DE102022211555A1

DE102022211555A1 - Method for wrapping containers with shrink film or shrink tubing and device therefor

Info

Publication number: DE102022211555A1
Application number: DE102022211555.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Rüster
Original assignee: Beiersdorf AG
Current assignee: Beiersdorf Aktiengesellschaft De
Priority date: 2022-11-01
Filing date: 2022-11-01
Publication date: 2024-05-02

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Folien ummantelten Verpackungen, wie z.B. Flaschen, eine dazu geeignete Schrumpfvorrichtung und eine die Schrumpfvorrichtung aufweisende Verpackungsanlage (VA). Die Schrumpfvorrichtung (SV) enthält eine Transportvorrichtung (TR), eine Schrumpffolienzuführung (SZ), eine Wärmeenergie Übertrager Einheit (WE). Optional kann die Schrumpffolienzuführung (SZ) durch eine integrierte Schrumpffolienherstellungseinheit (SE) ergänzt werden.The invention relates to a method for producing film-coated packaging, such as bottles, a suitable shrinking device and a packaging system (VA) having the shrinking device. The shrinking device (SV) contains a transport device (TR), a shrink film feed (SZ), a thermal energy transfer unit (WE). Optionally, the shrink film feed (SZ) can be supplemented by an integrated shrink film production unit (SE).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mit Schrumpffolien ummantelten Behältern, wie z.B. Flaschen, eine dazu geeignete Schrumpfvorrichtung und eine die Schrumpfvorrichtung aufweisende Verpackungsanlage. Die Schrumpfvorrichtung enthält eine Transportvorrichtung, eine Schrumpffolienzuführung, eine Wärmeenergie-Übertrager-Einheit. Optional kann die Schrumpffolienzuführung durch eine integrierte Schrumpffolienherstellungseinheit ergänzt werden.The invention relates to a method for producing containers covered with shrink film, such as bottles, a suitable shrink device and a packaging system having the shrink device. The shrink device contains a transport device, a shrink film feed, a thermal energy transfer unit. Optionally, the shrink film feed can be supplemented by an integrated shrink film production unit.

Mit einem Schrumpfschlauch ummantelte Behälter sind schon lange Stand der Technik. Zum Beispiel wird bei Getränkeflaschen aus dem Material PET (Polyethylenterephthalat), zwecks der besseren Trennung von Materialien beim Recycling, ein Schrumpfschlauch für die erforderliche Kennzeichnungen des Produktes verwendet.Containers covered with shrink tubing have long been state of the art. For example, drinks bottles made of PET (polyethylene terephthalate) are covered with shrink tubing for the required product labeling in order to better separate materials during recycling.

Vorteilhaft ist der Schrumpfschlauch insbesondere für nicht zylindrische Behälter. Bei diesen Behältern ist die etikettierbare Fläche oft sehr klein. Die kleinen Etiketten mit der relativ kleinen bedruckbaren Fläche sind dann eine Herausforderung der Kennzeichnungspflicht und dem individuellem Markenauftritt gerecht zu werden. Daher werden immer häufiger auch Behälter aus dem Haushaltsbereiche, wie z.B. Reinigungsmittel durch eine Schrumpfschlauch dekoriert (etikettiert).Shrink tubing is particularly advantageous for non-cylindrical containers. The labelable area of these containers is often very small. The small labels with the relatively small printable area are then a challenge to meet the labeling requirements and the individual brand image. Therefore, household containers, such as cleaning products, are increasingly being decorated (labeled) with shrink tubing.

Teilweise nutzt man den Schrumpfschlauch bei Behältern auch, wenn man dadurch einen Fehldruck überdecken kann. Dadurch könne die bereits gefüllten Produkten neu dekoriert werden.Shrink tubing is also sometimes used on containers to cover up a printing error. This allows the already filled products to be redecorated.

Im Rahmen der beschriebenen Erfindung steht der Begriff (schrumpfummantelte) Verpackung für ein erfindungsgemäß mit einem Schrumpfschlauch oder mit Schrumpffolie ummanteltes Behältnis.In the context of the invention described, the term (shrink-wrapped) packaging refers to a container that is covered with a shrink tube or shrink film according to the invention.

Behältnisse im Sinne der Erfindung können alle Gebilde sein, die eine dreidimensionale räumliche Ausdehnung aufweisen, wobei ein Behältnis einen Innenraum aufweist, der von einer Behälterwand überwiegend umschlossen wird.Containers within the meaning of the invention can be all structures which have a three-dimensional spatial extension, wherein a container has an interior which is predominantly enclosed by a container wall.

Als Schrumpfschlauch sind schlauchförmige und überwiegend zylindrische Schrumpffolienabschnitte zu verstehen. Die schlauchförmigen Schrumpffolienabschnitte können nahtlos, z.B. durch Extrusion, oder mit Naht, z.B. durch Verschweißen/Verkleben flächiger Folien, daherkommen.Shrink tubing refers to tubular and predominantly cylindrical shrink film sections. The tubular shrink film sections can be seamless, e.g. through extrusion, or with a seam, e.g. through welding/gluing flat films.

Sobald der Schrumpfschlauch mittels Wärmeeinwirkung auf dem Behältnis aufgeschrumpft wurde, wird die gesamte Verpackung als schrumpfummantelte Verpackung bezeichnet. Eine Schrumpfschlauchabschnitt wird im Englischen auch als Sleeve bezeichnet.Once the shrink tubing has been shrunk onto the container using heat, the entire packaging is referred to as shrink-wrapped packaging. A section of shrink tubing is also referred to as a sleeve.

Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Schrumpfvorrichtungen, Verpackungsanlagen und Verfahren zur Herstellung von Schrumpffolien ummantelter Verpackungen bekannt.A wide variety of shrink devices, packaging systems and processes for producing shrink-wrapped packaging are known from the state of the art.

Insbesondere sind hierbei Verpackungsanlagen und Verfahren zur Herstellung von schrumpfummantelten Verpackungen zu erwähnen, die als Wärmeübertragungsmedium Wasserdampf verwenden. Diese Art von Verpackungsanlagen sind weit verbreitet und produzieren gute und reproduzierbare Schrumpfergebnisse.Particularly worth mentioning are packaging systems and processes for producing shrink-wrapped packaging that use steam as a heat transfer medium. This type of packaging system is widely used and produces good and reproducible shrinking results.

Aus der EP 3377301 B1 ist ein Verfahren und System zur Herstellung von Behältern mit Hüllen bekannt, das wie folgt abläuft: Transportieren einer Reihe von Behältern; Anordnen von Hüllen um die Behälter herum; Befestigen der Hülle an dem Behälter durch Wärmeschrumpfen; Entfernen eines Teils von der befestigten Hülle.From the EP3377301B1 A method and system for manufacturing containers with sleeves is known, which proceeds as follows: transporting a series of containers; arranging sleeves around the containers; attaching the sleeve to the container by heat shrinking; removing a part from the attached sleeve.

Aus der WO 2013070068 A1 ist ein Verfahren zum Bilden von umhüllten Behältern, umfassend: Fördern einer Reihe von Behältern, Anordnen von Manschetten um die transportierten Behälter, Anbringen der Hülse an dem transportierten Behälter durch Wärmeschrumpfen, wobei das Verfahren ferner das Entfernen eines Teils der Hülse nach dem Wärmeschrumpfen umfasst und wobei das Entfernen das Herausschneiden des Teils aus der Hülse umfasst.From the WO 2013070068 A1 is a method of forming wrapped containers comprising: conveying a series of containers, placing sleeves around the conveyed containers, attaching the sleeve to the conveyed container by heat shrinking, the method further comprising removing a portion of the sleeve after heat shrinking, and wherein removing comprises cutting the portion out of the sleeve.

Aus der WO 2021259547 A1 ist eine Schrumpfvorrichtung, Verpackungsanlage und Verfahren zur Herstellung von Verpackungseinheiten bekannt, insbesondere eine Schrumpfvorrichtung zur Herstellung von Verpackungseinheiten in Form von Folienschrumpfgebinden aus mit einer Schrumpffolie umhüllten Artikelzusammenstellungen, mit mindestens einer Transporteinrichtung für den Transport von mit einer Schrumpffolie umhüllten Artikelzusammenstellungen in einer Transportrichtung durch einen Schrumpftunnel der Schrumpfvorrichtung, mit mindestens einer der Schrumpfvorrichtung zugeordneten ersten Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Parametern der in den Schrumpftunnel der Schrumpfvorrichtung einlaufenden, mit der Schrumpffolie umhüllten Artikelzusammenstellungen, gekennzeichnet durch eine der Schrumpfvorrichtung zugeordnete Steuer-/Rechnereinheit, welche zumindest die von der mindestens einen ersten Erfassungseinrichtung gelieferten ersten Daten oder Signale verarbeitet, um Objekte, insbesondere mit einer Schrumpffolie umhüllten Artikelzusammenstellungen und/oder Fremdobjekte, innerhalb der Schrumpfvorrichtung zu erkennen.From the WO 2021259547 A1 A shrinking device, packaging system and method for producing packaging units is known, in particular a shrinking device for producing packaging units in the form of film shrink packs from article assemblies wrapped in shrink film, with at least one transport device for transporting article assemblies wrapped in shrink film in a transport direction through a shrink tunnel of the shrinking device, with at least one first detection device assigned to the shrinking device for detecting parameters of the article assemblies wrapped in shrink film entering the shrink tunnel of the shrinking device, characterized by a control/computer unit assigned to the shrinking device, which processes at least the first data or signals supplied by the at least one first detection device in order to detect objects, in particular article assemblies wrapped in shrink film and/or foreign objects, within the shrinking device.

In der US 20130284346 A1 ist eine Etikettierungsanlage und Etikettierungsmethode zur Befestigung von Stulpen (Überwürfen, Schrumpfschläuchen - engl. Sleeve) an Behältnissen beschrieben, die eine Schlauchzuführung zum Zuführen von Schrumpfschläuchen, eine Behälterversorgung, eine Vorrichtung zum Anordnen der Hülle um den Behälter, einen Wärmeschrumpfofen zum Befestigen der Hülse an dem Behälter, und ein Förderband zum Transportieren von Behältern von der Behälterzuführung und von Hülsen von der Hülsenzuführung in den Wärmeschrumpfofen, wobei die Markierungsanlage ferner umfasst eine Hülsenhalterung zum Positionieren einer oder mehrerer Hülsen in einer vorbestimmten Position in Bezug auf den Behälter, wobei die Hülsenhalterung eine Plattform umfasst, die zum Stützen eines Teils einer Umfangskante der Hülse angeordnet ist, und ein oder mindestens zwei Hülsenhalterungselemente, die so angeordnet sind, dass sie daran anliegen einer Außenseite der Hülse und um die Hülse in einem geöffneten Zustand zu stützen.In the US20130284346 A1 describes a labeling system and labeling method for attaching sleeves to containers, comprising a tube feed for supplying shrink tubes, a container supply, a device for arranging the sleeve around the container, a heat shrink oven for attaching the sleeve to the container, and a conveyor belt for transporting containers from the container feed and sleeves from the sleeve feed to the heat shrink oven, the marking system further comprising a sleeve holder for positioning one or more sleeves in a predetermined position with respect to the container, the sleeve holder comprising a platform arranged to support a portion of a peripheral edge of the sleeve, and one or at least two sleeve holder elements arranged to abut an outer side of the sleeve and to support the sleeve in an opened state.

Aus der WO 2014006033 A1 ist ein Verfahren zum Umhüllen von Behältern zum Anordnen mindestens einer Hülse um mindestens einen Behälter, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellung eines Containers; Anordnen einer Hülle aus wärmeschrumpfbarer Folie um den Behälter herum, indem die Hülle von einer Dorneinheit gelöst wird, indem die Hülle in Richtung des Behälters ausgeworfen wird; wobei die ausgeworfene Hülse im Wesentlichen in der entgegengesetzten Richtung der Schwerkraft nach oben zu einer Position um den Behälter herum bewegt wird.From the WO 2014006033 A1 is a method of wrapping containers for disposing at least one sleeve around at least one container, the method comprising: providing a container; disposing a sleeve of heat shrinkable film around the container by releasing the sleeve from a mandrel unit by ejecting the sleeve toward the container; wherein the ejected sleeve is moved upwardly to a position around the container substantially in the opposite direction of gravity.

Im Allgemeinen bestehen diese Anlagen aus einem Schrumpffolienapplikator, der die Schrumpffolie auf den zu ummantelnden Behälter platziert.Generally, these systems consist of a shrink film applicator that places the shrink film on the container to be wrapped.

Anschließend durchläuft das Behältnis eine lange Wärmeüberträgerstrecke. Die Länge ergibt sich aus dem notwendigen Wärmeübergang in das Schrumpffolienmaterial. Die Erwärmung erfolgt gemäß dem Stand der Technik in der Regel durch Wasserdampf. Zum Schluss ist eine Trocknung des ummantelten Behälters notwendig, um aufkondensierten Dampf zu entfernen. Diese Trocknungsstrecke benötigt ebenfalls Platz und verlängert die Anlage. The container then passes through a long heat transfer section. The length is determined by the necessary heat transfer into the shrink film material. According to the state of the art, heating is usually carried out using steam. Finally, the coated container must be dried to remove condensed steam. This drying section also requires space and extends the system.

Alternative kann man die Schrumpffolie auch mit Infrarot Lampen (IR Lampen) aufheizen. Diese Art von Erwärmung eignet sich insbesondere für zylindrische und einfache Behältergeometrien. Bei nicht zylindrischen Behältern nachteilig ist hierbei die häufige problematische Abschattung des Behälters, die zu einer ungleichmäßigen Erwärmung führt. Daher werden IR Lampen in der Regel nur als zusätzliche Wärmequelle verwendet, damit einzelne Bereiche der Behälter, zum Beispiel Halsbereich, sicher ummantelt werden können.Alternatively, the shrink film can also be heated using infrared lamps (IR lamps). This type of heating is particularly suitable for cylindrical and simple container geometries. The disadvantage of non-cylindrical containers is the frequent problematic shading of the container, which leads to uneven heating. IR lamps are therefore usually only used as an additional heat source so that individual areas of the container, for example the neck area, can be safely coated.

Alternativ eignen sich die IR Lampen auch für eine Vorfixierung des Schrumpfschlauches auf einer Behältergeometrie. Die anschließende Erwärmung des restlichen ungeschrumpften Schrumpfschlauches erfolgt dann z.B. durch Wasserdampf.Alternatively, the IR lamps are also suitable for pre-fixing the shrink tubing to a container geometry. The remaining unshrunk shrink tubing is then subsequently heated using steam, for example.

Obwohl Wasserdampf eine guter Wärmeübertrager ist und das Schrumpfergebnis ebenfalls recht gut ist, gibt es auch Nachteile, die im Folgenden dargestellt werden.Although steam is a good heat exchanger and the shrinking result is also quite good, there are also disadvantages, which are presented below.

Die Bauweise dieser herkömmlichen Verpackungsanlagen mit Wasserdampf als Wärmeüberträgermedium ist relativ lang und sie können dadurch in bestehende Füllanlagen schwer integriert werden. Daher eignen sie sich in der Regel nicht als einfache Nachrüstungsaggregate an einer bereits bestehenden Produktionslinie.The design of these conventional packaging systems with steam as a heat transfer medium is relatively long and therefore difficult to integrate into existing filling systems. As a result, they are generally not suitable as simple retrofit units on an existing production line.

Darüber hinaus ist die Bereitstellung von Wasserdampf an bestehenden Füllanlagen häufig ein Problem. Notwendige Wasserdampferzeugeraggregate und Rohrleitungssysteme müssen erst installiert werden und benötigen viel Platz.In addition, the provision of steam at existing filling plants is often a problem. The necessary steam generator units and piping systems must first be installed and require a lot of space.

Der Energiebedarf zur Herstellung von Wasserdampf ist hoch und auch der höhere Verlust an Wasserdampf im Schrumpftunnel ist ein Problem, denn sowohl die Wärmenergie, die in den Behälter übergeht als auch der Wasserdampf, der auf diesem dadurch kondensiert, geht dem Schrumpfprozess verloren. Zudem gibt es Wärmeverluste durch die Kondensation von Wasserdampf an der Wand des Schrumpftunnels.The energy required to produce steam is high and the higher loss of steam in the shrink tunnel is also a problem, because both the heat energy that is transferred to the container and the steam that condenses on it are lost in the shrinking process. There are also heat losses due to the condensation of steam on the wall of the shrink tunnel.

Die anschließende Trocknungseinheit benötigt weitere Energie um den Behälter bzw. die ummantelte Verpackung vom aufkondensierten Wasser zu befreien.The subsequent drying unit requires additional energy to free the container or the coated packaging from the condensed water.

Es hat sich herausgestellt, dass der Wärmeeintrag von Wasserdampf nicht nur auf den Schrumpfschlauch einwirkt, sondern auch der Behälter selbst thermisch belastet wird. It has been found that the heat input from water vapor not only affects the shrink tubing, but also places thermal stress on the container itself.

Dadurch können sich sowohl der Behälter bzw. die ummantelten Verpackungen durch die Erwärmung im Wasserdampftunnel verformen.This can cause both the container and the wrapped packaging to deform due to the heating in the steam tunnel.

Behälter hergestellt aus PET Material, insbesondere Flaschen, sind davon häufig betroffen. Der Wärmeeintrag in den Behälter wird insbesondere ein Problem für nachhaltigere und leichtgewichtige Verpackungen. Hier ist die Gefahr der Verformung des Behälters bedingt durch die geringeren Wandstärken ebenfalls besonders hoch.Containers made from PET material, especially bottles, are often affected by this. The heat input into the container is a particular problem for more sustainable and lightweight packaging. Here, the risk of the container deforming is also particularly high due to the lower wall thicknesses.

Alternative Wärmeübertragerlösungen, wie z.B. IR Lampen sind bisher keine Alternative da es in abgeschatteten Bereichen zu keiner Schrumpfwirkung kommt. Das Ergebnis sind in der Regel schlechte teilweise ungleichmäßige und damit nicht reproduzierbare Schrumpfungen des Schrumpfschlauches.Alternative heat exchanger solutions, such as IR lamps, are not yet an alternative because there is no shrinking effect in shaded areas. The result is usually poor, sometimes uneven and therefore non-reproducible shrinkage of the shrink tube.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrumpfvorrichtung, eine Verpackungsanlage und ein Verfahren zur Herstellung von mit Schrumpffolie ummantelten Behältern gemäß den Merkmalen in den Ansprüchen.The present invention relates to a shrinking device, a packaging system and a method for producing containers wrapped in shrink film according to the features in the claims.

Die Schrumpffolie ist als zylindrischer Schlauchabschnitt ausgestaltet und so dimensioniert, dass dieser Schlauchabschnitt nahezu berührungsfrei über einen Dorn auf das Behältnis verbracht werden kann. Durch Erwärmung der Schrumpfschlauches zieht sich diese zusammen und liegt dann harmonisch an die Kontur des Behältnises angepasst als Folienschlauch auf der äußeren Behälterwand. Im Idealfall sind zwischen Folienschlauch und Behälter keine Einschlüsse von Luft (Blasen) zu erkennen und ein Herunterziehen des Folienschlauches ist ohne dessen Zerstörung bzw. mechanischer Weitung nicht möglich.The shrink film is designed as a cylindrical tube section and is dimensioned in such a way that this tube section can be placed onto the container via a mandrel with almost no contact. When the shrink tube is heated, it contracts and then lies harmoniously on the contour of the container as a film tube on the outer container wall. Ideally, no air inclusions (bubbles) can be seen between the film tube and the container and the film tube cannot be pulled down without destroying it or mechanically expanding it.

Ein solch aufgeschrumpfter Folienschlauch eignet sich insbesondere als Etikett, welches ohne Klebstoffe auf dem Behältnis hält oder als Schutzschlauch bei leicht zerbrechlichen Behältern (zum Beispiel Glasflaschen). Der Vorteil eines Schrumpfschlauches ist, das der Mantel (Folienschlauch) rückstandsfrei vom Behältnis ablösbar ist und dadurch bessere Recyclingmöglichkeiten bietet als Klebeetiketten. Diese Abtrennung des Folienmaterials im Recyclingprozess kann leicht durch einen Windsichter oder durch Flotation bzw. Schwimm-/ Sinkverfahren erfolgen. Es verbleiben keine Rückstände von Klebstoff auf dem Rezyklatwertstoff. Die Qualität Rezyklatwertstoffs wird verbessert.Such a shrink-fit film tube is particularly suitable as a label that stays on the container without adhesives or as a protective tube for easily breakable containers (e.g. glass bottles). The advantage of a shrink tube is that the cover (film tube) can be removed from the container without leaving any residue, thus offering better recycling options than adhesive labels. This separation of the film material in the recycling process can easily be done using an air sifter or by flotation or a floating/sinking process. No adhesive residue remains on the recycled material. The quality of the recycled material is improved.

Als Schrumpffolie eignen sich jeder Art von Folie mit thermischen Schrumpfeigenschaften. Beispielhaft erwähnt eignen sich Folien aus dem Material PET, PS (Polystryol), PA (Polyamid), PP (Polypropylen), PE (Polyethylen).Any type of film with thermal shrink properties can be used as shrink film. Examples of suitable films are PET, PS (polystyrene), PA (polyamide), PP (polypropylene), PE (polyethylene).

Erfindungsgemäß wird als Wärmeübertrager heißes Wasser verwendet. Heißes Wasser im Sinne der Erfindung ist Wasser mit einer Temperatur ab 60 °C. Optimal ist eine Temperatur von 95°C bis 100° C.According to the invention, hot water is used as a heat exchanger. Hot water in the sense of the invention is water with a temperature of 60°C or higher. A temperature of 95°C to 100°C is optimal.

Durch die sehr kurze Kontaktzeit des heißen Wassers und dessen hoher Energiedichte wirkt die Wärme nur auf den Schrumpfschlauch. Kontaktzeit und Temperatur des heißen Wassers müssen an das Material des Schrumpfschlauches angepasst sein, was für den Fachmann durch wenige Schrupfversuche erfolgen kann.Due to the very short contact time of the hot water and its high energy density, the heat only affects the shrink tubing. The contact time and temperature of the hot water must be adapted to the material of the shrink tubing, which the specialist can do by carrying out a few shrinking tests.

Erfindungsgemäß lässt sich die neuartige Schrumpfvorrichtung auf einer Grundfläche ähnlich zu der eines Etikettiersystem (Doppelspender) aufbauen. Damit sind herkömmliche Etikettiersysteme durch erfindungsgemäße Schrumpfvorrichtungen ersetzbar. Das ermöglicht es eine Schrumpfvorrichtung in bestehende Verpackungsanlagen zu integrieren, ohne dass diese mehr Platz benötigen. Entweder können erfindungsgemäße Schrumpfvorrichtungen als temporäre Vorrichtung oder auch permanent installiert werden. Damit können Abfüllanlagen sehr viel variabler gefahren/gestaltet werden.According to the invention, the novel shrinking device can be built on a base similar to that of a labeling system (double dispenser). This means that conventional labeling systems can be replaced by shrinking devices according to the invention. This makes it possible to integrate a shrinking device into existing packaging systems without requiring more space. Shrinking devices according to the invention can be installed either as a temporary device or permanently. This means that filling systems can be operated/designed in a much more variable manner.

Erfindungsgemäß ist das Längen- zu Breitenverhältnis der kompletten Schrumpfvorrichtung kleiner als 1,5. Eine herkömmliche Schrumpfanlagen mit Wasserdampf hat üblicherweise einen Flächenverbrauch von mehr als dem 1,5-fachen.According to the invention, the length to width ratio of the complete shrinking device is less than 1.5. A conventional shrinking system with steam usually requires more than 1.5 times the area.

Die thermische Schrumpfung von Schrumpffolien wird mit unterschiedlichen Methoden ermittelt. Meist handelt es sich um interne Prüfmethoden der Hersteller.The thermal shrinkage of shrink films is determined using different methods. These are usually the manufacturers' internal testing methods.

Häufig wird dazu ein Wasserbad verwendet. Das Wasser wird auf bestimmte Temperaturen aufgeheizt. Üblicherweise sind hier Temperaturen von 80, 95 und 100°C üblich.A water bath is often used for this purpose. The water is heated to a specific temperature. Temperatures of 80, 95 and 100°C are common.

Die Verweilzeit im Wasserbad ist in der Regel mit 10 sec.The residence time in the water bath is usually 10 seconds.

Die Ergebnisse werden dann in % des Querschrumpfens und des Längenschrumpfens der Schrumpffolie angegeben.The results are then given as % of the transverse shrinkage and the longitudinal shrinkage of the shrink film.

Die optimale Kontaktzeit / Durchlaufgeschwindigkeit durch die Anlage und die optimale Temperatur lassen sich für den Fachmann anhand von wenigen Versuchen ermitteln. Erfindungsgemäß muss die Kontaktzeit so eingestellt werden, dass das Schrumpfergebnis optimal für den Behälter ist.The optimum contact time/speed of flow through the system and the optimum temperature can be determined by the expert with just a few tests. According to the invention, the contact time must be set so that the shrinking result is optimal for the container.

Ein gutes Schrumpfergebnis erkennt man an folgenden Merkmalen:

Die Schrumpffolie liegt faltenfrei an, die Bedruckung ist nicht verzerrt, der Behälter hat sich nicht verformt, die Ausrichtung zur Verpackung ist richtig.

A good shrinking result can be recognized by the following characteristics:

The shrink film is wrinkle-free, the printing is not distorted, the container has not become deformed, and the alignment with the packaging is correct.

Es hat sich erfindungsgemäß herausgestellt, dass der Schrumpf der Schrumpffolie durch heißes Wasser sehr schnell erfolgt. Eine lange Verweilzeit (10 sec) wie oben in der Testmethode beschrieben ist in der Regel gar nicht erforderlich. Die Schrumpfung erfolgt vollständig mit dem Kontakt des heißen Wassers.It has been found that the shrinkage of the shrink film by hot water occurs very quickly. A long dwell time (10 sec) as described above in the test method is generally not necessary. The shrinkage The treatment takes place entirely with the contact of hot water.

Damit eine Schrumpfung mit heißem Wasser optimal erfolgen kann, ist es erforderlich, dass das heiße Wasser gleichmäßig verteilt wird.In order for shrinkage with hot water to be optimal, it is necessary that the hot water is distributed evenly.

Erfindungsgemäß eignet sich zum Beispiel eine ringförmige Benetzungsvorrichtung mit gleichmäßig verteilten Öffnungen (im Folgenden mit Ring bezeichnet). Durch die Öffnungen tritt das Wasser senkrecht aus dem Ring aus. Das heiße Wasser kann durch eine oder mehrere Zuführungen in den Ring gepumpt werden.According to the invention, for example, a ring-shaped wetting device with evenly distributed openings (hereinafter referred to as ring) is suitable. The water exits the ring vertically through the openings. The hot water can be pumped into the ring through one or more inlets.

Dieser Ring wird im oberen Bereich des Behälters angeordnet. Das heiße Wasser fließt über einen oder mehrere Zuleitungen in den Ring. Die Öffnungen in dem Ring sind der Geometrie des Behälters zwecks der gleichmäßigen Verteilung angepasst.This ring is placed in the upper part of the container. The hot water flows into the ring via one or more supply lines. The openings in the ring are adapted to the geometry of the container for the purpose of even distribution.

Erfindungsgemäß kann der Ring zylindrisch ausgeführt sein. Aber auch elliptische oder abweichende Formen sind möglich. Zudem können die Auslassöffnungen in ihrem Durchmesser variieren, um so eine der Behältergeometire angepasste Benetzungswirkung zu erreichen.According to the invention, the ring can be cylindrical. However, elliptical or other shapes are also possible. In addition, the outlet openings can vary in diameter in order to achieve a wetting effect that is adapted to the container geometry.

Es kann sich beim Ring auch um ein Kreissegment (offener Ring) handeln. Beispielhaft erwähnt sei hier eine Hufeisenformen. Durch die Hufeisenform wird es möglich seitwärts auf den Behälter zu zufahren. Der Behälter und die Schrumpffolie kann am Behälterhals fixiert werden. Durch die Öffnung des Hufeisens kann weiterhin eine sichere Fixierung gewährleistet werden. Die Auslassöffnungen sind vorteilhaft so ausgerichtet das sie am offenen Ende des hufeisenförmigen Ringes in das Zentrum des ,Hufeisens` stahlen.The ring can also be a circular segment (open ring). One example is a horseshoe shape. The horseshoe shape makes it possible to approach the container sideways. The container and the shrink film can be fixed to the neck of the container. The opening in the horseshoe also ensures secure fixing. The outlet openings are advantageously aligned so that they point at the open end of the horseshoe-shaped ring into the center of the "horseshoe".

Erfindungsgemäß wird der Ring wird über einem Behälter platziert. Die Position des Ringes sollte nahe des oberen Behälterrandes sein. Die Position sollte jedoch nicht so hoch gewählt sein, dass heißes Wasser in den Zwischenraum von Schrumpfschlauch (Sleeve) und der Behälterwand gelangen kann.According to the invention, the ring is placed over a container. The position of the ring should be close to the upper edge of the container. However, the position should not be so high that hot water can get into the space between the shrink tube (sleeve) and the container wall.

Das heiße Wasser fließt den auf der Außenseite der Schrumpffolie hinab und führt zur Schrumpfung der Schrumpffolie. Am unteren Ende des Behälters fließt das Wasser in einen Auffangbehälter ab und sammelt sich in diesem. Das Wasser wird im Kreislauf aus dem Auffangbehälter wieder in den Ring gepumpt und auf einer Solltemperatur gehalten. Dazu ist eine Wärmeerzeugereinheit (z.B. Durchlauferhitzer) im Wasserkreislauf vorzusehen.The hot water flows down the outside of the shrink film and causes the shrink film to shrink. At the bottom of the container, the water flows into a collecting container and collects there. The water is pumped from the collecting container back into the ring and kept at a target temperature. For this purpose, a heat generator unit (e.g. continuous flow heater) must be provided in the water circuit.

Die Ausführung, Anordnung und Bewegung der Benetzungsvorrichtung ist an die Anforderung des Behälters anzupassen. Durch die Auswahl der Ausführung und der Komponenten einer Benetzungsvorrichtung erreicht man eine höhere Flexibilität.The design, arrangement and movement of the wetting device must be adapted to the requirements of the container. Greater flexibility can be achieved by selecting the design and components of a wetting device.

Vorteilhaft ist die Anordnung der Benetzung des Behälters von oben, um die Schwerkraft zu nutzen. Aber auch eine Benetzung von unten entgegen der Schwerkraft wäre möglich.It is advantageous to arrange the wetting of the container from above in order to use gravity. However, wetting from below against gravity would also be possible.

Die Applikation des heißen Wassers kann durch verschiedene Methoden erfolgen. Bereits oben erwähnt war der Ring mit unterschiedlicher Auslassgeometrie. Beispielhaft zu erwähnen sind hier Düsen oder auch einfache Wasser Auslässe, die das Wasser gleichmäßig auf dem Behälter verteilen. Auch das Versprühen des heißen Wassers durch geeignete Düsen ist möglich.The hot water can be applied using various methods. The ring with different outlet geometries was already mentioned above. Examples include nozzles or simple water outlets that distribute the water evenly over the container. It is also possible to spray the hot water using suitable nozzles.

Für zylindrische Behälter kann auch eine rotierende Benetzung (seitlich umlaufend) vorteilhaft sein. Dann rotiert die Benetzungsvorrichtung um den fixierten Behälter.For cylindrical containers, rotating wetting (circulating around the sides) can also be advantageous. The wetting device then rotates around the fixed container.

Diese Benetzungsvorrichtung (Ring) kann in einer Position fixiert sein. Aber auch eine dynamische Bewegung des Ringes von oben nach unten kann vorteilhaft sein. Diese könnte ggf. sogar abhängig von der Flaschenform gleichförmig oder wegabhängig beschleunigt oder gebremst erfolgen.This wetting device (ring) can be fixed in one position. However, a dynamic movement of the ring from top to bottom can also be advantageous. This could even be carried out uniformly or with acceleration or deceleration depending on the path, depending on the shape of the bottle.

Durch die Reduzierung der Kontaktzeit wird das Risiko der Erwärmung und Verformung auch von leichtgewichtigen Behältern reduziert. Dies konnte durch Versuche bestätigt werden.By reducing the contact time, the risk of heating and deformation of even lightweight containers is reduced. This has been confirmed by tests.

Durch die wesentliche kompaktere Bauweise der hier beschriebenen Schrumpfanlage und durch den direkten Einsatz von heißem Wasser als Wärmeüberträgersystem - welches in einem geschlossenen Wasser-Kreislaufsystem geführt wird - wird der Wärmeverlust, insbesondere über die Außenwände der Anlage, reduziert. Das Gesamtsystem verbraucht weniger Energie als herkömmliche Systeme des Standes der Technik.Due to the significantly more compact design of the shrinking system described here and the direct use of hot water as a heat transfer system - which is guided in a closed water circulation system - the heat loss is reduced, especially through the outer walls of the system. The entire system consumes less energy than conventional state-of-the-art systems.

Das ist u.a. dadurch begründet, dass für die Erhitzung von Wasser weniger Energie benötigt als für die Herstellung von Wasserdampf.One reason for this is that heating water requires less energy than producing steam.

Als Richtwert werden für die Erhitzung von Wasser von 15°C auf 100°C in etwa 0,1 kWh Energie benötigt.As a guideline, approximately 0.1 kWh of energy is required to heat water from 15°C to 100°C.

Das ca. 6-fache an Energie wird benötigt, um aus dem Wasser Wasserdampf herzustellen.About 6 times more energy is needed to produce steam from water.

Zusätzliche trägt die wesentliche kompaktere Bauweise der Schrumpfanlage dazu bei, die Anlage besser zu isolieren. Der Wärmeverlust durch Wasserdampfaustrag am Ein-/ und Ausgang der Schrumpfanlage entfällt durch die direkte Nutzung des heißen Wassers.In addition, the significantly more compact design of the shrinking system contributes to better insulation of the system. Heat loss due to water vapor discharge at the inlet and outlet of the shrinking system is eliminated by the direct use of hot water.

Eine Trocknung der ummantelten Verpackung nach dem Schrumpfprozess wird nicht benötigt. Überschüssiges Wasser auf dem Schrumpfschlauch kann durch einen radialen Luftstrom direkt von der Oberfläche des umschrumpften Behälters abgeblasen werden und in der Schrumpfvorrichtung ausgetragen werden.Drying of the wrapped packaging after the shrinking process is not required. Excess water on the shrink tube can be blown off directly from the surface of the shrink-wrapped container by a radial air stream and discharged in the shrinking device.

Durch das erfindungsgemäße Schrumpfen mit heißem Wasser erfolgt kein Eintritt von Wasser zwischen Behälterwand und Schrumpfschlauch, so wie es beim Schrumpfen mit Wasserdampf erfolgen kann. Wasserdampf füllt nämlich die komplette Atmosphäre des Schrumpftunnels und kann dadurch auch an den Enden der Folienschlauches in den Zwischenraum zwischen Folienschlauch und Behälter gelangen. Bei der erfindungsgemäßen zielgerichteten Erwärmung des Folienschlauches mit heißem Wasser ist es möglich bei entsprechender Düsenausrichtung ein Eindringen von Wasser in den Zwischenraum von Folienschlauch und Behälter zu verhindern.The inventive shrinking with hot water means that no water enters between the container wall and the shrink tube, as can happen when shrinking with steam. Steam fills the entire atmosphere of the shrink tunnel and can therefore also get into the space between the film tube and the container at the ends of the film tube. With the inventive targeted heating of the film tube with hot water, it is possible to prevent water from entering the space between the film tube and the container if the nozzle is aligned accordingly.

Durch die Kombination von Robotik bzw. Pick & Place Systemen wird die Positionierung und Ausrichtung des Schrumpfschlauches erheblich verbessert. Das kann durch direkte Fixierung des Flaschenhalses erfolgen. Bisher sind hier Toleranzen von +/- 5 mm zwischen Druckbild und ausgerichtetem Behälter durchaus Stand der Technik.The combination of robotics and pick & place systems significantly improves the positioning and alignment of the shrink tube. This can be achieved by directly fixing the bottle neck. To date, tolerances of +/- 5 mm between the printed image and the aligned container have been state of the art.

Die Ausrichtung des Behälters zum Schrumpfschlauch erfolgt nun direkt in der Schrumpfvorrichtung. Etwaige Verschiebungen der Schrumpfschlauches zum Behälter - die bisher im Verlauf des Wasserdampfschrumpftunnels entstehen können - werden dadurch ausgeglichen oder können korrigiert werden. Dazu kann der Behälter sowohl vertikal oder rotatorisch ausgerichtet werden.The alignment of the container to the shrink tube now takes place directly in the shrink device. Any shifts in the shrink tube to the container - which could previously occur in the course of the steam shrink tunnel - are thereby compensated or can be corrected. The container can be aligned either vertically or rotationally.

Die Reduzierung der Toleranz (Verbesserung der Positionierungsgenauigkeit) beim Schrumpfen ist aus Sicht von Markenherstellern von großem Interesse. Da vergleichbare Dekorationsmöglichkeiten mit aufgeklebten Etiketten eine Toleranz von +/- 1,5 mm aufweisen.Reducing tolerance (improving positioning accuracy) during shrinking is of great interest from the perspective of brand manufacturers, as comparable decoration options with glued-on labels have a tolerance of +/- 1.5 mm.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von weiteren schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Die Figuren stellen keine Einschränkung des Schutzbereiches auf die gezeigten Ausführungsformen dar, sondern dienen nur beispielhaft der besseren Erläuterung von bestimmten Ausführungsformen.The invention is described in more detail below with reference to further schematic drawings. The figures do not represent a restriction of the scope of protection to the embodiments shown, but serve only as examples to better explain certain embodiments.

Die Figuren zeigen:

1 zeigt beispielhaft eine komplette Verpackungsanlage. Eine dazu geeignete Schrumpfvorrichtung und eine die Schrumpfvorrichtung aufweisende Verpackungsanlage (VA). Die Schrumpfvorrichtung (SV) enthält eine Transportvorrichtung (TR), eine Schrumpffolienzuführung (SZ), eine Wärmeenergie Übertrager Einheit (WE). Optional kann die Schrumpffolienzuführung (SZ) durch eine integrierte Schrumpffolienherstellungseinheit (SE) ergänzt werden.
2a zeigt beispielhaft wie die Schrumpfvorrichtung ausgeführt werden kann. Der Ring (1) ist über einem Behälter (2) platziert. Der Schrumpffolienschlauchabschnitt (Sleeve) (3) ist ebenfalls abgebildet. Der Ring hat mehrere Öffnungen (4) (s. Schnitt A-A in 2c) durch die Wasser durch die Zuleitung (5) in den Ring fließen kann.
2b zeigt beispielhaft wie die in 2a dargestellte Schrumpfvorrichtung in der Seitenansicht mit Auffangbehälter (6) in dem sich das heiße Masser sammeln kann.
2c zeigt beispielhaft die in 2b dargestellte Schrumpfvorrichtung als Schnitt entlang der Achse A-A mit der Blickrichtung nach oben. Erkennbar ist, dass der Ring (1) mit den Düsen (4) um den Behälter (2) platziert ist, so dass der Behälter im Zentrum des Ringes steht.
3 zeigt ebenfalls eine Schrumpfvorrichtung wie bereits aus 2a und 2b vorgestellt. Speziell geht es hier um eine alternative Ausführung des Ringes. Der Ring (1) hat nun einen umlaufenden Ringspalt (4a) der anstelle der vielen Öffnungen tritt.
4 zeigt eine Ausführung der Schrumpfvorrichtung, die sich für einen seitliche Bewegung eignet. Dadurch kann die Flasche vor und während des Schrumpfvorganges oben fixiert werden. Der Ring (1) in 2b ist ersetzt durch einen alternativen Ring (1a) in Hufeisenform. Der Ring kann dadurch seitlich in die Schrumpfvorrichtung gefahren werden.
5 zeigt eine Ausführung der Schrumpfvorrichtung die vertikal bewegt werden kann. Der Ring (1) kann nun von oben nach unten über die Behälterkontur fahren. Diese Bewegung kann gleichförmig sein oder auch abhängig von der Behältergeometrie.

The figures show:

1 shows an example of a complete packaging system. A suitable shrinking device and a packaging system (VA) with the shrinking device. The shrinking device (SV) contains a transport device (TR), a shrink film feed (SZ), a thermal energy transfer unit (WE). The shrink film feed (SZ) can optionally be supplemented by an integrated shrink film production unit (SE).
2a shows an example of how the shrink device can be designed. The ring (1) is placed over a container (2). The shrink film tube section (sleeve) (3) is also shown. The ring has several openings (4) (see section AA in 2c ) through which water can flow through the supply line (5) into the ring.
2 B shows by way of example how the 2a shown shrink device in side view with collecting container (6) in which the hot mass can collect.
2c shows an example of the 2 B The shrinking device shown is a section along the AA axis looking upwards. It can be seen that the ring (1) with the nozzles (4) is placed around the container (2) so that the container is in the center of the ring.
3 also shows a shrinking device as already shown in 2a and 2 B presented. Specifically, this is about an alternative design of the ring. The ring (1) now has a circumferential annular gap (4a) which replaces the many openings.
4 shows a design of the shrinking device that is suitable for lateral movement. This allows the bottle to be fixed at the top before and during the shrinking process. The ring (1) in 2 B is replaced by an alternative ring (1a) in horseshoe shape. The ring can thus be moved sideways into the shrinking device.
5 shows a version of the shrinking device that can be moved vertically. The ring (1) can now move from top to bottom over the container contour. This movement can be uniform or dependent on the container geometry.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 3377301 B1 [0011]
WO 2013070068 A1 [0012]
WO 2021259547 A1 [0013]
US 20130284346 A1 [0014]
WO 2014006033 A1 [0015]

Claims

Shrinking device (SV), in particular for producing film-coated containers, comprising a transport device (TR), a shrink film feed (SZ), a heat energy transfer unit (WE), characterized in that the heat energy transfer unit uses hot water to transfer heat to the shrink film, the hot water flowing from the outside onto the shrink film and the containers to be coated located in its center.

Shrinking device (SV) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heat energy transfer unit outputs hot water which flows through an annular gap in the heat transfer unit from the outside onto the shrink film and the packaging to be wrapped located in its center.

Shrinking device (SV) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer unit is characterized by a horseshoe-shaped form.

Shrinking device (SV) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heat energy transfer unit outputs hot water, which is characterized in that the hot water has a temperature above 60 °C.

Shrinking device (SV) according to at least one of the preceding claims, characterized in that after shrinking, an air stream is used to blow away excess water and/or to remove residues of moisture on the casing surface.

Shrinking device (SV) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heat energy transfer unit uses hot water which flows through a movable annular gap onto the packaging to be wrapped

Shrinking device (SV) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the transport device (TR) orientates and aligns the packaging to be wrapped in the shrinking device.

Shrinking device (SV) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shrinking device additionally has one or more additional IR heat radiator unit(s) in the heat transfer unit, wherein these are directed towards the container and wherein these are only activated after shrinking with hot water and wherein their radiation power is adjustable.

Shrinking device (SV) according to Claim 8 , characterized in that the radiation output of the IR heat emitter unit(s) is adjustable.

Shrinking device (SV) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shrink film feed has a laser cutting unit in order to obtain an individual shrink film tube section from a shrink film tube for each container.

Shrinking device (SV) according to Claim 10 , characterized in that no straight cut is used, but a contour cut, which enables parts of non-round containers to be better coated.