части внутренней области того же участка 18а пленки, расположенного в радиальном направлении внутри внешней области 18b.
Более подробно и также со ссылкой на фиг. 2, как поверхности нагрева внешнего нагревателя, так и поверхности нагрева внутреннего нагревателя может быть придана плоская форма, чтобы они точно соответствовала форме верхнего края 4с лотка. Следует отметить, что при нахождении первого и второго приспособления 21 и 22 (верхнего и нижнего приспособлений) во втором рабочем состоянии исполнительный механизм, такой как вспомогательный исполнительный механизм 312, установленный на верхнем приспособлении 21 и управляемый управляющим устройством 100, может приближать поверхность нагрева к упомянутой внешней полосе участка 18а пленки, при этом верхний край 4с оказывается зажат между внешней полосой участка 18а пленки и верхней поверхностью 23а.
В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, при нахождении верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии поверхность 203 нагрева внешнего нагревателя 202 лежит в одной плоскости с поверхностью 201 нагрева внутреннего нагревателя 200, в результате чего обе поверхности одновременно входят в контакт с соответствующими частями участка 18а пленки.
В качестве альтернативы, поверхность 201 нагрева внутреннего нагревателя 200 может быть незначительно (например, на 1-20 мм) углублена по отношению к поверхности 203 нагрева внешнего нагревателя 202, в результате чего при контакте поверхности нагрева внешнего нагревателя с верхней поверхностью участка пленки поверхность нагрева внутреннего нагревателя на заданное расстояние отстоит от верхней поверхности того же участка пленки.
На фиг. 32 и 33, на которых проиллюстрированы нагревательные головки, используемые как часть верхнего приспособления 21 устройства согласно первому варианту осуществления, показано, что верхнее приспособление 21 может содержать нагревательную головку с внутренним нагревателем 200 и внешним нагревателем 202, при этом поверхность 201 нагрева внутреннего нагревателя 200 находится на определенном расстоянии 'd' по радиусу от поверхности 203 нагрева внешнего нагревателя 202 и достигает области, окруженной поверхностью нагрева внешнего нагревателя 202; иначе говоря, поверхность нагрева внутреннего нагревателя 200 не соприкасается с поверхностью нагрева внешнего нагревателя 202. Обе поверхности нагрева, также внешний нагреватель и внутренний нагреватель отделены и термоизолированы друг от друга.
На фиг. 33 показано, что поверхностью 201 нагрева внутреннего нагревателя 200 может являться поверхность нагрева кольцевой формы, а на фиг. 34 показано, что поверхностью 201 нагрева внутреннего нагревателя может являться непрерывная поверхность нагрева, ограниченная единой замкнутой контурной линией; в проиллюстрированном на фиг. 34 примере поверхность 201 нагрева является прямоугольной, но, разумеется, что она может иметь любую применимую форму (которая обычно зависит от формы лотка), такую как дискообразная или многоугольная или круглая или эллиптическая или многоугольная с закругленными углами и т.д. Тем не менее, в в проиллюстрированном на фиг. 34 случае непрерывная поверхность нагрева рассчитана на то, чтобы занимать преимущественно всю или большую часть (более 50%, предпочтительно более 70%) идеальной плоскости, окруженной поверхностью нагрева внешнего нагревателя. Наконец, в примере, проиллюстрированном на фиг. 32, поверхностью 201 нагрева внутреннего нагревателя 200 является поверхность нагрева, содержащая множество параллельных разнесенных полос 204, концы которых соединены, например, поперечными полосами или поперечными соединительными участками 205, в результате чего образуется меандр.
Согласно одной из дополнительных особенностей внешний нагреватель 202 содержит первый электропроводящий элемент, проходящий вдоль поверхность нагрева внешнего нагревателя и служащий внешним нагревателем поверхность нагрева для передачи тепла поверхности 203 нагрева за счет повышения температуры, которое происходит в первом электропроводящем элементе при прохождении электрического тока. Так, первым электропроводящим элементом является кольцевой элемент, необязательно электропроводящий кольцевой плоский элемент. Первый электропроводящий элемент может размещаться внутри корпуса внешнего нагревателя или может в основном образовывать внешний нагреватель как таковой.
В свою очередь, внутренний нагреватель 200 содержит второй электропроводящий элемент, проходящий вдоль поверхности нагрева внутреннего нагревателя и служащий внутренним нагревателем поверхности нагрева для передачи тепла поверхности 203 нагрева за счет повышения температуры, которое происходит во втором электропроводящем элементе при прохождении электрического тока. Второй электропроводящий элемент может размещаться внутри корпуса внутреннего нагревателя или может в основном образовывать внутренний нагреватель как таковой. Соответственно, вторым электропроводящим элементом может являться:
электропроводящий кольцевой элемент, необязательно электропроводящий кольцевой плоский элемент,
непрерывная электропроводящая пластина,
электропроводящий меандр, необязательно электропроводящий плоский меандр.
Что касается конструктивных подробностей, первый и второй электропроводящие элементы могут иметь различные альтернативные конструкции.
Согласно первому варианту (фиг. 32А) первый электропроводящий элемент содержит:
направляющую подложку 206, установленную на верхнем приспособлении 21 или образующую единое целое с ним,
электропроводящую полосу 207 из металлической или углеродной структуры (например, в форме множества перекрывающих друг друга слоев графена или одной из описанных выше форм), прикрепленную к направляющей подложке, и
необязательный защитный слой 208, покрывающий электропроводящую полосу из металлической или углеродной структуры и образующий поверхность нагрева внешнего нагревателя.
Согласно второму варианту (фиг. 32Б) первый электропроводящий элемент содержит:
направляющую подложку 206, установленную на верхнем приспособлении 21 или образующую единое целое с ним,
изолирующий слой 209, соприкасающийся с направляющей подложкой,
проводящий слой 207 в форме металлического стекла, образующий электропроводящую полосу, соприкасающуюся с изолирующим слоем, и
защитный слой 208, покрывающий электропроводящий слой и образующий поверхность нагрева.
Следует отметить, что первый электропроводящий элемент нагревательной головки, показанной на фиг. 33, может представлять собой структуру, описанную выше применительно к первому электропроводящему элементу нагревательной головки, показанной на фиг. 32, и, соответственно, на фиг. 32А и 32Б также может быть представлено поперечное сечение внешнего нагревателя в плоскости В-В на фиг. 33.
Что касается второго электропроводящего элемента, согласно первому варианту (фиг. 33А) он может содержать:
направляющую подложку 210, установленную на верхнем приспособлении 21 или образующую единое целое с ним,
электропроводящую металлическую или углеродную структуру 211 (например, в форме множества перекрывающих друг друга слоев графена или одной из описанных выше форм), выбранную из группы, включающей полосу, пластину и меандр, при этом металлическая или углеродная структура прикреплена к направляющей подложке, и
необязательный защитный слой 212, покрывающий металлическую или углеродную электропроводящую структуру и образующий поверхность нагрева внешнего нагревателя.
В качестве альтернативы, согласно второму варианту (фиг. 33Б) второй электропроводящий элемент может содержать:
направляющую подложку 210, установленную на верхнем приспособлении 21 или образующую единое целое с ним,
изолирующий слой 213, соприкасающийся с направляющей подложкой,
электропроводящую структуру 211 из слоя металлического стекла в форме полосы, пластины или меандра, при этом электропроводящая структура 211 соприкасается с изолирующим слоем, и
защитный слой 212, покрывающий электропроводящий слой и образующий поверхность нагрева.
В качестве альтернативы, которая проиллюстрирована на фиг. 34, 34А и 34Б, первый электропроводящий элемент содержит электропроводящий слой в форме углеродной структуры 207, структурную направляющую подложку 206, на которую опирается углеродная структура, и, по меньшей мере, один защитный слой 208, покрывающий углеродную структуру со стороны, противоположной стороне несущей подложки. Подложка может быть прикреплена к верхнему приспособлению или к нагревательной головке, связанной с верхним приспособлением.
Углеродная структура может необязательно помещаться между двумя противоположными защитными слоями 208, при этом защитный слой, противоположный несущей подложке, образует поверхность нагрева внешнего нагревателя.
В частности, углеродная структура первого электропроводящего элемента включает (или содержит исключительно) один или несколько аллотропов углерода из группы:
графитовой структуры,
однослойной или многослойной графеновой структуры,
фуллереновой структуры, в которой атомы углерода связаны друг с другом в сферические, трубчатые, волокнистые или эллипсоидные образования; в частности, фуллереновая структура может иметь форму углеродных нанотрубок или нановолокон.
2
2
Углеродная структура имеет плоскую удлиненную (т.е. имеющую а плоскость основной протяженности) форму (например, кольцевую, как показано на фиг. 32-34). Углеродная структура первого электропроводящего элемента внешнего нагревателя может иметь поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 5 мкм, например, толщина поперечного сечения может составлять от 5 до 300 мкм, необязательно от 10 до 200 мкм. Ширина поперечного сечения может составлять, по меньшей мере, 2 мм, необязательно, по меньшей мере, 5 мм. Среднее удельное сопротивление может составлять более 5 Ω⋅мм/м, необязательно от 15 до 25 Ω⋅мм/м. Второй электропроводящий элемент, показанный на фиг. 34, 34Б, содержит несущую подложку 210, на которой находится соответствующая углеродная структура 211, и, по меньшей мере, один защитный слой 212, покрывающий углеродную структуру со стороны, противоположной стороне несущей подложки; углеродная структура второго электропроводящего элемента необязательно помещается между двумя противоположными защитными слоями 212, при этом защитный слой, противоположный несущей подложке 210, образует поверхность 201 нагрева внешнего внутреннего нагревателя; углеродная структура второго электропроводящего элемента также включает (или содержит исключительно) один или несколько аллотропов углерода из группы:
графитовой структуры,
однослойной или многослойной графеновой структуры,
фуллереновой структуры, в которой атомы углерода связаны друг с другом в сферические, трубчатые, волокнистые или эллипсоидные образования; в частности, фуллереновая структура может иметь форму углеродных нанотрубок или нановолокон.
2
2
Кроме того, углеродная структура может иметь плоскую удлиненную форму; углеродная структура второго электропроводящего элемента внутреннего нагревателя может иметь поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 5 мкм: например толщина поперечного сечения может составлять от 5 до 300 мкм, необязательно от 10 до 200 мкм. Ширина поперечного сечения может составлять, по меньшей мере, 3 мм, необязательно, по меньшей мере, 5 мм, необязательно, по меньшей мере, 10 мм, а среднее удельное сопротивление может составлять более 2 Ω⋅мм/м, необязательно более 5 Ω⋅мм/м.
Устройство 1 также содержит блок 300 электропитания, сконфигурированный на регулирование энергии, подаваемой во внешний нагреватель и внутренний нагреватель; в проиллюстрированном примере блоком электропитания является блок электропитания, управляемый управляющим устройством 100. Согласно особенностям изобретения управляющее устройство 100 сконфигурировано на воздействие на блок 300 электропитания и на управление им с целью регулирования электропитания внешнего нагревателя 202 независимо от регулирования электропитания внутреннего нагревателя 200.
Более подробно, управляющее устройство 100 сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью выполнения цикла нагрева, включающего следующие стадии:
повышения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до первой температуры, поддержания температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя 202 на уровне, по меньшей мере, первой температуры в течение первого дискретного временного интервала, снижения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя 202 до уровня ниже первой температуры,
повышения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя 200 до второй температуры, отличающейся от первой температуры, поддержания температуры поверхности внутреннего нагревателя 200 на уровне, по меньшей мере, второй температуры в течение второго дискретного временного интервала, снижения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до уровня ниже второй температуры.
В описанном первом варианте осуществления энергия переносится во внешний нагреватель 202 путем приложения электрического напряжения к первому электропроводящему элементу и во внутренний нагреватель путем приложения электрического напряжения ко второму электропроводящему элементу.
Соответственно, управляющее устройство 100 сконфигурировано на управление блоком 300 электропитания с целью выполнения цикла нагрева, включающего следующие стадии:
приложения электрического напряжения к первому электропроводящему элементу с целью повышения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до первой температуры,
поддержания электрического напряжения с целью поддержания температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя на уровне, по меньшей мере, первой температуры в течение первого дискретного временного интервала,
снижения или доведения до нуля напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, с целью снижения температуры поверхности нагрева нагревателя до температуры ниже первой температуры,
приложения электрического напряжения ко второму электропроводящему элементу целью повышения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до второй температуры, отличающейся от первой температуры,
поддержания электрического напряжения, прилагаемого ко второму электропроводящему элементу, с целью поддержания температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя на уровне, по меньшей мере, второй температуры в течение второго дискретного временного интервала,
снижения или доведения до нуля напряжения, прилагаемого ко второму электропроводящему элементу, с целью снижения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до уровня ниже второй температуры.
Управляющее устройство 100 сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью последовательного повторения выполнения цикла нагрева множество раз. На практике цикл нагрева происходит каждый раз, когда участок 18а пленки должен быть прикреплен к соответствующему лотку или лоткам (подложке); при этом во время каждого из последовательных циклов нагрева, происходит термосваривание, по меньшей мере, одного из участков 18а пленки, по меньшей мере, с одной соответствующей подложкой или лотком.
В частности, во время каждого цикла нагрева управляющее устройство 100 сконфигурировано на управление блоком 300 электропитания с целью электропитания внешнего нагревателя 202 только в течение дискретного периода времени, за которым следует период времени, когда энергия не подается, с целью повышения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя 202 и ее поддержания, по меньшей мере, на уровне первой температуры в течение первого дискретного временного интервала и последующего снижения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя 202 до уровня ниже первой температуры.
Аналогичным образом, во время каждого цикла нагрева управляющее устройство 100 сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью электропитания внутреннего нагревателя 200 только в течение дискретного периода времени, за которым следует период времени, когда энергия не подается с целью повышения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя и ее поддержания, по меньшей мере, на уровне второй температуры в течение второго дискретного временного интервала, и последующего снижения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя до уровня ниже второй температуры.
Цикл нагрева может быть сконфигурирован таким образом, чтобы вторая температура являлась более низкой, чем первая температура. Например, первая температура может составлять от 150°С до 300°С, а температура составляет от 180°С до 240°С, необязательно от 200°С до 220°С. Кроме того, первый дискретный период времени имеет длительность от 0,2 до 5 секунд, в частности, от 0,5 до 1,5 секунды, а второй дискретный период времени имеет длительность от 0,2 до 5 секунд, в частности, от 0,5 до 1,5 секунды. На фиг. 12, на которой проиллюстрирован случай использования термоусадочной пленки, показано, что первая температура поддерживается в течение 1 секунды, а вторая температура поддерживается в течение  секунды.
Согласно одной из дополнительных особенностей каждый цикл нагрева сконфигурирован таким образом, что повышение температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя 200 до второй температуры начинается после повышения температуры внешнего нагревателя 202 до первой температуры (на фиг. 12 показано, что термическая усадка, т.е. нагрев внутреннего нагревателя до второй температуры начинается через 0,25 секунды после нагрева внешнего нагревателя до первой температуры). Иначе говоря, начало второго дискретного временного интервала может незначительно задерживаться относительно начала первого временного интервала во избежание (при использовании термоусадочной пленки) проскальзывания внешнего участка пленки, термосвариваемого с краем 4с. Как показано на фиг. 12, общая длительность первого дискретного временного интервала может превышать длительность второго дискретного временного интервала.
Устройство 1 также может содержать контур 220 охлаждения (фиг. 2), связанный с верхним приспособлением 21 и сконфигурированный на охлаждение внутреннего нагревателя 200 и внешнего нагревателя 202; контур охлаждения управляется управляющим устройством 100, которое дополнительно сконфигурировано на циркуляцию охлаждающей жидкости (воды или масла или другой жидкости) в контуре охлаждения (на фиг. 2 контур 220 охлаждения схематически показан над нагревателями 200 и 202) и снижение температуры охлаждающей жидкости до температуры значительно ниже как первой, так и второй температур, чтобы тем самым способствовать резкому снижению температур поверхностей нагрева внешнего и внутреннего нагревателей после первого и второго временных интервалов.
Как показано на фиг. 35, на которой схематически проиллюстрирована возможная конструкции блока 300 электропитания и управляющего устройства 100 для управления электропитанием нагревателя и нагревателей, блоком электропитания является блок электропитания, содержащий:
по меньшей мере, один импульсный трансформатор 301,
по меньшей мере, одну электрическую цепь 302, соединяющую импульсный трансформатор с первым электропроводящим элементом внешнего нагревателя 202 и вторым электропроводящим элементом внутреннего нагревателя 200.
В частности электрическую цепь может содержать два реле 303 и 304 (например, реле твердотельного типа), каждое из которых помещается между импульсным трансформатором и соответствующим из первого и второго электропроводящих элементов и управляется управляющим устройством 100 с целью приложения соответствующих напряжения к первому и второму электропроводящим элементам и тем самым обеспечения описанного выше цикла нагрева.
В качестве альтернативы, блок 300 электропитания может содержать выделенный трансформатор для каждого электропроводящего элемента (не проиллюстрированный), а именно, по меньшей мере, первый импульсный трансформатор и первую электрическую цепь, соединяющую первый импульсный трансформатор с первым электропроводящим элементом, и, по меньшей мере, второй импульсный трансформатор и вторую электрическую цепь (не показанную), соединяющую второй импульсный трансформатор со вторым электрическим импедансом.
В обоих случаях управляющее устройство 100 сконфигурировано на воздействие на блок 300 электропитания с целью независимой подачи электрического тока заданного напряжения, соответственно, в первый и второй электропроводящие элементы.
Согласно одной из дополнительных особенностей, также проиллюстрированных на фиг. 35, устройство и, в частности, упаковочный узел 8 могут содержать первый датчик 305 температуры, сконфигурированный на обнаружение температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя 202 и передачу сигнала первой температуры, соответствующего обнаруженной температуре, и необязательный второй датчик температуры (не показанный) для обнаружения температуры поверхности нагрева внутреннего нагревателя и передачи сигнала второй температуры, соответствующего обнаруженной температуре. Следует отметить, что первым и вторым датчиками температуры могут являться контактные датчики температуры или бесконтактные датчики температуры (например, инфракрасные датчики). Следует также отметить, что присутствие первого/второго датчика температуры может являться необязательным, и температура поверхностей нагрева может определяться на основании измеренного электрического сопротивления первого/второго электропроводящего элемента.
При присутствии одного или нескольких датчиков температуры управляющее устройство 100 соединено с первым датчиком 305 температуры и необязательно со вторым датчиком температуры и сконфигурировано на прием сигнала первой температуры и управление блоком электропитания с целью электропитания внешнего нагревателя 202 на основании сигнала первой температуры и желаемой величины первой температуры и необязательно на прием сигнала второй температуры и управление блоком электропитания с целью электропитания внутреннего нагревателя на основании сигнала второй температуры и желаемой величины второй температуры. Это обеспечивает активное регулирование температур и тем самым эффективное выполнение операции термосваривания и, где это применимо, эффект термической усадки.
В качестве альтернативы, температура или температуры нагревательного элемента(-а) могут выводиться из результатов электрических измерений; соответственно, присутствие первого датчика температуры может являться необязательным, и температура поверхности нагрева может определяться на основании измеренного электрического сопротивления первого электропроводящего элемента.
Например, может использоваться первый электрический датчик, электрически соединенный или соединяемый с углеродной структурой внешнего нагревателя и сконфигурированный на обнаружение электрического параметра углеродной структуры и передачу соответствующего сигнала электрического параметра, при этом электрический параметр представляет собой одно из следующего:
электрический импеданс фиксированного сегмента углеродной структуры,
электрический ток через фиксированный сегмент углеродной структуры при приложении фиксированного электрического напряжения к концам фиксированного сегмента,
электрическое напряжение, обнаруженное на концах фиксированного сегмента при протекании фиксированного электрического тока через фиксированный сегмент.
В этом случае управляющее устройство соединено с первым электрическим датчиком и сконфигурировано на прием сигнала электрического параметра и управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внешнего нагревателя, необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения на основании сигнала электрического параметра и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя.
Следует отметить, что управляющее устройство также может быть сконфигурировано на прием сигнала электрического параметра и расчет величины реальной температуры углеродной структуры внешнего нагревателя на основании:
величины электрического параметра и
калибровочной кривой или калибровочной таблицы, которая хранится в управляющем устройстве и в которой величины электрического параметра сопоставлены с соответствующими величинами температуры углеродной структуры.
Управляющее устройство может быть дополнительно сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внешнего нагревателя необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения, на основании рассчитанной величины реальной температуры и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя (например, на основании разности или соотношения между расчетной величиной реальной температуры и желаемой величиной температуры поверхности нагрева нагревателя).
Аналогичным образом, присутствие второго датчика температуры может являться необязательным, и температура поверхности нагрева может определяться на основании измеренного электрического сопротивления второго электропроводящего элемента. Например, может использоваться, второй электрический датчик, электрически соединенный или соединяемый с углеродной структурой внутреннего нагревателя и сконфигурированный на обнаружение электрического параметра углеродной структуры и передачу соответствующего сигнала электрического параметра, при этом электрический параметр представляет собой одно из следующего:
электрический импеданс фиксированного сегмента углеродной структуры,
электрический ток через фиксированный сегмент углеродной структуры при приложении фиксированного электрического напряжения к концам фиксированного сегмента,
электрическое напряжение, обнаруженное на концах фиксированного сегмента при протекании фиксированного электрического тока через фиксированный сегмент.
В этом случае управляющее устройство в этом случае соединено со вторым электрическим датчиком, и сконфигурировано на прием сигнала электрического параметра и управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внутреннего нагревателя, необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения на основании сигнала электрического параметра и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя.
Следует отметить, что управляющее устройство также может быть сконфигурировано на прием сигнала электрического параметра и расчет величины реальной температуры углеродной структуры внешнего нагревателя на основании:
величины электрического параметра и
калибровочной кривой или калибровочной таблицы, которая хранится в управляющем устройстве и в которой величины электрического параметра сопоставлены с соответствующими величинами температуры углеродной структуры.
Управляющее устройство может быть дополнительно сконфигурировано на управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента внутреннего нагревателя, необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения, на основании рассчитанной величины реальной температуры, и желаемой величины температуры поверхности нагрева нагревателя (например, на основании разности или соотношения между расчетной величиной реальной температуры и желаемой величиной температуры поверхности нагрева нагревателя).
В первом варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, верхнее приспособление 21 содержит нагревательную головку 310, имеющую соответствующую активную поверхность 311. В этом случае нагревательная головка 310 может быть рассчитана на перемещение по вертикали относительно верхнего приспособления 21 под действием вспомогательного исполнительного механизма 312, связанного с упаковочным узлом и управляемым управляющим устройством 100. В этом варианте осуществления внешний нагреватель 202 и внутренний нагреватель 200 установлены на нагревательной головке, которая сконфигурирована занимать положение термосваривания пленки, предпочтительно соответствующее второму рабочему состоянию верхнего приспособления 21 и нижнего приспособления 22; при этом в положении термосваривания пленки, по меньшей мере, поверхность нагрева внешнего нагревателя 202 сконфигурирована на прижатие соответствующей верхней поверхности участка 18а пленки, которая прижата к краю 4с, в свою очередь прижатому к верхней поверхности 23а. За счет этого в сочетании с приведением в действие цикла нагрева, который синхронизирован с перемещением верхнего приспособления и нагревательной головки, обеспечивается термосваривание участка 18а пленки с нижележащей, по меньшей мере, одной подложкой.
При нахождении нагревательной головки в положении термосваривания поверхность нагрева внутреннего нагревателя сконфигурирована на вхождение в контакт с верхней поверхностью участка пленки или нахождение на заданном расстоянии от участка 18а пленки с тем, чтобы надлежащим образом нагревать центральную зону участка пленки.
Управляющее устройство 100 сконфигурировано на управление упаковочным узлом таким образом, что во время каждого цикла нагрева нагревательная головка остается в положении термосваривания пленки и тем самым удерживает внешнюю полосу участка 18а пленки прижатой к верхнему краю 4с, по меньшей мере, в течение первого дискретного временного интервала, предпочтительно до окончания первого дискретного временного интервала. Управляющее устройство 100 также может быть сконфигурировано на управление упаковочным узлом таким образом, чтобы во время каждого цикла нагрева нагревательная головка остается в положении термосваривания пленки вплоть до окончания первого и второго дискретных временных интервалов.
Следует отметить, что в зависимости от потребностей поверхности нагрева внутреннего нагревателя 200 и поверхности нагрева внешнего нагревателя 202 может быть придана различная форма. Как уже упоминалось, поверхность нагрева внутреннего нагревателя 200 и поверхность нагрева внешнего нагревателя 202 могут иметь кольцевую форму и являться частью активной поверхности головки, при этом поверхность нагрева внешнего нагревателя находится на определенном расстоянии по радиусу от поверхности нагрева внутреннего нагревателя и окружает ее; при этом в данном случае, как показано на фиг. 35, в радиальном положении внутри поверхности нагрева внутреннего нагревателя 200 нагревательная головка может иметь центральное углубление фиксированного объема, которое при нахождении верхнего и нижнего приспособлений во втором рабочем состоянии по вертикали отходит от нижнего приспособления и образует пространство, в котором может помещаться, по меньшей мере, часть продукта, находящегося на подложке, помещающейся в одном из гнезд.
В качестве альтернативы, поверхность нагрева внешнего нагревателя 202 и поверхность нагрева внутреннего нагревателя 200 лежат в общей плоскости с активной поверхностью нагревательной головки и образуют ее часть, при этом поверхность нагрева внешнего нагревателя 202 находится на определенном расстоянии по радиусу от поверхности нагрева внутреннего нагревателя 200 и окружает ее (смотри фиг. 2 и 32). В качестве альтернативы, нагревательная головка может помещаться, по меньшей мере, в двух относительно подвижных корпусах: центральном корпусе, содержащем внутренний нагреватель 200, и внешнем корпусе, содержащем внешний нагреватель 202 и окружающем центральный корпус, при этом внешний корпус и центральный корпус сконфигурированы на относительное движение и образование центрального углубления 313. В этом случае, объем углубления определяется относительным положением внешнего корпуса относительно центрального корпуса, при этом центральное углубление расположено таким образом, что при нахождении верхнего и нижнего приспособлений 21, 22 во втором рабочем состоянии оно по вертикали отходит от нижнего приспособления 22 и образует пространство, в котором может помещаться, по меньшей мере, часть продукта, находящегося на подложке.
Следует также отметить, что нагревательная головка может содержать средство (например, средство генерирования вакуума или механические щипцы или другое средство), сконфигурированное на приведение в действие в зависимости от активной поверхности с целью удержания одного или нескольких участков пленки в контакте с активной поверхностью, когда участок пленки достигает надлежащего положения над соответствующей подложкой или лотком 4; в качестве альтернативы или дополнительно, устройство может содержать средство удержания (такое как щипцы или другое средство удержания), сконфигурированное на воздействие на противоположные продольные границы пленки с целью удержания одного или нескольких участков 18а пленки в положении, совмещенном с нагревательной головкой и одним или несколькими гнездами.
Наконец, в первом варианте осуществления верхнее приспособление 21 содержит блок 320 резки пленки, который размещен внутри камеры 24 упаковочного узла 8 и сконфигурирован на воздействие на непрерывную пленку 18 и, по меньшей мере, поперечную резку непрерывной пленки; как показано на фиг. 2 блок резки 230 может находиться снаружи внешнего нагревателя 202, при этом он может проталкиваться в сторону участка 18а пленки (например, толкающими элементами 322, содержащими одну или несколько упругих пружин или пневматических исполнительных механизмов или гидравлических исполнительных механизмов) или устанавливаться в такое положение относительно активной поверхности нагревательной головки 311, что при опускании верхнего приспособления 21 и перемещении нагревательной головки в сторону нижнего приспособления 22 режущий инструмент 321 блока 320 резки касается верхней поверхности участка 18а пленки до того, как верхней поверхности того же участка 18а пленки касаются поверхности нагрева внешнего и внутреннего нагревателей. Следует отметить, что между верхним и нижним приспособлениями 21 и 22 может помещаться прокладка 400, чтобы режущий инструмент не задевал за край 4с лотка, и участок 18а пленки оставался в надлежащем положении во время резки.
Управляющее устройство 100 устройства 1, которое также соединено с транспортным узлом 3, узлом 5 привода и упаковочным узлом 8, сконфигурировано на синхронизацию конвейера 46 таким образом, чтобы при открытой упаковочной камере 24 из области снаружи упаковочной камеры 24 в область внутри упаковочной камеры 24 происходило перемещение заданного числа лотков или подложек 4, а также перемещение пленки 18, а при закрытой упаковочной камере 24 - только при нахождении заданного числа лотков или подложек 4 и соответствующих участков 18а пленки в надлежащем положении относительно верхнего приспособления 21.
Устройство 1 также может содержать вакуумную установку 27, соединенную с упаковочной камерой 24 и сконфигурированную на удаление газа из упаковочной камеры; вакуумная установка содержит, по меньшей мере, один вакуумный насос 28 и, по меньшей мере, одну откачивающую трубу 29, соединяющую внутреннее пространство камеры 24 с вакуумным насосом; управляющее устройство 100 управляет вакуумным насосом 28 с целью отвода газа из упаковочной камеры 24, по меньшей мере, при нахождении упаковочного узла во втором рабочем состоянии, т.е. при герметично закрытой упаковочной камере.
2
2
Устройство 1 может также или в качестве альтернативы содержать средство 30 обеспечения регулируемой газовой среды, соединенное с упаковочной камерой 24 и сконфигурированное на нагнетание потока газа в упаковочную камеру; средство обеспечения регулируемой газовой среды содержит, по меньшей мере, один нагнетатель, содержащий нагнетательный насос и/или один нагнетательный клапан 31, воздействующий, по меньшей мере, на одну нагнетательную трубу 32, соединяющую внутреннее пространство камеры с источником газа (не показанным), который может находиться на удалении от устройства 1; управляющее устройство 100 может быть сконфигурировано на управление открыванием и закрыванием нагнетательного клапана (или приведение в действие нагнетательного насоса) 31 с целью нагнетания потока газа, по меньшей мере, при нахождении упаковочного узла 8 во втором рабочем состоянии, т.е. при герметично закрытой упаковочной камере 24. Управляющее устройство 100 также может быть сконфигурировано на регулирование состава модифицированной среды, генерируемое внутри камеры 24. Например, управляющее устройство 100 может регулировать состав потока газа, нагнетаемого в упаковочную камеру. Состав газовых смесей, нагнетаемых в упаковочную камеру, чтобы генерировать модифицированную среду, может варьировать в зависимости от характера продукта Р. Обычно смешанная модифицированная среда имеет определенное объемное содержание одного или нескольких газов, включающих N, O2 и СО, которое отличается от содержания этих же газов, присутствующих в атмосферном воздухе при температуре 20°С на уровне моря (при давлении 1 атмосфера). Если продуктом Р является такой продукт, как мясо, птица, рыба, сыр, хлебопекарные продукты или макаронные изделия, могут использоваться следующие газовые смеси (содержание указано в объемных процентах при температуре 20°С и давлении 1 атмосфера):
2
2
красное мясо, птица без кожи: O=70%, СО=30%;
2
2
птица с кожей, сыр, макаронные изделия, хлебопекарные продукты: СО=50%, N=50%;
2
2
2
2
2
рыба: СО=70%, N=30% или СО=40%, N=30%, О%=30;
2
2
переработанное мясо: СО=30%, N=70%.
Согласно одной из особенностей особенности управляющее устройство 100 может быть сконфигурировано на управление нагнетательным насосом или нагнетательным клапаном 31 с целью начала нагнетания потока газа с заданной задержкой после приведения в действие вакуумного насоса 28 или после достижения заданного уровня вакуума внутри упаковочной камеры 24. Согласно одной из дополнительных особенностей управляющее устройство 100 может инициировать нагнетание потока газа с целью создания модифицированной среды в то время, как вакуумный насос 28 продолжает действовать, чтобы сократить время создания модифицированной среды. Кроме того, поскольку предпочтительно избегать создания слишком глубокого вакуума в упаковочной камере 24 и при этом желательно обеспечивать надлежащую среду в камере, выгодно прекращать работу вакуумного насоса после начала нагнетания газа. За счет этого давление внутри камеры никогда не падает ниже желаемого уровня. В период совмещения нагнетания и вакуумирования нагнетаемый газ смешивается с остающимся в камере воздухом, а по мере продолжения вакуумирования продолжается удаление смеси воздуха и модифицированной среды, в результате чего снижается содержание исходного воздуха.
Следует отметить, что согласно одной из дополнительных особенностей управляющее устройство 100 сконфигурировано на управление нагнетательным насосом 31 таким образом, что поток газа не нагнетается со слишком высокой скоростью, при которой может быть нарушено прочное удержание разрезанной пленки верхним приспособлением. Управляющее устройство 100 может регулировать нагнетание газа под давлением, установленным ниже определенного предела, с целью предотвращения отсоединения или неточного позиционирования пленки относительно верхнего приспособления 21 (давление нагнетания поддерживается на уровне от 1,3 до 4.0 бар, необязательно от 1,5 до 3,0 бар).
Хотя устройство 1 может иметь вакуумную установку 27 или средство 30 обеспечения регулируемой газовой среды или то и другое, подразумевается, что управляющее устройство 100 устройства 1 также может быть сконфигурировано на плотное сцепление листов 18 пленки с лотками без приведения в действие вакуумной установки и средства обеспечения регулируемой газовой среды, в результате чего внутри лотка остается нормальная воздушная среда. Это может применяться, например, при упаковывании непортящихся продуктов. Более простая разновидность устройства 1 может не иметь вакуумной установки и средства создания модифицированной среды.
После описания конструкции устройства 1 согласно первому варианту осуществления далее описано действие устройства 1 согласно первому варианту осуществления. Устройство 1 действует под управлением управляющего устройства 100 и выполняет способ упаковывания продукта в лоток. В этом случае описанный способ позволяет осуществлять упаковывание в условиях модифицированной среды. В любом случае устройство 1 также способно обеспечивать упаковывание продукта в плотно прилегающую пленку. Кроме того, устройство 1 может применяться для помещения крышки на лоток с целью упаковывания в условиях нормальной воздушной среды.
После того, как камера 24 закрывается, и после приведения в действие средства вакуумирования и/или средства обеспечения регулируемой газовой среды (фиг. 4-6) управляющее устройство 100 сконфигурировано на воздействие на вспомогательный исполнительный механизм 312 с целью сообщения дополнительного движения по вертикали блоку 320 резки (фиг. 7) нагревательной головки, который достигает поверхности пленки после отрезания участка 18а пленки от остальной пленки 18 (фиг. 8). На этой стадии внешняя граница 18b участка 18а пленки оказывается между внешним нагревательным элементом и краем 4с лотка, помещающегося в гнезде 4. Соответственно, управляющее устройство 100 может начинать описанный выше цикл нагрева путем доведения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя 202 до первой температуры на короткий период времени, достаточный для термосваривания внешней границы 18b с краем 4с. В случае использования усадочной пленки управляющее устройство 100 также доводит температуру внутреннего нагревателя 200 до второй температуры на короткий период времени, достаточный для достижения регулируемой термической усадки покрывающего горловину лотка участка пленки, в результате чего он приобретает полностью регулируемую плоскую форму. На фиг. 9 и 10 схематически показано, что сначала доводят температуру внешнего нагревателя до первой температуры (внешний нагреватель заштрихован), а затем также доводят (фиг. 10) температуру внутреннего нагревателя до второй температуры (оба нагревателя заштрихованы). После завершения цикла нагрева оба нагревателя могут охлаждаться путем прерывания электропитания нагревателей и необязательно циркуляции охлаждающей жидкости в контуре 220 охлаждения (фиг. 10).
Затем управляющее устройство 100 открывает упаковочную камеру 24, чтобы лоток с нанесенной пленкой поступил в нисходящем направлении относительно упаковочного узла. Затем цикл может повторяться.
Второй вариант осуществления устройства 1
Рассмотрим фиг. 1А и 13-22. Устройство 1 согласно второму варианту осуществления имеет такую же конструкцию, как и устройство 1 согласно первому варианту осуществления за исключением следующих отличий, касающихся упаковочного узла 8. Соответственно, приведенное выше описание первого варианта осуществления (с использованием таких же ссылочных позиций) также применимо ко второму варианту осуществления и не приводится снова. Кроме того, особенности (смотри первый вариант осуществления), описанные выше со ссылкой на фиг. 32, 33, 34, 32А, 32Б, 33А, 33Б, могут использоваться во втором варианте осуществления.
Как упоминалось, единственное различие между первым и вторым вариантами осуществления касается упаковочного узла, который имеет нагревательную головку 310, установленную на верхнем приспособлении 21, в результате чего при нахождении верхнего и нижнего приспособления во втором рабочем состоянии активная поверхность 311 нагревательной головки и, соответственно, поверхность нагрева внешнего нагревателя 202 и поверхность нагрева внутреннего нагревателя 200 касаются пленки до того, как режущий инструмент режущего устройства 320 может коснуться верхней поверхности. Например, режущее устройство может быть прикреплено к нагревательной головке в положении снаружи внешнего нагревателя 202, при этом режущий инструмент 321 остается втянутым относительно поверхностей 203 и 201 нагрева внешнего и внутреннего нагревателей 200 и 202 и может опираться на промежуточный корпус 500, установленный на нагревательной головке 310, с целью перемещения по вертикали под действием толкающих элементов (которые могут представлять собой одну или несколько упругих пружин, пневматических исполнительных механизмов или гидравлических исполнительных механизмов), сконфигурированных на проталкивание нагревателей в сторону участка 18а пленки, в результате чего при опускании верхнего приспособления и перемещении нагревательной головки в сторону нижнего приспособления режущий инструмент 321 блока резки касается верхней поверхности участка пленки после того, как поверхности нагрева входят в контакт с верхней поверхностью того же участка пленки.
В этом вариант осуществления вкладыш 400 может отсутствовать.
Наконец, во втором варианте осуществления может быть предусмотрена вакуумная установка 27, связанная с верхним и нижним приспособлениями 20 и 21, и средство 30 обеспечения регулируемой газовой среды 30, также связанное с верхним и нижним приспособлениями 21 и 22.
Устройство 1 согласно второму варианту осуществления действует следующим образом. Устройство 1 действует под управлением управляющего устройства 100 и выполняет способ упаковывания продукта в лоток. В этом случае описанный способ позволяет осуществлять упаковывание в условиях модифицированной среды. В любом случае устройство 1 также способно обеспечивать упаковывание продукта в плотно прилегающую пленку. Кроме того, устройство 1 может применяться для помещения крышки на лоток с целью упаковывания в условиях нормальной воздушной среды.
После того, как камера 24 закрывается (переходя из конфигурации, показанной на фиг. 14, в конфигурацию, показанную на фиг. 15), и после приведения в действие средства вакуумирования и/или средства обеспечения регулируемой газовой среды (создание вакуума показано на фиг. 16, а создание регулируемой среды - на фиг. 17) управляющее устройство 100 сконфигурировано на воздействие на вспомогательный исполнительный механизм 312 с целью сообщения дополнительного движения по вертикали нагревательной головке и тем самым введения поверхности нагрева внутреннего и внешнего нагревателей в контакт с пленкой 18 (фиг. 18). На этой стадии внешняя граница 18b участка 18а пленки оказывается между внешним нагревательным элементом и краем 4с лотка, помещающегося в гнезде 4. Затем в результате дальнейшего перемещения нагревательной головки, например, под действием вспомогательного исполнительного механизма 312 блок 320 резки (фиг. 19) прижимает режущий инструмент 321 к пленке 18 и отрезает участок 18а пленки. После этого или преимущественно одновременно с резкой (тем не менее, следует отметить, что цикл нагрева также может начинаться, как только один из нагревателей войдет в контакт с пленкой) управляющее устройство 100 может начинать описанный выше цикл нагрева путем доведения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя 202 до первой температуры на короткий период времени, достаточный для термосваривания внешней границы 18b с краем 4с. В случае использования усадочной пленки управляющее устройство 100 также доводит температуру внутреннего нагревателя 200 до второй температуры на короткий период времени, достаточный для достижения регулируемой термической усадки покрывающего горловину лотка участка пленки, в результате чего он приобретает полностью регулируемую плоскую форму. На фиг. 19 и 20 схематически показано, что сначала доводят температуру внешнего нагревателя до первой температуры (внешний нагреватель заштрихован на фиг. 19), а затем также доводят (фиг. 20) температуру внутреннего нагревателя до второй температуры (оба нагревателя заштрихованы). После завершения цикла нагрева оба нагревателя могут охлаждаться путем прерывания электропитания нагревателей и необязательно циркуляции охлаждающей жидкости в контуре 220 охлаждения (фиг. 21). Затем управляющее устройство 100 открывает упаковочную камеру 24, чтобы лоток с нанесенной пленкой поступил в нисходящем направлении относительно упаковочного узла. Затем цикл может повторяться.
Третий вариант осуществления устройства 1
Рассмотрим фиг. 1 и 23-31. Устройство 1 согласно третьему варианту осуществления имеет такую же конструкцию, как и устройство 1 согласно первому варианту осуществления за исключением следующих отличий. Соответственно, для краткости будут описаны только особенности и компоненты устройства 1 согласно третьему варианту, отличающиеся от особенностей и компонентов устройства 1 согласно первому варианту осуществления; при этом описание первого варианта осуществления с использованием таких же ссылочных позиций также применимо третьему варианту осуществления и не приводится снова. Кроме того, особенности (смотри первый вариант осуществления), описанные выше со ссылкой на фиг. 32, 33, 34, 32А, 32Б, 33А, 33Б, могут использоваться в третьем варианте осуществления.
Устройство 1 приспособлено для вакуумного упаковывания продукта Р в плотно прилегающую пленку, когда тонкая пластмассовая пленка, такая как описанная далее листовая пленка 18, охватывает продукт и плотно прилегает к верхнему краю 4с и к внутренней поверхности подложки 4, а также к поверхности продукта, в результате чего внутри упаковки остается, если вообще остается, минимальное количество воздуха. Тем не менее, устройство 1 также может применяться, когда листовую пленку 18 помещают на лоток или подложку с предварительно созданным в нем вакуумом или модифицированной средой. Устройство 1 также может применяться для упаковывания продуктов на плоские подложки.
Основной корпус устройства 1 образован рамой 2, на которой установлены различные описанные части устройства 1. Узел 3 транспортировки лотков 4 аналогичен узлу согласно первому варианту осуществления. Узел 5 привода содержит рулон 10 для подачи непрерывной пленки 18. Узел 5 может содержать манипулятор 11 (обозначенный пунктирными линиями на фиг. 1), прикрепленный к раме 2 и служащий опорой для рулона 10. Кроме того, узел 5 может содержать устройства для перфорации пленки (не показанные, поскольку они известны), сконфигурированные преимущественно на придание краям пленки правильного профиля, который при поперечной резке пленки блоком 320 резки соответствует форме горловины лотка 4 с закругленными углами. Перфорационные устройства также могут помогать удерживать развернутую часть пленки, вытянутой из рулона 10, ориентированной в заданном направлении. Узел 5 привода пленки 18 также содержит прижимные ролики 12 и/или другие средства вытягивания пленки из рулона 10 и ее установки в надлежащее положение относительно блока 320 резки пленки (например, упомянутые средства могут представлять собой щипцы, воздействующие на боковые стороны пленки, и/или щипцы, воздействующие на переднюю кромку пленки и сконфигурированные на вытягивание пленки). Пленка в рулоне 10 может быть изготовлена так же и иметь такую же структуру, как это описано выше в разделе, посвященном пленке, в зависимости от конкретной потребности.
Устройство 1 согласно третьему варианту осуществления рассчитано на резку непрерывной пленки 18 на отдельные участки 18а в положении (на участке резки, на котором действует блок 320 резки), отстоящем от упаковочного узла 8 и находящемся снаружи 8 него, и затем транспортировку отрезанных участков 18а пленки в упаковочный узел 8, где их соединяют с соответствующими подложками или лотками 4. Устройство 1 содержит устройство для переноса разрезанного листа или листов пленки с участка резки в положение над лотком внутри упаковочного узла; тем не менее, то, как лист пленки подается в упаковочный узел и над соответствующим лотком или подложкой, не имеет значения; далее приведены неограничивающие примеры применимых передаточных устройств.
Блок 320 резки пленки может находиться на участке резки (смотри фиг. 1 и фиг. 23). Блок 320 резки содержит режущий инструмент 321 с лезвием и поршнем. Поршень может быть заменен электрическим, пневматическим или гидравлическим линейным исполнительным механизмом любого другого рода. Поршень предпочтительно прикреплен к раме 2 и соединен с режущим инструментом 321 таким образом, чтобы толкать и тянуть его в направлении, поперечном размотанному участку пленки 18, как указано двойной стрелкой А2 на фиг. 1. Следует отметить, что пленка 18 может разматываться в вертикальном направлении, при этом режущий инструмент перемещается по горизонтали.
Упаковочный узел 8 содержит нижнее приспособление 22 и верхнее приспособление 21. Нижнее приспособление 22 содержит фиксированное число гнезд 23 для размещения одной или нескольких подложек 4, а верхнее приспособление 21 сконфигурировано на удержание, по меньшей мере, отрезанного листа(-ов) пленки. Верхнее приспособление и нижнее приспособление сконфигурированы на перемещение одно относительно другого между, по меньшей мере, первым рабочим состоянием, в котором нижнее приспособление и верхнее приспособление разнесены и позволяют помещать одну или несколько подложек 4 в гнезда 23, и вторым рабочим состоянием, в котором нижнее приспособление и верхнее приспособление приближены друг к другу и образуют или способствуют образованию упаковочной камеры 24. Согласно одной из особенностей упаковочная камера 24 может быть герметично закрыта по отношению к внешней среде, то есть упаковочная камера 24 может быть приведена в состояние, в котором она не способна свободно сообщаться со средой снаружи ее, и газ может подаваться в камеру или отводиться из нее только через подающие или выпускные каналы под управлением устройства 1. Как схематически показано на фиг. 1 и 23, отрезанные участки 18а пленки могут подаваться в упаковочную камеру 24 узла 8 посредством передаточного устройства. Передаточным устройством может являться устройство любого рода.
Например, согласно первой возможной альтернативе для транспортировки отрезанного листа(-ов) пленки с участка резки, на котором режущий узел разрезает участки 18а пленки, в упаковочный узел 8, а затем из упаковочного узла 8 может использоваться передаточное устройство 600, которое может содержать передаточный механизм 601 (фиг. 1), воздействующий на отрезанный лист(-ы) пленки.
В качестве альтернативы, передаточное устройство может содержать вытесняющий механизм 602 (фиг. 23), сконфигурированный на перемещение верхнего приспособления 21 из упаковочного узла 8 в положение снаружи, в котором блок резки выполняет резку листов пленки; за счет этого верхнее приспособление 21 может захватывать отрезанный участок(-и) 18а пленки возвращать его в упаковочный узел 8 соосно с нижним приспособлением 22 и тем самым помещать отрезанный участок(-и) 18а пленки в упаковочную камеру 24 и над лотками. Следует отметить, что могут быть предусмотрены другие способы переноса предварительно нарезанных листов пленки в упаковочный узел 8, входящие в объем изобретения; на практике может применяться любое решение, приспособленное для захвата листа пленки и его переноса в упаковочный узел.
Наконец, что касается упаковочного узла 8, верхнему приспособлению 21 не требуется блок 320 резки, а нагревательная головка имеет соответствующую активную поверхность, сконфигурированную на размещение участка 18а пленки и, в частности, отрезанного листа пленки. С головкой 310 связаны удерживающие средства 330, сконфигурированные на притягивание участка и листа 18а пленки в сторону активной поверхности 311. Удерживающие средства 330 могут содержать множество всасывающих отверстий 331, выходящих на активную поверхность, по меньшей мере, один источник вакуума, например, представляющий собой вакуумный насос, управляемый управляющим устройством 100 и соединенный с всасывающими отверстиями 331, и, по меньшей мере, один селекторный клапан, также управляемый управляющим устройством 100 и селективно соединяющий всасывающие отверстия с источником вакуума или вытяжной линией. Управляющее устройство 100 может быть сконфигурировано на приведение в действие средств удержания путем переключения селекторного клапана в положение, в котором клапан соединяет всасывающие отверстия с источником и тем самым вызывает всасывание газа через отверстие. В качестве альтернативы, могут использоваться два клапана, которые могут избирательно открываться и закрываться с целью установления сообщения между отверстиями и источником вакуума или вытяжной линией. Следует отметить, что помимо источника вакуума или в качестве альтернативы удерживающие средства 330 могут содержать одно или несколько из следующего:
механические держатели, такие как щипцы, зажимы и т.п.,
адгезивные системы, например, содержащие адгезивные участки, связанные с активной поверхностью 311,
системы нагрева, управляемые управляющим устройством 100 и, например, содержащие нагреваемые участки, связанные со средствами удержания, для нагрева активной поверхности и тем самым листа пленки 18 с целью увеличения сцепляемости листа пленки с активной поверхностью,
электрические системы, например, активной поверхности может сообщаться заряд с полярностью, противоположной полярности, типичной для листа пленки 18.
Хотя устройство 1 может иметь вакуумную установку 27 или средство 30 обеспечения регулируемой газовой среды или то и другое 30, подразумевается, что управляющее устройство 100 устройства 1 также может быть сконфигурировано на плотное сцепление участков 18а пленки с лотками без приведения в действие вакуумной установки и средства обеспечения регулируемой газовой среды, в результате чего внутри лотка остается нормальная воздушная среда. Это может применяться, например, при упаковывании непортящихся продуктов. Соответственно, в одном из вариантов устройство 1 может не иметь вакуумной установки и средства создания модифицированной среды.
Устройство 1 согласно третьему варианту осуществления действует следующим образом. Устройство 1 действует под управлением управляющего устройства 100 и выполняет способ упаковывания продукта в лоток. В этом случае описанный способ позволяет осуществлять упаковывание в плотно прилегающую пленку в условиях модифицированной среды. В любом случае устройство 1 также способно обеспечивать упаковывание продукта в плотно прилегающую пленку. Кроме того, устройство 1 может применяться для помещения крышки на лоток с целью упаковывания в условиях нормальной воздушной среды.
Сначала на участке резки блок 320 резки отрезает от непрерывной пленки 18 участок 18а в форме отдельного листа пленки. Затем верхнее приспособление 21 перемещается на упаковочный участок и захватывает отрезанный лист пленки, или передаточное устройство 600 перемещает отрезанный лист пленки в упаковочный узел. В этом случае верхнее приспособление 21 захватывает отрезанный участок пленки, а передаточное устройство выходит из упаковочной камеры 24 (фиг. 24). Затем верхнее и нижнее приспособления совмещаются (если необходимо) и перемещаются из первого рабочего состояния во второе рабочее состояние (смотри фиг. 24 и 25), при этом участок 18а пленки остается прижатым к активной поверхности нагревательной головки удерживающими средствами 330 нагревательной головки 310 (и, соответственно также к поверхностям нагрева внутреннего и внешнего нагревателей); предпочтительно участок 18а пленки удерживается на определенном расстоянии от верхней поверхности края 4с.
После того, как камера 24 закрывается (фиг. 25), и после приведения в действие вакуумного средства и/или средства обеспечения регулируемой газовой среды на (фиг. 26 показано формирование вакуума, а на фиг .27 - создание регулируемой среды), управляющее устройство 100 сконфигурирована на воздействие на вспомогательный исполнительный механизм 312 с целью сообщения дополнительного движения по нагревательной головке 310 и тем самым перемещения поверхности нагрева внутреннего и внешнего нагревателей с отрезанным участком 18а пленки в сторону поверхности 23а, в результате чего участок 18а пленки (в частности, внешняя граница 18b листа 18а пленки) прижимается к верхней поверхности края 4с (фиг. 28). На этой стадии внешняя область 18b участка 18а пленки оказывается между поверхностью нагрева внешнего нагревателя 202 и краем 4с лотка, помещающегося в гнезде 4. Затем управляющее устройство 100 может начинать описанный выше цикл нагрева путем доведения температуры поверхности нагрева внешнего нагревателя до первой температуры на короткий период времени, достаточный для термосваривания внешней границы 18b с краем 4с. В случае использования усадочной пленки управляющее устройство 100 также доводит температуру внутреннего нагревателя 200 до второй температуры на короткий период времени, достаточный для достижения регулируемой термической усадки покрывающего горловину лотка участка пленки, в результате чего он приобретает полностью регулируемую плоскую форму. На фиг. 29 и 20 схематически показано, что сначала доводят температуру внешнего нагревателя до первой температуры (внешний нагреватель заштрихован на фиг. 29), а затем также доводят (фиг. 30) температуру внутреннего нагревателя до второй температуры (оба нагревателя заштрихованы). После завершения цикла нагрева оба нагревателя могут охлаждаться путем прерывания электропитания нагревателей и необязательно циркуляции охлаждающей жидкости в контуре 220 охлаждения. Затем управляющее устройство 100 открывает упаковочную камеру 24, чтобы лоток с нанесенной пленкой поступил в нисходящем направлении относительно упаковочного узла. Затем цикл может повторяться.
Четвертый вариант осуществления
В четвертом варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 36 и 37 предложено упаковочное устройство 1, содержащее упаковочный узел 8, сконфигурированный на размещение упаковываемого продукта Р и, по меньшей мере, одной пленки 18 для упаковывания продукта Р, нагреватель 202 (хотя в примере, проиллюстрированном на фиг. 37, показаны два противоположных нагревателя 200, 202, установленных на соответствующих нагревательных планках 260 и 262, разумеется, что также возможно решение с использованием единственного нагревателя), связанный с упаковочным узлом и имеющий поверхность нагрева, сконфигурированный на термоваривание одной или нескольких частей пленки. На практике поверхности нагрева каждого из нагревателей 200, 202 представляют собой плоские и прямые полосы, каждая из которых воздействует на соответствующую пленку 18 или участок пленки с целью термоваривания двух участков пленки на протяжении термосварной полосы. Например, два участка пленки, показанные на фиг. 36 и 37, могут являться частью одной рукавной пленки 18, которые после формирования термосварных полос в поперечном направлении, образуют пленочную упаковку вокруг продукта Р.
Нагреватель 200, 202 содержит, по меньшей мере, один электропроводящий элемент, с которым соединен блок 300 электропитания, сконфигурированный на электроснабжение нагревателя путем подачи электрического тока через электропроводящий элемент. Согласно одной из особенности изобретения электропроводящий элемент содержит электропроводящую углеродную структуру 211 описанного выше типа, а именно, содержащую (или включающую исключительно) один или несколько аллотропов углерода из группы:
графитовой структуры,
однослойной или многослойной графеновой структуры,
фуллереновой структуры, в которой атомы углерода связаны друг с другом в сферические, трубчатые, волокнистые или эллипсоидные образования; в частности, фуллереновая структура может иметь форму углеродных нанотрубок или нановолокон.
Более подробно, электропроводящий элемент содержит несущую подложку 210, на которой находится углеродная структура 211 и, по меньшей мере, один защитный слой 212, покрывающий углеродную структуру со стороны, противоположной стороне несущей подложки 210. В проиллюстрированном варианте осуществления углеродная структура 211 необязательно помещается между двумя противоположными защитными слоями, при этом защитный слой, противоположный несущей подложке, образует поверхность нагрева нагревателя.
Углеродная структура может иметь плоскую удлиненную форму, имеющую поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 5 мкм и шириной, по меньшей мере, 2 мм, необязательно поперечное сечение толщиной, по меньшей мере, 10 мкм и шириной, по меньшей мере, 5 мм.
2
2
Углеродная структура предпочтительно имеет среднее удельное сопротивление более 5 Ω⋅мм/м, необязательно от 15 до 25 Ω⋅мм/м.
Управляющее устройство 100 воздействует на блок 300 электропитания, соединенный с электропроводящими углеродными структурами 211. Управляющее устройство 100 сконфигурировано на управление блоком электропитания и регулирование электропитания нагревателя.
В частности, управляющее устройство 100 сконфигурировано на управление блоком 300 электропитания с целью выполнения цикла нагрева, включающего следующие стадии:
приложения электрического напряжения к электропроводящему элементу с целью повышения температуры поверхности нагрева нагревателя (или нагревателей) до первой температуры,
поддержания электрического напряжения с целью поддержания, по меньшей мере, первой температуры поверхность нагрева нагревателя в течение первого дискретного временного интервала,
снижения или доведения до нуля напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, с целью снижения температуры поверхности нагрева нагревателя до температуры ниже первой температуры.
Первый дискретный период времени имеет длительность от 0,2 до 5 секунд, в частности, от 0,5 до 1,5 секунды, а приложение электрического напряжения к электропроводящему элементу продолжается в течение периода времени, преимущественно равного первому дискретному периоду времени.
Первая температура может составлять от 150°С до 300°С, а вторая температура составляет от 180°С до 240°С, необязательно от 200°С до 220°С. По аналогии с ранее описанными вариантами осуществления блок 300 электропитания содержит, по меньшей мере, один импульсный трансформатор, сконфигурированный на генерирование импульсов напряжения длительностью от 0,2 секунды до 5 секунд (в частности, от 0,5 до 1,5 секунды), по меньшей мере, одну электрическую цепь, соединяющую импульсный трансформатор с электропроводящим элементом, при этом управляющее устройство 100 сконфигурировано на воздействие на блок 300 электропитания с целью подачи в электропроводящий элемент электрического тока заданного напряжения в течение заданного времени, чтобы поддерживать, по меньшей мере, первую температуру поверхности нагрева нагревателя в течение первого дискретного временного интервала, достаточного для формирования термосварной полосы с последующим прерыванием (или преимущественным уменьшением) электропитания до следующего цикла нагрева с целью формирования следующей термосварной полосы.
Может быть предусмотрен первый датчик 305 температуры, сконфигурированный на обнаружение температуры поверхности нагрева нагревателя и передачу сигнала первой температуры, соответствующего обнаруженной температуре. Управляющее устройство 100 соединено с первым датчиком температуры и сконфигурировано на прием сигнала первой температуры и управление блоком электропитания с целью электропитания электропроводящего элемента, необязательно путем регулирования напряжения, прилагаемого к электропроводящему элементу, и/или длительности приложения напряжения, на основании сигнала первой температуры и желаемой величины первой температуры. Следует отметить, что первым датчиком температуры может являться контактный датчик температуры или бесконтактный датчик температуры (например, инфракрасный датчик). Следует также отметить, что присутствие первого датчика температуры может являться необязательным, и температура поверхности нагрева может определяться на основании измеренного электрического сопротивления первого электропроводящего элемента, как уже описано в предыдущих вариантах осуществления.
Устройство 1 согласно четвертому варианту осуществления действует следующим образом. Устройство 1 действует под управлением управляющего устройства 100 и выполняет способ упаковывания продукта в пленочную упаковку.
Сначала традиционным способом (например, путем экструзии или продольного соединения двух противоположных краев плоской пленки) формируется рукавная пленка. Затем помещают продукт Р в полость, образованную рукавной пленкой. После этого перемещают пленку и продукт в упаковочный узел 8 в направлении по стрелке A3 на фиг. 37. Через равные интервалы до и после продукта Р формируют поперечную термосварную полосу В, которая проходит преимущественно поперек направления движения A3. Каждая термосварная полоса В формируется путем прижатия нагревателей 200, 202 друг к другу или, в качестве альтернативы, путем прижатия единственного нагревателя 200 к поверхности пленки, противоположная сторона которой опирается на опорную планку или другой опорный элемент. После того как один или оба нагревателя входят в контакт с пленкой и смыкают друг с другом два противоположных термосвариваемых участка пленки, может быть инициирован описанный выше цикл нагрева. После термосваривания прерывают цикл нагрева, продвигают рукавную пленку вперед на фиксированное расстояние, и снова выполняют термосваривание, как описано выше, на определенном расстоянии от места предыдущего термосваривания, тем самым смыкая пленку вокруг продукта Р.
Управляющее устройство устройства 1
Устройство согласно изобретению имеет, по меньшей мере, одно управляющее устройство.
Управляющее устройство 100 может содержать цифровой процессор (ЦП) с запоминающим устройством (или запоминающими устройствами), схему аналогового типа или сочетание одного или нескольких цифровых процессоров и одной или нескольких аналоговых схем. В описании и формуле изобретения указано, что управляющее устройство 100 "сконфигурировано" или "запрограммировано" на выполнение определенных шагов, что может достигаться на практике любыми средствами, которые позволяют конфигурировать или программировать управляющее устройство. Например, в случае управляющего устройства 100, содержащего один или несколько ЦП, в соответствующем запоминающем устройстве хранится одна или несколько программ, содержащих команды, при выполнении которых управляющим устройством 100 обеспечивается выполнение шагов, описанных и/или заявленных применительно к управляющему устройству. В качестве альтернативы, если управляющее устройство 100 является устройство аналогового типа, схемы управляющего устройства включают схемы, конфигурируемые в процессе применения на обработку электрических сигналов с тем, чтобы выполнять шаги обработки управляющего устройства.
В целом, управляющее устройство 100 воздействует на транспортный узел 3, блок 320 резки пленки, передаточное устройство 46, упаковочный узел 8, в частности, верхнее и/или нижнее приспособления 21, 22, вакуумную установку, средство обеспечения регулируемой газовой среды и управляет ими. В частности, управляющее устройство 100 может быть сконфигурировано на управление выполнением способов, заявленных в прилагаемой формуле изобретения, способов, описанных в разделе "Краткое изложение сущности изобретения", и операций, описанных выше в подробном описании.
Хотя в изобретении описано то, что на данный момент считается наиболее практичными и предпочтительными вариантами осуществления, подразумевается, что изобретение не следует ограничивать раскрытыми вариантами осуществления, и, напротив, оно распространяется на различные модификации и эквиваленты, которые входят в пределы существа и объема прилагаемой формулы изобретения.
Конкретный характер описанных исполнительных механизмов является иллюстративным, и могут использоваться исполнительные механизмы альтернативных типов при условии, что они сообщают подвижным элементам, которые они приводят в действие, движение такого же типа.
Следует также отметить, что, хотя в описанных в вариантах осуществления показан единственный упаковочный узел, с целью оптимизации производительности может параллельно использоваться множество упаковочных узлов.
Технические результаты и преимущества
Описанные выше и заявленные особенности изобретения обеспечивают технические результаты и преимущества, которые кратко описаны далее.
За счет независимого управления внешним нагревателем 202 и внутренним нагревателем 200, например, с помощью управляющего устройства 100 и блока 300 электропитания обеспечивается точное регулирование температуры поверхностей нагрева с точки зрения как местоположения, в котором повышается температура, так и длительности повышения температуры. Это позволяет использовать пленку любого типа, а именно, также пленки термоусадочного типа или пленки, которые могут подвергаться температурной деформации, за счет чего обеспечивается возможность создания упаковки, имеющей преимущественно идеальный внешний вид.
Кроме того, даже при использовании термоусадочных пленок с высокой степенью усадки способ и устройство согласно изобретению обеспечивают точное регулирование температурного профиля поверхностей нагрева и тем самым соответствующее точное регулирование степени усадки обрабатываемых пленок со сведением к минимуму неуправляемой деформации пленки и передачи усилий лотку, что может вызвать его деформацию.
Кроме того, за счет регулирования температуры поверхностей нагрева внешнего нагревателя 202 и внутреннего нагревателя 200 с их нагревом до соответствующих первой и второй температур на очень короткие и заданные периоды времени обеспечивается своевременная задержка передачи тепла внешней области 18b участка 18а пленки относительно передачи тепла центральной области участка 18а пленки. Так, если требуется осуществить термосваривание участка 18а пленки с верхом лотка 4, можно сначала осуществить термосваривание внешней области 18b участка 18а пленки с верхним краем 4с лотка 4, а затем инициировать нагрев центральной области участка пленки (которая может давать усадку или подвергаться термическому напряжению) без переноса касательных усилий (т.е. усилий, направленных параллельно верхней поверхности края лотка), которые способны нарушить термическое соединение участка 18а пленки и края 4с лотка, с переносом нежелательных напряжений на стенку лотка. Кроме того, согласно особенностям изобретения можно резко снижать температуру поверхностей нагрева, в частности, поверхности нагрева внешнего нагревателя 202 в то время, как поверхность нагрева внешнего нагревателя продолжает контактировать с прижатой к краю лотка пленкой оказывает давление на нее, в результате чего может обеспечиваться эффективное соединение до сброса давления и тем самым обеспечиваться термическое соединение без изъянов в течение исключительно короткого общего времени, требуемого для выполнения цикла соединения.
Помимо этого, за счет точного регулирования температуры поверхностей нагрева и сокращения времени, в течение которого поддерживаются высокие температуры поверхностей нагрева, предотвращается рассеяние тепла и нежелательная передача тепла другим компонентам. В частности, режущее устройство и его лезвия остаются преимущественно холодными, что предотвращает их застревание, неэффективную резку и т.п.
Следует также отметить, что за счет возможности обеспечивать нагрев в основном по требованию, т.е. только при выполнении соединения значительно экономится энергия.
При реализации особенностей изобретения с использованием нагревателей, оснащенных электропроводящими элементами из слоев графена, описанные результаты дополнительно улучшаются, поскольку электропроводящие элементы из слоев графена обладают очень низкой тепловой инерцией (и, соответственно, могут быстро нагреваться и охлаждаться, что требует меньше электрической мощности и, соответственно, меньше энергии блока электропитания), преимущественно не удлиняются и не деформируются даже при температурах порядка 200-250°С (что обеспечивает простые в реализации конструкции и надежные нагреватели). За счет отсутствия теплового удлинения также обеспечивается идеальная планарность графе новых структур на протяжении всего процесса нагрева и, следовательно, идеальная планарность поверхностей нагрева и более высокая эффективность термического соединения пленки.