ES3058870T3

ES3058870T3 - Induction heating sealing system and method

Info

Publication number: ES3058870T3
Application number: ES21211014T
Authority: ES
Inventors: Magnus Råbe; Magnus Wijk; Beneventi Giovanni Betti
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2026-03-13
Anticipated expiration: 2041-11-29
Also published as: WO2022135837A1; JP2024500201A; EP4019228C0; CN114655520A; US20240002094A1; EP4019228A1; CN217865140U; EP4019228B1

Abstract

Se proporciona un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción (50, 50') para la soldadura por inducción de un material de envasado (20) para la producción de envases sellados (30) de productos alimenticios vertibles en una máquina de envasado (10). El material de envasado (20) tiene al menos una capa de película metalizada (20d). El dispositivo de sellado por calentamiento por inducción (50, 50') comprende una fuente de alimentación de CA (54) y una bobina inductora (52) conectada a la fuente de alimentación de CA (54) y configurada para inducir corrientes parásitas en la película metalizada (20d) para el calentamiento inductivo del material de envasado (20). La fuente de alimentación de CA (54) está configurada para generar una señal de tensión o corriente variable (S) con una frecuencia superior a 1 MHz. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistema y método de sellado por calentamiento por inducción

[0003] Campo técnico

[0004] La presente invención se refiere a un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción para la soldadura por inducción de un material de envasado en una máquina de producción de envases. La presente invención también se refiere a un método para fabricar un envase de embalaje.

[0005] Antecedentes

[0006] La soldadura de material de embalaje laminado mediante calentamiento por inducción se usa comúnmente en la industria del embalaje. Un ejemplo de dicho material laminado es una capa portadora de papel, una capa barrera en forma de lámina de aluminio y recubrimientos termoplásticos a lo largo de las superficies interior y exterior del laminado. La técnica de soldadura por inducción se basa en la ley de Faraday, según la cual un campo magnético alterno generado alrededor de un conductor es capaz de inducir una corriente eléctrica en otro conductor situado muy cerca (pieza de trabajo). A continuación, se genera calor en la pieza de trabajo debido al efecto Joule. Así, en la soldadura por inducción, se coloca un inductor cerca del laminado que contiene la lámina de aluminio y se presiona el laminado junto con el material al que se va a unir; normalmente, se presionan juntas dos capas del material de embalaje. La lámina de aluminio se calienta por inducción a una temperatura lo suficientemente alta como para fundir las capas adyacentes de termoplástico, lo que hace que las capas de termoplástico combinadas se fusionen, produciendo así un sellado hermético y duradero.

[0007] Ejemplos de sistemas de sellado por calentamiento por inducción son divulgados en los documentos de patente WO2006/065211A1, EP1820732A1, WO2011/03565A2 y WO2015/158502A1, a nombre del titular de la patente. El proceso de soldadura depende de varios parámetros, tales como las propiedades del inductor y de la pieza de trabajo. Para los materiales de embalaje actualmente disponibles en el mercado, la pieza de trabajo es una lámina de aluminio que tiene un espesor de aproximadamente 6 micras. Para proporcionar sellados eficientes y resistentes, el inductor se alimenta con una fuente de alimentación de CA que genera una tensión/corriente variable que tiene una frecuencia de alrededor de 535 kHz. Si bien esta configuración ha demostrado dar resultados extremadamente buenos en términos de calidad de sellado, es bastante sensible a las posiciones relativas entre el inductor y la pieza de trabajo, es decir, el material de embalaje.

[0008] El calentamiento por inducción puede usarse para proporcionar un sellado longitudinal, así como un sellado transversal. La soldadura longitudinal se realiza normalmente de forma continua para sellar longitudinalmente una banda de material de embalaje que se desplaza en una máquina de producción de embalajes. La banda de material de embalaje, que es inicialmente plana, se pliega en forma de tubo con los bordes longitudinales superpuestos. Estos bordes superpuestos se desplazan a lo largo de un inductor orientado longitudinalmente, que proporciona el calentamiento inductivo del material de embalaje, formando de este modo el sellado longitudinal del tubo de material de embalaje.

[0009] Dado que la banda de material de embalaje es flexible, es difícil garantizar la posición correcta de la zona que se va a sellar (es decir, los bordes longitudinales superpuestos) con respecto al inductor normalmente estacionario. Durante el funcionamiento de una máquina de producción de envases, el tubo de material de embalaje puede estar sujeto a movimientos en otras direcciones distintas a la dirección de la máquina, lo que provoca que la zona de sellado quede desalineada con el inductor.

[0010] Se han realizado simulaciones electromagnéticas para analizar la sensibilidad del proceso de calentamiento por inducción con respecto al posicionamiento defectuoso de los bordes superpuestos del material de embalaje en la posición del inductor. Especialmente, se evaluaron la eficiencia del calentamiento por inducción y la uniformidad de la densidad de potencia en la zona de sellado para determinar desviaciones, en comparación con la posición de referencia, en cuanto a la separación, el ángulo de inclinación y el desplazamiento de la zona de sellado en relación con el inductor. Para explicarlo con más detalle, el inductor puede observarse como un cuerpo rectangular frente a una zona de sellado plana. La separación es la distancia deseada en la dirección normal entre el inductor y la zona de sellado (referencia: Separación = 0). El ángulo de inclinación es el ángulo del plano del inductor con respecto al plano del área de sellado (referencia: Ángulo = 0), y el desplazamiento es una desalineación en una dirección paralela a los planos del inductor y el área de sellado (referencia: Desplazamiento = 0).

[0011] Para la configuración mencionada anteriormente, usando una pieza de trabajo fabricada en aluminio 6063, que tiene un espesor de 6,35 micras, y funcionando la fuente de alimentación de CA a una frecuencia de 535 kHz, se hicieron las siguientes observaciones, considerando un inductor típico usado en aplicaciones de sellado longitudinal.

[0012] Separación: -0,5 ÷ 1,5 mm Ángulo: -3°÷ 3° Desplazamiento: -3 ÷ 3 mm Variaciones de uniformidad 13 % 10 % 23 % Variaciones de eficiencia 4 % 7 % 24 %

[0013] Las variaciones porcentuales deben interpretarse en relación con la uniformidad y la eficiencia nominales correspondientes a la posición de referencia.

[0014] De la tabla anterior se desprende que la instalación del inductor y el control preciso de la zona de sellado son importantes para controlar la calidad del sellado longitudinal. Esto requiere una comprobación y un funcionamiento manuales, preferiblemente solo por parte de ingenieros cualificados y con formación especializada.

[0015] En vista de lo anterior, sería deseable proporcionar un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción mejorado, así como un sistema de sellado por calentamiento por inducción mejorado, que sea más robusto y menos sensible al posicionamiento del material de embalaje en relación con el inductor.

[0016] Sumario

[0017] En vista de las desventajas anteriores de las soluciones del estado de la técnica, existe la necesidad de un dispositivo y un sistema de sellado por calentamiento por inducción que proporcione resultados fiables y que, al mismo tiempo, dependa menos del posicionamiento exacto de los componentes usados para el calentamiento por inducción del material de embalaje.

[0018] Los inventores se han dado cuenta, de forma sorprendente, de que este objetivo puede lograrse reduciendo considerablemente el espesor de la pieza de trabajo con el fin de disminuir la corriente parásita en la pieza de trabajo y, por lo tanto, reducir el campo magnético contrario proporcionado por la pieza de trabajo en respuesta al campo magnético primario generado por el inductor (ley de Lenz). Paralelamente a la reducción del espesor de la pieza de trabajo, con el fin de mantener una potencia inducida relativamente alta para fundir el polímero del envase, es necesario aumentar la frecuencia del campo magnético, de modo que se induzca una mayor fuerza electromotriz en la pieza de trabajo (ley de Faraday). El aumento de la frecuencia permite que el sistema proporcione suficiente potencia a la pieza de trabajo sin necesidad de aumentar la corriente en el inductor hasta valores tan altos que perjudiquen la fiabilidad del sistema, evitando así los riesgos de sobrecalentamiento o descarga eléctrica.

[0019] Según un primer aspecto, se proporciona un sistema de sellado por calentamiento por inducción para la soldadura por inducción de un material de embalaje según la reivindicación 1.

[0020] El material de embalaje está configurado para transformarse en envases sellados de productos alimenticios vertibles en una máquina de producción de envases, y el material de embalaje tiene al menos una capa de película metalizada. El dispositivo de sellado por calentamiento por inducción comprende una fuente de alimentación de CA y una bobina inductora conectada a la fuente de alimentación de CA y configurada para inducir corrientes parásitas en una película metalizada para el calentamiento inductivo del material de embalaje. La fuente de alimentación de CA está configurada para generar una señal de voltaje/corriente variable de una frecuencia superior a 1 MHz e inferior a 30 MHz.

[0021] La película metalizada puede ser un recubrimiento de metalización. El material de embalaje tiene entonces al menos una capa de recubrimiento de metalización sobre un sustrato que es una película de polímero o papel u otro sustrato/lámina basado en celulosa.

[0022] Según la invención, la fuente de alimentación de CA está configurada para generar una señal de voltaje variable con una frecuencia en el intervalo de 1 MHz a 30 MHz, preferiblemente la frecuencia es de 6,78 MHz o 13,56 MHz, disponible para fines industriales. También se podría considerar una frecuencia de 27,12 MHz. En el otro extremo del intervalo, se podría utilizar una frecuencia de aproximadamente 2 MHz, lo que permitiría que las fuentes de alimentación de CA estándar proporcionaran el campo magnético necesario. Se ha demostrado que todas estas frecuencias proporcionan la alta eficiencia necesaria para mantener constante la potencia inducida en el material de embalaje, sin aumentar la corriente del inductor a un nivel que pudiera obstaculizar la fiabilidad general del sistema de calentamiento por inducción, y además están disponibles para fines industriales.

[0023] La bobina del inductor puede configurarse para proporcionar un sellado longitudinal a una banda tubular de material de embalaje, o para proporcionar un sellado transversal a una banda tubular de material de embalaje. Por lo tanto, el inductor puede usarse para las operaciones de sellado más comunes en una máquina moderna de producción de envases, proporcionando de este modo sellados eficientes y robustos de un envase de embalaje, especialmente para aquellos envases de embalaje que contienen alimentos líquidos. La seguridad alimentaria es una cuestión fundamental en la fabricación de envases de embalaje para alimentos líquidos, por lo que la calidad de los sellados es un factor importante para determinar la vida útil del producto contenido.

[0024] El sistema de sellado por calentamiento por inducción comprende un material de embalaje que tiene al menos una capa de película metalizada y un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción que comprende una fuente de alimentación de CA y una bobina inductora conectada a la fuente de alimentación de CA. La bobina inductora está configurada para inducir corrientes parásitas en la película metalizada para el calentamiento inductivo del material de envasado, en donde la fuente de alimentación de CA está configurada para generar una señal de voltaje/corriente variable de una frecuencia superior a 1 MHz e inferior a 30 MHz.

[0025] Al sustituir la lámina de aluminio, que suele tener un espesor de aproximadamente 6 micras, por una película metalizada, se reduce drásticamente la cantidad de contenido metálico del material de envasado. Además, se ha demostrado que la reducción del espesor del aluminio se adapta muy bien a la frecuencia de la fuente de alimentación de CA, mejorando de este modo la eficiencia del sistema de sellado y reduciendo la sensibilidad del sistema de sellado.

[0026] La película metalizada comprende una capa metálica, tal como aluminio, que tiene un espesor inferior a 0,5 μm, preferiblemente el espesor de la capa metálica es entre 20 y 70 nm, incluso más preferiblemente de entre 25 y 50 nm. Por lo tanto, la capa metálica puede proporcionarse usando técnicas de deposición de metal existentes. La capa metálica puede tener una resistencia de lámina entre 0,5 y 10 Ω/cuadrado. Los inventores se han dado cuenta de que la eficiencia del sistema de sellado depende de la resistencia de lámina, donde se puede obtener un nivel suficiente de eficiencia para el intervalo particular de la resistencia de lámina.

[0027] La fuente de alimentación de CA está configurada para generar una señal de voltaje/corriente variable de una frecuencia en el intervalo de 1 MHz a 30 MHz, preferiblemente la frecuencia es de aproximadamente 2 MHz, 6,78 MHz, 13,56 MHz o 27,12 MHz.

[0028] El material de embalaje puede comprender una capa termoplástica termosellable más interna que tiene una temperatura de fusión que es inferior a la temperatura de fusión de la película metalizada. Esto evita que la película metalizada, y especialmente la capa metálica, se destruya antes de que se alcance una temperatura de sellado suficiente de la capa termoplástica termosellable más interna.

[0029] Según un segundo aspecto, se proporciona una máquina de producción de envases según la reivindicación 10. La máquina de producción de envases comprende al menos un sistema de sellado por calentamiento por inducción según el primer aspecto.

[0030] Según un tercer aspecto, se proporciona un método para fabricar un envase de embalaje según la reivindicación 11.

[0031] El método comprende i) proporcionar un material de envasado que tiene al menos una capa de película metalizada, ii) disponer al menos dos capas del material de envasado en una bobina inductora de un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción, iii) alimentar la bobina inductora controlando una fuente de alimentación de CA para generar una señal de tensión/corriente variable de una frecuencia superior a 1 MHz, y iv) sellar por calor al menos dos capas de material de envasado induciendo corrientes parásitas en la película metalizada para el calentamiento inductivo del material de envasado.

[0032] La alimentación de la bobina inductora puede realizarse controlando la fuente de alimentación de CA para generar una señal de voltaje/corriente variable de una frecuencia en el intervalo de 1 MHz a 30 MHz, preferiblemente la frecuencia es aproximadamente de 2 MHz, 6,78 MHz, 13,56 MHz o 27,12 MHz.

[0033] La bobina inductora puede orientarse longitudinalmente para proporcionar un sellado longitudinal del material de embalaje, o la bobina inductora puede orientarse transversalmente para proporcionar un sellado transversal del material de embalaje.

[0034] Breve descripción de los dibujos

[0035] A continuación se describirán ejemplos de realización de la invención, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que

[0036] la Fig.1 es una vista esquemática de una máquina de producción de envases,

[0037] la Fig.2 es una vista isométrica de un sistema de sellado por calentamiento por inducción según una realización; la Fig.3 es una vista lateral de un sistema de sellado por calentamiento por inducción según otra realización; la Fig. 4 es una vista esquemática de un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción según una realización;

[0038] la Fig. 5 es una vista en sección transversal de un material de embalaje que forma parte de un sistema de sellado por calentamiento por inducción según una realización;

[0039] la Fig. 6 es un diagrama que muestra la eficiencia de un sistema típico de sellado por calentamiento por inducción en función del espesor de la pieza de trabajo, variando la frecuencia del campo magnético;

[0040] la Fig. 7 es un diagrama que muestra la eficiencia de otro sistema típico de sellado por calentamiento por inducción en función de la resistencia de la lámina, variando la frecuencia del campo magnético; y

[0041] la Fig.8 es una vista esquemática de un método según una realización.

[0042] Descripción detallada

[0043] A partir de la Fig. 1, se muestra el principio básico de una máquina de producción de envases de cartón alimentada por rollos 10. La máquina de producción de envases 10 está configurada para el envasado continuo de, por ejemplo, productos alimenticios líquidos, y constituye el concepto técnico general usado para diversos sistemas de envasado, tal como el sistema de envasado Tetra Brik®, de gran éxito comercial. La máquina de producción de envases 10 recibe un material de envasado 20, preferiblemente en forma de una banda continua (como se muestra en la Fig.1).

[0044] Después de desenrollar el material de envasado 20, sus bordes laterales longitudinales 21a, 21b se unen para formar un sello longitudinal LS, formando así también un tubo 22 del material de envasado 20. Más particularmente, los bordes laterales longitudinales 21a, 21b se unen entre sí de forma continua y superpuesta, posiblemente añadiendo una tira a uno de los bordes 21a, 21b. El tubo 22 se llena con el producto deseado, preferiblemente un producto alimenticio líquido, desde un tubo de llenado 12.

[0045] Se forman una serie de envases 30 a partir del tubo 22 realizando sellados transversales TS en un extremo del tubo 22 y cortando las partes selladas, representando cada una de las partes selladas un envase individual 30, a medida que se forman. Para dar forma a los envases 30, se pueden utilizar diferentes herramientas de formación durante la operación de sellado transversal, o se puede realizar un proceso de formación separado después de haber realizado el sellado transversal.

[0046] Alternativamente, se usa una máquina de envasado alimentada con piezas en bruto. Las piezas en bruto, en forma de trozos precortados de material de embalaje con dos extremos termosellados entre sí de manera que se forma un manguito tubular plegado, se alimentan a la máquina de llenado. Las piezas en bruto se montan en un manguito abierto y, a continuación, se pliegan y se sellan de manera que se forma una parte superior o inferior cerrada. A continuación, se llena con el producto y se sella y se pliega de manera que se obtiene un envase lleno.

[0047] Con respecto a la Fig. 1 y al ejemplo que se muestra en ella, cabe mencionar que el término “longitudinal” se refiere a la dirección de alimentación del tubo 22, es decir, la dirección de alimentación de la máquina. El término “transversal” se refiere a una dirección perpendicular a la dirección longitudinal.

[0048] El sellado longitudinal LS y/o el sellado transversal TS pueden proporcionarse mediante un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción según diversas realizaciones que se describirán a continuación.

[0049] En la Fig. 2 se muestra un ejemplo de un sistema de sellado por calentamiento por inducción 40. El sistema de sellado por calentamiento por inducción 40 está configurado para proporcionar el sellado longitudinal LS a un tubo 22 de material de embalaje 20.

[0050] Antes de llegar al sistema de sellado por calentamiento por inducción 40, la banda de material de embalaje 20 interactúa gradualmente con un conjunto de formación 13 y se pliega para superponer los bordes longitudinales del material de embalaje 20 con el fin de formar la forma del tubo 22.

[0051] El sistema de sellado por calentamiento por inducción 40 comprende un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción 50, así como el material de embalaje 20. El dispositivo de sellado por calentamiento por inducción 50 comprende una bobina de inducción 52 y un generador de alimentación de CA 54 acoplado a la bobina de inducción 52.

[0052] Mediante la activación del dispositivo de sellado por calentamiento por inducción 50 (que preferiblemente funciona constantemente para proporcionar un sellado longitudinal continuo LS), los bordes longitudinales superpuestos del material de embalaje 20 se calentarán para fundir las capas termoplásticas termosellables más internas del material de embalaje 20.

[0053] El calentamiento se producirá debido a la corriente alterna de la bobina inductora 52, que generará corrientes parásitas en una película metalizada del material de embalaje.

[0054] A continuación, el tubo 22 se introduce a través de un paso circular definido por una disposición 14 de rodillos de formación y rodillos de presión. De este modo, los bordes longitudinales del material de embalaje 20 se comprimen para mezclar las capas termoplásticas termosellables de los bordes longitudinales del material de embalaje 20, formando de este modo el sellado longitudinal LS.

[0055] En la Fig. 3 se muestra otro ejemplo de un sistema de sellado por calentamiento por inducción 40'. El sistema de sellado por calentamiento por inducción 40' está configurado para proporcionar el sellado transversal TS al tubo 22 del material de embalaje 20, estando ya dicho tubo 22 provisto del sellado longitudinal LS.

[0056] En el ejemplo mostrado, el sistema de sellado por calentamiento por inducción 40' comprende el material de embalaje 20 y dos dispositivos de sellado por calentamiento por inducción 50'. Un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción 50' está dispuesto aguas abajo de otro dispositivo de sellado por calentamiento por inducción 50'.

[0057] Al igual que el dispositivo de sellado por calentamiento por inducción 50 descrito con referencia a la Fig. 2, los dispositivos de sellado por calentamiento por inducción 50' de la Fig. 3 comprenden cada uno una bobina inductora 52 y una fuente de alimentación de CA 54. Sin embargo, como se indica en la Fig. 3, los dos dispositivos de sellado por calentamiento por inducción 50' comparten una fuente de alimentación de CA 54 común.

[0058] Mediante el funcionamiento del sistema de sellado por calentamiento por inducción 40', la bobina inductora 52 y un elemento de contrapresión 53, ambos situados en mordazas de sellado móviles, se moverán y presionarán juntos el tubo de material de embalaje 22 lleno. A medida que se generan pérdidas electromagnéticas, por ejemplo, corrientes parásitas, en la película metalizada del material de embalaje 20, el material de embalaje 20 se calentará para formar el sellado transversal TS en cada intervalo predeterminado mediante el calentamiento por inducción.

[0059] Cabe mencionar que el movimiento de las mordazas de sellado también proporcionará un movimiento hacia adelante del tubo 22, por lo que los sellados transversales TS se dispondrán en intervalos predeterminados. En la Fig. 4 se muestra una vista esquemática de un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción 50, 50'. La bobina inductora 52 tiene una forma alargada y una superficie de soldadura 52a adaptada para quedar frente a la zona que se va a sellar del material de embalaje 20. Cabe señalar que la configuración y el diseño exactos de la bobina de inducción 52 podrían modificarse sustancialmente con respecto a lo que se muestra en la Fig. 4, siempre que sea posible proporcionar calentamiento por inducción de un material de embalaje 20 en una máquina de producción de envases 10.

[0060] La bobina inductora 52 está conectada a una fuente de alimentación de CA 54, que también forma parte del dispositivo de sellado por calentamiento por inducción 50, 50'. La fuente de alimentación de CA 54 está configurada para generar un campo magnético alterno que da lugar a señales de corriente o tensión S de una frecuencia de 1 MHz a 30 MHz, en particular de aproximadamente 2 MHz, 6,78 MHz, 13,56 MHz o 27,12 MHz. El voltaje máximo puede ser de unos pocos cientos (por ejemplo, 500) voltios, la señal de potencia S puede ser continua o pulsada, y la potencia máxima puede estar en el intervalo de, por ejemplo, 2500 vatios.

[0061] La bobina inductora 52 está definida por un devanado que recibe la señal de potencia alterna S para generar un campo magnético pulsante que, a su vez, produce corrientes parásitas en el material de embalaje 20. Para ello, el material de embalaje 20, que forma parte de un sistema de sellado por calentamiento por inducción 40 como se ha explicado anteriormente, comprende una pieza de trabajo en forma de capa metálica de una película metalizada.

[0062] Las corrientes parásitas surgen en la pieza de trabajo cuando se somete al campo magnético de alta frecuencia de la bobina inductora 52. Esta pieza de trabajo, que tradicionalmente se ha proporcionado en forma de una capa de aluminio que tiene un espesor de aproximadamente 6 micras, se proporciona en su lugar como una película metalizada incluida en el material de embalaje 20.

[0063] En la Fig. 5 se muestra un ejemplo de material de embalaje 20, en sección transversal. Cabe señalar que los diferentes espesores de las diversas capas 20a-h ilustradas en la Fig. 5, incluida la capa metálica 20g de la película metalizada 20d, no están a escala.

[0064] La capa metálica 20g, es decir, la pieza de trabajo, podría disponerse en cualquiera de las interfaces entre las diferentes capas del material de embalaje.

[0065] Partiendo del lado exterior del material de embalaje 20, es decir, el lado destinado a formar el exterior del embalaje final 30, el material de embalaje 20 está formado por una capa decorativa 20a dispuesta sobre una capa central voluminosa 20b. La capa central voluminosa 20b puede ser un material basado en fibra, tal como un material basado en celulosa. La capa central voluminosa 20b puede ser un material basado en celulosa, tal como papel, cartón o cartulina. El material de embalaje 20 también tiene una capa delgada 20c de LDPE que cubre el lado opuesto de la capa central voluminosa 20b. Una película metalizada 20d está laminada a la capa de LDPE 20c. La película metalizada 20d puede comprender, por ejemplo, una capa delgada de papel 20e, una capa intermedia 20f de PVOH opcionalmente mezclada con almidón, y la capa metálica 20g que forma la pieza de trabajo del sistema de sellado por calentamiento por inducción 40, 40'. La capa metálica 20g puede ser, por ejemplo, una capa de aluminio que tiene un espesor de 20-70 nm, tal como aproximadamente 50 nm. En el lado interior de la película metalizada 20d se dispone una capa termoplástica termosellable más interna 20h.

[0066] La película metalizada 20d puede, por ejemplo, estar incrustada en el material de embalaje 20, o puede estar dispuesta en la superficie exterior del material de embalaje 20.

[0067] Aunque no se ha explicado anteriormente, en algunas realizaciones la película metalizada 20d podría distribuirse a lo largo de toda la anchura y longitud del material de embalaje 20, de modo que la película metalizada 20d forme una capa continua.

[0068] Sin embargo, para permitir el sellado por inducción, es necesario proporcionar la película metalizada 20d solo localmente en una o más áreas, formando de este modo piezas de trabajo locales de los sistemas de sellado asociados 40, 40'.

[0069] Pasando ahora a la Fig. 6, se analizará un diagrama que muestra algunas propiedades de los sistemas de sellado por calentamiento por inducción 40, 40' descritos anteriormente. El diagrama muestra la eficiencia de un sistema de sellado por calentamiento por inducción en función del espesor (t) de la pieza de trabajo, es decir, el espesor de la capa metálica 20g en las realizaciones descritas en el presente documento. La eficiencia representada (η) es la eficiencia de inducción, es decir, la potencia en toda la pieza de trabajo con capa metálica 20g dividida por la potencia total suministrada tanto a la pieza de trabajo como al inductor. Se representan tres curvas diferentes; la línea continua que representa una señal de potencia de 535 kHz, la línea discontinua que representa una señal de potencia de 6,78 MHz y la línea punteada que representa una señal de potencia de 13,56 MHz.

[0070] Empezando por la curva de 535 kHz, se marcan dos círculos. Uno marca un espesor de 50 nm. Aquí, la eficiencia es ligeramente superior a 0,5. El otro círculo marca un espesor de aproximadamente 6 micras y, por lo tanto, esto marca la configuración del estado de la técnica. Aquí, la eficiencia es de aproximadamente 0,9.

[0071] Para frecuencias más altas, es decir, 6,78 y 13,56 MHz, respectivamente, la eficiencia es significativamente mayor para capas metálicas delgadas de 20g. Esto se indica mediante el círculo, que marca un espesor de 50 nm en las curvas correspondientes a las frecuencias anteriores. Para todas las curvas, el material de la pieza de trabajo es aluminio 6063, con una resistividad (p) de 2,65*10<-8>Ω.m.

[0072] Como se desprende de las curvas de la Fig. 6, al usar una frecuencia más alta, la eficiencia puede ser mucho mayor que al usar la frecuencia del estado de la técnica, especialmente cuando la pieza de trabajo es una película metálica delgada.

[0073] En la Fig. 7 se muestra otro diagrama para mostrar el mismo concepto anterior, pero en términos de resistencia de lámina, definida como SR =p/t, donde se representa la eficiencia de otro sistema de sellado por inducción en función de la resistencia de la lámina para varias frecuencias diferentes del campo magnético. Como se puede observar, la eficiencia se mantiene en un nivel máximo para un intervalo mayor de la resistencia de la lámina; mientras que la baja frecuencia de 535 kHz proporciona una alta eficiencia cuando la resistencia de la lámina es inferior a 0,1 Ω/cuadrado, por lo tanto, para piezas de trabajo relativamente gruesas, mientras que la frecuencia de 13,56 MHz proporciona la máxima eficiencia cuando la resistencia de la lámina está entre 0,1 y 10 Ω/cuadrado.

[0074] Pasando ahora a la Fig. 8, se ilustra esquemáticamente un método 100 para fabricar un envase de embalaje. El método 100 comprende una etapa 102 de proporcionar un material de embalaje que tiene al menos una capa de película metalizada, una etapa 104 de disponer al menos dos capas del material de embalaje en una bobina inductora de un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción, una etapa 106 de alimentar la bobina inductora controlando una fuente de alimentación de CA para generar una señal de voltaje/corriente variable de una frecuencia superior a 1 MHz, y una etapa 108 de sellar térmicamente las al menos dos capas de material de embalaje induciendo corrientes parásitas en la película metalizada para calentar inductivamente el material de embalaje.

[0075] La etapa 106 de alimentar la bobina inductora se realiza preferiblemente controlando la fuente de alimentación de CA para generar una señal de voltaje/corriente variable de una frecuencia en el intervalo de 1 MHz a 30 MHz, preferiblemente la frecuencia es de aproximadamente 2 MHz, 6,78 MHz, 13,56 MHz o 27,12 MHz.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema de sellado por calentamiento por inducción (40, 40'), que comprende un material de embalaje (20) que tiene al menos una capa de película metalizada (20d), y

un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción (50, 50') que comprende una fuente de alimentación de CA (54) y una bobina inductora (52) conectada a la fuente de alimentación de CA (54) y configurada para inducir corrientes parásitas en la película metalizada (20d) para el calentamiento inductivo del material de embalaje (20), en donde la fuente de alimentación de CA (54) está configurada para generar una señal de corriente o tensión variable (S) de una frecuencia en el intervalo de 1 MHz a 30 MHz, en donde

la película metalizada (20d) comprende una capa metálica (20g) que tiene un espesor inferior a 0,5 μm.

2. El sistema de sellado por calentamiento por inducción (40, 40’) según la reivindicación 1, en donde el espesor de la capa metálica (20g) está entre 20 y 70 nm.

3. El sistema de sellado por calentamiento por inducción (40, 40’) según la reivindicación 2, en donde el espesor de la capa metálica (20g) está entre 25 y 50 nm.

4. El sistema de sellado por calentamiento por inducción (40, 40’) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa metálica (20g) tiene una resistencia superficial entre 0,5 y 10 Ω/cuadrado.

5. El sistema de sellado por calentamiento por inducción (40, 40’) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa metálica (20g) está hecha de aluminio.

6. El sistema de sellado por calentamiento por inducción (40, 40’) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha frecuencia es de aproximadamente 2 MHz.

7. El sistema de sellado por calentamiento por inducción (40, 40’) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 5, en donde dicha frecuencia es de aproximadamente 6,78 MHz, 13,56 MHz o 27,12 MHz.

8. El sistema de sellado por calentamiento por inducción (40, 40’) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material de embalaje (20) comprende una capa termoplástica sellable por calor más interna (20h) que tiene una temperatura de fusión inferior a la temperatura de fusión de la película metalizada (20d).

9. El sistema de sellado por calentamiento por inducción (40, 40’) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la bobina inductora (52) está configurada para proporcionar un sellado longitudinal (LS) a una banda tubular de material de embalaje (22) o para proporcionar un sellado transversal a la banda tubular de material de embalaje (22).

10. Una máquina de producción de envases (10), que comprende al menos un sistema de sellado por calentamiento por inducción (40, 40’) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

11. Un método para fabricar un envase de embalaje, que comprende

proporcionar un material de embalaje que tiene al menos una capa de película metalizada,

disponer al menos dos capas del material de embalaje en una bobina inductora de un dispositivo de sellado por calentamiento por inducción,

suministrar a la bobina inductora una fuente de alimentación de CA para generar una señal de voltaje o corriente variable de una frecuencia en el intervalo de 1 MHz a 30 MHz, y

calentar térmicamente las al menos dos capas de material de embalaje induciendo corrientes parásitas en la película metalizada para el calentamiento inductivo del material de embalaje,

en donde

12. El método según la reivindicación 11, en donde la frecuencia es de aproximadamente 2 MHz.

13. El método según la reivindicación 11, en donde la frecuencia es de aproximadamente 6,78 MHz, 13,56 MHz o 27,12 MHz.

14. El método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en donde la bobina inductora está orientada longitudinalmente para proporcionar un sellado longitudinal del material de embalaje.

15. El método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en donde la bobina inductora está orientada transversalmente para proporcionar un sellado transversal del material de embalaje.