DE102022131577A1

DE102022131577A1 - Method and device for printing on a film

Info

Publication number: DE102022131577A1
Application number: DE102022131577.0A
Authority: DE
Inventors: Christina Amann; Bastian Grondinger; Sven Küwert
Original assignee: Multivac Marking and Inspection GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Marking and Inspection GmbH and Co KG
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2024-05-29

Abstract

Verfahren zum Bedrucken einer Folie (5) mittels eines Thermodruckers (12), wobei die Folie (5) in einer Transportrichtung (T) entlang des Thermodruckers (12) transportiert wird und quer zur Transportrichtung (T) eine Folienbreite (B) aufweist, und wobei die Folie (5) stromaufwärts des Thermodruckers (12) eine Vorheizung (14) durchläuft, zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorheizung (14) die Folie (5) auf eine über die gesamte Folienbreite (B) weitgehend einheitliche Zieltemperatur aufheizt.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung (10) zum Bedrucken einer Folie (5), die eine Folienbreite (B) aufweist, die Vorrichtung (10) umfassend einen Thermodrucker (12) und in einer Transportrichtung (T) der Folie (5) stromaufwärts des Thermodruckers (12) angeordnete Vorheizung (14) mit einer Heizungsanordnung (13), wobei die Vorrichtung (10) zum Transport der Folie (5) entlang der oder durch die Vorheizung (14) konfiguriert ist, wobei die Vorheizung (14) dazu eingerichtet ist, die Folie (5) auf eine über die gesamte Folienbreite (B) weitgehend einheitliche Zieltemperatur aufzuheizen. Method for printing a film (5) by means of a thermal printer (12), wherein the film (5) is transported in a transport direction (T) along the thermal printer (12) and has a film width (B) transverse to the transport direction (T), and wherein the film (5) passes through a preheater (14) upstream of the thermal printer (12), characterized in that the preheater (14) heats the film (5) to a target temperature that is largely uniform over the entire film width (B).
The invention also relates to a device (10) for printing on a film (5) having a film width (B), the device (10) comprising a thermal printer (12) and a preheater (14) arranged upstream of the thermal printer (12) in a transport direction (T) of the film (5) and having a heating arrangement (13), wherein the device (10) is configured to transport the film (5) along or through the preheater (14), wherein the preheater (14) is designed to heat the film (5) to a target temperature that is largely uniform over the entire film width (B).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Bedrucken einer Folie mittels eines Thermodruckers. Bei der Folie kann es sich um eine Verpackungsfolie handeln.The invention relates to a method and a device for printing a film using a thermal printer. The film can be a packaging film.

Zum Bedrucken von Folien, insbesondere von Verpackungsfolien, mit Kennzeichnungshinweisen oder Inhaltsangaben können Thermodrucker zum Einsatz kommen. Wie die DE 10 2018 114 268 A1 schildert, kann der Einsatz von Thermodruckverfahren jedoch in Umgebungen, in denen niedrige Temperaturen herrschen, zu Problemen und unsauberen Druckbildern führen. Genau solche niedrigen Temperaturen sind allerdings häufig in Verpackungsverfahren erforderlich, um die durch Verpackungsmaschinen verpackten Produkte insbesondere in unverpacktem Zustand gekühlt zu halten. Als eine erste Verbesserung schlägt die DE 10 2018 114 268 A1 vor, eine Druckzone vor dem Bedrucken durch einen Thermodruckkopf vorzuheizen.Thermal printers can be used to print labelling information or contents information on films, especially packaging films. EN 10 2018 114 268 A1 However, as described by the author, the use of thermal printing processes can lead to problems and unclean print images in environments where low temperatures prevail. However, exactly such low temperatures are often required in packaging processes in order to keep the products packaged by packaging machines cool, especially when they are not packaged. As a first improvement, the EN 10 2018 114 268 A1 proposes to preheat a printing zone before printing using a thermal print head.

Ein Folienvorheizsystem ist des Weiteren aus der DE 10 2019 217 649 A1 bekannt. Dort hat das Vorheizen der Folie jedoch nichts mit einem Bedrucken der Folie zu tun, sondern dient ausschließlich dem Vorheizen der Folie vor einem anschließenden Siegelprozess.A foil preheating system is also included in the EN 10 2019 217 649 A1 However, preheating the film has nothing to do with printing on the film, but serves solely to preheat the film before a subsequent sealing process.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, durch konstruktiv möglichst einfache Verbesserungen das Bedrucken von Folien auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen im Hinblick auf die Qualität des erzeugten Druckbildes zu verbessern.One object of the invention is to improve the printing of films even at low ambient temperatures with regard to the quality of the printed image produced by means of structural improvements that are as simple as possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung zum Bedrucken einer Folie mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of claim 1 or by a device for printing a film having the features of claim 6. Advantageous further developments are specified in the respective dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt zum Bedrucken einer Folie einen Thermodrucker. Unter dem Begriff „Thermodrucker“ fallen im Kontext der Erfindung einerseits Thermotransferdrucker und andererseits Thermodirektdrucker. Bei ersterem kann ein Farbband vorgesehen sein, das durch einen Thermodruckkopf gemäß dem bekannten Thermotransferdruckverfahren erhitzt wird, um dann durch Andrücken an die Folie diese zu bedrucken. Bei einem Thermodirektdrucker hingegen kann der Thermodruckkopf dazu eingerichtet sein, gemäß dem bekannten Thermodirektdruckverfahren selbst eine dafür vorgesehene Zone auf der Folie derart zu erhitzen, dass dort ein Druckbild entsteht. Bei der Folie kann es sich im Kontext der Erfindung um eine Verpackungsfolie handeln.The method according to the invention uses a thermal printer to print on a film. In the context of the invention, the term "thermal printer" includes both thermal transfer printers and thermal direct printers. In the former, an ink ribbon can be provided that is heated by a thermal print head according to the known thermal transfer printing method in order to then print on the film by pressing it against it. In a thermal direct printer, however, the thermal print head can be set up to heat a zone on the film provided for this purpose in accordance with the known thermal direct printing method in such a way that a printed image is created there. In the context of the invention, the film can be a packaging film.

Die Erfindung sieht vor, dass die Folie in einer stromaufwärts des Thermodruckers angeordneten Vorheizung auf eine über ihre gesamte Folienbreite weitgehend einheitliche Zieltemperatur aufgeheizt wird. Durch diese Maßnahme wird das Risiko minimiert (oder im Idealfall ganz vermieden), dass sich die Folie inhomogen verformt und dadurch evtl. ungeeignet wird wird nachfolgende Bearbeitungsprozesse. Grundlage der vorliegenden Erfindung ist dabei die Erkenntnis, dass solche Verformungen vermieden werden können, in dem die Folie über ihre gesamte Breite auf eine weitgehend einheitliche Temperatur gebracht wird, bevor das Bedrucken beginnt.The invention provides that the film is heated in a preheater arranged upstream of the thermal printer to a target temperature that is largely uniform across the entire width of the film. This measure minimizes (or ideally completely avoids) the risk of the film deforming inhomogeneously and thus possibly becoming unsuitable for subsequent processing. The basis of the present invention is the realization that such deformations can be avoided by bringing the film to a largely uniform temperature across its entire width before printing begins.

Mit einer „weitgehend einheitlichen Zieltemperatur“ kann konkret gemeint sein, dass die Temperatur der Folie nach dem Durchlaufen der Vorheizung über die gesamte Folienbreite um maximal +/- 3°C variiert, vorzugsweise sogar nur um maximal +/- 2°C oder gar um maximal +/-1°C.A “largely uniform target temperature” can specifically mean that the temperature of the film after passing through the preheating varies by a maximum of +/- 3°C across the entire width of the film, preferably even only by a maximum of +/- 2°C or even by a maximum of +/-1°C.

Wie bereits vorstehend erklärt, kann es sich bei dem Thermodrucker um einen Thermotransferdrucker mit einem eigenen Farbband oder um einen Thermodirektdrucker handeln.As already explained above, the thermal printer can be a thermal transfer printer with its own ribbon or a direct thermal printer.

Eine Möglichkeit, für ein möglichst einheitliches Erwärmen der Folie über ihre gesamte Folienbreite zu sorgen, liegt darin, in der Vorheizung ein elektrisches Widerstands-Heizelement zu verwenden, das einen mit mäanderförmigem Verlauf in einer Ebene angeordneten elektrischen Flachleiter aufweist. Durch einen solchen mäanderförmigen Flachleiter kann eine Oberfläche der Vorheizung auf eine einheitliche Temperatur gebracht werden, was dann das Aufheizen der Folie über ihre gesamte Breite auf eine weitgehend einheitliche Zieltemperatur ermöglicht.One way to ensure that the film is heated as uniformly as possible across its entire width is to use an electrical resistance heating element in the preheater that has an electrical flat conductor arranged in a meandering pattern in one plane. Using such a meandering flat conductor, a surface of the preheater can be brought to a uniform temperature, which then enables the film to be heated across its entire width to a largely uniform target temperature.

In einem zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Bedrucken einer Folie, die eine Folienbreite aufweist. Die Vorrichtung umfasst einen Thermodrucker und eine in einer Transportrichtung der Folie stromaufwärts des Thermodruckers angeordnete Vorheizung mit einer Heizungsanordnung, wobei die Vorrichtung zum Transport der Folie entlang der oder durch die Vorheizung konfiguriert ist. Erfindungsgemäß ist die Vorheizung dazu eingerichtet, die Folie im Betrieb der Vorrichtung auf eine über die gesamte Folienbreite weitgehend einheitliche Zieltemperatur aufzuheizen. Damit ergeben sich die vorstehend bereits geschilderten Vorteile einer geringeren Verformung der Folie und damit eines qualitativ verbesserten Druckbildes.In a second aspect, the invention relates to a device for printing on a film that has a film width. The device comprises a thermal printer and a preheater arranged upstream of the thermal printer in a transport direction of the film with a heating arrangement, wherein the device is configured to transport the film along or through the preheater. According to the invention, the preheater is designed to heat the film to a target temperature that is largely uniform across the entire film width during operation of the device. This results in the advantages already described above of less deformation of the film and thus a qualitatively improved print image.

Zweckmäßig ist es, wenn die Vorheizung eine Heizfläche aufweist, die quer zur Transportrichtung der Folie eine Ausdehnung von mindestens der Folienbreite aufweist. Dies erleichtert es, die Wärme gleichmäßig über die gesamte Breite der Folie in diese einzubringen.It is advisable if the preheater has a heating surface which, transverse to the transport direction of the film, has an extension of at least film width. This makes it easier to introduce the heat evenly across the entire width of the film.

Vorzugsweise weist die Vorheizung eine Heizfläche auf, die im Betrieb der Vorrichtung über ihre gesamte Oberfläche eine weitgehend einheitliche Temperatur aufweist. In räumlicher Hinsicht variiert folglich die Temperatur über die gesamte Oberfläche der Heizfläche um maximal +/-2°C, weiter bevorzugt um maximal +/- 1°C oder sogar nur um maximal +/- 0,5°C ausgehend von einer Nominaltemperatur der Heizfläche.Preferably, the preheater has a heating surface which has a largely uniform temperature over its entire surface when the device is in operation. In spatial terms, the temperature over the entire surface of the heating surface therefore varies by a maximum of +/-2°C, more preferably by a maximum of +/- 1°C or even only by a maximum of +/- 0.5°C, starting from a nominal temperature of the heating surface.

Vorzugsweise umfasst die Heizungsanordnung der Vorheizung ein elektrisch leitfähiges, flächiges Widerstands-Heizelement, das in jeder von zwei eine Ebene vorzugsweise parallel zu einer Folientransportebene im Bereich der Vorheizung aufspannenden Richtungen um einen Faktor von mindestens 100, vorzugsweise mindestens 400, vorzugsweise sogar von mindestens 1000 größere Abmessungen hat als in einer Richtung senkrecht zur Folientransportebene, und dass das Widerstands-Heizelement zwischen einer Heizplatte und einer Klemmplatte angeordnet ist. Das flächige Widerstands-Heizelement bietet den Vorteil, dass die Heizungsanordnung insgesamt in der Höhe vergleichsweise klein baut, gleichzeitig allerdings ein zuverlässiges und - falls gewünscht - homogenes Erwärmen einer Heizfläche ermöglicht. Dabei umfasst der Begriff „Platte“ (sowohl hinsichtlich der Heizplatte, als auch hinsichtlich der Klemmplatte) im Rahmen der Erfindung durchaus auch durchbrochene, mit Vertiefungen oder Aussparungen versehene oder insgesamt eher gitterartige Formen. Bezüglich der zwei die Ebene aufspannende Richtungen ist zu beachten, dass die Ebene, auch die Folientransportebene, auch quasi-zweidimensional sein kann, d.h. auch mindestens eine Krümmung in einer oder mehreren Raumrichtungen oder eine Welligkeit aufweisen kann. Beispielsweise ist es im Kontext der Erfindung möglich, dass die Folie an einer gekrümmten Oberfläche einer Heizfläche der Vorheizung entlang gezogen wird.The heating arrangement of the preheater preferably comprises an electrically conductive, flat resistance heating element which has dimensions that are at least 100, preferably at least 400, and preferably even at least 1000 larger in each of two directions spanning a plane preferably parallel to a film transport plane in the area of the preheater than in a direction perpendicular to the film transport plane, and the resistance heating element is arranged between a heating plate and a clamping plate. The flat resistance heating element offers the advantage that the heating arrangement as a whole is relatively small in height, but at the same time enables reliable and - if desired - homogeneous heating of a heating surface. In this context, the term "plate" (both with regard to the heating plate and the clamping plate) also includes perforated shapes, those with depressions or recesses, or generally more of a grid-like shape. With regard to the two directions spanning the plane, it should be noted that the plane, including the film transport plane, can also be quasi-two-dimensional, i.e. it can also have at least one curvature in one or more spatial directions or a waviness. For example, in the context of the invention it is possible for the film to be pulled along a curved surface of a heating surface of the preheater.

Das Anordnen des Widerstands-Heizelements zwischen einer Heizplatte und einer Klemmplatte bietet mehrere Vorteile. Zum einen wird das Heizelement auf diese Weise vor einem Kontakt mit der Folie geschützt; und auch umgekehrt wird die Folie vor einem direkten Kontakt mit dem Widerstands-Heizelement geschützt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Widerstands-Heizelement aus einem nicht vor einen unmittelbaren Lebensmittelkontakt zugelassenen Material gebildet ist oder ein solches Material aufweist. Zum anderen sorgt das Anordnen des Widerstands-Heizelements zwischen Heizplatte und Klemmplatte für eine robuste mechanische Stabilität.Arranging the resistance heating element between a heating plate and a clamping plate offers several advantages. Firstly, the heating element is protected from contact with the film; and conversely, the film is protected from direct contact with the resistance heating element. This is particularly advantageous if the resistance heating element is made of a material that is not approved for direct contact with food or contains such a material. Secondly, arranging the resistance heating element between the heating plate and the clamping plate ensures robust mechanical stability.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine thermische Masse oder Wärmekapazität der Heizplatte genauso groß oder zumindest im Wesentlichen (d.h. mit einer Abweichung von maximal 10 % oder maximal 15%, bevorzugt nur maximal 1%) so groß ist wie die thermische Masse oder Wärmekapazität der Klemmplatte. Dies erlaubt es, dass sich Heizplatte und Klemmplatte gleichmäßig erwärmen und beugt auf diese Weise thermischen Spannungen sowie daraus resultierenden Beschädigungen vor. Je nach Anwendungsfall, insbesondere im Zusammenhang mit einer gekrümmten Heizfläche, kann es alternativ jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die thermischen Massen oder Wärmekapazität von Heizplatte und Klemmplatte voneinander verschieden sind.It is particularly advantageous if the thermal mass or heat capacity of the heating plate is as large or at least essentially as large (i.e. with a deviation of a maximum of 10% or a maximum of 15%, preferably only a maximum of 1%) as large as the thermal mass or heat capacity of the clamping plate. This allows the heating plate and clamping plate to heat up evenly and thus prevents thermal stresses and resulting damage. Depending on the application, particularly in connection with a curved heating surface, it can alternatively be advantageous if the thermal masses or heat capacities of the heating plate and clamping plate are different from one another.

Zweckmäßig kann es sein, zwischen dem Widerstands-Heizelement und der Heizplatte einerseits und/oder zwischen dem Widerstands-Heizelement und der Klemmplatte andererseits einen elektrisch isolierenden Isolator anzuordnen. Auf diese Weise werden die Heizplatte oder die Klemmplatte elektrisch vom Widerstands-Heizelement entkoppelt. Bereits ein Isolator mit einer Dicke von 0,05 mm bis 1 mm, beispielsweise in Form einer Platte, kann unter Umständen für eine sichere elektrische Isolierung ausreichen, während sie gleichzeitig den Wärmetransport vom Heizelement zur Heizplatte oder Klemmplatte möglichst wenig beeinträchtigt. Der Isolator kann als Träger für das Widerstands-Heizelement dienen.It may be useful to arrange an electrically insulating insulator between the resistance heating element and the heating plate on the one hand and/or between the resistance heating element and the clamping plate on the other. In this way, the heating plate or the clamping plate are electrically decoupled from the resistance heating element. An insulator with a thickness of just 0.05 mm to 1 mm, for example in the form of a plate, may be sufficient for reliable electrical insulation, while at the same time affecting the heat transport from the heating element to the heating plate or clamping plate as little as possible. The insulator can serve as a carrier for the resistance heating element.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die Dicke der Heizungsanordnung von einer Oberkante der Klemmplatte zur einer Unterkante der Heizplatte lediglich nur 6 bis 26 mm, vorzugsweise 15 mm bis 25 mm beträgt. Dies ist erheblich weniger als herkömmliche Heizungsanordnungen, die oft eine Dicke von 40 mm oder mehr hatten.In various embodiments, it is possible for the thickness of the heating arrangement from an upper edge of the clamping plate to a lower edge of the heating plate to be only 6 to 26 mm, preferably 15 mm to 25 mm. This is considerably less than conventional heating arrangements, which often had a thickness of 40 mm or more.

Je nach Einsatzzweck und Konfiguration der Vorheizung ist es denkbar, dass das Widerstands-Heizelement eine Fläche von 5.000 mm² bis 1.500.000 mm² aufweist. Beispielsweise kann das Widerstands-Heizelement oder auch die Heizungsanordnung insgesamt eine Ausdehnung von 400*400 mm aufweisen, auch bis zu insgesamt 1600*800 mm.Depending on the intended use and configuration of the preheater, it is conceivable that the resistance heating element has an area of 5,000 mm ² to 1,500,000 mm ^2. For example, the resistance heating element or the heating arrangement can have a total area of 400*400 mm, even up to a total of 1600*800 mm.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Widerstands-Heizelement einen mit mäanderförmigem Verlauf in einer Ebene angeordneten elektrischen Flachleiter auf. Dies hat den Vorteil, in der Höhe besonders klein zu bauen und somit eine kompakte Heizungsanordnung zur Verfügung zu stellen, die entsprechend gut handhabbar ist, beispielsweise bei einem Austausch der Heizungsanordnung. Die Ebene, in der der Flachleiter angeordnet ist, kann parallel liegen zur Folientransportebene im Bereich der Vorheizung. Bei einem gekrümmten Transportweg der Folie entlang der Vorheizung kann die Ebene, in der der Flachleiter angeordnet ist, parallel liegen zu einer über die Krümmung gemittelten Folientransportebene im Bereich der Vorheizung.In one embodiment of the invention, the resistance heating element has an electrical flat conductor arranged in a meandering course in one plane. This has the advantage of being particularly small in height and thus providing a compact heating arrangement that is correspondingly easy to handle, for example when replacing the heating arrangement. The plane in which the flat conductor is arranged can be parallel to the film transport plane. in the preheating area. In the case of a curved transport path of the film along the preheating area, the plane in which the flat conductor is arranged can be parallel to a film transport plane averaged over the curvature in the preheating area.

Als Flachleiter kommen insbesondere solche Materialien mit einem spezifischen Widerstand von wenigstens 0,45 Ω*mm²/m in Frage, vorzugsweise von wenigstens 0,7 Ω*mm²/m.Materials which can be used as flat conductors are in particular those with a specific resistance of at least 0.45 Ω*mm ² /m, preferably of at least 0.7 Ω*mm ² /m.

Das Material des Flachleiters kann beispielsweise Edelstahl, eine Chrom-Nickel-Legierung, Konstantan oder Graphit aufweisen. Andere Materialien mit vergleichbaren mechanischen und elektrischen Eigenschaften sind ebenfalls denkbar.The material of the flat conductor can be, for example, stainless steel, a chromium-nickel alloy, constantan or graphite. Other materials with comparable mechanical and electrical properties are also conceivable.

Vorzugsweise hat der Flachleiter eine Stärke (Dicke) im Bereich von ca. 25 µm bis 75 µm.Preferably, the flat conductor has a thickness in the range of approximately 25 µm to 75 µm.

Zweckmäßig ist es, wenn der Flachleiter zwischen zwei elektrisch isolierenden Isolationsschichten (Trägern) angeordnet ist. Wie bereits vorstehend ausgeführt, kann dies den Flachleiter mechanisch stabilisieren, die Heizplatte und die Klemmplatte elektrisch vom Flachleiter isolieren und gleichzeitig jeden Kontakt zwischen einem Verpackungsgut und dem Flachleiter verhindern.It is useful if the flat conductor is arranged between two electrically insulating insulation layers (supports). As already explained above, this can mechanically stabilize the flat conductor, electrically insulate the heating plate and the clamping plate from the flat conductor and at the same time prevent any contact between a packaged item and the flat conductor.

Als Material für eine solche Isolationsschicht bzw. Träger kommen beispielsweise Kunstglimmer (Mikanit), Silikon oder PEEK in Frage. Der Flachleiter kann beispielsweise als Schicht (z.B. aus Edelstahl oder anderem leitfähigen Metall) auf die Isolationsschicht/ den Träger aufgetragen und durch Fräsen konturiert werden. Wenn der Flachleiter zwischen zwei elektrisch isolierenden Trägern angeordnet ist, kann z.B. einer der beiden Träger Stege aufweisen, die zwischen den Bahnen des Flachleiters zum Liegen kommen und die Bahnen elektrisch voneinander isolieren, um Kurzschlüsse und Überschläge zwischen benachbarten Leiterbahnen zu verhindern.Examples of materials that can be used for such an insulation layer or carrier are artificial mica (micanite), silicone or PEEK. The flat conductor can be applied as a layer (e.g. made of stainless steel or another conductive metal) to the insulation layer/carrier and contoured by milling. If the flat conductor is arranged between two electrically insulating carriers, one of the two carriers can have webs that lie between the tracks of the flat conductor and electrically insulate the tracks from each other in order to prevent short circuits and flashovers between adjacent conductor tracks.

Vorzugsweise ist mindestens eine Maßnahme getroffen, um an einem Ende des Flachleiters eine übermäßige Wärmegenerierung zu vermeiden. Eine mögliche Maßnahme besteht darin, dass ein Endabschnitt des Flachleiters einen größeren Querschnitt (und damit lokal einen geringeren Widerstand) aufweist als ein zentraler Abschnitt des Flachleiters. Eine alternative oder zusätzliche Maßnahme besteht darin, dass ein den Flachleiter kontaktierendes Kontaktstück (z.B. Winkel) einen größeren Querschnitt oder einen Wärmeleitungskoeffizienten als der Flachleiter aufweist, um an der Kontaktstelle weniger Wärme zu generieren oder schneller Wärme abführen zu können, damit es dort nicht zu einer Überhitzung kommt. Ein solcher Anschlusswinkel bzw. ein solches Kontaktstück - mit einer Dicke von beispielsweise 0,1mm bis 0,8mm - kann an einen Endbereich des Flachleiters angeschweißt sein.Preferably, at least one measure is taken to avoid excessive heat generation at one end of the flat conductor. One possible measure is that an end section of the flat conductor has a larger cross-section (and thus a lower local resistance) than a central section of the flat conductor. An alternative or additional measure is that a contact piece (e.g. angle) contacting the flat conductor has a larger cross-section or a thermal conduction coefficient than the flat conductor in order to generate less heat at the contact point or to be able to dissipate heat more quickly so that overheating does not occur there. Such a connection angle or such a contact piece - with a thickness of, for example, 0.1 mm to 0.8 mm - can be welded to an end region of the flat conductor.

Die Heizungsanordnung kann mit einer Spannung von über 300V, vorzugsweise von bis zu 500V betreibbar sein. Eine Strombegrenzung kann vorgesehen und dazu konfiguriert sein, den maximalen Strom auf z.B. 15A oder 20A zu begrenzen.The heating arrangement can be operated with a voltage of over 300V, preferably up to 500V. A current limiter can be provided and configured to limit the maximum current to e.g. 15A or 20A.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine in Form eines Traysealers,
2 eine perspektivische Ansicht des Thermodruckers und der Vorheizung (ohne die Folie),
3 eine Seitenansicht des Thermodruckers und der Vorheizung (mit eingezeichnetem Verlauf der Folie),
4 einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Heizungsanordnung,
5 eine perspektivische Ansicht eines eines Ausführungsbeispiels einer Heizungsanordnung,
6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Heizungsanordnung,
7 eine Draufsicht auf einen Flachleiter aus dem Ausführungsbeispiel nach 9,
8 einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Heizungsanordnung mit einem Flachleiter,
9 einen Endbereich des Flachleiters,
10 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Flachleiters, und
11 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Heizungsanordnung.

The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments. In detail:

1 an embodiment of a packaging machine according to the invention in the form of a tray sealer,
2 a perspective view of the thermal printer and the preheater (without the foil),
3 a side view of the thermal printer and the preheater (with the foil path marked),
4 a vertical section through an embodiment of a heating arrangement,
5 a perspective view of an embodiment of a heating arrangement,
6 a perspective view of another embodiment of a heating arrangement,
7 a plan view of a flat conductor from the embodiment according to 9 ,
8th a vertical section through an embodiment of the heating arrangement with a flat conductor,
9 an end area of the flat conductor,
10 a perspective view of another embodiment of a flat conductor, and
11 a perspective view of a section of the heating arrangement.

Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen oder einander entsprechenden Bezugszeichen versehen.Identical components are provided with identical or corresponding reference symbols throughout the figures.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verpackungsmaschine 2, bei der es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Schalenverschließmaschine (Traysealer) handelt. Die Verpackungsmaschine 2 umfasst ein Gestell 3, das eine Vorratsrolle 4 einer Verpackungsfolie bzw. Deckelfolie 5 tragen kann. Die Verpackungsmaschine 2 weist ferner ein Zuführband auf, mittels dessen befüllte aber zu diesem Zeitpunkt noch unverschlossene Schalen einer Verschließstation 6 als Arbeitsstation der Verpackungsmaschine 2 zugeführt werden können. Die Schalen können mittels einer Greifereinrichtung in einer Produktionsrichtung P in die Verschließstation 6 umgesetzt werden und dort mit der von oben zugeführten Deckelfolie 5 (Folie) verschlossen werden, beispielsweise durch Ansiegeln der Deckelfolie 5 an die Schalen. Zu diesem Zweck kann die Verschließstation 6 ein Siegelwerkzeug umfassen. Die versiegelten und damit fertiggestellten Verpackungen können über die Greifereinrichtung aus der Verschließstation 6 auf ein Abführband 7 umgesetzt werden. An der Verpackungsmaschine 2 ist ein Display 8 angeordnet. Es verfügt über Bedienelemente 9 und dient zum Visualisieren bzw. Beeinflussen der Prozessabläufe in der Verpackungsmaschine 2 für bzw. durch einen Bediener. 1 shows an embodiment of a packaging machine 2, which in the present embodiment is a tray sealing machine (tray sealer). The packaging machine 2 comprises a frame 3, which can carry a supply roll 4 of a packaging film or lidding film 5. The packaging machine 2 also has a feed belt, by means of which filled but at this point still unsealed Trays can be fed to a closing station 6 as a work station of the packaging machine 2. The trays can be transferred to the closing station 6 in a production direction P by means of a gripper device and there closed with the lid film 5 (film) fed in from above, for example by sealing the lid film 5 to the trays. For this purpose, the closing station 6 can comprise a sealing tool. The sealed and thus finished packages can be transferred from the closing station 6 to a discharge belt 7 via the gripper device. A display 8 is arranged on the packaging machine 2. It has operating elements 9 and is used to visualize or influence the process sequences in the packaging machine 2 for or by an operator.

An dem in Produktionsrichtung P zulaufseitigen Bereich der Verpackungsmaschine 2 befindet sich eine Vorrichtung 10 zum Bedrucken der Folie 5. Diese Vorrichtung 10 wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.A device 10 for printing the film 5 is located on the inlet side of the packaging machine 2 in the production direction P. This device 10 is explained in more detail with reference to the following figures.

2 zeigt die Vorrichtung 10 zum Bedrucken der Folie 5 in perspektivischer Ansicht. Die Folie 5 ist dabei der Übersichtlichkeit halber lediglich in einem kurzen einlaufseitigen Bereich der Vorrichtung 10 dargestellt. Die Folie 5 weist quer zu ihrer Transportrichtung Teine Folienbreite B auf. An Umlenkrollen 11 wird die Transportrichtung T der Folie 5 mehrfach umgelenkt. 2 shows the device 10 for printing the film 5 in perspective view. For the sake of clarity, the film 5 is shown only in a short inlet-side area of the device 10. The film 5 has a film width B transverse to its transport direction T. The transport direction T of the film 5 is deflected several times at deflection rollers 11.

Die Vorrichtung 10 verfügt über einen Thermodrucker 12. Der Thermodrucker 12 kann dabei entweder als Thermodirektdrucker oder als Thermotransferdrucker ausgebildet sein. Der Thermodrucker 12 weist einen Druckkopf 12a auf, der je nach Konfiguration entweder zum direkten Bedrucken der Folie 5 oder zum Bedrucken der Folie über ein zwischengefügtes Farbband (nicht dargestellt) konfiguriert ist.The device 10 has a thermal printer 12. The thermal printer 12 can be designed either as a direct thermal printer or as a thermal transfer printer. The thermal printer 12 has a print head 12a which, depending on the configuration, is configured either for direct printing on the film 5 or for printing on the film via an interposed ink ribbon (not shown).

In Transportrichtung T der Folie 5 ist stromaufwärts des Thermodruckers 12 eine Heizungsanordnung 13 aufweisende Vorheizung 14 vorgesehen. Die Vorheizung 14 verfügt ferner über eine Heizfläche 15. Im Betrieb der Verpackungsmaschine 2 bzw. der Vorrichtung 10 wird die Folie 5 in Transportrichtung T an der Heizfläche 15 entlang transportiert. Dabei kann sich die Folie 5 in einem geringen Abstand zur Heizfläche 15 oder in Anlage an der Heizfläche 15 befinden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Heizfläche 15 eine etwa rechteckige oder quadratische Form. Im Ausführungsbeispiel hat die Heizfläche 15 eine leichte konvexe Krümmung. Denkbar ist allerdings auch eine vollkommen eben ausgebildete Form der Heizfläche 15. Quer zur Transportrichtung T hat die Heizfläche 15 eine Ausdehnung A, die mindestens so groß ist wie die Folienbreite B.In the transport direction T of the film 5, a preheater 14 having a heating arrangement 13 is provided upstream of the thermal printer 12. The preheater 14 also has a heating surface 15. When the packaging machine 2 or the device 10 is in operation, the film 5 is transported along the heating surface 15 in the transport direction T. The film 5 can be at a short distance from the heating surface 15 or in contact with the heating surface 15. In the present exemplary embodiment, the heating surface 15 has an approximately rectangular or square shape. In the exemplary embodiment, the heating surface 15 has a slight convex curvature. However, a completely flat shape of the heating surface 15 is also conceivable. Transverse to the transport direction T, the heating surface 15 has an extension A that is at least as large as the film width B.

3 zeigt die Vorrichtung 10 zum Drucken der Folie 5 in einer Seitenansicht. Dargestellt ist hier der Verlauf der Folie 5 in Transportrichtung T durch die Vorrichtung 10. Wie bereits erläutert, wird die Transportrichtung T mehrfach an Umlenkrollen 11 umgelenkt. Eine der Umlenkrollen 11, hier die Umlenkrolle 11a, kann motorisch angetrieben sein und so für einen Transport der Folie 5 sorgen. 3 shows the device 10 for printing the film 5 in a side view. The path of the film 5 in the transport direction T through the device 10 is shown here. As already explained, the transport direction T is diverted several times at deflection rollers 11. One of the deflection rollers 11, here the deflection roller 11a, can be motor-driven and thus ensure that the film 5 is transported.

In Transportrichtung T stromaufwärts des Druckkopfs 12a des Thermodruckers 12 ist die Vorheizung 14 vorgesehen und wird von der Folie 5 durchlaufen. Dabei liegt die Folie 5 an der konvex gekrümmten Heizfläche 15 der Vorheizung 14 an.In the transport direction T upstream of the print head 12a of the thermal printer 12, the preheater 14 is provided and is passed through by the film 5. The film 5 rests on the convexly curved heating surface 15 of the preheater 14.

Im Betrieb der Vorrichtung 10 wird die Folie 5 in der Vorheizung 14 auf eine über ihre gesamte Folienbreite B weitgehend einheitliche Zieltemperatur aufgeheizt. Diese Zieltemperatur kann bspw. zwischen 15 und 30°C betragen. Der Ausdruck „weitgehend einheitlich“ ist dabei so zu verstehen, dass die Folie nach dem Durchlaufen der Vorheizung 14 über ihre gesamte Breite B eine einheitliche Temperatur aufweist, die maximal um +/- 3°C von der Zieltemperatur abweicht, vorzugsweise sogar nur von +/- 2°C. Erreicht wird dies im dargestellten Ausführungsbeispiel, in dem auch die Heizfläche 15 in der Vorheizung 14 auf eine räumlich weitgehend einheitliche Zieltemperatur gebracht wird. Eine bevorzugte Möglichkeit dafür besteht in der Verwendung einer Heizungsanordnung 13 gemäß einem der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele. In 3 ist durch eine gestrichelte Linie eine Folientransportebene E dargestellt. Sie entspricht derjenigen Ebene, in der die Folie 5 im Wesentlichen im Bereich der Vorheizung 14 transportiert wird. Bspw. kann die Folientransportebene E tangential an der konvex gekrümmten Heizfläche 15 liegen.When the device 10 is in operation, the film 5 is heated in the preheater 14 to a target temperature that is largely uniform across its entire film width B. This target temperature can be, for example, between 15 and 30°C. The expression “largely uniform” is to be understood to mean that after passing through the preheater 14, the film has a uniform temperature across its entire width B, which deviates from the target temperature by a maximum of +/- 3°C, preferably even only by +/- 2°C. This is achieved in the exemplary embodiment shown, in which the heating surface 15 in the preheater 14 is also brought to a spatially largely uniform target temperature. A preferred possibility for this is the use of a heating arrangement 13 according to one of the exemplary embodiments shown below. In 3 A film transport plane E is shown by a dashed line. It corresponds to the plane in which the film 5 is transported essentially in the area of the preheater 14. For example, the film transport plane E can lie tangentially to the convexly curved heating surface 15.

4 zeigt einen Horizontalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Heizungsanordnung 13 in einer Vorheizung 14 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 oder Verpackungsmaschine 2. Schematisch ist dabei die Folientransportebene E angedeutet, in der sich die Verpackungsfolie 5 im Bereich der Vorheizung 14 befindet. 4 shows a horizontal section through an embodiment of a heating arrangement 13 in a preheater 14 of a device 10 or packaging machine 2 according to the invention. The film transport plane E is indicated schematically, in which the packaging film 5 is located in the area of the preheater 14.

Die Heizungsanordnung 13 ist elektrisch betreibbar. Sie verfügt als zentrales Element über ein elektrisch leitfähiges, flächiges Widerstands-Heizelement 30, das in einer Ebene E` angeordnet ist, die parallel oder im Wesentlichen parallel zur Folientransportebene E liegt. In dieser zur Folientransportebene E parallelen Ebene E` weist das Widerstands-Heizelement in jeder der beiden die Ebene E` aufspannenden Richtungen eine um einen Faktor von mindestens 100, vorzugsweise von mindestens 400 oder sogar von mindestens 1000, größere Abmessung L1, L2 auf als die Dicke oder Abmessung d in einer Richtung R senkrecht zur Folientransportebene E.The heating arrangement 13 can be operated electrically. It has as a central element an electrically conductive, flat resistance heating element 30 which is arranged in a plane E` which is parallel or essentially parallel to the film transport plane E. In this plane E` which is parallel to the film transport plane E, the resistance heating element has a resistance in each of the two directions spanning the plane E` which is increased by a factor of at least 100, preferably of at least 400 or even of at least 1000, larger dimension L1, L2 than the thickness or dimension d in a direction R perpendicular to the film transport plane E.

Die Heizungsanordnung 13 umfasst ferner auf der der Verpackungsfolie 5 zugewandten Seite eine Heizplatte 31 sowie auf ihrer gegenüberliegenden Seite eine Klemmplatte 32, sodass das Widerstands-Heizelement 30 zwischen der Heizplatte 31 und der Klemmplatte 32 angeordnet ist. The heating arrangement 13 further comprises a heating plate 31 on the side facing the packaging film 5 and a clamping plate 32 on its opposite side, so that the resistance heating element 30 is arranged between the heating plate 31 and the clamping plate 32.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Heizplatte 31 eine äußere Heizplatte 31a sowie eine Zwischenplatte 31b. Die Heizplatte 31 und die Klemmplatte 32 weisen optional einander zumindest weitgehend entsprechende thermische Massen auf und können zu diesem Zweck beispielsweise aus demselben Material und derselben Stärke angefertigt sein. Dies hat den Vorteil, dass es beim Erwärmen der Heizungsanordnung 13 mittels des Widerstands-Heizelements 30 nicht zu thermischen Spannungen kommt. Zwischen dem Widerstands-Heizelement 30 und der Heizplatte 31 einerseits sowie zwischen dem Widerstands-Heizelement 30 und der Klemmplatte 32 andererseits ist jeweils eine elektrisch isolierende Isolationsschicht bzw. Isolator 34 angeordnet. Die hier plattenförmigen Isolatoren 34 haben jeweils eine Stärke von nur etwa 0,1 mm bis 2 mm, vorzugsweise 0,1mm bis 1mm. Eine Dicke D der gesamten Heizungsanordnung von einer Oberkante 35 der Klemmplatte 32 bis zu einer Unterkante 36 der Heizplatte 31 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel nur etwa 8 mm bis 25 mm und somit erheblich weniger als bei herkömmlichen Heizungsanordnungen.In the present embodiment, the heating plate 31 comprises an outer heating plate 31a and an intermediate plate 31b. The heating plate 31 and the clamping plate 32 optionally have at least largely corresponding thermal masses and can for this purpose be made from the same material and the same thickness, for example. This has the advantage that no thermal stresses arise when the heating arrangement 13 is heated by means of the resistance heating element 30. An electrically insulating insulation layer or insulator 34 is arranged between the resistance heating element 30 and the heating plate 31 on the one hand and between the resistance heating element 30 and the clamping plate 32 on the other hand. The plate-shaped insulators 34 each have a thickness of only about 0.1 mm to 2 mm, preferably 0.1 mm to 1 mm. A thickness D of the entire heating arrangement from an upper edge 35 of the clamping plate 32 to a lower edge 36 of the heating plate 31 is only about 8 mm to 25 mm in this embodiment and thus considerably less than in conventional heating arrangements.

In einer Ausführungsform verlaufen auf einer der Zwischenplatte 31b zugewandten Seite der äu-ßeren Heizplatte 31a quer über die Heizungsanordnung 13 Vakuumkanäle 37. Diese können beispielsweise in die Oberfläche der äußeren Heizplatte 31a eingefräst und anschließend durch die Zwischenplatte 31b abgedeckt werden, was in der Herstellung erheblich einfacher ist als das Durchsetzen einer Heizplatte 31 mit Bohrungen. Zwischen den Vakuumkanälen 37 und der Unterseite 36 der Heizplatte 31, d.h. der zur Folie 5 weisenden Oberfläche 15 der Heizplatte 31, verlaufen in beispielsweise regelmäßigen Abständen Vakuumöffnungen 38. Durch Anlegen eines von einer Vakuumquelle (nicht gezeigt) erzeugten Vakuums an den Vakuumkanälen 37 und entsprechend den Vakuumöffnungen 38 kann die Folie 5 an die Oberfläche 15, 36 der Heizplatte 31 angesaugt werden, damit die Folie 5 durch Wärmeleitung vergleichsweise schnell erwärmt werden kann.In one embodiment, vacuum channels 37 run across the heating arrangement 13 on a side of the outer heating plate 31a facing the intermediate plate 31b. These can, for example, be milled into the surface of the outer heating plate 31a and then covered by the intermediate plate 31b, which is considerably easier to manufacture than drilling holes through a heating plate 31. Vacuum openings 38 run, for example, at regular intervals between the vacuum channels 37 and the underside 36 of the heating plate 31, i.e. the surface 15 of the heating plate 31 facing the film 5. By applying a vacuum generated by a vacuum source (not shown) to the vacuum channels 37 and correspondingly the vacuum openings 38, the film 5 can be sucked onto the surface 15, 36 of the heating plate 31 so that the film 5 can be heated comparatively quickly by heat conduction.

Auf der der Zwischenplatte 31b zugewandten Seite der äußeren Heizplatte 31a kann sich ferner optional ein Temperatursensor 39 befinden, beispielsweise in einer zusätzlich zu den Vakuumkanälen 37 vorgesehenen Aussparung 40 in der äußeren Heizplatte 31a, die ebenfalls durch die Zwischenplatte 31b abgedeckt ist. Günstig kann es sein, wenn der Temperatursensor 39 etwa mittig in der Heizungsanordnung 13 angeordnet ist.On the side of the outer heating plate 31a facing the intermediate plate 31b, a temperature sensor 39 can also optionally be located, for example in a recess 40 in the outer heating plate 31a provided in addition to the vacuum channels 37, which is also covered by the intermediate plate 31b. It can be advantageous if the temperature sensor 39 is arranged approximately centrally in the heating arrangement 13.

5 zeigt in perspektivischer Ansicht die von der Heizfläche 15 abgewandte Seite der Heizungsanordnung 13 aus 2. Die Heizfläche 15 ist dabei, wie in 5 zu erkennen, nach außen konvex gekrümmt. 5 shows in perspective view the side of the heating arrangement 13 facing away from the heating surface 15 from 2 . The heating surface 15 is, as in 5 can be seen, convexly curved outwards.

Die Heizungsanordnung 13 bzw. die Vorheizung 15 verfügt über ein elektrisches Widerstands-Heizelement 30, dass hier in Form eines elektrischen Flachleiters 50 ausgebildet ist. Der elektrische Flachleiter 50 hat einen mäanderförmigen Verlauf. Endabschnitte 50a des Flachleiters 50 dienen zur elektrischen Kontaktierung und haben einen größeren Querschnitt bzw. eine größere Breite als mittige Abschnitte 50b des Flachleiters 50. Die vergrößerte Breite erleichtert nicht nur die Kontaktierung, sondern verringert auch die Gefahr einer Überhitzung an den beiden Endbereichen 50a. In einem mittleren Bereich der Heizungsanordnung 30 ist die Leiterbahndichte größer als in übrigen Bereichen der Heizungsanordnung 30. Im Ausführungsbeispiel verläuft der elektrische Flachleiter 50 an mehreren Stellen im mittleren Bereich der Heizungsanordnung 30 nicht bloß in einer U-förmigen Kurve, sondern in hufeisenförmigen oder Ω-förmigen Abschnitten 50c. Diese Ω-förmigen Abschnitte 50c sorgen für einen höheren Wärmeeintrag im mittleren Bereich als in den Randbereichen der Heizungsanordnung 30. Diese Maßnahme wiederum sorgt für eine gleichmäßigere Temperaturverteilung auf der Heizfläche 15, da zum einen wegen der konvexen Krümmung der Heizfläche 15 (und somit einer vergrößerten Abstrahlfläche in der Mitte) die Wärmeverluste im mittleren Bereich höher sind als am Rand - zum anderen sind die Wärmeverluste in der Mitte deshalb größer, weil die Folienbreite in der Regel (zum Teil deutlich) geringer sein wird als die Heizplattenbreite, sodass die Folie 5 beim Erwärmen dem mittleren Bereich der Vorheizung 14 mehr Wärme entzieht als deren Rändern.The heating arrangement 13 or the pre-heater 15 has an electrical resistance heating element 30, which is designed here in the form of an electrical flat conductor 50. The electrical flat conductor 50 has a meandering course. End sections 50a of the flat conductor 50 are used for electrical contact and have a larger cross-section or a larger width than central sections 50b of the flat conductor 50. The increased width not only makes contact easier, but also reduces the risk of overheating at the two end regions 50a. In a central region of the heating arrangement 30, the conductor track density is greater than in other regions of the heating arrangement 30. In the exemplary embodiment, the electrical flat conductor 50 runs at several points in the central region of the heating arrangement 30 not just in a U-shaped curve, but in horseshoe-shaped or Ω-shaped sections 50c. These Ω-shaped sections 50c ensure a higher heat input in the middle area than in the edge areas of the heating arrangement 30. This measure in turn ensures a more uniform temperature distribution on the heating surface 15, since on the one hand the heat losses in the middle area are higher than at the edge due to the convex curvature of the heating surface 15 (and thus an enlarged radiation area in the middle) - and on the other hand the heat losses in the middle are greater because the film width will generally be (in some cases significantly) smaller than the heating plate width, so that the film 5, when heated, removes more heat from the middle area of the preheater 14 than from its edges.

Auf zwei in Draufsicht einander gegenüberliegenden Seiten des Widerstands-Heizelements 30 ist jeweils ein Kontaktierungsstreifen 43 vorgesehen.A contacting strip 43 is provided on each of two sides of the resistance heating element 30 which are opposite one another in plan view.

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Widerstands-Heizelements 30 zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 oder Verpackungsmaschine 2. Das Widerstands-Heizelement 30 kann eine Fläche von beispielsweise 5.000 mm² bis 1.000.000 mm² aufweisen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das Widerstands-Heizelement 30 eine rechteckförmige Außenkontur mit Außenabmessungen L2, L2 parallel zur Folientransportebene E, wobei L1 und L2 jeweils um einen Faktor von mindestens 5, vorzugsweise von mindestens 10 größer sind als die Dicke d des Widerstands-Heizelements 30 in einer Richtung senkrecht zur Folientransportebene E.In diesem Ausführungsbeispiel weist das Widerstands-Heizelement 30 einen in der Ebene E' liegenden elektrischen Flachleiter 50 mit einem mäanderförmigen Verlauf auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sogar (optional) zwei solcher elektrischen Flachleiter 50 vorgesehen, die jeweils etwa die Hälfte der Fläche der Heizungsanordnung 13 einnehmen. Zu sehen sind in 6 auch die Vakuumkanäle 37 und die Vakuumöffnungen 38 in der Heizplatte 31, ebenso wie zwei Temperatursensoren 39 in jeweiligen Aussparungen 40 in der Heizplatte 31. Die Klemmplatte 32 ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. 6 shows an embodiment of a resistance heating element 30 for use in a device 10 or packaging machine 2 according to the invention. The resistance heating element 30 can have an area of, for example, 5,000 mm ² to 1,000,000 mm ^2. In the present embodiment, the resistance heating element 30 has a rectangular outer contour with an outer dimension measurements L2, L2 parallel to the film transport plane E, where L1 and L2 are each larger by a factor of at least 5, preferably at least 10, than the thickness d of the resistance heating element 30 in a direction perpendicular to the film transport plane E. In this embodiment, the resistance heating element 30 has an electrical flat conductor 50 lying in the plane E' with a meandering course. In the present embodiment, even two such electrical flat conductors 50 are provided (optionally), each of which takes up approximately half the area of the heating arrangement 13. In 6 also the vacuum channels 37 and the vacuum openings 38 in the heating plate 31, as well as two temperature sensors 39 in respective recesses 40 in the heating plate 31. The clamping plate 32 is not shown for the sake of clarity.

Der Flachleiter 50 kann als Material beispielweise Edelstahl oder eine Chrom-Nickel-Legierung aufweisen. Der Flachleiter 50 ist dadurch gekennzeichnet, dass seine Leiterbahndicke deutlich kleiner als die Leiterbahnbreite ist.The flat conductor 50 can be made of stainless steel or a chrome-nickel alloy, for example. The flat conductor 50 is characterized in that its conductor track thickness is significantly smaller than the conductor track width.

7 zeigt den elektrischen Flachleiter 50 als solchen. Die Leiterbahnbreite des Flachleiters 50 ist mit b bezeichnet, die Dicke d des Flachleiters 50 ist aus 4 ersichtlich. 9 zeigt, dass der Flachleiter 50 über seinen Verlauf einen variierenden Querschnitt hat. Insbesondere ist ein Querschnitt von Endabschnitten 50a des Flachleiters 50 größer als der Querschnitt von mittigen Abschnitten 50b des Flachleiters 50, um einer Überhitzung an den beiden Endbereichen 50a entgegen zu wirken. 7 shows the electrical flat conductor 50 as such. The conductor track width of the flat conductor 50 is designated by b, the thickness d of the flat conductor 50 is 4 visible. 9 shows that the flat conductor 50 has a varying cross-section over its course. In particular, a cross-section of end sections 50a of the flat conductor 50 is larger than the cross-section of central sections 50b of the flat conductor 50 in order to counteract overheating at the two end regions 50a.

Im Ausführungsbeispiel nach 6 und 7 wird die vom elektrischen Flachleiter 50 erzeugte Heizleistung in den Randbereichen des Heizelements 30 im Vergleich zu zentralen Bereichen erhöht. Erreicht wird dies, indem in den Randbereichen (in 7: am oberen und unteren Randbereich) pro Flächeneinheit eine längere Strecke des Heizleiters 50 verläuft als in zentralen Bereichen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, dass der Flachleiter 50 an den Rändern des Heizelements 30 nicht lediglich U-förmig umgebogen ist, sondern hier „hufeisenförmig“. Mit der vergrößerten Heizleistung an den Rändern des Heizelements 30 können dort verstärkt auftretende Wärmeverluste zumindest teilweise kompensiert werden.In the example according to 6 and 7 the heating power generated by the electrical flat conductor 50 is increased in the edge areas of the heating element 30 compared to central areas. This is achieved by placing in the edge areas (in 7 : at the upper and lower edge area) a longer distance of the heating conductor 50 runs per unit area than in central areas. In the present embodiment, this is achieved by the flat conductor 50 not only being bent into a U-shape at the edges of the heating element 30, but rather in a "horseshoe shape". With the increased heating power at the edges of the heating element 30, increased heat losses that occur there can be at least partially compensated.

Im Vergleich zu herkömmlichen Heizungsanordnungen bietet die erfindungsgemäße Heizungsanordnung 13 nicht nur Vorteile hinsichtlich ihrer Kompaktheit, sondern auch hinsichtlich einer insgesamt vergleichsweise geringen Wärmekapazität. Dies wiederum bietet den Vorteil, dass die Heizungsanordnung 13 in der erfindungsgemäßen Vorheizung 14 erheblich dynamischer als herkömmliche Heizungsanordnungen betrieben werden kann.Compared to conventional heating arrangements, the heating arrangement 13 according to the invention offers advantages not only in terms of its compactness, but also in terms of a comparatively low overall heat capacity. This in turn offers the advantage that the heating arrangement 13 in the preheating 14 according to the invention can be operated considerably more dynamically than conventional heating arrangements.

8 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Heizungsanordnung 13 mit einem Flachleiter 50. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Flachleiter 50 auf einem ersten Träger 34a aufgebracht, beispielweise einem Träger 34a aus Mikanit. Der Flachleiter 50 kann dazu als Schicht aufgelegt oder aufgetragen und durch Fräsen in seine Kontur gebracht worden sein. Ein zweiter isolierender Träger 34b nimmt den Flachleiter 50 zwischen sich und dem ersten Träger 34a auf. Der zweite Träger 34b bildet quasi einen „Deckel“ und kann z.B. ebenfalls aus Mikanit gebildet sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der zweite Träger 34b (optionale) Stege 34c auf, die zwischen den Bahnen des Flachleiters 50 zum Liegen kommen und einen elektrischen Überschlag zwischen den benachbarten Bahnen des Flachleiters 50 verhindern. 8th shows a vertical section through an embodiment of the heating arrangement 13 with a flat conductor 50. In this embodiment, the flat conductor 50 is applied to a first carrier 34a, for example a carrier 34a made of micanite. The flat conductor 50 can be laid on as a layer or applied and shaped into its contour by milling. A second insulating carrier 34b holds the flat conductor 50 between itself and the first carrier 34a. The second carrier 34b forms a kind of "lid" and can also be made of micanite, for example. In the embodiment shown, the second carrier 34b has (optional) webs 34c, which come to rest between the tracks of the flat conductor 50 and prevent electrical arcing between the adjacent tracks of the flat conductor 50.

9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Endbereichs des Flachleiters 50, in dem der Flachleiter 50 mit einem elektrischen Kontakt 46 verbunden ist, hier einem Winkel-Kontaktstück 46. Zu erkennen ist, dass der Endabschnitt 50a des Flachleiters 50 einen größeren Querschnitt bzw. eine größere Breite b aufweist, als die übrigen, mittigen Abschnitte 50b des Flachleiters 50. Diese Maßnahme sorgt dafür, dass der Endabschnitt 50a einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist und somit weniger Wärme generiert als die mittigen Bereiche 50b des Flachleiters 50. Zum selben Zweck ist die Dicke des Kontaktes 46 erheblich größer als die Dicke des Flachleiters 50, um ebenfalls die Erzeugung von Wärme im Endbereich des Flachleiters 50 zu verringern. 9 shows an embodiment of an end region of the flat conductor 50, in which the flat conductor 50 is connected to an electrical contact 46, here an angle contact piece 46. It can be seen that the end section 50a of the flat conductor 50 has a larger cross-section or a larger width b than the other, central sections 50b of the flat conductor 50. This measure ensures that the end section 50a has a lower electrical resistance and thus generates less heat than the central regions 50b of the flat conductor 50. For the same purpose, the thickness of the contact 46 is considerably greater than the thickness of the flat conductor 50 in order to also reduce the generation of heat in the end region of the flat conductor 50.

10 zeigt in perspektivischer Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektrischen Flachleiters 50. Dieser Flachleiter 50 verläuft ebenfalls im Wesentlichen mäanderförmig. Der elektrische Flachleiter 50 kann eine Leiterbahnbreite b von vorzugsweise 2,5 mm bis 30 mm aufweisen, sowie eine Stärke (senkrecht zur Ebene des Flachleiters) im Bereich von 10 µm bis 70 µm. Im Ausführungsbeispiel nach 10 hat das in Form eines elektrischen Flachleiters 50 realisierte Widerstands-Heizelement 30 einen Hauptbereich H und einen Randbereich R'. Im Hauptbereich H, der den Großteil der Fläche des Widerstands-Heizelements 30 einnimmt, haben die Bahnen des Flachleiters 50 einen U-förmigen Verlauf. Im Randbereich R' hingegen, der eine Breite von beispielsweise 15 mm bis 75 mm haben kann, weicht der Verlauf von einem U-förmigen Verlauf ab. Im Ergebnis wird im Randbereich R' ein größerer Anteil der Fläche des Heizelements 30 vom Flachleiter 50 eingenommen als im Hauptbereich H. Entsprechend größer, nämlich um einen Faktor von beispielsweise 1,1 bis 2,0, ist die pro Flächeninhalt erzeugte Heizleistung im Randbereich R' im Vergleich zur flächenmäßigen Heizleistung im Hauptbereich H. Auf diese Weise kann ein Ausgleich höherer Wärmeverluste am Randbereich R erfolgen. 10 shows a perspective view of another embodiment of an electrical flat conductor 50. This flat conductor 50 also runs essentially in a meandering shape. The electrical flat conductor 50 can have a conductor track width b of preferably 2.5 mm to 30 mm, as well as a thickness (perpendicular to the plane of the flat conductor) in the range of 10 µm to 70 µm. In the embodiment according to 10 The resistance heating element 30, which is implemented in the form of an electrical flat conductor 50, has a main area H and an edge area R'. In the main area H, which takes up most of the surface of the resistance heating element 30, the tracks of the flat conductor 50 have a U-shaped course. In the edge area R', however, which can have a width of, for example, 15 mm to 75 mm, the course deviates from a U-shaped course. As a result, a larger proportion of the surface of the heating element 30 is taken up by the flat conductor 50 in the edge area R' than in the main area H. The per area is correspondingly larger, namely by a factor of, for example, 1.1 to 2.0. The heating power generated in the peripheral area R' based on the surface area is compared to the heating power in the main area H. In this way, higher heat losses in the peripheral area R can be compensated for.

11 zeigt in perspektivischer Ansicht einen vergrößerten Ausschnitt einer vertikal aufgeschnittenen Heizungsanordnung 13. Eine äußere Heizplatte 31a, beispielsweise aus Aluminium, dient zur Übertragung von Wärme durch ihre Unterseite 15, 36 auf ein Werkstück, beispielsweise Verpackungsmaterial bzw. Folie 5. Auf der gegenüberliegenden Oberseite der Heizplatte 31a liegt optional eine Zwischenplatte 31b auf, beispielsweise ebenfalls aus Aluminium. Auf dieser Zwischenplatte 31b wiederum befindet sich ein plattenförmiger Isolator bzw. Träger 34a, beispielsweise aus Mikanit. Auf diesen Isolator oder Träger 34a oder in Kanäle oder Vertiefungen im Isolator/Träger 34a befindet sich das elektrisch leitfähige Flachleiter-Heizelement 50. 11 shows a perspective view of an enlarged section of a vertically cut-open heating arrangement 13. An outer heating plate 31a, for example made of aluminum, is used to transfer heat through its underside 15, 36 to a workpiece, for example packaging material or film 5. An intermediate plate 31b, also made of aluminum, is optionally placed on the opposite upper side of the heating plate 31a. On this intermediate plate 31b there is in turn a plate-shaped insulator or carrier 34a, for example made of micanite. The electrically conductive flat conductor heating element 50 is placed on this insulator or carrier 34a or in channels or recesses in the insulator/carrier 34a.

Auf der der Heizplatte 31a gegenüberliegenden Seite des Flachleiters 50 befindet sich eine Klemmplatte 32. Zwischen der Klemmplatte 32 und dem Flachleiter 50 befindet sich ein zweiter Isolator oder Träger 34b, der wie der erste Isolator 34a plattenförmig ausgebildet ist und ebenfalls aus Mikanit bestehen oder Mikanit aufweisen kann.On the side of the flat conductor 50 opposite the heating plate 31a there is a clamping plate 32. Between the clamping plate 32 and the flat conductor 50 there is a second insulator or carrier 34b which, like the first insulator 34a, is plate-shaped and can also consist of micanite or have micanite.

Die Bahnen des elektrischen Flachleiters 50 befinden sich auf der Oberseite des ersten Isolators oder Trägers 34a. Sie können hergestellt worden sein, indem eine vollflächige Schicht des Materials des Flachleiters 50 auf die Oberfläche des Trägers 34a aufgebracht worden ist, beispielsweise durch Anhaften. Das Anhaften kann beispielsweise durch Zwischenfügen eines Klebers oder durch das Erzeugen von Haftkräften beim Herstellen des Trägers 34a erzeugt werden. Anschließend wurden die Konturen des späteren Flachleiters 50 aus der Schicht ausgefräst oder ausgestanzt, bevor überschüssige Teile zwischen den Leiterbahnen abgezogen oder anderweitig entfernt wurden.The tracks of the electrical flat conductor 50 are located on the top of the first insulator or carrier 34a. They can have been produced by applying a full-surface layer of the material of the flat conductor 50 to the surface of the carrier 34a, for example by adhesion. The adhesion can be created, for example, by interposing an adhesive or by generating adhesive forces when producing the carrier 34a. The contours of the later flat conductor 50 were then milled or punched out of the layer before excess parts between the conductor tracks were peeled off or otherwise removed.

Der zweite Isolator 34b ist auf der dem ersten Isolator 34a gegenüberliegenden Seite des Flachleiters 50 angeordnet. Er kann aus demselben Material bestehen, beispielsweise Mikanit. Zwischen den einzelnen Leiterbahnen des elektrischen Flachleiters 50 und/oder zwischen verschiedenen Heizkreisen oder Heizbereichen weist der zweite Isolator/Träger 34b optional Stege 34c auf. Diese Stege 34c dienen dazu, einander benachbarte Leiterbahnen des Flachleiters 50 und/oder verschiedene Heizkreise voneinander in einer Weise zu isolieren, dass auch unter VakuumBedingungen kein elektrischer Überschlag möglich ist. In einer Variante sind solche Stege nur um Bohrungen herum und zwischen voneinander zu trennenden Heizkreisen vorgesehen. Neben einem Steg 34c befindet sich eine Tasche oder ein „Nest“ 34f, in der der elektrische Flachleiter 50 angeordnet ist. Die Tasche bzw. das Nest 34f kann eine Tiefe von etwa 0,05 mm bis 0,5 mm aufweisen und in den plattenförmigen Isolator 34b durch Fräsen eingeformt sein. In der Tasche 34f hat der elektrische Flachleiter 50 genügend Raum, um sich ohne das Erzeugen thermischer Spannungen beim Aufheizen oder Abkühlen verformen zu können. An ihrer dem Heizelement 30 zugewandten Oberfläche weist die äußere Heizplatte 31a optional wenigstens einen Vakuumkanal 37 auf.The second insulator 34b is arranged on the side of the flat conductor 50 opposite the first insulator 34a. It can be made of the same material, for example micanite. Between the individual conductor tracks of the electrical flat conductor 50 and/or between different heating circuits or heating areas, the second insulator/carrier 34b optionally has webs 34c. These webs 34c serve to insulate adjacent conductor tracks of the flat conductor 50 and/or different heating circuits from one another in such a way that no electrical arcing is possible even under vacuum conditions. In one variant, such webs are only provided around holes and between heating circuits that are to be separated from one another. Next to a web 34c there is a pocket or a "nest" 34f in which the electrical flat conductor 50 is arranged. The pocket or nest 34f can have a depth of approximately 0.05 mm to 0.5 mm and can be formed into the plate-shaped insulator 34b by milling. In the pocket 34f, the electrical flat conductor 50 has enough space to be able to deform during heating or cooling without generating thermal stresses. On its surface facing the heating element 30, the outer heating plate 31a optionally has at least one vacuum channel 37.

Ausgehend von den dargestellten Ausführungsbeispielen können die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren in vielfacher Weise verändert werden. Beispielsweise sind andere Materialien denkbar oder der Verlauf des Flachleiters 50 kann sich unter Umständen erheblich von dem in den Figuren gezeigten Verlauf unterscheiden, beispielsweise mehr oder weniger Windungen aufweisen.Based on the exemplary embodiments shown, the device according to the invention and the method according to the invention can be modified in many ways. For example, other materials are conceivable or the course of the flat conductor 50 can, under certain circumstances, differ considerably from the course shown in the figures, for example, have more or fewer turns.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102018114268 A1 [0002]
DE 102019217649 A1 [0003]

Claims

Method for printing a film (5) by means of a thermal printer (12), wherein the film (5) is transported in a transport direction (T) along the thermal printer (12) and has a film width (B) transverse to the transport direction (T), and wherein the film (5) passes through a preheater (14) upstream of the thermal printer (12), characterized in that the preheater (14) heats the film (5) to a target temperature that is largely uniform over the entire film width (B).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the temperature of the film (5) after passing through the preheater (14) varies over the entire film width (B) by a maximum of ΔT = +/- 3°C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the film (5) after passing through the preheating (14) varies over the entire film width (B) by a maximum of ΔT = +/- 2°C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal printer (12) is a thermal transfer printer or a thermal direct printer.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the preheater (14) has an electrical resistance heating element (30) with an electrical flat conductor (50) arranged with a meandering course in a plane (E`).

Device (10) for printing on a film (5) having a film width (B), the device (10) comprising a thermal printer (12) and a preheater (14) arranged upstream of the thermal printer (12) in a transport direction (T) of the film (5) and having a heating arrangement (13), wherein the device (10) is configured to transport the film (5) along or through the preheater (14), characterized in that the preheater (14) is designed to heat the film (5) to a target temperature that is largely uniform over the entire film width (B).

Device according to Claim 6 , characterized in that the preheater (14) has a heating surface (15) which has an extension (A) of at least the film width (B) transversely to the transport direction (T) of the film (5), wherein the heating surface (15) is preferably convexly curved.

Device according to Claim 6 or 7 , characterized in that the preheater (14) has a heating surface (15) which, during operation, has a largely uniform temperature over its entire surface.

Device according to one of the Claims 6 until 8th , characterized in that the heating arrangement (13) comprises an electrically conductive, flat resistance heating element (30) which has dimensions (L1, L2) which are at least 100 times larger in each of two directions spanning a plane (E`) parallel to a film transport plane (E) in the region of the preheating () than a dimension (d) in a direction (R) perpendicular to the film transport plane (E), the resistance heating element (30) being arranged between a heating plate (31) and a clamping plate (32).

Device according to Claim 9 , characterized in that an electrically insulating insulator is arranged between the resistance heating element (30) and the heating plate (31) and/or between the resistance heating element (30) and the clamping plate (32).

Device according to one of the Claims 9 or 10 , characterized in that a thickness (D) of the heating arrangement (13) from an upper edge (35) of the clamping plate (32) to a surface (15, 36) of the heating plate (31) is 6 to 26 mm, preferably 15 to 25 mm.

Device according to one of the Claims 9 until 11 , characterized in that the resistance heating element (30) has an area of 5,000 to 1,500,000 mm ² .

Device according to one of the Claims 6 until 12 , characterized in that the preheater (14) has an electrical resistance heating element (30) with an electrical flat conductor (50) arranged in a meandering course in a plane (E`).

Device according to Claim 13 , characterized in that the flat conductor (50) has a specific resistance of at least 0.45 Ω*mm ² /m, preferably of at least 0.7 Ω*mm ² /m.

Device according to one of the Claims 13 or 14 , characterized in that the flat conductor (50) comprises stainless steel, a chromium-nickel alloy, constantan or graphite.

Device according to one of the Claims 13 until 15 , characterized in that an end portion (50a) of the flat conductor (50) has a larger cross-section than a central portion (50b) of the flat conductor (50).

Packaging machine (2), comprising a device (10) for printing a film (5) according to one of the Claims 6 until 16 .