DE102013015638A1

DE102013015638A1 - Device for producing a composite packaging

Info

Publication number: DE102013015638A1
Application number: DE102013015638.6A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Richter; Martin Berger
Original assignee: SIG Technology AG
Current assignee: SIG Combibloc Services AG
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2015-03-26
Also published as: EP3049333A1; WO2015040026A1; CN105579349B; CN105579349A; EP3049333B1

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Vorrichtung zum Verschließen von einer mit einem inkompressiblen fluiden Füllgut gefüllten und aus einem zylinderartigen Mantel gebildeten Verbundpackung (P), wobei die Vorrichtung in einem getakteten Betrieb betreibbar ist und mehrere nacheinander angeordnete Bearbeitungsstationen (1, 6, 7, 8, 9) umfasst, wovon eine Bearbeitungsstation (8) eine Anpresseinrichtung (12) umfasst, mittels der die beim Verschließen entstandenen Falzüberstände (11) gegen die Bodenfläche der Packung (P) anpressbar sind, wobei die Anpresseinrichtung (12) im Wesentlichen senkrecht gegen die Bodenfläche bewegbar angeordnet ist. Um eine sichere und stabile Verbindung der einen Teilbereich des Packungsbodens bildenden Falzüberstände (11) mit dem Packungsboden zu gewährleisten und eine Beschädigung auch einzelner Laminatschichten der Verbundverpackung zuverlässig zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Anpresseinrichtung (12) wenigstens eine Dämpfungseinrichtung (18, 18') oder wenigstens ein Dämpfungselement (18'') aufweist. Auch betrifft die Erfindung eine Verwendung der vorgenannten Vorrichtung zum Verpacken von Nahrungsmitteln, insbesondere von aseptisch abgefüllten Nahrungsmitteln.Shown and described is a device for closing a composite packing (P) filled with an incompressible fluid filling material and formed from a cylindrical casing, wherein the device can be operated in a pulsed operation and several processing stations (1, 6, 7, 8, 9), of which a processing station (8) comprises a pressing device (12) by means of which the fold overhangs (11) formed during closing can be pressed against the bottom surface of the package (P), wherein the pressing device (12) substantially perpendicular to the bottom surface is movably arranged. In order to ensure a secure and stable connection of the folding overhangs (11) forming a partial region of the package bottom to the package bottom and to reliably prevent damage to individual laminate layers of the composite packaging, the invention provides that the pressing device (12) comprises at least one damping device (18, 18 ') or at least one damping element (18' '). Also, the invention relates to a use of the aforementioned device for packaging food, in particular of aseptically filled food.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen von einer mit einem inkompressiblen fluiden Füllgut gefüllten und aus einem zylinderartigen Mantel gebildeten Verbundverpackung, wobei die Vorrichtung in einem getakteten Betrieb betreibbar ist und mehrere nacheinander angeordnete Bearbeitungsstationen umfasst, wovon eine Bearbeitungsstation eine Anpresseinrichtung aufweist, mittels der die beim Verschließen entstandenen Falzüberstände gegen die Bodenfläche der Packung anpressbar sind, wobei die Anpresseinrichtung im Wesentlichen senkrecht gegen die Bodenfläche bewegbar angeordnet ist.The invention relates to a device for closing a filled with an incompressible fluid filling material and formed from a cylindrical shell composite packaging, the device is operable in a timed operation and comprises a plurality of successively arranged processing stations, of which a processing station has a pressing device by means of the Closing Falzüberstände incurred are pressed against the bottom surface of the pack, wherein the pressing device is arranged substantially perpendicular to the bottom surface movable.

Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung zum Verpacken von Nahrungsmitteln, insbesondere von aseptisch abgefüllten Nahrungsmitteln.Furthermore, the invention relates to a use of such a device for packaging food, in particular of aseptically filled foods.

Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Verbundpackungen sind aus der Patentliteratur und der Praxis in zahlreichen Varianten seit den 30er Jahren des vorigen Jahrhunderts in Europa bekannt. Unter Verbundpackungen werden Packungen aus einem Packstoff verstanden, der aus mehreren vollflächig, beispielsweise durch Coextrusion, miteinander verbundenen Materialien, etwa Karton und Kunststoff, besteht. Von einer vollflächigen Verbindung spricht man bei derartigen Verbunden beziehungsweise Laminaten auch dann, wenn beispielsweise eines der Verbundmaterialien bereits vor dem Verbinden eine Aussparung, beispielsweise eine Ausstanzung im späteren Öffnungsbereich, aufweist.Apparatuses and methods for producing composite packages have been known in patent literature and practice in numerous variations since the 1930's in Europe. Composite packs are packs made of a packaging material which consists of several full-surface, for example by coextrusion, interconnected materials, such as cardboard and plastic. A full-surface connection is also used in such composites or laminates if, for example, one of the composite materials already has a recess, for example a punched-out part in the later opening region, prior to joining.

Die Verbundpackungen dienen dann Nahrungsmitteln als Transport- und oder Schutzverpackung, wobei die Nahrungsmittel im Allgemeinen flüssige oder pastöse Zustände aufweisen. Beispielsweise kann es sich hier um Getränke, Suppen, Joghurt Pudding, Saucen oder dergleichen handeln.The composite packages then serve food as a transport and or protective packaging, the foodstuffs generally having liquid or pasty states. For example, these may be drinks, soups, yogurt pudding, sauces or the like.

Zur Herstellung von Verbundverpackung haben sich zwei grundsätzliche Verfahren etabliert:
Bei einem ersten Verfahren werden aus von einer Rolle abgezogenem Bahnmaterial Schläuche in axialer Richtung um einen Fülldorn gebildet, die im kontinuierlichen Betrieb befüllt und zu kissenartigen Behältnissen verschlossen werden. Diese kissenartigen Behältnisse werden dann vereinzelt und in weiteren Schritten zu kompakten Gebilden, insbesondere quaderförmigen Kartons, umgeformt. Bei diesem Umformungsprozess werden auch die im vorgenannten Schritt entstehenden Falzüberstände, die der Fachmann häufig auch als „Ohren” bezeichnet, an die Packungsaußenseite angelegt und mit dieser verbunden, das heißt im Allgemeinen verschweißt oder verklebt. Dies geschieht entweder in einem laufenden Prozess, wobei die Verbindung durch einen Wälzprozess vollzogen wird, oder in einem getakteten Verfahren, wobei die umzuformende Verpackung in einer Station angehalten und durch ein Presswerkzeug mit gegen die gefüllte Packung wirksam werdenden Druck beaufschlagt wird. Dabei ist es üblich, dass die „Ohren” auf der späteren Packungsbodenseite nach innen gefaltet werden, also einen Teil der vorgesehenen Standfläche der Packung ausbilden.For the production of composite packaging, two basic methods have been established:
In a first method, hoses are formed in the axial direction around a Fülldorn from drawn off a roll of web material hoses, which are filled in continuous operation and sealed to pillow-like containers. These pillow-like containers are then separated and converted in further steps to compact structures, in particular cuboid boxes. In this forming process, the fold overhangs which are formed in the abovementioned step and which the person skilled in the art also frequently refers to as "ears" are applied to the outer side of the pack and joined to it, that is to say generally welded or glued. This is done either in a running process, wherein the connection is made by a rolling process, or in a clocked process, wherein the package to be formed is stopped in a station and acted upon by a pressing tool with acting against the filled packing pressure. It is common that the "ears" are folded inwards on the later package bottom side, so form a part of the intended footprint of the pack.

Bei einem zweiten Verfahren werden aus dem ebenfalls zunächst als Bahnmaterial vorliegenden Laminat in einem weit vor der Fülleinrichtung vorgelagerten Prozessschritt zunächst einzelne Zuschnitte erzeugt und aus diesen durch Siegelung einer Längsnaht zylinderartige Packungsmäntel aus einzelnen Zuschnitten hergestellt. Diese Mäntel können dann in einer Füllvorrichtung bereits zu einem relativ stabilen und nur noch zur Fülldüse hin offenen Behälter umgeformt werden. Auch bei diesem Typ einer Verbundverpackung und dessen Herstellungsverfahren ist es üblich, dass die „Ohren” auf der späteren Packungsbodenseite nach innen gefaltet werden, also einen Teil der vorgesehenen Standfläche der Packung ausbilden. Hierbei soll die Packung jedoch möglichst nur auf den vier Kanten der Bodenfläche stehen, so dass die Ohren im Inneren des von der Packung umhüllten Parallelepipeds angeordnet sein müssen.In a second method, individual blanks are first of all produced from the laminate initially also present as a web material in a process step which precedes the filling device, and from these by sealing a longitudinal seam, cylinder-like packing coats are produced from individual blanks. These coats can then be reshaped in a filling device already to a relatively stable and only to the filling nozzle open container. Also in this type of composite packaging and its manufacturing process, it is common that the "ears" are folded on the later package bottom side inward, so form part of the intended footprint of the pack. In this case, however, the package should as far as possible stand only on the four edges of the bottom surface, so that the ears must be arranged inside the parallelepiped enveloped by the package.

Da die vorgefertigte Packung bei der Ausbildung Ihres Bodens im Allgemeinen noch nicht befüllt ist, können hier zwei formgebende Werkzeuge gegeneinander arbeiten. Somit herrschen definierte und insbesondere vom rasch änderbaren Verhalten eines Packungsinhaltes unabhängige Betriebsbedingungen.Since the prefabricated packing in the training of your soil is generally not filled, here two forming tools can work against each other. Thus, defined operating conditions and, in particular, the rapidly changeable behavior of a package contents prevail independent operating conditions.

Das zweitgenannte Verfahren ist zwar aufwendiger als das erste Verfahren, ist aber in besonderem Maße geeignet, hochwertige und stabile Verbundverpackungen zu erzeugen, und wird deshalb beinahe ausschließlich für die Herstellung von Verbundverpackungen herangezogen, an die besonders hohe Anforderungen gestellt werden.Although the latter method is more complicated than the first method, it is particularly suitable for producing high-quality and stable composite packaging, and is therefore used almost exclusively for the production of composite packaging which is subject to particularly stringent requirements.

Solche Verpackungen fasst der Fachmann unter dem Begriff „aseptische” Verpackungen zusammen, die vor allem dem langen Schutz hochwertiger Nahrungsmittel dienen. Zudem bieten sich derartige, meist quaderförmig ausgebildete Verpackungen auch zur Aufnahme von großen Füllvolumina von 1,5 Litern oder sogar über 2 Litern an.Those skilled in the art summarize such packaging under the term "aseptic" packaging, which primarily serves the long-term protection of high-quality foods. In addition, such packages, which are generally rectangular in shape, are also suitable for accommodating large filling volumes of 1.5 liters or even more than 2 liters.

Es kann jedoch aus ästhetischen und/oder funktionalen Gründen gewünscht sein, Verpackungen herzustellen, die nicht entlang ihrer gesamten Höhe eine konstante Querschnittsfläche aufweisen, also nicht durchgehend quaderförmig sind. Dies ermöglicht zunächst eine ansprechende Form der Verpackung, da die Packung eine verbesserte Haptik aufweisen kann oder der Übergang von der großen Querschnittsfläche des Packungskorpus, insbesondere des Packungsbodens, zu der kleineren Querschnittsfläche der Packungsöffnung, insbesondere eines mit dem Packungskorpus verbundenen Ausgießelements, gleichmäßig erfolgen kann. Die gleichmäßige Abnahme der Querschnittsfläche hat zudem die technische Wirkung, dass die einen (flüssigen) Inhalt enthaltene Packung restlos entleert werden kann, ohne sie absolut senkrecht mit dem Ausgießelement nach unten halten zu müssen. Der obere Bereich der Verpackung kann insoweit die Funktion eines Trichters ausführen. Ein ausgezeichnetes Ausgießverhalten ergibt sich dann, wenn der obere Bereich in Form eines Pyramidenstumpfes ausgebildet ist, auf dessen Deckfläche das Ausgießelement angeordnet ist.However, for aesthetic and / or functional reasons, it may be desirable to produce packages which do not have a constant cross-sectional area along their entire height, ie are not continuous cuboid. This initially allows an attractive form of packaging, since the pack has an improved feel or the transition from the large cross-sectional area of the packing body, in particular the packing bottom, to the smaller cross-sectional area of the packing opening, in particular of a pouring element connected to the packing body, can take place uniformly. The uniform decrease in the cross-sectional area also has the technical effect that the pack containing a (liquid) content can be completely emptied without having to keep it absolutely perpendicular to the pouring down. The upper portion of the package can perform the function of a funnel insofar. An excellent pouring behavior results when the upper region is in the form of a truncated pyramid, on the top surface of which the pouring element is arranged.

Die Herstellung derartiger Verbundverpackungen stellt jedoch besondere Anforderungen an die Maschinen, auf denen die Verpackungen hergestellt werden. Zudem sind die Verfahrensschritte gegenüber Verfahren zur Herstellung quaderförmiger Verpackungen anzupassen. Insbesondere muss der als Pyramidenstumpf ausgebildete obere Bereich der Verpackung vor dem Befüllen ausgebildet sein, was eine Befüllung über die den späteren Packungsboden ausbildende Seite der Verpackung notwendig macht.However, the production of such composite packages makes special demands on the machines on which the packaging is produced. In addition, the process steps are to be adapted to methods for producing parallelepipedic packages. In particular, the upper region of the packaging designed as a truncated pyramid must be formed before filling, which makes it necessary to fill it via the side of the packaging which forms the later package bottom.

Mit anderen Worten wird die Verpackung „auf dem Kopf stehend” durch den Füllbereich der Vorrichtung zur Herstellung einer Verpackung geführt. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbundverpackung sind aus der WO 2012/062565 A1 bekannt.In other words, the package is guided "upside down" through the filling area of the device for producing a package. An apparatus and a method for producing such a composite package are known from WO 2012/062565 A1 known.

Bei der Herstellung des Packungsbodens dieser, durch ihre äußere Formgebung und ihre Handhabbarkeit als besonders wertig anzusprechenden, Verpackung muss also auf den eingangs beschriebenen Vorteil definierter Arbeitsparameter verzichtet und der Boden bei seiner Ausbildung gegen den bereits verfüllten Packungsinhalt gefaltet und gepresst werden.In the preparation of the package bottom of this, to be addressed by their external shape and their handling as particularly valuable, packaging must therefore be dispensed with the advantage described above defined working parameters and folded the floor in his training against the already filled package contents and pressed.

Aus der EP 0 819 602 B1 ist eine Faltklappenverbindungsvorrichtung zur Herstellung einer Verbundverpackung bekannt, die jedoch aus von einer Rolle abgezogenem Bahnmaterial über einem Abfülldorn in einem kontinuierlichen Prozess erzeugt ist. Die offenbarte Faltklappenverbindungsvorrichtung bearbeitet innerhalb einer einzigen Pressstation drei Packungsseiten, so dass bereits aus diesem Grund eine Lastverteilung auf die zu erzeugenden Verbindungsstellen eher zufällig bleibt und beispielsweise von der relativen Lage der zu bearbeitenden Verbundpackung innerhalb des Transporteurs abhängig ist. Lokale Überbelastungen in den Pressbereichen sind dabei zu erwarten.From the EP 0 819 602 B1 there is known a folding flap joining apparatus for producing a composite package which, however, is made from sheet material drawn from a roll over a filling mandrel in a continuous process. The disclosed folding flap connection device processes three sides of the package within a single pressing station, so that for this reason a load distribution on the joints to be produced remains rather random and depends, for example, on the relative position of the composite package to be processed within the conveyor. Local overloads in the pressing areas are to be expected.

Bei Vorrichtungen gemäß Stand der Technik besteht also aus den im Folgenden aufgezeigten Zusammenhängen eine hohe Gefahr, wenigstens eine der flächig miteinander verbundenen Laminatschichten so weit zu verletzen oder zu beschädigen, dass die Schutzwirkung der Verbundverpackung in wenigstens einer Eigenschaft geschwächt oder im schlimmsten Fall sogar unwirksam wird: Das Laminat einer Verbundverpackung ist in der Regel heute im Wesentlichen durch eine Trägerschicht gebildet, etwa durch einen Karton mit einem Flächengewicht von etwa 120 g/m² bis etwa 350 g/m², der an seiner Außenseite in der Regel mit einer Polymerschicht – in der Regel aus Polyethylen (PE) – versiegelt ist, die den Karton beispielsweise vor einer Durchfeuchtung von außen schützt, aber auch als schmelzbare Siegelschicht an den zu erzeugenden Verbindungsstellen, insbesondere den Bereichen in denen die Falzüberstände mit der Außenseite des Packungskorpus verbunden werden, dienen kann.In devices according to the prior art, therefore, there is a high risk of violating or damaging at least one of the laminar layers connected to one another in such a way that the protective effect of the composite packaging is weakened in at least one property or even rendered ineffective in the worst case The laminate of a composite packaging is generally formed today essentially by a carrier layer, for example by a cardboard with a basis weight of about 120 g / m ² to about 350 g / m ² , which on its outside usually with a polymer layer, usually polyethylene (PE) - is sealed, which protects the carton, for example, from moisture penetration from the outside, but also serve as a fusible sealing layer at the connection points to be created, in particular the areas in which the Falzüberstände are connected to the outside of the package can.

Wenn die Verbundverpackung in der aseptischen Fülltechnik verwendet werden soll, ist die Trägerschicht auf ihrer Innenseite mit einer Barriere-Schicht (meist einer Al-Folie) versehen, wobei zwischen Trägerschicht und Barriere-Schicht eine Haftschicht angeordnet ist, um den notwendigen Halt zu vermitteln. Ganz innen ist dann wieder eine Polymerschicht vorgesehen. Zu derartigen Aufbauten sind zahlreiche Varianten aus dem Stand der Technik bekannt, wobei Anzahl, eingesetztes Material und Materialstärke von Laminattyp zu Laminattyp stark variieren können. In jedem Fall gilt aber, dass auf Grund der unterschiedlichen Eigenschaften der das Laminat bildenden Materialien und deren vorliegenden Schichtstärken die einzelnen Schichten unterschiedlich auf mechanische Belastungen reagieren. Zudem entwickeln auch die Verbindungen unter den einzelnen Schichten, entsprechend der bei der Herstellung des Laminats und dessen Weiterverarbeitung eingestellten Prozessparameter, unterschiedliche Eigenschaften.If the composite packaging is to be used in the aseptic filling technique, the carrier layer is provided on its inside with a barrier layer (usually an Al foil), wherein an adhesive layer is arranged between the carrier layer and the barrier layer in order to provide the necessary hold. On the inside, a polymer layer is again provided. Numerous variants of the prior art are known for such structures, wherein the number, material used and material thickness of laminate-type to laminate-type can vary greatly. In any case, however, due to the different properties of the laminate-forming materials and their present layer thicknesses, the individual layers react differently to mechanical stresses. In addition, the compounds under the individual layers also develop different properties according to the process parameters set during the production of the laminate and its further processing.

Wird nun Druck auf die fertig zu stellende und bereits mit einem inkompressiblen fluiden Füllgut gefüllten Verbundpackung ausgeübt, entstehen an mehreren Bereichen des Packungskörpers Verwölbungen, die Zug- und Druck, aber auch Biegespannungen an den Laminatschichten hervorrufen.If pressure is now exerted on the composite pack that is to be finished and already filled with an incompressible fluid substance, warping occurs on several areas of the packing body, causing tension and pressure, but also bending stresses on the laminate layers.

Zudem arbeiten moderne Füllmaschinen heute mit Taktzeiten von etwa 0,7 Sekunden bis etwa 1,2 Sekunden, sodass eine einzige Vorrichtung zur Herstellung einer Verbundverpackung, die im Allgemeinen einen Teil einer Füllmaschine darstellt oder mit dieser verbunden ist und beispielsweise 6 parallel angeordnete Produktionsstränge beherbergt, mehrere tausend Verbundverpackungen pro Stunde fertig stellen kann.In addition, today's filling machines operate at cycle times of from about 0.7 seconds to about 1.2 seconds, such that a single apparatus for producing a composite package, which is generally part of or associated with a filling machine and houses, for example, 6 parallel production lines, can finish several thousand composite packages per hour.

Aus diesem Grund muss auch der Anpressvorgang unter einer sehr hohen Geschwindigkeit vollzogen werden. Da der Verbindungsvorgang, also das Verkleben oder Verschweißen der zu verbindenden Bereiche stets eine Funktion aus Druck und Einwirkzeit ist, bleibt bei einer auf Grund der zu erzielenden hohen Taktzeiten notwendigerweise zu reduzierenden Einwirkzeit nur eine Erhöhung des Anpressdrucks. For this reason, the Anpressvorgang must be completed at a very high speed. Since the connection process, ie the bonding or welding of the areas to be joined is always a function of pressure and exposure time, remains at a due to be achieved high cycle times necessarily reducing action only an increase in contact pressure.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine sichere und stabile Verbindung der einen Teilbereich des Packungsbodens bildenden Falzüberstände mit dem Packungsboden zu gewährleisten und eine Beschädigung auch einzelner Laminatschichten der Verbundverpackung zuverlässig zu verhindern.It is an object of the present invention to ensure a secure and stable connection of the rebate protrusions forming a partial region of the package bottom to the bottom of the package and to reliably prevent damage to individual laminate layers of the composite packaging.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die Anpresseinrichtung wenigstens eine Dämpfungseinrichtung oder wenigstens ein Dämpfungselement umfasst.This object is achieved in a device of the type mentioned above in that the pressing device comprises at least one damping device or at least one damping element.

Auf diese Weise ist es in besonders schonender und prozesssicherer Art möglich, eine dauerhafte, sichere und stabile Verbindung der einen Teilbereich des Packungsbodens bildenden Falzüberstände mit dem Packungsboden zu gewährleisten. Zudem kann sichergestellt werden, dass die Packung beim Verschließvorgang und insbesondere beim Anpressen der Falzüberstände an die Bodenfläche des Packungskorpus nicht beschädigt wird.In this way, it is possible in a particularly gentle and process-reliable manner to ensure a lasting, secure and stable connection of the rebate protrusions forming a subarea of the package bottom to the bottom of the package. In addition, it can be ensured that the package is not damaged during the closing process and in particular when pressing the rebate protrusions against the bottom surface of the package body.

Überraschender Weise hat sich nämlich gezeigt, dass unter sonst gleichen Bedingungen eine stärkere beziehungsweise belastbarere Klebe- oder Schweißverbindung erzeugt werden kann, wenn die Anpresseinrichtung eine Dämpfungseinrichtung oder ein Dämpfungselement umfasst. Dieser Effekt wird darauf zurückgeführt, dass sich dadurch im Pressvorgang ein Gleichgewichtszustand im Pressbereich ausbildet und die tatsächliche Kontaktzeit verlängert wird. Zum einen werden plötzliche Knickvorgänge vermieden, während die Packung gegen ihren Füllinhalt eingedrückt wird, zum anderen wird ein „Aufspringen” der Packung wirksam verhindert, weil die Packungsoberfläche während des gesamten oder wenigstens nahezu des gesamten Pressvorgangs am Anpresselement anliegt und diesem bei seiner Rückwärtsbewegung auch folgen kann, sodass die Packung sich quasi geführt wieder in ihre vorgesehene Form entspannt. Eine solche Bewegung belastet die noch frische Klebe- oder Schweißverbindung kaum, so dass sie vollständig wirksam werden kann und nach dem Abkühlen, das heißt nach Verlassen der Pressstation, keine Vorschädigungen aufweist.Surprisingly, it has been found that, under otherwise identical conditions, a stronger or stronger adhesive or welded joint can be produced if the pressing device comprises a damping device or a damping element. This effect is attributed to the fact that this forms a state of equilibrium in the pressing area during the pressing process and the actual contact time is prolonged. On the one hand sudden kinks are avoided while the pack is pressed against its filling content, on the other hand, a "popping" of the package is effectively prevented because the package surface rests during the entire or at least almost the entire pressing operation on the contact element and this also follow in its backward movement can, so that the pack is almost restored relaxed in its intended form. Such a movement hardly loads the still fresh adhesive or welded joint, so that it can be completely effective and after cooling, that is, after leaving the pressing station, has no previous damage.

Die Erfindung hat nun erkannt, dass mit zunehmender Anpressgeschwindigkeit die Probleme überproportional wachsen. Zum einen wurde erkannt, dass eine Schweiß- oder Klebeverbindung zweier Kunststoffschichten oder einer Kunststoff und einer Faserstoffschicht, insbesondere einer Kartonschicht, eine gewisse Reifezeit aufweisen, dass bedeutet nicht unmittelbar nach ihrem Inkontakttreten ihre volle Belastbarkeit aufweisen. Vielmehr wird die volle Belastbarkeit einer solchen Verbindung erst nach dem vollständigen Abkühlen, also einige Zehntelsekunden nach Verlassen der Anpressstation erreicht.The invention has now recognized that the problems grow disproportionately with increasing contact pressure. On the one hand, it has been recognized that a welded or glued joint of two plastic layers or a plastic and a fibrous layer, in particular a cardboard layer, have a certain maturing time, that does not have their full loadability immediately after their contacting. Rather, the full load capacity of such a connection is reached only after complete cooling, so a few tenths of a second after leaving the Anpressstation.

Zum anderen kommt es zu erheblichen Rückstellkräften in der Packung, die in erster Linie von der Packungsform sowie dem Inhalt und der Stärke des Laminats der Verbundverpackung abhängen. Die Kräfte kommen in einem üblichen Pressvorgang zur freien Wirkung an den betroffenen Laminatschichten und den von ihnen eingebundenen Klebe- oder Schweißstellen.On the other hand, there are considerable restoring forces in the package, which depend primarily on the package shape and the content and thickness of the laminate of the composite packaging. The forces come in a conventional pressing process to the free effect on the laminate layers concerned and the adhesive or welds involved by them.

Im Zusammenhang mit der einem Laminat eigenen und weiter oben bereits beschriebenen Inhomogenität seiner einzelnen Schichteigenschaften und der Tatsache, dass wenigstens ein Teil der oben beschrieben Schichten unter Belastung ein viskoelastisches Verhalten ausbildet und das Laminat im Falle eines Heißkleb-/oder Schweißverfahrens zudem einem Temperaturgefälle ausgesetzt ist, ist die Gefahr, Beschädigungen wenigstens einzelner Schichtbereiche hervorzurufen, besonders hoch, was durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirksam verhindert werden kann.In the context of the inhomogeneity of its individual layer properties already described above and the fact that at least a portion of the layers described above form a viscoelastic behavior under load and the laminate is additionally exposed to a temperature gradient in the case of a heat-bonding or welding process , The risk of causing damage to at least individual layer areas, particularly high, which can be effectively prevented by the use of the device according to the invention.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Anpresseinrichtung eine Antriebseinrichtung und ein Anpresselement aufweist. Auf diese Weise kann die Anpresseinrichtung bestimmungsgemäß betrieben und gezielt angesteuert werden. Durch das Vorsehen eines Anpresselements kann auf die besonderen Anforderungen der jeweiligen zu erzeugenden Verbundpackung eingegangen werden. Dabei ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn das Anpresselement austauschbar ist und insbesondere, wenn es sich ohne Werkzeugaufwand, also beispielsweise mittels einer Klemmverbindung oder einer Schnellwechseleinrichtung wechseln lässt.Another teaching of the invention provides that the pressing device has a drive device and a contact pressure element. In this way, the pressing device can be operated as intended and selectively controlled. By providing a contact pressure element, it is possible to address the special requirements of the particular composite package to be produced. It is of very particular advantage if the contact pressure element is exchangeable and in particular if it can be changed without tooling, so for example by means of a clamp connection or a quick-change device.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Dämpfungseinrichtung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Anpresselement angeordnet ist. So kann die Dämpfungseinrichtung relativ direkt auf die sich im tatsächlichen Pressspalt einstellenden Bedingungen reagieren. Bei dieser Konstruktion ergeben sich wenige Bauteile, so dass auch besonders platzsparend gebaut werden kann. Bildet die Dämpfungseinrichtung eine separate Baueinheit, bieten sich ein breiteres Eigenschaftsspektrum und eine verbesserte Wartbarkeit an.According to another embodiment of the invention, it is advantageous if the damping device is arranged between the drive device and the contact pressure element. Thus, the damping device can react relatively directly to the adjusting itself in the actual press nip conditions. This construction results in few components, so that it can be built especially space-saving. If the damping device forms a separate structural unit, a broader property spectrum and improved maintainability are available.

Eine andere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Dämpfungselement zwischen der Antriebseinrichtung und dem Anpresselement angeordnet oder Bestandteil des Anpresselementes ist. Auch hier ist ein relativ direktes Reagieren auf die sich im Pressspalt einstellenden Bedingungen möglich. Ist das Anpresselement Bestandteil des Andruckelements, ist sogar ein unmittelbares Reagieren möglich. Zwar haben Dämpfungselemente nicht so einen hohen Wirkungsgrad wie Dämpfungseinrichtungen, sie bauen aber sehr klein und sind zudem in vielerlei Hinsicht sehr unempfindlich und wartungsarm. Schließlich sind sie leicht austauschbar und preiswert. Another teaching of the invention provides that the damping element is arranged between the drive device and the contact pressure element or is part of the contact pressure element. Again, a relatively direct reaction to the conditions in the press nip conditions is possible. If the pressing element is part of the pressure element, even an immediate reaction is possible. Although damping elements have not as high efficiency as damping devices, but they are very small and are also very insensitive and low maintenance in many respects. After all, they are easily replaceable and inexpensive.

Insbesondere für die Erzeugung von Verbundverpackungen mit hoher Kantenlänge und/oder großen Füllvolumina ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung einen Fluiddämpfer aufweist. Tests haben ergeben, dass Fluiddämpfer ein Dämpfungsverhalten aufweisen, das den Anforderungen solcher Verbundverpackungen besonders gut gerecht wird.In particular, for the production of composite packaging with high edge length and / or large filling volumes, the invention provides that the damping device has a fluid damper. Tests have shown that fluid dampers have a damping behavior that meets the requirements of such composite packaging particularly well.

Dabei kann es von Vorteil sein, wenn der Fluiddämpfer als hydraulischer Dämpfer ausgebildet ist. Derartige Dämpfungseinrichtungen erzielen sehr hohe Wirkungsgrade und können hohe Kräfte aufnehmen. In jedem Fall ist es von großem Vorteil, wenn die Dämpfungseinrichtung eine Drossel umfasst. Dies macht eine Dämpfungseinrichtung besonders wirkungsvoll. Zudem läßt sich das Dämpfungsverhalten über die Gestaltung der Drossel sehr exakt einstellen. Von großem Vorteil kann es deswegen sein, wenn die Drossel einen Verstellbereich aufweist.It may be advantageous if the fluid damper is designed as a hydraulic damper. Such damping devices achieve very high efficiencies and can absorb high forces. In any case, it is of great advantage if the damping device comprises a throttle. This makes a damping device particularly effective. In addition, the damping behavior can be set very accurately on the design of the throttle. It may therefore be of great advantage if the throttle has an adjustment range.

In anderen Fällen kann es dagegen von Vorteil sein, wenn der Fluiddämpfer als pneumatischer Dämpfer ausgebildet ist. Pneumatische Dämpfungseinrichtungen arbeiten besonders schnell und sind frei von einer Gefahr einer Verschmutzung der erzeugten Verbundverpackungen durch mögliche Leckagen, was in der lebensmittelverarbeitenden Industrie von höchster Bedeutung ist. Außerdem reicht das von ihnen zu bewerkstelligende Energiespektrum bei weitem zur Bearbeitung beziehungsweise Erzeugung von Verbundverpackungen aus.In other cases, on the other hand, it may be advantageous if the fluid damper is designed as a pneumatic damper. Pneumatic damping devices work very fast and are free from the risk of contamination of the composite packaging produced by possible leaks, which is of paramount importance in the food processing industry. In addition, the energy spectrum to be accomplished by them is by far sufficient for processing or producing composite packaging.

In der Praxis arbeitet man bei einem Füllvolumen von etwa einem Liter und einem Packungsquerschnitt von etwa 45 cm² bis 50 cm² häufig mit Anpressdrücken zwischen 80 Newton und 130 Newton, wobei dieser Wert durch das Vorsehen einer Dämpfungseinrichtung überraschenderweise sogar reduziert werden kann. Tests haben ergeben, dass dann Anpressdrücke im Bereich von etwa 45 Newton ausreichend sind.In practice, with a filling volume of about one liter and a packing cross section of about 45 cm ² to 50 cm ^{2, one} often works with contact pressures between 80 Newton and 130 Newton, this value surprisingly even being able to be reduced by the provision of a damping device. Tests have shown that then contact pressures in the range of about 45 Newton are sufficient.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Dämpfungseinrichtung eine Feder auf. Wenngleich sich auch gezeigt hat, dass eine Feder alleine kaum mehr Einfluss auf die Kontakt-aufrechterhaltung im Pressspalt hat, hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass die bereits weiter oben beschriebene, durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer Dämpfungseinrichtung oder ein Dämpfungselement ermöglichte Kontaktaufrechterhaltung im Pressspalt durch das Vorsehen einer zusätzlichen Feder noch einmal verbessert werden kann.According to a further embodiment of the invention, the damping device comprises a spring. Although it has also been shown that a spring alone has hardly any influence on the contact maintenance in the press nip, it has surprisingly been found that the already described above, by the inventive provision of a damping device or a damping element enabled contact maintenance in the press nip by the Providing an additional spring can be improved again.

Das Anpresselement kann dabei bevorzugt auch mehrteilig ausgebildet sein. Auf diese Weise lässt sich eine besonders gute Abstimmung der Wirkflächen des Anpresselements an die jeweilige Form der Falzüberstände (Ohren) erreichen.The pressing element can preferably also be designed in several parts. In this way, a particularly good coordination of the active surfaces of the contact pressure element to the respective shape of the rebate projections (ears) can be achieved.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die mit den Falzüberständen und/oder der Bodenfläche der auszubildenden Verbundverpackung in Wirkverbindung tretende/n Wirkfläche/n des Anpresselements sphärisch gewölbt ausgebildet ist/sind. Dieses kann zwei Hauptachsen besitzen, um die es gewölbt ist. Es ist von großem Vorteil, wenn die Wölbung um wenigstens eine der beiden Hauptachsen einem Radius entspricht. Dadurch lassen sich sehr gleichmäßige Kräfteverteilungen erzielen, sodass die sich ausbildende Verbundverpackung sehr schonend bearbeitbar ist. In vielen Fällen ist es deshalb sogar besonders vorteilhaft, wenn sich die Wölbungen um beide Hauptachsen als Radien darstellen. Bei Packungsquerschnitten, insbesondere Packungsbodenquerschnitten, die nicht einem langgezogenen Rechteck sondern eher einer quadratischen Form entsprechen, ist es zudem vorteilhaft, wenn die Radien etwa gleich groß sind, die Wirkfläche also eine Teilfläche einer Kugeloberfläche darstellt.A further teaching of the invention provides that the active surface (s) of the contact element coming into operative connection with the rebate projections and / or the bottom surface of the composite packaging to be formed is / are formed in a spherically curved manner. This can have two major axes around which it is arched. It is of great advantage if the curvature around at least one of the two main axes corresponds to a radius. As a result, very uniform distribution of forces can be achieved, so that the forming composite packaging is very easy to work. In many cases, it is even particularly advantageous if the bulges around both major axes represent radii. In the case of package cross-sections, in particular package bottom cross-sections, which do not correspond to an elongated rectangle but rather to a square shape, it is also advantageous if the radii are approximately the same size, ie the effective surface is a partial surface of a spherical surface.

Auf diese Weise wird die Kontaktaufrechterhaltung im unmittelbaren Pressspalt besonders gut unterstützt, so dass besonders haltbare Verbindungen erzeugbar sind. Zudem wird durch die gewölbte Form eine lokale Überstreckung einzelner Laminatschichten beziehungsweise einzelner Laminatbereiche deutlich vermindert, da eine geeignete Lastverteilung unterstützt und insbesondere auch die Gefahr von lokalen Ausknickungen des Packungskorpus erheblich reduziert wird.In this way, the contact maintenance in the immediate press nip is particularly well supported, so that particularly durable compounds are produced. In addition, due to the curved shape, local overstretching of individual laminate layers or individual laminate areas is markedly reduced, since a suitable load distribution is supported and, in particular, the risk of local buckling of the package body is also considerably reduced.

In anderen Fällen kann es sinnvoll sein, wenn das Größenverhältnis der sich um die Hauptachsen des sphärischen Anpresselements ausbildenden Radien dem Verhältnis der Kantenlängen der die Querschnittsfläche der Verbundverpackung bildenden Packungsseiten wieder spiegelt. Bevorzugt entspricht der Radius etwa 80% bis 99,5% und besonders bevorzugt zwischen 92% und 98% einer Diagonalen der zu bearbeitenden Packungsquerschnittsfläche.In other cases, it may be useful if the size ratio of the radii forming around the main axes of the spherical pressing element reflects the ratio of the edge lengths of the package sides forming the cross-sectional area of the composite packaging. The radius preferably corresponds to about 80% to 99.5% and particularly preferably between 92% and 98% of a diagonal of the packing cross-sectional area to be processed.

Somit kann eine größtmögliche Lastverteilung umgesetzt werden, ohne Gefahr zu laufen, die Packungsränder beziehungsweise die Seitenkanten des Packungskorpus zu beschädigen. Thus, a maximum load distribution can be implemented without running the risk of damaging the packaging edges or the side edges of the package body.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist das Anpresselement geteilt ausgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, jeden der Teile des Anpresselementes einzeln mit Druck zu beaufschlagen. Dabei ist es besonders praktisch, wenn das Anpresselement zweigeteilt ist, auch wenn eine höherzahlige Teilung denkbar ist. Dann ist es auch günstig, wenn die Teilung des Anpresselementes mittig und in Maschinenlaufrichtung durch das Anpresselement verläuft. Auch wenn es nicht zwingend notwendig ist, ergibt sich eine besonders packungsschonende Gestaltung, wenn die getrennten Teile des Anpresselementes einen gemeinsamen (virtuellen) Scheitelpunkt aufweisen, der in der Trennebene liegt.According to another teaching of the invention, the contact pressure element is designed to be split. In this way it is possible to apply pressure to each of the parts of the pressing element individually. It is particularly useful if the contact pressure is divided into two, even if a higher-pitch division is conceivable. Then it is also advantageous if the division of the pressing element runs centrally and in the machine direction by the contact pressure. Even if it is not absolutely necessary, a particularly package-sparing design results when the separate parts of the pressing element have a common (virtual) vertex, which lies in the parting plane.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jedes der Teile des Anpresselementes einen separaten Antrieb aufweist, beispielsweise durch eine eigene Kolbenstange eines Fluidzylinders mit Druck beaufschlagbar ist, wobei es insbesondere von Vorteil ist, wenn die Fluidzylinder über eine gemeinsame Druckleitung bespeist werden. So kann sichergestellt werden, dass auf alle Teile des Antriebselementes der gleiche Druck wirkt, die Antriebselemente aber bis zur Einstellung eines Druckgleichgewichts mit einer individuellen Tiefe in die Verbundverpackung eindringen können. Auf diese Weise kann seitenspezifischen Widerstandskräften der Packung, wie sie beispielsweise durch die gestalterische Anordnung einer einseitigen Packungslängsnaht hervorgerufen sein kann, Rechnung getragen werden.Another embodiment of the invention provides that each of the parts of the pressing element has a separate drive, for example, by its own piston rod of a fluid cylinder can be acted upon with pressure, and it is particularly advantageous if the fluid cylinder are fed via a common pressure line. This can ensure that the same pressure acts on all parts of the drive element, but that the drive elements can penetrate into the composite packaging with an individual depth until a pressure equilibrium is established. In this way, page-specific resistance forces of the package, as may be caused for example by the design arrangement of a unilateral longitudinal packing seam, be taken into account.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung umfasst die Anpresseinrichtung eine Einstelleinrichtung, mittels der die Teile des Anpresselementes relativ zueinander ausrichtbar sind. Hier ist es von besonderem Vorteil, wenn die Teile des Anpresselementes in Maschinenrichtung zu einander positionierbar sind. Dann kann ein Teil des Anpresselements zentrisch und ein anderes Teil des Anpresselementes exzentrisch zu der in Maschinenquerrichtung verlaufenden Hauptachse des Anpresselements angeordnet sein. Überraschender Weise lässt sich mit derartigen Anordnungen eine besonders symmetrische Ausrichtung der Spitzen der so genannten Ohren zueinander erreichen, was den optischen Eindruck der Verbundverpackung steigert, aber auch die Standfestigkeit der Verbundverpackung erhöht, wenn die Ohren einen Teil der vorgesehenen Bodenfläche der Verbundpackung darstellen.According to another advantageous embodiment of the invention, the pressing device comprises an adjusting device by means of which the parts of the pressing element are aligned relative to each other. Here it is of particular advantage if the parts of the pressing element are positionable in the machine direction to each other. Then, a part of the pressing element can be arranged centrally and another part of the pressing element eccentric to the main axis of the pressing element extending in the cross-machine direction. Surprisingly, with such arrangements a particularly symmetrical alignment of the tips of the so-called ears with each other can be achieved, which enhances the visual impression of the composite package, but also increases the stability of the composite package when the ears form part of the intended bottom surface of the composite package.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn die geometrische Form der Wirkflächen des Anpresselements der Form der anzupressenden Falzüberstände entspricht. Auf diese Weise können die Presskräfte in idealer Art und Weise auf die Falzkanten übertragen werden. Dadurch wird eine unnötige Erhöhung der Anpresskraft vermieden, wodurch die einzelnen Schichten nicht unnötig gestresst werden.Further, it is advantageous if the geometric shape of the active surfaces of the pressing element corresponds to the shape of the Falzüberstände to be pressed. In this way, the pressing forces can be transmitted in an ideal manner to the folding edges. As a result, an unnecessary increase in the contact pressure is avoided, whereby the individual layers are not unnecessarily stressed.

Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Anpresselement thermisch isoliert ausgebildet. Somit wird ein unnötiger und möglicherweise auch unkontrollierbarer Wärmeeintrag in die Pressstellen vermieden. Dies hilft auch, die äußerliche Ansprechbarkeit der Verbundverpackung zu erhalten. Es ist sogar möglich, das Anpresselement zu kühlen, um eine Überhitzung zu vermeiden.According to another preferred embodiment of the invention, the pressing element is formed thermally insulated. Thus, an unnecessary and possibly uncontrollable heat input is avoided in the pressing. This also helps to maintain the external responsiveness of the composite package. It is even possible to cool the contact element in order to avoid overheating.

Eine andere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Reibbeiwert der Wirkflächen des Anpresselements kleiner oder gleich 0,35, bevorzugt kleiner oder gleich 0,2 und besonders bevorzugt kleiner gleich 0,15 ist. Unter dem Reibbeiwert soll im Sinne der vorliegenden Schrift immer der kleinere Wert eines Wertebereichs verstanden werden, wenn der Reibbeiwert als mittlerer Reibbeiwert im Trockenlauf auf Stahl angegeben ist (vgl. dazu beispielsweise Licharz Gleitlagerkatalog, 2013). Der hier maßgebliche Reibbeiwert stellt also entgegen der üblicher Weise im Zusammenhang mit der Betrachtung von Stoß- oder Pressvorgängen maßgeblichen Haftreibbeiwerte einen Gleitreibbeiwert dar, weil davon ausgegangen wird, dass sich die Verbundverpackung im Pressprozess entlang der vorzugsweise durch das Anpresselement gebildeten Wirkfläche gleitend bewegen soll.Another teaching of the invention provides that the friction coefficient of the active surfaces of the contact pressure element is less than or equal to 0.35, preferably less than or equal to 0.2 and particularly preferably less than or equal to 0.15. For the purposes of the present specification, the coefficient of friction should always be understood to mean the smaller value of a range of values if the coefficient of friction is given as the mean coefficient of friction in dry running on steel (cf., for example, Licharz Gleitlagerkatalog, 2013). The coefficient of friction which is relevant here therefore represents a coefficient of sliding friction, contrary to the usual manner in connection with the consideration of shock or pressing processes, because it is assumed that the composite packaging is to slide in the pressing process along the effective surface preferably formed by the pressing element.

Auf diese Weise wird die Prozesssicherheit des Pressvorgangs erheblich erhöht, wodurch teure Produktionsstillstände vermieden werden können. Außerdem wird die Oberfläche der Verbundverpackung geschont, was abermals hilft, die äußerliche Ansprechbarkeit der Verbundverpackung zu erhalten.In this way, the process reliability of the pressing process is considerably increased, whereby expensive production stoppages can be avoided. In addition, the surface of the composite packaging is protected, which again helps to maintain the external responsiveness of the composite packaging.

Die zuvor beschriebene Vorrichtung kann in allen dargestellten Ausgestaltungen besonders gut zum Verpacken von Nahrungsmitteln, insbesondere von aseptisch abgefüllten Nahrungsmitteln eingesetzt werden. Bei den Nahrungsmitteln kann es sich beispielsweise um Getränke, Suppen, Jogurt Pudding, Saucen oder der Gleichen handeln.The device described above can be used particularly well in all illustrated embodiments for packaging food, in particular aseptically filled foodstuffs. The foods may be, for example, beverages, soups, yogurt pudding, sauces or the like.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. In the drawing show:

1: eine Vorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäß verschlossenen Packung in einer Gesamtdarstellung, 1 : an apparatus for producing a sealed pack according to the invention in an overall representation,

2: die schrittweise dargestellte Formung des Packungsbodens in der Verschließeinrichtung im Bereich II aus 1, jeweils in Drauf- und Seitenansicht, 2 : the stepwise shaping of the package bottom in the closing device in area II 1 , each in top and side view,

3: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anpresselements in teilgeschnittener Seitenansicht entlang der Linie III-III aus 1, 3 : A first embodiment of a pressing element according to the invention in a partially sectioned side view along the line III-III 1 .

4a bis 4c: beispielhafte Ausführungen verschiedener Anpresselemente und 4a to 4c : exemplary versions of various pressing elements and

5a bis 5c: beispielhafte Ausführungen verschiedener Dämpfungseinrichtungen bzw. Dämpfungselemente. 5a to 5c Exemplary embodiments of various damping devices or damping elements.

In dem in 1 gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Gesamtdarstellung gezeigt. Die Vorrichtung weist ein Dornrad 1 und eine Füllmaschine 2 auf. Das in 1 gezeigte Dornrad 1 weist neun Dorne 3 auf und dreht sich im Betrieb zyklisch, also schrittweise, in Pfeilrichtung gegen den Uhrzeigersinn. Die Füllmaschine 2 weist eine Förderanlage 4 mit Zellen 5 auf, die sich im Uhrzeigersinn bewegt. Die Art der gezeigten Förderanlage 4 wird oft als Zellenkette bezeichnet.In the in 1 shown and so far preferred embodiment, a device according to the invention is shown in an overall view. The device has a mandrel wheel 1 and a filling machine 2 on. This in 1 mandrel wheel shown 1 has nine spines 3 and rotates cyclically in operation, ie step by step, in the direction of the arrow counterclockwise. The filling machine 2 has a conveyor system 4 with cells 5 which moves in a clockwise direction. The type of conveyor shown 4 is often referred to as a cell string.

Der dargestellte Füllmaschinentyp ist hier beispielhaft für eine aseptische Füllmaschine 2 zu sehen. Mit ihr werden flüssige oder pastöse Nahrungsmittel in Verbundverpackungen P' abgefüllt. Als flüssige oder pastöse Nahrungsmittel gelten im Sinne der vorliegenden Schrift auch diejenigen Nahrungsmittel, die feste Bestandteile beinhalten, etwa Suppen oder Getränke mit darin enthaltenen, meist schwebenden festen Bestandteilen, wie etwa Gemüsestücke oder Cerealien.The illustrated filling machine type is exemplary here for an aseptic filling machine 2 to see. With it liquid or pasty food in composite packages P 'are filled. For the purposes of the present specification, liquid or pasty foods also include those foods which contain solid constituents, for example soups or drinks containing mostly suspended solid constituents, such as vegetable pieces or cereals.

Im Giebelbereich fertig verschlossene Verpackungen P werden nach Formung des Packungsgiebels auf dem Dornrad 1 an die Zellen 5 der Förderanlage 4 übergeben. Dabei wird im Falle der dargestellten Füllmaschine 2 der nicht näher bezeichnete Packungsmantel auf einen Dorn 3 des Dornrades 1 geschoben und im späteren Kopfbereich der Packung zu einem Pyramidenstumpf umgeformt, auf dessen Deckseite ein wiederverschließbares Öffnungselement angebracht wird. Dabei werden die Verpackungen P' in Pfeilrichtung mit ihrem Giebelbereich voran unmittelbar von den Dornen 3 des Dornrads 1 in die Zellen 5 geschoben, so dass ihr geöffneter Bodenbereich nach außen zeigt, wie aus 1 in der fluchtenden Übergabestellung von Dorn 3 und Zelle 5 gezeigt ist.In the gable area finished packaging P are after forming the packing gable on the mandrel wheel 1 to the cells 5 the conveyor system 4 to hand over. In this case, in the case of the illustrated filling machine 2 the unspecified packing jacket on a mandrel 3 of the mandrel wheel 1 pushed and later formed in the head area of the pack to a truncated pyramid, on the top side of a resealable opening element is attached. In this case, the packages P 'in the direction of arrow with their gable area ahead directly from the thorns 3 of the mandrel wheel 1 into the cells 5 pushed so that their open bottom area faces outward, like out 1 in the aligned transfer position of Dorn 3 and cell 5 is shown.

Die Zelle 5 der als Zellenkette ausgebildeten Förderanlage 4 ist nach unten offen, verjüngt sich im unteren Bereich aber, sodass eine Abstützung der Verpackung P' auf die Mantelflächen des Packungskorpus verteilt wird. Bevorzugt weist die Zelle 5 in ihrem unteren Bereich auch ein Negativ zu der pyramidenstumpfartigen Form des Kopfbereichs der im dargestellten Ausführungsbeispiel herzustellenden Verbundpackung auf. Die Zelle 5 kann aber auch nach unten geschlossen sein oder in geeigneter anderer Weise eine Klemmwirkung auf den Packungskorpus ausüben.The cell 5 the conveyor system designed as a cell chain 4 is open at the bottom, but tapers in the lower area, so that a support of the package P 'is distributed to the lateral surfaces of the package body. Preferably, the cell 5 in its lower region, a negative to the truncated pyramidal shape of the head portion of the composite pack to be produced in the illustrated embodiment. The cell 5 but may also be closed down or exercise in a suitable other way a clamping action on the package body.

Die Füllmaschine 2 weist eine Spüleinrichtung 6, eine Befülleinrichtung 7 und eine Verschließeinrichtung 8 auf. Zudem umfasst die Befüllanlage zwei Kontrolleinrichtungen 9.The filling machine 2 has a rinsing device 6 , a filling device 7 and a closing device 8th on. In addition, the filling system comprises two control devices 9 ,

Zunächst werden dann die im Bodenbereich offenen Verpackungen P' an der ersten Kontrolleinrichtung 9 vorbei geführt, wobei die korrekte Position der Verpackungen P' in den Zellen 5 der Förderanlage 4 überprüft wird. Dies kann beispielsweise durch (nicht dargestellte) optische Sensoren erfolgen. Anschließend werden die Verpackungen 1' im Bereich der Spüleinrichtung 6 aseptisch gespült, um die Innenseite der Verpackungen P' für die anschließende Befüllung zu sterilisieren. Danach werden die im Giebelbereich verschlossenen Verpackungen P' im Bereich der Befülleinrichtung 7 durch ihren offenen Bodenbereich mit dem gewünschten Produkt befüllt.At first, the packages P 'which are open in the bottom region then become at the first control device 9 passed, with the correct position of the packages P 'in the cells 5 the conveyor system 4 is checked. This can be done for example by (not shown) optical sensors. Subsequently, the packaging 1' in the field of rinsing 6 rinsed aseptically to sterilize the inside of the packages P 'for subsequent filling. Thereafter, the sealed in the gable area packaging P 'in the filling 7 filled with the desired product through its open bottom area.

Das Verschließen und Versiegeln des Bodenbereichs der zuvor gefüllten Verpackungen P' erfolgt im Bereich der Verschließeinrichtung 8 und ist in 2 näher dargestellt. Dort ist in Schritt A, eine bereits befüllte, jedoch noch nicht verschlossene Verpackung P' dargestellt. Danach erfolgt im Schritt B dann die Siegelung einer Quernaht, also der Bodennaht 10, welche im nächsten Schritt C seitlich umgelegt wird. Dabei entstehen zwangsläufig an jedem Ende Falzüberstände 11, auch als ,Packungsohren' bezeichnet. Diese Ohren 11 werden anschließend, wie weiter unten näher beschrieben, nach innen umgebogen (Schritt D), nachdem der gesamte Bodenbereich durch Heißluft erhitzt worden ist. Abschließend werden die Packungsohren 11 mittels einer erfindungsgemäßen Anpresseinrichtung 12 durch ein den Packungsboden nach innen einwölbendes Anpresselement 13 im Bereich des kuppelartig konkaven Packungsbodens versiegelt (Schritt E), wie weiter unten anhand der 3 näher beschrieben wird.The sealing and sealing of the bottom region of the previously filled packages P 'takes place in the region of the closing device 8th and is in 2 shown in more detail. There, in step A, an already filled, but not yet sealed package P 'is shown. Then in step B, the sealing of a transverse seam, ie the bottom seam 10 , which is laterally folded in the next step C. This inevitably arise at each end Falzüberstände 11 , also referred to as 'packing ears'. These ears 11 are then bent inwardly (step D), as described in more detail below, after the entire floor area has been heated by hot air. Finally, the packing ears 11 by means of a pressing device according to the invention 12 by a the packing bottom inwardly bulging contact pressure element 13 sealed in the area of the dome-like concave package bottom (step E), as described below with reference to 3 will be described in more detail.

Die befüllten und verschlossenen Verpackungen P' werden auch als Packungen P bezeichnet und durch eine zweite Kontrolleinrichtung 9 befördert, wobei der ordnungsgemäße Zustand des Bodenbereichs der Packungen P kontrolliert wird. Auch dies kann durch optische Sensoren erfolgen. Abschließend werden die Packungen 24 im rechten Endbereich der Förderanlage 4 den Zellen 5 entnommen, bevor die entleerten Zellen 5 in Richtung des Dornrads 1 zurückbewegt werden.The filled and sealed packages P 'are also referred to as packages P and by a second control device 9 whereby the proper condition of the bottom portion of the packages P is controlled. This can also be done by optical sensors. Finally, the packs 24 in the right end of the conveyor system 4 the cells 5 taken before the emptied cells 5 in the direction of the mandrel wheel 1 be moved back.

Die in 3 dargestellte Anpresseinrichtung 12 umfasst im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel einen als Antrieb dienenden pneumatischen Zylinder und ein Anpresselement 13, welches mit einer Platte 14 am (nicht näher bezeichneten) Antrieb befestigt ist. Wie im Schritt D von 2 gezeigt, werden die Packungsohren 11 mittels seitlich der Zellenkette angeordneten Schiebern 15 zum Packungsboden hin umgebogen (eingefaltet). Dazu dienen zwei sich gegenläufig bewegende Faltelemente 16, deren Endstellung durch jeweils ein gegen die Seitenwand der Packung P stoßende Anschlagelemente 17 begrenzt wird, so dass die beiden Packungsohren 11 so weit umgeschlagen werden, dass sie – nach einer entsprechenden Erhitzung mittels Heißluft – von dem hinunterfahrenden Anpresselement 13 erfasst und auf den Packungsboden angedrückt und mit ihm versiegelt werden können. In the 3 illustrated pressing device 12 includes in the illustrated and so far preferred embodiment serving as a drive pneumatic cylinder and a pressing element 13 which with a plate 14 is attached to the (unspecified) drive. As in step D of 2 shown are the packing ears 11 by means of sliders arranged laterally of the cell chain 15 bent towards the bottom of the pack (folded in). These serve two counter-rotating folding elements 16 , Their end position by a respective abutting against the side wall of the pack P stop elements 17 is limited, so that the two packing ears 11 be turned over so far that they - after a corresponding heating by means of hot air - from the descending contact pressure element 13 can be grasped and pressed onto the bottom of the pack and sealed with it.

Das sphärisch gewölbt ausgebildete Anpresselement 13 ist dabei, wie in den 4a und 4b gezeigt, mittig verjüngt (13') oder schmetterlingsförmig (13'') ausgebildet und vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt, der wärmeisolierende Eigenschaften besitzt.The spherically curved contact pressure element 13 is there, as in the 4a and 4b shown, rejuvenated in the middle ( 13 ' ) or butterfly-shaped ( 13 '' ) and preferably made of a plastic having heat insulating properties.

In der Darstellung in 4c ist das Anpresselement zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Wirkflächen 13''' jeweils einzeln für sich durch die von einem sphärischen Polygon eingeschlossenen Fläche gebildet sind. Im dargestellten Beispiel sind die beiden Teile des Anpresselementes so zueinander ausgerichtet, dass der Scheitelpunkt eines gemeinsamen Radius sich im Raum zwischen ihnen befindet. Um den sich beispielsweise aus packungsgestalterischen Gesichtspunkten ableitenden unterschiedlichen Eigenschaften der beiden aus dem Falzüberstand gebildeten und mit der Bodenseite des Packungskorpus zu verbindenden Falztrapezen besonders gut gerecht werden zu können, weist die Ausführungsform nach 4c unterschiedliche Einstelleinrichtungen auf, mittels der die Teile des Anpresselements zu einander in allen drei Raumachsen x, y und z positionierbar und ausrichtbar sind.In the illustration in 4c the pressing element is made in two parts, wherein the two active surfaces 13 ''' are each formed individually by the enclosed by a spherical polygon surface. In the example shown, the two parts of the pressing element are aligned with each other so that the vertex of a common radius is in the space between them. In order to be able to cope particularly well with the different properties of the two fold traits formed from the rebate projection and to be connected to the bottom side of the package body, for example, from packaging design considerations, the embodiment proves 4c different adjustment means by means of which the parts of the pressing element to each other in all three spatial axes x, y and z can be positioned and aligned.

Darüber hinaus ist ein als Antrieb dienender Pneumatik-Zylinder auch als Dämpfungseinrichtung ausgeführt und bevorzugt geteilt ausgeführt, so dass jedes der beiden Teile 13''' des Anpresselementes über einen eigenen Pneumatik-Zylinder ansteuerbar ist. Dabei verfügen die beiden Pneumatik-Zylinder bevorzugt wenigstens über eine gemeinsame Druckleitung und in praxisgerechter Weise auch über eine gemeinsame Auslassleitung. Durch die Ansteuerung über getrennte Zylinder ist zudem die Eindringtiefe der beiden Anpresselemente unabhängig voneinander und stellt sich bei einem Kräftegleichgewicht ein, wobei beide Zylinder durch eine gemeinsame Druckleitung versorgt werden, also mit gleichem Druck beaufschlagt werden. Zudem sind beide Zylinder im Wesentlichen baugleich.In addition, serving as a drive pneumatic cylinder is also designed as a damping device and preferably designed split, so that each of the two parts 13 ''' of the contact pressure element via its own pneumatic cylinder can be controlled. In this case, the two pneumatic cylinders preferably have at least one common pressure line and, in a practical manner, also a common outlet line. By driving on separate cylinders also the penetration depth of the two pressing elements is independent of each other and adjusts itself to a force equilibrium, both cylinders are supplied by a common pressure line, so be subjected to the same pressure. In addition, both cylinders are essentially identical.

Um einen störungsfreien Betrieb sicher zu stellen und um den der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken einer besonders schonenden Behandlung der zu erzeugenden Verbundpackung noch weiter zu unterstützen, weist das geteilte oder ungeteilte Anpresselement 13 eine Wirkfläche mit einem besonders niedrigen Reibbeiwert von unter 0,12 auf und ist dazu beispielsweise komplett aus einem PEEK-Derivat hergestellt oder mit einer geeigneten Siegel- oder Lackschicht, beispielsweise aus Teflon behandelt.In order to ensure trouble-free operation and to further support the idea underlying the present invention of a particularly gentle treatment of the composite package to be produced, the split or undivided pressing element has 13 an active surface with a particularly low coefficient of friction of less than 0.12 and is, for example, completely made of a PEEK derivative or treated with a suitable sealant or lacquer layer, for example made of Teflon.

Die 5a und 5b geben schließlich noch beispielhafte Ausführungen von Dämpfungseinrichtungen 18 und 18' wieder, wobei die Ausführungsform nach 5a unterhalb einer mit einem (nicht dargestellten) Antrieb Schubstange 19 einen Fluidzylinder 20 aufweist, der zur Erhöhung der Dämpfungswirkung im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Drossel 21 aufweist. Um aber auch eine rasche Bewegung des Kolbens, beziehungsweise des mit ihm verbundenen Anpresselements zulassen zu können ist die Drossel 21 umgehbar. Zweckmäßigerweise wird die Drossel 21 auch nur im oder um den unmittelbaren Pressvorgang wirksam. Dazu ist eine entsprechende Steuereinrichtung vorzusehen, welche ebenfalls nicht dargestellt ist. Umfasst der Zylinder einen Sensor, beispielsweise einen Kraftsensor, kann der Schaltvorgang für die Drossel 21 geregelt vollzogen werden, was erhebliche Prozessvorteile bringt. Es kann aber auch ein Druckventil zur Umgehung der Drossel 21 vorgesehen sein. Der Auslösepunkt des Ventils kann einstellbar oder sogar im Betrieb änderbar vorgesehen sein.The 5a and 5b Finally, give exemplary embodiments of damping devices 18 and 18 ' again, the embodiment according to 5a below one with a (not shown) drive push rod 19 a fluid cylinder 20 has, for increasing the damping effect in the illustrated and so far preferred embodiment, a throttle 21 having. But in order to allow a rapid movement of the piston, or the contact element connected to it can be the throttle 21 bypassed. Conveniently, the throttle 21 only effective in or around the immediate pressing process. For this purpose, a corresponding control device is provided, which is also not shown. If the cylinder comprises a sensor, for example a force sensor, the switching operation for the throttle can take place 21 be carried out regulated, which brings significant process advantages. But it can also be a pressure valve to bypass the throttle 21 be provided. The trigger point of the valve may be adjustable or even changeable during operation.

Die in 5b dargestellte Dämpfungseinrichtung 18' weist eine Feder 22 auf, die in Wirkrichtung mit der Dämpfungseinrichtung 18' geschaltet ist, aber beispielsweise auch unterhalb des Anpresselementes 13 oder sogar unterhalb der zu bearbeitenden Verbundpackung P angeordnet sein könnte.In the 5b illustrated damping device 18 ' has a spring 22 on, in the direction of action with the damping device 18 ' is switched, but for example below the contact pressure element 13 or even below the composite package P to be processed.

Dagegen verzichtet die Dämpfungseinrichtung nach 5c auf einen Fluidzylinder oder eine Feder und ist als ein aus einem elastischen Material bestehendes Dämpfungselement 18'' ausgebildet, welches unmittelbar oberhalb des Anpresselements 13 angeordnet ist. Nicht dargestellt ist, dass auch das Anpresselement selbst als Dämpfungselement ausgeführt sein kann.In contrast, the damping device dispenses with 5c to a fluid cylinder or a spring and is as a consisting of an elastic material damping element 18 '' formed, which immediately above the contact pressure element 13 is arranged. It is not shown that the pressing element itself can be designed as a damping element.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2012/062565 A1 [0012]
EP 0819602 B1 [0014]

Claims

Device for closing a composite packing (P) filled with an incompressible fluid filling material and formed from a cylindrical jacket, wherein the device can be operated in a pulsed operation and several processing stations ( 1 . 6 . 7 . 8th . 9 ), of which one processing station ( 8th ) a pressing device ( 12 ), by means of which the folding overhangs ( 11 ) are pressed against the bottom surface of the package (P), wherein the pressing device ( 12 ) is arranged substantially perpendicular to the bottom surface movable, characterized in that the pressing device ( 12 ) at least one damping device ( 18 . 18 ' ) or at least one damping element ( 18 '' ) having.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the pressing device ( 12 ) a drive device and a pressure element ( 13 ) having.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the damping device ( 18 . 18 ' ) between the drive device and the pressing element ( 13 ) is arranged.

Device according to claim 2, characterized in that the damping element ( 18 '' ) between the drive device and the pressing element ( 13 ) or is part of the contact pressure element.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the damping device ( 18 ) has a fluid damper.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the fluid damper as a hydraulic damper ( 20 ) is trained.

Device according to Claim 6, characterized in that the damping device is a throttle ( 21 ).

Apparatus according to claim 5, characterized in that the fluid damper is designed as a pneumatic damper.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the damping device is a spring ( 22 ) having.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the with the Falzvorsständen ( 11 ) and / or the bottom surface of the composite package (P) to be formed in operative connection with the effective surface (s) of the pressure element ( 13 ) is formed spherically curved / are.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the pressing element ( 13 ) is formed in several parts.

Device according to claim 11, characterized in that the parts ( 13 ''' . 13 ''' ) of the pressing element ( 13 ) are formed exchangeable.

Apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that each of the parts of the pressing element can be acted upon separately by a separate drive.

Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the pressing device comprises an adjusting device by means of which the parts of the pressing element are aligned relative to each other.

Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that the geometric shape of the active surfaces of the pressing element ( 13 . 13 ' . 13 '' . 13 ''' ) the shape of the Falzüberstände to be pressed ( 11 ) corresponds.

Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the active surfaces of the pressing element are formed thermally insulated.

Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the coefficient of friction of the active surfaces of the contact pressure element is less than or equal to 0.35, preferably less than or equal to 0.2 and more preferably less than or equal to 0.15.

Use of a device according to one of claims 1 to 17 for packaging foodstuffs, in particular aseptically filled foods.