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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Siegelstation für eine Verpackungsmaschine
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und auf ein Verfahren zum Betreiben derselben.
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Aus
dem Stand der Technik sind Verpackungsmaschinen bekannt, die als
Schalenverschließmaschinen
(Traysealer) bezeichnet werden und eine Siegelstation zum Siegeln
bzw. Aufsiegeln einer Oberfolie auf ein Verpackungsteil wie zum
Beispiel einer Verpackungsschale aufweisen. Die 6 zeigt
einen Ausschnitt einer bekannten Siegelstation. Die Siegelstation
hat eine erste Werkzeughälfte 13 und
eine zweite Werkzeughälfte 14,
die relativ zueinander bewegbar sind, wobei die erste Werkzeughälfte 13 das
Verpackungsteil 12 aufnimmt; eine Haltevorrichtung in Gestalt
eines gefederten Stempels 11, der eine Oberfolie 18 zwischen
der ersten und zweiten Werkzeughälfte
an bestimmten Punkten hält; eine
Vorspannvorrichtung mit einem umlaufenden Vorsprung 15,
der an der zweiten Werkzeughälfte 14 ausgebildet
ist, und einer Nut 16, die in der ersten Werkzeughälfte 13 ausgebildet
ist, wobei der Vorsprung 15 die gehaltene Oberfolie 18 in
die Nut 16 zieht und dadurch vorspannt, wenn die erste
und zweite Werkzeughälfte
zueinander bewegt werden; und eine Dichtvorrichtung in Gestalt eines
O-Rings 17, der zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte abdichtet,
wenn der Vorsprung 15 gegen den O-Ring 17 drückt.
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Einige
Schalenverschließmaschinen
arbeiten nach einem Verfahren zum Skinnnen. Die erste Werkzeughälfte 13 ist
hierbei ein Siegelunterteil und hält eine Verpackungsschale.
Die zweite Werkzeughälfte 14 ist
ein Siegeloberteil. Die Betriebsweise der Schalenverschließmaschine
ist folgendermaßen:
Zuerst wird die Oberfolie 18 zwischen der ersten und zweiten
Werkzeughälfte 13, 14 angeordnet.
Dann werden die erste und die zweite Werkzeughälfte 13, 14 zueinander
hin bewegt, so dass zuerst der gefederte Stempel 11, der
dem umlaufenden Vorsprung 15 voreilt, die Oberfolie 18 gegen
das Siegelunterteil 13 drückt und somit an den bestimmten
Punkten hält. Dann
werden die erste und die zweite Werkzeughälfte 13, 14 weiter
zueinander hin bewegt, so dass der Vorsprung 15 die gehaltene
Oberfolie 18 in die Nut 16 zieht und somit vorspannt.
Schließlich
werden die erste und die zweite Werkzeughälfte 13, 14 noch
weiter zueinander hin bewegt, so dass der Vorsprung 15 mit
der Dichtvorrichtung 17 in Kontakt gelangt, um zwischen
der ersten und zweiten Werkzeughälfte 13, 14 abzudichten.
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Nach
dem Abdichten zwischen dem Siegelunter- und Oberteil 13, 14 wird
in dem Siegelwerkzeug als erstes ein Vakuum über Vakuumleitungen im Siegeloberteil 14 erzeugt,
das die Oberfolie 18 nach oben zieht. Die Oberfolie 18 wird
im Siegeloberteil 14 zum Beispiel auf ca. 200–220°C erwärmt, damit
sie schrumpffähig
und „skinfähig” wird.
Dann wird über
Vakuumleitungen im Siegelunterteil 13 ein Vakuum erzeugt,
das die Verpackungsschale 12 stabil im Siegelunterteil 13 hält. Dann
wird ein Vakuum innerhalb der Packung erzeugt. Da alle Unterdrücke gleich
sind, fällt
erst bei der Belüftung
des Siegeloberteils 14 die Oberfolie 18 auf das
Produkt und es ist dabei das Ziel, dass sich die Oberfolie wie eine
Haut spannungsfrei um das Produkt und auf den Packungsboden legt.
Dabei entsteht eine Flächensiegelung
zwischen der Oberfolie 18 und dem Rand der Verpackungsschale 12 und
dem Bereich der Schaleninnenseite, der nicht vom Produkt belegt
ist. Es treten aber keine Schrumpfkräfte auf, so dass das Produkt
in Lage und Form erhalten bleibt. Der Siegelbereich wird hier als
die Fläche
der Verpackungsschalen 12 bezeichnet, die zum Abdichten
vorhanden ist. Bei dieser Skin-Technik gibt es keine sonst übliche, thermische
Siegelung am oberen Packungsrand. Zusätzlich kann am Rand der Verpackungsschale 12 bzw.
an der Oberfolie 18 eine Klebeschicht vorgesehen sein.
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Um
bei derartigen Skinverpackungen in einer Schalenverschließmaschine
eine faltenfreie Endverpackung zu erhalten, ist es notwendig, die
relativ dünne
(80–150 μm) Oberfolie 18 so
vorzuspannen, dass sie beim Schließen der Werkzeughälften 13, 14 allseitig
gespannt ist. Würde
die Oberfolie 18 ohne Vorspannung zwischen Siegelunter-
und Oberteil 13, 14 gehalten und dann durch Vakuum
an das Siegeloberteil 14 gezogen werden, um dort erwärmt zu werden,
besteht die Gefahr von Faltenbildung nach dem flächigen Versiegeln an und in
der Packung und vor allem im oberen Sichtbereich. Dies ist der Bereich, der
dem Kunden im Lebensmittelgeschäft
als erstes negativ auffällt.
Die bisherige Lösung
mit dem umlaufenden Vorsprung 15 und der Nut 16 brachte
diesbezüglich
eine deutliche Verbesserung, eine Faltenbildung konnte jedoch nicht
vollständig
ausgeschlossen werden.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine konstruktiv vereinfachte
und kleinere Siegelstation für
eine Verpackungsmaschine und ein schnelleres Verfahren zum Betreiben
derselben vorzusehen, wobei die Faltenbildung der Oberfolie weiter
reduziert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die Siegelstation mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Da
die Haltevorrichtung durch den Vorsprung und den elastischen Dichtring
gebildet sind, der in der Nut angeordnet ist, ist in vorteilhafter
Weise das Außenmaß der Werkzeuge
verringert bzw. der Siegelbereich kann vergrößert werden und es können größere oder
mehr Schalen im Werkzeug aufgenommen werden, ohne das Außenmaß zu verringern.
In vorteilhafter Weise kann auch die benötigte Folienmenge sowohl für die Unterfolie
als auch für die
Oberfolie verringert werden.
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Da
die Folie gemäß der Erfindung
nicht an bestimmten Punkten, sondern allseitig und kontinuierlich
umlaufend gehalten wird, kann die Faltenbildung weiter reduziert
werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt das Halten und Vorspannen der Oberfolie und das Abdichten
kontinuierlich, so dass das Siegeln schneller als üblich erfolgen
kann.
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Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand
der Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigen:
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1 eine
Ansicht einer Schalenverschließmaschine,
die eine der Siegelstation gemäß der Erfindung
aufweist;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Siegelunterteils einer Siegelstation
gemäß der Erfindung;
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3 eine
schematische Querschnittsansicht der Siegelstation gemäß der Erfindung
bei geöffneten
Werkzeughälften;
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4 eine
schematische Querschnittsansicht der Siegelstation gemäß der Erfindung
bei halb geschlossenen Werkzeughälften
und gehaltener Oberfolie; und
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5 eine
schematische Querschnittsansicht der Siegelstation gemäß der Erfindung
bei vollständig
geschlossenen Werkzeughälften
im abgedichteten Zustand; und
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6 eine
ausschnittartige Querschnittsansicht einer Siegelstation gemäß dem Stand
der Technik.
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Ein
Ausführungsbeispiel
einer Verpackungsmaschine gemäß der Erfindung
wird anhand einer Schalenverschließmaschine (Traysealer) unter
Bezugnahme auf die 1 beschrieben, wobei die Verpackungsmaschine
selbstverständlich
auch in einer anderen Bauart wie zum Beispiel als Tiefziehmaschine
ausgeführt
sein kann. Wesentlich ist, dass die Verpackungsmaschine eine Siegelstation
aufweist.
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Die 1 zeigt
die Schalenverschließmaschine
mit einem Gehäuse 23,
einem Zuführband 20, einer
oder mehreren Arbeitsstationen 21 wie zum Beispiel einer
Evakuier-, Siegel-, und Schneidstation, einem Abführband 22,
einer Folienspannvorrichtung 24, einer Be dienvorrichtung 25,
einer Folienzuführrolle 26 und
einem Folienrestaufwickler 27.
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Auf
dem Zuführband 20 und
dem Abführband 22 werden
Verpackungsschalen P (siehe 2) in die
Arbeitsstation 21 hinein bzw. aus ihr heraus transportiert.
Eine Oberfolie wird der Arbeitsstation 21 durch die Folienzuführrolle 26 zugeführt und
durch die Folienspannvorrichtung 24 gespannt. In der Arbeitsstation 21 wird
die Verpackungsschale P mit der Oberfolie versiegelt. Das Innere
der Verpackungen kann zusätzlich
evakuiert und/oder begast werden. Die Oberfolie kann in der Arbeitsstation 21 auch
zugeschnitten werden. Der entstandene Folienrest wird hinter der
Arbeitsstation 21 auf den Folienrestaufwickler 27 aufgewickelt.
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Im
folgenden werden anhand der 2 bis 5 Einzelheiten
der Siegelstation beschrieben.
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Die 2 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer ersten Werkzeughälfte in
Gestalt eines Siegelunterteils 3 einer Siegelstation gemäß der Erfindung. Im
Siegelunterteil 3 sind mehrere Nuten 8 zur Schneidung
eingearbeitet. Eine entsprechende Klinge ist im Siegeloberteil 4 vorgesehen
(nicht gezeigt). Das Siegelunterteil 3 nimmt eine Verpackungsschale 2 auf, und über dem
Siegelunterteil 3 befindet sich eine zweite Werkzeughälfte in
Gestalt eines Siegeloberteils 4, wie dies in den 3 bis 6 schematisch gezeigt
ist.
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Das
Siegelunterteil 3 und das Siegeloberteil 4 sind
relativ zueinander bewegbar, indem das Siegelunterteil 3 durch
eine nicht gezeigte Hubvorrichtung angehoben und abgesenkt wird.
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Im
Siegeloberteil 4 ist ein umlaufender Vorsprung 5 ausgebildet.
Im Siegelunterteil 3 ist eine umlaufende Nut 6 vorgesehen,
in die der Vorsprung 5 eindringt, wenn das Siegelunter-
und Oberteil 3, 4 aneinander anliegen. In der
Nut 6 ist ein elastischer Dichtring 7 angeordnet.
Der Vorsprung 5, die Nut 6 und der Dichtring 7 übernehmen
gleichzeitig die Funktionen als Haltevorrichtung, Vorspannvorrichtung
und Dichtvorrichtung.
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Wie
dies in den 3 bis 5 gezeigt
ist, hat der Dichtring 7 vorzugsweise ein hohles Profil. Eine
erhöhte
Dichtwirkung kann erreicht werden, wenn der obere und der untere
Abschnitt des hohlen Dichtrings 7 beim Komprimieren miteinander
in Kontakt gelangen. Dadurch können
eine hohe Druckkraft und eine gute Abdichtung bei vergleichsweise
geringem Hub erzielt werden.
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Vorzugsweise
besteht der Dichtring 7 aus Silikon.
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Die
Arbeitsweise der Siegelstation wird im Folgenden mit den 3 bis 5 beschrieben:
Gemäß der 3 wurde
das Siegelunterteil 3 durch die Hubvorrichtung abgesenkt,
und die Oberfolie 1 ist zwischen dem Siegelunterteil 3 und
dem Siegeloberteil 4 etwa in Höhe des Vorsprungs 5 angeordnet.
Im Siegelunterteil 3 befindet sich die Verpackungsschale 2.
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Gemäß der 4 wurde
das Siegelunterteil 3 durch die Hubvorrichtung angehoben,
so dass der Vorsprung 5 die Oberfolie 1 in Kontakt
mit dem Dichtring 7 bringt, so dass die Oberfolie 1 dazwischen
gehalten wird. Beim Weiterbewegen des Siegelunterteils 3 zu
dem Siegeloberteil 4 zieht der Vorsprung 5 die
gehaltene Oberfolie 1 in die Nut 6 und spannt
sie somit allseitig und kon tinuierlich umlaufend vor. Gleichzeitig
wird die Oberfolie 1 weiterhin zwischen dem Vorsprung 5 und
dem elastischen Dichtring 7 gehalten.
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Gemäß der 5 wurde
das Siegelunterteil 3 durch die Hubvorrichtung kontinuierlich
weiter angehoben, so dass der elastische Dichtring 7 durch den
Vorsprung 5 weiter komprimiert wurde. Dadurch wird zwischen
dem Siegelunterteil 3 und dem Siegeloberteil 4 abgedichtet.
Das Siegelunterteil 3 und das Siegeloberteil 4 liegen
schließlich
aneinander an, wobei die Oberfolie 1 zwischen ihnen gehalten
wird. Somit entsteht eine geschlossene Kammer durch das Siegeloberteil
und das Siegelunterteil mit der Möglichkeit zum Evakuieren und/oder
Begasen.
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Das
Anheben des Siegelunterteils 3 zum Siegeloberteil 4 zum
Halten, Vorspannen und Abdichten erfolgt vorzugsweise kontinuierlich
in einer einzigen Hubbewegung.
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Der
Schutzumfang beschränkt
sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern er umfasst
weitere Änderungen
und Abwandlungen, sofern diese innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche definierten
Umfangs fallen.
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Der
Dichtring 7 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel ein hohles Profil.
Zusätzlich
oder stattdessen kann der Dichtring 7 im unbelasteten Zustand eine
Breite aufweisen, die gleich oder kleiner ist als eine Breite der
Nut 6. Eine erhöhte
Dichtwirkung kann erreicht werden, wenn der Dichtring 7 beim Komprimieren
mit den umgebenden Seitenflächen der
Nut 6 Kontakt gelangt. Dadurch können ebenfalls eine hohe Druckkraft
und eine gute Abdichtung bei vergleichsweise geringem Hub erzielt
werden.
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Anstelle
der Nut 6 kann nur ein einseitiger, innerer Absatz in der
entsprechenden Werkzeughälfte ausgebildet
sein. Der Dichtring 7 umläuft den Absatz.
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Der
Dichtring muss kein vorgefertigtes Teil sein. Er kann auch durch
eine Flüssigkeit
oder ein Gel gebildet sein, die im flüssigen oder gelartigen Zustand
in die Nut 6 eingespritzt oder aufgetragen wurden und danach
aushärten.
Der Dichtring kann auch aus einem geschäumten Material wie zum Beispiel Urethan
bestehen, der in die Nut 6 eingebracht wurde.
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Die
Erfindung ist nicht nur bei Schalenverschließmaschinen anwendbar, sondern
auch bei anderen Verpackungsmaschinen wie zum Beispiel bei Tiefziehmaschinen.