DE102016118295A1

DE102016118295A1 - Verfahren für Tiefziehverpackungsmaschine

Info

Publication number: DE102016118295A1
Application number: DE102016118295.8A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2018-03-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Tiefziehverpackungsmaschine (1), wobei eine Polyesterfolie (10) mit einer Dicke von wenigstens 250 µm in einer Vorheizstation (2) auf eine Temperatur von wenigstens 100 °C erwärmt wird, bevor die Polyesterfolie (10) in einer Formstation (3) in einem beheizten Formwerkzeugunterteil (17) zu Mulden (10a) tiefgezogen wird, um eine teilweise Umwandlung der Polyesterfolie (10) von amorph in kristallin zu bewirken, bevor die tiefgezogene Polyesterfolie (10) in einer Kühlstation (4) ausgehärtet wird, die tiefgezogenen Mulden (10a) mit Produkt gefüllt und mit einer Deckelfolie (12) luftdicht zu formstabilen und ofenfähigen Verpackungen (14) gesiegelt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Tiefziehverpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie auf eine Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 11.
Aus der EP 1697129 A1 und EP 2077943 A1 sind Mehrschichtfolien bekannt, die zum Verpacken von Lebensmitteln vorgesehen sind und in einem Ofen bis auf 200 °C erwärmt werden können, ohne dass ein Ventil oder eine selbstaktivierte Öffnung zum Entweichen von Dampf vorgesehen ist. Diese Folien sind ofengeeignet aufgrund einer kristallinen Struktur wenigstens einer Folienschicht und temperaturbeständig bis 220 °C, ohne dabei ein starkes Rückschrumpfverhalten aufzuweisen. Solche Folien sind auch unter der Bezeichnung C-PET-Folien bekannt. C-PET-Folien sind nicht tiefziehfähig und werden daher nicht auf Tiefziehverpackungsmaschinen eingesetzt.
Alternativ sind auch temperaturbeständige Mehrschichtfolien unter der Bezeichnung O-PET bekannt, die durch biaxial orientiertes Recken hergestellt sind. Durch den Vorgang des Reckens während des Herstellungsprozesses sind O-PET-Folien lediglich gering tiefziehbar, da sie nur noch ein Tiefziehverhältnis von maximal 1,2:1 aufweisen. O-PET-Folien sind in der Herstellung aufgrund des zusätzlichen Vorgang des Reckens kostenintensiv und üblicherweise mit einer Foliendicke von maximal 250 µm erhältlich.
Aus dem Stand der Technik sind auch PET-(Polyester)Folien bekannt, die aber nicht ofenfähig sind, also nicht für Temperaturen über 120 °C einsetzbar sind. Dies ist begründet in einem sehr geringen kristallinen und einem sehr hohen amorphen Anteil dieser Folien, die auch als A-PET-Folien bezeichnet werden. PET-Folien haben eine hohe Verbreitung und sind auch mit Foliendicken über 300 µm, insbesondere über 500 µm, erhältlich.
Im Bereich Convenience Food gehen die Anforderungen z.B. beim Catering in Flugzeugen oder bei der Bahn zu stabilen Verpackungen, bei denen die Verpackung selbst die Funktion eines Essensbehälters bzw. des Essgeschirrs mit einer Mehrfachaufteilung übernimmt. Die Herstellung solcher Verpackungen ist auf einer Tiefziehverpackungsmaschine mit ofenfähigen O-PET- oder C-PET-Folien mit einem Tiefziehverhältnis über 2:1 nicht möglich. Das Tiefziehverhältnis von 2:1 ist dadurch definiert, dass die tiefzuziehende Fläche um das Doppelte vergrößert wird und sich die Dicke der Folie im Idealfall um die Hälfte verjüngt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, um formstabile und ofenfähige Verpackungen vorzugsweise für Convenience Food auf einer Tiefziehverpackungsmaschine herstellen zu können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Tiefziehverpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Tiefziehverpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Tiefziehverpackungsmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass eine Polyesterfolie mit einer Dicke von wenigstens 250 µm in einer Vorheizstation auf eine Temperatur von wenigstens 100 °C erwärmt wird, bevor die Polyesterfolie in einer Formstation in einem beheizten Formwerkzeugunterteil zu Mulden tiefgezogen wird. Die beheizte Formmulde ist auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisierungstemperatur aufgeheizt, um eine wenigstens teilweise Umwandlung der Polyesterfolie von amorph in kristallin zu bewirken. Die tiefgezogene Polyesterfolie wird in einer nachgeschalteten Kühlstation abgekühlt und damit wird der Kristallisationsprozess gestoppt. Die tiefgezogenen Mulden werden mit Produkt gefüllt und mit einer Deckelfolie gasdicht zu formstabilen und ofenfähigen Verpackungen gesiegelt. Das Erwärmen der Polyesterfolie über deren Kristallisierungstemperatur hinaus bewirkt den Kristallisationsprozess. Durch das Abkühlen der Polyesterfolie unter die Kristallisierungstemperatur wird der Prozess des Auskristallisierens gestoppt und die Mulden werden formstabil. Dabei ist ein Kristallisierungsgrad der Polyesterfolie von wenigstens 15 %, bevorzugt wenigstens 25 %, vorteilhaft und Foliendicken von 300 µm bis 800 µm führen zu formstabilen Verpackungen, die als servierbare Behälter für Convenience Food einsetzbar sind. Die derart hergestellten Verpackungen, so stellt sich heraus, sind bis zu einer Temperatur von mindestens 200 °C, vorzugsweise bis zu einer Temperatur bis 220 °C, temperaturbeständig und damit ofenfähig.
Unter Polyesterfolie sind Mehrschichtfolien zu verstehen, die wenigstens eine PET-Schicht aufweisen.
Vorzugsweise wird die Tiefziehverpackungsmaschine intermittierend betrieben, sodass die Arbeitsstationen stationär angeordnet sein können und sodass bei stillstehendem Folienvorschub die Prozesse „Folie Vorwärmen“ in der Vorheizstation, „Folie Erwärmen“ in der Formstation und „Kühlen der Folie“ in der Kühlstation der aufeinanderfolgenden Folienabschnitte parallel bzw. zeitgleich ablaufen können, ohne die Taktleistung der Tiefziehverpackungsmaschine negativ zu beeinflussen.
Bevorzugt wird eine Gruppe von Mulden in der Formstation innerhalb eines Arbeitstakts tiefgezogen, um auch in den folgenden Produktionsschritten pro Arbeitstakt eine Vielzahl von Verpackungen und/oder Verpackungen mit mehreren Mulden für verschiede Produkte innerhalb einer Verpackung herstellen zu können.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung sind die Vorheizstation, die Formstation und die Kühlstation in einer Produktionsrichtung direkt hintereinander angeordnet. Es ist auch denkbar, dass diese drei Stationen in einer gemeinsamen Arbeitsstation integriert sind.
Vorzugsweise beträgt die Abkühltemperatur der Kühlstation weniger als 25 °C, um die Mulden möglichst schnell unter die Kristallisierungstemperatur abzukühlen, um die Mulden in den formstabilen Zustand zu versetzen.
Vornehmlich werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren evakuierte und/oder begaste Verpackungen erzeugt, um eine lange Haltbarkeit beispielsweise von verpackten Lebensmitteln zu erreichen.
Der kristalline Anteil der Polyesterfolie beträgt nach der Kühlstation bevorzugt mehr als 15 %.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Polyesterfolie eine PET-Mehrschichtfolie, die eine gasdichte Schicht umfasst.
Bevorzugt sind die Verpackungen bis zu einer Temperatur von 200 °C, vorzugsweise bis zu einer Temperatur von 220 °C, temperaturbeständig und damit ofenfähig.
Die Verpackungen weisen vorteilhafterweise einen Rückschrumpfeffekt von weniger als 10 % auf, um beim Erwärmen des Produktes bzw. der Verpackung kaum eine Veränderung der Verpackung und damit keine negative Auswirkung zu erhalten.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine zum Durchführen des Verfahrens geeignete und konfigurierte Tiefziehverpackungsmaschine.
Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Tiefziehverpackungsmaschine.
1 zeigt eine Tiefziehverpackungsmaschine 1. Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 weist eine Vorheizstation 2, eine Formstation 3, eine Kühlstation 4, eine Siegelstation 5, eine Querschneidestation 6 sowie eine Längsschneidestation 7 auf, die in dieser Reihenfolge in einer Produktionsrichtung R an einem Maschinenrahmen 8 angeordnet sind. Eingangsseitig befindet sich an dem Maschinenrahmen 8 eine Zuführrolle 9, von der eine Folienbahn 10 in Form einer Polyesterfolie abgezogen wird. Im Bereich der Siegelstation 5 ist ein Materialspeicher 11 vorgesehen, von dem eine Deckelfolie 12 abgezogen wird. Ausgangsseitig ist an der Tiefziehverpackungsmaschine 1 eine Abfuhreinrichtung 13 in Form eines Transportbandes vorgesehen, mit der fertige, vereinzelte Verpackungen 14 abtransportiert werden. Ferner weist die Tiefziehverpackungsmaschine 1 eine nicht näher dargestellte Folienvorschubeinrichtung auf, die die Folienbahn 10 ergreift und diese pro Hauptarbeitstakt in der Produktionsrichtung R weitertransportiert. Die Folienvorschubeinrichtung ist beispielsweise als eine einseitig oder beidseitig an der Folienbahn 10 angeordnete Transportkette ausgeführt.
Die Vorheizstation 2 weist eine obere Vorheizung 15 und eine untere Vorheizung 16 auf, zwischen denen die Folienbahn 10 hindurchgeführt wird und während des Stillstands des Folienvorschubs auf eine Vorheiztemperatur von beispielsweise 120 bis 150 °C erwärmt wird. Dabei nähern sich die obere 15 und untere Vorheizung 16 der Folienbahn 10 an und es liegt ein beidseitiger Kontakt zwischen den Vorheizungen 15, 16 und der Folienbahn 10 vor, um die Wärme schnell und effektiv in die Folienbahn 10 einzubringen.
Die Formstation 3 umfasst ein Formwerkzeugoberteil 17 und ein Formwerkzeugunterteil 18. In der Formstation 3 wird die Folienbahn 10 mittels Unterdruck und/oder Druckluft oder mittels eines Stempelwerkzeugs nach unten in einzelne Kavitäten 19 des Formwerkzeugunterteils 18 tiefgezogen. Dabei sind im Formwerkzeugunterteil 18 mehrere Kavitäten 19 zur Bildung von Mulden 10a für spätere Verpackungen 14 sowohl in Arbeitsrichtung R, sogenannte Spuren, als auch quer zur Arbeitsrichtung R, sogenannte Reihen, vorgesehen. Die Gruppe von Kavitäten 19 wird als Format definiert und könnte beispielsweise für zwölf Verpackungen vorgesehen sein, die auf drei Reihen und vier Spuren aufgeteilt sind. In 1 ist lediglich eine Reihe zeichnerisch dargestellt. Die jeweilige Anzahl von Reihen und Spuren ist beliebig und ist vor allem von der Größe des Formwerkzeugunterteils 18 und der Größe der einzelnen Verpackungen 14 abhängig.
Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 weist eine Steuerung 20 auf, die dazu konfiguriert ist, die Heizvorrichtungen der oberen Vorheizung 15, der unteren Vorheizung 16 und des Formwerkzeugunterteils 18 zu steuern bzw. zu regeln. Die Vorgabewerte für diese Temperatureinstellungen können von einem Bediener an einer Anzeige- und Eingabeeinheit 21 eingegeben und geändert werden. Optional kann die Steuerung 20 auch die Temperatur der Kühlstation 4 steuern oder regeln. Beispielsweise kann die Steuerung 20 eine Regulierung der Kühlwassermenge anpassen, die durch ein Werkzeugunterteil 22 der Kühlstation 4 strömt. Dabei kann das Werkzeugunterteil 22 analog zum Formwerkzeugunterteil 18 ausgeführt sein und die geformten Mulden 10a werden mittels Unterdruck in Kavitäten 19 gezogen, um einen bestmöglichen Kontakt und damit einen optimalen Wärmeübergang zwischen Folienbahn 10 und dem gekühlten Werkzeugunterteil 22 herzustellen.
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

EP 1697129 A1 [0002]
EP 2077943 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Tiefziehverpackungsmaschine (1), wobei eine Polyesterfolie (10) mit einer Dicke von wenigstens 250 µm in einer Vorheizstation (2) auf eine Temperatur von wenigstens 100 °C erwärmt wird, bevor die Polyesterfolie (10) in einer Formstation (3) in einem beheizten Formwerkzeugunterteil (18) zu Mulden (10a) tiefgezogen wird, um eine teilweise Umwandlung der Polyesterfolie (10) von amorph in kristallin zu bewirken, bevor die tiefgezogene Polyesterfolie (10) in einer Kühlstation (4) ausgehärtet wird, die tiefgezogenen Mulden (10a) mit Produkt gefüllt und mit einer Deckelfolie (12) luftdicht zu formstabilen und ofenfähigen Verpackungen (14) gesiegelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefziehverpackungsmaschine (1) intermittierend betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe von Mulden (10a) in der Formstation (3) innerhalb eines Arbeitstakts tiefgezogen wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorheizstation (2), die Formstation (3) und die Kühlstation (4) in dieser Reihenfolge in einer Produktionsrichtung (R) direkt hintereinander angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühltemperatur der Kühlstation (3) weniger als 20 °C beträgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass evakuierte und/oder begaste Verpackungen (14) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kristalline Anteil der Polyesterfolie (10) nach der Kühlstation (3) mehr als 15 % beträgt, vorzugsweise mehr als 25 %, noch weiter bevorzugt mehr als 35 %.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyesterfolie (10) eine PET-Mehrschichtfolie ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungen (14) einen Rückschrumpfeffekt von weniger als 10 % aufweisen.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelfolie (12) eine CoPET-, d. h. Copolymer-PET-Siegelschicht aufweist, die mit Druck und Temperatur auf die Polyesterfolie (10) gesiegelt wird.
Tiefziehverpackungsmaschine (1) mit einer Formstation zum Tiefziehen von Mulden (10a) in eine Polyesterfolie (10), einer bezogen auf eine Produktionsrichtung (R) der Tiefziehverpackungsmaschine (1) stromaufwärts der Formstation (3) angeordneten Vorheizstation (2) zum Erwärmen der Polyesterfolie (10) auf eine Temperatur von wenigstens 100° C, einer stromabwärts der Formstation (3) angeordneten Kühlstation (4) zum Abkühlen und Aushärten der tiefgezogenen Polyesterfolie (10), sowie mit einer stromabwärts der Kühlstation (4) angeordneten Siegelstation (5) zum Verschließen und Versiegeln der Mulden (10a) mit einer Deckelfolie (12).
Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 11, wobei die Tiefziehverpackungsmaschine (1) intermittierend betreibbar ist.
Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Vorheizstation (2) eine obere Vorheizung (15) und eine untere Vorheizung (16) aufweist, zwischen denen die Polyesterfolie (10) hindurchführbar ist.
Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Vorheizstation (2), die Formstation (3) und die Kühlstation (4) in dieser Reihenfolge in Produktionsrichtung (R) der Tiefziehverpackungsmaschine (1) jeweils direkt hintereinander angeordnet sind.