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Vorrichtung und Verfahren zum Heivßvorkleben von Verpackungen Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verkleben von Verpackungen,
wie Katons, und insbesolidere die Verwendung eines erhitzten mediums zum Verkleben
von Kartons von der zum Verpacken von nahrungsmittelgefriergut verwendeten Art.
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Bei den meisten Verpackungsvorgängen. handelt es sich in der Hauptsache
darum, eine wirksame Verpackung mit niedrigen Kosten herzustellen. Bei der Herstellung
beispielsweise vom Lebensmittelgefriergut-Tappekartons werden (liese im allgemeinen
einer Plattengefrierbehandlu8ng unterzogen,
bei welcher ein beträchtlicher
hydraulischer Druck auf die Kartons ausgeübt wird, nachdem sie verklebt worden sind.
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Dieser Druck wird angewendet, um den Karton auf seine Endabmessungen
zusammenzudrücken. Wenn die verklebten Enden nicht ausreichend kräftig sind, so
daß sie diesen Drücken standhalten können, wird der Karton natürlich beschädigt.
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Ferner haben die komplizierten Vorgänge beim Verpacken von eingemachtem
Nahrungsmittelgut, wie Erdbeeren, bisher eine hohe Geschwindigkeit vonseiten der
Bedienungsperson der Maschine erfordert, um ein wirksames Arbeiten derselben zu
erzielen. Diese und weitere Probleme, welche durch die Erfindung gelöst werden sollen,
sind nachfolgend näher beschrieben.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung und eines
Verfahrens zum Heißverkleben zur geeigneten Verwendung anstelle bisheriger Verpackungsvorrichtungen
und -verfahren. Beispielsweise hat es sich in bestimmten Pällen als wünschenswert
erwiesen, die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung anstelle der Vorrichtungen
und der Verfahren anzuwenden, die in der USA-Patentschrift 3 060 654 beschrieben
sind. Erfindungsgemäß werden gegenüberliegende Endklappen, auf die wahlweise wärmeempfindlicher
Klebstoff aufgebracht ist, in der Nähe des Austritts eines erhitzten Mediums, beispielsweise
Heißluft, bewegt. Die Heißluft wird gleichmäßig auf den Klebstoff
gerichtet,
um ein sofortiges Klebrigwerden desselben herbeizuführen, worauf auf die Klappen
ein Druck ausgeübt wird, um sie miteinander haftend zu verbinden. Die nachfolgend
näher beschriebene Heißluft-oder Verklebevorrichtung besitzt eine Führung, durch
welche die zu verklebenden Klappen des Kartons benachbart einer mit Offnungen oder
Durchbrechungen versehenen Schiene oder dergleichen genau geführt werden, durch
welche die Heißluft austreten kann. Verklebeorgane, vorzugsweise in Form gegenüberliegender
Druckrollen, üben darauf einen bestimmten Druck auf die Klappen aus, um eine wirksame
Klebeverbindung herzustellen.
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Dementsprechend besteht ein Ziel der Erfindung in der Schaffung einer
Vorrichtung und eines Verfahrens zur raschen Herstellung einer wirksamen Verpackung
mit niedrigen Kosten.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer unkomplizierten
Vorrichtung und eines Verfahrens, um die Unversertheit eines verklebten Kartons
weitestgehend aufrechtzuerhalten.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die bchaffung eines Verianrens
und einer Vorrichtung unter Verwendung von Heißluft zum wirksamen Verkleben eines
Kartons.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer HeiBluftklebevorrichtung
von robustem Aufbau, einem hohen Wirkungsgrad im Betrieb, bei der die Betriebs-,
Instandhaltungs-und Wartungskosten wesentlich verringert sind und die mit herkömmlichen
Kartonherstellungsmaschinen verwendet werden kann.
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Weitere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, und zwar zeigen : Fig. 1 in schematischer
Darstellung eine zusammengebaute Regelanlage für eine Klebevorrichtung zur Anwendung
des erfindungsgemäßen Prinzips ; Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt und im Aufriß einer
bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage verwendeten HeiSklebevorrichtung ; Fig. 3
eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2 ; Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt
nach der Linie 4-4 in Fig. 2, wobei ein teilweise geformter Karton mit strichpunktierten
Linien dargestellt ist ; Fig. 5 eine Draufsicht der in Fig. 2 gezeigten Heißklebevorrichtung
;
Fig. 6 eine Unteransicht der in Fig. 2 gezeigten Heißklebevorrichtung
; Fig. 7 eine Ansicht nach der Linie 7-7 in Fig. 2 und 8 wobei Teile zur Ubersichtlicheren
Darstellung weggelassen sind ; Fig. 8 eine Ansicht nach der Linie 8-8 in Fig. 5
und Fig. 9 eine schaubildliche Darstellung, welche die aufeinanderfolgenden Stufen
eines Kartonklebevorgangs zeigt.
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Das in Fig. 1 dargestellte Regelsystem weist zwei im wesentlichen
gleichartige Klebevorrichtungen 10 auf, welche die Aufgabe haben, das obere und
das untere Ende eines Kartons mit der in Fig. 9 dargestellten Arbeitsfolge zu verkleben.
Die verschiedenen Einzelteile der Anlage stellen mit Ausnahme der Klebevorrichtungen
10 keinen Gegenstand der Erfindung dar, so daß sie nachfolgend nur kurz beschrieben
werden.
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Durch die Betätigung entsprechender Wähl-und Hauptschalter wird eine
geregelte Bewegung der Kartons zu den Klebevorrichtungen durch geeignete nicht-gezeigte
Kartonfördereinrichtungen ahnlich wie bei der vorgenannten USA-Patentschrift herbeigeführt.
Hierauf werden die dargestellten
Gebläse in Tätigkeit gesetzt,
um eine geregelte Menge vorbehandelter Luft den Klebevorrichtungen zuzuführen, wobei
eine Reihe von Widerstandsheizelementen dazu dient, die Luft auf einen bestimmten
Temperaturbereich zum Verkleben zu erhitzen. Sodann wird ein Heißluftstrom auf die
mit wärmeempfinalichem Klebstoff versehenen Teile der Kartonendklappen gerichtet
und die Kartons werden dann in geeigneter Weise durch die Ausübung eines bestimmten
Druckes verklebt. In bestimmten Fällen hat es sich als wünschenswert erwiesen, das
verklebte Kartonende aus nachstehend näher beschriebenen Gründen einer Kuhleinrichtung
auszusetzen. Die nachfolgend näher beschriebene Klebevorrichtung 10 besitzt im wesentlichen
eine Einrichtung für den Austritt von Heißluft, eine Kartonklappenführungseinrichtung
und eine Schließeinrichtung.
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Wie aus Fig. 2 bis 8 ersichtlich ist, besitzt jede Klebevorrichtung
eine Austrittseinrichtung für den Austritt eines erhitzten Mediums, vorzugsweise
Luft, auf geformte Kartonklappen. Die Austrittseinrichtung weist ein hohles Gehäuse
11 auf, das in geeigneter Weise isoliert sein kann, um eine übermäßige Wärmeübertragung
Gurch dieses hindurch zu verhindern. Das Gehäuse ist so angeordnet, daß es Luft
von einem Gebläse durch eine erste Offnung in der dargestellten Weise aufnimmt.
Das Gebläse kann von herkömmlicher Art sein, das beispielsweise 1, 13 m3 (40 Kubikfuß
)
Luft je Minute liefern kann. Ein senkrecht angeordneter Trägerkern 12 ist in geeigneter
Weise am Gehäuse durch Stäbe 12a oder andere geeignete Mittel befestigt und dient
zur Halterung einer Luftheizeinrichtung, die in Form mehrerer übereinander gestapelter
Heizelemente 13 dargestellt ist. Die Heizelemente können Widerstandsheizelementes
herkömmlicher Art sein. Der Kern besteht vorzugsweise aus korrosionsbeständigem
Stahl und soll einen Kurzschluß der Kaltluft verhindern, d. h., die Kaltluft daran
hindern, durch die Mitte der Heizelemente ohne angemessene brwärmung hindurchzutreten.
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Die benachbarten Heizelemente sind in geeigneter Weise durch gestapelte
Abstandstücke 14 getrennt, welche mit den Heizelementen Kanäle zur wirbelfreien
Führung der Luft bilden. Die Abstandssticke dienen ferner als Wärmestrahlungsflächen.
Die Heizelemente können an die Relaisplatte des Riegelsystems durch geeignete Steckanschliisse
(Fig. 1) angeschaltet werden. Wie am besten aus Sig. 3 ersichtlih ist, haben die
Abstandsstücke eine gewundene Form, so daß die Heizelemente eine bestmögliche bauliche
Abstützung erhalten und außerdem die erwähnten Heißluftkanäle gebildet werden.
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Wie in ig. 4 gezeigt, verjüngt sich das Gehäuse 11 nach unten zur
bildung eines Ka. merteils, welcher in geeigneter
Weise am unteren
Teil eines Unterbaus 15 durch Schweißen oder dergleichen befestigt werden kann6
Der bnterbau ist mit einem abnehmbaren Deckel 15a versehen, welcher die Wartung
der verschiedenen Elemente der Klebevorrichtung erleichtert. Eine Platte 17 mit
Lochungen oder Durchbrechungen 18 ist so angeordnet, daß sie eine langliche offnung
abdeckt, mit welcher der vorangehend beschriebene verjüngte Kammerteil endet. Wie
sich aus dem nachfolgenden ergibt, sind die Lochungen so ausgebildet und angeordnet,
daß sie divergierende Offnungen bilden, welche die Aufgabe haben, bestimmte Mengen
HeiBluft auf die kritischen Teile der sich vorbeibewegenden, Klebstoff tragenden
Kartonklappen austreten zu lassen.
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Die Kartonführungseinrichtung weist einen senkrecht angeordneten Schienenteil
19 auf, der an der Platte 17 ausgebildet ist und mit senkrecht angeordneten und
gegenüberliegenden Führungswandteilen 20 zusammenwirkt, um die Kartonklappen in
einer bestimmten Ausrichtung zu halten. Die Schiene ist zwischen den Wandteilen
angeordnet und einer ersten derselben eng benachbart. Die Offnun-, gen 18 sind benachbart
der Schiene und zwischen dieser -und einem zweiten Wandteil vorgesehen.
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Wie insbesondere aus Fig. 5 bis 8 ersichtlich ist, weist die Schließeinrichtung
zur Ausübung eines Klebedruckes
auf die gegenüberliegenden Kartonklappen,
nachdem diese durch die vorangehend beschriebene ? Whrungseinrichtung hindurchgelaufen
sind, zwei AndrUckrollen 22 und 23 auf, welche benachbart dem einen Ende der Führungseinrichtung
angeordnet sind. Bine oder beide Rollen kbnnen an ihrem Umfang mit Rippen versehen
sein, wie beispielsweise für die Rolle 23 bei 24 gezeigt, um einen konzentrierten
Druck zum Verkleben zu erzielen.
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Die folle 22 ist auf ein erstes Ende einer Welle 25 aufgekeilt oder
in anderer geeigneter Weise an Riesem befestigt, welche Welle im Unterbau 15 drehbar
gelagert ist und ihren Drehantrieb von einem ersten Zahnrad 26 erhält, das auf ein
zweites Ende der Welle 25 aufgekeilt ist. Das Zahnrad 26 ist in geeigneter Weise
so angeordnet, daß es mit einem zweiten oder Antriebszahnrad 27 in Eingriff steht,
das seinerseits Antriebsverbindung mit einer Kraftquelle der Maschine über eine
nicht-gezeigte geeignete Kraftiibertragung hat.
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Wie in r'ig. 8 gezeigt, ist die Andrückdrückrolle 23 auf eine schwimmende
drehbare Welle 29 zusammen mit einem dritten Zahnrad 30 aufgekeilt bzw. in anderer
geeigneter Weise auf dieser befestigt. Die Welle 29 ist innerhalb eines schwenkbaren
Gliedes 31 drehbar gelagert, das seinerseits für eine begrenzte schwingende Bewegung
auf dem
Unterbau an einem ersten Ende geiagert ist. Diese schwingende
Bewegungen finden um einen am Unterbau 15 befestigten Achsstummel 32 statt.
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Zwischen einem zweiten Ende des Gliedes 31 und dem Unterbau 15 ist
eine Druckfeder 33 angeordnet, welche die Zahnräder 26 und 30 in Eingriff miteinander
belastet Hierbei ist zu erwähnen, daß die Zähne an den Zahnrädern 26 und 30 in geeigneter
Weise zum Ausgleich für eine geringfügige Schwenkbewegung des Gliedes 31 geformt
sind, von dem ein Teil so ausgebildet und angeordnet ist, daß er sich durch eine
erweiterte Offnung 34 im Teil 15 erstreckt.
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Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist ein Belastungsorgan, das in Form
einer Einstellschraube 35 dargestellt ist, verstellbar im Unterbau 15 so angeordnet,
daB dem zweiten Ende des Gliedes 31 wahlweise eine bestimmte Kraft mitgeteilt wird,
um die Rollen 22 und 23 gegeneinander zu drücken. Es kann daJler ständig ein bestimmter
Schließdruck aufrechterhalten werden. Ferner kann ein Anschlag in Form einer Einstellschraube
36 in geeigneter Weise so auf dem Unterbau 15 angeordnet sein, daß er an dem Glied
31 an dessen Ende 36a anliegt. Dieser Anschlag dient zur Aufrechterhaltung eines
bestimmten Mindestabstandes zwischen den Rollen 22 und 23.
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In der Praxis wird ein solcher bestimmter Abstand in erster Linie
durch die Dicke der Kartonklappen bestimmt. kus dem vorangehenden ergibt sich, daß
die beschriebene Belastungs-und Anschlageinrichtung als Mittel zur Aufrechterhaltung
eines bestimmten Mindestabstandes zwischen den Rollen sowie zur Aufrechterhaltung
eines bestimmten SchlieBdruckes betrachtet werden kann.
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Feststehende Messer 37 können in geeigneter Weise benachbart dem Umfang
der Schließrollen angeordnet sein, um restlichen Klebstoff abzuschaben, der gegebenenfalls
an ihnen nach dem Verkleben haften bleibt. Bei bestimmten Kartonherstellungsmaschinen
kann es ferner zweckmabig sein, eine Kühleinrichtung, z. B. die in Fig. 9 dargestellte
Strahldüse 36 zu verwenden. Bine solche Kühleinrichtung kann in vorteilhafter Weise
dazu verwendet werden, den Klebstoff rasch abzukühlen, um ein sofortiges Abbinden
desselben zu bewirken. Als Kühlmittel kann Wasserdampf, gekUhlte Luft oder uergleichen
verwendet werden. Für den n gleichen Zweck kann ferner eine Anzahl geeignet angeordneter
Wärmeaufnahmerollen vorgesehen werden.
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Aus dem vorangehenden ergibt sich, daß durch die Erfindung eine sehr
gedrängte und transportfähige bzw. tragbare Heißluftklebevorrichtung geschaffen
wurde, welche leicht
für verschiedene Maschine beispielsweise fur
die in der USA-Patentschrift 3 060 654 beschriebene Maschine verwendet werden kann.
Ferner ist zu erwähnen, daß der Transport der Klebevorrichtung von Hand durch Handgriffe
39 erleichert wird. Darüber hinaus lEßt sich die erfindungsgemäße Klebevorrichtung
erforderlichenfalls leicht warten.
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Verfahren zum Verkleben eines Kartons Fig. 9 zeigt die Hauptstufen,
welche mit Klebstqff behandelte Endklappen eines Kartons wahrend eines besonderen
Verklebevorgangs durchlaufen. Im allgemeinen bestehen diese Stufen darin, daB die
Klappen benachbart einem Austritt eines erhitzten Mediums geführt werden, das erhitzte
Medium gleichmäBig zum Austreten auf diese gebracht wird, um den Klebstoff klebrig
zu machen, und die Klappen zusammengedrückt werden, um sie dichtend und haftend
miteinander zu verbinden. Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren nachfolgend in Verbindung
mit einem gefütterten Karton beschrieben wird, ist die Erfindung natürlich auch
auf mit Klebstoff behandelte Klappen eines ungefütterten Kartons oder dergleichen
anwendbar.
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Wie aus Fig. 9a ersichtlich ist, weist ein teilweise geformter Karton
C eine äußere Pappehülle J mit Endklappen
von ungleicher Breite
und ein inneres Futter L auf, das an der Innenseite der Hülle befestigt ist. Wie
ersichtlich, ist der Karton für diesen Zweck geeigneten Bearbeitungsvorgängen unterzogen
worden, um das zu verklebende Ende vollsthndig zu offnen. Ausgewählte Innenflächenteile
der Endklappen des Futters sind innen mit einem wärmeempfindlichen oder warmschmelzenden
Klebstoff, wie Polyäthylen, behandelt worden. Obwohl sich Polyäthylen fUr viele
Verklebungsarbeiten als geeignet erwiesen hat, ist zu erwähnen, daB für andere Anwendungsfälle
auch andere geeignete warmschmelzende Klebstoffe, wie Standard-Wachs, verwendet
werden könnena, Die Ausfluchtung des Kartons geschieht benachbart dem Austritt des
erhitzten Mediums. Sodann werden die Kartonklappen zusammengepreßt, wie in Fig.
9b dargestellt, worauf das erhitzte Medium, vorzugsweise HeiB-luft, die auf einer
Temperatur zwischen etwa 260°0 bis 540°C (500 °F bis 1000°F) für einen Polyäthylenklebstoff
gehalten wird, auf die Klappen zum Austreten gebracht wird.
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Während dieser Periode wird die breiteste Klappe der Telle J im wesentlichen
in einer Ebene der Kartonausfluchtung gehalten. Die Heißluft wird gegen die Innenflächen
des äußeren Klappenteils B1 des Butters L so zum Austreten gebracht, daB dieser
um einen bestimmten Betrag ausgespreizt wird, wie in Fig. 4 und 9c dargestellt.
Wie sich am besten aus Fig. 9c ergibt, wird der Klappenteil Li so angeordnet, daß
er sich ah der schmalsten Endklappe der
Hülle J unverbunden vorbeierstreckt,
um diese Maßnahme zu erleichtern.
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Die ausgetretene Luft hat ferner die Aufgabe, den warmschmelzenden
Klebstoff, der auf mindestens einem der Klappenteile B1 und L2 vorgesehen ist, klebrig
zu machen. Die Klappen werden dann zusammengedrückt und einem bestimmten Schließ-
bzw. Klebedruck durch die Rollen 22 und 23 ausgesetzt. Wie erwähnt, kann der bestimmte
Druck durch die Feder 33 aufrechterhalten werden.
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Infolge der durch die srfindung erreichten, außerordentlich raschen
Klebewirkung wird die Kartonherstellungszeit dadurch nicht beschränkt, wie dies
bei vielen herkömmlichen Verfahren und Maschinen der Fall ist. Bei praktisch ausgefuhrten
Vorrichtungen konnten mehr als 200 Kartons in der Minute in der erfindungsgemäßen
Weise fertiggestellt werden. Gegebenenfalls kann jedoch die Geschwindigkeit noch
dadurch erhöht werden, daß der Klebstoff rasch abgekühlt wird, z. B. mit Hilfe der
in Fig. 9 dargestellten Strahldüse 38.
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Ferner ist zu erwähnen, daß, da die Wärme dem Klebstoff unmittelbar
und nicht mittelbar über äußere Teile des Kartons zugeführt wird, die Kartonpappedicke,
die Abmessungen,
die Dichte usw. keine kritischen veranderlichen
Graben darstellen, die in Verbindung mit einem besonderen Klebevorgang sorgfältig
berucksichtigt werden müssen. Ferner besteht, da der Klebstoff klebrig gemacht werden
kann, d. h. seine Klebetemperatur fast augenblicklich und gleichmäßig erhält, praktisch
keine Gefahr, daß die Pappe überhitzt oder versengt wird. In praktischen Anwendungsfällen
wurde in der Tat festgestellt, daß die Pappe eine wesentliche WErmemenge vom Klebstoff
aufnimmt, wodurch die zum Abbinden des teilweise oder vollständig geschmolzenen
Klebstoffs erforderliche Zeit herabgesetzt wird.
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Patentansprüche :