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MACHINE DE FORMAGE/REMPLISSAGE/SCELLEMENT POUR LA FABRI- CATION DE SACS REFERMABLES, ET PROCEDE DE FABRICATION ASSOCIE
La présente invention concerne des perfec- tionnements à une machine de formage/remplissage/ scellement d'emballage dans laquelle une feuille de matière plastique pour fabrication de sacs,comportant des bandes de fermeture séparables et refermables, est.conditionnée sous la forme de parties de sac qui sont fixées et scellées séparément et qui contiennent un produit de remplissage.
On se référera au brevet américain 4 355494 pour l'art antérieur et les détails d'une machine de formage/remplissage/scellement pour sacs à bandes de fermeture refermables à laquelle sont apportés les perfectionnements faisant l'objet de l'invention.
La présente invention sert à perfectionner la production* de sacs refermables contenant un produit grâce à la réalisation d'une machine de formage/ remplissage/scellement qui soit plus fiable et plus efficace pour mettre en oeuvre une feuille de matière plastique pour fabrication de sacs comportant des bandes de fermeture refermables. D'autres particulari- tés et avantages résultant de l'invention seront reconnus par les spécialistes du domaine de l'emballage en sacs refermables et des machines connues de formage/ remplissage/scellement de matières de fabrication de sacs.
Une matière en feuille ou film pour sacs, avec des profils de fermeture progressive ("zipper profiles" pour les anglo-saxons) fixés à des distances égales du bord de film dans la direction d'avancement, est dévidée d'une bobine jusqu'à une machine de formage/remplissage/scellement. La partie dévidée est agencée de façon à distribuer un film à profil ouvert ( ou éventuellement un film à profil fermé ) pour une mise en oeuvre dans la machine. Des rouleaux de guidage supportent le film jusqu'à un poste de dérivation à 90 . A partir de celui-ci, le film
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pénètre dans un épaulement de formage qui centre et enroule le film autour d'un tube d'avancement vertical.
Des attaches de guidage du tube d'avancement maintien- nent la rectitude du film pendant qu'il est avancé par un dispositif de scellement, mobile verticalement et comportant des mâchoires de scellement. Les mâchoires de scellement produisent un scellement inférieur et un scellement supérieur sur des sacs consécutifs. Le profil de fermeture ouvert est fermé pendant la période d'indexage du cycle, tandis qu'une période d'arrêt permet un scellement latéral et un soudage ultrasonique par points des parties de contact du profil. Le sac rempli et formée est séparé en bas de la course vertica- le du dispositif de scellement mobile au moyen d'une lame de découpage qui est synchronisée pour maintenir une longueur précise des sacs.
Un gaz inerte est insufflé dans la partie à produit et la partie de tête séparées par la fermeture progressive à intervalles synchronisés, ou bien selon une vitesse constante pendant le processus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en élévation partielle montrant la partie d'amenée de feuille à la machine de formage/ remplissage/scellement de la présente invention.
La figure 2 est une vue en coupe d'un rouleau de guidage expansible, faite selon les lignes II-II de la Figure 1.
La figure 3 est une vue en perspective partielle de la partie de guidage, rainurée en spirale, de la barre de déviation.
La figure 4 est une vue en coupe faite selon les lignes IV-IV de la figure 3.
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La figure 5 est une vue en coupe et en élévation latérale de la partie supérieure du tube d'avancement.
La figure 6 est une vue en coupe faite selon les lignes VI-VI de la figure 5.
La figure 7 est une vue en coupe faite selon les lignes VII-VII de la figure 5.
La figure 8 est une vue en élévation latérale de la partie inférieure du tube d'avancement et du poste de remplissage et séparation de sac.
La figure 9 est une vue en coupe faite selon les lignes IX-IX de la figure 8.
La figure 10 est une vue en coupe faite selon les lignes X-X de la figure 8.
On va maintenant donner une description des réalisations préférées.
La figure 1 représente une partie d'amenée de feuille 10 pour la machine de formage de sacs de l'invention. De façon analogue à la machine de formage de sacs décrite dans le brevet américain 4 355 494, une feuille de matière plastique stratifiée pour fabrica- tion de sacs, pourvue de profils de fermeture progres - sive refermables et verrouillables ensemble, est dévidée d'une bobine ( non représentée ) et est transférée sur des rouleaux de guidage rainurés jusqu'à un poste 11 à tube vertical d'avancement comportant un épaulement de profilage 12 à son extrémité supérieu- re, comme le montre la figure 5.
A la différence du système décrit dans le brevet américain précité, la présente invention est cependant utilisable avec une feuille de matière plastique stratifiée S pour sacs, comportant des profils mâle et femelle P placés au centre et nécessitant des dispositifs de scellement latéral et inférieur pour former le sac.
La feuille S pour sacs est dévidée de la bobine en passant autour d'un premier ensemble de
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rouleaux de guidage 13. Au moins un de ces rouleaux de guidage est de préférence réalisé avec une gaine circonférentielle de diamètre variable afin de maintenir une tension correcte dans la feuille dévidée. Comme le montrent les figures 1 et 2, la gaine extérieure d'un rouleau de guidage expansible est un manchon creux comportant des parties incurvées flexibles 14 qui sont disposées concentriquement autour d'un arbre 15 du rouleau au moyen de bagues 16 en forme de coin qui sont coaxiales avec l'arbre.
Les bagues 16 peuvent être disposées de façon réglable sur l'arbre afin d'augmenter le diamètre du rouleau sur les bords de la feuille en vue de compenser une contraction possible de matière dans une zone adjacentè à la partie centrale à profil de la feuille de matière ( qui peut se produire par suite du processus d'extru- sion des bandes de profil lors de la fabrication de la matière en feuille).
La feuille pour sacs S, à partir du premier ensemble de rouleaux de guidage 13, passe dans un poste 17 de dérivation à 90 , comportant une barre stationnaire de dérivation 18 orientée approximative- ment à 45 par rapport à la direction de déplacement de la feuille vers et à partir d'elle, et sur laquelle la feuille de matière passe. Une barre de dérivation est couramment utilisée dans l'industrie de l'emballage ; cependant, puisqu'une feuille de matière plastique stratifiée comporte fréquemment des bords libres, et puisque la feuille de matière est pourvue ici de parties profilées relativement épaisses, il pourrait se poser un problème de guidage ou pistage ("tracking" pour les anglo- saxons).
Pour remédier à cet inconvénient, la barre de dérivation 18 est pourvue d'une partie spéciale de guidage 19, rainurée en spira- le, pour maintenir et contrôler le guidage. Comme le montrent en détail les figures 3 et 4, les profils P
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pénètrent dans les rainures en spirale 20 de la partie de guidage 19,et sont guidés par les rainures au cours de la dérivation de la feuille autour de la barre 18. La partie de guidage permet à la feuille de changer efficacement sa direction de mouvement. Un léger réglage angulaire de la barre stationnaire 18 amène la rainure de la partie de guidage 19 dans des positions différentes, si nécessaire, au cas où la position des prof ils varierait entredifférentes bobines de feuille.
La feuille ainsi dérivée est guidée sur d'autres rouleaux de guidage 13,et revient sur la partie de dérivation 17 de façon à passer autour de l'épaulement de profilage 12. En référence à la figure.
5, l'épaulementde profilage 12 est agencé comme décrit dans le brevet américain 4 355 494. Un dispositif 21 à plaque de guidage chargée par ressort est monté sur la surface extérieure avant de l'épaulement 12 de façon à guider une ou les deux bandes P du profil de fermeture dans une rainure. La sollicitation élastique du dispo- sitif à plaque de guidage 21 est de préférence réglable à l'aide de vis 21A afin de commander et de maintenir la tension dans la feuille de matière S. La feuille de matière passe autour de l'épaulement de profilage,puis elle se déplace vers le bas à l'intérieur de la partie creuse de l'épaulement, sous la forme d'un produit intermédiaire de profil tubulaire, autour d'un tube d'avancement 22 disposé verticalement.
La partie 22A du tube d'avance 22 a, à l'intérieur du creux de l'épaulement 12 et légèrement en dessous de l'épaulement, une forme cylindrique,comme le montre la figure 6. La partie inférieure 22B du tube d'avancement 22 change de configuration,pour présenter u profil relativement polygonal, comme le montre la figure 7.
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Il est prévu lelong du tube d'avancement 22, parallèlement àcelui-ci, unepartie defermeture deprofil 23 qui est formée par un guide rainuré stationnaire,qui guide graduellement les profils complémentaires mâle et femelle jusque dans une condition de contact mutuel lorsqu'ils atteignent la zone X, comme le montre la figure 5. Un gaz inerte, comme du gaz carbonique ou de l'azote, est de préférence amené sous pression dans la zone X à partir d'un tube de soufflage 24, de façon 'à pénétrer dans une partie de tête du sac qui est adjacente aux profils. Ce gaz inerte est également insufflé dans le tube d'avancement 22 pour éva- cuer l'intérieur du sac en train d'être formé qui correspond à la partie de réception du produit.
Le gaz inerte peut être insufflé dans les parties du sac à intervalles synchronisés, ou bien selon une vitesse constante, pendant le processus.
De l'autre côté du tube d'avancement 22, deux plaques de scellement à chaud 25 sont montées parallè- lement au tube. Les bords libres opposés de la feuille de matière S sont rapprochés l'un de l'autre dans l'espace existant entre les plaques de scellement.
Pendant une période d'arrêt. du mouvement de la feuille, un scellement latéral pour le sac en train d'être formé est réalisé par les plaques 25. Egalement,pendant cette période d'arrêt, un soudage ultrasonique par points des bandes de profils maintenant engagés est réalisé à l'aide d'une soudeuse ultrasonique par points 26, schéma- tisée sur la figure 5. Les points de soudure sont formés aux extrémités opposées des bandes de profils refermables pour le sac en train d'être formé de façon à obtenir des sacs étanches aux fuites, qui sont ainsi utilisables pour des produits périssables. Du fait que les profils sont accrochés, le soudage par points les maintient dans la relation d'accrochage.mutuel aux
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extrémités, qui constituent les côtés de chacune des parties supérieures de sac.
Comme cela est évident, du fait que les bandes sont maintenues accrochées à leurs extrémités, il sera facile pour l'utilisateur de pousser les profils l'un contre l'autre sur leur longueur pour fermer le sac.
En référence à la figure 8, et en aval des plaques de scellement 25 et de la soudeuse par points 26, dans la direction de déplacement de la feuille à partir du tube d'avancement, le produit intermédiaire de forme tubulaire passe sur des doigts de guidage 27 servant à maintenir la forme de la feuille qui esttubulaire dans l'ensemble. Un dispositif de scellement 28, mobile verticalement, est disposé en dessous des doigts de guidage. Comme dans la machine décrite dans le brevet américain 4 355 494, le dispositif de scellement mobile 28 comporte deux barres transversales 29,30 de scelle- ment à chaud qui sont mobiles d'une manière appropriée pour maintenir la feuille de forme tubulaire dans son déplacement vertical, de telle sorte qu'un scellement transversal soit réalisé dans la matière du sac.
Les barres 29 et 30 libèrent ensuite la feuille,et le dispositif de scellement 28 revient vers le haut pour commencer une course de descente ultérieure. La période d'arrêt du mouvement de la feuille S dans la machine de formage/remplissage/scellement se produit pendant ce mouvement de retour vers le haut du dispositif de scellement. Un produit de remplissage est amené par l'intermédiaire du tube d'avancement dans le sac en train d'être formé, après que le scellement transversal a été réalisé et pendant la période d'arrêt. Ce scelle- ment transversal formé sur le sac tubulaire sert à obturer les extrémités inférieures et supérieures ouver- tes de sacs adjacents en train d'être formés.
Le disposi- tif de scellement 28 comporte une lame de découpage 31
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qui se déplace dans l'intervalle ménagé entre les barres 29 et 30 à la fin de la course de descente du dispositif de scellement 23.et après que le scelle- ment transversal a été réalisé afin de séparer un sac inférieur fini d'un sac supérieur adjacent à remplir.
A la différence de la machine décrite dans le brevet américain 4 355494, il est prévu sur le haut des barres de scellement 29 et 30 des pinces opposées 32, sol- licitées par ressorts, pour agir sur la feuille tubu- laire, comme le montre les figures 8 et 10,afin de répartir plus uniformément la force de tirage produisant le dévidage de la feuille de matière. Cela est nécessaire sans quoi la charge de tirage exercée sur les parties à profils serait alors différente de celle exercée sur les parties restantes, moins épaisses, de la feuille de matière. Egalement, comme le montrent les figures 9 et 10, des paires de biellettes pivotantes d'écartement 33 et 34, sollicitées par ressorts, sont respectivement montées directement sur le haut de chacune des barres de scellement 29 et 30.
Chaque biellette d'écartement comporte une partie 35 en forme de bras qui est montée sur un pivot 38,et qui est poussée par un ressort 37 de façon à entrer en contact avec la feuille de matière s'étendant dans l'intervalle existant entre les barres de scellement 29 et 30. Chaque biellette d'écartement coopère avec une biellette d'écartement disposée sur l'autre barre de scellement,de façon à établir le contact avec la feuille de matière entre leurs bras.
Les bras des biellettes d'écartement opposées,prévues sur les différentes barres de scellement 29 et 30,agis- sent mutuellement en contact avec la feuille de matière, et allongent le sac en train d'être formé transversale- ment, comme le montre la figure 10, avant que le scellement transversal soit réalisé. L'action exercée
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par les biellettes d'écartement 33 et 34 permet de réaliser en toute sécurité un joint soudé acceptable et exempt d'ondulations sur les bords du sac.
La présente invention perfectionne les machines connues de formage vertical/remplissage/ scellement d'emballage afin de permettre un fonction- nement efficace, fiable et continu avec utilisation d'une feuille de matière pour sacs comportant des profils de fermeture refermables, notamment une feuille de matière stratifiée.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
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FORMING / FILLING / SEALING MACHINE FOR MANUFACTURING CLOSABLE BAGS, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
The present invention relates to improvements to a packaging forming / filling / sealing machine in which a plastic sheet for making bags, comprising separable and resealable closure strips, is packaged in the form of parts of bag which are attached and sealed separately and which contain a filler.
Reference is made to American patent 4 355494 for the prior art and the details of a forming / filling / sealing machine for bags with reclosable closure strips to which the improvements which are the subject of the invention are made.
The present invention is used to improve the production * of resealable bags containing a product by means of a forming / filling / sealing machine which is more reliable and more efficient in using a plastic sheet for making bags comprising resealable closure strips. Other particularities and advantages resulting from the invention will be recognized by specialists in the field of packaging in resealable bags and known machines for forming / filling / sealing bag making materials.
A sheet material or film for bags, with progressive closure profiles ("zipper profiles" for Anglo-Saxons) fixed at equal distances from the edge of film in the direction of advancement, is unwound from a reel to to a forming / filling / sealing machine. The unwound part is arranged to distribute an open profile film (or possibly a closed profile film) for use in the machine. Guide rollers support the film up to a 90 bypass station. From this, the film
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enters a forming shoulder which centers and wraps the film around a vertical advancement tube.
Guide clips of the advancement tube maintain the straightness of the film as it is advanced by a sealing device, movable vertically and having sealing jaws. The sealing jaws produce a lower seal and a higher seal on consecutive bags. The open closure profile is closed during the indexing period of the cycle, while a stop period allows lateral sealing and ultrasonic spot welding of the contact parts of the profile. The filled and formed bag is separated at the bottom of the vertical stroke from the movable sealing device by means of a cutting blade which is synchronized to maintain a precise length of the bags.
An inert gas is blown into the product part and the head part separated by the progressive closure at synchronized intervals, or at a constant speed during the process.
Other characteristics and advantages of the invention will be highlighted in the following description, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a partial elevation view showing the part sheet feed to the forming / filling / sealing machine of the present invention.
Figure 2 is a sectional view of an expandable guide roller, taken along lines II-II of Figure 1.
Figure 3 is a partial perspective view of the guide portion, grooved in a spiral, of the deflection bar.
FIG. 4 is a sectional view taken along lines IV-IV of FIG. 3.
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Figure 5 is a sectional view in side elevation of the upper part of the advancement tube.
FIG. 6 is a sectional view taken along lines VI-VI of FIG. 5.
Figure 7 is a sectional view taken along lines VII-VII of Figure 5.
Figure 8 is a side elevational view of the bottom of the feed tube and the bag filling and separation station.
Figure 9 is a sectional view taken along the lines IX-IX of Figure 8.
Figure 10 is a sectional view taken along lines X-X of Figure 8.
We will now give a description of the preferred embodiments.
Figure 1 shows a sheet feeding part 10 for the bag forming machine of the invention. Analogously to the bag forming machine described in US Pat. No. 4,355,494, a laminated plastic sheet for making bags, provided with progressive closure profiles - closable and lockable together, is unwound from a reel (not shown) and is transferred on grooved guide rollers to a station 11 with a vertical advancement tube comprising a profiling shoulder 12 at its upper end, as shown in FIG. 5.
Unlike the system described in the aforementioned American patent, the present invention can however be used with a laminated plastic sheet S for bags, comprising male and female profiles P placed in the center and requiring lateral and lower sealing devices to form the bag.
The S sheet for bags is unwound from the reel passing around a first set of
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guide rollers 13. At least one of these guide rollers is preferably made with a circumferential sheath of variable diameter in order to maintain a correct tension in the unwound sheet. As shown in Figures 1 and 2, the outer sheath of an expandable guide roller is a hollow sleeve having flexible curved portions 14 which are arranged concentrically around a shaft 15 of the roller by means of wedge-shaped rings 16 which are coaxial with the tree.
The rings 16 can be arranged in an adjustable manner on the shaft in order to increase the diameter of the roller on the edges of the sheet in order to compensate for a possible contraction of material in an area adjacent to the central profile section of the sheet. material (which may occur as a result of the extrusion process of the profile strips during the manufacture of the sheet material).
The bag sheet S, from the first set of guide rollers 13, passes through a bypass station 17 at 90, comprising a stationary bypass bar 18 oriented approximately at 45 relative to the direction of movement of the sheet to and from it, and over which the sheet of material passes. A breakout bar is commonly used in the packaging industry; however, since a laminated plastic sheet frequently has free edges, and since the material sheet is provided here with relatively thick profiled parts, there could be a problem of guidance or tracking ("tracking" for Anglo-Saxons) ).
To overcome this drawback, the bypass bar 18 is provided with a special guide part 19, grooved in a spiral, to maintain and control the guide. As shown in detail in Figures 3 and 4, the profiles P
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penetrate into the spiral grooves 20 of the guide portion 19, and are guided by the grooves during the diversion of the sheet around the bar 18. The guide portion allows the sheet to effectively change its direction of movement. A slight angular adjustment of the stationary bar 18 brings the groove of the guide part 19 into different positions, if necessary, in case the position of the prof they vary between different sheet reels.
The sheet thus derived is guided on other guide rollers 13, and returns to the bypass portion 17 so as to pass around the profiling shoulder 12. With reference to the figure.
5, the profiling shoulder 12 is arranged as described in US Patent 4,355,494. A device 21 with a spring loaded guide plate is mounted on the front outer surface of the shoulder 12 so as to guide one or both bands P of closure profile in a groove. The elastic stress of the guide plate device 21 is preferably adjustable using screws 21A in order to control and maintain the tension in the material sheet S. The material sheet passes around the profiling shoulder , then it moves downwards inside the hollow part of the shoulder, in the form of an intermediate product of tubular profile, around a feed tube 22 arranged vertically.
The part 22A of the advance tube 22 has, inside the hollow of the shoulder 12 and slightly below the shoulder, a cylindrical shape, as shown in FIG. 6. The lower part 22B of the tube advancement 22 changes configuration, to present a relatively polygonal profile, as shown in FIG. 7.
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Along the advancement tube 22, there is provided a profile closure part 23 which is formed by a stationary grooved guide, which gradually guides the complementary male and female profiles into a condition of mutual contact when they reach the zone X, as shown in FIG. 5. An inert gas, such as carbon dioxide or nitrogen, is preferably brought under pressure into zone X from a blowing tube 24, so as to penetrate into a head portion of the bag which is adjacent to the profiles. This inert gas is also blown into the advancement tube 22 to evacuate the interior of the bag being formed which corresponds to the part for receiving the product.
The inert gas can be blown into the parts of the bag at synchronized intervals, or at a constant speed, during the process.
On the other side of the advancement tube 22, two heat sealing plates 25 are mounted parallel to the tube. The opposite free edges of the material sheet S are brought closer to each other in the space existing between the sealing plates.
During a shutdown period. from the movement of the sheet, a lateral sealing for the bag being formed is carried out by the plates 25. Also, during this stopping period, ultrasonic spot welding of the strips of profiles now engaged is carried out at the using an ultrasonic spot welder 26, shown diagrammatically in FIG. 5. The welding points are formed at the opposite ends of the strips of reclosable profiles for the bag being formed so as to obtain leak-proof bags , which can thus be used for perishable products. Because the profiles are hooked, spot welding keeps them in the bonding relationship.
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ends, which constitute the sides of each of the upper bag parts.
As is obvious, since the strips are kept hooked at their ends, it will be easy for the user to push the profiles against each other along their length to close the bag.
Referring to Figure 8, and downstream of the sealing plates 25 and the spot welder 26, in the direction of movement of the sheet from the feed tube, the intermediate product of tubular shape passes over fingers of guide 27 serving to maintain the shape of the sheet which is tubular in the assembly. A sealing device 28, movable vertically, is arranged below the guide fingers. As in the machine described in US Patent 4,355,494, the movable sealing device 28 has two cross bars 29,30 for heat sealing which are movable in a suitable manner to keep the sheet of tubular shape in its movement vertical, so that a transverse seal is made in the material of the bag.
The bars 29 and 30 then release the sheet, and the sealing device 28 returns upwards to start a subsequent downward stroke. The period of stopping the movement of the sheet S in the forming / filling / sealing machine occurs during this upward movement of the sealing device. A filling product is supplied via the advancement tube into the bag being formed, after the transverse sealing has been carried out and during the stopping period. This transverse seal formed on the tubular bag serves to seal the open upper and lower ends of adjacent bags being formed.
The sealing device 28 includes a cutting blade 31
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which moves in the space between the bars 29 and 30 at the end of the lowering stroke of the sealing device 23.and after the transverse sealing has been carried out in order to separate a finished lower bag from a bag upper adjacent to fill.
Unlike the machine described in US Patent 4,355,494, there are provided on the top of the sealing bars 29 and 30 opposite clamps 32, spring loaded, to act on the tubular sheet, as shown Figures 8 and 10, to distribute more uniformly the pulling force producing the unwinding of the sheet of material. This is necessary otherwise the pulling load exerted on the profile parts would then be different from that exerted on the remaining, thinner parts of the sheet of material. Also, as shown in FIGS. 9 and 10, pairs of pivoting spacing rods 33 and 34, urged by springs, are respectively mounted directly on the top of each of the sealing bars 29 and 30.
Each spacer link has an arm-shaped part 35 which is mounted on a pivot 38, and which is pushed by a spring 37 so as to come into contact with the sheet of material extending in the space existing between the sealing bars 29 and 30. Each spacer rod cooperates with a spacer rod disposed on the other sealing bar, so as to establish contact with the sheet of material between their arms.
The arms of the opposing spacers, provided on the different sealing bars 29 and 30, act in contact with the sheet of material, and extend the bag being formed transversely, as shown in the Figure 10, before the transverse sealing is carried out. The action exercised
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by the spacing rods 33 and 34 makes it possible to safely produce an acceptable welded joint and free of undulations on the edges of the bag.
The present invention improves the known machines for vertical forming / filling / sealing of packaging in order to allow efficient, reliable and continuous operation with the use of a sheet of material for bags comprising resealable closure profiles, in particular a sheet of laminated material.
Of course, the invention is not limited to the embodiments described above and shown, from which other modes and other embodiments can be provided, without thereby departing from the scope of the invention.