DE1953420B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Folie auf die öffnung eines Behälters - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Folie auf die öffnung eines Behälters

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Folie «.üs biaxial schrumpffähigem Kunststoff auf die von einem vorstehenden Rand umgebene Öffnung eines Behälters, wobei die Folie über die Öffnung geleg! wird und ihre überstehenden Randbereiche um den Behälterrand gefaltet und gegen dessen Unterseite gelegt werden und anschließend der die Behälteröffnung überdeckende Bereich der Folie bis in den Schrumpfbereich erwärmt und dabei gegen die Oberseite des Randes gedrückt wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem über den Behälterrand schiebbaren, die überstehenden Randberciche der Folie über den Behälterrand faltenden Rahmen, einer mit ihrer oberen Stirnfläche gegen die Unterseite des Behälterrandes schiebbaren Hülse, einem die Folie gegen die Oberseite des Behälterrandes andrückenden Druckglied und einer Heizeinrichtung zum Beheizen des die Behälteröffnung überdeckenden Bereichs der gegen den Behälterrand gedrückten Folie bis in deren Schrumpfungsbereich.
Insbesondere in der Nahrungsmittelindustrie finden immiT häufiger kleine Verpackungsbehälter Verwendung, für welche ein guter und dabei einfacher Verschluß benötigt wird, welcher sehr rasch und wenig aufwendig auf die Öffnungen aufeinanderfolgend abgefüllter Behälter aufgebracht werden kann. Es kommt dabei auf die Sauberkeit des Verschließverfahrens bei gleichzeitig weitgehender Automatisierung an. Außerdem sollen einerseits die verschlossenen Behälter möglichst leicht wieder geöffnet werden können, und andererseits müssen die Verschlüsse eine so ausreichende Festigkeit haben, daß sie beim Transport der Behälter den auf sie einwirkenden Beanspruchungen widerstehen.
In den meisten Fällen müssen die Behälter auch flüssigkeits- und luftdicht verschließbar sein. Die Möglichkeit eines leichten öffnens des Verschlusses ist insbesondere dort von Wichtigkeit, wo der Behälter zur Aufnahme einer trinkbaren Flüssigkeit, wie Milch od. dgl., vorgesehen ist und dann der Behälter gleichzeitig als Trinkgefäß dient. Dabei muß der Behälterrand sauber und glatt sein, ohne daß an ihm irgendwelche Überreste des Verschlußmaterials verbleiben. Derartige gleichzeitig als Trinkgefäße dienende Behälter sind häufig auch für den Gebrauch durch Kinder gedacht, was voraussetzt, daß sich die Behälter sehr leicht öffnen lassen, damit beim öffnen ein Verschütten des Behälterinhaltes vermieden wird.
Es ist bereits bekannt, zum Verschließen von Behältern Deckel aus biaxial orientierten Thermoplasten zu verwenden und die Deckel an den Behälterrand heiß anzusiegeln oder ihn mittels eines Haft- oder Klebemit («s tels mit dem Behälterrand zu verkleben. Hierbei muß jedoch stets damit gerechnei werden, daß ein fehlerhafter Verschluß entsteht, beispielsweise, wenn der die Verschlußfläche bildende Behalterrand durch einen Tropfen der Behälterflüssigkeit verunreinigt ist. Außerdem können durch die für das Heißsiegeln erforderlichen Temperaturen die angrenzenden Bereiche des biaxial orientierten Thermoplasten verspröden, so daß der Verschluß während des Transportes bricht. Ein heißversiegelter Verschluß ist im übrigen schwierig vollständig zu entfernen, und von einem zum Heißsiegeln verwendeten Lack können unerwünschte Reste nach der Entfernung des Verschlusses zurückbleiben.
Es ist auch bekannt, auf den Behälterrand eine die Behälteröffnung überdeckende schrumpffähige Folie zu legen, die über den Behälterrand vorsteht, und die überstehenden Randbereiche der Folie sowie danach deren die Behälteröffnung überdeckenden Bereich zu erwärmen. Durch die Erwärmung der überstehenden Randbereiche sollen diese schrumpfen und sich dadurch eng an den Behältermantel anlegen, wobei dieses dichte Anlegen an den Behältermantel durch das anschließende Schrumpfen des die Behälteröffnung überdeckenden Teils begünstigt werden soll. Hierbei kommt es darauf an, daß insbesondere der an die Außenkante des Behälterrandes anzulegende Te:i der Folie faltenlos an dieser anliegt und daß der Schrumpfvorgang zur Vermeidung von un-^sie^Tiäßigen und übermäßigen Spannungen gesteuert abläuft.
Beispielsweise ist es bekannt, den überstehenden Randbereich der auf den Behälterrand aufgelegten Folie durch Blasluft zu erwärmen, damit er sich unter den frei werdenden Schrumpfspannungen nach unten um den Behälterrand herumlegt (US-PS 3 197 940). Es ist auch bekannt, den überstehenden Randbereich der Folie zuerst mechanisch nach unten abzubiegen und dann durch Zuführung von Warmluft zu erwärmen (US-PS 3 345 798). Für eine derartige Erwärmung durch Blasluft sind jedoch verhältnismäßig hohe Temperaturen erforderlich. Auch kann kaum eine gleichmäßige Temperaturverteilung rings des Behälterrandes erreicht werden, so daß es zu einem ungleichmäßigen Aufheizen der überstehenden Folienbereiche und zu deren ungleichmäßiger Schrumpfung kommt. Dann sind auch die entstehenden Verschlüsse ungleichmäßig. Ferner besteht die Gefahr, daß die Heißluft die Wände der in der Regel aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Behälter erwärmt und verformt. Es kann auch zum unerwünschten Erwärmen des, Behälterinhaltes kommen, was insbesondere für temperaturanfällige Lebensmittel, wie gefrorene Lebensmittel, nachteilig ist.
Ferner ist es bekannt, eine biaxial schrumpf!ähige Folie mit über den Behälterrand vorstehenden Randbereichen auf den Behälterrand aufzulegen, die überstehenden Randbereiche mechanisch um die Außenkante des Behälterrandes umzulegen und an die Unterseite des vorstehenden Behälterrandes anzulegen. Anschließend wird dann der Behälter insgesamt in eine Heizvorrichtung eingebracht, in welcher zur Straffueg des die Behälteröffnung überdeckenden Teils der Folie diese mitsamt dem Behälter erwärmt wird (US-PS 3 017 729). Eine Erwärmung des gesamten Behälters zur Straffung der Folie ist ungünstig, weil die dabei aufgebrachte Temperatur auch auf den Behälterinhalt einwirkt. Außerdem ist es für das faltenlose Anliegen der Folie an der Außenkante des Behälterrandes unerläßlich, daß dieser Folienteil wenigstens teilweise erweicht und geformt wird. Sind erst mal Falten nach dem Umlegen der überstehenden Folienbereiche gebildet, lassen sich diese durch das anschließende Straffziehen bei die Behälteröffnung überdeckenden Folienteils unter Er-
wärmung durch Schrumpfung nicht mehr vollständig beseitigen.
Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, durch welches ein dichter und fehlerfreier Behälterver-Schluß erhalten wird, der dennoch leicht wieder zu öffnen ist.
Dies wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß beim Umfalten des überstehenden Randbereichs unter Erwärmung lediglich die an die Außenkante des Randes anzulegenden Folienteile bis in den Erweichungs- und Schrumpfungsbereich der Folie erwärmt werden, während die weiter außen liegenden Teile der Folie ohne Erwärmung unter Kräuselung an die Unterseite des Randes angelegt werden, und daß die Erwärmung des die Behälteröffnung überdeckenden Folienteiles so kurzzeitig und so gering vorgenommen wird, daß keine Heißsiegelung bzw. Verschweißung zwischen der Folie und dem Behälter erfolgt.
Durch das Erwärmen lediglich der an die Außenkante des Behälterrandes anzulegenden Folienteile werden diese sauber unter Verformung um den Behälterrand umgelegt, ohne daß Falten entstehen. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung zur Erzielung eines luft- und flüssigkeitsdichten Verschlusses. Durch das Kräuseln der an die Unterseite des Behälterrandes anzulegenden Folienteile ohne Schrumpfung wird ein gleichmäßiges Anlegen dieser Folienteile erzielt. Das Schrumpfen des die Behälteröffnung überdeckenden Teils der Folie führt nicht nur zur Straffung dieses Folienteils, sondern darüber hinaus noch zu einem straffen Anliegen der Folie an der Außenkante des Behälterrandes. Bei alledem ist der erhaltene Verschluß dennoch leicht zu öffnen. Es genügt, zum öffnen mit einem Fingernagel unter den gekräuselten Folienbereich zu fassen und diesen aufzubiegen oder abzureißen. Nach dem Entfernen des Verschlusses bleiben keine Reste am Behälterrand zurück.
Außerdem wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Behälterinhalt praktisch überhaupt nicht erwärmt. Daher kann das Verfahren gemäß Erfindung auch zum Verschließen von Gefäßen mit wärmeempfindlichem Inhalt, wie z. B. wärmeempfindlichen Lebensmitteln, verwendet werden. Außerdem arbeitet das Verfahren gemäß Erfindung außerordentlich rasch. Selbst bei verhältnismäßig dicken Folien kann der Verschließzyklus in etwa 4 Sekunden durchgeführt werden. Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren verhältnismäßig einfach und sauber durchzuführen, wobei eine wenig aufwendige Vorrichtung erforderlich ist die sich auch für einen automatischen Betrieb eignet.
Vorzugsweise werden während der Erwärmung des die Behälteröffnung überdeckenden Folienbereichs die an die Unterseite des Behälterrandes angelegten Folienteile an der Unterseite festgeklemmt. Hierdurch wird ein Zurückrutschen der an die Unterseite des Behälterrandes angelegten Folienteile zur Außenkante des Behälterrandes hin unter den in den erwärmten Folienteilen erzeugten Schrumpfspannungen vermieden. Insbesondere werden durch das Anklemmen der gekräuselten Folienteile an die Unterseite des Behälterrandes sowie auch durch das Aufdrücken des die Oberseite des Behälterrandes überdeckenden Folienbereichs die erwärmten Folienteile eingespannt gehalten, so daß ein zu starkes Schrumpfen der erwärmten Folienteile verhindert ist Dies ist insbesondere wichtig bei solchen Folien, die spröde werden, wenn ein Schrumpfen bis auf einen Zustand zugelassen wird, in welchem die bi axiale Orientierung der Folie aufgehoben ist. Dies isi insbesondere bei Polystyrolfolien der Fall, welche wegen ihrer verhältnismäßig hohen Festigkeit im orientierten Zustand bei dem erfindungsgemäßen Verfahrer bevorzugt werden.
Unter diesem Gesichtspunkt der Versprödung unc des Brüchigwerdens einer zu stark schrumpfenden Folie hat auch das erfindungsgemäße Kräuseln der an die Unterseite des Behälterrandes anzulegenden Folienteile ohne Schrumpfung eine zusätzliche Bedeutung, denn gerade bei dem hier vorliegenden freien Rand der Folie kann es besonders leicht zu einem unkontrollierten zu starken Schrumpfen kommen. Wenn hier das freie Schrumpfen zugelassen wird, wie es beim Stand der Technik teilweise der 1 all ist, kann der gekräuselte Folienteil unter Beschädigung des Verschlusses leicht brechen.
Aus den oben angeführten Gründen wird auch vorgezogen, während der Erwärmung der an die Außenkante des Behälterrandes angelegten Folienteile auch diese an der Außenkante anzuklemmen, damit ein Schrumpfen dieser Folienteiie bis zur Versprödung noch sicherer vermieden ist.
Ferner wird es bevorzugt, daß durch den Außenrand des überstehenden Randbereiches ein über die Stoßlinie zwischen der Unterseite des Behälterrandes und den Behältermantel hinaus an diesen angelegter Saum gebildet wird. Hierdurch wird nicht nur dieser Behälterteil, der etwa beim Austrinken des Behälterinhaltes mit den Lippen des Trinkenden in Berührung gelangt, vor Verschmutzung geschützt, sondern es wird darüber hinaus das leichte öffnen des erfindungsgemäßen Verschlusses erleichtert, weil ein solcher Saum leicht mit einem Fingernagel Untergriffen werden kann.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche und werden in der weiter unten folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles erläutert.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet daß die Heizeinrichtung von am verschiebbaren Rahmen und einem den die Behälteröffnung überdeckenden Bereich der Folie aufheizenden Heizglied innerhalb des Rahmens gebildet ist daß die Folie mittels des Druckgliedes an der Oberseite des Behälterrandes festklemmbar ist und daß die nicht beheizte Hülse als Kräuselwerkzeug ausgebildet ist durch welches die vom Rahmen um die Außenkante des Behälterrandes herabgestoßenen überstehenden Randbereiche der Folie unter Kräuselung und ohne Erwärmung gegen die Unterseite des Behälterrandes andrückbar sind
Eine derartige Vorrichtung ist einfach aufgebaut und läßt eine genaue und gleichmäßige Regelung der Temperaturen und deren gezielte Einwirkung auf die zu erwärmenden Folienteile zu. Durch das rasche Herabstoßen der überstehenden Folienbereiche mittels des aufgeheizten Rahmens und das anschließende schnelle Andrücken der an die Unterseite des Behälterrandes anzulegenden Folienteile unter Kräuselung derselben läßt sich deren Schrumpfung zuverlässig vermeiden.
Eine wesentliche Erwärmung der durch den beheizten Rahmen um den Behälterrand herabgestoßenen Folienteile läßt sich insbesondere vermeiden, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung an demjenigen Teil des Rahmens, welcher mit den umzufaltenden Fo- !icr»eilen in Berührung gelangt, in Umfangsrichtung im
Abstand voneinander angeordnete Rippen vorgesehen sind. Hierdurch greift der beheizte Rahmen an den überstehenden Folicnteilen nur an einer bezogen auf die Gesamtfläche der überstehenden Folienteile verhältnismäßig geringen Fläche an. Außerdem wird durch die Erwärmung mittels der Rippen an linienförmigen Bereichen der überstehenden Folienteile die Ausbildung gleichmäßig auf Abstand gehaltener Falten beim anschließenden Kräuseln begünstigt.
Biaxial orientierte Thermoplaste in Folienform sind im Handel erhältlich, wobei lichtdurchlässige Folien aus biorienticrtem Polystyrol bevorzugt werden. Es können jedoch auch andere orientierte Harze Verwendung finden, wie beispielsweise Polyakrylate, Polymethakrylate, Polykarbonate. Polyvinylchloride, Polyäthylen-Tercphthalate, Michpolymere aus isotaklischem Polypropylen und Styrol, wie beispielsweise Styrol-Akrylonilril-Mischpolymer oder gummimodifiziertes, hochstoßfestes Polystyrol.
Ein Ausführungsbeispicl der erfindungsgemäßen »o Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung in einer Stellung, welche die erste Verfahrensstufe beim Verschließen eines Behälters veranschaulicht, »5
F i g. 2 einen dem in F i g. 1 ähnlichen Längsschnitt der Vorrichtung in der Stellung der zweiten Verfahrensstufe beim Verschließen eines Behälters,
F i g. 3 einen dem in den F i g. 1 und 2 ähnlichen Längsschnitt der Vorrichtung in der Stellung der dritten Verfahrensstufe beim Verschließen eines Behälters und
F i g. 4 in vergrößertem Maßstab eine Perspektivansicht des Heizrahmens zur Erläuterung der Anordnung von Rippen an dessen innerer Fläche.
Die Vorrichtung umfaßt eine obere und eine untere Montageeinheit 1 und 2, welche in vertikaler Richtung relativ zueinander beweglich sind. In die untere Montageeinheit kann ein gefüllter Behälter 3 in einen Halter 4 eingesetzt werden, der mittels einer Schraube 5 an einem ortsfesten Kolben 6 festgelegt ist, welcher mit einer Basisplatte 7 einstückig ist. Eine Entlüftungsbohrung 8 in der Schraube und in dem Kolben erlaubt das Abströmen gegebenenfalls beim Einbringen des gefüllten Behälters in den Halter 4 verschütteter Teile des Behälterinhaltes.
Die obere Montageeinheil 1 umfaßt einen elektrisch aufgeheizten Rahmen 9. welcher mittels eines nicht dargestellten, hydraulischen oder pneumatischen Zylinders vertikal beweglich ist, der durch eine geeignete Regeleinrichtung gesteuert wird. Die Innenabmessungen des Rahmens sind etwas größer als diejenigen des überstehenden Randes des Behälters. Der untere Bereich 10 des Rahmens ist abgeschrägt wie dies insbesondere F i g. 4 zeigt. F i g. 4 zeigt auch die Anordnung von Rippen 11, welche mit gegenseitigem Abstand über diesen abgeschrägten Teil des Rahmens verteilt angeordnet sind. Innerhalb des Rahmens 9 ist eine Druckplatte 12 an einem vertikalen Stab 13 festgelegt, der in dem Rahmen 9 und einem Gehäuse 14 verschiebbar montiert ist. Zwischen dem Gehäuse und einem Bund des Stabes 13 ist eine Schraubenfeder 15 verspannt, welche die Druckplatte relativ zum Rahmen 9 nach unten drückt. Die Druckplatte wird nicht gesondert erwärmt, sie erhält vielmehr ihre Wärme durch Übertragung von dem Rahmen.
Die untere Montageeinheit 2 weist weiterhin eine Kaltkräuselungshülse 16 auf. deren oberer Stirnrand 17 der Unterseite des vorstehenden Randes eines Behälters entspricht. Die Hülse 16 umgreift den Halter 4 und ist in vertikaler Richtung verschieblich, so daß sie :nit dem Behälterrand in und außer Berührung gebracht werden kann. Diese vertikale Bewegung der Hülse 16 wird durch das Zuströmen einer Druckflüssigkeit über Kanäle 18 und 19 zu einem von zwei ringförmigen Räumen 20 und 21 erreicht, welche den ortsfesten Kolben 6 umgeben und zu beiden Seiten eines Ringes 22 liegen welcher an der Hülse 16 festgelegt ist. Flexible O-Ringe 23 und 24, 25 und eine Unterlegscheibe 26 verhindern eine Ausströmen der Flüssigkeit aus diesen ringförmigen Kammern. Das öffnen und Schließen der Zuströmkanäle wird durch eine Regeleinrichtung gesteuert.
Die Kräuselungshülse 16 ist von einem vertikal beweglichen Ringmesser 27 umgeben, welches mittels einer nicht dargestellten Feder gegen den unteren Teil 10 des Rahmens 9 nach oben gedrückt wird, wenn sich letzterer nach unten verschiebt. Das Messer wird jedoch mittels eines nicht dargestellten Anschlages daran gehindert, in Berührung mit dem Rahmen zu bleiben wenn dieser wieder nach oben bewegt wird.
In Betrieb der Vorrichtung wird die obere Montageeinheit so weit von der unteren Montageeinheit wegbewegt, daß ein aufgefüllter Behälter in den Halter 4 eingebracht werden kann, wobei über seine obere öffnung eine Folie 28 aus biaxial orientiertem Harz gelegt ist Diese Bewegung kann entweder in vertikaler oder in horizontaler Richtung erfolgen. Die obere Montageeinheit wird dann in die in F i g. 1 dargestellte Lage gebracht. Aus dieser Lage wird die obere Montageeinheit dann sehr rasch nach unten in die Lage gemäß F i g. 2 gebracht. Es ist daraus erkennbar, daß dabei die Druck platte 12 zuerst die Folie gegen den Behälterrand festklemmt, wodurch letztere in dieser Lage gehalten und verhindert ist, daß die Folie in diesem Bereich schrumpft, worauf dann unmittelbar anschließend der Rahmen 9 die Folie nach unten auf das Messer 27 stößt, so daß unerwünschte Bereiche weggeschnitten werden Bei der weiteren Abwärtsbewegung stößt dann der Rahmen die über den Behälterrand überstehenden Folienbereiche nach unten und erwärmt dabei die mit den Rippen 11 in Berührung gelangenden Bereiche, jedoch nicht so ausreichend, daß diese Bereiche zum Schrumpfen gebracht werden. Beim Niederstoßen werden die Kanten der Folie gefältelt, wobei diese Fältelung durch die auf Abstand angeordneten erwärmten Rippen begünstigt wird, und abwechselnde Teile der gefältelten Kanten werden so unter den Behälterrand gezwungen, wie dies in F i g. 2 veranschaulicht ist.
Auf die Lage der Vorrichtung gemäß F i g. 2 folgt sehr rasch die gemäß F i g. 3. In dieser Lage ist die Kräuselungshülse nach oben bewegt, so daß die nach unten gestoßenen Bereiche der Folie unter Kräuselung gegen die untere Fläche des Behälterrandes gelegt werden. Dies wird durch die auf Abstand liegenden, durch die Rippen 11 erwärmten Bereiche begünstigt. Es findet dabei jedoch immer noch keine Schrumpfung des Harzes statt, da ja die Kräuselungshülse kalt ist. Die Lage gemäß F i g. 3 wird über einige Sekunden beibehalten, während welcher Zeit die Wärme der Druckplatte 12 den mittleren Bereich der Folie zum Schrumpfen bringt wodurch die gekräuselten Kantenbereiche in eine dichte, mechanische Wirkverbindung mit dem lippenförmigen Behälterrand kommen und dadurch der Verschluß eine glatte und gespannte Oberfläche erhält. Die obere Montageeinheit wird dann wegbewegt, so daß der so verschlossene Behälter aus dem
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Halter herausgenommen und in diesen ein neuer Behälter eingesetzt werden kann.
Wenn es erwünscht ist, einen derart verschlossenen Behälter zu öffnen, dann ist es lediglich erforderlich, mit einem Fingernagel unter den gekräuselten Rand des Verschlusses zu fassen und diesen nach oben zu ziehen, wobei der Verschluß reißt oder aber als Ganzes über den Behälterrand gehoben werden kann. Da dieser Verschluß mit dem Behälter weder versiegelt noch verklebt ist, löst er sich leicht von diesem, ohne daß an dem Behälter Überreste verbleiben.
Gemäß der vorbeschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung wurde davon ausgegangen, daß die untere Montageeinheit ortsfest und die obere beweglich ist. Gleiche Ergebnisse werden erzielt, wenn alternativ die obere Montageeinheit ortsfest und die untere beweglich ist oder wenn alternativ beide Montageeinheiten aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können.
Die Folie weist vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,0127 und 0,5 mm auf, insbesondere zwischen 0,025 und 0,203 mm. Eine Folie der Dicke von 0,025 oder 0,05 mm ist oft bequem verwendbar. Die Folie überragt den Behälterrand, d. h. die flache Folie steht über die Kanten des Behälters vor, und zwar um ein Maß. welches von der Breite des Randbereiches abhängt, mit welcher er über den Rand des verschlossenen Behälters reichen soll. 1st der Behälter beispielsweise zur Verwendung als Trinkgefäß gedacht, dann weist dieser Randbereich vorzugsweise eine so ausreichende Breite auf, daß die später in Berührung mit den Lippen kommenden Wandteile des Gefäßes hygienisch geschützt werden. Eine Breite von etwa 0,63 bis etwa 1,3 cm ist normalerweise für diesen Randbereich geeignet. Ist der Behälter andererseits lediglich zum Verpacken gedacht, dann ist es für diesen Randbereich ausreichend, daß er eine solche Breite aufweist, daß sich ein fester Verschluß ergibt. Die Folienkante kann beispielsweise mit dem Stoß zwischen der Wand und dem überstehenden Rand des Behälters zusammenfallen. Ein sich geringfügig darüber hinaus nach unten erstreckender Saum ist im Regelfall jedoch wünschenswert, weil dies das Öffnen der Packung durch Einschieben eines Fingernagels unter den Verschluß erleichtert. Ein weiterer Weg zum Erleichtern dieses Öffnens insbesondere bei solchen Behältern, die einen solchen Randbereich nicht aufweisen besteht darin, daß man beispielsweise eine Öffnungshilfe in der Form eines Ziehstreifens, beispielsweise aus einer Zelluloseazetatfolie, quer über die obere Öffnung de. Behälters legt, bevor das Verschließen durchgeführt wird, wobei das eine Ende dieses Streifens über den Behälterrand vorsteht, so daß dieser Streifen unterhalb des Verschlusses gehalten ist und nach oben gezogen werden kann, um so den Behälter zu öffnen.
In der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher ein Rippen aufweisender Rahmen Verwendung findet ist der Abstand zwischen den Rippen vorzugsweise so gewählt daß dieser der Breite des Randbereiches entspricht, sofern ein solcher vorhanden ist. Ist dieser Randbereich beispielsweise etwa 8.9 mm tief, dann können die Rippen einen Abstand von etwa 0,63 bis etwa 1,3 cm haben. Ein kleinerer Abstand der Rippen in der Größenordnung von etwa 0.25 bis etwa 0,38 cm wird vorzugsweise dort vorgesehen, wo ein solcher Randbereich nicht vorhanden ist.
Die Steuerung der verschiedenen Verfahrensschritte und die Temperaturen des erwärmten Rahmens und der Druckplatte sind voneinander abhängig und müssen experimentell ermittelt werden. Sie hängen nicht nur ab von dem Erweichungspunkt des biaxial orientierten Thermoplasten, sondern auch von der Dicke der Folie, der Wärmekapazität und der Temperatur der Behälterfüllung und weiterhin von dem Abstand der oberen Fläche der Behälterfüllung von dem Rand des Behälters. Im Regelfall muß das Zeit-Temperatur-Vcrhältnis so ausgelegt sein, daß ein Schrumpfen der Kantenbereiche des biaxial orientierten Harzes verhindert wird, weil sonst dieses Harz spröde und dadurch der Verschluß fehlerhaft wird. Wenn andererseits die Temperatur so ausreichend hoch sein muß. daß diese Kantenbereiche erweicht werden, dann müssen sie sehr rasch festgeklemmt und gekräuselt werden, so daß verhindert wird, daß diese Bereiche schrumpfen, während sie in ihrem durch Wärme erweichten Zustand sind. Ein weiteres Erfordernis besteht darin, daß sich der Ver-
ao schluß nicht mit dem Behälter heiß versiegeln lassen sollte. Es würde nämlich sonst zu einer Versprödung kommen, was den Verschluß nicht nur fehlerhaft, sondern ihn auch nicht leicht entfernbar macht. Es ist deshalb erforderlich, das Zeit-Temperatur-Verhältnis
durch einige Versuche festzulegen. Im Rahmen eines Ausführungsbcispieles wurde gefunden, daß bei Verwendung einer biaxial orientierten Polystyrolfolie mit einer Dicke zwischen 0,025 und 0,075 mm eine Temperatur zwischen 130 und 1400C. vorzugsweise zwischen 133 und 137°C, zweckmäßig ist für den erwärmten Rahmen, während die Druckplatte durch Übertragung eine Temperatur zwischen 125 und 135°C, sehr oft zwischen 128 und 132°C, erreicht. Die Zeit, welche zum Niederstoßen der überstehenden Folienbereiche benötigt wird, ist normalerweise sehr kurz, im Regelfall beträgt sie vorzugsweise weniger als 0,5 Sekunden, insbesondere zwischen 0.1 und 0,25 Sekunden. Der Intervall zwischen dem Niederstoßen der überstehenden Folienbereiche und der Kräuselung dieser gegen den Be-
hälterrand ist ebenfalls vorzugsweise sehr kurz, sie beträgt nicht mehr als 1,5 Sekunden und vorzugsweise zwischen 0,2 und 1 Sekunden. Nachdem die Kräuselung vorgenommen worden ist, wird die Kräuselungshülse in ihrer Lage vorzugsweise über eine weitere Zeitdauer
zwischen 1 und 5 Sekunden, insbesondere zwischen 1,5 und 3 Sekunden, gehalten, während welcher Zeit das Schrumpfen des mittleren Bereichs der flachen Folie stattfindet. Die Kräuselungshülse ist kalt, d. h., sie weis! eine Temperatur auf, welche kleiner ist als der Erweichungspunkt des Harzes, beispielsweise zwischen IC und 5OT. Normalerweise reicht eine atmosphärische Kühlung aus, um diesen Zustand zu erhalten. Gegebe nenfalls kann aber auch eine Wasserkühlung über dazi geeignet vorgesehene Kanäle oder eine Luftkühlunf mittels eines Ventilators vorgenommen werden.
In der vorbeschriebenen Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Vorrichtung wird die Druckplatte durcl· Übertragung von dem erwärmten Rahmen erwärmt falls erwünscht kann diese Erwärmung gegebenenfalls
gesondert vorgenommen werden. Alternativ kann eir geeigneter Ring Verwendung finden, um die durch Wärme erweichten Bereiche der Folie festzuklemmen wobei der mittlere Bereich der Folie mittels einei Strahlungs-Heizeinrichtung oder durch Aufblasen eine·
G5 heißen Gases erwärmt wird. An Stelle ein Messer zt verwenden, welches die Folie zuschneidet, währenc diese an dem Behälter gehalten ist. kann die Folie auch bereits vorher zugeschnitten sein. In diesem Fall wire
das Messer oder eine ähnlich geformte Hülse lediglich dazu verwendet, diesen Zuschnitt in seine richtige Lage zum Behälter zu bringen. Ein solches Vorgehen kann in Einzelfällen vorteilhafter sein, weil es nicht immer sehr leicht ist, ein biaxial orientiertes Harz zu schneiden, ohne daß es zu einer gewissen Abfallmenge kommt, die dann in den Behälter hineinfallen kann und dessen Füllung verunreinigt.
Die Entlüftungsbohrung 8 kann so ausreichend vergrößert werden, daß es möglich ist, in ihr einen Stößel vorzuschieben, welcher den verschlossenen Behälter am Ende des Arbeitszyklus ausstößt. Dieses Ausstoßen kann auch mittels Druckluft vorgenommen weiden, welche entweder über diese Entlüftungsbohrung oder über einen von dieser getrennten Kanal eingeblasen wird.
Für einen automatischen Betrieb können mehrere untere Montageeinheiten vorgesehen sein, von welchen jede einen aufgefüllten Behälter hält und die dann aufeinanderfolgend an einer oberen Montageeinheil vorbeibewegt werden. Die Bewegung der unteren Montageeinheiten kann kontinuierlich oder diskontinuierlich sein, wobei im ersteren Falle die obere Montageeinheit so auszuführen ist, daß sie sich mit jeder unteren Montageeinheit über einen gleichen Weg synchron milbewegt, bevor sie wieder angehoben und sehr rasch in ihre Ausgangslage zurückbewegt wird, um mit der nächsten unteren Montageeinheit in Wirkverbindung zu kommen. Gemäß einer dazu alternativen automatischen Anordnung kann eine Anzahl von paarweise angeordneten oberen und unteien Montageeinheiten auf einen Drehtisch angeordnet sein, wobei an einer Stelle dieses Drehtisches die Behälter in die unteren Montageeinheiten eingefügt werden, wenn diese aufeinanderfolgend an dieser Stelle vorbeibewegt werden. Das Auffüllen und das Verschließen der Behälter kann so aufeinanderfolgend auf einer Kreisbahn vorgenommen werden, so daß dann die verschlossenen Behälter an einer anderen Stelle des Drehtisches von diesem abgeführt werden können.
Die Behälter, die sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens verschließen lassen, können praktisch aus jedem beliebigen Material hergestellt sein, so beispielsweise aus einem synthetischen Harz, einem thermoplastischen oder hitzehärtbaren Glas, Pappe, Papier, Aluminium oder Blech. Vorzugsweise ist jedoch der Behälter aus einem thermoplastischen Harz hergestellt, insbesondere einem Polymer oder Mischpolymer eines olefinisch nicht gesättigten Monomers, wie Äthylen. Propylen, Styrol, Akrylonitril oder Methyl-Methakrylat. Besonders zu bevorzugen sind Behälter aus Polyäthylen, Polystyrol (einschließlich zäh gemachtem Polystyrol) oder Styrol-Akrylonitril-Mischpolymer. Behälter aus einem thermoplastischen Harz können beispielsweise durch ein Spritzgußverfahren oder durch eine Vakuumverformung bzw. eine Fließdruckverformung hergestellt werden. Die Behälter müssen keine kreisförmige Öffnung aufweisen, vielmehr kann die öffnung jede beliebige Form besitzen, so beispielsweise quadratisch, rechteckig, sechseckig oder oval sein.
Beispiel
Beschrieben werden soll hier das Verschließen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eines Gefäßes, welches Milch enthält. Das Gefäß wurde aus Polystyrol durch ein Spritzgußverfahren hergestellt und hatte ein Fassungsvermögen von etwa 0,2 1. Es wies einen kreisförmigen Rand mit einem Durchmesser von etwa 70 mm mit einer Lippenbreite von etwa 2,5 mm auf. Das Gefäß wurde nahezu randvoll mit Milch einer Temperatur von 100C gefüllt und dann in den Halter der Vorrichtung eingesetzt. Eine Folie aus biaxial orientiertem Polystyrol in der Form eines flachen, kreisförmigen Zuschnittes mit einem Durchmesser von etwa 89 mm und einer Dicke von etwa 0,05 mm wurde über die öffnung des Gefäßes gelegt, und die obere Montageeinheit wurde dann nach unten bewegt, und zwar innerhalb 0,2 Sekunden. Die Temperatur des erwärmten Rahmens war 135°C, während diejenige der Druckplatte 130" C und diejenige der Kräuselungshülse 20"C betrug. Nach 0,75 Sekunden nach der Bewegung der oberen Montageeinheit nach unten wurde die Kräuselungshülse nach oben bewegt und in dieser Lage über 2,25 Sekunden gehalten, während welcher Zeit die Wärme der Druckplatte den mittleren Bereich der Folie zum Schrumpfen brachte und dadurch die gekräuselten Bereiche in eine dichte mechanische Wirkverbindung mit dem Behälterrand zog. Danach wurde die Kräuselungshülse nach unten bewegt und die obere Montageeinheit nach oben. An dem aus dem Halter herausgenommenen Gefäß wurde festgestellt, daß es durch einen sehr festen Verschluß verschlossen war. wobei der gekräuselte Randbereich etwa 9 mm tief war und die Gefäßwand unterhalb des Behälterrandes abdeckte. Der Verschluß ließ sich leicht entfernen, indem man den Randbereich mit einem Fingernagel anhob und dann die Folie riß, wobei die Gefäßkante sauber und frei von jeglichen Überresten war, die gegebenenfalls von dem Verschluß hätten herrühren können. Versuche mit gleichartig verschlossenen Behältern, die auf einen Betonboden fallen gelassen wurden, zeigten, daß der Verschluß eine äußerst hohe Widerstandsfähigkeit gegen ein Zerreißen aufwies, wobei der Behälter in Einzelfällen sogar eher zu Bruch ging als der Verschluß.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Aufbringen einer Folie aus biaxial schrumpffähigem Kunststoff auf die von einem vorstehenden Rand umgebene Öffnung eines Behälters, wobei die Folie über die Öffnung gelegt wird und ihre überstehenden Randbereiche um den Behälterrand gefaltet und gegen dessen Unterseite gelegt werden und anschließend der die Behälteröffnung überdeckende Bereich der Folie bis in den Schrumpfbereich erwärmt und dabei gegen die Oberseite des Randes gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umfalten des überstehenden Randbereichs unter Erwärmung Iediglich die an die Außenkante des Randes anzulegenden Folienteile bis in den Erweichungs- und Schrumpfungsbereich der Folie erwärmt werden, während die weiter außen liegenden Teile der Folie ohne Erwärmung unter Kräuselung an die Unterseite des Randes angelegt werden und daß die Erwärmung des die Behälteröffnung überdeckenden Folienteiles so kurzzeitig und so gering vorgenommen wird, daß keine Heißsiegelung bzw. Verschweißung zwischen der Folie und dem Behälter erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erwärmung des die Behälteröffnung überdeckenden Folienbereichs die an die Unterseite des Behälterrandes angelegten Folienteile an der Unterseite festgeklemmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als biaxial schrumpffähige Folie biaxial orientiertes Polystyrol verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erwärrntng der an die Außenkante des BcKilierrandes angelegten Folienteile diese an der Außenkante angeklemmt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die um den Behälterrand umzufaltenden Foüenteile von dem Außenrand der Folie aus bis zu den an die Außenkante des Behälterrandes anzulegenden Folienteile fortschreitend nacheinander umgefaltet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umfalten zur Ausbildung vorbestimmter Kräuselfaltlinien zusätzlich linienförmige, in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Folienteile des über den Behälterrand überstehenden Randbereichs der Folie erwärml werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie mit einer Dicke zwischen 0,025 und 0,203 mm verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Außenrand des überstehenden Randbereichs ein über die Stoßlinie zwischen Unterseite des Behälterrandes und den Behältermantel hinaus an diesen angelegter Saum gebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Saum in einer Breite zwischen etwa 6,35 und 12,7 mm gebildet wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmten linienförmigen Folienteile in Abständen gebildet werden, welche der Breite des an den Behältermantel ange
legten Saumes entsprechen.
11. Verfahren nach einern der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Umfalten des überstehenden Randbereiches der Folie in einem Zeitraum zwischen 0,1 und 0,25 Sekunden erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichnet daß das Anlegen der Foüenteile unter Kräuselung an die Unterseite des Behälterrandes in einem Zeitraum zwischen 0,2 und 1 Sekunden nach dem Umfalten des überstehenden Randbereiches erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anklemmen der Folienteile an die Unterseite des Behälterrandes und das Schrumpfen des die Behälteröffnung überdeckenden Folienbereiches während eines Zeitraumes zwischen 1,5 und 3 Sekunden erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 2 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlegen und Kräuseln der Folienteile an die Unterseite des Behälterrandes bei einer Temperatur zwischen 10 und 5O0C erfolgt.
15. Vorrichtung zum Aufbringen einer Folie aus biaxial schrumpffähigem Kunststoff auf die von einem vorstehenden Rand umgebene Öffnung eines Behälters, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem über den Behälterrand schiebbaren, die überstehenden Randbereiche der Folie über den Behälterrand faltenden Rahmen, einer mit ihrer oberen Stirnfläche gegen die Unterseite des Behälterrandes schiebbaren Hülse, einem die Folie gegen die Oberseite des Behälterrandes andrückenden Druckglied und einer Heizeinrichtung zum Beheizen des die Behälteröffnung überdeckenden Bereichs der gegen den Behälterrand gedrückten Folie bis in deren Schrumpfungsbereich, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung von dem verschiebbaren Rahmen (9) und einem den die Behälteröffnung überdeckenden Bereich der Folie aufheizenden Glied (Druckplatte 12) innerhalb des Rahmens (9) gebildet ist daß die Folie (28) mittels des Druckgliedes (Druckplatte 12) an der Oberseite des Behälterrandes festklemmbar ist und daß die nicht beheizte Hülse (16, 17) als Kräuselwerkzeug ausgebildet ist, durch welches die vom Rahmen (9) um die Außenkante des Behälterrandes herabgestoßenen überstehenden Randbereiche der Folie unter Kräuselung und ohne Erwärmung gegen die Unterseite des Behälterrandes andrückbar sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizglied eine auch das Druckglied bildende Druckplatte (12) ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16. dadurch gekennzeichnet, daß die an die Unterseite des Behälterrandes angelegten Randteile der Folie mittels der Kräuselungshülse (16,17) an der Unterseite festklemmbar sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Rahmen (9) die an der Außenkante des Behälterrandes angelegten Folienteile an der Außenkante festklemmbar sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis
18, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (9) auswechselbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß der den überstehenden Randbereich der Folie herabstoßende Teil des Rahmens (9) durch in Umfangsrichtung im Ab-
stand voneinander angeordnete Rippen (11) gebildet ist
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet daß bei einer Polystyroifolie mit einer Dicke zwischen etwa 0,025 und 0,075 mm der Rahmen (9) auf eine Temperatur zwischen 133 und 137°C und die Druckplatte (12) auf eine Temperatur zwischen 128 und 132° C beheizt sin 3.
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