密封设备中的平衡轨和平衡元件及其制造方法技术

一种适用于对包装液体或流动产品（１２）的层压包装材料（１１）进行热密封的设备（４０；５０）中的平衡轨（６１；５３，５４）和垫盘（６２；５６，５７），平衡轨和垫盘分别基本上由塑料材料制成。一种用于热密封的设备（４０；５０）和包括上述平衡轨和垫盘的密封／切割设备，以及包括本发明专利技术的这种密封装置及平衡轨和垫盘的包装机。另外，还涉及一种用于通过共注模铸制造平衡轨的方法。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术分别涉及一种平衡轨及平衡轨和垫盘的组合模块，适用于对包装液体或流动产品的层压包装材料进行热密封的设备。本专利技术还涉及一种用于热密封的设备及包括上述平衡轨和垫盘的密封/切割设备，以及包括本专利技术的这种密封设备及平衡轨和垫盘的包装机。另外，本专利技术涉及一种制造上述平衡轨和垫盘的方法。
技术介绍
现今的食品包装工艺(术语“食品”指所有类型的固体和液体食品，如果汁，牛奶和其它饮料，以及浆糊、汤、果酱和乳酪)通常是“成形-填充-密封”类型，并可通过下列步骤完成，将由柔性层压件制成的连续移动的幅面料状包装材料成形为一连续延伸管，用要包装的所需食品连续填充该管，以及密封并最终从管上切掉密封的包装件。附图说明图1a中示意性示出这种由一连续的包装材料幅面料成形一管并进一步形成包装容器的例子。包装过程通常是高速连续的过程，其中幅面料形式的包装材料通过一机器连续输送，例如穿过一液相或气相快速作用消毒介质而消毒，成形和密封为所需管状，用于填充要包装的食品并最终横向密封。连续幅面料状包装材料是由包装材料制造机制造的，并放置在一卷轴上。该包装材料通常具有一层压结构，该层压结构包括一纸或纸板的芯层，一位于芯层的每一侧上由热塑聚合物(如聚乙烯)制成的外部热密封层，以及，如果必要，一置于该纸芯层与该薄膜之间的铝箔隔气层。可替换地，可使用由塑料或无机材料，如聚酰胺、聚乙烯乙烯醇(EVOH)或氧化硅制成的隔气层来代替铝箔。带有包装材料的卷轴安装在包装机中，在此处用设置在机器中若干个位置上的驱动机构卷出包装机并在其中迂回。包装材料幅面料被成形为一管并在包装机中沿纵向密封。当管在包装机中向下传送时，从上方供应液体或流动食品以填充管状包装材料的内部。然后，从两侧横向挤压包装材料管并以特定间距横向密封，以形成相互连接、填充和密封的包装容器，接下来，通过在横向伸展的密封部分之间切割而将密封的包装容器从管上分离，因而例如通过沿包装材料中预先形成的折痕线折叠弯曲将分离的包装容器变成一特定的所需形状，且如果需要，最终密封而保持该形状。管状包装材料沿纵向或横向的密封是通过对包装材料的外表面相互进行热密封而完成的，该包装材料由热密封塑料制成。这可以通过已知的热密封技术完成，例如感应热密封，射频(RF)或微波热密封、热对流密封或超声波振动热密封。当今在无菌包装情况下用于横向热密封的一种非常普通的技术是感应热密封，其中包装层压件中的铝箔与一感应器共同作用，从而产生热量。热塑表面通过同时使用施加感应电流和压力而由热熔化彼此粘接在一起。可替换地，包装工艺通常可以是由预切割的包装材料的毛坯形成包装件的这种类型。图1b中示出这种包装工艺的原理。预切割的包装材料毛坯可输送到包装机中，折叠并纵向密封，折叠成形并在底部密封，从而提供开放的包装封壳。该封壳被填充并随后在顶部密封，从而提供填充的包装件(11”)。因此常规的包装机使用热密封设备来密封包装材料。该密封设备通常设有以彼此相对关系设置和运行的所谓的平衡爪和热密封爪。图4中示意性示出这种热密封设备的一个例子，而图5中示意性示出典型平衡爪和热密封爪的横截面。常规地，对于横向热密封，每个平衡爪设有一对平衡轨，而每个热密封爪设有一个密封块。每个平衡轨及相面对的密封块能够横跨包装材料形成一横向热密封。可在两平衡轨之间形成的缝隙中设置一切割器。每个切割轨设有一切割元件，一沿平衡轨延伸的所谓的“垫盘”或“压力垫”，而在感应密封的情况下，密封块设有一与垫盘相对设置的感应线圈。最常见地，在包装成一连续管状包装材料的情况下，密封和切割操作在包装工艺的相同部分进行，在这种情况下平衡轨也称作“切割轨”。但也完全可能例如通过随后在一单独切割单元中切割填充和密封的管而将密封和切割操作相互分离开。图2和3示意性示出常规平衡轨和用于感应密封的密封块的侧视图，该密封块用于感应密封，在完成密封之前或之后设置在将要热密封的包装材料的相对侧。如图2和3所示，管或封壳的包装材料壁12、13可在一密封区域S中相互面对面地设置，用于对例如管状包装材料进行横向感应密封。每个包装材料壁12、13通常是由纸基层14及例如位于铝箔层15的内表面上的聚乙烯薄膜层16形成的层压结构。虽然没有专门表示，纸基层14的外表面同样涂敷有一塑料如聚乙烯层。两包装材料12、13的聚乙烯部分16通过热熔而粘结在一起。在其它热密封方法中，如高频(RF)密封或热对流密封中，不必用一铝箔层来产生热量。平衡轨21通过由钢制成，并满足平面度和平行度的要求。尤其根据密封质量、包装材料类型、包装件的尺寸以及要包装产品的类型，垫盘22的形状和机械性能可以变化以最佳地适应环境。在如本专利技术的高质量密封，例如无菌或长期储存、所谓“延长贮藏寿命”包装的情况下，垫盘需要一定程度的柔韧性和可压缩性，用以控制被加热的热塑材料从密封区域S中的层16的流动。对于密封质量要求不那么严格的包装来讲，垫盘就像平衡轨一样，可由耐久的硬金属材料制成。感应线圈23沿密封块24延伸，并通常设有一朝平衡爪伸出的突起25。穿过感应线圈23形成一冷却通道26，由流经冷却通道26的冷却剂来控制感应线圈23的温度。在图2所示的密封过程的初始阶段，包装材料11放置在密封块24与带有垫盘22的平衡轨21之间，平衡爪和热密封爪在其上移动，从而相互靠近。随后，平衡爪和热密封爪进一步向彼此移动，包装材料11的密封部分被压硬，并与感应线圈23和平衡元件22一起变形。用一电源装置(未示出)施加一高频电压，使铝箔15用感应电流产生热量。因此，如图3所示，相互面对并在成对的铝箔15之间挤压的包装材料的成对聚乙烯部分16被加热，而使密封区域S中的聚乙烯部分16熔化。因而管状包装材料11通过热熔而粘结在一起。如图3所示，可压缩平衡元件22在密封阶段变形。当来自密封块和平衡轨的压力被释放后，平衡元件恢复到其原始形状，并准备下面的密封和压缩操作。这种可压缩平衡元件通常由具有适当机械和化学特性的塑料材料制成。当今最常见的是交联的聚氨酯(PUR)用于这种用途。垫盘的所需形状和结构通常从交联的聚氨酯材料切出。由交联PUR制成的垫盘通过插入沿平衡轨21延伸的槽27中而紧固到由耐化学品的不锈钢制成的切割轨中。对于密封质量来讲，垫盘的结构、硬度和可压缩性都是重要的因素，并可根据上面列出的各种因素，即所要求的密封质量，包装材料类型，包装件尺寸以及要填充的产品而改变。垫盘的不同形状和硬度/可压缩性将在热熔过程中不同地影响密封区域S中的热塑材料的流动。另外，有重要的因素影响管中的填充的产品从密封区域S中挤掉的方式。因此已证实不同的形状对于包装件尺寸与要填充产品的不同组合是最优的。另外，垫盘中所使用的塑料材料应该耐受化学品(例如碱性清洗剂，乳酸和各种填充产品中的其它物质，以及消毒剂，例如过氧化氢(H2O2))。尽管已知的平衡轨和垫盘可充分发挥作用，它还是有一些缺点。这种已知结构的主要缺点是，垫盘由相对于切割轨和密封块较软的材料制成，经过一段时间后会磨损，因而必须用具有规则间距的新垫盘更换。每次更换垫盘，包装机都不得不全部停车。首先，必须将平衡轨从操作过程中连接到其上的平衡爪上拆掉。然后，必须将紧固到平衡轨的槽中的旧垫盘拆掉。拆掉旧垫盘后，必须将一新的垫盘插入平衡轨的窄槽中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于对包装液体或流动产品（１２）的层压包装材料（１１）进行热密封的设备（４０；５０）中的平衡轨（６１；５３，５４）和至少一个垫盘（６２；５６，５７），其特征在于，上述平衡轨和上述垫盘每个基本上用塑料材料制成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M马特尔，R帕尔姆奎斯特，E索克里，M马泽托，
申请(专利权)人：利乐拉瓦尔集团及财务有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]