ES3028286T3 - Production of collapsible pouches - Google Patents

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ES3028286T3
ES3028286T3 ES20743734T ES20743734T ES3028286T3 ES 3028286 T3 ES3028286 T3 ES 3028286T3 ES 20743734 T ES20743734 T ES 20743734T ES 20743734 T ES20743734 T ES 20743734T ES 3028286 T3 ES3028286 T3 ES 3028286T3
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ES
Spain
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inductor
bags
susceptor element
sealing
susceptor
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ES20743734T
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English (en)
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Lopez Abel Saez
Laurens Last
Tuil Johannes Van
Codina Jordi Canada
Camps Jordi Vidal
Segura Juan Rojas
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SIG Services AG
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Abstract

La presente invención se refiere a una máquina de producción de bolsas plegables. Esta máquina comprende un dispositivo de sellado por impulsos con una primera y una segunda mordaza para el contacto con las partes inferiores de las paredes de las bolsas. Cada mordaza comprende un elemento susceptor de material conductor de electricidad, con una superficie frontal en forma de T invertida para sellar los bordes laterales y al menos una parte de los bordes inferiores de dos bolsas adyacentes interconectadas. Cada mordaza comprende un inductor aislado eléctricamente del elemento susceptor correspondiente. La máquina comprende una fuente de corriente eléctrica de alta frecuencia conectada a los inductores. Al menos una de las mordazas comprende un dispositivo de refrigeración para enfriar el inductor y el elemento susceptor. La máquina está configurada de modo que, durante un ciclo de sellado por impulsos para sellar las partes inferiores de las paredes de la bolsa, la fuente de corriente eléctrica se activa para suministrar temporalmente una corriente eléctrica de alta frecuencia a los inductores, generando así un campo electromagnético de alta frecuencia con ellos. El campo electromagnético de alta frecuencia induce corrientes de Foucault en el respectivo elemento susceptor generando un impulso de calor que es emitido por el elemento susceptor, cuyos impulsos de calor sellan las regiones inferiores de las paredes de la bolsa entre sí. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Producción de bolsas plegables
La presente invención se refiere a la producción de bolsas plegables.
Para la producción de bolsas plegables es conocido el uso de una máquina de producción que tiene una estación de sellado que está configurada para sellar térmicamente una región inferior de las bolsas de una serie de bolsas interconectadas realizadas de material de película termosellable para formar el fondo de una bolsa. También se conocen máquinas de producción de bolsas en realizaciones en las que se forma un refuerzo inferior para crear bolsas plegables verticales.
En una realización bien conocida, la estación de sellado comprende un dispositivo de sellado con una primera mordaza y una segunda mordaza y con un dispositivo actuador configurado para mover entre sí la primera y la segunda mordaza entre una posición abierta y una posición de sujeción. En este dispositivo de sellado, cada una de las mordazas tiene una superficie frontal configurada para quedar en contacto con la región inferior de una primera o una segunda pared respectiva de las bolsas. Cada una de las superficies frontales de las mordazas define unas partes de cara planas. Las mordazas del dispositivo de sellado conocido se calientan de manera continua, por ejemplo eléctricamente, hasta una temperatura adecuada para el sellado térmico. Esta técnica se conoce como técnica de sellado de barra caliente. Durante el funcionamiento, las mordazas calentadas de manera continua se mueven a la posición de sujeción, quedando las paredes de la bolsa entre las mordazas. La temperatura máxima de las mordazas calentadas generalmente está limitada por las características del material de película de la bolsa. El tiempo, la presión, y la temperatura son los principales parámetros que rigen este proceso de sellado térmico. La presión suele ser bastante significativa para lograr un sellado adecuado.
En vista de las condiciones durante este tipo de práctica común de sellado térmico de regiones inferiores de bolsas, por ejemplo, para bolsas de sellado térmico que tienen un refuerzo inferior, se han llevado a cabo varios desarrollos a lo largo de los años. Por ejemplo, JP2007245486 describe un sistema de producción de bolsas que comprende unas mordazas calentadas de manera continua para sellar una región de refuerzo inferior de las bolsas.
En JP2007245486 se describe, además, que, durante un ciclo de sellado, la serie de bolsas interconectadas se colocan entre la primera mordaza y la segunda mordaza. Las mordazas calentadas se proyectan aquí parcialmente sobre las regiones de refuerzo inferiores de dos bolsas adyacentes e interconectadas. Las mordazas están configuradas para sellar simultáneamente una parte de la región del refuerzo inferior de la primera bolsa y para sellar una parte de la región del refuerzo inferior de la segunda bolsa adyacente y todavía interconectada en un ciclo de sellado. Adicionalmente, las mordazas también están configuradas para sellar los bordes laterales adyacentes de ambas bolsas interconectadas adyacentes. Durante un único ciclo de sellado, la estación de sellado está configurada así para proporcionar un único sellado de refuerzo del punto triple en cada una de las dos bolsas interconectadas adyacentes.
WO 00/23327 A1 describe una máquina vertical de formación, llenado, y sellado que produce bolsas verticales llenas de líquido. La máquina comprende de un tubo de sellado vertical plano que está rodeado por una envoltura de película termoplástica que está cerrada a lo largo de un borde longitudinal y abierta a lo largo del borde longitudinal opuesto. La máquina presenta un conjunto de accionamiento principal con unos elementos de accionamiento que presionan lados opuestos de la envoltura contra un tubo de llenado plano. Un conjunto auxiliar de accionamiento de la película responde a la tensión de la película. La máquina está configurada para formar copas de base vertical a lo largo del borde longitudinal cerrado de la envoltura. Unos accesorios se insertan en el borde longitudinal abierto, en correspondencia con las respectivas copas, y se sellan a la película termoplástica, primero mediante una selladora por puntos y después mediante una selladora superior.
En el campo de la producción de bolsas, se conoce el uso de un dispositivo de sellado por impulsos, como el que ofrece ROPEX Industrie-Elektronik GmbH, Bietigheim-Bissingen, Alemania. En realizaciones conocidas de un dispositivo de sellado por impulsos de este tipo, por lo menos una de las mordazas tiene una única banda de resistencia alargada calentable por impulsos que se extiende a lo largo de la superficie frontal de la mordaza y está cubierta por un recubrimiento antiadherente resistente al calor, por ejemplo, una cinta de teflón. El dispositivo está configurado para realizar un ciclo de sellado por impulsos, en el que el dispositivo actuador está configurado para llevar la primera y la segunda mordaza a la posición de sujeción, por ejemplo, con dos paredes de material de película termosellable en medio. El dispositivo de sellado está configurado para, en la posición de sujeción, hacer pasar temporalmente una corriente eléctrica a través de la banda de resistencia para generar un impulso de calor que es emitido por la banda de resistencia. Este breve impulso de calor sella las paredes unas con otras. La mordaza se enfría después de terminar la activación de la banda de resistencia, con la ayuda de un mecanismo de enfriamiento asociado. El dispositivo actuador está configurado para mover la primera y la segunda mordaza a la posición abierta después de que se ha logrado el enfriamiento. En realizaciones prácticas, la temperatura de la banda de resistencia puede aumentar desde la temperatura ambiente o una temperatura ligeramente elevada de manera extremadamente rápida hasta 300 °C o aproximadamente, es decir, en general muy rápido hasta una temperatura muy elevada que se mantiene sólo durante un período de tiempo muy pequeño. La solución de sellado por impulsos se describe, por ejemplo, en DE19737471.
El dispositivo de sellado por impulsos mencionado anteriormente presenta el inconveniente de que la distribución de temperaturas sobre la banda de resistencia no puede controlarse con precisión durante el relativamente pequeño tiempo de impulso. Como resultado, las propiedades de sellado pueden no ser precisas en todo el contorno de la zona que se va a sellar. En particular, para sellar regiones inferiores de bolsas plegables, por ejemplo, para sellar partes de refuerzo inferiores de bolsas plegables en posición vertical, dicha calidad es esencial para lograr índices de fallos producción suficientemente bajos.
La presente invención tiene como objetivo proporcionar medidas que proporcionen una producción mejorada de bolsas plegables, preferiblemente de bolsas plegables en posición vertical que comprenden un refuerzo inferior. La presente invención tiene como objetivo proporcionar medidas que mejoren la calidad del sellado que se obtiene en el material de película de la pared de la bolsa en su región inferior, por ejemplo, en la región del refuerzo inferior y en los puntos triples de una bolsa plegable en posición vertical de tipo con refuerzo inferior.
La invención presenta una máquina de producción para la producción de bolsas plegables, preferiblemente bolsas plegables en posición vertical que comprenden un refuerzo inferior, presentando cada una de dichas bolsas unas paredes realizadas de material de película termosellable, preferiblemente material de película termosellable sin metal, en el que la máquina de producción comprende una estación de sellado que está configurada para sellar térmicamente las regiones inferiores de dos bolsas adyacentes en una serie de bolsas interconectadas realizadas de material de película termosellable, en el que la estación de sellado comprende:
- un dispositivo de sellado por impulsos que comprende una primera mordaza y una segunda mordaza,
- un dispositivo actuador configurado para mover la primera y la segunda mordaza entre sí entre una posición abierta y una posición de sujeción,
- un dispositivo de refrigeración configurado para enfriar por lo menos una, preferiblemente cada una, de la primera y la segunda mordaza, en el que la primera mordaza tiene una primera superficie frontal configurada para quedar en contacto con unas regiones inferiores de una primera pared respectiva de dos bolsas adyacentes,
en el que la segunda mordaza tiene una segunda superficie frontal configurada para quedar en contacto con las regiones inferiores de una segunda pared respectiva de las dos bolsas adyacentes,
en el que por lo menos una, preferiblemente cada una, de la primera y la segunda mordaza comprende, en su respectiva superficie frontal, por lo menos un elemento calentable por impulsos que se extiende a lo largo de la superficie frontal y que está cubierto por una cubierta antiadherente resistente al calor,
en el que la máquina de producción está configurada de manera que, en funcionamiento, la serie de bolsas interconectadas queda colocada entre la primera y la segunda mordaza y de manera que los elementos calentables por impulsos de la primera y la segunda mordaza sobresalen cada uno por lo menos parcialmente sobre las regiones inferiores de dos bolsas adyacentes,
y en el que la estación de sellado está configurada para realizar un ciclo de sellado por impulsos, en el que el dispositivo actuador está configurado para llevar la primera y la segunda mordaza a la posición de sujeción, de modo que, en las regiones inferiores, la primera y la segunda pared quedan sujetas entre sí por las superficies frontales de la primera y la segunda mordaza, y en el que la estación de sellado está configurada para, en la posición de sujeción, activar temporalmente el uno o más elementos calentables por impulsos para generar un impulso de calor que es emitido por cada uno del uno o más elementos calentables por impulsos, cuyo uno o más impulsos de calor sellan entre sí por lo menos partes de las regiones inferiores de la primera y la segunda pared de las dos bolsas interconectadas adyacentes, en el que la primera y la segunda mordaza, y por lo menos uno o más de sus elementos calentables por impulsos, se enfrían tras la finalización de la activación asistida por el dispositivo de refrigeración, y en el que el dispositivo actuador está configurado para mover la primera y la segunda mordaza a la posición abierta después de que uno o más elementos calentables por impulsos se haya enfriado,
en el que cada elemento calentable por impulsos es un elemento susceptor que comprende material eléctricamente conductor, presentando dicho elemento susceptor un lado trasero orientado opuesta a la superficie frontal respectiva,
en el que cada uno de los elementos susceptores tiene una superficie frontal con por lo menos forma de T invertida, de modo que el impulso de calor está configurado para sellar por lo menos una parte de las regiones del borde lateral de las dos bolsas interconectadas adyacentes y para sellar por lo menos una parte de las regiones del borde inferior de las dos bolsas interconectadas adyacentes,
y en el que por lo menos una, preferiblemente cada una, de la primera y la segunda mordaza comprende un inductor que está aislado eléctricamente del elemento susceptor respectivo, en el que el inductor comprende una sección de inductor alargada que se extiende a lo largo de la superficie frontal respectiva en la lado trasero del respectivo por lo menos un elemento susceptor,
y en el que la estación de sellado comprende una fuente de corriente eléctrica de alta frecuencia que está conectada al inductor de por lo menos una, preferiblemente cada una, de la primera y la segunda mordaza,
en el que la estación de sellado está configurada de manera que, en el ciclo de sellado por impulsos, la fuente de corriente eléctrica se acciona para enviar temporalmente una corriente eléctrica de alta frecuencia a uno o más inductores, generando así un campo electromagnético de alta frecuencia con uno o más inductores,
en el que el campo electromagnético de alta frecuencia induce corrientes inducidas en el respectivo elemento susceptor generando un impulso de calor que es emitido por el elemento susceptor, cuyo uno o más impulsos de calor sella las regiones inferiores de las bolsas.
Debido a la extensión de la por lo menos una sección de inductor alargada en el lado trasero del por lo menos un elemento susceptor, preferiblemente muy próximo a dicho lado trasero, y a lo largo de la superficie frontal, el desarrollo de calor sobre la extensión de la parte frontal de la mordaza tiene lugar de una manera atractiva, en particular de una manera bastante uniforme. El alargamiento de la sección de inductor contribuye a la homogeneidad de la densidad de corriente dentro de la sección de inductor, por ejemplo en comparación con una sección de inductor con forma de bobina u otra forma bastante irregular.
Esta homogeneidad se traduce en una homogeneidad del campo de alta frecuencia y, por lo tanto, en una homogeneidad del calentamiento por impulsos del elemento susceptor.
En comparación con el calentamiento resistivo en los dispositivos de calentamiento por impulsos conocidos, el calentamiento por impulsos mediante un elemento inductor y un elemento susceptor permite un control más preciso del calentamiento. Este último contribuye a un sellado térmico fiable y eficaz entre las paredes del material de película.
Durante el sellado de bolsas plegables sin refuerzo inferior, las paredes de la bolsa se sujetan entre sí directamente en la región inferior. En este caso, puede ser suficiente que una de la primera y la segunda mordaza esté provista de un elemento susceptor y un inductor, y que la otra mordaza esté simplemente incorporada y funcione como una contra-mordaza pasiva.
En la producción de bolsas plegables que tienen un refuerzo inferior, la serie de bolsas interconectadas que se envía a la estación de sellado tiene la primera pared, una primera parte de refuerzo inferior, una segunda parte de refuerzo inferior, y la segunda pared, generalmente en forma de W, tal como es conocido en la técnica. Además, tal como es conocido en la técnica, en cada uno de los bordes laterales de la bolsa está presente un denominado punto triple, en el que, por encima del punto triple, la primera y la segunda pared están en contacto directo con otra y en el que, por debajo del punto triple, las dos partes de refuerzo están situadas entre la primera y la segunda pared. Así, en el punto triple, el grosor cambia entre dos veces el grosor de la pared y cuatro veces el grosor de la pared. Cerca de esta transición, el sellado es notoriamente difícil con las técnicas existentes. En la posición de sujeción, la primera y la segunda pared y las partes de refuerzo inferior de las dos bolsas interconectadas adyacentes se sujetan una contra la otra mediante las superficies frontales de la primera y la segunda mordaza.
En una máquina para la producción de bolsas con refuerzo inferior, tanto la primera como la segunda mordaza están provistas de un elemento susceptor y un inductor para sellar la primera parte de refuerzo contra la primera pared y para sellar la segunda parte de refuerzo contra la segunda pared. En una realización, tanto la primera como la segunda mordaza están provistas de un elemento susceptor y un inductor. Aquí, en una realización, los inductores pueden activarse simultáneamente. Sin embargo, también es posible tener una activación no simultánea de los inductores. Esto podría no ser simultáneo durante un ciclo único. Al sellar bolsas que carecen de refuerzo inferior, podría preverse que una mordaza se accione para el sellado por impulsos durante un ciclo, y la otra mordaza sólo se accione durante el siguiente ciclo, por ejemplo, ya que proporcionar un impulso de calor mediante una mordaza puede proporcionar calor suficiente para obtener un sellado térmico deseado en las regiones inferiores.
La activación de un inductor durante un ciclo de sellado por impulsos puede consistir en un único período corto de corriente eléctrica de alta frecuencia que pasa a través del inductor. También puede hacerse de otra manera, por ejemplo, en periodos de tiempo incluso más cortos en serie, por ejemplo con diferentes intensidades de corriente eléctrica que pasan a través del inductor durante un único ciclo de sellado por impulsos.
Disponer el elemento calentable por impulsos de inducción puede hacer que el tiempo de arranque, por ejemplo el tiempo en el que la estación de sellado puede estar operativa desde un estado inactivo, sea bastante limitado. En comparación con las estaciones de sellado conocidas con mordazas calentadas de manera continua, no es necesario poner las mordazas a la temperatura de sellado, lo que requiere hasta 30 minutos en las estaciones de sellado de la técnica anterior. En cambio, en la propuesta de la invención, las mordazas de la estación de sellado pueden tardar menos tiempo en alcanzar una temperatura de estado estable, normalmente sólo entre 1 y 2 minutos, por ejemplo, después de que la estación de sellado se haya modificado para realizar un tipo de sellado distinto, por ejemplo, para un envase diferente.
La homogeneidad del sellado térmico y el proceso de impulsos permiten tener una fuerza de sujeción mínima de las mordazas en la posición de sujeción, es decir mucho menor que con las mordazas calentadas de forma continua tradicionales. La fuerza de sujeción puede servir efectivamente sólo para asegurar un contacto superficial íntimo entre las paredes de la bolsa y las partes de refuerzo situadas hacia adentro, si están presentes.
Para sellar las regiones inferiores de las bolsas con refuerzo inferior, la fuerza de sujeción puede seleccionarse para que sea mayor que la fuerza de sujeción para soldar regiones inferiores sin refuerzo inferior, por ejemplo, en vista a expulsar de manera confiable el aire de las partes de la bolsa sujetadas, por ejemplo, en el punto triple.
El solicitante ha encontrado que el calentamiento por impulsos con elementos inductores y susceptores es especialmente favorable al sellado de los refuerzos inferiores de las bolsas, aunque no se limita a ello.
En la producción de bolsas con refuerzo inferior, el control preciso del calentamiento garantiza que, en la parte de la bolsa en el punto triple y debajo del mismo, se proporcione suficiente calor para sellar cada parte de refuerzo a la respectiva primera o segunda pared, y que la cantidad de calor no sea demasiado grande, para evitar que las partes de refuerzo se suelden entre sí.
Cada uno de los elementos susceptores en forma de T invertida comprende tres partes de susceptor alargadas, las cuales están interconectadas en una parte central del elemento susceptor. En funcionamiento, una primera de las partes de susceptor alargadas se proyecta hacia un extremo superior de las bolsas y se proyecta sobre los bordes laterales de las dos bolsas adyacentes interconectadas, por ejemplo por lo menos sobre una parte inferior de dichos bordes laterales. En funcionamiento, esta parte de susceptor alargada hacia arriba sella por lo menos parcialmente los bordes laterales de las bolsas interconectadas adyacentes.
En realizaciones, esta parte de susceptor alargada hacia arriba puede ser sustancialmente recta, con el fin de proporcionar un sellado lateral de la bolsa sustancialmente recto. En realizaciones alternativas, la parte de susceptor alargada hacia arriba puede tener forma curva u ondulada, con el fin de proporcionar sellados laterales de las bolsas que presenten una forma curva u ondulada.
Los elementos susceptores en forma de T pueden implementarse, tal como se ilustra aquí, para proporcionar un sellado de esquina inferior redondeada. Esto no sólo es ventajoso para bolsas plegables en posición vertical con un refuerzo inferior, sino también para bolsas plegables simples, por ejemplo, ya que las esquinas inferiores redondeadas pueden permitir un llenado más cómodo de la bolsa y/o una estética más atractiva de una bolsa llena, por ejemplo, presentando menos arrugas en las paredes de la bolsa cuando está llena. En otra realización, la forma obtenida del sellado en la parte inferior y en las esquinas es tal como se conoce para una bolsa vertical con sellado en K.
Cada una de las otras partes de susceptor alargadas tiene por lo menos un componente que se proyecta lateralmente desde la parte de susceptor alargada hacia arriba, por ejemplo en dirección lateral y hacia abajo, sobre una región inferior de una bolsa respectiva. En funcionamiento, cada una de estas partes de susceptor alargadas orientadas lateralmente sella por lo menos una parte de las respectivas regiones inferiores de las bolsas interconectadas adyacentes.
La presente invención presenta, además, una máquina de producción para la producción de bolsas plegables, tal como se reivindica por lo menos en la reivindicación 1, en la que la característica de la estación de sellado que está configurada para sellar térmicamente las regiones inferiores de dos bolsas adyacentes en una serie de bolsas interconectadas realizadas de material de película termosellable se sustituye por una estación de sellado que está configurada para sellar térmicamente las regiones superiores de dos bolsas adyacentes en una serie de bolsas interconectadas realizadas de material de película termosellable y en el que la característica de que cada uno de los elementos susceptores tiene una superficie frontal que presenta por lo menos forma de T invertida, de modo que el impulso de calor está configurado para sellar por lo menos una parte de las regiones de los bordes laterales de las dos bolsas interconectadas adyacentes y para sellar por lo menos una parte de las regiones de los bordes inferiores de las dos bolsas interconectadas adyacentes se sustituye por la característica de que cada uno de los elementos susceptores tiene una superficie frontal que tiene por lo menos forma de T, de modo que el impulso de calor está configurado para sellar por lo menos una parte de las regiones de los bordes laterales de las dos bolsas interconectadas adyacentes y para sellar por lo menos una parte de las regiones de los bordes superiores de las dos bolsas adyacentes interconectadas.
La presente invención presenta, además, una máquina de producción para la producción de bolsas plegables, tal como se reivindica por lo menos en la reivindicación 1, en la que la característica de la estación de sellado que está configurada para sellar térmicamente las regiones inferiores de dos bolsas adyacentes en una serie de bolsas interconectadas realizadas de material de película termosellable se sustituye por una estación de sellado que está configurada para sellar térmicamente las regiones superiores, las regiones inferiores y las regiones laterales intermedias de dos bolsas adyacentes en una serie de bolsas interconectadas realizadas de material de película termosellable y en el que la característica de que cada uno de los elementos susceptores tiene una superficie frontal que presenta por lo menos forma de T invertida, de modo que el impulso de calor está configurado para sellar por lo menos una parte de las regiones de los bordes laterales de las dos bolsas interconectadas adyacentes y para sellar por lo menos una parte de las regiones de los bordes inferiores de las dos bolsas interconectadas adyacentes se sustituye por la característica de que cada uno de los elementos susceptores tiene una superficie frontal que tiene por lo menos forma de I, de modo que el impulso de calor está configurado para sellar por lo menos una parte de las regiones de los bordes laterales de las dos bolsas interconectadas adyacentes, para sellar por lo menos una parte de las regiones del borde superior de las dos bolsas adyacentes interconectadas y para sellar por lo menos una parte de las regiones del borde inferior de las dos bolsas adyacentes interconectadas.
En una realización, la sección de inductor alargada está realizada de metal, por ejemplo, cobre.
En realizaciones, la por lo menos una sección de inductor alargada es una sección de inductor de metal de sección transversal maciza o de otro material, preferiblemente de alta conductividad, por ejemplo, realizada de cobre, que es el preferido. Esta disposición permite evitar variaciones indebidas de la densidad de corriente dentro de la sección de inductor y, por lo tanto, variaciones indeseables en el campo generado, por ejemplo en comparación con una sección de inductor internamente hueca.
En realizaciones, la por lo menos una sección de inductor alargada tiene una sección transversal constante, preferiblemente una sección transversal maciza, en su longitud a lo largo de la superficie frontal de la respectiva mordaza. Este diseño evita variaciones indebidas de densidad de corriente dentro de la sección de inductor que, de otro modo, podrían producirse en lugares donde la sección transversal varía y, por lo tanto, una variación indeseable en el campo generado.
En realizaciones, la sección transversal uniforme del inductor alargado presenta, según una vista superior de la mordaza, una forma que corresponde a la superficie frontal de la mordaza y mantiene una distancia uniforme entre el elemento susceptor y la sección transversal uniforme del inductor. Esta disposición mejora la uniformidad del desarrollo del calor en el elemento susceptor.
En realizaciones alternativas, el inductor puede tener una sección transversal no constante, por ejemplo, tener localmente una sección transversal que sea más estrecha que una sección transversal nominal, para aumentar localmente la densidad de corriente para la corriente eléctrica de alta frecuencia, con el fin de aumentar localmente la intensidad del impulso de calor emitido por el elemento susceptor.
En realizaciones, la distancia entre el inductor y el elemento susceptor puede variar localmente respecto a la distancia uniforme, por ejemplo nominal, entre el inductor y el elemento susceptor. Con una distancia localmente más estrecha, por ejemplo, se aumenta localmente el campo magnético eléctrico en el susceptor, para aumentar localmente la intensidad del impulso de calor emitido por el elemento susceptor.
En realizaciones, la distancia entre el inductor y el elemento susceptor puede variar localmente respecto a la distancia uniforme, por ejemplo nominal, entre el inductor y el elemento susceptor. Con una distancia localmente más estrecha, por ejemplo, se aumenta localmente el campo eléctrico magnético en el susceptor, para aumentar localmente la intensidad del impulso de calor emitido por el elemento susceptor.
Esta variación local de la sección transversal del inductor y la distancia entre el inductor y el elemento susceptor puede ser beneficiosa para realizar un sellado lateral a través del punto triple en una bolsa con refuerzo inferior. Por encima del punto triple, se sellan dos capas de material de película termosellable, mientras que, por debajo del punto triple, se sellan cuatro capas de material de película termosellable, lo que requiere una mayor cantidad de calor para obtener un sellado con una calidad suficiente.
En consecuencia, la sección transversal de la parte de inductor que está configurada para sobresalir por encima del punto triple puede seleccionarse para que sea mayor que la sección transversal de la parte de inductor que está configurada para sobresalir por debajo del punto triple, con el fin de lograr una mayor densidad de corriente por debajo del punto triple.
De manera similar, por encima del punto triple, la distancia a proyectar entre el inductor y el elemento susceptor puede seleccionarse para que sea mayor que la distancia entre el inductor y el elemento susceptor por debajo del punto triple, con el fin de lograr una mayor densidad de corriente por debajo del punto triple.
En realizaciones, el inductor de una mordaza comprende múltiples partes de inductor alargadas, por ejemplo, tres partes de inductor alargadas, que están conectadas en serie en una parte central del inductor. De este modo, una primera de las partes de inductor alargadas se proyecta sobre la parte de susceptor alargada hacia arriba. Así, una respectiva segunda y tercera parte de inductor alargada se proyecta sobre las respectivas partes de susceptor alargadas lateralmente. Como tal, la forma del inductor corresponde sustancialmente a la forma del elemento susceptor, con el fin de proporcionar una distribución uniforme de las corrientes inducidas en el elemento susceptor. En realizaciones, el inductor de una mordaza comprende múltiples secciones de inductor alargadas que son paralelas entre sí.
En realizaciones, el inductor de una mordaza comprende múltiples secciones de inductor alargadas que se extienden una a lo largo de la otra y que están separadas entre sí por una ranura, por ejemplo, una ranura de aire o una ranura llena de material aislante eléctrico.
En realizaciones, el inductor comprende tres secciones de inductor alargadas. Una primera sección de inductor alargada se extiende sobre una primera parte de inductor alargada hacia abajo, por ejemplo, lateralmente, y la parte de inductor alargada hacia arriba. Una segunda sección de inductor alargada se extiende sobre la parte de inductor alargada hacia arriba y una segunda parte de inductor alargada hacia abajo, por ejemplo, lateralmente. Una tercera sección de inductor alargada se extiende sobre la segunda parte de inductor, por ejemplo, alargada lateralmente hacia abajo, y la primera parte de inductor, por ejemplo, alargada lateralmente hacia abajo. Las secciones de inductor alargadas se extienden paralelas entre sí y separadas entre sí por una ranura, siguiendo así la forma de T invertida del elemento susceptor y quedando dispuestas así cerca del lado trasero del elemento susceptor.
En realizaciones, una ranura entre secciones de inductor adyacentes que están dispuestas adyacentes entre sí se extiende entre 0,01 y 5 mm, más preferiblemente entre 0,1 y 2 mm.
La presencia de la ranura entre las secciones de inductor alargadas adyacentes permite una concentración deseable del campo que genera el inductor de la mordaza. En una realización, el elemento susceptor se extiende, según una vista sobre la superficie frontal de la mordaza, sobre la ranura entre secciones de inductor paralelas.
En una realización, el elemento susceptor, según una vista sobre la parte frontal de la mordaza, se extiende sobre la ranura entre secciones de inductor alargadas paralelas y se superpone en dicha vista con cada una de las secciones de inductor paralelas. En una realización, el elemento susceptor se superpone a todas las secciones de inductor paralelas. En otra realización, la cantidad de superposición entre el elemento susceptor y las secciones de inductor paralelas es limitada, por ejemplo el elemento susceptor se superpone con cada sección de inductor en aproximadamente menos de un 25%. El tamaño del elemento susceptor generalmente se elige de acuerdo con el sellado que se va a realizar.
En una realización, el elemento susceptor está realizado como una tira en forma de T invertida que se extiende sobre la ranura entre secciones de inductor alargadas paralelas y se superpone en dicha vista con cada una de las secciones de inductor paralelas.
Con el elemento susceptor en forma de tira extendiéndose sobre la ranura, el campo generado por el inductor se concentra ventajosamente en el elemento susceptor.
En una realización, el inductor de una mordaza está formado de manera que, en un par de secciones de inductor adyacentes y paralelas que están dispuestas en el lado trasero del elemento susceptor, la corriente pasa en la misma dirección a través de las secciones de inductor.
En una realización, el inductor de una mordaza está formado de manera que, en un par de secciones de inductor adyacentes y paralelas dispuestas en el lado trasero del elemento susceptor, la corriente pasa en direcciones opuestas a través de las secciones de inductor.
En una realización, el inductor de una mordaza tiene forma de T invertida y comprende la primera, la segunda y la tercera sección de inductor que están interconectadas en serie, por ejemplo, mediante una parte doblada, en el que los extremos libres de las secciones de inductor tienen terminales para la conexión eléctrica a la fuente de corriente. En una realización, la primera y/o la segunda mordaza está provista de un elemento inductor en forma de T invertida, que tiene una primera, una segunda, y una tercera sección de inductor paralelas interconectadas en serie, en el que los extremos libres de las secciones de inductor tienen terminales para la conexión eléctrica a la fuente de corriente.
En una realización, la por lo menos una sección de inductor alargada tiene un grosor de entre 1,0 mm y 4,0 mm, visto perpendicularmente a la superficie frontal de la mordaza, por ejemplo entre 1,5 mm y 3,0 mm. El limitado grosor del elemento inductor mejora el enfriamiento de la mordaza, incluyendo el inductor de la mordaza, por ejemplo, ya que preferiblemente se dispone uno o más conductos de fluido refrigerante cerca de un lado trasero del por lo menos un elemento inductor.
En una realización, la por lo menos una sección de inductor alargada tiene una sección transversal rectangular con una anchura que es mayor que el grosor de la sección de inductor. Esta disposición permite limitar el grosor, lo que permite una enfriamiento eficiente.
Cada mordaza puede estar provista de uno o más conductos de fluido refrigerante, siendo el fluido refrigerante, por ejemplo, un líquido refrigerante, por ejemplo, agua, que pasa a través de los conductos de fluido refrigerante, por ejemplo, utilizando un conjunto de bomba, por ejemplo, un circuito de líquido refrigerante que es un circuito cerrado que incluye un intercambiador de calor configurado para eliminar calor del líquido refrigerante.
En una realización, o en combinación con enfriamiento por medio de líquido refrigerante, puede emplearse enfriamiento por aire para las mordazas. Sin embargo, debido a la capacidad, se prefiere el enfriamiento mediante líquido refrigerante. Preferiblemente, el líquido refrigerante pasa cerca del inductor de la mordaza, por ejemplo directamente detrás de una o más secciones de inductor alargadas. Preferiblemente, no se hace pasar ningún fluido refrigerante en una región entre el inductor y el elemento susceptor dado que eso aumentaría indebidamente la distancia entre ellos y perjudicaría la efectividad del calentamiento por impulsos inducido por el campo. Se apreciará que, en vista de la proximidad muy deseada del elemento susceptor a la superficie frontal de la mordaza, en la práctica no hay espacio para ningún conducto de refrigeración en dicha región. Así, en realizaciones prácticas, el enfriamiento de la mordaza se realiza preferiblemente utilizando un flujo de control de fluido refrigerante, por ejemplo líquido, a través de uno o más conductos que están dispuestos detrás de las secciones de inductor, y preferiblemente muy cerca de las mismas.
En una realización, por lo menos un conducto de fluido refrigerante se extiende a lo largo de por lo menos una sección de inductor que se extiende a lo largo del lado trasero del elemento susceptor.
Por ejemplo, el uno o más conductos de refrigeración están previstos, por ejemplo mecanizados, en el cuerpo principal. El cuerpo principal puede imprimirse en 3D si se desea.
En realizaciones, una o ambas mordazas tienen un cuerpo principal, por ejemplo, de material plástico o cerámico, por ejemplo, un material resistente al calor, por ejemplo PEEK, sobre el cual se monta el elemento susceptor y/o el inductor. El material plástico o cerámico se selecciona para que no perjudique el campo generado por el inductor, por lo menos no de manera indeseable. También pueden considerarse para el cuerpo principal materiales tales como nitruro de boro y/o nitruro de aluminio, sulfuro de polifenileno y silicona vulcanizada. En particular, el nitruro de boro proporciona una buena conductividad térmica, permitiendo así una buena conductividad de calor desde el elemento susceptor y el inductor hacia el dispositivo de refrigeración, por ejemplo, hacia el fluido refrigerante que circula a través de la mordaza.
Es preferible que la máquina esté configurada de manera que el enfriamiento de la mordaza esté activo durante todo el ciclo de sellado por impulsos, y también durante la creación del impulso de calor, que se produce tan rápido que generalmente no se ve afectado por el enfriamiento. En otra configuración, el enfriamiento puede interrumpirse o reducirse alrededor del momento del impulso de calor. El enfriamiento de las mordazas puede configurarse, según se prefiera, para provocar el enfriamiento de la región inferior sellada térmicamente antes de que se abran las mordazas, por ejemplo, enfriando el material de película a menos de 60 °C antes de abrir, por ejemplo, a menos de 40 °C.
En una realización, el elemento susceptor está realizado de material metálico, por ejemplo, un metal o una aleación de metal, por ejemplo una tira fina de metal.
Por ejemplo, el elemento susceptor está realizado o comprende aluminio, níquel, plata, acero inoxidable, molibdeno y/o níquel-cromo.
En una realización, el elemento susceptor está realizado como una placa en forma de T invertida que presenta caras principales delantera y trasera opuestas que definen el grosor de la placa entre ellas. En una realización, el grosor de la placa del elemento susceptor es constante a lo largo de la extensión de la placa.
En una realización, el elemento susceptor comprende un material paramagnético, un material diamagnético, o un material ferromagnético. Dichos materiales magnéticos pueden verse afectados por un campo electromagnético, con el fin de lograr corrientes inducidas que provoquen el calentamiento rápido mencionado en la técnica de sellado por impulsos.
En una realización, cada una de las partes de susceptor alargadas tiene forma de tira, por ejemplo de metal, por ejemplo de aluminio.
En una realización, la mordaza está provista de un único elemento susceptor continuo realizado como una placa en forma de T invertida, por ejemplo de metal.
En una realización, el elemento susceptor, por ejemplo formado como una placa, tiene un grosor de entre 0,01 y 5 mm, preferiblemente entre 0,05 y 2 mm, más preferiblemente entre 0,08 y 0,8 mm, por ejemplo de entre 0,08 y 0,5 mm.
En realizaciones, el grosor del elemento susceptor puede diferir localmente de un grosor nominal. Por ejemplo, el elemento susceptor puede comprender una parte de mayor grosor en su superficie trasera, por ejemplo orientada en dirección opuesta a la superficie frontal de la mordaza, para aumentar localmente la intensidad del campo electromagnético en el elemento susceptor, con el fin de aumentar localmente la intensidad del impulso de calor que emite el elemento susceptor.
En general, se considera deseable tener un grosor mínimo del elemento susceptor en vista del deseo de enfriar rápidamente la mordaza, incluyendo el inductor y el susceptor, después de que termine el impulso de calor. Un diseño delgado del susceptor contribuye a este deseo. Se observa que, a diferencia del dispositivo de sellado por impulsos indicado en la introducción, no pasa corriente eléctrica desde una fuente de corriente a través del susceptor, por lo que no es necesario diseñar la sección transversal para que hacer frente a dicho flujo de corriente. Además, el grosor mínimo del elemento susceptor es favorable para sellar la bolsa en los puntos triples de los sellados laterales.
En el punto triple, hay presente una transición discreta en el grosor de la bolsa. Tener un elemento susceptor delgado en combinación con un material elásticamente comprimible detrás del elemento susceptor, entre el inductor y el elemento susceptor, por lo menos en la zona del punto triple que se va a sellar, proporciona la ventaja de que el elemento susceptor puede deformarse temporalmente, y en funcionamiento se hace que ocurra, cuando la primera mordaza y la segunda mordaza se disponen a su posición de sujeción. Aquí, la deformación es pequeña, ya que sólo actúa para adaptar el elemento susceptor a la transición de grosor de las paredes de la bolsa en el punto triple, con el fin de proporcionar una transferencia de calor distribuida uniformemente desde el elemento susceptor hacia la bolsa en el punto triple. Por ejemplo, el material elásticamente comprimible es un caucho, tal como, por ejemplo, un caucho de silicona, o un material polimérico, tal como teflón.
En una realización, la mordaza está provista de un único elemento susceptor continuo formado como una placa en forma de T invertida con tres partes de susceptor alargadas que tienen forma de tiras, por ejemplo de metal, que tienen un grosor de entre 0,08 y 0,8 mm, por ejemplo de entre 0,08 y 0,5 mm. Por ejemplo, la tira está realizada de material de aluminio.
En realizaciones, la frecuencia de la corriente eléctrica suministrada al inductor es entre 100 kHz y 1 MHz, por ejemplo, entre 250 KHz y 750 KHz.
En realizaciones, la magnitud de la corriente eléctrica suministrada al inductor es entre 20 A y 600 A.
En una realización, la corriente eléctrica se suministra al inductor a un voltaje con una magnitud entre 40 V y 500 V. En una realización, una mordaza está formada de manera que el campo electromagnético de alta frecuencia generado por el inductor provoca principalmente el desarrollo muy rápido de calor dentro de una capa de revestimiento frontal del elemento susceptor debido al llamado efecto piel. El efecto piel es la tendencia de una corriente eléctrica alterna a distribuirse dentro de un conductor de manera que la densidad de corriente es mayor cerca de la superficie del conductor y disminuye, exponencialmente, a mayores profundidades del conductor. A altas frecuencias, la profundidad del revestimiento se hace menor. Esta profundidad puede ser, por ejemplo, de 0,15 mm para un elemento susceptor de aluminio si la frecuencia del campo es de 350 kHz. Se prevé que el grosor del elemento susceptor sea mayor que esta profundidad superficial, pero no excesivo por el motivo que se ha indicado aquí.
En una realización, la separación entre la parte trasera del elemento susceptor y la(s) sección(es) de inductor adyacente(s) es de un mínimo de 0,025 mm, o 0,05 mm, o 0,1 mm, y de un máximo de 3,0 mm, o 2,0 mm, o 1,0 mm. Los valores mínimos de esta separación se prevén principalmente para permitir un aislamiento eléctrico eficaz entre la(s) sección(es) de inductor, por una parte, y el elemento susceptor, por otra parte. En realizaciones, se prevé que esta separación se llene únicamente con material aislante eléctrico. Se prevé principalmente que el valor máximo de esta separación tenga la(s) sección(es) de inductor muy cerca de la parte trasera del elemento susceptor, donde se prefiere un máximo de 1,0 mm. En una realización práctica, esta separación puede ser de 0,05 mm. Por lo tanto, en realizaciones prácticas, esta separación puede ser menor que el grosor del propio elemento susceptor.
Preferiblemente, toda la separación entre la parte trasera del elemento susceptor y la(s) sección(es) de inductor adyacente(s) se llena de material aislante eléctrico.
En una realización, la separación entre la parte trasera del elemento susceptor y la sección de inductor adyacente se llena con una o más capas de material aislante eléctrico, por ejemplo, cinta, por ejemplo por lo menos una capa de cinta Kaptón y una capa de cinta de teflón, para cada una sólo una capa de cinta Kaptón y una capa de cinta de teflón.
En una realización, el aislamiento eléctrico entre la parte trasera del elemento susceptor y la(s) sección(es) de inductor adyacente(s) tiene un grosor de entre un mínimo de 0,025 mm, o 0,050 mm, o 0,1 mm, y un máximo de como máximo 3,0 mm, o 2,0 mm.
En realizaciones, en particular en realizaciones en las que el grosor del elemento susceptor es pequeño en comparación con el grosor del inductor, la separación entre el lado trasero del elemento susceptor y la(s) sección(es) de inductor adyacente(s) se llena con un material elástico, por ejemplo con un material elásticamente deformable, tal como caucho de silicona o teflón. El material elástico puede ser capaz de deformarse de acuerdo con el elemento susceptor delgado, en particular cuando el elemento susceptor delgado se sujeta contra el punto triple de la bolsa, donde la transición discreta está presente en el grosor de la bolsa. Tal como es conocido en la técnica de producción de bolsas, el punto triple es donde hay dos paredes que se van a unir en un lado del punto, y donde hay dos pares de dos segmentos de pared (es decir, cuatro grosores de pared en total) que se van a unir en el otro lado del punto triple. Véase, por ejemplo, WO2013/066328. El inductor es relativamente grueso y puede no deformarse debido a la sujeción. El material elástico puede compensar esta diferencia de deformabilidad entre el inductor y el elemento susceptor, y puede permitir que una presión de contacto sea constante sobre toda la superficie frontal del elemento susceptor y que el elemento susceptor se apoye uniformemente en las paredes de la bolsa. Por ejemplo, en una realización, se dispone una capa de caucho de silicona o una capa de teflón detrás del elemento susceptor. Por ejemplo, la capa elástica tiene un grosor de entre 0,1 y 2,0 milímetros. Aquí se entiende que el elemento susceptor delgado es capaz de flexionar para adaptarse a la variación local del número de paredes.
En una realización, la capa antiadherente en la parte delantera de la mordaza está realizada como una capa de cinta de teflón. En otra realización, la capa antiadherente podría comprender vidrio o similar.
En una realización, la cara frontal del elemento susceptor está cubierta por una capa de cinta Kaptón, por ejemplo con un grosor de entre 0,01 y 0,05 mm, por ejemplo de aproximadamente 0,025 mm.
En una realización, la separación entre la superficie frontal de la mordaza y el elemento susceptor es de un mínimo de 0,025 mm o 0,050 mm y de un máximo de 2,0 mm, o 1,0 mm, o 0,5 mm. En este caso, la separación mínima puede venir determinada por la presencia de una capa antiadherente. La capa antiadherente puede aplicarse sobre la mordaza, por ejemplo, sobre el elemento susceptor, por ejemplo, un revestimiento de vidrio o teflón.
En una realización, la separación entre la superficie frontal de la mordaza y el elemento susceptor se llena con múltiples capas de cinta aislante, por ejemplo por lo menos una capa de cinta Kaptón y una capa de cinta de teflón como capa antiadherente que forma la superficie frontal de la mordaza, para cada una sólo una capa de cinta Kaptón y una capa de cinta de teflón.
En una realización, la superficie frontal de la mordaza es lisa en una región de contacto con las paredes del material de película, por lo que carece de cualquier relieve que mantenga localmente el material de película alejado de la superficie frontal, por lo que carece, por ejemplo, de una o más nervaduras, protuberancias, etc. Esta disposición se prefiere junto con el diseño liso del material de película, para proporcionar una región de contacto lisa.
En una realización, las mordazas están configuradas, por ejemplo presentan unas dimensiones apropiadas, de modo que la respectiva parte, por ejemplo, por lo menos mitades de las regiones inferiores, de cada una de las dos bolsas adyacentes interconectadas se sellan en un ciclo mediante el accionamiento de las mordazas. Esto evita la necesidad de realizar acciones de sellado adicionales en estas partes de la región inferior, lo que resulta especialmente favorable durante el sellado de los refuerzos inferiores de bolsas plegables en posición vertical. En una realización, el dispositivo de sellado está configurado para proporcionar un impulso de calor con el elemento susceptor de entre por lo menos 150 °C y como máximo cualquiera de 200 °C, 300 °C, 400 °C o 500 °C, medido en el susceptor. Se observa que, debido a la duración del impulso de calor, a menudo, muy pequeña, y a los cambios altamente dinámicos de la temperatura, la medición directa de esta temperatura requiere un equipo de medición de temperatura complejo y costoso. En base a la energía eléctrica que entra y a un análisis de flujo/pérdida de calor, puede aproximarse la temperatura que se alcanza.
En una realización, la duración del impulso de calor es entre 10 y 1000 milisegundos, por ejemplo entre 20 y 500 milisegundos, por ejemplo entre 75 y 400 milisegundos.
En una realización, el ciclo incluye una fase de enfriamiento con sujeción directamente después del impulso de calor, durante la cual las mordazas se mantienen en posición de sujeción, cuya fase de enfriamiento con sujeción puede tener una duración entre 200 y 800 milisegundos, por ejemplo entre 300 y 600 milisegundos.
En realizaciones prácticas, la fase de enfriamiento con sujeción puede ser más larga que el impulso de calor ya que el enfriamiento se ralentiza debido a las propiedades de aislamiento térmico de los materiales plásticos.
Cabe señalar que el control de la temperatura que se alcanza durante el calentamiento por impulsos puede realizarse en base a la monitorización y el control del suministro de energía eléctrica al inductor y/o mediante la monitorización y el control de la temperatura y/o el caudal del fluido refrigerante, por ejemplo agua, que circula a lo largo de las respectivas mordazas.
En una realización, se dispone por lo menos un sensor de temperatura que está configurado para detectar la temperatura real de una mordaza, por ejemplo, de una superficie frontal de la mordaza, por ejemplo, del elemento susceptor de la mordaza, por ejemplo, del cuerpo principal, o cerca del mismo, cuyo sensor de temperatura está vinculado a una unidad de control de la fuente de corriente. Aquí la unidad de control, por ejemplo computerizada, está configurada para regular la corriente que se suministra al inductor en base a la salida del sensor de temperatura. Por ejemplo, la fuente de corriente se regula respecto a un precalentamiento de las mordazas y/o al calentamiento por impulsos. Alternativamente o adicionalmente, la unidad de control, por ejemplo computerizada, está configurada para regular la temperatura y/o el caudal del fluido refrigerante que circula a lo largo del respectiva mordaza en función de la salida del sensor de temperatura. Por ejemplo, el dispositivo de refrigeración se regula respecto a un precalentamiento de las mordazas y/o al calentamiento por impulsos.
El control puede tener lugar a través de un mecanismo de control de tipo de retroalimentación, de modo que los valores medidos durante un primer ciclo de sellado sirvan de base para controlar la fuente de corriente y/o el dispositivo de refrigeración, con el fin de influir en el calentamiento y/o el enfriamiento por impulsos para ciclos de sellado posteriores.
En una realización, el dispositivo de sellado, por ejemplo una unidad de control del mismo, está configurado para efectuar un precalentamiento del elemento susceptor antes de que se lleve a cabo el sellado térmico por impulsos real. Por ejemplo, el elemento susceptor se precalienta a una temperatura de precalentamiento de entre 50 y 120 grados Celsius, por ejemplo, entre 60 y 80 grados Celsius, antes de realizar el impulso de calor a una temperatura más elevada del elemento susceptor. El precalentamiento puede tener lugar a una temperatura de precalentamiento que, preferiblemente, sea lo suficientemente baja para evitar que el material de película se vea afectado significativamente. Al mismo tiempo, el precalentamiento reduce la diferencia de temperatura entre la temperatura del susceptor, antes del impulso de calor, y la temperatura deseada del susceptor durante el impulso de calor. La reducida diferencia de temperatura permite alcanzar la temperatura máxima durante el impulso de calor en menos tiempo y que el campo electromagnético de alta frecuencia sólo deba proporcionarse durante un periodo de tiempo más corto. De esta manera, puede reducirse el tiempo necesario para el sellado térmico, lo que se traduce en una mayor tasa de producción. Además, el menor tiempo de impulso de calor puede servir para evitar el riesgo de dañar el material de película.
En otra realización, el dispositivo de sellado, por ejemplo, una unidad de control del mismo, está configurado para controlar un precalentamiento del elemento susceptor antes de disponer las mordazas a la posición de sujeción.
En una realización, la unidad de control puede estar configurada para registrar, durante la producción de bolsas, uno o más parámetros de sellado en relación con las bolsas producidas, tales como una o más configuraciones reales de la fuente de corriente y/o del dispositivo de refrigeración, para poder recuperar después qué sellado de qué bolsa se ha realizado en qué configuración(es) específica(s). Esto puede contribuir al seguimiento de la calidad de los sellados de las bolsas que se están fabricando.
La máquina de producción se prevé principalmente para la producción de bolsas a partir de material de película sin metal. Por ejemplo, el material de película de las paredes es un material multicapa, en el que en todas las capas se encuentra el mismo plástico, pero con propiedades diferentes. En otra realización, la pared es una pared monocapa. La ausencia de una capa de metal permite un reciclaje más efectivo. En una realización, el material de película, preferiblemente el material de película sin metal, comprende una o más capas, cada una de las cuales comprende o consiste en polietileno (PE), por ejemplo, polietileno de alta densidad (HDPE) o polietileno de baja densidad (LDPE), y/o polipropileno (PP), y/o tereftalato de polietileno (PET). El material de película puede comprender una mezcla de dos o más de estos polímeros, un laminado con una o más capas cada una de las cuales consista en uno o más polímeros, o una sola capa con uno solo de estos polímeros. Estos polímeros pueden tener diferentes propiedades, por ejemplo en términos de resistencia mecánica y/o capacidades de sellado, que pueden utilizarse para obtener un material adecuado para las bolsas.
En una realización, el material de película está realizado completamente de polietileno (PE), por ejemplo, polietileno de alta densidad (HDPE) o polietileno de baja densidad (LDPE), polipropileno (PP) o tereftalato de polietileno (PET). De acuerdo con esta realización, el material de película consiste en un solo tipo de polímero, por ejemplo un monomaterial, lo que puede permitir opcionalmente que el material de película consista en una sola capa polimérica. El uso de un único polímero puede mejorar la reciclabilidad de la bolsa, puesto que puede que ya no sea necesario separar los distintos polímeros, dado que la pared de la bolsa sólo comprende un único polímero. Además, no hay ninguna capa de metal.
En una realización, el material de película incluye una capa de etilen-vinil-alcohol (EVOH) como barrera contra el oxígeno, por ejemplo para el envasado de alimentos, por ejemplo como sustituto de una capa de metal en la película que preferiblemente está ausente. Un material de película con un único tipo de polímero, tal como se ha definido anteriormente, puede comprender todavía una cierta cantidad de EVOH, típicamente hasta un 5 % en peso, aunque aún se caracterice como monomaterial.
Cabe señalar que, en realizaciones, el material de película de tipo polímero único puede comprender múltiples capas del mismo polímero, aunque las capas tengan diferencias en composición y/o propiedades, por ejemplo, debido a que la capa esté orientada. En vista del reciclaje, puede ser aceptable tener una cantidad mínima de otro polímero en las paredes de la bolsa, por ejemplo, una capa de EVOH para propiedades de barrera, por ejemplo, como sustituto de una capa de metal en el material de película.
En una realización, el material de película se imprime, por ejemplo, se proporciona una impresión de superficie en el lado que está en contacto con una mordaza de la estación de sellado que tiene un susceptor y un inductor. El sellado por impulsos no perjudica a la calidad de la impresión de la superficie a diferencia del uso de mordazas de sellado calentadas de manera continua. En una realización, el material de película se somete a una impresión de superficie en línea del material de película, por ejemplo, justo antes del sellado tal como se describe aquí.
En una realización, la máquina de producción está implementada con un mecanismo de transporte que está configurado para transportar la serie de bolsas interconectadas a lo largo de una trayectoria de transporte, en el que la estación de sellado tal como se ha descrito aquí está dispuesta a lo largo de dicha trayectoria de transporte. En una realización, el mecanismo de transporte está configurado y se acciona para el transporte en un patrón de movimiento intermitente, es decir, paso a paso. Para el transporte escalonado se utiliza a menudo un mecanismo de transporte denominado de “viga galopante”. La acción de sellado se realiza entonces con la tira de bolsas en reposo, en realizaciones prácticas con la estación de sellado montada estacionaria en la máquina, por lo menos respecto a la dirección de transporte.
En otra realización preferida, el mecanismo de transporte está configurado y se acciona para el transporte de la serie de bolsas interconectadas a lo largo de una trayectoria de transporte en un movimiento continuo, es decir sin parar ni arrancar, preferiblemente a una velocidad constante. Se prevé aquí que la estación de sellado comprenda un dispositivo de movimiento que permita y que se accione para mover un par de mordazas de manera sincronizada con la bolsa o serie de bolsas que se mueven de manera continua durante el ciclo de sellado por impulsos. Una ventaja de esta solución es que se evitan deformaciones indeseables de la bolsa, por ejemplo, estiramiento local, que, de otro modo, resultaría de una parada y un arranque rápidos. Por ejemplo, la estación de sellado comprende un dispositivo de movimiento sin fin en el que uno o más dispositivos de sellado, preferiblemente múltiples, se mueven a lo largo de una trayectoria sin fin que se extiende sobre un segmento del mismo a lo largo de la trayectoria de transporte. En otro ejemplo, el dispositivo de movimiento está diseñado para hacer oscilar el dispositivo de sellado en una dirección paralela a la trayectoria de transporte. En la variante de transporte de movimiento continuo se prefiere que el dispositivo de refrigeración esté diseñado de manera que pueda establecerse una circulación continua de refrigerante a través de uno o más canales de enfriamiento en las mordazas. En una realización en la que la mordaza se mueve a lo largo de una pista sin fin, esto puede implicar el uso de uno o más acoplamientos giratorios para conectar, por ejemplo, una o más mangueras conectadas a las mordazas a través de uno o más acoplamientos giratorios a un sistema de bombeo e intercambiador de calor montado estacionario. En un diseño alternativo, puede ser suficiente tener, por una parte, uno o más conductos de refrigeración flexibles entre las mordazas y un sistema de bombeo e intercambiador de calor montado estacionario.
En una realización, la máquina comprende uno o más de:
- una estación de manipulación de rollos adaptada para recibir uno o más rollos de material de película termosellable,
- una o más estaciones de formación de bolsas, adaptadas y accionadas para formar el material de película dispensado por la estación de manipulación de rollos en una sucesión de bolsas, por ejemplo, una serie de bolsas interconectadas, presentando opcionalmente cada bolsa por lo menos un refuerzo inferior en su región inferior, que está formado por dos lóbulos inferiores doblados debajo de un punto triple de la bolsa,
- por ejemplo, una estación de formación de bolsas formada como una estación de doblado, por ejemplo, para doblar en forma de bolsa material de película dispensado desde un único rollo, que comprende dos paredes de bolsa y opcionalmente con un refuerzo inferior,
- por ejemplo, una estación de formación de bolsas formada como una estación de corte, por ejemplo, para realizar uno o más cortes para dar forma y/o separar, por ejemplo, parcialmente, las bolsas,
- por ejemplo, una estación de sellado tal como se describe aquí,
- un mecanismo de alimentación adaptado y accionado para enviar dichas bolsas formadas, por ejemplo como una serie de bolsas interconectadas, al dispositivo de sellado, cuyos dispositivos pueden estar situados en una misma estación.
La máquina está configurada para la producción de bolsas plegables, preferiblemente para la producción de bolsas plegables en posición vertical con uno o más refuerzos, por ejemplo en un lado y/o en el fondo de la bolsa.
En realizaciones, la máquina comprende una estación de llenado, configurada para llenar un producto en la bolsa. En una realización, la estación de llenado está configurada para llenar el producto en la bolsa antes de sellar una boquilla a la bolsa. El llenado puede realizarse entonces, por ejemplo, a través de una zona de borde no unido en la parte superior de la bolsa en la que se sella la boquilla en una etapa posterior.
En una realización, el llenado de la bolsa en la máquina de producción se realiza después de realizar el ciclo de sellado por impulsos en la estación mencionada, por ejemplo, después de sellar la región inferior de la bolsa y después de sellar una boquilla entre las paredes de la bolsa. Por ejemplo, el llenado se realiza a través de la boquilla, por ejemplo, en un dispositivo de llenado aséptico, seguido opcionalmente por una etapa de cierre en el que se cierra la boquilla, por ejemplo en una estación de colocación de tapones provista de un dispositivo de colocación de tapones configurado y operado para colocar un tapón en la boquilla.
En una realización, todos los dispositivos de sellado de la máquina de producción, incluyendo el dispositivo de sellado tal como se describe aquí, están situados en una misma estación de la máquina de producción. Por ejemplo, los dispositivos de sellado actúan en serie para proporcionar los diversos sellados sin que el material de película se mueva respecto a los dispositivos de sellado durante la totalidad de las distintas etapas de sellado. En una realización, todos dichos dispositivos de sellado están dispuestos en una cámara estéril o aséptica de la máquina de producción.
La presente invención también se refiere a un procedimiento para la producción de bolsas plegables, preferiblemente bolsas plegables en posición vertical que comprenden un refuerzo inferior, en el que se hace uso de una máquina de producción tal como se describe aquí.
Se describirán unas realizaciones del sistema y el procedimiento de producción de bolsas únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que los símbolos de referencia indican elementos correspondientes, y en los cuales:
La figura 1 muestra esquemáticamente una realización de la máquina de producción de acuerdo con la invención,
La figura 2 ilustra esquemáticamente las estaciones de sellado en la máquina de la figura 1.
La figura 3 ilustra una bolsa en posición vertical producida con la máquina de la figura 1.
La figura 4 ilustra un punto triple en la bolsa de la figura 3,
La figura 5 representa esquemáticamente un elemento susceptor en forma de T invertida y el inductor correspondiente.
La figura 6 ilustra una sección transversal a través de una parte de inductor alargada en forma de T invertida. La figura 7 ilustra una sección transversal a través de una parte de inductor alargada en forma de T invertida, en la que se dispone una capa elástica entre el susceptor y el inductor.
La figura 8 ilustra el campo electromagnético generado por una parte de inductor alargada en forma de T invertida y el elemento susceptor en dicho campo,
Las figuras 9, 10, 11 y 12 representan varias realizaciones de un inductor, la figura 13 representa una realización de una primera mordaza del dispositivo de sellado de refuerzo de la figura 2, y
La figura 14 ilustra esquemáticamente el funcionamiento de la estación de sellado en una realización de movimiento continuo.
La figura 1 representa esquemáticamente una realización de la máquina de producción para la producción de bolsas plegables en posición vertical, a la que se hace referencia con el número de referencia 1. La máquina también se conoce como máquina de formado, llenado y sellado (FFS), en particular en la realización representada una máquina FFS horizontal.
La máquina de producción de bolsas 1 está configurada para producir bolsas plegables 2, en este caso bolsas plegables que se encuentran en posición vertical, que se llenan con un producto. En el ejemplo representado, el borde superior está sellado en toda su longitud. En una realización alternativa, en el borde superior se sella una boquilla de plástico u otro accesorio.
Cada una de las bolsas 2 tiene unas paredes opuestas 3, 4 que están realizadas de material de película termosellable sin metal 5.
La máquina de producción de bolsas 1 tiene un bastidor (no mostrado) provisto de un dispositivo de suministro de película 6 que está adaptado para recibir uno o más rollos 7 de material de película flexible termosellable 5. En la máquina 1, el material de película se desenrolla del rollo 7.
Después de desenrollarse, el material de película 5 es conducido hacia un dispositivo de doblado de refuerzo inferior 8 para doblar el material de película dispensado desde un solo rollo en una forma doblada, de modo que dos paredes de bolsa 3, 4 quedan opuestas entre sí y de modo que el fondo tiene un refuerzo tal como es bien conocido en la técnica.
Hasta el momento de la separación de una bolsa completa 2, hay una serie de bolsas interconectadas que se van formando en la máquina. En esta realización, aunque estas bolsas todavía están interconectadas formando una serie, también se llenan y después se sellan herméticamente. En otro diseño, las bolsas se separan de la serie mientras todavía están vacías, por ejemplo, para llenarlas más tarde en una estación de llenado situada curso abajo o en una ubicación remota.
En la figura 1, las bolsas individuales 2 de la serie se muestran separadas por medio de líneas discontinuas entre ellas.
Cada bolsa 2 tiene un refuerzo inferior 9 con una primera y una segunda parte de refuerzo en su extremo inferior. Entre la primera pared de la bolsa 3 y la segunda pared de la bolsa 4, la primera y la segunda parte de refuerzo están interconectadas a lo largo de una línea de doblado 10.
En sus respectivos bordes laterales o costuras verticales, las bolsas 2 presentan un punto triple 11 a la altura de la línea de doblado 10.
La máquina 1 comprende, además, una estación de corte 12, que está configurada para realizar uno o más cortes para dar forma y/o separar, por ejemplo parcialmente, las bolsas 2.
Se dispone un mecanismo de alimentación, formado aquí por un conjunto de rodillos de tracción 13, que está adaptado y es accionado para desenrollar el rollo 7 y para enviar dicha serie de bolsas interconectadas 2 a lo largo de los dispositivos de sellado en las estaciones 15, 16.
Además, se dispone una estación de llenado 14, que está configurada para llenar un producto en la bolsa 2.
La máquina de producción 1 comprende una estación de sellado que está configurada para sellar térmicamente las bolsas. La estación de sellado comprende un dispositivo de sellado de refuerzo 15 para sellar, en un ciclo, unas regiones de refuerzo inferiores 9 de dos bolsas adyacentes 2 en una serie de bolsas interconectadas 2. El dispositivo de sellado inferior 15 está configurado para sellar térmicamente la bolsa en la región del refuerzo, por ejemplo, para realizar un sellado térmico entre la primera pared de la bolsa y la primera parte de refuerzo que está directamente hacia adentro de la misma y un sellado térmico entre la segunda pared de la bolsa y la segunda parte de refuerzo que está directamente hacia adentro de la misma.
Curso abajo del dispositivo de sellado de refuerzo 15, a lo largo de la dirección de transporte (T), la estación de sellado comprende un dispositivo de sellado de borde lateral o costura lateral 16 para sellar los bordes laterales de dos bolsas adyacentes 2 en una serie de bolsas interconectadas 2.
Más curso abajo, la estación de sellado comprende un dispositivo de sellado de borde superior 17 para sellar los bordes superiores de las bolsas 2, aquí después de llenar las bolsas en la estación de llenado 14 a través del borde superior todavía abierto.
En la figura 1, se muestra una sola mordaza 18 del dispositivo de sellado de refuerzo 15. Esta primera mordaza 18 está orientada hacia el refuerzo inferior 9 de la primera pared lateral 3. En el lado opuesto de la serie de bolsas interconectadas 2, el dispositivo de sellado de refuerzo 15 comprende una segunda mordaza, que está orientada hacia el refuerzo inferior 9 en la segunda pared lateral 4.
El dispositivo de sellado de refuerzo 15 está provisto de un dispositivo actuador 15a, configurado para mover la primera mordaza 18 y la segunda mordaza una respecto a la otra entre una posición abierta y una posición de sujeción.
El dispositivo de sellado de refuerzo 15 comprende, además, un dispositivo de refrigeración 20 configurado para enfriar cada una de la primera mordaza 18 y la segunda mordaza.
En la figura 2 se muestran esquemáticamente las acciones de sellado de la máquina 1.
La primera mordaza 18 del dispositivo de sellado inferior 15 comprende un elemento susceptor 19, que tiene una superficie frontal que tiene por lo menos forma de T invertida.
En la figura 2 se muestra un contorno de ejemplo del elemento susceptor 19. La superficie frontal del elemento susceptor queda situada contra la primera pared de la bolsa 3 en la posición de sujeción. En el lado opuesto de la serie de bolsas interconectadas 2, un elemento susceptor similar de la segunda mordaza queda situado contra la segunda pared de la bolsa 4. Durante el funcionamiento de la máquina 1 en un ciclo de sellado, como en la configuración de la figura 2, el elemento susceptor 19 sobresale parcialmente sobre las regiones de refuerzo inferior 9 de dos bolsas interconectadas adyacentes 2.
De este modo, una línea central vertical del elemento susceptor 19 queda alineada con una línea de separación entre los bordes laterales de las dos bolsas adyacentes 2. El elemento susceptor 19 sobresale, de este modo, hasta la mitad de una primera bolsa 2 con una primera parte de susceptor alargada 20 y sobresale de este modo hasta la mitad de una segunda bolsa 2” con una segunda parte de susceptor alargada 21.
El elemento susceptor 19 comprende, además, una parte de susceptor alargada orientada hacia arriba 22, que se proyecta hacia un extremo superior de las bolsas 2 y se proyecta sobre los bordes laterales de las dos bolsas interconectadas adyacentes 2', 2”, por lo menos sobre una parte inferior de dichos bordes laterales. En funcionamiento, esta parte de susceptor alargada hacia arriba 22 sella por lo menos parcialmente los bordes laterales de las bolsas interconectadas adyacentes.
La primera parte de susceptor alargada 20 y la segunda parte de susceptor alargada 21, junto con la parte de susceptor hacia arriba 22, forman un elemento susceptor 19 que tiene forma de T invertida. Tal como se muestra a modo de ejemplo, las tres partes de susceptor alargadas 20, 21, 22 del elemento susceptor 19 presentan una forma con una curvatura entre cada parte de susceptor orientada lateralmente y la parte de susceptor orientada hacia arriba para formar un sellado de esquina redondeada. Al tener un elemento susceptor en forma de T invertida 19, el dispositivo de sellado del refuerzo 15 sella simultáneamente una parte de un refuerzo inferior 9 de la primera bolsa 2' y sella una parte del refuerzo inferior 9 de la segunda bolsa 2”.
El elemento susceptor 19 sobresale, además, sobre los puntos triples 11 de las bolsas adyacentes 2, que se encuentran a la altura de la línea de doblado 10.
En este punto triple 11 se realiza un sellado térmico mediante la primera mordaza 15 entre la primera pared de la bolsa 3 y la primera parte de refuerzo 3a que está directamente hacia adentro de la misma y se realiza un sellado térmico mediante la segunda mordaza entre la segunda pared de la bolsa 4 y la segunda parte de refuerzo 4a que está directamente hacia adentro de la misma. De este modo, en el punto 11 se produce una transición discreta en el grosor de la bolsa 2 entre las (dos) capas superiores y las (cuatro) capas inferiores del material de película 5.
El dispositivo de sellado de refuerzo 15 comprende, además, un inductor 24 en la primera mordaza 18, no mostrado en las figuras 1 y 2. El inductor 24 está aislado eléctricamente del elemento susceptor 19 y comprende una sección de inductor alargada que se extiende a lo largo de la superficie frontal respectiva y en el lado trasero del elemento susceptor 19.
En funcionamiento, se acciona una fuente de corriente eléctrica para enviar temporalmente una corriente eléctrica alterna de alta frecuencia al inductor 24 generando, de este modo, un campo electromagnético de alta frecuencia con el inductor 24, en el que el campo electromagnético de alta frecuencia induce corrientes inducidas alternas en el elemento susceptor 19.
Las corrientes inducidas generan un impulso de calor que es emitido por el elemento susceptor 19, cuyo impulso de calor sella la región inferior de la pared de la bolsa 3 a la parte de refuerzo adyacente 3a. Lo mismo ocurre con la otra mordaza.
En las figuras 3A y 3B se muestra una sección transversal de la primera mordaza 18, dispuesta en posición de sujeción contra la primera pared de la bolsa 3. La primera mordaza 18 comprende un cuerpo principal 25 que está provisto de uno o más conductos de fluido refrigerante. El fluido refrigerante es un líquido refrigerante, tal como agua, que pasa a través de los conductos de fluido refrigerante, por ejemplo, mediante el uso de un conjunto de bomba. Se dispone un circuito de líquido refrigerante, que es un circuito cerrado el cual incluye un intercambiador de calor configurado para eliminar calor del líquido refrigerante.
El grosor del elemento susceptor 19 es pequeño en comparación con el grosor del inductor 24. Entre el elemento susceptor 19 y el inductor 24 existe una separación, que se llena con un aislante eléctrico 26, para evitar cortocircuitos entre ambos durante el funcionamiento del dispositivo de sellado de refuerzo 15. El aislante 26 está realizado de un material elástico, por ejemplo, de un material elásticamente deformable, tal como caucho de silicona y/o teflón. El material elástico permite la deformación del aislante 26, de acuerdo con la deformación del elemento susceptor delgado 19.
Esta deformación es especialmente ventajosa cuando el elemento susceptor delgado 19 se sujeta contra el punto triple 11 de la bolsa 2, tal como se muestra en la figura 3B, donde la transición discreta está presente en el grosor de la bolsa 2. El inductor 24 es relativamente grueso y no se deformará en la posición de sujeción, mientras que el elemento susceptor delgado 19 se deformará contra la primera pared de la bolsa 3 en el punto triple 11. El material elástico del aislante 26 compensará esta diferencia de deformabilidad entre el inductor 24 y el elemento susceptor 19, y permite que una presión de contacto sea constante sobre toda la superficie frontal del elemento susceptor 19 y que el elemento susceptor 19 se apoye uniformemente en la primera pared de la bolsa 3.
En la figura 5 se muestra una realización del elemento susceptor 19 y el inductor 24. El elemento susceptor 19 se muestra separado del inductor 24, para mostrar la forma del inductor 24.
Durante el funcionamiento del dispositivo de sellado de refuerzo 15, una superficie frontal 27 del elemento susceptor 19 queda muy cerca de una pared de la bolsa. El inductor 24 está orientado hacia un lado trasero opuesto del elemento susceptor 19.
La superficie frontal del elemento susceptor 19 tiene forma de T invertida, es decir, de una T al revés.
El elemento susceptor 19 comprende tres partes de susceptor alargadas 20, 21, 22, las cuales están interconectadas en una parte central 28 del elemento susceptor 19.
En funcionamiento, la parte de susceptor alargada hacia arriba 22 se proyecta hacia un extremo superior de la bolsa. La primera parte de susceptor alargada 20 y la segunda parte de susceptor alargada 21 están alineadas en direcciones opuestas con un componente que sobresale lateralmente de la parte de susceptor alargada hacia arriba 22, por ejemplo, estando alineadas en direcciones laterales hacia abajo.
El elemento susceptor 19 está diseñado como una T invertida continua con tres partes de susceptor alargadas 20, 21, 22, cada una de las cuales tiene forma de tira alargada.
El inductor 24 comprende múltiples partes de inductor alargadas, por ejemplo, tres partes de inductor alargadas que están conectadas en serie en una parte central del inductor 24. De este modo, una primera parte de inductor alargada 29 se proyecta sobre la primera parte de susceptor alargada 20. De este modo, una segunda parte de inductor alargada 30 se proyecta sobre la segunda parte de susceptor alargada 21. Además, una tercera parte de inductor alargada 31 se proyecta sobre la parte de susceptor alargada hacia arriba 22. Como tal, la forma del inductor 24 corresponde sustancialmente a la forma del elemento susceptor 19, con el fin de proporcionar una distribución uniforme de corrientes inducidas en el elemento susceptor 19 durante el funcionamiento del dispositivo de sellado de refuerzo 15.
El inductor 24 comprende tres grupos, aquí pares, de secciones de inductor alargadas adyacentes 32a,b, 33a,b, 34a,b.
Un primer grupo de secciones de inductor alargadas 32a,b, aquí un par, forman la parte de inductor alargada hacia arriba 31.
Un segundo grupo de secciones de inductor alargadas 33a,b, aquí un par, forman la segunda parte de inductor alargada 30.
Las secciones de inductor alargadas 32a,b, 33a,b, 34a,b se extienden en pares paralelos entre sí y separadas entre sí por una ranura 35, siguiendo así la forma de T invertida del elemento susceptor 19.
Éstas se encuentran dispuestas cerca de la parte trasera del elemento susceptor 19.
La ranura 35 del inductor 24 en forma de T invertida se proyecta sobre el elemento susceptor 19 en forma de T invertida, para proporcionar un campo electromagnético de alta frecuencia homogéneo del campo, contribuyendo así a la homogeneidad del calentamiento por impulsos del elemento susceptor 19.
Las secciones de inductor alargadas 33a,b están conectadas a través de una curva 36. Las secciones de inductor alargadas 32a,b pasan a través de una curva 37. Las secciones de inductor 34a,b tienen terminales para la conexión eléctrica a la fuente de corriente. La curva 36, la curva 37 y los extremos libres 38 se proyectan fuera del contorno del elemento susceptor 19.
En las figuras 5 y 8 se muestra que una mordaza está concebida de manera que el campo electromagnético de alta frecuencia generado por la parte de inductor 33 provoca principalmente el desarrollo muy rápido de calor dentro de una capa de revestimiento frontal del elemento susceptor debido al llamado efecto piel. El efecto piel es la tendencia de una corriente eléctrica alterna a distribuirse dentro de un conductor de manera que la densidad de corriente es mayor cerca de la superficie del conductor y disminuye, exponencialmente, a mayores profundidades del conductor. A altas frecuencias, la profundidad del revestimiento se hace menor. Esta profundidad puede ser, por ejemplo, de 0,15 mm para un elemento susceptor de aluminio si la frecuencia del campo es de 350 kHz. Se prevé que el grosor del elemento susceptor sea mayor que esta profundidad superficial, pero no excesivo por el motivo que se ha indicado aquí.
La figura 9 representa una realización alternativa del inductor 24, el cual se encuentra incrustado en el cuerpo principal 25 de la primera mordaza 18. Este inductor 24 es relativamente ancho, en comparación con su altura. La primera parte de inductor alargada 29 y la segunda parte de inductor alargada 30 del inductor en forma de T invertida 24 tienen una longitud que es sustancialmente mayor que la longitud de la parte de inductor alargada hacia arriba 31. Como tal, este inductor 24 es especialmente adecuado para soldar bolsas con un refuerzo inferior relativamente bajo, cuyo punto triple queda situado en una parte relativamente baja de la bolsa.
En la figura 10 se muestra otra realización alternativa del inductor 24, el cual se encuentra también incrustado en el cuerpo principal 25 de la primera mordaza 18. Este inductor 24 comprende una pluralidad de secciones de inductor paralelas, cada una de las cuales está separada de la adyacente por una ranura.
Encima del inductor 24 queda dispuesto un elemento susceptor 19. El elemento susceptor 19 tiene una superficie frontal 27 en forma de T invertida, que comprende tres partes de susceptor alargadas 20, 21, 22, de las cuales una primera parte de susceptor alargada 20 y una segunda parte de susceptor alargada 21 se extienden sustancialmente lateralmente en direcciones opuestas. Una parte de susceptor alargada hacia arriba 22, se extiende hacia arriba, proyectándose hacia un extremo superior de las bolsas que se van a sellar.
Entre la primera parte de susceptor alargada 20 y la parte de susceptor alargada hacia arriba 22, el elemento susceptor 19 comprende una primera parte de susceptor intermedia 20', para formar una transición suave en la geometría entre la primera parte de susceptor alargada 20 y la parte de susceptor alargada hacia arriba 22. Entre la segunda parte de susceptor alargada 21 y la parte de susceptor alargada hacia arriba 22, el elemento susceptor 19 comprende una segunda parte de susceptor intermedia 2T, para formar una transición suave en la geometría entre la segunda parte de susceptor alargada 21 y la parte de susceptor alargada hacia arriba 22.
La figura 11 muestra otra realización alternativa del inductor 24. Este inductor 24 es relativamente ancho en comparación con su altura. La primera parte de inductor alargada 29 y la segunda parte de inductor alargada 30 del inductor en forma de T invertida 24 tienen una transición relativamente suave hacia la parte de inductor hacia arriba 31 del inductor 24. En la parte de inductor hacia arriba 31 se dispone una primera curva relativamente aguda 36 entre la primera sección de inductor alargada 32 y la segunda sección de inductor alargada 33, con el fin de optimizar la geometría del inductor 24 para lograr un campo electromagnético de alta frecuencia sustancialmente homogéneo durante el uso.
En la figura 12 se muestra otra realización del inductor 24. Este inductor 24 es relativamente estrecho en comparación con su altura. La primera parte de inductor alargada 29 y la segunda parte de inductor alargada 30 del inductor en forma de T invertida 24 tienen una longitud que es sustancialmente menor que la longitud de la parte de inductor alargada hacia arriba 31. Por ello, este inductor 24 es especialmente adecuado para soldar bolsas que son relativamente estrechas en comparación con su altura. Además, esta realización del inductor 24 permite el sellado simultáneo de refuerzos inferiores de dos bolsas de interconexión adyacentes, con la primera parte de inductor alargada 29 y la segunda parte de inductor alargada 30 extendiéndose en direcciones laterales opuestas, y el sellado de los bordes laterales completos de las dos bolsas de interconexión adyacentes en toda su altura desde sus extremos inferiores hasta sus extremos superiores.
En la figura 13, se muestra con más detalle una realización de la primera mordaza 18. La primera mordaza 18 tiene el inductor 24 incrustado en su cuerpo principal 25. La mordaza 18 está provista de un conducto de fluido refrigerante en el cuerpo principal 25. Dentro del cuerpo principal 25, el líquido refrigerante pasa muy cerca del inductor 24, por ejemplo, directamente detrás del mismo. La mordaza 18 comprende, además, un puerto de entrada de fluido refrigerante 39 y un puerto de salida de fluido refrigerante 40 que sobresale del cuerpo principal 25, configurados para conectarse a un circuito de líquido refrigerante con un conjunto de bomba y un intercambiador de calor configurado para eliminar calor del líquido refrigerante que sale de la mordaza 18.
En la figura 14 se ilustra la realización de la máquina de producción que comprende una estación de sellado como la que se describe aquí y provista de un dispositivo de movimiento. Aquí, el dispositivo de movimiento está configurado para mover la primera y la segunda mordaza 210, 220 de manera sincronizada con la serie de bolsas que se mueven de manera continua durante el ciclo de sellado por impulsos. El funcionamiento se muestra esquemáticamente mediante las etapas (a) - (e).
En la realización mostrada, el dispositivo de sellado 200 comprende una primera mordaza 210 y una segunda mordaza 220. Durante la producción de las bolsas, la serie de bolsas interconectadas que se va a formar y que tiene una primera y una segunda pared 101, 102 se mueve de manera continua, preferiblemente a velocidad constante, en una dirección de transporte (T), de izquierda a derecha en la figura 14.
El dispositivo de movimiento del dispositivo de la estación de sellado 200 está configurado para mover las mordazas 210, 220 junto con las paredes de la bolsa 101, 102 en la dirección de transporte (T), por lo menos durante el ciclo de sellado.
El ciclo se inicia con la etapa (a), que se muestra en el lado izquierdo de la figura 14. La primera mordaza 210 y la segunda mordaza 220 se encuentran inicialmente en una posición separada de las regiones inferiores de las paredes de la bolsa 101, 102.
Al accionar el primer dispositivo actuador 201, la primera mordaza 210 se mueve hacia su posición de sujeción, en el que la primera mordaza 210 queda en contacto con la primera pared de la bolsa 101 tal como se describe aquí. De manera similar, la segunda mordaza 220 se mueve hacia su posición de sujeción por medio del segundo dispositivo actuador 202, en el que la segunda mordaza 220 entra en contacto con la segunda pared de la bolsa 102 tal como se describe aquí. En las respectivas posiciones de sujeción, la primera pared de la bolsa 101 y la segunda pared de la bolsa 102 se sujetan ligeramente una sobre otra en la zona del sellado que se va a formar. La sujeción es ligera dado que no hay una presión significativa involucrada en el proceso de sellado.
A continuación, durante la etapa (b), las mordazas 210, 220 permanecen en sus respectivas posiciones de sujeción y se mueven junto con la serie de bolsas interconectadas que avanzan continuamente. La etapa (b) es una etapa de sellado por impulsos, durante la cual se crea un campo electromagnético en el primer inductor 211 y/o en el segundo inductor 221, para inducir impulsos de calor respectivos en el primer susceptor 212 y/o en el segundo susceptor 222. Bajo la influencia de los impulsos de calor, la primera pared de la bolsa 101 y la segunda pared de la bolsa 102 se fusionan localmente en sus regiones inferiores. Por ejemplo, directamente una sobre la otra cuando no hay presente ningún refuerzo inferior. O bien sobre una parte de refuerzo adyacente, cuando se produce una bolsa de tipo con refuerzo inferior.
Durante la etapa (c), ya no se proporcionan uno o más impulsos de calor puesto que uno o más inductores ya no están activados, pero las mordazas 210, 220 permanecen en sus posiciones de sujeción. El fluido refrigerante circula a través de los conductos en una o más mordazas 210, 220. Preferiblemente, este suministro de fluido refrigerante continúa durante todas las etapas (a) - (e) del ciclo de sellado. De esta manera también se elimina el calor de las zonas soldadas de la bolsa 100.
Durante la etapa (d), la primera mordaza 210 y la segunda mordaza 220 se alejan una de otra, hacia la posición abierta. Al alejarse una de la otra, las mordazas 210, 220 vuelven a quedar separadas entre sí.
Finalmente, durante la etapa (e), la primera mordaza 210 y la segunda mordaza 220 se mueven de nuevo hacia su posición inicial. Este movimiento puede tener lugar en dirección opuesta a la dirección de transporte (T), con el fin de lograr que las mordazas 210, 220 queden dispuestas en sus posiciones iniciales, de manera similar al inicio de la etapa (a).
Después de moverse hacia atrás las mordazas 210, 220 durante la etapa (e), el ciclo se repite, comenzando de nuevo con la etapa (a).
Se apreciará que la trayectoria de las mordazas 210, 220 puede ser de cualquier forma adecuada, por ejemplo circular, ovalada, lineal, etc.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Máquina de producción (1) para la producción de bolsas plegables (2, 100), presentando cada una de dichas bolsas unas paredes (3, 4, 101, 102) realizadas de material de película termosellable, en el que la máquina de producción comprende una estación de sellado que está configurada para sellar térmicamente regiones inferiores (9) de dos bolsas adyacentes en una serie de bolsas interconectadas realizadas de material de película termosellable, en el que la estación de sellado comprende:
- un dispositivo de sellado por impulsos (15, 16, 200) que comprende una primera mordaza (18, 210) y una segunda mordaza (220),
- un dispositivo actuador (201) configurado para mover la primera y la segunda mordaza entre sí entre una posición abierta y una posición de sujeción,
- un dispositivo de refrigeración (20) configurado para enfriar por lo menos una de la primera y la segunda mordaza, en el que la primera mordaza tiene una primera superficie frontal configurada para quedar en contacto con las regiones inferiores de una primera pared respectiva de dos bolsas adyacentes,
en el que la segunda mordaza tiene una segunda superficie frontal configurada para quedar en contacto con las regiones inferiores de una segunda pared respectiva de las dos bolsas adyacentes,
en el que por lo menos una de la primera y la segunda mordaza comprende, en su superficie frontal respectiva, por lo menos un elemento calentable por impulsos que se extiende a lo largo de la superficie frontal y que está cubierto por una cubierta antiadherente resistente al calor,
en el que la máquina de producción está configurada de manera que, en funcionamiento, la serie de bolsas interconectadas se coloca entre la primera y la segunda mordaza y de manera que cada uno de los elementos calentables por impulsos sobresalen por lo menos parcialmente sobre las regiones inferiores de dos bolsas adyacentes interconectadas,
en el que la estación de sellado está configurada para realizar un ciclo de sellado por impulsos, en el que el dispositivo actuador está configurado para llevar la primera y la segunda mordaza a la posición de sujeción, de modo que, en las regiones inferiores, la primera y la segunda pared quedan sujetas entre sí por las superficies frontales de la primera y la segunda mordaza, y en el que la estación de sellado está configurada para, en la posición de sujeción, activar temporalmente el uno o más elementos calentables por impulsos para generar un impulso de calor que es emitido por cada uno de los elementos calentables por impulsos, en el que la primera y la segunda mordaza, por lo menos el uno o más de elementos calentables por impulsos de las mismas, se enfrían tras la finalización de la activación asistida por el accionamiento del dispositivo de refrigeración, y en el que el dispositivo actuador está configurado para mover la primera y la segunda mordaza a la posición abierta después de que el uno o más elementos calentables por impulsos se han enfriado,
en el que cada elemento calentable por impulsos es un elemento susceptor (19) que comprende un material conductor eléctrico, presentando dicho elemento susceptor un lado trasero orientado opuesta a la superficie frontal respectiva,
en el que cada uno de los elementos susceptores tiene una superficie frontal que tiene por lo menos forma de T invertida, de modo que el impulso de calor está configurado para sellar por lo menos una parte de regiones de borde lateral de las dos bolsas adyacentes interconectadas y para sellar por lo menos una parte de regiones de borde inferior de las dos bolsas adyacentes interconectadas,
en el que por lo menos una de la primera y segunda mordaza comprende un inductor (24) que está aislado eléctricamente del respectivo elemento susceptor, en el que el inductor comprende una sección de inductor alargada (32a, 32b, 33a, 33b, 34a, 34b) que se extiende a lo largo de la respectiva superficie frontal en el lado trasero del por lo menos un elemento susceptor respectivo,
y en el que la estación de sellado comprende una fuente de corriente eléctrica de alta frecuencia que está conectada al inductor de cada una de la primera y segunda mordaza,
en el que la estación de sellado está configurada de manera que, en el ciclo de sellado por impulsos, la fuente de corriente eléctrica se acciona para enviar temporalmente una corriente eléctrica de alta frecuencia al uno o más inductores, generando así un campo electromagnético de alta frecuencia con el uno o más inductores, en el que el campo electromagnético de alta frecuencia induce corrientes inducidas en el respectivo elemento susceptor generando un impulso de calor que es emitido por el elemento susceptor, cuyo uno o más impulsos de calor sellan las regiones inferiores de las bolsas.
2. Máquina de producción según la reivindicación 1, en la que la máquina de producción está configurada para proporcionar a la estación de sellado una serie de bolsas interconectadas con un refuerzo inferior, y en la que la primera y la segunda pared y las partes de refuerzo inferior de dos bolsas interconectadas adyacentes quedan sujetas entre sí por las superficies frontales de la primera y la segunda mordaza en su posición de sujeción, y en la que cada una de la primera y la segunda mordaza comprende un elemento susceptor y un inductor.
3. Máquina de producción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que cada uno de los elementos susceptores comprende tres partes de susceptor alargadas (20, 21,22).
4. Máquina de producción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el inductor de una mordaza comprende múltiples partes de inductor alargadas (29, 30, 31), por ejemplo tres partes de inductor alargadas que están interconectadas en una parte central del inductor.
5. Máquina de producción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el inductor de una mordaza, por ejemplo cada parte de inductor alargada del mismo, comprende múltiples secciones de inductor alargadas, por ejemplo un par de ellas, que se extienden una a lo largo de la otra y que quedan separadas entre sí por una ranura (35), por ejemplo una ranura de aire o una ranura llena de material aislante eléctrico.
6. Máquina de producción según la reivindicación 4 o 5, en la que el inductor comprende tres partes de inductor alargadas.
7. Máquina de producción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el inductor de una mordaza tiene forma de T invertida y comprende una primera, una segunda y una tercera parte de inductor, comprendiendo cada parte de inductor múltiples secciones de inductor alargadas, por ejemplo, paralelas entre sí, por ejemplo separadas de otra por una ranura, estando interconectadas múltiples secciones de inductor alargadas de una parte de inductor, por ejemplo, mediante una parte doblada, en un extremo exterior de la parte de inductor de la T en serie.
8. Máquina de producción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la máquina está configurada de manera que el enfriamiento de la mordaza está activo durante todo el ciclo de sellado por impulsos.
9. Máquina de producción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el elemento susceptor está realizado de material metálico, por ejemplo, un metal o una aleación de metal, por ejemplo, de una tira metálica delgada, que comprende, por ejemplo, aluminio, níquel, plata, acero inoxidable, molibdeno y/o níquel-cromo.
10. Máquina de producción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que cada mordaza está provista de un único elemento susceptor continuo formado como un cuerpo en forma de T invertida con tres partes de susceptor alargadas que tienen forma de tiras.
11. Máquina de producción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que un grosor del elemento susceptor es pequeño en comparación con un grosor del inductor, y en la que una separación entre el lado trasero del elemento susceptor y la(s) sección(es) de inductor adyacente(s) se llena con un material elástico, por ejemplo con un material elásticamente deformable, tal como caucho de silicona y/o teflón.
12. Máquina de producción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la máquina de producción comprende un mecanismo de transporte que está configurado para transportar la serie de bolsas interconectadas a lo largo de una trayectoria de transporte en un movimiento continuo, extendiéndose dicha trayectoria por lo menos a lo largo de la estación de sellado, y en la que la estación de sellado comprende un dispositivo de movimiento que está configurado para mover la primera y la segunda mordaza de manera sincronizada con la serie de bolsas que se mueven de manera continua durante el ciclo de sellado por impulsos.
13. Máquina de producción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, una o más de:
- una estación de manipulación de rollos adaptada para recibir uno o más rollos de material de película termosellable,
- una o más estaciones de formación de bolsas adaptadas y accionadas para formar el material de película dispensado por la estación de manipulación de rollos en una sucesión de bolsas, por ejemplo, una serie de bolsas interconectadas, presentando opcionalmente cada bolsa por lo menos un refuerzo inferior en su región inferior, que está formado por dos lóbulos inferiores doblados debajo de un punto triple de la bolsa,
- por ejemplo, una estación de formación de bolsas que está formada como una estación de doblado, por ejemplo, para doblar en forma de bolsa el material de película dispensado desde un único rollo, que comprende dos paredes de bolsa y opcionalmente con un refuerzo inferior,
- por ejemplo, una estación de formación de bolsas formada como una estación de corte (12), por ejemplo, para realizar uno o más cortes para dar forma y/o separar, por ejemplo, en parte, las bolsas,
- un mecanismo de alimentación (13) adaptado y accionado para enviar dichas bolsas formadas, por ejemplo como una serie de bolsas interconectadas, al dispositivo de sellado, cuyos dispositivos pueden estar situados en una misma estación.
14. Máquina de producción según la reivindicación 13, que comprende, además, una estación de llenado (14), configurada para llenar un producto en la bolsa.
15. Procedimiento para la producción de bolsas plegables, en el que se utiliza una máquina de producción de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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