DE102014223847A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verschließen eines insbesondere aus Kunststoff bestehenden Behälters - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Verschließen eines insbesondere aus Kunststoff bestehenden Behälters Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschließen eines insbesondere aus Kunststoff bestehenden Behälters mit einem Aufnahmekörper und einem diesen verschließenden, eine Deckfolie aufweisenden Deckels, wobei die Vorrichtung eine Ultraschallsonotrode und ein Gegenwerkzeug aufweist, sowie mit einem Stempel zum Austrennen der Deckfolie aus einer Folienbahn und eine mit dieser zusammenwirkenden Matrize, und die Matrize zwischen der Ultraschallsonotrode und dem Gegenwerkzeug angeordnet ist, wobei der Stempel die Ultraschallsonotrode umgibt und die freien Enden von Stempel und Ultraschallsonotrode auf gleicher Höhe liegen, und wobei nach dem Trennschritt die Ultraschallsonotrode axial den Stempel passiert und die ausgetrennte Deckfolie auf den Aufnahmekörper aufschweißt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschließen eines insbesondere aus Kunststoff bestehenden Behälters mit wenigstens einem Aufnahmekörper und einem diesen verschließenden, eine Deckfolie aufweisenden Deckels, wobei die Vorrichtung eine Ultraschallsonotrode und ein Gegenwerkzeug aufweist, sowie mit einem Stempel zum Austrennen der Deckfolie aus einem Folienverbund und einer mit diesem zusammenwirkenden Matrize versehen ist.
  • Es sind die unterschiedlichsten Vorrichtungen zum Verschließen eines aus Kunststoff bestehenden Behälters mit einem Aufnahmekörper und einer diesen verschließenden Deckfolie bekannt. Üblicherweise wird auf den Aufnahmebehälter, der eine das Produkt aufnehme Kavität oder Vertiefung aufweist, eine Deckfolie aufgelegt, die auf den Rand des Aufnahmebehälters aufgeschweißt wird. Dabei kann die Deckfolie zuvor aus einem Folienverbund ausgestanzt werden.
  • Aus der CN 203 290 955 U ist ein Stanzwerkzeug bekannt, mit welchem mittels einer Vielzahl von Zähnen die Deckfolie aus einer Folienbahn ausgestanzt wird. Als nachteilig wird angesehen, dass mit einem derartigen Werkzeug kein durchlaufender oder durchgehender Trennschnitt erzeugt wird, sondern es wird eine Vielzahl kleiner, hintereinander liegender Schnitte erzeugt, die dann an ihren einander zugewandten Enden abgetrennte Verbindungsstege oder Abreißnasen aufweisen. Eine derartige herausgetrennte Deckfolie ist einerseits sehr ungenau, da die Schnitte oft nicht in eine Flucht liegen, andererseits brechen die Zähne oftmals aus oder verbiegen sich, so dass mitunter größere Verbindungsstege in verbleibenden Lücken zwischen den Schnitten bestehen, in denen die Deckfolie noch mit der Restfolie verbunden ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die vielen kleinen Messer Stanzrückstände hinterlassen, die sich dann am Schweißwerkzeug anlegen und dieses verschmutzen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und/oder ein Verfahren zum Verschließen eines aus Kunststoff bestehenden Behälters mit einem Aufnahmekörper und einer diesen verschließenden Deckfolie bereit zu stellen, welche oder welches die Deckfolie exakter aus der Folienbahn heraustrennt und dadurch ein hoch qualitativer und optisch ansprechender Schnitt entsteht.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung und einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass diese bzw. dieses die Merkmale der unabhängigen Ansprüche aufweist.
  • Der Aufnahmebehälter wird z. B. mittels einer tiefgezogenen Folie erzeugt, mit dem zu verpackenden Material befüllt, und über dessen Einfüllöffnung eine Folienbahn gelegt wird. Dabei nimmt die Erfindung auf vier unterschiedliche Varianten Bezug.
  • Bei der ersten Variante wird der Folienbahn mittels eines Stempels aus einer Deckfolie ausgetrennt, insbesondere ausgestanzt oder ausgeschnitten, und die Deckfolie wird dann auf die Einfüllöffnung des zuvor befüllten Aufnahmebehälters aufgelegt. Dabei kann der Aufnahmebehälter bereits als diskreter Aufnahmebehälter bereit stehen, er kann aber auch noch zusammen mit einer Vielzahl weiterer Aufnahmebehälter in einem Verbund liegen. Die Deckfolie wird nach dem Auflegen an ihrem umlaufenden Rand mit dem Aufnahmekörper verschweißt. Dem Stempel liegt eine Matrize gegenüber, so dass entweder die Deckfolie alleine oder die Deckfolie zusammen mit dem noch in einem Verbund sich befindenden Aufnahmebehälter ausgeschnitten wird. Die Matrize liegt also im ersteren Fall unterhalb der Folienbahn und im anderen Fall unterhalb des Aufnahmebehälters. Im ersten Fall wird die Deckfolie also erst ausgestanzt und dann auf den Aufnahmebehälter aufgeschweißt, im anderen Fall wird sie erst auf den Aufnahmebehälter aufgeschweißt und dann gegebenenfalls zusammen mit dem Aufnahmebehälter ausgestanzt.
  • Bei einer anderen Variante bildet die Ultraschallsonotrode nicht nur das Schweißwerkzeug sondern auch das das Stanzwerkzeug, so dass es keines Stempels bedarf. Dabei kann die Deckfolie zuerst aus einem Folienverbund ausgestanzt und dann auf den Aufnahmebehälter aufgeschweißt werden, wobei der Aufnahmebehälter wiederum entweder diskret oder noch in einem Verbund vorliegt. Alternativ kann auf den Aufnahmebehälter zuerst der Folienverbund aufgeschweißt und dann die Deckfolie aus dem Verbund ausgestanzt werden. Befindet sich der Aufnahmebehälter ebenfalls noch in einem Behälterverbund, dann wird dieser mitausgestanzt. Beim Ausstanzen wird die Ultraschallenergie ausgeschaltet, d. h. es werden lediglich die Ultraschallsonotrode und der Aufnahmebehälter gegeneinander verlagert.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor dem Trennschnitt;
  • 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach dem Trennschnitt; und
  • 3 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung beim Schweißschritt.
  • Bei einem ersten Ausführungsbeispiel, die in den 1 bis 3 dargestellt ist, ist eine mit 10 bezeichnete Aufnahmevorrichtung, z. B. eine mit Kaffeepulver gefüllte Kapsel, in eine Halterung eines starren Gegenwerkzeugs 12 eingelegt. Die Aufnahmevorrichtung 10 liegt mit ihrem umlaufenden, radial abragenden Rand 14 auf der Oberseite des Gegenwerkzeugs 12 an. Oberhalb des Gegenwerkzeugs 12 befindet sich eine starre Matrize 16 mit einer Durchtrittsöffnung 18, deren Schneidkante so bemessen ist, dass sie den Rand 14 umgreift. Oberhalb der Matrize 16 befindet sich ein zweiteiliges Werkzeug, welches einen Stempel 20 aufweist, in welchem eine Ultraschallsonotrode 22 axial beweglich ist. Die freien Enden des Stempels 20 und der Ultraschallsonotrode 22 sind auf der gleichen Höhe oder der Stempel 20 überragt die Ultraschallsonotrode 22 geringfügig nach unten. Unterhalb des Stempels 20 sitzt auf der Matrize 16 eine Deckfolie 26 auf.
  • Wird, wie in 2 gezeigt, der Stempel 20 zusammen mit der Ultraschallsonotrode 22 in Richtung der Deckfolie 24 bewegt, dann trennt das freie Ende des Stempels 20, welcher eine umlaufende Schneid- oder Stanzkante bildet, eine Deckfolie 26 aus der Folienbahn 24 aus und es verbleibt ein Restgitter 28 auf der Matrize 16. Die Trennung erfolgt mittels eines Stanz- oder Schneidschrittes, wobei der Rand des Stempels 20 die umlaufende Schneide aufweist. Es erfolgt also ein einziger Trennschnitt. Zusammen mit dem Stempel 20 wird die Ultraschallsonotrode 22 in Richtung des Gegenwerkzeugs 12 bewegt. Nach dem Austrennen der Deckfolie 26 aus der Folienbahn 24 wird die Deckfolie 26 an der Ultraschallsonotrode 22 mittels Unterdruckdüsen festgehalten.
  • Danach verbleibt der Stempel 20 in Ruhe oder fährt zurück in die Ausgangslage und die Ultraschallsonotrode 22 bewegt sich weiter in Richtung des Gegenwerkzeugs 16, was in 3 dargestellt ist. Der umlaufende Rand der Ultraschallsonotrode 22, die die ausgetrennte Deckfolie 26 trägt, liegt auf dem umlaufenden Rand der Aufnahmevorrichtung 10 auf und die Ultraschallsonotrode 22 wird mit Ultraschall angeregt und die Deckfolie 26 mit der Aufnahmevorrichtung 10 verschweißt.
  • Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung dient der umlaufende Rand der Ultraschallsonotrode als Trennkante. Es wird dann kein zusätzlicher Stempel benötigt. Die Ultraschallsonotrode dient also nicht nur für den Schweißvorgang sondern auch für den vorhergehenden Trennvorgang. Dabei kann der Trennvorgang ohne Ultraschall durchgeführt werden, wohingegen beim Schweißvorgang die Ultraschallsonotrode eingeschaltet wird.
  • Die Form des Behälters und auch des Deckels kann beliebig sein. Wesentlich ist, dass die Ultraschallsonotrode eine kreisrunde oder rotationssymmetrische Schweißfläche besitzt. Außerdem können der Behälter und auch der Deckel beliebige, insbesondere halbkugelförmig ausgebildete konkave Aufnahmeräume aufweisen, in welchen sie befüllt sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 203290955 U [0003]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Verschließen eines insbesondere aus Kunststoff bestehenden Behälters mit wenigstens einem Aufnahmekörper (10) und einem diesen verschließenden, eine Deckfolie (26) aufweisenden Deckel, wobei die Vorrichtung eine Ultraschallsonotrode (22) und ein Gegenwerkzeug (12) aufweist, sowie mit einem Stempel (20) zum Austrennen der Deckfolie (26) aus einer Folienbahn (24) und einer mit diesem zusammenwirkenden Matrize (16) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (20) die Ultraschallsonotrode (22) umgibt und das freie Ende der Ultraschallsonotrode (22) und das freie Ende des Stempels (20) auf gleicher Höhe liegen oder die Ultraschallsonotrode (22) zurückversetzt ist, und dass – die Matrize (16) zwischen der Ultraschallsonotrode (22) und dem Gegenwerkzeug (12) angeordnet ist und nach dem Trennschritt des Stempels (20) die Ultraschallsonotrode (22) axial den Stempel (20) passiert und die ausgetrennte Deckfolie (26) auf den Aufnahmekörper (10) aufschweißt, oder – nach dem Aufschweißen der Deckfolie (26) auf den Aufnahmekörper (10) der Stempel (20) die Ultraschallsonotrode (22) axial passiert und die Deckfolie (26) gegebenenfalls zusammen mit dem Aufnahmekörper (10) austrennt.
  2. Verfahren zum Verschließen eines insbesondere aus Kunststoff bestehenden Behälters mit wenigstens einem Aufnahmekörper (10) und einer diesen verschließenden Deckfolie (26), wobei die Vorrichtung eine Ultraschallsonotrode (22) und ein Gegenwerkzeug (12) aufweist, sowie mit einem Werkstück zum Austrennen der Deckfolie (26) aus einer Folienbahn (24) und einer mit diesem Werkstück zusammenwirkenden Matrize (16) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsonotrode (22) gleichzeitig sowohl das Werkzeug zum Aufschweißen der Deckfolie (26) bildet als auch der umlaufende Rand der Ultraschallsonotrode (22) eine auf gleicher Höhe liegende Schneidkante bildet, und dass – die Matrize (16) zwischen der Ultraschallsonotrode (22) und dem Gegenwerkzeug (12) angeordnet ist und nach dem Trennschritt die Ultraschallsonotrode (22) axial die Matrize (16) passiert und die ausgetrennte Deckfolie (26) auf den Aufnahmekörper (10) aufschweißt, oder – nach dem Aufschweißen der Deckfolie (26) auf den Aufnahmekörper (10) die Ultraschallsonotrode (22) die Deckfolie (26) gegebenenfalls zusammen mit dem Aufnahmekörper (10) austrennt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (20) nur in die Matrize (16) einfährt.
  4. Verfahren Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanz- oder Schneidkante an der Ultraschallsonotrode (22) vorgesehen ist und gemeinsam mit dieser bewegt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsonotrode (22) beim Stanzen oder Schneiden nicht mit Ultraschall angeregt wird.
  6. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 1 zum Verschließen eines insbesondere aus Kunststoff bestehenden Behälters mit wenigstens einem Aufnahmekörper (10) und einem diesen verschließenden, eine Deckfolie (26) aufweisenden Deckel, wobei die Vorrichtung eine Ultraschallsonotrode (22) und ein Gegenwerkzeug (12) aufweist, sowie mit einem Stempel (20) zum Austrennen der Deckfolie (26) aus einer Folienbahn (24) und einer mit diesem zusammenwirkenden Matrize (16) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (20) die Ultraschallsonotrode (22) umgibt und das freie Ende der Ultraschallsonotrode (22) und das freie Ende des Stempels (20) auf gleicher Höhe liegen oder die Ultraschallsonotrode (22) zurückversetzt ist, und dass – die Matrize (16) zwischen der Ultraschallsonotrode (22) und dem Gegenwerkzeug (12) angeordnet ist, oder – das unterhalb des Aufnahmekörpers (10) sich befindende Gegenwerkzeug (12) die Matrize (16) bildet und die Ultraschallsonotrode (22) auch den Stempel (20) bildet.
  7. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 2 zum Verschließen eines insbesondere aus Kunststoff bestehenden Behälters mit wenigstens einem Aufnahmekörper (10) und einer diesen verschließenden Deckfolie (26), wobei die Vorrichtung eine Ultraschallsonotrode (22) und ein Gegenwerkzeug (12) aufweist, sowie mit einem Werkstück zum Austrennen der Deckfolie (26) aus einer Folienbahn (24) und einer mit diesem Werkstück zusammenwirkenden Matrize (16) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsonotrode (22) gleichzeitig sowohl das Werkzeug zum Austrennen der Deckfolie (26) bildet als auch der umlaufende Rand der Ultraschallsonotrode (22) eine auf gleicher Höhe liegende Schneidkante bildet, und dass – die Matrize (16) zwischen der Ultraschallsonotrode (22) und dem Gegenwerkzeug (12) angeordnet ist, oder – das unterhalb des Aufnahmekörpers (10) sich befindende Gegenwerkzeug (12) die Matrize (16) bildet und die Ultraschallsonotrode (22) auch den Stempel (20) bildet.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Austrennen der Deckfolie (26) eine Stanz- oder Schneidkante vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stanz- oder Schneidkante und der Ultraschallsonotrode (22) ein Spalt (von z. B. 1 bis 20 μm) besteht.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Gegenwerkzeug (12) keine Gegenfläche für die Stanz- oder Schneidkante vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsonotrode (22) Ansaugöffnungen aufweist, mit denen die ausgetrennte Deckfolie (26) ansaugbar wird.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnungen als Ausblasöffnungen verwendbar sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter und der Deckel aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsonotrode (22) eine kreisrunde oder rotationssymmetrische Schweißfläche aufweist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsonotrode (22), der Behälter und/oder der Deckel halbkugelförmig ausgebildete konkave Aufnahmeräume aufweisen.
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