Verfahren und Vorrichtung zum Verschliessen von Verpackungsbehältern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschliessen von geformten Verpackungsbehältern aus steifem Packstoff, insbesondere Aluminium- oder Kunststoffolie, mit einem die Öffnung umgebenden Flansch, auf den ein Deckel aus heisssiegelfähiger Aluminiumfolie unter Anwendung von Druck und Wärme aufgesiegelt wird.
Es ist bekannt, durch Ziehen von der Rolle hergestellte Aluminiumpackungen nach dem Füllen mit Deckeln aus Aluminiumfolie zu verschliessen und mittels Kontaktwärme zu versiegeln. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass sich durch die Kontaktwärme die in den Packungen befindliche Luft ausdehnt und einen Überdruck auf den noch nicht abgebundenen Lack zwischen Behälter und Deckel ausübt, wodurch die Siegelnaht undicht werden kann.
Es sind bereits zahlreiche Versuche gemacht worden, den sich beim Siegeln durch die Erwärmung unter dem Deckel bildenden Überdruck so zu vermindern, dass dadurch der noch nicht abgebundene Lack zwischen Behälter und Deckel gedrückt wird. So ist beispielsweise bekannt geworden, eine Kühlplatte, die für Wasserdurchflusskühlung eingerichtet ist, innerhalb des Siegelstempels der eingesetzten Siegelstation anzuordnen, damit das Aufheizen der unter dem Deckel befindlichen Luft vermieden wird. Dies hat jedoch den grossen Nachteil, dass die Heizleistung am Siegelstempel sehr viel höher als üblich ausgelegt werden muss, um die durch die Kühlung abfliessende Wärme wieder nachzuliefern.
Weiter Einrichtungen sind bekannt, bei denen die Deckeloberfläche durch einen Luftstrom gekühlt wird mit dem Ziel, auch die darunter befindliche Luft am Expandieren zu hindern; dabei treten aber die gleichen Nachteile, wie zuvor erwähnt, auf. Eine weitere Einrichtung ist bekannt, bei der ein vor dem Siegelstempel vorstehender Stopfen vor dem Siegeln den Deckel nach unten ausbeult, so dass nach dem Expandieren der Luft, dadurch dass der Deckel sich dann nach oben ausbeulen kann, der unter dem Deckel befindliche Überdruck herabgesetzt wird. Alle diese bekannten Massnahmen haben, sofern sie überhaupt wirksam sind, jedoch nur zu Teilerfolgen geführt.
Besonders schwierig wird das Zusiegeln, wenn Alu miniumbecher mit Aluminiumdeckeln durch Kontaktwärme verschlossen werden sollen, weil dabei der Siegellack auf Deckel und Becher, der zum Siegeln zur Verfügung steht, nur wenige tausendstel Millimeter stark ist und weil, im Gegensstz zu Siegelungen zwischen Kunststoffbehälter und Aluminiumdeckel, dabei keine plastifizierbare Substanz zur Verfügung steht.
Ein weiteres Erschwernis tritt dann auf, wenn Füllgüter heiss abgefüllt worden sind, weil dann der über dem Niveau der Füllung befindliche Luftraum nicht nur von der zugeführten Siegelwärme, sondern auch von der hohen Temperatur des heiss abgefüllten Füllgutes beeinflusst wird. Ausserdem muss berücksichtigt werden, dass die, insbesondere im Akkordbetrieb in der Praxis unvermeidbare ungleiche Siegelnahtbreite und -stärke von dem in der Packung herrschenden Überdruck immer an der schwächsten Stelle aufgedrückt wird.
Beeinflusst wird diese Siegelnahtbreite bzw. -stärke von verschiedenen Faktoren, wie Einfluss eines wärmeverzogenen, nicht mehr planen Siegelstempels, ungleicher Lackaufbau unterhalb des Siegelstempels, was zur Folge hat, dass sich die Farbe ungleichmässig von den bedruckten Deckeln löst und sich ungleich am Siegelstempel aufbaut, ungleicher Lackauftrag auf Becher- oder Deckelfolie, geschwächte Siegelstellen durch Füllgutverschmutzung der Siegelränder, Siegelnahtschwächung durch Temperaturschwankungen der Siegels tempel, und Einfluss von unterschiedlich heissem Füllgut auf die Siegelnahtfestigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben angeführten Art zu schaffen, bei dem diese verschiedenen Einflussgrössen, welche im praktischen Betrieb nicht mit Sicherheit konstant gehalten werden können, beseitigt sind. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zunächst der Umfangsbereich des Deckels grösstenteils, ausser mindestens einer kleinen Lücke, gesiegelt wird, darauf eine bestimmte Zeitspanne zum Ausgleichen des Druckes in der Pakkung mit der Aussenatmosphäre eingeschaltet wird und schliesslich die Lücke bzw. Lücken versiegelt wird, bzw. werden. Die erwähnte kleine Lücke kann eine Zone von zirka 3 bis 5 Millimetern sein.
Wenn man erfindungsgemäss die Siegelung zweistufig durchführt, dann erreicht man, dass die durch das Siegeln erwärmte Luft unterhalb des Deckels die Möglichkeit hat, durch den infolge der schmalen freien Zone im Siegelrandumfang entstandenen Kanal nach aussen zu treten, so dass auf jeden Fall die Bildung eines Überdruckes zwischen Füllgutspiegel und Unters eite deckel ausgeschlossen ist, bis der Lack zwischen der Siegelnaht abgekühlt ist und abgebunden hat. In der erfindungsgemäss vorgesehenen zweiten nachgeschalteten Siegelstufe kann man dann mit einem relativ kleinen Heizstempel die Lücke im Siegelrand sicher und dauerhaft schliessen.
Eine zweckmässige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine erste Siegelstation mit einem mindestens eine kleine Unterbrechung des Siegelrandes aufweisenden Siegelstempel und eine zweite Siegelstation mit mindestens einem nur eine sehr kleine Siegelfläche aufweisenden Siegelstempel, wobei vorteilhaft noch eine Transporteinrichtung zur automatischen Weiterbeförderung der zu verschliessenden Packungen unter den ersten Siegelstempel, von dem ersten Siegelstempel zum zwei Siegelstempel und vom zweiten Siegelstempel weg vorgesehen sein kann.
Eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird nachstehend im Zusammenhang mit der in der beiliegenden Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform einer Vorrichtung dafür beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die erste Stufe des Verfahrens vor dem Aufpressen des ersten Siegelstempels, in Ansicht;
Fig. 2 Behälter und Deckel nach dem Aufpressen des ersten Siegelstempels, in Draufsicht;
Fig. 3 die zweite Stufe des Verfahrens vor dem Aufpressen des zweiten Siegelstempels, in Ansicht;
Fig. 4 Behälter und Deckel nach dem Aufpressen des zweiten Siegelstempels, in Draufsicht; und
Fig. 5 eine erfindungsgemässe Vorrichtung, im Schnitt.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Beim erfindungsgemässen Verfahren arbeitet man zweckmässig wie folgt:
Auf den gefüllten Becher 10 legt man den entsprechenden Deckel 9 auf und bringt Becher und Deckel, wie in Fig. 1 gezeigt, unter den beheizten Siegelstempel 3, der an dem Siegelrand mit einer 5 mm Unterbrechung 6 versehen ist. Anschliessend senkt man den Siegelstempel auf den Rand des auf dem Becher liegenden Aluminiumdeckels ab. Durch die Wärmeleitfähigkeit des Aluminiums heizt sich die Luft über dem Füllgut und unterhalb des Deckels 9 sehr schnell auf, und ihr Volumen vergrössert sich. Durch den verbleibenden Kanal 6a im Bereich 6 des Siegelstempels tritt die Luft unter Druck nach aussen, wobei der Siegelstempel den restlichen Siegelrand fest eingespannt hält.
Der Kanal 6a gleicht den Druck in der Packung mit der umgebenden Atmosphäre aus, so dass nach dem Abheben des Siegelstempels 3 kein Überdruck von innen auf den Deckel und damit auf die Siegelnaht wirksam wird, vgl. Fig. 2. Die Temperatur des Luftraumes innerhalb der Packung fällt durch die Wärmestrahlung des Alu miniumfoliendeckels sehr schnell ab, und man kann beobachten, wie der Deckel 9 nach innen hohlgezogen wird, also durch das Zusammenziehen der sich abkühlenden Luft ein leichtes Vakuum entsteht. Die Siegelnaht ist demzufolge bis dahin zu keinem Zeitpunkt belastet worden, obwohl die Packung bis zu etwa 95 Prozent ihres Umfanges verschlossen ist, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist.
Die soweit verschlossene Packung wird unter den zweiten Siegelstempel 4 geführt, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Dieser Siegelstempel 4 hat nur eine sehr kleine Siegelfläche 7, die jedoch ausreicht, um den Kanal 6a innerhalb des Siegelrandes der Packung zu verschweissen. In dieser Siegelstufe fliesst auf Grund der kleinen Oberfläche 7 des kleinen Siegelstempels 4 nur noch eine geringe Wärmemenge in den Teil 8 des Aluminiumdeckels, und das Erhitzen der Luft innerhalb der Packung 10 bleibt unbeträchtlich. Soweit eine nochmalige geringfügigere Ausdehnung der Luft innerhalb der Packung stattfindet, kann dieser Überdruck durch Ausbeulen des Deckels 9 nach oben aufgefangen werden. Nachdem die Siegelnaht abgekühlt ist, liegt eine sicher verschlossene Packung vor, in der praktisch kein Überdruck mehr herrscht, vgl.
Fig. 4.
Zweckmässig führt man, wie dies aus Fig. 5 zu erkennen ist, die zu verschliessenden Packungen 10c, 10b, 10a und 10d mittels einer (nicht gezeigten) Transporteinrichtung kontinuierlich einer Vorrichtung zu, in der sie unter einer ersten Siegelstation 1 zunächst mittels des Siegelstempels 3, an dessen Siegelrand 5 eine wenige Millimeter breite Unterbrechung 6 vorhanden ist, über den grössten Teil ihres Umfanges verschlossen werden. Anschliessend wandern die Packungen über einen Weg, der dem beim erfindungsgemässen Verfahren einzuhaltenden zeitlichen Abstand zwischen der ersten Siegelstufe und der zweiten Siegelstufe entspricht, zu einer zweiten Siegelstation 2, die einen nur eine sehr kleine Siegelfläche 7 aufweisenden Siegelstempel hat, mit dem lediglich der unter dem Siegelstempel 3 offen gebliebene schmale Kanal 6a mit einer Siegelnaht 8 versehen wird.
Danach wandern die nun fest verschlossenen Packungen zu den jeweils vorgesehenen Transport- oder Lagereinrichtungen. Abgesehen von den bereits beschriebenen technischen Vorteilen ergibt sich beim erfindungsgemässen Verfahren als vorteilhafte Ne benwirkung die Möglichkeit, eine Vakuumpaclcung mit leichtem Vakuum zu schaffen, welche bei Nahrungsmitteln den Rest-Sauerstoffgehalt der Packung auf ein Minimum reduziert. Dazu ist es lediglich notwendig, die Füllung in den Packungen geringer zu halten und die Siegelzeit zu verlängern, also die Wärmezufuhr zu erhöhen. Das Auftreten des Vakuums erkennt man an der eintretenden Verformung der Packung, d. h. der Becher deformiert sich.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich besonders zweckmässig an solchen Aluminium- oder Kunststoffpackungen durchführen, die kontinuierlich von automatisch arbeitenden Verpackungsmaschinen, wie sie beispielsweise in der schweizerischen Patentschrift 452321 der Anmelderin beschrieben sind, angeliefert werden.