專利名稱：包裝材料的焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以移動方式的包裝材料的焊接設(shè)備。這種包裝材料由至少一層熱塑性材料和一層可以采用電磁感應(yīng)加熱的材料(例如金屬或聚合物基材料)組成。該設(shè)備包括交流電發(fā)電機和將交流電流轉(zhuǎn)變成磁場的線圈。讓這些磁場的磁力線取向通過該包裝材料，因此在金屬層產(chǎn)生Foucault電流，這種現(xiàn)象所產(chǎn)生的熱量用于熔化一部分(焊接區(qū))熱塑性材料層。
背景技術(shù)：
TETRA PAK的法國專利申請?zhí)?.073.137提出一種用于焊接裝鐵氧體細棒管的感應(yīng)線圈，這是為了增加線圈的感應(yīng)。
AMERICAN CAN COMPANY的法國專利申請NO 2.429.667提出了一種焊接管的感應(yīng)線圈，其特征在于，用作管移動導(dǎo)軌的內(nèi)芯棒沿其長度有一個鐵氧體類的小棒，這是為了實現(xiàn)一按照沿管移動方向取向的按一窄條局部進行的焊接。
在成開形過程中該線圈繞著管配置。
OHIO CRANKSHAFT COMPANY的美國專利NO 3 242 300描述了一種以螺旋方式焊接管的感應(yīng)線圈。待焊接表面兩側(cè)配備了鐵氧體類元件，以便保證按照連續(xù)曲線焊接。
在現(xiàn)有技術(shù)的這些設(shè)備中，借助鐵磁元件只能部分地使用線圈產(chǎn)生的這些磁場回路集中。由此可以得出，磁場的一些磁力線在一些不對應(yīng)于焊接區(qū)的地方通過包裝材料。加熱這些非控制的區(qū)位可能產(chǎn)生包裝材料變形，例如成波紋狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的貢獻主要在于克服上述問題，其方法是，將熱量更多對準焊接區(qū)。本發(fā)明涉及一種移動的包裝材料的焊接設(shè)備，該包裝材料包括一層能采用電磁感應(yīng)加熱的材料(例如金屬或聚合物基材料)和和一層包含一焊接區(qū)(2)的熱塑性材料，所述焊接區(qū)(2)沿所述包裝材料的移動方向延伸；所述焊接設(shè)備包括一交流電流發(fā)電機、一將交流電流轉(zhuǎn)變成磁場的線圈(3、5、6)、一使磁場的磁力線沿確定的方向?qū)ǖ蔫F磁元件(7、8、10-13)，磁場取向成穿過包裝材料(1)，用于感應(yīng)加熱所述能用電磁感應(yīng)加熱的層；所述焊接設(shè)備的特征在于，它包括一組鐵磁元件(7、8、10-13、19-21)，所述鐵磁元件配置成使磁場的磁力線在沿所述焊接區(qū)(2)定位的至少兩個不同的區(qū)位(14、16-18)中穿過所述包裝材料(1)。
正如下面將要看到的，分兩個不同區(qū)位局部加熱是特別有利的。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，第一鐵磁元件置于包裝材料一側(cè)，例如在成形時的包裝內(nèi)面一側(cè)。第一鐵磁元件配置使其兩端都處在兩加熱區(qū)位的附近。在這些端部的延長區(qū)內(nèi)，但在所述包裝材料另一側(cè)，分別有一第二鐵磁元件和一第三鐵磁元件，其中一端部位于加熱區(qū)附近。由此可得出，在加熱區(qū)位的環(huán)境下，這些磁場的磁力線被導(dǎo)集。
根據(jù)本發(fā)明的一種特別有利的實施方式，可用第四鐵磁元件將第二和第三鐵磁元件彼此連接起來，線圈繞第二鐵磁元件、或者第三鐵磁元件、或者第四鐵磁元件，如此配置的所有元件構(gòu)成了一鐵磁回路，從而導(dǎo)集線圈感應(yīng)產(chǎn)生的這些磁場回路。
應(yīng)該指出，與US 3 242 300描述的現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)備相反，該設(shè)備的加熱區(qū)位按照曲線展開，而本發(fā)明的設(shè)備涉及加熱兩個不同的區(qū)位。這種實施方式意味著其移動時，包裝材料在其焊接區(qū)進行第一次加熱，接著中斷，再進行第二次加熱。
為了證明“緩和”區(qū)的意義，可以比較兩個加熱設(shè)備的設(shè)計思路，第一種加熱設(shè)備，如US 3 242 300公開的加熱設(shè)備，只有一個沿長度L延伸的加熱區(qū)位，第二種加熱設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明，有第一加熱區(qū)位(長的)L1，接著一中斷區(qū)位(長的)L2和一加熱區(qū)位(長的)L3。
第一種設(shè)備定義如下-L＝60毫米-將從感應(yīng)線圈出來的鋁板溫度固定在140℃。實驗上，這屬于調(diào)整感應(yīng)線圈提供的功率。
第二種設(shè)備確定如下-L1＝30毫米-L2＝30毫米-L3＝30毫米-第二種設(shè)備提供的功率與第一種設(shè)備提供的功率相同(相同的生產(chǎn)線速度)。
待焊接板主要有三層-聚乙烯/鋁/聚乙烯-150微米/12微米/75微米

移動速度越高，它提供熱能就應(yīng)該越快。鋁板幾乎-瞬間被加熱。相反地，速度高時，該聚合物層沿其厚度加熱不均勻(聚合物中熱擴散是比較緩慢的)。臨時的“緩和”區(qū)(L2)能使鋁層的熱量擴散到聚合物中，因此能降低這些鋁層與待焊接界面之間的熱梯度。


以下借助附圖描述本發(fā)明的幾個非限制性實施例。
圖1示出本發(fā)明第一個實施方式的前視圖。
圖2示出本發(fā)明第二個實施方式的前視圖。
圖3示出圖2實施方式沿線III-III的橫剖面。
圖4示出本發(fā)明第三個實施方式的前視圖。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明另一種實施方式的焊接桿橫剖面。
具體實施例方式
每個圖的每個相同元件采用相同的參照號。
圖1示出在加熱設(shè)備中移動的管1。管1從一種繞在一焊接桿23周圍的板片制得，該板片的邊重疊起來，并在它們穿過加熱設(shè)備行進時受熱焊接。管1的壁由至少一層金屬和一層熱塑性材料構(gòu)成。如前面所指出的，感應(yīng)產(chǎn)生熱量的Foucault電流必需要有金屬層，這種熱可用于熔化一部分熱塑性層，于是保證了焊接。
在這個實施例中，焊接區(qū)沿管1移動方向延伸。
該加熱設(shè)備包括第一鐵磁棒7，例如鐵氧體棒，它插入焊接桿23中，置于在焊接區(qū)2端的管1內(nèi)側(cè)。第二鐵磁棒8和第三鐵磁棒10置于第一鐵磁棒7上面，以便第二鐵磁棒8的一端位于第一鐵磁棒7一端延長部分中，并且第三鐵磁棒10的一端位于第一鐵磁棒7另一端部延長部分中。第二8和第三鐵磁棒10每個都繞了線圈3、5。
成U形的三個鐵磁棒7、8、10的配置使得能獲得在區(qū)位14、16處的一基本局部的加熱，在第一鐵磁棒7端與第二鐵磁棒8端之間形成第一個區(qū)位14，在第一鐵磁棒7另一端與第三鐵磁棒10端之間形成第二個區(qū)位16。這兩對端部之間的距離可以是待焊接包裝板厚度的2-200倍，優(yōu)選地2-50倍。
因此，對于在其焊接區(qū)2的管1上的點，在第一鐵磁棒7端與第二鐵磁棒8端之間的區(qū)位14進行第一次加熱。在此停止一段時間后在第一鐵磁棒7另一端與第三鐵磁棒10端之間的區(qū)位16進行再加熱。
圖2-4示出的設(shè)備與圖1設(shè)備類似。但是，它們的不同之處在于整個鐵磁元件構(gòu)成了封閉回路，磁場的磁力線因此向它們的整個回路集中。
與管1移動方向平行安裝的第四鐵磁棒13將第二鐵磁棒11與第三鐵磁棒12彼此連接起來，第四鐵磁棒13繞有線圈6。
線圈6還可以安置在第二鐵磁棒11或第三鐵磁棒12周圍。
圖4說明的設(shè)備與圖2說明的設(shè)備唯一不同之處在于，在管1壁各側(cè)交替安裝了一組3個鐵磁棒19-21，代替第一鐵磁棒7，鐵磁棒19-21的端部兩兩重疊。
現(xiàn)有技術(shù)的焊接桿往往是由繞有塑料套筒的鋼芯組成。
焊接桿23中有鐵磁棒(7、19、21)，當然能夠使最大部分磁場的磁力線集中于鐵磁棒內(nèi)。
但是會遇到一些磁場的磁力線也移動到塑料套筒中，因此降低了在焊接區(qū)的加熱性能。
為了減少，甚至消除這種缺陷，焊接桿23可以專門由例如銅或鋁之類的可形成屏蔽的材料構(gòu)成。
選擇性地(參見圖5)，這種桿可以包括鋼芯26，它繞有塑料套筒25，套筒25本身繞有銅或鋁套管24，鐵磁棒(7、19、21)只是置于外套管24中和塑料套筒25中。達到的效果與前面圖的情況相同，即銅或鋁元件對磁場的磁力線起屏蔽作用。
應(yīng)該指出，本發(fā)明可應(yīng)用于任何的薄板(laminé)，它包括至少一層金屬板(例如鋁板)和一層熱塑性材料板。
作為可以使用的非限制性薄板實例，可以列舉下述組合(從管外到管內(nèi)描述)1)厚度130微米的聚乙烯(白色)-厚度27微米的聚乙烯(白色)-厚度16微米的共聚物(白色)薄膜-12微米鋁板-厚度30微米的共聚物(透明的)-厚度60微米的特制聚乙烯薄膜(透明)。
2)厚度90微米的聚乙烯(白色)-厚度65微米的共聚物(白色)-厚度40微米的鋁板-厚度40微米的共聚物(透明)-厚度75微米的特制聚乙烯(透明)。
3)厚度110微米的聚乙烯(白色)-厚度45微米的共聚物(白色)-厚度40微米的鋁板-厚度40微米的共聚物(透明的)-厚度75微米的特別聚乙烯(共擠出的)。
權(quán)利要求
1.一移動的包裝材料(1)的焊接設(shè)備，所述包裝材料包括一層能采用電磁感應(yīng)加熱的材料和一層包含一焊接區(qū)(2)的熱塑性材料，所述焊接區(qū)(2)沿所述包裝材料的移動方向延伸；所述焊接設(shè)備包括一交流電流發(fā)電機、一將交流電流轉(zhuǎn)變成磁場的線圈(3、5、6)、一使磁場的磁力線沿確定的方向?qū)ǖ蔫F磁元件(7、8、10-13)，磁場取向成穿過包裝材料(1)，用于感應(yīng)加熱所述能用電磁感應(yīng)加熱的層；所述焊接設(shè)備的特征在于，它包括一組鐵磁元件(7、8、10-13、19-21)，所述鐵磁元件配置成使磁場的磁力線在沿所述焊接區(qū)(2)定位的至少兩個不同的區(qū)位(14、16-18)中穿過所述包裝材料(1)。
2.按照上述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，第一鐵磁元件(7)設(shè)置在所述包裝材料(1)一側(cè)附近，從而它的每個端部分別處在所述不同區(qū)位(14、16-18)中的一個或另一個附近，且一第二鐵磁元件(8、10-12)和一第三鐵磁元件(8、10-12)設(shè)置所述包裝材料(1)的另一側(cè)，以便第二鐵磁元件的端部中的一個位于所述不同區(qū)位(14、16-18)的其中一個附近；并且所述第三鐵磁元件的端部中的一個位于所述不同區(qū)位(14、16-18)的另一個附近。
3.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述的置于所述待焊接層兩側(cè)和附近的三個鐵磁元件(7、8、10)的端部相隔一距離，所述距離為所述待焊接層厚度的2-200倍，優(yōu)選地為2-50倍。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二鐵磁元件(8、10-12)和所述第三鐵磁元件(8、10-12)繞有一線圈(3、5、6)。
5.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，多個鐵磁元件(19-21)交替地配置在所述包裝材料每側(cè)的附近，以便一鐵磁元件(19-21)的每個端部位于另一個鐵磁元件的端部(19-21)的上面或下面。
6.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，這組鐵磁元件(7、8、10、11、19-21)構(gòu)成一鐵磁回路，一線圈(6)包圍著一鐵磁元件(7、8、10、11、19-21)。
7.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，它包括一個或多個置于不相鄰鐵磁元件(7、8、10、11、19-21)之間的磁屏蔽。
8.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，一部分鐵磁棒(7、19、21)置于一焊接桿23中，所述焊接桿23包括一屏蔽元件，例如一銅或鋁屏蔽元件，所述屏蔽元件配置成使這些磁場的磁力線限導(dǎo)于鐵磁棒(7、19、21)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以移動方式焊接一包裝材料(1)的焊接設(shè)備，該包裝材料包括一層可以采用電磁感應(yīng)加熱的材料和一層包含一焊接區(qū)(2)的熱塑性材料，所述焊接區(qū)(2)沿所述包裝材料的移動方向延伸；所述焊接設(shè)備包括一交流電流發(fā)電機、一將交流電流轉(zhuǎn)變成磁場的線圈(3、5、6)、一使磁場的磁力線沿確定的方向?qū)ǖ蔫F磁元件(7、8、10－13)，磁場取向成穿過包裝材料(1)，用于感應(yīng)加熱所述能用電磁感應(yīng)加熱的層；所述焊接設(shè)備的特征在于，它包括一組鐵磁元件(7、8、10－13、19－21)，所述鐵磁元件配置成使磁場的磁力線在沿所述焊接區(qū)(2)定位的至少兩個不同的區(qū)位(14、16－18)處穿過所述包裝材料(1)。
文檔編號B29L9/00GK1606484SQ02825475
公開日2005年4月13日 申請日期2002年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月20日
發(fā)明者雅克·托馬塞 申請人:艾薩帕克控股股份有限公司