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.
Method and device for closing packaging containers
The invention relates to a method for closing formed packaging containers made of rigid packaging material, in particular aluminum or plastic foil, with a flange surrounding the opening, onto which a lid made of heat-sealable aluminum foil is sealed using pressure and heat.
It is known to close aluminum packs produced by pulling from the roll after filling with lids made of aluminum foil and to seal them by means of contact heat. This known method has the disadvantage that the contact heat expands the air in the packs and exerts overpressure on the paint that has not yet set between the container and the lid, which can cause the sealing seam to leak.
Numerous attempts have already been made to reduce the overpressure that forms under the lid during sealing due to the heating so that the paint that has not yet set is pressed between the container and the lid. For example, it has become known to arrange a cooling plate, which is set up for water flow cooling, within the sealing die of the sealing station used, so that the air located under the cover is prevented from heating up. However, this has the major disadvantage that the heating power at the sealing die has to be designed to be much higher than usual in order to replenish the heat flowing off due to the cooling.
Further devices are known in which the cover surface is cooled by an air stream with the aim of preventing the air below it from expanding; however, the same disadvantages as mentioned above occur here. Another device is known in which a plug protruding in front of the sealing die bulges the lid downwards before sealing, so that after the air expands, the overpressure under the lid is reduced because the lid can then bulge upwards . All of these known measures, if they are effective at all, have only had partial success.
Sealing becomes particularly difficult when aluminum cups with aluminum lids are to be closed by contact heat, because the sealing wax on the lid and cup that is available for sealing is only a few thousandths of a millimeter thick and because, in contrast to seals between the plastic container and the aluminum lid , no plasticizable substance is available.
Another difficulty arises when the filling goods have been filled hot, because the air space above the level of the filling is then influenced not only by the sealing heat supplied, but also by the high temperature of the hot filling goods. In addition, it must be taken into account that the uneven sealing seam width and thickness, which is unavoidable in practice, especially in piecework operation, is always pressed on at the weakest point by the overpressure in the pack.
This seal seam width or thickness is influenced by various factors, such as the influence of a heat-warped, no longer flat sealing stamp, uneven paint build-up below the sealing stamp, which means that the color detaches unevenly from the printed lids and builds up unevenly on the sealing stamp, Uneven paint application on the cup or lid film, weakened sealing points due to soiling of the sealing edges of the contents, weakening of the sealing seam due to temperature fluctuations of the sealing stamp, and the influence of differently heated contents on the seal seam strength.
The invention is based on the object of creating a method of the above-mentioned type in which these various influencing variables, which cannot be kept constant with certainty in practical operation, are eliminated. This is achieved according to the invention in that first of all the peripheral area of the lid is largely sealed, except for at least one small gap, then a certain period of time is switched on to equalize the pressure in the package with the outside atmosphere, and finally the gap or gaps are sealed or . will. The mentioned small gap can be a zone of about 3 to 5 millimeters.
If, according to the invention, the sealing is carried out in two stages, the result is that the air heated by the sealing below the lid has the opportunity to pass through the channel created as a result of the narrow free zone in the seal edge circumference, so that in any case the formation of a Overpressure between the product level and the underside lid is excluded until the lacquer between the sealing seam has cooled and set. In the second downstream sealing stage provided according to the invention, the gap in the sealing edge can then be closed reliably and permanently with a relatively small heating stamp.
An expedient device for carrying out the method according to the invention is characterized by a first sealing station with a sealing stamp having at least one small interruption in the sealing edge and a second sealing station with at least one sealing stamp having only a very small sealing surface, with advantageously also a transport device for the automatic further conveyance of the sealant Packs can be provided under the first sealing stamp, from the first sealing stamp to the two sealing stamps and away from the second sealing stamp.
An example embodiment of the method according to the invention is described below in connection with the embodiment of a device for this which is illustrated in the accompanying drawing. Show it:
1 shows the first stage of the method before the first sealing stamp is pressed on, in view;
2 shows the container and lid after the first sealing die has been pressed on, in plan view;
3 shows the second stage of the method before the second sealing stamp is pressed on, in a view;
4 shows the container and lid after the second sealing stamp has been pressed on, in a plan view; and
5 shows a device according to the invention, in section.
In the figures, the same parts are provided with the same reference symbols.
In the process according to the invention, one works appropriately as follows:
The corresponding lid 9 is placed on the filled cup 10 and, as shown in FIG. 1, the cup and lid are placed under the heated sealing stamp 3, which is provided with a 5 mm interruption 6 on the sealing edge. The sealing stamp is then lowered onto the edge of the aluminum lid on the cup. Due to the thermal conductivity of the aluminum, the air above the filling material and below the lid 9 heats up very quickly, and its volume increases. The air exits through the remaining channel 6a in the area 6 of the sealing die under pressure, the sealing die holding the remaining sealing edge firmly clamped.
The channel 6a balances the pressure in the pack with the surrounding atmosphere, so that after the sealing die 3 has been lifted, no overpressure from the inside acts on the lid and thus on the sealing seam, cf. Fig. 2. The temperature of the air space inside the pack falls by the heat radiation of the aluminum miniumfoliendeckels very quickly, and you can see how the lid 9 is hollowed inward, so a slight vacuum is created by the contraction of the cooling air. The sealing seam has therefore not been stressed at any point in time, although the pack is closed up to about 95 percent of its circumference, as can be seen from FIG.
The package that has been closed so far is guided under the second sealing stamp 4, as can be seen from FIG. This sealing stamp 4 has only a very small sealing surface 7, which, however, is sufficient to weld the channel 6a within the sealing edge of the pack. In this sealing stage, due to the small surface 7 of the small sealing die 4, only a small amount of heat flows into the part 8 of the aluminum lid, and the heating of the air inside the pack 10 remains negligible. If the air inside the pack is again less expanded, this excess pressure can be absorbed by bulging the cover 9 upwards. After the sealing seam has cooled down, there is a securely closed pack in which there is practically no excess pressure, cf.
Fig. 4.
As can be seen from FIG. 5, the packs 10c, 10b, 10a and 10d to be closed are expediently fed continuously to a device by means of a transport device (not shown), in which they are first sealed under a first sealing station 1 by means of the sealing die 3 , at the sealing edge 5 a few millimeters wide interruption 6 is present, are closed over most of their circumference. The packs then move along a path that corresponds to the time interval between the first sealing stage and the second sealing stage to be observed in the method according to the invention to a second sealing station 2, which has a sealing stamp with only a very small sealing surface 7, with which only the one under the Sealing stamp 3 narrow channel 6a that has remained open is provided with a sealing seam 8.
The now tightly closed packs then move to the transport or storage facilities provided. Apart from the technical advantages already described, an advantageous side effect of the method according to the invention is the possibility of creating a vacuum packing with a slight vacuum, which in the case of foodstuffs reduces the residual oxygen content of the packing to a minimum. For this it is only necessary to keep the filling in the packs smaller and to lengthen the sealing time, i.e. to increase the heat supply. The occurrence of the vacuum can be recognized by the resulting deformation of the packing, i. H. the cup deforms.
The method according to the invention can be carried out particularly expediently on aluminum or plastic packs that are continuously supplied by automatically operating packaging machines, as described, for example, in the applicant's Swiss patent specification 452321.