Результат интеллектуальной деятельности: ЛЕГКО ОТКРЫВАЮЩАЯСЯ УПАКОВКА СТОПЫ БУМАГИ

Область техники

Настоящее изобретение относится в общем к упаковкам для стопы нарезанной бумаги и в частности к упаковке стопы, которую легко открыть.

Уровень техники

Нарезанные листы бумаги для использования в светокопировальных аппаратах, принтерах и другом оборудовании обычно упакованы в стопы, содержащие от 100 до 800 листов в зависимости от типа и назначения упакованной бумаги. Стопа бумаги обычно содержит 500 листов, но используемый в настоящем документе термин "стопа" предназначен для обозначения стопы нарезанной бумаги независимо от количества листов в стопе. Пачки или стопы обычно упакованы в упаковочный материал, и упакованные стопы обычно содержатся в картонных коробках при транспортировке и хранении. Упаковка поддерживает форму стопы листов, защищает упакованную бумагу от физических повреждений и впитывания влаги при транспортировке и хранении, а также защищает бумагу при работе и хранении в пункте продажи и/или месте использования. При необходимости загрузить бумагу в соответствующий аппарат упаковку снимают со стопы бумаги, и бумагу помещают в приемный или другой отсек аппарата для подачи при работе.

Упаковка стопы обычно состоит из бумаги или бумаги, пропитанной влагостойким материалом или обработанной другим образом для получения требуемого качества, или полимерной пленки, которая может представлять собой однослойную пленку относительно большой толщины или состоять из двух и более отдельных слоев более легких пластиковых пленок, соединенных клеем. Упаковку осуществляют путем помещения стопы нарезанных листов бумаги на лист упаковочного материала и последующего пропускания через упаковочную машину, которая обертывает упаковку вокруг стопы и закрывает стопу. Упаковку обычно осуществляют так, чтобы два длинных края проходили в продольном направлении стопы и находили друг на друга в средней части на верху стопы.

Эти находящие края могут быть соединены нагревом или клеем, и продольный шов в конечной упаковке, образованный этими краями, находится на нижней поверхности упаковки. Продольно соединенную упаковку затем складывают внутрь на тех сторонах, где она проходит по боковым сторонам стопы, после чего складывают внутрь материал, проходящий по верхнему и нижнему концам стопы, выполняя два находящих клапана. Этот материал, сложенный внутрь на сторонах стопы, прикрепляют клеем или соединяют нагревом для крепления упаковки на стопе бумаги.

Обычно на бумажных упаковках, а иногда и на полимерных упаковках, используют клей для соединения находящего материала на концах стопы. Соединения, выполненные клеем, обычно хуже по качеству, чем выполненные нагревом, особенно в случае полимерных упаковок, поскольку клей может попадать на листы бумаги, и точное место нанесения и качество наносимого клея контролировать трудно.

В упаковке стопы, соединенной нагревом, упаковка состоит из соединяемого нагревом материала, которым может являться полимерная пленка, бумага с покрытием или другой соединяемый нагревом материал, способный сплавляться при воздействии нагрева. Концы упаковки, в случае, когда их складывают внутрь и друг на друга, соединяют нагревом, сплавляя материал. В известных системах соединения нагревом ремни на каждом конце транспортируют стопы через зону нагрева, имеющую одну или несколько нагреваемых пластин на каждой стороне зоны, и при транспортировке стопы через зону нагрева пластины передают теплоту концам упаковки для их сплавления в местах нахлеста. В известных машинах пластины передают теплоту на весь конец упаковки, посредством чего сплавляется и соединяется вся площадь находящего материала упаковки. Этот способ обеспечивает прочное закрепление, которое вряд ли будет нарушено при транспортировке и хранении, но открыть такую упаковку трудно.

Поэтому желательно получить упаковку стопы бумаги, которая имела бы все требуемые свойства известной упаковки, включая соответствующую прочность на разрыв при транспортировке и хранении, но которую было бы легко открывать.

Краткое описание изобретения

В настоящем изобретении предложена упаковка стопы бумаги, которая имеет все требуемые свойства известной упаковки, включая соответствующую прочность на разрыв при транспортировке и хранении, но которую легко открывать.

Упаковку согласно изобретению оборачивают вокруг стопы нарезанных листов бумаги, используя в сущности известное упаковочное оборудование, причем упаковку складывают на стопе, и продольный шов выполняют известным способом. Однако материал на концах стопы крепят и соединяют только в некоторых областях. Соединяемых областей достаточно для обеспечения прочности на разрыв, и в то же время их можно относительно легко разделить, когда необходимо открыть упаковку.

Говоря более конкретно, изобретение предлагает стопу нарезанных листов бумаги, обернутую в защитный упаковочный материал, закрывающий стопу и сложенный так, чтобы находящие клапана упаковочного материала закрывали противоположные концы стопы, причем находящие клапана крепятся и соединяются друг с другом только в некоторых областях, которые составляют меньшую часть находящих клапанов, и причем соединенные области имеют достаточную прочность на разрыв, чтобы избежать случайного открывания упаковки при транспортировке и хранении, но их относительно легко разъединить, когда необходимо открыть упаковку для того, чтобы вынуть листы бумаги.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения материал упаковки соединяют нагревом, и материал на концах стопы закрепляют и соединяют в некоторых областях путем нагрева, предпочтительно до температуры 115°С-196°С. Нагрев осуществляют с помощью нагревательных элементов, предназначенных для нагрева материала до такой степени, когда он может сплавиться в выбранных областях. Нагревательные элементы могут иметь любую форму, но в еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения они состоят из нагревательных пластин, имеющих срезанные части для получения поднятых областей, которые концентрируют теплоту в выбранных областях.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления с нагревательными элементами соединены средства контроля температуры для получения температурной кривой по длине зоны нагрева, где температура на входной и выходной частях этой зоны меньше, чем температура в средней части зоны. Это помогает избежать образования морщин или складок упаковочного материала, которые могут образовываться, если по всей длине зоны нагрева температура будет одинаковой.

Также в соответствии с изобретением средство снижения трения соединено с нагревательными элементами и/или ремнями для снижения износа транспортных ремней при прохождении последними нагревательных элементов. В конкретных примерах, описанных ниже, области вырезов на нагревательных пластинах предпочтительно заполнены материалом с низким коэффициентом трения, например тефлоном, все открытые углы и края скруглены, и нагревательные пластины выполнены из материала с низким коэффициентом трения или покрыты им, например хромоникелевым материалом, посредством чего каждый ремень скользит по гладкой и плоской поверхности с низким коэффициентом трения.

Краткое описание чертежей

Вышеизложенное, а также другие цели и преимущества изобретения станут очевидными из последующего подробного описания, взятого в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковые ссылочные символы обозначают одинаковые детали в нескольких видах и на которых:

Фиг.1 - вид сбоку в вертикальной проекции стопы бумаги, упакованной и закрытой известным способом;

Фиг.2 - вид сбоку в вертикальной проекции стопы бумаги, закрытой в соответствии с изобретением;

Фиг.3 - перспективный вид снизу и с торца упакованной и закрытой стопы бумаги, показывающий продольный шов по низу;

Фиг.4 - перспективный вид спереди известной нагревательной пластины для нагрева и сплавления упаковки, показанной на Фиг.1;

Фиг.5 - немного увеличенный перспективный вид спереди нагревательной пластины по наиболее предпочтительному варианту осуществления изобретения;

Фиг.6 - вид спереди в вертикальной проекции нагревательной пластины с Фиг.5, показывающий положения электрических резистивных нагревательных элементов в пластине;

Фиг.7 - вид в поперечном разрезе нагревательной пластины с Фиг.6, взятый по линии 7-7;

Фиг.8 - вид сверху нагревательной пластины с Фиг.5;

Фиг.9 - в чем-то схематический вид сверху зоны нагрева упаковочной машины, имеющей средство контроля температуры согласно изобретению, показывающий нагревательные пластины, транспортирующие ремни и средство контроля температуры на противоположных сторонах зоны;

Фиг.10 - перспективный вид спереди второго варианта осуществления нагревательной пластины согласно изобретению, в котором области выреза проходят по всей ширине пластины, определяя три поднятых, фокусирующих теплоту прутка, проходящих по всей ширине пластины, и в котором области выреза оставлены открытыми или незаполненными;

Фиг.11 - перспективный вид спереди третьего варианта осуществления нагревательной пластины согласно изобретению, в котором пластина в сущности идентична пластине, показанной на Фиг.10, за тем исключением, что области выреза заполнены материалом с низким коэффициентом трения, таким как тефлон;

Фиг.12 - вид спереди набора из шести нагревательных элементов согласно изобретению, в котором некоторые из нагревательных элементов не имеют области выреза, определяющие фокусирующие теплоту нагревательные прутки;

Фиг.13 - в чем-то схематический вид спереди наборов из шести нагревательных пластин на каждой стороне зоны нагрева, причем каждая пластина имеет отдельное средство контроля температуры.

Лучшие варианты осуществления изобретения

С более конкретными ссылками на чертежи, стопа бумаги, упакованная в известную соединяемую теплотой упаковку, показана в общем виде на Фиг.1. Теплоту прилагают к всей торцевой поверхности упакованной стопы, используя одну или несколько нагревательных пластин 11, как показано на Фиг.4, посредством чего сплавляют весь находящий материал упаковки на концах стопы. Как показано на Фиг.3, продольные края упаковочного материала находят друг на друга и соединены вместе клеем или нагревом для определения продольного шва 12 в средней части нижней стороны стопы.

Стопа бумаги, упакованная и закрытая в соответствии с изобретением, показана в общем виде в позиции 13 на Фиг.2. Находящий материал на концах стопы сплавлен только в выбранных областях, показанных заштрихованными областями 14 и 15. Величина сплавления обеспечивает соответствующую прочность для предотвращения случайного открывания упаковки во время транспортировки и хранения, но упаковку легко открыть, когда это необходимо.

Упаковка может содержать любой из имеющихся в продаже термоплавких материалов и в одном предпочтительном варианте осуществления состоит из двух слоев термоплавкой двуосно-ориентированной полипропиленовой пленки, где один слой прозрачный и имеет удельную массу 18 г/м² при толщине 20 мкм, а другой слой непрозрачный и имеет удельную массу 22 г/м² при толщине 30 мкм. Пленки наслоены друг на друга в конвертере с изоцианатным полиольным клеем, причем прозрачная пленка расположена внутри, а непрозрачная пленка расположена снаружи упаковочного материала. Необходимо понимать, что для соединения пленок можно использовать разные клеи и можно использовать прозрачные и непрозрачные пленки разной удельной массы и разной толщины. Кроме того, можно использовать однослойную прозрачную или непрозрачную пленку или две прозрачные или две непрозрачные пленки. Также для изготовления пленки или пленок можно использовать полиэтилен вместо полипропилена, хотя это может повлиять на качество упаковки. Кроме того, в качестве упаковки можно использовать бумагу с полимерным покрытием. Также в качестве упаковки можно использовать покрытый лаком полимер и/или покрытую лаком бумагу.

Хотя согласно настоящему изобретению можно использовать любой упаковочный материал, предпочтительно, чтобы упаковка для бумаги имела базовую массу, измеренную по методу TAPPI 410, от 30 до 50, более предпочтительно от 32 до 45, наиболее предпочтительно от 33 до 40 фунтов на 300 кв. футов, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Хотя согласно настоящему изобретению можно использовать любой упаковочный материал, предпочтительно, чтобы упаковка для бумаги имела толщину, измеренную методом TAPPI 411, от 1,5 до 4 милов, более предпочтительно от 2 до 3, наиболее предпочтительно от 2,4 до 2,6 милов, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Хотя согласно настоящему изобретению можно использовать любой упаковочный материал, предпочтительно, чтобы упаковка для бумаги имела предел прочности на растяжение в продольном направлении, измеренный методом TAPPI 494, от 15 до 50, более предпочтительно от 17 до 40, наиболее предпочтительно от 19 до 35 фунтов на дюйм, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Хотя согласно настоящему изобретению можно использовать любой упаковочный материал, предпочтительно, чтобы упаковка для бумаги имела предел прочности на растяжение в поперечном направлении, измеренный методом TAPPI 494, от 15 до 60, более предпочтительно от 20 до 50, наиболее предпочтительно от 25 до 45 фунтов на дюйм, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Хотя согласно настоящему изобретению можно использовать любой упаковочный материал, предпочтительно, чтобы упаковка для бумаги имела прочность на продавливание, измеренную методом TAPPI 403, от 140 до 200, более предпочтительно от 145 до 185, наиболее предпочтительно от 150 до 175 фунтов на кв. дюйм, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Хотя согласно настоящему изобретению можно использовать любой упаковочный материал, предпочтительно, чтобы упаковка для бумаги имела прочность на разрыв в продольном направлении, измеренную методом TAPPI 414, от 5 до 40, более предпочтительно от 10 до 30, наиболее предпочтительно от 15 до 25 г, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Хотя согласно настоящему изобретению можно использовать любой упаковочный материал, предпочтительно, чтобы упаковка для бумаги имела прочность на разрыв в поперечном направлении, измеренную методом TAPPI 414, от 3 до 30, более предпочтительно от 5 до 25, наиболее предпочтительно от 10 до 20 г, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Хотя согласно настоящему изобретению можно использовать любой упаковочный материал, предпочтительно, чтобы упаковка для бумаги имела жесткость в продольном направлении, измеренную методом TAPPI 543, от 5 до 50, более предпочтительно от 10 до 40, наиболее предпочтительно от 15 до 30 мг, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Хотя согласно настоящему изобретению можно использовать любой упаковочный материал, предпочтительно, чтобы упаковка для бумаги имела жесткость в поперечном направлении, измеренную методом TAPPI 543, от 10 до 60, более предпочтительно от 15 до 50, наиболее предпочтительно от 20 до 45 г, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Наиболее предпочтительная форма нагревательной пластины для нагрева и сплавления упаковки, показанной на Фиг.2, показана в позиции 16 на Фиг.5-8. Пластина изготовлена из подходящего теплопроводящего материала и предпочтительно имеет в общем прямоугольную форму с передней поверхностью 17, которая обращена к концу стопы. В предпочтительном варианте осуществления пластина изготовлена из алюминия и имеет хромоникелевое покрытие для снижения трения на ремнях 31, 32, которые транспортируют стопу по нагревательным элементам (см. ниже). Нижняя часть переднего края пластины имеет выемку в позиции 18, посредством чего эта область выемки не передает так много теплоты на конец упаковываемой стопы, и нижняя часть 19 края клапана 20 на конце стопы поэтому остается неприкрепленной к нижележащему материалу, определяя свободный край, за который можно взяться для облегчения открывания упаковки. Пара канавок 21 и 22 также выполнена в передней поверхности 17, оканчиваясь рядом с противоположными боковыми краями пластины, причем первая канавка 21 (см. Фиг.7) имеет первую ширину W1 и отстоит на первое расстояние D1 от верха области выемки 18, и вторая канавка 22 имеет вторую ширину W2 больше первой ширины и отстоит на второе расстояние D2 от первой канавки, которое равно расстоянию первой канавки от области выемки. Область выемки и канавки определяют пару фокусирующих теплоту прутков 23 и 24, проходящих по большей части ширины пластины и имеющих ширину W3, соответствующую расстояниям D1 и D2. В этом наиболее предпочтительном варианте осуществления канавки заполнены материалом 25 с низким коэффициентом трения, таким как тефлон. Необходимо отметить, что пластины не имеют острых краев, открытых для ремней, поскольку ведущий и задний края пластин скруглены в позициях 28 и 29.

Подходящие известные электрические нагревательные резистивные элементы или стержни (не показаны) расположены в каналах 26 и 27, проходящих вертикально в нагревательной пластине приблизительно на равном расстоянии друг от друга и от противоположных боковых краев пластины, чтобы равномерно нагревать пластину. Благодаря вертикальному расположению канавок и нагревательных элементов, последний можно заменять сверху пластин. В известных нагревательных пластинах нагревательные элементы расположены горизонтально. Хотя можно использовать любые подходящие нагревательные элементы, в предпочтительном варианте осуществления используются нагревательные элементы мощностью 500 и 1000 Вт компании Watlow, номера моделей J19J-3220 и J19J-2156. Эти нагревательные элементы можно использовать в любом сочетании для достижения требуемого результата.

В одном конкретном примере пластины, изготовленной в соответствии с настоящим изобретением, область выемки 18 имеет ширину приблизительно 18,5 мм, определяя "язык" или свободный край 19 шириной приблизительно 8-10 мм на клапане 20, первое и второе расстояния D1 и D2 и, таким образом, ширина W3 фокусирующих теплоту прутков 23 и 24 составляет приблизительно 8 мм, и ширина W1 и W2 канавок составляет приблизительно 7 мм и 24 мм соответственно. Кроме того, как показано на Фиг.7, наполнитель тефлон немного утоплен в канавки 21 и 22. Это делается для учета расширения наполнителя, как тефлона, так и любого другого материала, при нагреве, когда передняя поверхность наполнителя будет располагаться заподлицо с передней поверхностью пластины. Эта конструкция создает сплавленные области 14 и 15 на конце упакованной стопы, каждая из которых имеет ширину приблизительно 8 мм, и которые проходят по ширине стопы на некотором расстоянии вверх от нижнего края 19 клапана 20.

Необходимо отметить, что хотя вышеуказанные значения ширины и расстояния являются предпочтительными при осуществлении настоящего изобретения, такие расстояния и ширина могут иметь любые значения или их сочетание, поскольку упаковка стопы облегчает открывание, но в то же время препятствует повреждениям при транспортировке и хранении. Например, предпочтительно, чтобы прочность на продавливание и прочность закрытия упаковки стопы были сбалансированы таким образом, чтобы избежать продавливания при транспортировке и хранении, но чтобы позволить легко взяться за незакрепленный край по меньшей мере одного из торцевых клапанов, встряхнуть упаковку за незакрепленный край, чтобы открыть этот конец (т.е. находящий клапан, закрытый нагревом) и получить доступ к бумаге внутри упаковки.

Устройство для сплавления и закрывания концов упаковки стопы показано в позиции 30 на Фиг.9. Устройство имеет зону нагрева HZ, определяемую одной или несколькими нагревательными пластинами 16, выровненными вдоль противоположных сторон зоны, и ремни 31, 32, скользящие вдоль обращенных внутрь поверхностей нагревательных пластин и входящие в зацепление с противоположными концами упакованных стоп бумаги 13 для транспортировки стоп через зону нагрева. Ремни изготовлены из материала, который передает теплоту от пластин к материалу упаковки и в предпочтительном варианте осуществления состоит из стекловолокна, покрытого политетрафторэтиленом (ПТФЭ). Как видно в этом примере, на каждой из противоположных сторон зоны нагрева расположены шесть нагревательных пластин, и средства контроля нагрева 33, 34 и 35 относятся к соответствующим парам пластин на каждой стороне зоны (для простоты показа средства контроля показаны только на одной стороне), так что по длине зоны может быть получена температурная кривая. Более конкретно, средства контроля температуры и/или выбор подходящей мощности нагревательных элементов регулируют температуру нагрева пластин так, чтобы пластины на входе и выходе зоны нагревались в меньшей степени, чем пластины в средней части зоны. В одном конкретном примере пластины на входе и выходе могут нагреваться приблизительно до 185°С, тогда как пластины в средней части нагреваются приблизительно до 195°С.

Второй вариант осуществления пластины, которая может быть использована при осуществлении настоящего изобретения на практике, показана в позиции 40 на Фиг.10. Пластина этого варианта осуществления имеет три открытые канавки 41, 42 и 43 равной ширины, проходящие по всей ширине пластины, которые определяют три находящихся на равном расстоянии друг от друга прутка 44, 45 и 46 равной ширины, фокусирующих теплоту. В остальном пластина 40 выполнена и функционирует в сущности так же, что и в первом варианте осуществления, описанном выше, за тем исключением, что углубленные области имеют ширину 10 мм и глубину 8 мм, и закрывающие области фокусирующих теплоту прутков имеют ширину 5 мм.

Третий вариант осуществления нагревательной пластины показан в позиции 50 на Фиг.11. Эта пластина отличается от пластины, показанной на Фиг.10, тем, что канавки заполнены материалом с низким коэффициентом трения 51, таким как тефлон.

На Фиг.12 показано альтернативное расположение нагревательных пластин, где шесть пластин 71-76 расположены вдоль каждой стороны зоны нагрева, причем первая, четвертая и шестая пластины 71, 74 и 76 не имеют канавок. Пластины с канавками 72, 73 и 75, показанные на этом чертеже, могут быть идентичными пластинам, показанным на Фиг.10 и/или 11, хотя в это расположение могут быть включены любые из пластин, описанных в настоящем документе.

На Фиг.13 показано еще одно расположение, в котором шесть пластин 81-86 расположены вдоль каждой стороны зоны нагрева (можно использовать любые из описанных здесь пластин), в котором раздельные контроллеры температуры 81a-81f и 82а-82f относятся к каждой из двенадцати пластин.

Хотя могут использоваться канавки, которые в некоторых вариантах осуществления заполнены тефлоном или другим материалом, например керамикой, эти канавки могут быть оставлены пустыми. Цель заполнения канавок заключается в создании гладкой поверхности, которая необязательно приводит к износу ремней или передает теплоту. Кроме того, можно использовать любое количество одинаковых или разных нагревательных пластин одинаковой или разной мощности в зависимости от необходимости, и их количество не должно ограничиваться количеством, показанным на чертежах.

Хотя выше были описаны конкретные варианты осуществления изобретения, необходимо понимать, что в изобретение могут быть внесены различные изменения и модификации без отхода от сути и назначения изобретения, которые определены в прилагаемой формуле изобретения.