ITBO20010501A1 - Apparato a bassa inerzia termica per la saldatura dinamica di film termoplastici, particolarmente per l'applicazione di maniglie termosaldab - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’ invenzione industriale dal titolo:

“Apparato a bassa inerzia termica per la saldatura dinamica di film termoplastici, particolarmente per l’applicazione di maniglie termosaldabili ad un film continuo di materiale termoplastico destinato all’imballaggio di prodotti”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

II trovato concerne un apparato a bassa inerzia termica per la saldatura di film termoplastici in movimento ed in particolare per l’attuazione di saldature a passo, ad esempio come richiesto nell’applicazione di nastri termosaldabili ad un film continuo di materiale termoplastico destinato all’imballaggio di prodotti, in particolare di gruppi ordinati di prodotti cartacei, quali ad esempio gruppi di rotoli di carta per l’uso domestico, preconfezionati o meno, in modo che ogni imballaggio risulti dotato di un tratto del detto nastro, utile come maniglia di trasporto. Scopo del trovato è la realizzazione di un apparato che esplichi la detta funzione, usando un sistema di saldatura a bassa inerzia termica, capace di entrare rapidamente in funzione e di disattivarsi altrettanto rapidamente. Un ulteriore scopo del trovato è la realizzazione di un apparato di costruzione semplificata, di elevata affidabilità tecnologica ed in grado di assicurare l’esecuzione di una saldatura a passo, con una semplificazione costruttiva dei mezzi necessari per i movimenti relativi di avvicinamento e di allontanamento del materiale termosaldabile e del mezzo di saldatura. Questi ed altri scopi dell’invenzione, sono stati raggiunti con un dispositivo le cui caratteristiche ed i cui vantaggi appariranno evidenti dalla seguente descrizione di alcune forme preferite di realizzazione, illustrate a puro titolo d’esempio, non limitativo, nelle figure delle due tavole allegate di disegni, in cui:

- La fig. 1 è una vista schematica ed in pianta del film termoplastico con applicato il nastro continuo di formazione della maniglia e col taglio trasversale di separazione o di incisione per il ricavo di un foglio di imballaggio di un gruppo di prodotti qui rappresentato con la disposizione che assumerà in riferimento a tale foglio;

- Le figg. 2 e 3 illustrano in prospettiva un imballaggio con maniglia durante fasi successive del ciclo di formazione su un gruppo di prodotti;

- La fig. 4 illustra in elevazione laterale il dispositivo di saldatura rotante ed a bassa inerzia termica impiegato nell’apparato di cui trattasi;

- La fig. 5 illustra dei dettagli del dispositivo di figura 4, rilevati secondo la sezione V-V;

- La fig. 6 è una vista schematica e frontale di una unità di saldatura che impiega il dispositivo di figura 4;

- Le figg. 7, 8 e 9 illustrano schematicamente ed in elevazione laterale, altrettante diverse forme di realizzazione dell’apparato secondo l’invenzione.

Nella figura 1, con 115 è indicato un film continuo di materia termoplastica svolto da una relativa bobina, come più avanti illustrato, sul quale viene posizionato longitudinalmente, in una posizione prefissata, un nastro continuo di materia termoplastica 116 che in zone prefissate e tra loro equidistanti 17 deve essere termosaldato al film 115. In una fase successiva a quella della termosaldatura delle parti 115 e 116, questo insieme viene provvisto di tagli di separazione o di incisione trasversali ed equidistanti 18, che dividono in due parti uguali le zone di termosaldatura 17, in modo che dal detto insieme sia possibile ricavare dei fogli quadrangolari Z su ognuno dei quali è applicato con le estremità un tratto del nastro 115 che darà origine alla maniglia M dell’ imballaggio. Questo foglio viene poi alimentato alla macchina d’imballaggio, in modo che la maniglia M risulti parallela ai bordi del foglio Z che si sovrappongono reciprocamente nella formazione dell’avvolgimento tubolare del prodotto P, ed in modo che le estremità saldate 17 della stessa maniglia, siano ubicate nelle falde di estremità che poi vengono ripiegate lateralmente al prodotto, che si sovrappongono reciprocamente e che all’uscita dalla macchina di imballaggio, vengono interessate da mezzi di termosaldatura che fissano tali falde reciprocamente e che assicurano una ulteriore azione di fissaggio delle estremità della maniglia M all’imballaggio.

Per eseguire le termosaldature 17 sul materiale in movimento 115, 116, attualmente vengono usate soluzioni complesse, poco affidabili e ad elevata inerzia termica. Per eseguire queste stesse saldature, il trovato propone l’uso di un dispositivo di termosaldatura come sostanzialmente descritto nella domanda di brevetto italiana n. B02001A-240 a nome della stessa richiedente, che è illustrato schematicamente nella figura 4 e che comprende un disco 1 realizzato con materiale di buona resistenza meccanica ed almeno nella parte periferica con caratteristiche isolanti sia dal punto di vista termico che elettrico, ad esempio con materiale a base di Teflon o con materiale ceramico. Il disco 1 presenta un’apertura periferica 2 con bordi arrotondati, che sfocia in un recesso 3 avente ad esempio una forma ad L. La superficie laterale del disco 1 è ad esempio dotata su tutta la lunghezza di un recesso 4 (fig. 5) che può alloggiare un inserto 5 con buone caratteristiche di isolamento termico ed elettrico, sul quale viene incollata la parte piana della custodia 106 di una resistenza elettrica piatta o piattina 6, del tipo a bassa inerzia termica attualmente impiegata nelle barre termosaldanti per le materie plastiche, il tutto in modo che un tale complesso 6, 106 sporga opportunamente dalla periferia del disco 1 con la parte antiaderente ed usualmente teflonata della custodia 106. Se il disco 1 è di materiale adatto al contatto diretto col complesso 6, 106, le parti 4 e 5 dianzi dette potranno essere eliminate, anche se un piccolo recesso anulare potrà ugualmente essere previsto per il parziale alloggiamento della parte inferiore della custodia 106. Le estremità della piattina 6, prive della custodia 106, vengono rinviate sui bordi arrotondati dell’ apertura periferica 2 del disco 1 e vengono fissate una ad un morsetto 7 fisso ad un lato del recesso 3 e l’altra estremità viene fissata ad un morsetto 8 che con la propria conformazione trasversale scanalata, scorre guidato longitudinalmente su una porzione 103 profilata a T dell’altro lato del recesso 3 e collegato ad una molla di trazione 9 a sua volta ancorata al disco 1 , il tutto in modo da mantenere la piattina 6 sempre tesa longitudinalmente e sempre perfettamente aderente alla circonferenza dello stesso disco 1, anche al variare della lunghezza alla quale la stessa piattina sarà sottoposta per effetto del riscaldamento e del rafffeddamento.

Dalla figura 6 si rileva che il disco 1 è calettato su un albero orizzontale 10 sostenuto girevole da una struttura di supporto 11 e di preferenza collegato ad un gruppo di rotazione 12 di qualsiasi tipo tale per cui la piattina saldante 6 del disco 1 abbia a poter ruotare a comando con una velocità periferica uguale a quella di avanzamento lineare del materiale da saldare (vedi oltre). L’albero 10 può eventualmente essere lo stesso albero del gruppo di rotazione 12 il quale può ad esempio comprendere un motore a controllo elettronico della velocità e della fase. Allo stesso asse del disco 1, è fissato l’equipaggio rotante 113 di un collettore elettrico rotante 13 ad esempio ad anelli di mercurio, il cui equipaggio statorico 213 è fissato al supporto 11 ed è collegato alla linea elettrica di alimentazione 14 ed a mezzi non illustrati, che provvederanno all’ alimentazione elettrica della piattina 6 e che ne controlleranno la temperatura di esercizio col controllo delle variazioni di resistenza elettrica e con corrispondenti variazioni della corrente elettrica assorbita, il tutto in modo che la stessa piattina rimanga ai valori di temperatura prefissati e necessari per realizzare il rammollimento o la cosiddetta plastificazione delle parti sovrapposte di materia termoplastica 115, 116 con le quali è a contatto, per predisporre tali parti alla saldatura reciproca.

Vengono ora illustrate alcune possibili realizzazioni dell’apparato secondo l’invenzione, per il quale è stato necessario risolvere il problema tecnico di assicurare un’ampia superficie di contatto tra il dispositivo di saldatura rotante descritto ed il materiale da saldare e di provvedere ad un rapido allontanamento della piattina saldante dello stesso dispositivo dal materiale termoplastico ogni volta che tale materiale non abbisogna di saldatura.

Nell’apparato come dalla figura 7, appositi mezzi schematicamente indicati dalla freccia 19, provvedono allo svolgimento controllato del film di materia termoplastica 115 dalla relativa bobina 15, mentre successivi mezzi noti 20 provvedono alla cosiddetta polmonazione del film svolto, che dopo il rinvio su un rullo orizzontale 21 scorre su mezzi di guida 22 ad esempio orizzontali, a valle dei quali lo stesso film attraversa una coppia di rulli trasversali e paralleli 23, motorizzati dall’unità 24 con la quale il tratto di film che intercorre tra i rulli 23 ed il rullo 21, avanza verso la sinistra di chi guarda la figura 7, ben disteso ed eventualmente con una piccola tensione in senso longitudinale. Sopra al tratto di film 115 che intercorre tra i rulli di tiro 23 ed il rullo 21, viene posizionato longitudinalmente ed in una posizione prefissata, come illustrato nella figura 1, il nastro 116 di materia termoplastica di formazione della maniglia, svolto da una bobina 16, rinviato su rulli 25 anche con funzione di galoppini o polmonatori e che in parte sono eventualmente accoppiati e contrapposti per trascinare il detto nastro per mezzo di un eventuale motore 26, così che lo stesso nastro possa essere svolto dalla relativa bobina 16 ed essere alimentato sul film 115, in quantità proporzionata alla velocità di avanzamento di tale film. L’ultimo rullo 25’ è di preferenza collocato ad una quota inferiore a quella del rullo 21, in modo che il nastro 116 permanga aderente a tale rullo ed al successivo tratto di film 115.

Il piano di guida 22 è dotato di una feritoia longitudinale 27 allineata al nastro di maniglia 116 e di larghezza opportunamente superiore a quella di tale nastro, in corrispondenza della quale lo stesso nastro di maniglia coopera con la piattina 6-106 del disco di saldatura rotante 1 illustrato nelle figure 4 e 5. In corrispondenza della stessa feritoia 27 è prevista anche una coppia di rulli 28 paralleli al detto disco di saldatura 1 , per mezzo dei quali un tratto di sufficiente lunghezza del film 115 e del nastro di maniglia soprastante 116, viene mantenuto a contatto con la piattina saldante dello stesso disco 1, in modo da trasmettere a questo materiale la temperatura necessaria a rammollire ed a formare le saldature 17 illustrate nella figura 1. I rulli 28 sono ad esempio folli e sono rivestiti con un adatto materiale antiaderente, ad esempio a base di Teflon.

A valle del disco di saldatura 1, il nastro 116 rammollito dal calore, viene spinto contro il film 115 che ha anch’esso risentito del calore della saldatura, e viene raffreddato, da una sezione di rulli di preferenza antiaderenti, associata ai rulli di tiro 23 o da mezzi rotanti o non rotanti, anch’essi non illustrati, posti a monte di tali rulli di tiro e che sottopongono il materiale ad una compressione continua o ciclica, consentendone comunque un avanzamento continuo. Tutti questi mezzi saranno realizzati in modo da assolvere la doppia funzione di far aderire le porzioni delle parti 115 e 116 da saldare reciprocamente e da raffreddarle, affinché le stesse permangano saldamente unite.

Quando deve essere interrotta l’azione di saldatura, la piattina 6 del disco 1 viene automaticamente disalimentata o meglio sottoalimentata da appositi mezzi e mezzi 29 sono previsti per allontanare tempestivamente lo stesso disco 1 dalla guida 22, così che il film ed il nastro di maniglia possano avanzare su tale guida senza essere minimamente influenzati dal calore residuo della detta piattina 6. Nella figura 7, con 30 è indicata l’unità di taglio rotante che provvede all’esecuzione del taglio di separazione o di incisione 18.

L’apparato illustrato nella figura 8 mostra una variante costruttiva secondo la quale il movimento di allontanamento e di avvicinamento rapido tra la piattina 6 del disco 1 ed il materiale da saldare, viene ottenuto con mezzi 31 che spostano lo stesso materiale, essendo ad esempio ai rulli di contrasto 28 associati dei controrulli paralleli 128 che pinzano il materiale da saldare e tutti questi rulli essendo montati su una struttura mobile 32 asservita ai detti mezzi 31. A comando i rulli 28 e 128 possono così essere sollevati od abbassati, per avvicinare od allontanare rispettivamente il materiale da saldare nei confronti del disco 1 che può ora rimanere con una posizione fissa in quota. I rulli 28 e 128 possono in questo caso interessare il film 115 per tutta la larghezza e possono per questo espletare in parte la funzione del mezzo di guida 22.

Nell’apparato illustrato nella figura 9, sono stati eliminati tutti i mezzi che nelle soluzioni precedenti assicuravano il rapido avvicinamento ed allontanamento della piattina 6 del disco 1 nei confronti del materiale da saldare, in quanto questa condizione viene ottenuta semplicemente con una appropriata conformazione del dispositivo di saldatura. L’apparato di figura 9 è sostanzialmente equivalente a quello di figura 7, tolta la mobilità del disco di saldatura e ad eccezione del fatto che tale disco di saldatura 1 ’ presenta ad esempio una conformazione a settore di cerchio, con una lunghezza dell’arco impegnato dalla piattina 6, sostanzialmente uguale alla lunghezza lineare delle saldature 17 (fig. 1) che il dispositivo deve realizzare sul materiale 115, 116. Dopo aver ruotato nel verso utile alla realizzazione della saldatura, il disco 1 rivolge verso il materiale termoplastico la parte di se stesso priva della piattina saldante, come per l’appunto illustrato nella figura 9, così che tale materiale può avanzare senza condizionamenti da parte del calore residuo della piattina 6. In questa fase la rotazione del disco 1 può essere temporaneamente arrestata o può essere opportunamente decelerata. Resta inteso che diversamente da come illustrato nella figura 9, il disco 1 può essere strutturato in modo da mantenere costantemente il materiale da saldare su una traiettoria curva di contatto coi rulli inferiori 28 e sempre con possibilità di avanzamento, anche quando tale disco è nella posizione di riposo come nella stessa figura 9. Per questo scopo, la parte scaricata del disco 1 potrà essere dotata di una piccola pista arcuata di rullini folli o di un piccolo trasportatore a nastro, folle ed arcuato, il tutto in modo intuibile e facilmente realizzabile dai tecnici del ramo.

Resta inteso che la descrizione si è riferita ad alcune forme preferite di realizzazione del trovato, al quale possono essere apportate numerose varianti e modifiche, costruttive, le quali possono ad esempio riferirsi al fatto che il disco di saldatura cooperi con la porzione del film 115 alla quale è sovrapposto il nastro 116. Nell’ambito del trovato rientra anche la soluzione che prevede l’uso di dischi di saldatura contrapposti. L’apparato potrà essere impiegato per eseguire termosaldature di materiali termoplastici, per scopi diversi da quello qui considerato, ad esempio nelle insaccatrici, per la saldatura longitudinale dei lembi sovrapposti di un film svolto da bobina e tubolarizzato per la formazione di sacchi o sacchetti. Queste ed altre modifiche per altro intuibili dai tecnici del ramo, non esulano dall’ambito del trovato, come sopra esposto, come illustrato e come a seguito rivendicato. Nelle rivendicazioni, i riferimenti riportati tra parentesi sono puramente indicativi e non limitativi dell’ambito di protezione delle stesse rivendicazioni.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1) Apparato a bassa inerzia termica, per la saldatura dinamica di film termoplastici, particolarmente per l’applicazione di maniglie termosaldabili ad un film continuo di materiale termoplastico destinato all’imballaggio di prodotti, caratterizzato dal comprendere dei mezzi di tiro, di guida e di rinvio per mezzo dei quali i materiali sovrapposti da saldare reciprocamente, sono fatti transitare a contatto intimo con una parte della circonferenza di almeno un disco (1) tutto od in parte di un adatto materiale isolante termoelettrico, che ruota in condizione di volvenza e nel senso utile all’avanzamento dello stesso materiale e che è fasciato circonferenzialmente da almeno una resistenza elettrica a piattina (6), a bassa inerzia termica, riscaldabile per effetto Joule, protetta da un relativo rivestimento antiaderente (106) ed opportunamente sporgente dalla circonferenza del detto disco, essendo tale piattina collegata ad una unità di alimentazione che ne controlla automaticamente la temperatura a valori prefissati, con corrispondenti variazioni della corrente elettrica assorbita, il tutto in modo che nel contatto a giusta pressione con tale piattina, il materiale termoplastico venga rammollito e portato allo stato plastico necessario per la saldatura, essendo previsti dei mezzi per mantenere una giusta pressione e per sottrarre calore alle zone di materiale riscaldate dal detto disco, per completare la loro unione per saldatura e mezzi essendo previsti per far si che quando la saldatura stessa deve essere interrotta, in contemporanea con la disalimentazione o la sottoalimentazione della detta piattina (6), questa venga allontanata in relazione al materiale da saldare, in modo che questo non sia influenzato negativamente dal calore residuo della stessa piattina.
2. 2) Apparato secondo la rivendicazione 1), in cui il disco (1) con la piattina di saldatura (6) è montato girevole col proprio asse (10) su una struttura di supporto (11), è portato in rotazione da appositi mezzi (12) e la stessa piattina è collegata ad un circuito fisso (14) di alimentazione, attraverso un collettore elettrico (13) la cui parte retorica è fissata assialmente al detto disco, mentre la sua parte statorica è fissata alla detta struttura di supporto (11).
3. 3) Apparato secondo la rivendicazione 1), in cui il materiale da saldare (115, 116) è portato a contatto con un tratto di giusta lunghezza della piattina (6) del disco rotante di saldatura (1), da almeno una coppia di rulli paralleli e girevoli (28), rivestiti con un adatto materiale antiaderente e ad esempio folli.
4. 4) Apparato secondo la rivendicazione 3), in cui mezzi (29) sono previsti per far si che quando deve essere interrotta la saldatura, il disco saldante (1) venga allontanato dal materiale da saldare (115, 116).
5. 5) Apparato secondo la rivendicazione 3), in cui mezzi (31) sono previsti per far si che quando deve essere interrotta la saldatura, il materiale da saldare (115, 116) venga allontanato dal disco saldante (1), essendo ai rulli (28) di contrasto del detto disco, abbinati dei controrulli paralleli (128) per pinzare bilateralmente il materiale da saldare e questo insieme di rulli essendo montato su una struttura mobile (32) governata dai detti mezzi di spostamento (31).
6. 6) Apparato secondo la rivendicazione 3), particolarmente per l’attuazione di saldature a passo, caratterizzato dal fatto che la piattina di saldatura (6) ha una lunghezza proporzionata a quella delle zone da saldare (17) e tale da impegnare solo un tratto della circonferenza del disco saldante (1') il tutto in modo che a saldatura eseguita, il disco stesso presenti rivolta verso il materiale da saldare (115, 1 16) la parte di se priva della piattina, che in questo modo non influenza tale materiale col proprio calore residuo, essendo previsti dei mezzi per far si che il detto materiale (115, 116) possa comunque avanzare senza negative interferenze col disco di saldatura ed i relativi rulli di contrasto 7) Apparato secondo la rivendicazione 6), in cui la parte del disco (Γ) non interessata dalla piattina saldante (6), è scaricata così che il disco stesso assume una forma a settore di cerchio. 8) Apparato secondo la rivendicazione 6), in cui i mezzi (12) di rotazione del disco di saldatura (1) sono tali da sottoporre lo stesso ad una rotazione intermittente, con temporaneo arresto o decelerazione nelle fasi di interruzione ciclica della saldatura. 9) Apparato secondo la rivendicazione 1 ), in cui i mezzi di compressione e di raffreddamento delle zone del materiale termoplastico (115,116) riscaldate dal disco di saldatura (1), sono insiti e/od associati nei rulli paralleli e motorizzati (23, 24) che assicurano l’avanzamento longitudinale dello stesso materiale. 10) Apparato secondo la rivendicazione 1), in cui i mezzi di compressione e di raffreddamento delle zone (17) del materiale termoplastico (115, 116) riscaldate dal disco di saldatura (1), sono posti a valle di tale rullo ed a monte dei rulli paralleli e motorizzati (23, 24) di trascinamento dello stesso materiale e tali mezzi possono essere di tipo rotante od a funzionamento intermittente o ciclico. 11) Apparato a bassa inerzia termica per la saldatura dinamica di film termoplastici, particolarmente per l’esecuzione di saldature a passo, utili ad esempio nell’applicazione di maniglie termosaldabili ad un film continuo di materiale termoplastico destinato all’ imballaggio di prodotti, realizzato in tutto o sostanzialmente come descritto come illustrato e per gli scopi sopra esposti.