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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine mit einer Formstation, die Mulden in eine Folienbahn einformt, wobei ein Heizelement die Folienbahn vor dem Verformen erwärmt.
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Die gattungsgemäßen Verpackungsmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen Verpackungsmaschinen, die in der Regel taktweise arbeiten, wird in eine plane Folienbahn eine Mulde durch Tiefziehen eingeformt. Dafür muss die Folienbahn vor dem Tiefziehen mit einem Heizelement erwärmt werden. Kommt es nun beispielsweise bedingt durch geringe Taktleistungen und/oder Produktionsunterbrechungen, beispielsweise bei einem Folien- und/oder Etikettenwechsel oder wenn nicht ausreichende Mengen an zu verpackendem Produkt zur Verfügung gestellt werden können, zu einer so genannten Start-Stoppsituation, passiert es häufig, dass aufgrund veränderter Heiztemperaturen beim Wiederanfahren schlechte Trays geformt werden.
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Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verpackungsmaschine und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem die oben genannten Probleme nicht auftreten.
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Gelöst wird die Aufgabe mit einer Verpackungsmaschine mit einer Formstation, die Mulden in eine Folienbahn einformt, wobei ein Heizelement die Folienbahn vor dem Verformen erwärmt und das Heizelement eine Vielzahl von Heizmitteln aufweist, die einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind und wobei das Heizelement zusätzlich ein Wärmetauscherelement aufweist.
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Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt.
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Gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung oder einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verpackungsmaschine ein Siegelwerkzeug auf, mit dem eine Oberfolie an die Verpackungsmulde siegelbar ist, wobei das Siegelwerkzeug ein Heizelement zu dessen Erwärmung aufweist, und das Heizelement ein Heizmittel aufweist und das Heizelement zusätzlich ein Wärmetauscherelement aufweist.
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Die zu diesem erfindungsgemäßen Gegenstand gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen.
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Die folgenden Ausführungen gelten für beide erfindungsgemäßen Verpackungsmaschinen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine, insbesondere eine sogenannte „From-Fill-Seal”-Verpackunsmaschine. Bei einer solchen Verpackungsmaschine werden in eine Unterfolie Verpackungsmulden eingeformt, die anschließend mit dem Verpackungsgut befüllt und sodann mit einer Oberfolie, die an die Unterfolie gesiegelt wird, verschlossen wird. Derartige Verpackungsmaschinen arbeiten in der Regel taktweise, d. h. semikoninuierlich.
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Erfindungsgemäß weist diese Verpackungsmaschine ein Heizelement auf, das über mindestens ein, vorzugsweise mehrere Heizmittel verfügt, die einzeln und/oder gruppenweise ansteuerbar sind und mit dem die Folienbahn oder das Siegelwerkzeug beheizt wird. Bei dem Heizmittel handelt es sich vorzugsweise um eine elektrisch beheizbare Heizpatrone. Weiterhin erfindungsgemäß weist das Heizelement mindestens ein Wärmetauscherelement auf, mit dem das gesamte Heizelement oder lokale Bereiche des Heizelementes unabhängig von der Heizleistung der Heizmittel geheizt oder gekühlt werden kann/können. Dadurch kann, insbesondere im Fall einer Start-Stoppsituation, wenn plötzlich keine Heizleistung mehr abgenommen wird, ein Überheizen des Heizelementes verhindert werden. Dadurch werden bei einem Wiederanfahren der Maschine sofort gute Trays produziert. Im Siegelbereich werden sofort gute Siegelergebnisse erzielt. Alternativ oder zusätzlich kann das Wärmetauscherelement dazu eingesetzt werden das Heizelement beim normalen Betrieb der Verpackungsmaschine zu kühlen, um gezielt einen Temperaturgradienten in der aufzuheizenden Folienbahn zu erzielen, was beim Tiefziehen vorteilhaft sein kann. Eine Kühlung des Heizelementes kann auch beim Siegeln, insbesondere beim Siegeln von schrumpffähigen Folien, sinnvoll sein, weil dadurch lediglich der Siegelrahmen und nicht das gesamte Siegelwerkzeug erwärmt werden kann. Dadurch kann Schrumpfen der Folie beim Siegeln zumindest vermindert werden.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wärmetauscherelement um eine Element, das von einem Strom durch- und/oder umströmt wird. Dieser Strom umfasst ein Wärmetauschermedium, beispielsweise Wasser, Öl oder dergleichen, mit dem Wärme an das Heizmittel übertragen oder von diesem abgeführt werden kann. Insbesondere handelt es sich bei dem Wärmetauscherelement um einen Kanal, der in das Heizmittel, beispielsweise spanabhebend, eingefügt und von dem Wärmetauschermedium durchströmt wird. Dieser Kanal verläuft insbesondere so, dass in gewissen Bereichen gezielt lokal Wärme zu- oder abgeführt werden kann. Vorzugsweise ist der Kanal so vorgesehen, dass sich in ihm keine Ablagerungen bilden können und dass er einfach reinigbar ist.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Strom um einen Kreislaufstrom. In diesem Kreislaufstrom ist besonders bevorzugt ein Wärmetauscher angeordnet, durch den der Kreislaufstrom heiz- oder kühlbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist in dem Kreislauf ein Wärme-/Kältespeicher angeordnet. Diese bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, dass das Heizelement besonders schnell aufgeheizt bzw. abgekühlt werden kann und/oder dass die aus dem Heizelement abgeführte Energie nicht verloren geht.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erwärmung und/oder Siegelung einer Folienbahn mit einem Heizelement, bei dem das Heizelement bei einer Produktionsunterbrechung und/oder bei einer geringen Taktleistung mit einem Wärmetauscherelement gekühlt wird.
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Die zu den erfindungsgemäßen Verpackungsmaschinen gemachten Ausführungen gelten für das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen und umgekehrt.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorgesehen, dass bei einer Produktionsunterbrechung, die insbesondere dann auftritt, wenn eine der beiden Folienbahnen und/oder die Etikettenrolle ausgewechselt werden muss und/oder bei einer Produktionsverlangsamung (geringere Taktleistung), die insbesondere dann auftritt, wenn nicht ausreichendes zu verpackendes Produkt zur Verfügung gestellt werden kann, das Heizelement gekühlt wird. Dadurch kann eine Beschädigung der jeweiligen Folienbahn zumindest vermindert werden. In einer derartigen Situation muss die Verpackungsmaschine angehalten werden und dann wird lokal oder vollständig das Heizelement mit einem vorhandenen Wärmetauscherelement gekühlt.
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Vorzugsweise wird beim Wiederanfahren das Heizelement von dem Wärmetauscherelement und von dem Heizelement zeitweise beheizt.
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Vorzugsweise wird das Heizelement von den Wärmetauscherelement lokal geheizt oder gekühlt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der 1 bis 3 erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein. Die Erläuterungen gelten für alle Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen.
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1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine.
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2 zeigt das Heizelement der Verpackungsmaschine.
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3 zeigt den Kreislauf.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine. Eine Unterfolie 42 wird von einer Rolle abgerollt und zunächst mit einem Heizelement 1 erwärmt. Nachfolgend wird die Unterfolie in einer Formstation 43 tiefgezogen. Diese Formstation 43 weist ein Oberwerkzeug 44 und ein Unterwerkzeug 45, das auf einer Auflage 46 angeordnet ist, auf. Wie durch den Doppelpfeil dargestellt, ist die Auflage 46 und damit das Unterwerkzeug 45 vertikal verschiebbar. Sobald die Verpackungsmulden 3 in die Unterfolienbahn 42 eingeformt sind, werden sie mit dem Verpackungsgut 54 befüllt. Anschließend bevor die Verpackungsmulden in die Siegelstation 48 gelangen, werden mittels einer Stanze Löcher in die Unterfolie gestanzt, die für den Gasaustausch in der Verpackung innerhalb der Siegelstation benötigt werden. In der Siegelstation 48 wird eine Oberfolie 55 auf die Unterfolie 42 gesiegelt und somit die Verpackungen geschlossen. In einem speziellen Fall kann auch die Oberfolie mittels eines Heizelementes 1 aufgewärmt und sodann mittels des Tiefziehwerkzeuges 44 tiefgezogen. Diese Tiefziehung kann dazu dienen, einen gewölbten Deckel für die Verpackungen zur Verfügung zu stellen. Die Tiefziehung kann jedoch auch dazu dienen die Oberfolie schrumpffähig zu machen. Auch die Siegelstation weist ein Oberwerkzeug 49 und ein Unterwerkzeug 50 auf, die beim Siegeln gegeneinander gepresst werden. In dem Oberwerkzeug 49 befindet sich ein Siegelrahmen, der ebenfalls mittels eines Heizelementes beheizt wird. Die nunmehr geschlossenen Verpackungen werden abschließend in einer Schneidstation 51 vereinzelt. Die Querschneidung der Schneidstation weist ebenfalls ein Oberwerkzeug 52 und ein Unterwerkzeug 53 auf, wobei das Unterwerkzeug 53 wiederum vertikal verschiebbar ist.
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2 zeigt ein Heizelement 1, das zur Erwärmung der Unter- und der Oberfolie herangezogen werden kann bzw. das sich auch in den Siegelwerkzeugen 49, 50 der Siegelstation 48 befinden kann. Dieses Heizelement weist in dem vorliegenden Fall eine Vielzahl von Heizmitteln 2 auf, die in einem ganz bestimmten gleichmäßigen oder ungleichmäßigen, vorzugsweise gleichmäßigen, Muster angeordnet sind. Bei den Heizmitteln handelt es sich vorzugsweise um Heizpatronen. Die Heizmittel 2 sind einzeln oder gruppenweise, vorzugsweise einzeln, von einem Steuerungselement ansteuerbar, d. h. beheizbar. Mit der Steuerung können die Heizmittel an- oder abgeschaltet werden bzw. kann ihre Heizleistung reguliert werden. Somit ist ein ganz bestimmtes Temperaturprofil in der jeweiligen Folie bzw. bei dem Siegelvorgang erzielbar. Im Falle eines Formatwechsels, das heißt, wenn andere Verpackungen hergestellt werden sollen, kann mittels der Steuerung der Verpackungsmaschine eine andere gewünschte Temperaturverteilung eingestellt werden. In diesem Fall werden dann andere oder zusätzliche Heizmittel angesteuert oder mit einer unterschiedlichen Heizleistung betrieben. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, dass das Heizmittel einfach auf das jeweils herzustellende Format angepasst werden kann. Erfindungsgemäß weist das Heizelement zusätzlich ein Wärmetauscherelement 5 auf, das in dem vorliegenden Fall als Kanal, der zwischen den Heizpatronen angeordnet ist, zur Verfügung gestellt wird. Dieser Kanal wird von einem Wärmetauschermedium, beispielsweise Wasser, Öl oder dergleichen durchströmt und führt insbesondere lokal entweder Wärme zu oder ab. Dadurch ist es möglich, beispielweise bei einer Produktionsverlangsamung oder einem Produktionsstopp das Heizelement 1 zu kühlen, so dass die davor liegende Folienbahn nicht beschädigt, insbesondere nicht überhitzt wird. Vorzugsweise ist das Wärmetauscherelement 5 so in dem Heizelement angeordnet, dass auch eine gezielte lokale Kühlung der Folienbahn möglich ist, wodurch ein Temperaturgradient in der Folienbahn erzielbar ist, was sich insbesondere beim Tiefziehen der Folienbahn positiv auswirkt.
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Bei der Ausführungsform gemäß 3 ist das Heizelement in einem Heizmittelkreislauf 6 angeordnet, der zusätzlich einen Wärmetauscher 7 aufweist. Mittels dieses Wärmetauschers kann das Wärmetauschermedium, das in dem Kreislauf 6 im Kreis geführt wird, aufgeheizt oder abgekühlt werden. Der Wärmetauscher 7 muss selbst je nach Anforderung temperiert werden, dies kann beispielsweise mit einem Sekundärkreis 8 erfolgen, der eine Wärmequelle oder ein Wärmesenke aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist dieser Sekundärkreis zusätzlich einen Wärme-/Kältespeicher 9 auf. Bei dem Wärmespeicher handelt es sich insbesondere um gespeicherte Wärme, die dem Heizelement 1 entzogen worden ist. Dieser Wärmespeicher 9 kann insbesondere dazu eingesetzt werden, bei einem Wiederstart der Produktion, das Heizelement 1 möglichst schnell und/oder Energie sparend aufzuheizen. Der Fachmann verseht, dass der Wärmespeicher auch in dem Heizmittelkreislauf 6 vorgesehen sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heizelement
- 2
- Heizmittel, Heizpatrone
- 3
- Verpackungsmulde
- 4
- Verpackungsmaschine
- 5
- Wärmetauscherelement
- 6
- Strom, Kreislauf
- 7
- Wärmetauscher
- 8
- Sekundärkreis
- 9
- Wärme-/Kälte-Speicher
- 42
- Unterfolienbahn
- 43
- Formstation
- 44
- Oberwerkzeug der Formstation
- 45
- Unterwerkzeug der Formstation
- 46
- Auflage des Unterwerkzeuges der Formstation
- 48
- Siegelstation
- 49
- Oberwerkzeug der Siegelstation
- 50
- Unterwerkzeug der Siegelstation
- 51
- Schneidstation
- 52
- Oberwerkzeug der Schneidstation
- 53
- Unterwerkzeug der Schneidstation
- 54
- Verpackungsgut
- 55
- Oberfolie
- 56
- Stanzen
