Спосіб з’єднування внапуск ламінованого матеріалу для пакування розливних харчових продуктів

Винахід стосується способу з'єднування внапуск ламінованого пакувального матеріалу в процесі безперервного виготовлення герметичних упаковок для розливних харчових продуктів, наприклад, молока, томатного пюре, йогурту, фруктових соків, вина, чаю тощо. Ламінований пакувальний листовий матеріал має багатошарову структуру, до якої входить шар на основі волокна, котрий виготовлений з такого матеріалу, як папір, і з одного боку покритий термозварюваним пластичним матеріалом, наприклад, поліетиленом. Якщо пакувальний матеріал повинен використовуватися для асептичного пакування розливних продуктів, наприклад, молока, обробленого при ультрависоких температурах (молока ультрависокотемпературної пастеризації), то поверхня пакувального матеріалу, яка призначена для контактування з харчовим продуктом, покривається ще й шаром бар'єрного матеріалу, наприклад, алюмінію, який у свою чергу покривається шаром такого пластичного матеріалу, як поліетилен. Зазвичай, на зовнішню поверхню стрічки пакувального матеріалу наноситься повторюваний малюнок. Коли упаковка виготовляється з пакувального листового матеріалу, типу згаданого вище, обов'язковою вимогою є те, щоб жоден мікроорганізм не міг вступити в контакт з харчовим продуктом, котрий підлягає пакуванню. Тому пакувальний матеріал повинен стерилізуватися безпосередньо перед його використанням для виготовлення упаковки і повинен зберігатися в стерильних умовах, допоки упаковка повністю не герметизована, чим гарантується, що вміщений у ній харчовий продукт вільний від мікроорганізмів, які в іншому разі зіпсували б харчовий продукт та/або наразили б споживача на захворювання. Ламінований пакувальний матеріал виробляється у вигляді стрічки, яка може безперервно подаватися в машину, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує. До таких машин відносяться, наприклад, розливні машини ТВА/19® і ТВА/21® виробництва фірми Tetra Brik Packaging Systems, Via Delfini 1, Modena, Італія. Стрічка стерилізується стерилізуючим засобом, як, наприклад, пероксидом водню, який у подальшому видаляється за рахунок випаровування. Після цього стерильний пакувальний матеріал утримується в асептичній камері і далі поздовжньо зварюється у вигляді суцільної труби, яка заповнюється рідким харчовим продуктом, що підлягає пакуванню. Потому труба перетискується і через строго дотримувані інтервали зварюється у поперечному напрямі. Середні частини сполучних ланок пакувального матеріалу, утворених зварюванням упоперек, розрізаються, щоб відділити від суцільної труби окремі упаковки. Цією операцією виготовляються напівзавершені подібні до подушок упаковки, які автоматично загинаються для остаточного виготовлення упаковок, на кожній з яких видно один з повторюваних малюнків. До упаковок такого виду відносяться, наприклад, упаковкипаралелепіпеди, відомі під зареєстрованими товарними знаками Tetra Btik Aseptic® і Tetra Btik®, та упаковкипаралелепіпеди із скошеними кутами, загальновідомі під зареєстрованими товарними знаками Tetra Prisma® і Tetra Prisma Aseptic®. Безперервне подавання стрічки пакувального матеріалу досягається шляхом розкручування цієї стрічки з подавального барабана. Перед надходженням у послідовно розміщені станки для стерилізації та для поздовжнього зварювання країв з метою утворення безперервної поздовжньо звареної труби пакувального матеріалу, призначеної, як описано вище, для заповнення харчовим продуктом, стрічка пакувального матеріалу проходить через накопичувальний пристрій, що складається з групи нерухомих валків та вертикально переміщуваних натяжних валків. Коли подавальний барабан майже пустий, задній кінець стрічки затискується і відрізається упоперек, і на цей задній кінець першої стрічки накладається на ведучий кінець стрічки, яка розмотується з нового другого барабана. Далі ведучий кінець другої стрічки пакувального матеріалу з'єднується внапуск із заднім кінцем стрічки з першого подавального барабана, наприклад, у відомий спосіб з допомогою термічного зварювання. Протягом часу, коли триває операція з'єднування внапуск, пакувальна машина продовжує безперебійно виготовляти герметичні упаковки, витягуючи першу стрічку пакувального матеріалу з накопичувального пристрою. Це примушує натяжні валки рухатися вгору по мірі того, як пакувальний матеріал використовується машиною. Коли процес з'єднування закінчено, друга стрічка пакувального матеріалу протягується через накопичувальний пристрій і через послідовність станків першою стрічкою пакувального матеріалу. Натяжні валки повертаються в своє нормальне нижнє положення, і все це без порушення безперервного виробництва герметичних упаковок. Автоматичний блок для реалізації цього способу з'єднування внапуск відомий з європейського патенту №283086. Програмований контролер пакувальної машини програмується так, що кожного разу, коли здійснюється з'єднування, упаковка, яка містить з'єднаний внапуск матеріал, вилучається. З метою гарантії безпеки споживачів вибраковуються також кілька упаковок вгору по потоку від місця з'єднання внапуск і кілька упаковок вниз по потоку від місця з'єднання внапуск. Хоча описана вище методика з'єднування внапуск є задовільною, виявилося, що вона може бути удосконаленою, особливо, що стосується власне структури місця з'єднання внапуск. Існуючі методи обмежуються відрізанням ведучого кінця другої стрічки під кутом 90 градусів до площини цієї стрічки та приєднанням його внапуск безпосередньо до заднього кінця першої стрічки. Це має виконуватися на великій швидкості, аби гарантувати безперервну і безперебійну роботу пакувальної машини, яка може виготовляти більш, як 20000 упаковок за годину. Однак, у даному випадку через стерильну систему пакувальної машини проходять відкриті волокна відрізаного торця стрічки. І до того, як видаляється упаковка, в якій знаходиться місце з'єднання внапуск, ці відкриті волокна вступають у контакт з харчовим продуктом, що знаходиться у суцільній поздовжньо звареній трубі пакувального матеріалу. Таким чином, існує ризик, хоч і мінімальний, що пил та/або мікроорганізми, захоплені відкритими волокнами, можуть забруднити той харчовий продукт, який знаходиться вгору по потоку і призначається для вилучення, як брак, в упаковках, що видаляються під час з'єднування внапуск. З патенту Франції №1453997 відомий спосіб з'єднування внапуск ламінованого матеріалу для виготовлення приймачів-резервуарів з водонепроникним шаром. Спосіб полягає у відрізанні краю одного шару матеріалу з нахилом до поверхні перед тим, як він буде покритий водонепроникним шаром. Водонепроникний шар покриває також нахилену поверхню зрізу і відрізається на деякій відстані від краю цієї нахиленої поверхні, визначаючи межу закрилка, який може бути загнутим навколо зрізаного краю, щоб заварити його. Однак у спосіб, відомий з патенту Франції №1453997, під час безперервної роботи розливної машини, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує, неможливо відрізати ламіновану стрічку пакувального матеріалу з поліетиленовим закрилком, який може бути загнутим навколо місця з'єднання внапуск, щоб заварити зрізані краї. З патенту США №3449186 відомий спосіб з'єднування між собою внапуск двох профілів стрічкового матеріалу так, що кожен профіль має принаймні один шар термозварюваного матеріалу, який його покриває. Обидві стрічки, які мають бути з'єднані між собою внапуск, попередньо зрізаються або надрізаються. Далі обидві стрічки розриваються з утворенням клиноподібних профілів. Клиноподібні профілі відриваються від профілів стрічки, і термозварювана частина одного профілю укладається на відірвану частину другого, і ці два профілі з'єднуються між собою термозварюванням. Внаслідок цього утворюється з'єднання, яке має товщину одного порядку з товщиною основного стрічкового матеріалу. Хоча цей спосіб придатний для використання в установці для виробництва пакувального матеріалу, неможливо у спосіб, відомий з патенту США №3449186, попередньо надрізати обидві стрічки, відірвати клиноподібні профілі від обох стрічок, а потім з'єднати їх разом внапуск, під час безперервної роботи пакувальної машини, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує. Той факт, що одержане з'єднання має товщину, порівнянну з товщиною основного стрічкового матеріалу, створює також складнощі у визначенні місця з'єднання внапуск, з метою видалення заповненої продуктом і герметизованої упаковки, яка містить шов такого з'єднання. Крім того, операції відривання неминуче створювали б багато пилу. Хоча в установці для виробництва пакувального матеріалу це може бути проконтрольовано, безперечно необхідно уникати використання в пакувальній машині будь-яких способів, що створюють надлишок паперового пилу. З патенту США №4755442 відомий також шаруватий матеріал, виготовлений шляхом оснащення первісної стрічки шаром з підвищеною жорсткістю та шляхом зрізання цього шару у поздовжніх зонах, розміщених на заданій відстані одна від одної, і наступного її розділення на пакувальні смуги розрізуванням по цих зонах. Розрізи знаходяться на однаковій відстані один від одного і ділять кожну зону на дві зони уздовж краю із взаємним відношенням їх ширини від 5:1 до 3:2. Після зменшення товщини шару на нього витискується непроникний для рідини шар термопластику і по всій ширині покривається стрічкою. В межах ширшої крайової області товщина шаруватого матеріалу поступово зменшується до мінімальної товщини, яка зберігається уздовж площі з шириною не меншою, ніж ширина половини крайової області. Один поздовжній край стрічки загинається на 180 градусів уздовж лінії по центру площі з мінімальною товщиною. Таким чином, якщо виготовлена в такий спосіб стрічка використовується для формування суцільної поздовжньо звареної і заповненої продуктом труби в розливній машині, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує, то поздовжні краї можуть бути зварені докупи без необхідності застосовувати додаткову герметизуючу стрічку і без створення зони з підвищеною товщиною в зоні поздовжнього зварювання. Однак у цьому випадку також неможливо відрізати упоперек задній кінець ламінованої стрічки пакувального матеріалу під час безперервної роботи розливної машини, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує, і з'єднати з ним внапуск ведучий кінець нового рулону пакувального матеріалу в спосіб, відомий з патенту США №4755412. Отже, існує потреба в появі удосконаленого з'єднання внапуск для приєднання ведучого кінця однієї стрічки пакувального матеріалу до заднього кінця іншої стрічки пакувального матеріалу під" час безперервного і безперебійного виготовлення герметичних упаковок в пакувальній машині описаного вище типу. Відповідно, задача винаходу полягає в тому, аби запропонувати спосіб з'єднування між собою внапуск першої і другої стрічок попередньо загнутого ламінованого пакувального матеріалу, призначеного для пакування розливних харчових продуктів, в процесі безперервної і безперебійної роботи пакувальної машини, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує, в якому (способі) подолані проблеми, притаманні сучасним способам. З цією метою предмет винаходу полягає в тому, щоб запропонувати спосіб з'єднування між собою внапуск першої і другої стрічок попередньо загнутого ламінованого пакувального матеріалу, призначеного для пакування розливних харчових продуктів, який (спосіб) може бути здійсненим фактично за той же час, що і відомі способи з'єднування внапуск, без будь-якого подовження накопичувача пакувального матеріалу. Інший предмет винаходу полягає в тому, щоб запропонувати спосіб з'єднування між собою внапуск першої і другої стрічок попередньо загнутого ламінованого пакувального матеріалу, призначеного для пакування розливних харчових продуктів, який (спосіб) забезпечує структурно просте з'єднання внапуск, котре не схильне до розривання під час його проходження через накопичувач, стерилізаційні вузли та станки формування упаковки в пакувальній машині. Ще один предмет винаходу полягає в тому, щоб запропонувати спосіб з'єднування між собою внапуск першої і другої стрічок попередньо загнутого ламінованого пакувального матеріалу, призначеного для пакування розливних харчових продуктів, який (спосіб) гарантує герметизацію зрізаних волокон на тому торці пакувального матеріалу, котрий призначається для контактуванням з продуктом, що має бути запакованим. Інший предмет винаходу полягає в тому, щоб запропонувати спосіб з'єднування між собою внапуск першої і другої стрічок попередньо загнутого ламінованого пакувального матеріалу, призначеного для пакування розливних харчових продуктів, який (спосіб) забезпечує суцільність і безперервність внутрішнього шару пакувального матеріалу, котрий призначається для контактуванням з продуктом, що має бути запакованим. Зазначені вище задача і предмети винаходу та інші, які стануть явними в подальшому, досягаються з допомогою способу з'єднування між собою внапуск першої і другої стрічок попередньо загнутого ламінованого пакувального матеріалу, призначеного для виготовлення герметичних упаковок для розливних харчових продуктів у пакувальній машині, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує, причому кожна стрічка містить принаймні один волокнистий шар, що має перший бік, покритий принаймні одним першим полімерним шаром, який визначає внутрішню поверхню, призначену для контактування з харчовим продуктом, що його необхідно запакувати, і другий бік, покритий принаймні одним другим полімерним шаром, який визначає зовнішню поверхню, де згаданий спосіб складається з етапів: - утримування кінцевої частини згаданої першої стрічки з її згаданою внутрішньою поверхнею, орієнтованою в наперед заданому напрямі; - підрізання кінцевої частини згаданої другої стрічки з метою утворення підрізаної поверхні; - накладання згаданої підрізаної поверхні згаданої другої стрічки на кінцеву частину згаданої першої стрічки так, що згадана зовнішня поверхня згаданої другої стрічки контактує із згаданою внутрішньою поверхнею згаданої першої стрічки; та - скріплення згаданої підрізаної поверхні згаданої другої стрічки із згаданою кінцевою частиною згаданої першої стрічки, з допомогою яких забезпечується з'єднання внапуск, у якому згадана внутрішня поверхня згаданої першої стрічки і згадана внутрішня поверхня згаданої другої стрічки разом утворюють суцільну безперервну внутрішню поверхню. Інші особливості і переваги винаходу стануть зрозумілими з рисунків, що ілюструють варіант здійснення винаходу, якому віддається перевага, де: Фіг.1 - схематичний переріз, уздовж поздовжньої середньої осі, двох стрічок пакувального матеріалу, з'єднаних між собою внапуск з допомогою відомого способу з'єднування внапуск; Фіг.2 - схематичний переріз, подібний до Фіг.1, на якому показано дві стрічки ламінованого пакувального матеріалу, підготовлені до з'єднування внапуск згідно з даним винаходом; Фіг.3 - схематичний переріз стрічок ламінованого пакувального матеріалу з Фіг.2, накладених одна на одну і готових до з'єднування між собою внапуск способом згідно з даним винаходом; і Фіг.4 - схематичний переріз стрічок ламінованого пакувального матеріалу з фігур 2 і 3, з'єднаних між собою внапуск способом згідно з даним винаходом. На Фіг.1 позиціями 1 і 2 показані, відповідно, задня кінцева частина першої стрічки і ведуча кінцева частина другої стрічки пакувального матеріалу, які з'єднані між собою внапуск відомим способом. Стрічки 1, 2 ламінованого пакувального матеріалу відносяться до тих, що використовуються для виготовлення герметичних упаковок для розливних харчових продуктів, наприклад, молока, томатного пюре, йогурту, фруктових соків, вина, чаю тощо. Кожна із стрічок 1, 2 має багатошарову структуру, до якої входить волокнистий шар З, виготовлений з такого матеріалу, як папір. З одного боку волокнистий шар 3 покритий внутрішнім шаром 4, який призначений бути внутрішньою поверхнею герметичної упаковки і вступати в контакт з розливним харчовим продуктом, котрий необхідно запакувати. Протилежний бік волокнистого шару покритий зовнішнім шаром 5, який також може бути пластичним матеріалом, наприклад, поліетиленом. Зовнішній шар 5 зазвичай містить друкований малюнок, який повторюється вздовж довжини стрічки. Під час виготовлення герметичних упаковок на кожній готовій упаковці відомим способом розміщується один з повторюваних малюнків. Показані на Фіг.1 стрічки 1, 2 з'єднані між собою в місці напустка 6 відомим способом. Внутрішній шар 4 з термозварюваного матеріалу першої стрічки 1 з'єднаний внапуск, наприклад, термічним зварюванням, із зовнішнім шаром 5 з термозварюваного матеріалу другої стрічки 2. Як відмічалося вище, недоліком цього способу є те, що в місці 6 з'єднання внапуск створюється відкритий торець 7 волокнистого шару 3, який вступає в контакт з продуктом під час виготовлення упаковок із з'єднаних внапуск стрічок на розливній машині, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує. На фігурах 2-4 показано вдосконалений, згідно з винаходом, спосіб з'єднування між собою внапуск двох прилеглих стрічок пакувального матеріалу, який використовується для виготовлення герметичних упаковок для розливних харчових продуктів у пакувальній машині, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує. Позиціями 10 і 20 показані, відповідно, перша і друга стрічки попередньо загнутого ламінованого пакувального матеріалу, призначеного для виготовлення герметичних упаковок для розливних харчових продуктів у пакувальній машині, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує. Перша стрічка 10 містить волокнистий шар 11, перший бік 12 якого покритий першим полімерним шаром 13, наприклад, поліетиленом, котрий визначає внутрішню поверхню 14, призначену для контактування з харчовим продуктом, що його необхідно запакувати. Другий бік 15 волокнистого шару 11 першої стрічки також покритий принаймні одним другим полімерним шаром 16, наприклад, поліетиленом, котрий визначає зовнішню поверхню 17. Аналогічно, друга стрічка 20 містить волокнистий шар 21, перший бік 22 якого покритий першим полімерним шаром 23, наприклад, поліетиленом, котрий визначає внутрішню поверхню 24, призначену для контактування з харчовим продуктом, що його необхідно запакувати. Другий бік 25 волокнистого шару 21 другої стрічки 20 також покритий принаймні одним другим полімерним шаром 26, наприклад, поліетиленом, котрий визначає зовнішню поверхню 27. Якщо стрічки 10, 20 пакувального матеріалу мають бути використані для асептичного пакування розливних продуктів, наприклад, молока, обробленого при ультрависоких температурах (молока ультрависокотемпературної пастеризації), то внутрішні поверхні 14, 24 кожної стрічки пакувального матеріалу, які призначені для розміщення в контакті з харчовим продуктом, покриваються ще й шаром (не показаний) бар'єрного матеріалу, наприклад, алюмінію, який у свою чергу покривається шаром такого пластичного матеріалу, як поліетилен. Як показано на фігурах 2-4, спосіб згідно з винаходом передбачає утримування задньої кінцевої частини 18 першої стрічки 10 з внутрішньою поверхнею 14 першої стрічки 10, орієнтованою в наперед заданому напрямі. На практиці це трапляється, коли перша стрічка 10 змотана з барабану, що подає пакувальний матеріал, і подана в пакувальну машину, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує. Коли подавальний барабан майже пустий, задня кінцева частина 18 першої стрічки 10 утримується відомими затискними засобами в наперед заданому положенні, тобто коли внутрішня поверхня 14 задньої кінцевої частини 18 першої стрічки 10 знаходиться навпроти зовнішньої поверхні 27 ведучої кінцевої частини 28 другої стрічки 20. Ведуча кінцева частина 28 другої стрічки 20 повинна бути підготовлена для з'єднування внапуск. Як показано на Фіг.3, це здійснюється з допомогою підрізання ведучої кінцевої частини 28 другої стрічки з утворенням підрізаної поверхні 29. Етап підрізання виконується так, щоб між зовнішньою поверхнею 24 другої стрічки 20 і підрізаною поверхнею 29 утворився гострий кут. Цей гострий кут між зовнішньою поверхнею 24 другої стрічки 20 і підрізаною поверхнею 29 складає від 10 градусів до 40 градусів, переважно складає від 15 градусів до 25 градусів, а найбільш переважно - кут порядку 20 градусів. На практиці ця операція підрізання виконується, зазвичай, перед операцією з'єднування внапуск, під час підготовки до з'єднування другої стрічки, яка розмотується з резервного барабану, що подає пакувальний матеріал. Коли задня кінцева частина 18 першої стрічки 10 утримується внутрішньою поверхнею 14 цієї задньої кінцевої частини 18 навпроти зовнішньої поверхні 27 ведучої кінцевої частини 28 другої стрічки 20, а ведуча кінцева частина 28 другої стрічки 20 зрізана з утворенням підрізаної поверхні 29 і гострого кута між зовнішньою поверхнею 24 другої стрічки 20 і підрізаною поверхнею 29, підрізана поверхня 29 накладається на задню кінцеву частину 18 першої стрічки. У цьому положенні, як показано на Фіг.3, зовнішня поверхня 27 другої стрічки 20 контактує з внутрішньою поверхнею 14 першої стрічки 10. Як показано на Фіг.4, наступний етап способу згідно з винаходом полягає у скріпленні підрізаної поверхні 29 другої стрічки 20 із задньою кінцевою частиною 18 першої стрічки 10. На практиці це здійснюється шляхом прикладання, у будь-який придатний спосіб, тепла і тиску до задньої кінцевої частини 18 першої стрічки 10 та до ведучої кінцевої частини 28 другої стрічки 20. Наприклад, якщо пакувальний матеріал відноситься до матеріалів, які використовуються для асептичного пакування розливних продуктів і оснащений алюмінієвим бар'єрним шаром (не показаний), то можна застосувати індукційне нагрівання або імпульсне нагрівання. Зовнішня поверхня 27 другої стрічки 20 вгору по потоку від підрізаної поверхні 29 також може бути приварена до внутрішньої поверхні 14 першої стрічки 10. Як можна бачити з Фіг.4, описаний вище спосіб створює з'єднання 30 внапуск, товщина пакувального матеріалу в якому вдвічі більша товщини основної стрічки, тобто першої стрічки 10 або другої стрічки 20. Однак, для сучасних пакувальних машин, котрі формують упаковку, заповнюють її і герметизують, це є бажаним, оскільки зміна товщини пакувального матеріалу використовується в них для визначення наявності з'єднання внапуск з метою видалення нестандартних упаковок. У з'єднанні 30 внапуск згідно з винаходом переважно відсутні волокна волокнистого шару 21, 11, чи то першої стрічки 10, чи то другої стрічки 20, які відкриті до продукту під час процесу пакування. Це досягається приварюванням підрізаної поверхні 29 другої стрічки 20 до внутрішньої поверхні 14 першої стрічки 10. Важливо відмітити, що таким чином внутрішня поверхня 14 першої стрічки 10 і внутрішня поверхня 24 другої стрічки 20 разом створюють суцільну безперервну внутрішню поверхню 14, 24. Іншою перевагою способу згідно з даним винаходом є те, що з двох стрічок, які мають бути з'єднаними між собою внапуск, видозмінюватися повинна лише одна. Це дає можливість використовувати першу стрічку в безперервному процесі пакування без будь-якого втручання, і в той же час для з'єднування внапуск має бути підготовленим лише ведучий кінець другої стрічки, просто шляхом здійснення на ньому підрізу 29. Перша стрічка 10 утримується в наперед заданому положенні лише тоді, коли з'єднання внапуск близьке до виконання. Якщо це необхідно, задній кінець 19 першої стрічки 10 може бути відрізаним, аби створити прямий і суцільний задній кінець 19. Однак це має бути здійсненим лише безпосередньо перед накладанням підрізаної поверхні 29 другої стрічки 20 на задню кінцеву частину 18 згаданої першої стрічки 10. Ще одна перевага полягає в тому, що коли цей новий удосконалений спосіб з'єднування внапуск використовується в пакувальній машині, його можна повністю здійснити приблизно за той же час, що і відомі способи з'єднування внапуск, наприклад, як той, котрий показано на Фіг.1. Це означає, що стандартний накопичувач пакувального матеріалу, яким зазвичай оснащають пакувальну машину, котра формує упаковку, заповнює її і герметизує, придатний також у разі застосування нового способу з'єднування внапуск згідно з винаходом. А тому новий спосіб з'єднування внапуск може бути втілений у життя на існуючих пакувальних машинах при їх мінімальній модифікації. Можливі й інші варіанти здійснення даного винаходу в межах обсягу, який визначено доданою формулою винаходу.