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Die Erfindung betrifft ein Siegelelement zur Aufbringung von Wärme und Druck auf ein Abdeckteil einer ein Aufnahmeteil und ein Abdeckteil aufweisenden Verpackung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Versiegelung einer ein Aufnahmeteil und ein Abdeckteil aufweisenden Verpackung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9 sowie ein Verfahren zur Versiegelung eines Abdeckteils mit einem Aufnahmeteil einer Verpackung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.
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Derartige Siegelelemente und Vorrichtungen, in denen dieselben zum Einsatz kommen, sind beispielsweise aus der
DE 100 31 356 A1 bekannt. Beispielsweise werden sie eingesetzt, um Becher für Milchprodukte, wie beispielsweise Joghurt, Pudding, Quark, Frischkäse und dergleichen, mit einem Deckel zu versiegeln bzw. zu verschließen.
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Üblicherweise bestehen die Becher aus einem Kunststoffmaterial, wie Polypropylen, Polystyrol, Polyethylen oder einem ähnlichen Material, wohingegen die Deckel meist aus Aluminium bestehen. Das Siegelelement, das in Form einer an die Form des Deckels angepassten Siegelplatte ausgeführt sein kann, wird erhitzt und auf den zuvor auf den Rand des Bechers gelegten Deckel gepresst. Der Becher wird dabei mittels eines geeigneten Abstützelements an seinem Rand abgestützt. Durch das Einbringen von Wärme in den Verbindungsbereich zwischen dem Deckel und dem Becher wird nicht nur eine sich in diesem Verbindungsbereich befindende Siegelschicht aktiviert, sondern es werden auch geringfügige Unebenheiten, die der Becherrand produktionsbedingt aufweist, ausgeglichen.
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Ein Problem derartiger, zwei unterschiedliche Materialien aufweisenden Verpackungen besteht jedoch darin, dass die Verpackung nach dem Gebrauch nur dann recycelt werden kann, wenn der Deckel vollständig von dem Becher abgetrennt ist. Da die Verbraucher dies, teilweise aus Unkenntnis und teilweise aus Sorglosigkeit, häufig nicht machen, lassen sich sehr viele solcher Verpackungen in der Realität nicht recyceln.
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Daher wird in jüngster Zeit versucht, Verpackungen zu erzeugen, bei denen der Deckel und der Becher aus demselben Material, vorzugsweise einem gut recycelbaren Kunststoff, bestehen. Die Herstellung dieser Verpackungen ist zwar kein grundsätzliches Problem, aufgrund der gegenüber Aluminium deutlich niedrigeren Schmelztemperatur des für den Deckel verwendeten Kunststoffmaterials kann über die Siegelplatte jedoch weniger Wärme in den Verbindungsbereich zwischen dem Deckel und dem Becher eingebracht werden, da ansonsten der Deckel schmelzen würde. Dadurch können die herstellungsbedingt fast immer vorhandenen Unebenheiten des Becherrands deutlich schlechter ausgeglichen werden als dies bei der Verwendung von Deckeln aus Aluminium der Fall ist, was im Extremfall zu einer undichten Verpackung führen kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Siegelelement zur Aufbringung von Wärme und Druck auf ein Abdeckteil einer Verpackung sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Versiegelung einer Verpackung zu schaffen, mit denen ein einfacheres Versiegeln des Abdeckteils mit einem Aufnahmeteil der Verpackung möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Das erfindungsgemäße Anpresselement, das bei Verarbeitungstemperatur eine höhere Elastizität als das Aufnahmeteil aufweist, sorgt dafür, dass das Abdeckteil sich beim Anpressen an die Konturen des Aufnahmeteils anlegt und dabei eventuelle Unebenheiten desselben ausgleicht bzw. sich auch im Bereich dieser Unebenheiten an die Kontur des Aufnahmeteils anpasst, wodurch eine dichte und auch für Luft nicht durchlässige Verbindung zwischen dem Abdeckteil und dem Aufnahmeteil gewährleistet wird. Die Unebenheiten des Aufnahmeteils werden demnach nicht mehr durch das Aufschmelzen des Aufnahmeteils, sondern durch das erfindungsgemäße, einen Teil des Siegelelements darstellende und eine Federwirkung erzeugende Anpresselement ausgeglichen.
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Das erfindungsgemäße Siegelelement ermöglicht somit eine einfache und prozesssichere Versiegelung eines Abdeckteils mit einem Aufnahmeteil einer Verpackung, insbesondere eines Deckels mit einem Becher der Verpackung.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Anpresselement als aus einem Elastomer bestehender Ring ausgebildet ist. Ein solcher aus einem Elastomer bestehender Ring passt sich durch die ihm materialbedingt innewohnenden Eigenschaften an die Unebenheiten des Aufnahmeteils an, so dass die gewünschte Dichtigkeit zwischen dem Abdeckteil und dem Aufnahmeteil gewährleistet wird.
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Um eine sichere Verbindung des Rings mit dem Hauptkörper des Siegelelements zu erreichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass das Siegelelement eine umlaufende Ausnehmung in einer dem Abdeckteil zugewandten Planfläche zur Aufnahme des Rings aufweist.
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In diesem Zusammenhang kann außerdem vorgesehen sein, dass die Tiefe der umlaufenden Ausnehmung von der dem Abdeckteil zugewandten Planfläche in das Siegelelement hinein größer ist als eine Erstreckung des Rings in derselben Richtung. Dies ermöglicht eine wärmebedingte Ausdehnung des Rings innerhalb der Ausnehmung, wodurch der Ring auch bei einer stärkeren wärmebedingten Ausdehnung zuverlässig innerhalb der Ausnehmung verbleibt, sodass eine hohe Prozesssicherheit gewährleistet ist.
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Eine alternative Ausführungsform des Anpresselements kann darin bestehen, dass das Anpresselement durch Einbringen einer Vielzahl von Schlitzen in einem dem Abdeckteil zugewandten Abschnitt des Siegelelements gebildet ist. Durch die Vielzahl der Schlitze, die sich in dem dem Abdeckteil zugewandten Abschnitt des Siegelelements befinden, ergibt sich ebenfalls eine hohe Elastizität des Anpresselements, wobei in diesem Fall das Anpresselement einteilig mit dem Siegelelement ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Lösung besteht einerseits in der hohen Zuverlässigkeit und andererseits in der geringen Verschleißanfälligkeit, was die Standzeit des Siegelelements deutlich erhöht und die Wartung desselben wesentlich verringert.
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Um die Elastizität des Anpresselements zu vergrößern, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass der die Schlitze aufweisende, dem Abdeckteil zugewandte Abschnitt des Siegelelements eine von einer dem Abdeckteil zugewandten Planfläche beabstandete, um seinen äußeren Umfang umlaufende, konkave Krümmung aufweist.
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Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Schlitze durch Laserschneiden gebildet sind, so ergibt sich eine sehr einfache, maßgenaue und kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung der Schlitze in dem erfindungsgemäßen Siegelelement.
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Um eine Beschädigung des Anpresselements zu verhindern und ein zuverlässiges Schmelzen eines zum Versiegeln des Abdeckteils mit dem Aufnahmeteil häufig eingesetzten Siegelmaterials zu gewährleisten, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass das Anpresselement eine höhere Schmelztemperatur als ein zwischen dem Abdeckteil und dem Aufnahmeteil eingebrachtes Siegelmaterial aufweist.
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Eine Vorrichtung zur Versiegelung einer ein Aufnahmeteil und ein Abdeckteil aufweisenden Verpackung mit einem erfindungsgemäßen Siegelelement ist in Anspruch 9 angegeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Siegelelements sehr vorteilhaft zur Versiegelung von aus einem Aufnahmeteil und einem Abdeckteil bestehenden Verpackungen, wie beispielsweise mit einem Deckel verschließbare Becher für Milchprodukte, einsetzen. Gegebenenfalls kann das Siegelelement ohne größere Anpassungen in bereits bestehende Vorrichtungen integriert werden.
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Ein Verfahren zur Versiegelung eines Abdeckteils mit einem Aufnahmeteil einer Verpackung, bei dem ein erfindungsgemäßes Siegelelement zum Einsatz kommen kann, ist in Anspruch 10 angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine zuverlässige Versiegelung des Aufnahmeteils mit dem Abdeckteil sicher und lässt sich für die unterschiedlichsten Verpackungen einsetzen. Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren einfach und unkompliziert durchzuführen und erfordert keine Anpassungen der bislang vorhandenen Anlagen.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Betriebszustand;
- 2 die Vorrichtung aus 1 in einem zweiten Betriebszustand;
- 3 eine detailliertere Darstellung eines erfindungsgemäßen Siegelelements der Vorrichtung aus 1;
- 4 eine vergrößerte Darstellung gemäß der Linie IV aus 3;
- 5 eine perspektivische Darstellung des Siegelelements aus 3;
- 6 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Betriebszustand;
- 7 die Vorrichtung aus 6 in einem zweiten Betriebszustand;
- 8 eine detailliertere Darstellung des erfindungsgemäßen Siegelelements der Vorrichtung aus 6;
- 9 eine vergrößerte Darstellung gemäß der Linie IX aus 8; und
- 10 eine perspektivische Darstellung des Siegelelements aus 8.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 einer zur Versieglung einer ein Aufnahmeteil 2 und ein Abdeckteil 3 aufweisenden Verpackung 4. Während die Verpackung 4 in 1 in ihrem noch nicht versiegelten Zustand dargestellt ist, zeigt 2 die Verpackung 4 in ihrem versiegelten Zustand. Bei der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 1 gilt dies analog für die 6 und 7.
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Die Verpackung 4 ist insbesondere für Lebensmittel und hier insbesondere für Milchprodukte, wie zum Beispiel Joghurt, Pudding, Quark, Frischkäse und dergleichen, geeignet. Dabei ist im vorliegenden Fall das Aufnahmeteil 2 als Becher und das Abdeckteil 3 als Deckel ausgebildet, es sind jedoch auch andere Ausführungsformen der Verpackung 4 denkbar. Sowohl das Aufnahmeteil 2 als auch das Abdeckteil 3 bestehen aus einem Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polypropylen, Polystyrol, Polyethylen oder aus einem ähnlichen Material. Vorzugsweise bestehen das Aufnahmeteil 2 und das Abdeckteil 3 aus demselben Material, so dass sie auch dann problemlos recycelt werden können, wenn nach der Benutzung das Abdeckteil 3 nicht vollständig von dem Aufnahmeteil 2 abgelöst wird.
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Die Vorrichtung 1 weist ein Abstützelement 5 auf, das zur Abstützung des Aufnahmeteils 2 dient. Im vorliegenden Fall weist das Aufnahmeteil 2, also der Becher, einen vorzugsweise umlaufenden Rand 2a auf, der auf dem Abstützelement 5 aufliegt. Zur Aufnahme des Bechers bzw. des Aufnahmeteils 2 weist das Abstützelement 5 eine nicht näher bezeichnete Bohrung auf.
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Die Vorrichtung 1 weist des Weiteren ein Siegelelement 6 auf, das in Form einer Siegelplatte ausgebildet ist und zur Aufbringung von Wärme und Druck auf das Abdeckteil 3 dient, um so das Abdeckteil 3 mit dem Aufnahmeteil 2 zu versiegeln. In nicht dargestellter, jedoch an sich bekannter Weise, wird das Siegelelement 6 erwärmt, wozu es mit einer entsprechenden, nicht dargestellten Heizeinrichtung verbunden oder ausgestattet sein kann.
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Das Siegelelement 6 weist wenigstens ein Anpresselement 7 auf, das dafür vorgesehen ist, mit dem Abdeckteil 3 in Kontakt zu treten. Bei der Erwärmung des Siegelelements 6 wird auch das Anpresselement 7 erwärmt. Dabei kann eine gewünschte Temperatur des Anpresselements 7 eingestellt werden. Dieser Kontakt des Anpresselements 7 mit dem Abdeckteil 3 der Verpackung 4 ist in 2 bzw. bei der zweiten Ausführungsform in 7 zu erkennen. Das Anpresselement 7 weist bei Verarbeitungstemperatur eine höhere Elastizität als das Aufnahmeteil 2 auf. Mit dem Begriff „Verarbeitungstemperatur“ ist diejenige Temperatur gemeint, die das Anpresselement 7 aufweisen sollte, um in dem Zustand, in dem es das Abdeckteil 3 kontaktiert, eine nicht dargestellte, sich zwischen dem Aufnahmeteil 2 und dem Abdeckteil 3 befindende Siegelschicht zu aktivieren und eine Verbindung derselben mit dem Abdeckteil 3 zu gewährleisten und dadurch das Abdeckteil 3 luftdicht mit dem Aufnahmeteil 2 zu verbinden. Im vorliegenden Fall, in dem das Abdeckteil 3 aus Polypropylen besteht, liegt die Verarbeitungstemperatur vorzugsweise zwischen 100 und 140°C, wohingegen bei Abdeckteilen 3 aus anderen Kunststoffen von diesem Bereich abweichende Verarbeitungstemperaturen notwendig sein können. Bei den bislang bekannten Abdeckteilen aus Aluminium kommen dagegen Temperaturen zwischen 180 und 290°C zum Einsatz.
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Durch die beschriebene Elastizität des Anpresselements ist dasselbe in der Lage, das Abdeckteil 3 so mit dem Aufnahmeteil 2 zu verbinden bzw. zu versiegeln, dass bei diesem Verbindungsvorgang eventuelle Unebenheiten des Aufnahmeteils 2, im vorliegenden Fall des Rands 2a des Aufnahmeteils 2, ausgeglichen werden. Dadurch wird eine sehr dichte Verbindung zwischen dem Abdeckteil 3 und dem Aufnahmeteil 2 erreicht. Die Siegelschicht vereinfacht auch das spätere Ablösen des Abdeckteils 3 von dem Aufnahmeteil 2.
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Bei der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform des Siegelelements 6 ist das Anpresselement 7 als aus einem Elastomer bestehender Ring 7a ausgebildet. Zur Aufnahme des Rings 7a weist das Siegelelement 6 in einer dem Abdeckteil 3 zugewandten und bei der bestimmungsgemäßen Benutzung des Siegelelements 6 mit dem Abdeckteil in Kontakt tretenden Planfläche 6a desselben eine umlaufende Ausnehmung 8 auf, die in der detaillierteren Darstellung der 3 und 4 besser zu erkennen ist. Dabei ist die Tiefe der umlaufenden Ausnehmung 8 von der dem Abdeckteil 3 zugewandten Planfläche 6a in das Siegelelement 6 hinein, also in der mit „x“ bezeichneten Richtung, größer als eine Erstreckung des Rings 7a in derselben Richtung. In der vergrößerten Darstellung von 4 ist erkennbar, dass die Ausnehmung 8 im Querschnitt annähernd kreisförmig ist, wobei die vergrößerte Tiefe der Ausnehmung 8 sich durch einen im wesentlichen rechteckigen Bereich in der Mitte der Ausnehmung 8 ergibt. Dadurch verbleibt der Ring 7a auch bei einer wärmebedingten Ausdehnung desselben innerhalb der Ausnehmung 8 und nur ein geringer Teil desselben steht nach unten über die Ausnehmung 8 über und kann so in Kontakt mit dem Abdeckteil 3 treten. Im Ruhezustand, also wenn der Ring 7a nicht erwärmt wird, befindet er sich vollständig innerhalb der Ausnehmung 8.
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Die 6 bis 10 zeigen eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Versiegelung der das Aufnahmeteil 2 und das Abdeckteil 3 aufweisenden Verpackung 4. Dabei ist das Anpresselement 7 durch eine Vielzahl von in 8 und insbesondere in 9 erkennbaren Schlitzen 9 in einem dem Abdeckteil 3 zugewandten Abschnitt 6b des Siegelelements 6 gebildet. Auf diese Weise wird ebenfalls eine ausreichende Elastizität des auf diese Weise gebildeten Anpresselements 7 erreicht, wodurch auch bei dieser Ausführungsform eine Anpassung des Abdeckteils 3 an eventuelle Unebenheiten des Aufnahmeteils 2 erreicht wird. Beispielsweise können die Schlitze 9 mittels Laserschneiden gebildet werden. Das Siegelelement 6 kann dabei aus einem geeigneten Edelstahl bestehen. Durch die große Anzahl der Schlitze 9 bzw. das zwischen denselben verbleibende Material wird die Wärmeübertragung in den Bereich der Planfläche 6a verbessert und eine gleichmäßige Temperatur in diesem Bereich erreicht. Des Weiteren verhindern die Schlitze 9 einen Wärmestau im Inneren des Siegelelements 6, wodurch zu hohe Temperaturen im Bereich der Planfläche 6a vermieden werden.
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Um die elastischen Eigenschaften und die sich daraus ergebende Federwirkung des dem Abdeckteil 3 zugewandten Abschnitts 6b des Siegelelements 6 zu erhöhen, weist der Abschnitt 6b eine von einer dem Abdeckteil 3 zugewandten Planfläche 6a beabstandete, um seinen äußeren Umfang umlaufende, konkave Krümmung 6c auf. Diese Krümmung 6c, durch die sich eine umlaufende Ausnehmung am äußeren Umfang des Abschnitts 6b des Siegelelements 6 ergibt, ist in 9 in einer vergrößerten Darstellung zu erkennen. Die Krümmung 6c verbessert demnach die Elastizität des Anpresselements 7 und verhindert eine plastische Verformung desselben. Die Wandstärke des Anpresselements 7 im Bereich der Krümmung 6c kann beispielsweise zwischen 1 - 2 mm betragen. Auch die Dicke des Anpresselements 7 im Bereich der Planfläche 6a ist sehr gering und beträgt vorzugsweise ca. 1 mm, was die Elastizität des Anpresselements 7 weiter erhöht.
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Um ein sicheres Schmelzen des zwischen dem Abdeckteil 3 und dem Aufnahmeteil 2 eingebrachten Siegelmaterials zu erreichen, weist das Anpresselement 7 eine höhere Schmelztemperatur als das Siegelmaterial auf.
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Bei einem Verfahren zur Versiegelung des Aufnahmeteils 2 mit dem Abdeckteil 3 wird mittels des Siegelelements 6 Wärme und Druck auf das Abdeckteil 3 aufgebracht. Durch das mit dem Abdeckteil 3 in Kontakt tretende, bei Verarbeitungstemperatur eine höhere Elastizität als das Aufnahmeteil 2 aufweisende Anpresselement 7 des Siegelelements 6 wird eine Kontur des Abdeckteils 3 an die Kontur des Aufnahmeteils 2 angepasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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