用于对层压物的多个层片进行热封合的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于对层压物的多个层片进行热封合的方法和设备，层压物能尤其由用于容纳液态食品的屋顶型包装盒制成，其中，层压物包括由不导电材料例如纸板制成的载体层和在层压物的至少一个表面上的由热塑性材料例如聚乙烯制成的封合层。当层压物在封缄区域中的层片的数量发生变化时，在高频的交变电场中的热封合是成问题的。为了提供用于在高频的交变电场中对层压物的多个层片进行热封合的方法和设备，在其中避免了由于进入到层压物的待封合的层片中的过大或过小的热输入而引起的问题，根据本发明专利技术提出的是，以HF电压源的第一功率在封缄区域(70)的第一部分区域(71)中产生交变电场并且以HF电压源的不同于第一功率的第二功率在封缄区域(70)的至少一个第二部分区域(72)中产生交变电场，从而在封缄区域(70)的部分区域(71、72)上得到不同的热分布。在部分区域(71、72)中的不同的热分布能够实现有针对性地匹配在相应的部分区域(71、72)中所需要的热需求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1和8的前序部分所述的用于对层压物的多个层片进行热封合的方法和设备，其中，层压物包括由不导电的材料制成的载体层和在层压物的至少一个表面上的由热塑性材料制成的封合层。
技术介绍
通常将层压物作为包装盒材料用于液态食品的包装盒，层压物包括由不导电的材料，尤其是纸或纸板，制成的载体层和由热塑性材料，尤其是热塑性塑料，如例如聚乙烯或聚丙烯，制成的封合层。热塑性材料相对含油的物质和酸是液密且具有抗性的。此外，热塑性材料是能热封合的，在其中，将由热塑性材料制成的彼此面对的封合层相对彼此地放置并且在封缄区域中同时压合层压物的多个层片的情况下通过应用热来彼此焊接。将用于热封合的热从外面穿过层压物的层片引导到内置的封合层上。当包装盒在现代的灌装机中所需要的封合时间较短时很难能够准备足够的热输送。只要层压物具有金属层，尤其是铝层，就能够通过感应来产生用于热封合的热，在其中，在用于压合层压物的层片的挤压梁中引入线圈，这些线圈在层压物的金属层中感应出电流并且加热这些金属层。通过热传导，使热从被加热的金属层传递到邻接的由热塑性材料制成的层上，这些层在热的作用下达到熔融的状态。日益增多地将即使在没有金属层的情况下也具有气密的且保持香气的特性的层压物用于包装盒。因此存在有如下需求，即，即使在没有金属层的情况下在层压物中也有效地产生用于热封合的热。DE2324810提出的是，通过介电损耗产生热，当层压物在封缄区域中承受数量级为300至600MHz高频的交变电场时就出现了热。热损耗尤其是基于具有偶极子特性的分子在层压物的载体层的不导电材料中的定向极化。除了定向极化外还在交变电场中发生了离子极化和电子极化。为了加温，层压物的层片在封缄区域中在电极与配对电极之间承受高频的交变场。两个电极形成电容器，其中，层压物的不导电材料形成电介质。在高频的交变电场中进行的热封合过程通过如下参数来确定：封缄时间、作用到封缄区域中的层片上的挤压压力、待封缄的层压物的材料特性、电极和配对电极的彼此面对的表面的大小、表面之间的间距以及HF电压源的功率。尤其地，层压物的相对介电常数以及损耗因数作为材料特性是十分重要的。层压物的相对介电常数表明的是，当电极之间的间隙替代空气地被填满作为电介质的层压物时，由电极和配对电极形成的电容器的电容量是多少。损耗因数tanα同样是层压物的物理的材料特性。为了通过介电损耗实现充分的发热，损耗因数tanα应位于>0.01的数量级中。当层压物在封缄区域中的层片的数量发生变化时，在高频的交变电场中的热封合是成问题的。如果对用于饮料的例如被设计为屋顶型包装盒的包装盒进行热封合以便在灌装过程之后封闭屋顶部，那么在常规的包装盒坯料的情况下，在封缄区域的下部的部分中就存在有层压物的四个层片并且在重叠区域中甚至存在有五个层片，而在封缄区域的上部的部分中仅有层压物的两个层片相对置。在预先给定的封缄时间较短的情况下，在这种屋顶型包装盒中，在封缄区域的下部部分中可能会发生热封合不足，并且/或者在封缄区域的上部部分中发生过度加热。其结果导致包装盒的封闭处不能被封严，这在灌装品的仓储性方面是不可接受的。
技术实现思路
基于现有技术，本专利技术的任务是，提供在高频的交变电场中对层压物的多个层片进行热封合的方法和设备，在其中避免了由于进入到层压物的待封合的层片中的过大或过小的热输入而引起的问题。该任务的解决方案是基于如下的认识，即，有益于较短的周期(Taktzeit)地，热封合过程的参数，即挤压压力、封缄时间以及用于产生高频的交变电场的电极的彼此面对的面的间距和大小几乎不会变化。用于封闭包装盒的封缄时间要尽可能短并且挤压压力要尽可能高。封缄区域并且因此电极的大小和间距在很大程度上是通过例如在包装盒的屋顶部的区域内的层压物的待热封合的层片的布置和数量来确定的。尽管如此，仍然为了避免由于定量错误的热输入而造成的问题，在上述类型的方法中规定，以HF电压源的第一功率在封缄区域的第一部分区域中产生交变电场并且以HF电压源的不同于第一功率的第二功率在封缄区域的至少一个第二部分区域中产生交变电场，从而在封缄区域的部分区域上得到不同的热分布。在部分区域中的不同的热分布能够实现有针对性地匹配在相应的部分区域中所需要的热需求。部分区域例如沿竖直的方向叠置地并且沿水平的方向彼此分开地布置。为了能够以不同的功率在封缄区域的部分区域中产生交变电场，开头所述类型的用于热封合的设备具有第一封合元件和第二封合元件，第一封合元件具有至少一个第一电极和至少一个第二电极，第二封合元件具有至少一个配对电极，该设备还具有布置在电极与至少一个配对电极之间的用于对层压物的层片进行热封合的封缄区域、用于产生封合元件相对彼此的相对运动的以及用于在封缄区域中将挤压力构建到层压物的层片上的驱动器、和高频电压源，该高频电压源设立成使得施加在第一电极和至少一个配对电极上的电压的高低与施加在第二电极和至少一个配对电极上的电压的高低不同。为了产生不同的功率，高频电压源也可以被设立成使得施加在第一电极和至少一个配对电极上的频率的高低与施加在第二电极和至少一个配对电极上的频率的高低不同。当应该在第一和第二部分区域中对层压物的不同数量的层片进行热封合，像例如该情况是在对用于饮料的屋顶型包装盒进行热封合时，在封缄区域的部分区域中可能会需要有不同的热分布。此外，对在封缄区域的部分区域中有不同的热分布的需求还能由于在部分区域中待热封合的层压物具有不同厚度而产生。用于在封缄区域的部分区域中产生交变电场的不同的功率优选依赖于层压物的在相应的部分区域中进行热封合的层片的数量和/或厚度来确定。在其中必须穿过较大数量的层压物的层片来进行热封合的部分区域中比在其中必须穿过较小数量的层压物的层片来进行热封合的部分区域需要更高的用于产生交变电场的功率。对用于在相应的部分区域中产生交变电场的功率进行的控制不仅可以依赖于层片的数量和/或厚度，而且还可以依赖于在进行热封期间在每个部分区域所检测到的温度来确定。在热封区域中的温度对于熔化一个或多个封合层来说是具有决定性的。通过有针对性地测量部分区域中的温度可以更加精确地控制用于产生交变电场的功率，并且因此改善了在整个封缄区域中的热封合的质量。在进行热封的期间，待封缄的层压物的厚度减小。为了避免由于厚度减小导致封缄参数“挤压压力”发生变化，在本专利技术的有利设计方案中，将用于压合层压物的层片的力在热封期间保持恒定。为此，挤压梁的驱动器配备有力调节器。封缄区域中的高频的交变电场仅在热封合过程的短的时间间隔期间产生。然而，在再挤压和冷却阶段期间在封缄区域中不再产生交变电场。为了避免由于在封缄区域的部分区域中有不均匀的挤压压力而造成不同的加温，在封缄区域的每个部分区域中层压物的层片优选以一致的挤压压力进行压合。为了在所有的封缄区域中的挤压力恒定的情况下产生一致的挤压压力，在封缄区域的部分区域中的力加载的电极的间距可以彼此不同。电极与配对电极之间的间距在对较大数量的层压物的层片进行热封合的部分区域中要比在对较小数量的层片进行热封合的部分区域中更大。为了在较短的时间内产生需要的封合热，产生优选在3MHz与300MHz之间的频带中的高频的交变电场。通常，在上述频带中，使用标准频率1本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在封缄区域(70)对层压物的多个层片进行热封合的方法，其中，所述层压物包括由不导电的材料制成的载体层和在所述层压物的至少一个表面上的由热塑性材料制成的封合层，并且在所述封缄区域(70)中，所述层压物的多个层片的封合层彼此面对，所述方法包括以下步骤：‑在所述封缄区域(70)中压合所述层压物的层片，‑在所述封缄区域(70)中为所述层压物的被压合的层片产生高频的交变电场，由此所述封合层被加温至熔融状态中，其特征在于，‑以第一功率在所述封缄区域(70)的第一部分区域(71)中产生交变电场并且以不同于所述第一功率的第二功率在所述封缄区域(70)的至少一个第二部分区域(72)中产生交变电场，由此在所述封缄区域(70)的部分区域(71、72)上得到不同的热分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.21 DE 102014107157.31.用于在封缄区域(70)对层压物的多个层片进行热封合的方法，其中，所述层压物包括由不导电的材料制成的载体层和在所述层压物的至少一个表面上的由热塑性材料制成的封合层，并且在所述封缄区域(70)中，所述层压物的多个层片的封合层彼此面对，所述方法包括以下步骤：-在所述封缄区域(70)中压合所述层压物的层片，-在所述封缄区域(70)中为所述层压物的被压合的层片产生高频的交变电场，由此所述封合层被加温至熔融状态中，其特征在于，-以第一功率在所述封缄区域(70)的第一部分区域(71)中产生交变电场并且以不同于所述第一功率的第二功率在所述封缄区域(70)的至少一个第二部分区域(72)中产生交变电场，由此在所述封缄区域(70)的部分区域(71、72)上得到不同的热分布。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一和每个第二部分区域(71、72)中对所述层压物的不同数量的层片进行热封合。3.权利要求2所述的方法，其特征在于，用于在每个部分区域(71、72)中产生交变电场的功率依赖于在所述部分区域中被热封合的层片的数量和/或厚度来确定。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，用于在每个部分区域(71、72)中产生交变电场的功率依赖于在热封期间在每个部分区域中检测到的温度来确定。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将用于压合所述层压物的层片的力在热封期间保持恒定。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述层压物的层片在所述封缄区域(70)的每个部分区域(71、72)中以一致的挤压压力压合。7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，产生在3MHz与300MHz之间的频带中的高频的交变电场。8.用于对层压物的多个层片进行热封合的设备，所述层压物包括由不导电的材料制成的载体层和在所述层压物的至少一个表面上的由热塑性材料制成的封合层，所述设备包括：-第一封合元件(20)，所第一封合元件具有至少一个第一电极(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·马赫，托马斯·伯默，塞巴斯蒂安·米库斯基，
申请(专利权)人：爱洛帕克公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO