СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЮБИКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВАРКИ
METHOD OF TUBE PRODUCTION BY SEALING

Область техники
Настоящее изобретение относится к изготовлению гибких упаковок с применением сварки полимерных пленок. Более конкретно, изобретение относится к изготовлению гибких тюбиков, предназначенных для хранения и подачи жидких или пастообразных продуктов.
Предшествующий уровень техники
Известны гибкие тюбики, состоящие из головки и гибкой юбки, полученной путем сварки ленты, называемой «ламинат», которая сформирована из нескольких слоев полимера или металла. Юбки получают путем разматывания ленты, придания ленте формы трубчатого корпуса, сварки концов ленты, обычно с образованием небольшого перекрытия, и, наконец, разрезания трубчатого корпуса на сегменты равной длины. Затем головку тюбика приваривают или формуют на конце юбки. Головка тюбика содержит горлышко с отверстием и плечо, соединяющее горлышко с юбкой. Таким образом, тюбик с головкой, направленной вниз, и выходным отверстием, закупоренным, например, завинчивающимся, колпачком, подают на фасовочный автомат для наполнения через оставшийся открытым конец тюбика. После наполнения тюбика конец закрывают путем зажатия и сварки пленки.
Недостатком изготовления гибких тюбиков с применением сварки является возможная деформация юбки при сварке. Изготовленные юбки зачастую не являются абсолютно круглыми, как это было бы желательно, а имеют грушевидное или каплеобразное сечение. Эти нарушения крутости в особенности затрудняют сборку и наполнение тюбиков. Сборка юбки и головки с применением сварки требует введения головки внутрь юбки, операции тем более сложной, чем значительнее нарушение крутости. При наполнении сопло фасовочного автомата должно пройти через оставшееся открытым отверстие тюбика. Эта операция существенно затрудняется, если сечение тюбика не является круглым.
Крутость юбок влияет на геометрию готового тюбика, и во многих случаях нарушения крутости ухудшают эстетические свойства упаковки. По этой причине предпочтительными являются абсолютно круглые юбки.
В заявке на патент WO 2004/039561 предложен способ деформации ламината за пределами эластичной зоны перед сваркой. Первый способ, предложенный в заявке на патент WO 2004/039561, состоит в уменьшении толщины ленты приблизительно на 1% путем каландрирования. При этом необходимо приложение усилий от 2,5 до 500 Ньютонов на миллиметр ширины ленты. Если лента содержит более 70% по объему полимера, предлагается перед каландрированием осуществлять нагрев ленты до температуры от 75 до 120°C. Второй способ, предложенный в заявке WO 2004/039561, состоит в осуществлении тиснения, представляющего собой создание выступов и углублений, амплитуда между которыми предпочтительно составляет от 1/15 до 3 по отношению к толщине ленты. Эти каландрирование или тиснение позволяют изменить остаточные напряжения в ламинате. Авторы изобретения заявляют, что этот способ выравнивает упругое поведение ленты и, в случае тиснения, позволяет повысить жесткость ленты в продольном и поперечном направлениях. Однако способ, предложенный в заявке на патент WO 2004/039561, имеет несколько недостатков. Его трудно применять с печатными лентами и в особенности, когда печать находится на поверхности. В действительности каландрирование или тиснение приводит к повреждению печати вследствие температурных деформаций и трения, создаваемых при применении этого способа.
Другой способ повышения крутости тюбиков предложен в патентном документе Швейцарии СН 695937 A5. Этот способ включает в себя термическую обработку трубчатого корпуса перед его разрезанием на сегменты равной длины. Трубчатый корпус изготавливают в соответствии с предшествующим уровнем техники, причем способ сварки включает в себя, в частности, этап формования, на котором ленту оборачивают вокруг сварочного стержня для формования цилиндрического корпуса; этап нагрева для расплавления концов ленты, подлежащих сварке; этап приложения давления к концам, подлежащим сварке; и этап охлаждения зоны сварки. В документе СН 695937 A5 предложено осуществление термической обработки трубчатого корпуса после сварки. Термическая обработка состоит в сглаживании температуры трубчатого корпуса посредством приведения наружной поверхности тюбика в контакт с жидкостью. Устройство для осуществления термической обработки вставляют между сварочным и режущим устройствами. Недостаток способа, предложенного в документе CH 695937 A5, связан с пространством, необходимым для осуществления эффективной термической обработки. Это пространство тем больше, чем больше толщина ламината; так что предложенный способ представляется непригодным для толстых ламинатов и высокой скорости производства.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ сварки, позволяющий получать трубчатые юбки путем сварки ламината. Эти юбки получают путем разматывания ленты, придания ленте формы трубчатого корпуса, сварки концов ленты, приведенных в контакт встык или с перекрытием, и, наконец, разрезания трубчатого корпуса на сегменты равной длины, называемые юбками.
Способ сварки в соответствии с настоящим изобретением включает в себя нагрев ленты за пределами зоны сварки предпочтительно до температуры, превышающей 60°C, осуществляемый перед, одновременно или после сварки.
Под «зоной сварки» в контексте настоящего изобретения подразумевается часть ленты, которую нагревают, сжимают и охлаждают при сварке. Зона сварки не ограничивается контактирующими частями ленты; она составляет часть ленты, подвергающуюся термическому воздействию при сварке.
Под «лентой» подразумевается лист, образованный из множества слоев полимера или металла.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения нагрев ленты осуществляют перед формованием ленты вокруг сварочного стержня. Предпочтительно температура нагрева ленты является постоянной в направлении движения ленты, т.е. в направлении, параллельном оси тюбика, и изменяется в направлении, перпендикулярном движению ленты, которое также является направлением по окружности тюбика.
В соответствии со вторым вариантом осуществления нагрев ленты осуществляют одновременно со сваркой концов ленты, а не последовательно.
В соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения нагрев ленты осуществляют после сварки, и, например, после разрезания трубчатого корпуса на отрезки равной длины, и одновременно с привариванием головки тюбика к трубчатому корпусу.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг.1 представлено сечение трубчатого корпуса, имеющее нарушения крутости, которые позволяет устранить настоящее изобретение. Нарушения сечения происходят в результате изготовления трубчатого корпуса путем сварки известными из предшествующего уровня техники способами, например, описанными в патентных документах WO 2004/039561 и CH 695937 A5, и без операций, осуществляемых до или после сварки. Трубчатый корпус 1 получают путем сварки ленты 2, сваренные концы 3 и 4 которого обычно образуют перекрытие в зоне 5 сварки. Другой способ сварки включает в себя соединение концов 3 и 4 ленты встык. В обоих случаях можно видеть нарушения 6 и 7 крутости вблизи зоны 5 сварки, влияющие на круглость трубчатого корпуса в целом.
Способ в соответствии с настоящим изобретением включает в себя осуществление одновременно со сваркой нагрева ленты, предпочтительно до температуры, превышающей 60°C, также за пределами зоны сварки.
Предпочтительно температура нагрева ленты является постоянной в направлении движения ленты, т.е. в направлении, параллельном оси тюбика, и изменяется в направлении, перпендикулярном движению ленты, которое также является направлением по окружности тюбика. Примеры температурного профиля в поперечном направлении представлены на фиг.2 и 3. На фиг.2 и 3 представлен разрез ленты 2 в направлении, перпендикулярном ее движению. Для упрощения демонстрации температурного профиля лента представлена в развернутом виде, а не в виде трубки. Этот пример осуществления изобретения не следует рассматривать, как ограничивающий. Нагрев ленты в процессе сварки можно осуществлять, когда лента образует плоскую поверхность или трубчатый корпус, или находится в промежуточном между этими формами состоянии.
На фиг.2 представлен температурный профиль ленты 2 после сварки концов 3 и 4 ленты, причем способ сварки включает в себя последовательность операций нагрева, приложения давления и охлаждения зоны 5. Одновременно со сваркой применяют средства для нагрева ленты за пределами зоны 5 сварки. Температурный профиль ленты после сварки трубчатого корпуса представлен на фиг.2.
Нагрев ленты за пределами зоны 5 сварки позволяет получить трубчатый корпус с абсолютно круглым сечением. На фиг.2 видно, что зоны 9 и 10, прилегающие к зоне 5 сварки, нагреты до температуры, близкой к температуре зоны 5. Нагрев зон 9 и 10 позволяет избежать слишком резкого перепада температур вблизи зоны сварки. Ширина нагрева зон 9 и 10 может достигать соответственно до приблизительно % от общей ширины 8 ленты. В некоторых случаях предпочтительным может являться нагрев ленты до одинаковой температуры по всей ширине. Зоны 9 и 10 ленты нагревают таким образом, что их температура после сварки предпочтительно составляет от 40°C до 90°C. Температуру зон 9 и 10 регулируют в зависимости от свойств ленты, ее толщины, скорости сварки.
На фиг.3 представлен второй пример температурного профиля ленты 2 после сварки концов 3 и 4. На фиг.3 видно, что температура зон 9 и 10 выше, чем температура зоны 5 сварки. Эта разница температур позволяет для многослойных лент устранить нарушения крутости, вызванные сваркой концов 3 и 4 ленты.
На фиг.4 представлен трубчатый корпус, полученный способом в соответствии с настоящим изобретением. Нарушения крутости по фиг.1 устранены путем регулирования температурного профиля. Настоящее изобретение можно применять для изготовления трубчатых корпусов 1 с применением сварки концов ленты 2, образующих перекрытие или расположенных встык в зоне 5 сварки.
В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения нагрев ленты осуществляют перед формовкой ленты вокруг сварочного стержня.
В соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения нагрев ленты осуществляют одновременно со сваркой концов ленты, а не последовательно.
В соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения нагрев ленты осуществляют после сварки, и, например, после разрезания трубчатого корпуса на отрезки равной длины, и одновременно с привариванием головки тюбика к трубчатому корпусу.
Предпочтительно нагрев ламината осуществляют с применением горячего воздуха, подаваемого на внутреннюю или наружную поверхность ленты. Температура воздуха составляет от 150°C до 650°C.
Особый интерес представляет устройство, позволяющее регулировать расход воздуха, температуру воздуха, температурный профиль и продолжительность нагрева. Это устройство предпочтительно помещают в зоне, предшествующей формованию ленты вокруг сварочного стержня. Устройство позволяет улучшить крутость тюбиков в широком диапазоне диаметров, обычно составляющем от 12,5 до 75 мм. Это устройство легко отрегулировать в соответствии с производительностью агрегата, одновременно регулируя температуру воздуха, расход воздуха, а также продолжительность нагрева. Это устройство позволяет получить тюбики высокой крутости.
Для нагрева ленты можно применять другие способы и устройства для нагрева излучением, кондукционного или индукционного нагрева.
Настоящее изобретение можно сочетать с другими существующими устройствами для повышения крутости тюбиков путем вытягивания зоны сварки. Предпочтительно изобретение сочетается с устройством, описанным в заявке на патент EP 07116384.4.
Изобретение является особенно предпочтительным, поскольку оно интегрировано в процесс сварки, в отличие от других способов, состоящих в осуществлении последующей обработке тюбика.
После сварки температура нагретых частей может быть выше или равна температуре зоны сварки.