[发明专利]用于密封的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于包装层压材料的磁滞密封(magnetic hysteresissealing)的一种方法和一种设备，该包装层压材料包括至少一个含可磁化粒子的层。

背景技术

在国际专利公布WO 03/095198中(此处通过引用被合并)，描述了一种包装层压材料，它包括至少一个含可磁化粒子的层。该层压材料为可用于生产例如液体食品包装的类型，通常包括一个纸或纸板层、多个塑料层和阻挡层，例如氧气阻挡层。该外层中的一个通常为由热塑性材料制成的可密封层，它在密封一个层压材料到另一个时被使用。使用热塑性层在本领域中是熟知的，故在此不再进一步描述。

该可磁化粒子可以是例如磁铁矿石Fe₃O₄，并具有平均约为0.5μm的尺寸。当然，也可以采用其它材料和粒子尺寸。存在其它材料，例如磁赤铁矿石Fe₂O₃，并可采用其它的粒子尺寸(更大或更小)。一些选择可提供更高的密封热功率。但是，应当谨慎选择粒子。一些粒子由于法律规定而不能用于食品包装；还有一些粒子制造成本较高。目前，小于0.5μm的粒子需要一种较为昂贵的化学生产工艺，而尺寸较大的粒子可通过过筛而机械生产。

该可磁化粒子分散于该包装层压材料的任何层中，优选地分散于塑料层之一中。备选地，它们可以印刷油墨或热熔的形式被施加，然后在例如一个密封区被施加到该包装材料，如瑞典申请No.0501409-7和No.0501408-9所描述的那样。

一个包括可磁化粒子的包装层压材料可利用由磁滞损耗产生的热被密封到另一包装层压材料。通过在该第一和第二层压材料的密封区附近施加交变磁场，该磁性材料可根据图1a中的磁滞回线被磁化。纵轴代表该材料中的磁矩B，横轴代表该施加的磁场H。由回线包围的区域代表因该可磁化粒子而在该材料中产生的能量。因为该能量可用来熔化该层压材料的外部可密封层，从而由此产生密封，因此容易理解，最大化该磁滞回线有利于该密封过程。

一般地，能量和密封时间是用于控制密封过程的两个参数。如果密封能量降低，密封时间则需增加，反之亦然。对于磁滞密封同样如此。形成的磁滞回线区域越大，所需的密封时间越短(假设该层压材料中的粒子数量相同)。在高速包装机器中，密封时间是至关重要的。从而，如果磁滞密封可被考虑为替代其它密封技术(例如感应密封或超声波密封)的一种可能手段，那么所需密封时间不应当超过其它技术所需时间。

该磁滞能量的产生实质上可通过两种方法控制。

一种方法是增加磁滞回线区域。它可以通过增加施加的磁场直至在该层压材料的粒子中达到磁饱和的水平而实现。该磁饱和水平S如图1b所示。但超出该饱和水平S后增加磁场H并不会扩大该磁滞回线区域。

另一种方法是提高施加的交变磁场的频率。每个循环提高对应于磁滞回线区域的能量产生，通过增加单位时间内的循环的数量，可增加产生的能量的总量。因此，作为一个例子，每秒时间1Hz给予一个回线区域一份能量的贡献，而每秒钟2Hz可给予两份能量的贡献。

关于此，应当指出，有关当局规定了散发的电磁辐射的量以及哪些频率带可对公共使用开放。在一些频率带区间该应用是禁止的。在欧洲，目前这由EMC指导(EMC Directive)所控制。

如上所述，存在着关于散发的辐射量的诸多规范。如果超过允许值该设备或机器需要从周围的环境屏蔽。这样的屏蔽一般通过机械包封该使用高频率的设备或机器而实现。但是，已知从高频设备的散发较难屏蔽，因为这些散发很可能从该屏蔽的任何细微开口射出。因此，出于实用和经济原因，优选地利用低频率。目前，优选0.5-5MHz的频率间隔。因此，在不必增加频率的情况下而得以扩大磁滞回线区域是重要的。

发明内容

本发明的一个目的在于寻找一种利用磁滞的有效的和实用的方法来密封高速包装机器中的包装层压材料。另一目的在于实现一种密封技术，通过该技术，可防止对包装层压材料的过度加热。

这些目的可通过一种方法实现，该方法包括在密封区为层压材料提供交变磁场，由此在包括可磁化粒子的层压材料中产生磁滞损耗，该损耗在该密封区产生可基本熔化该可密封层的热量，并对该第一和第二层压材料施加密封压力，该压力使得该第一和第二层压材料在该密封区域挤压在一起，从而相互密封该多个层压材料。