DE102017129969A1

DE102017129969A1 - Verpackungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017129969A1
Application number: DE102017129969.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Sdahl
Original assignee: Stampac GmbH
Current assignee: Stampac GmbH
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2019-06-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum mechanischen Verschließen, insbesondere Bördeln, einer Verpackung für insbesondere Lebensmittelprodukte, die sich aus wenigstens zwei Folienhalbschalen zusammensetzt, welche an ihren umlaufenden Randabschnitten (3) in Anlage zueinander mittels einer Schießeinheit mechanisch verschlossen werden, wobei die Schießeinheit umfasst:einen Verpackungsträger mit einem Außenring (8) und einemVerpackungsaufnahmering (4), sowie wenigstens zwei Verschließwerkzeuge (7, 10), nämlich:- ein Aufstellwerkzeug (7) zum Aufstellen der aneinander anliegenden Randabschnitte (3) der zu verschließenden Folienhalbschalen, sowie- ein Anlegewerkzeug (10) zum Anlegen der Randabschnitte (3), wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst:- Einlegen der Folienhalbschalen in den Verpackungsaufnahmering (4), wobei die Folienhalbschalen mit ihren umlaufenden Randabschnitten (3) aneinander anliegen,- Aufstellen der der aneinander anliegenden Randabschnitte (3) mittels des Aufstellwerkzeugs (7),- Anlegen der Randabschnitte (3) mittels des Anlegewerkzeugs (10) dadurch gekennzeichnet, dass der Verpackungsträger die zu verschließende Verpackung während des gesamten Verfahrens trägt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum mechanischen Verschließen, insbesondere zum Bördeln, von Folienverpackungen.
Im Folgenden wird der Stand der Technik anhand von drei unterschiedlichen Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, die nach dem Bördelverfahren arbeiten.
Die EP 2 765 081 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, wodurch eine Verpackung für ein Lebensmittelprodukt bestehend aus zwei Teilschalen hergestellt werden kann. Die Lebensmittelprodukte können beispielsweise Schokoladehohlkörperfiguren wie Osterhasen, Weihnachtsmänner oder Überraschungseier sein. Die Teilschalen bestehen aus Aluminiumfolie oder aus einem anderen plastisch verformbaren Folienmaterial, das auf einer Seite mit einer siegelbaren Schicht beschichtet ist. Während des Formprozesses entstehen Flansche, über die Teilschalen in den folgenden Prozessschritten nach Einlegen des Lebensmittelproduktes miteinander verbunden werden. Die Verbindung wird durch Siegeln und anschließendem Umlegen der Ränder, dem sogenannten Bördeln, erzeugt.
Durch diesen Verpackungsprozess entsteht ein abstehender Rand.
Die WO 2016 193 447 beschreibt ein Verfahren zum Bördeln eines mindestens zweilagigen Materials. Insbesondere wird mit diesem Verfahren eine Zellentasche einer Pouch-Zelle bzw. einer Temperiereinheit hergestellt. Das zumindest zweilagige Material wird dabei in solcherweise umgefalzt, dass zumindest eine Lage, insbesondere die Metallfolienlage, die andere Lage mechanisch umfasst. Das zumindest zweilagige Material wird dabei zwischen oberen und unteren Formnestern fixiert. Der umzulegende und zu bördelnde Flansch steht über diese Formnester raus. Der rausstehende Flansch wird nun in einem ersten Schritt durch eine Relativbewegung gegen ein Abknickelement geführt, so dass der Flansch um 90° umgelegt wird. In dem nächsten Schritt des Bördelns soll nun der um 90° hochgestellte Flansch um weitere 90° umgelegt werden. Hierzu wird ein Werkzeugoberteil vorgeschlagen, welches aus zwei Teilen besteht. Ein Teil des Werkzeugoberteils legt den hochgestellten Rand mit Hilfe eines sogenannten Formstempels um ca. 45°-60° an die Verpackung an. Der zweite Teil des Werkzeuges drückt dann die Folien um den dann noch fehlenden Winkelbetrag in die Horizontale.
Die AT 221 906 B beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Schokoladehohlfiguren mit anschließendem Verpacken. Die flüssige Schokoladenmasse wird dabei in eine geformte Verpackungsteilschale aus Stanniolpapier eingefüllt. Eine weitere Verpackungsteilschale wird auf diese Verpackungsteilschale mit eingefüllten Produkt gelegt und fixiert, bspw. in einem Rahmen. Nun wird diese Packung, gefüllt mit flüssiger Schokoladenmasse in derart geschleudert, das heißt in allen Raumdimensionen gedreht, damit sich die flüssige Schokoladenmasse gleichmäßig in den Verpackungsteilschalen verteilt.
Die Verpackungsteilschalen bilden an ihren Auflageflächen abstehende Ränder. Diese werden gegeneinander fixiert, was durch Umbördeln geschieht. Hierzu werden die stanniolierten Hohlfiguren aus Ihrer Fixierung entnommen und in ein erstes Verschließwerkzeug (Hochstellwerkzeug) eingelegt. Dieses besteht aus einem Oberteil mit Formstempel, der der Geometrie der Verpackung entspricht. Das Unterteil besteht aus einem starren Rahmen und einem gefederten Formeinsatz, der ebenfalls der Geometrie der Verpackung entspricht.
Durch Andrücken des Oberteils auf den gefederten Formeinsatz des Unterteils entsteht eine Relativbewegung zu dem starren Rahmen. Hierdurch wird der abstehende Rand um 90° aufgestellt. In dem nächsten Verpackungsschritt wird in einem weiteren Werkzeug (Bördelwerkzeug) der aufgestellte Rand umgelegt. Auch in diesem Werkzeug sind Ober- und Unterteile so ausgearbeitet, dass die Geometrie der Verpackung genau hineinpasst. Beim Niederfahren des Oberteils auf das Unterteil legt ein Rahmen, der das Formoberteil umschließt, den aufgestellten Rand um. Der Rahmen beinhaltet hierzu eine sogenannte Hohlkehle an der die Verpackungsränder während des Abfahrens nach innen umgelegt werden. Die Verpackung ist nun fertig gebördelt.
Die hier beschriebene Erfindung hat die Aufgabe, ein verbessertes Verschließverfahren und -werkzeug für Folienverpackungen zu realisieren, das nach dem Prinzip des Bördelverfahrens arbeitet.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einer Schließeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Hierdurch soll der verfahrensbedingte abstehende Verpackungsrand nach dem Bördeln möglichst klein gehalten werden, um so Material einzusparen und zugleich die Optik der Verpackung zu verbessern.
Wesentliches Kennzeichen des mechanischen Verschließverfahrens sind dabei mindestens zwei Verfahrensschritte. Zuerst das Hochstellen eines Verpackungsrandes, der aus zwei übereinanderliegenden Verpackungsflanschen bzw. Randabschnitten der Folienhalbschalen der Verpackung gebildet wird und zweitens das darauffolgende Anlegen der hochgestellten Randabschnitte an den Verpackungskörper.
Die Verpackungsfolien sind vorzugsweise dünne Aluminiumfolien in den Dicken von 8µm - 30µm. Sofern die Verpackungsfolien mit einer Siegelschicht ausgerüstet sind, kann in einem weiteren Verpackungsschritt auch eine versiegelte Verpackung erzeugt werden. Hierzu kann ein beheiztes Element in das Verfahren eingeführt werden.
Erfindungsgemäß trägt der Verpackungsträger die zu verschließende Verpackung während des gesamten Verfahrens. Ein Umsetzen oder Transport zwischen zwei Schritten des Verfahrens ist nicht nötig.
Zusätzlich soll eine zeitgleiche zusätzliche Bearbeitung der Verpackungsteilschalen bzw. Folienhalbschalen der Verpackung beispielsweise durch Markieren möglich sein. Demgemäß kontaktieren das Aufstellwerkzeug und das Anlegewerkzeug während des jeweiligen Verfahrensschrittes Aufstellen und Anlegen die Verpackung nur im Bereich ihrer aneinander anliegenden Randabschnitte, so dass die übrige Verpackung gleichzeitig für weitere Bearbeitungsschritte mittels weiterer Bearbeitungswerkzeuge zugänglich verbleibt.
Als Verpackungsmaterial kann vorzugsweise Aluminiumfolie in den Stärken 8µm - 30µm in Verwendung sein. Ebenso ist es möglich beschichtete Aluminiumfolie zu verwenden, wobei eine Seite beispielsweise mit einer Kunststoffschicht beschichtet ist, die im Verlauf des Verpackungsprozesses als Siegelschicht verwendet werden kann. Es ist dann möglich, dass vor oder nach dem Bördelprozess gesiegelt wird.
Weiterhin soll das Werkzeug mit möglichst wenigen Bauteilen realisiert werden, um ein Kosten- und Zuverlässigkeitsoptimum zu schaffen. Die erfindung betrifft dementsprechend auch ein entsprechendes Werkzeug, insbesondere eine Schließeinheit.
Die einzelnen Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung zu entnehmen. Als weitere alternative Ausgestaltungen ist es entgegen den Ausführungen von Anspruch 2 auch denkbar, die Verschließwerkzeuge nach oben geschlossen auszuführen und keine Zugänglichkeit zur Verpackung zur ermöglichen.
Weiterhin kann der Außenring auch so ausgeführt sein, dass das Werkzeug zum Randanlegen in ihn eintauchen kann.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe, wie „umfassend“ „aufweisen“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe „ein“ oder „das“, die auf einer Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus und umgekehrt.
Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Die Figuren zeigen mehrere Merkmale der Erfindung in Kombination miteinander. Selbstverständlich vermag der Fachmann diese jedoch auch losgelöst voneinander zu betrachten und gegebenenfalls zu weiteren sinnvollen Unterkombinationen zu kombinieren, ohne dass er hierfür erfinderisch tätig werden müsste.
Es zeigen schemtaisch:

1 a bis 1g die einzelnen, aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte des hier behandelten Verschließverfahrens in Detailansicht gemäß dem Detailausschnitt der 4,
2 die Möglichkeit der zusätzlichen Randkomprimierens,
3 die Möglichkeit der Integration eines weiteren Bearbeitungsschrittes in das Aufstellwerkzeug (Pos. 7) oder in das Anlegewerkzeug (Pos. 10), und
4 eine teilgeschnittene Ansicht der erfindungsgemäßen Schließeinheit.

In den 1a bis 1g sind die einzelnen, aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte des hier behandelten Verschließverfahrens dargestellt. Die Bewegungsrichtungen sind mit Pfeilen in den Skizzen symbolisiert. Pos. 8 ist ein raumfestes Element.
In 1a sind die obere Verpackungsteilschale als Pos. 1 und die untere Verpackungsteilschale als Pos. 2 dargestellt. Beide Verpackungsteilschalen liegen mit ihren Flanschen aufeinander (Bereich dargestellt in Pos. 3), wobei die untere Verpackungsteilschale in den Verpackungsaufnahmering (Pos. 4) eingelegt ist. Die obere Verpackungsteilschale wird durch ein in der unteren Verpackungsteilschale enthaltenes Produkt (Pos. 5) in Position und Lage fixiert. Die Auflagefläche für die Flansche (Pos. 3) beider Verpackungsteilschalen im Werkzeug bildet der Flächenabschnitt (Pos. 6) des Verpackungsaufnahmeringes. Pos. 7 zeigt das Aufstellwerkzeug. Das Aufstellwerkzeug (Pos. 7) ist als ein die Verpackung umlaufender Ring ausgeführt. Der Ring, respektive das Aufstellwerkzeug (Pos. 7) ist also der Verpackungsform angepasst. Der Verbund aus oberer Verpackungsteilschale (Pos. 1), unterer Verpackungsteilschale (Pos. 2) und Produkt (Pos. 5) wird im Folgenden als Verpackung bezeichnet.
In 1b ist das Aufstellwerkzeug Pos. 7 in einer zugestellten Position zu sehen. Während des Zustellens hat es die obere und untere Verpackungsteilschale (Pos. 1 und Pos. 2) mit dem federnd gelagerten Verpackungsaufnahmering (Pos. 4) nach unten gedrückt. Der Außenring (Pos. 8) ist raumfest und bewegt sich nicht. Während der Relativbewegung der Verpackung zu Pos. 8 sind die überstehenden Flansche (Pos. 3) an der Gleitfläche (Pos. 9) des Außenringes (Pos. 8) aufgestellt worden. Der aufgestellte Rand ist als Pos. 13 dargestellt.
Der nächste Verfahrensschritt beinhaltet das Anlegen der aufgestellten Flansche. 1c zeigt die aufgestellten Flansche (Pos. 3) der Verpackung, die sich während des gesamten Verpackungsprozesses im Verpackungsaufnahmering (Pos. 4) befindet. In diesem Verfahrensschritt legt das Anlegewerkzeug (Pos. 10) die aufgestellten Flansche an. Das Anlegewerkzeug (Pos. 10) ist ebenfalls wie das Aufstellwerkzeug (Pos. 7) als ein Ring ausgeführt, der die Verpackung umläuft. Das Anlegewerkzeug (Pos. 10) ist an den Kontaktflächen zu den Flanschen (Pos. 3) geometrisch so ausgeführt, dass sich die aufgestellten Flansche während der Abwärtsbewegung an diese Geometrie (auch in 1e, Pos. 11, „Hohlkehle“) anlegen.
1d zeigt das auf die Flansche (Pos.3) der Verpackung heruntergefahrene Anlegewerkzeug (Pos.10). Die Federkraft, die den Verpackungsaufnahmering (Pos. 4) unterstützt, ist dabei so gewählt, dass sie während des Flanschanlegevorganges den Verpackungsaufnahmering (Pos. 4) in näherungsweiser raumfester Position hält. Der Verpackungsaufnahmering (Pos. 4) wird also nicht oder nur sehr wenig durch die Umformkräfte, die für das Flanschanlegen erforderlich sind, nach unten gedrückt.
1e zeigt die Situation aus 1d in einer Vergrößerung der Kontaktsituation bestehend aus Anlegewerkzeug (Pos. 10), Flansche (Pos. 3) und Verpackungsaufnahmering (Pos. 4). Das Anlegewerkzeug (Pos. 10) ist kurz vor dem Endanschlag, der durch den Verpackungsaufnahmering (Pos. 4) und die umgelegten Flansche (Pos. 3) vorgegeben wird. Die vormals aufgestellten Flansche (Pos. 3) gleiten an der Hohlkehle (Pos. 11) des Anlegewerkzeuges und werden in Richtung Verpackung mit Produkt (Pos. 5) umgelegt.
1f zeigt die unterste Position des Anlegewerkzeuges (Pos. 10). Der Flansch (Pos. 3) ist nun vollständig umgelegt. Der Verpackungsaufnahmering (Pos. 4) ist federnd gelagert. Die Feder (Pos. 14) mit der Federkraft F1 ist so auszulegen, dass sie steif genug ist, um unter der Einwirkung der Kraft des Flansch-Verformprozesses erst dann zu komprimieren, wenn der Flansch umgelegt ist. Ein mehrmaliges Runterfahren des Anlegewerkzeuges (Pos. 10) auf den umgelegten Flansch (Pos. 3) hat den Effekt, dass dieser Flansch noch intensiver komprimiert wird. Die Feder (Pos. 14) ist in diesem Verfahrensschritt komprimiert, womit sichergestellt werden soll, dass auf den Flansch (Pos.3) wenigstens die Federkräfte während des Anlegevorganges wirken.
Bei dickeren Verpackungsfolien (ab ca. 20µm) ist es möglich, dass diese im Randbereich nach dem Randanlegen noch einmal in einem zusätzlichen Bearbeitungsschritt nachgedrückt, beziehungsweise komprimiert werden müssen. Dieses hätte einen noch komprimierteren Verpackungsrand zur Folge. Dies kann nach den geschilderten Verfahrensschritten erfolgen, wobei die Verpackung nach wie vor auf dem Verpackungsaufnahmering Pos. 4 liegt. 2 zeigt die Situation mit einem Andrückstempel Pos. 12, der die beschriebene Aufgabe des Randkomprimierens übernimmt.
Der Andrückstempel kann auch als beheiztes Element ausgeführt sein, wodurch ein Andrücken des Verpackungsrandes und Versiegeln der Verpackung zum selben Zeitpunkt durchgeführt werden kann.
3 zeigt die Möglichkeit der Integration eines weiteren Bearbeitungsschrittes in das Aufstellwerkzeug (1, Pos. 7) oder in das Anlegewerkzeug (1, Pos. 10). Da die Werkzeuge in diesem Verpackungsverfahren nur auf den Rand der Verpackung wirken, können sie in der Mitte offen gestaltet sein. Durch diese Öffnung kann beispielsweise ein Markiergerät (3, Pos. 16) geführt werden, welches die Verpackung beispielsweise mit einer Chargennummer oder mit dem Mindesthaltbarkeitsdatum markiert. Anstelle eines Markiergerätes kann aber auch ein Nachdrückstempel an die Verpackung geführt werden, der die plastisch verformbare Verpackung, die beispielsweise aus Aluminiumfolie besteht, noch einmal an das verpackte Produkt anschmiegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2765081 A1 [0003]
WO 2016193447 [0005]
AT 221906 B [0006]

Claims

Verfahren zum mechanischen Verschließen, insbesondere Bördeln, einer Verpackung für insbesondere Lebensmittelprodukte, die sich aus wenigstens zwei Folienhalbschalen zusammensetzt, welche an ihren umlaufenden Randabschnitten (3) in Anlage zueinander mittels einer Schießeinheit mechanisch verschlossen werden, wobei die Schießeinheit umfasst: einen Verpackungsträger mit einem Außenring (8) und einem Verpackungsaufnahmering (4), sowie wenigstens zwei Verschließwerkzeuge (7, 10), nämlich: - ein Aufstellwerkzeug (7) zum Aufstellen der aneinander anliegenden Randabschnitte (3) der zu verschließenden Folienhalbschalen, sowie - ein Anlegewerkzeug (10) zum Anlegen der Randabschnitte (3), wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst: - Einlegen der Folienhalbschalen in den Verpackungsaufnahmering (4), wobei die Folienhalbschalen mit ihren umlaufenden Randabschnitten (3) aneinander anliegen, - Aufstellen der der aneinander anliegenden Randabschnitte (3) mittels des Aufstellwerkzeugs (7), - Anlegen der Randabschnitte (3) mittels des Anlegewerkzeugs (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Verpackungsträger die zu verschließende Verpackung während des gesamten Verfahrens trägt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufstellwerkzeug (7) und das Anlegewerkzeug (10) während des jeweiligen Verfahrensschrittes Aufstellen und Anlegen die Verpackung nur im Bereich ihrer aneinander anliegenden Randabschnitte (3) kontaktiert, so dass die übrige Verpackung gleichzeitig für weitere Bearbeitungsschritte mittels weiterer Bearbeitungswerkzeuge zugänglich verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Verpackungsträger gebildete Verpackungsaufnahme, umfassend den Außenring (8) und den Verpackungsaufnahmering (4), während der Verfahrensschritte nach Anspruch 1 unverändert bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsaufnahme auf einem sich kontinuierlich bewegenden Fördersystem angeordnet ist, und dass sich die Verschließwerkzeuge (7, 10) mit Hilfe einer weiteren Antriebsachse auf die sich bewegende Verpackungsaufnahme aufsynchronisieren, so dass kein Anhalten für die Durchführung der Verfahrensschritte nach Anspruch 1 erforderlich ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug zum Randanlegen (10) nur aus einem Element (10) besteht und sich die Randabschnitte (3) sich während des Abfahrens dieses Elementes (10) auf die hochgestellten Randabschnitte (3) an die Kontur (11) dieses Elementes (10) anschmiegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt nach dem Randanlegen, die angelegten Randabschnitte (3) durch ein zusätzliches Bearbeitungswerkzeug (12) noch einmal komprimiert werden, und dass die Verpackungsaufnahme, gebildet aus Außenring (8) und Verpackungsaufnahmering (4) ausgehend von dem vorhergehenden Verfahrensschritten unverändert bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt ein einen ersten Nachdrückstempel (16) umfassendes Bearbeitungswerkzeug die Verpackung, die beispielsweise aus Aluminium in den Dicken 8µm - 30µm besteht, von einer ersten Richtung an das verpackte Produkt andrückt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres als zweiter Nachdrückstempel ausgebildetes Bearbeitungswerkzeug die Verpackung, die beispielsweise aus Aluminium in den Dicken 8µm - 30µm besteht, von einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt sein kann, an das verpackte Produkt andrückt, und die Krafteinwirkung des ersten und zweiten Nachdrückstempels auf die Verpackung so eingestellt wird, das die Verpackung nicht aus der Verpackungsaufnahme gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (12) ein beheizbares Element umfasst, und dass als Verpackung eine Folie (1, 2) mit einer Siegelschicht eingesetzt wird, um während des Andrückens ein Versiegeln der Folienhalbschalen im Bereich ihrer aneinander anliegenden Randabschnitte (3) zu ermöglichen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verpackungsaufnahmering (4) mittels eines elastischen Elements, insbesondere mittels einer Federeinheit (14) relativ verschiebbar zu dem Außenring (8) gelagert ist, wobei das elastische Element insbesondere so ausgelegt sein kann, dass es während der Verformung der Randabschnitte (3) durch das Anlegewerkzeug die Verpackung im Verpackungsaufnahmering (4) hält und nur soweit komprimiert wird, dass das Verfahren nicht gestört wird.
Schließeinheit zum mechanischen Verschließen, insbesondere Bördeln, einer Verpackung für insbesondere Lebensmittelprodukte, die sich aus wenigstens zwei Folienhalbschalen zusammensetzt, welche an ihren umlaufenden Randabschnitten (3) in Anlage zueinander mittels der Schießeinheit mechanisch verschlossen werden, wobei die Schießeinheit umfasst: einen Verpackungsträger mit einem Außenring (8) und einem Verpackungsaufnahmering (4), sowie wenigstens zwei Verschließwerkzeuge (7, 10), nämlich: - ein Aufstellwerkzeug (7) zum Aufstellen der aneinander anliegenden Randabschnitte (3) der zu verschließenden Folienhalbschalen, sowie - ein Anlegewerkzeug (10) zum Anlegen der Randabschnitte (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Verpackungsträger die zu verschließende Verpackung während des gesamten Verfahrens trägt.