DE19926359A1 - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Vorbehandlung thermoplastischen Packstoffbahnmaterials - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Vorbehandlung thermoplastisch verformbaren Packstoffbahnmaterials vor seiner Verformung, wofür die längs eines Förderweges geförderte Packstoffbahn einer Wärmebeaufschlagung ausgesetzt wird. Nach der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß die Vorwärmung der Packstoffbahn kontaktlos durch längs des Förderweges flächendeckend aufgebrachte Infrarotbestrahlung bewirkt wird. DOLLAR A Im einfachsten Fall, d. h. einer nicht sterilen Betriebsweise, sind dafür die Heizeinrichtungen (3) als über der Förderstrecke (2) angeordnete, mit Flächenreflektoren (4) versehene Infrarotstrahler (3') ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermoplastischen Vorbehandlung thermoplastisch ver­ formbaren Packstoffbahnmaterials vor seiner Verformung.

Thermoplastisch verformbares Packstoffbahnmaterial bedarf vor seiner Verformung in entsprechenden Verpackungsmaschi­ nen, beispielsweise sogenannten FFS-Maschinen einer thermischen Vorbehandlung, um in das vorgewärmte bzw. aus­ reichend plastifizierte Packstoffmaterial bspw. Eintiefun­ gen, wie kleine Mulden oder auch Becher einformen zu kön­ nen. Die für solche thermische Vorbehandlungen vorgesehenen Einrichtungen an einschlägigen Verpackungsmaschinen beste­ hen, soweit bekannt, in der Regel aus mindestens von einer Seite gegen die Packstoffbahn im Fördertakt anlegbaren elektrisch oder auch mit Dampf beheizbaren Vorwärmplatten, die also einer entsprechenden Bewegungsmechanik bedürfen und auch entsprechender Anschlüsse für die Zufuhr der Heiz­ energie. Diesbezüglich wird bspw. auf die DE 197 43 157 A1 verwiesen, bei der es allerdings nicht um die Vermei­ dung solcher Bewegungsmechaniken geht und auch nicht um die Anschlußvermeidung für die Energiezufuhr, sondern da­ rum, unabhängig von der Heizeinrichtung die eigentlichen Vorwärmplatten bei auftretenden Verschleißerscheinungen leicht austauschen zu können. Dies wird dadurch erreicht, daß als Heizelemente Wärmestrahler in Betracht gezogen sind, die den eigentlichen Vorwärmplatten die notwendige Heizenergie per Strahlung übertragen. Außer Drahtwendeln sind dafür auch Infrarotstrahler vorgesehen. Am eigentlichen und nicht unbeträchtliche Kosten an einer Verpackungsmaschine verursachenden Problem aufwendiger und zu steuernder Bewegungsmechaniken geht der Gegenstand der genannten DE 197 43 157 im Grunde vorbei, da sich daran nichts ändert, im Gegenteil wird der Aufwand noch größer, da ein kastenartiger Träger für die Aufnahme der Strahler vorgesehen werden muß, auf dem die eigentliche Vorwärm­ platte sitzt, die nur insofern zutreffend vorteilhaft leicht ausgewechselt werden kann. Noch aufwendiger wird das Ganze, wenn die Verarbeitung einer Packstoffbahn unter Sterilbedingungen einschließlich einer einleitenden Ent­ keimungsbehandlung erfolgen muß.

Ausgehend von dieser Situation liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorbehandlung thermoplastisch verformbarer Packstoffbahnen zu schaffen, mit denen nicht nur der maschinelle Aufwand ganz wesentlich reduzierbar ist, sondern die Packstoffbahn auch keinem Direktkontakt mit irgendwelchen Wärmeübertra­ gungselementen unterliegt, verbunden mit der Maßgabe, zum einen die eingebrachte Heizenergie so optimal wie möglich auszunutzen und zum anderen damit auch verbesserte Vor­ aussetzungen für eine Verarbeitung unter Sterilbedingungen zu schaffen.

Diese Aufgabe ist, was das Verfahren betrifft, auf sehr einfache Weise dadurch gelöst, daß die Vorwärmung der Packstoffbahn kontaktlos durch längs des Förderweges auf­ gebrachte, direkt aufgestrahlte und flächig reflektierte Infrarotbestrahlung bewirkt wird, und bzgl. der Vorrich­ tung dafür einfach dadurch, daß die Heizeinrichtungen als über der Förderstrecke angeordnete, mit Flächenreflektoren versehene Infrarotstrahler ausgebildet sind. Vorteilhaft können dabei die Flächenreflektoren mit ihren Infrarotstrahlern distanzeinstellbar zur Förderstrecke ausgebildet und angeordnet sein, wodurch sich ein zusätz­ licher Einstellparameter ergibt.

Abgesehen von der vorerwähnten Einstellbarkeit sind damit nicht nur die gestellten Forderungen erfüllt, sondern es sind auch die Voraussetzungen für eine Verarbeitung der Packstoffbahn unter Sterilbedingungen einschließlich deren Entkeimung ganz wesentlich verbessert, was ja bekanntlich in einem unter leichtem Überdruck stehenden Sterilraum er­ folgen muß, in dem die bisher üblichen beweglichen und mit Energiezufuhranschlüssen versehenen Vorwärmeinrichtungen mit entsprechendem Aufwand unterzubringen wären.

Diesbezüglich ist also das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls auf sehr einfache Weise dahingehend weiter aus­ gebildet, daß die Packstoffbahn durch einen Sterilraum ge­ fördert und in diesem zunächst mit einem Sterilmittelfilm beschichtet, dieser anschließend durch die Infrarotbe­ strahlung verdampft und danach eine Plastifizierung eben­ falls durch Infrarotstrahlung bewirkt wird. Vorteilhaft und bevorzugt wird dabei das den Sterilmittel­ film bildende Medium mit einer bereits im Bereich von des­ sen Verdampfungstemperatur liegenden Temperatur auf die Packstoffbahn aufgebracht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dafür erfährt dann eine Weiterbildung in der Weise, daß hinter der Einlauföffnung des Sterilraumes über der Förderstrecke Elemente zur Auf­ bringung eines Sterilmittelfilmes angeordnet sind und hin­ ter deren Anordnungsbereich in der den Sterilraum nach oben begrenzenden Decke min. destens ein infrarotdurchlässi­ ges Fenster, über dem eine geeignete Zahl von Infrarot­ strahlern als Heizeinrichtung angeordnet ist.

Statt eines infrarotdurchlässigen Fensters kann die Vor­ richtung auch so ausgebildet werden, daß die Flächenre­ flektoren mit ihren Infrarotstrahlern in einem über dem Fenster angeordneten Kasten angeordnet sind, der steril­ dicht auf der Decke des Sterilraumes aufgesetzt und das Fenster einfach als Deckenausschnitt ausgebildet ist, d. h., die Verwendung von infrarotdurchlässigem Material für das Fenster ist in diesem Falle nicht erforderlich.

Egal, ob es sich um eine Verarbeitung der Packstoffbahn unter Normal- oder Sterilbedingungen handelt, besteht ferner eine vorteilhafte Weiterbildung darin, daß zwi­ schen der Förderstrecke und dem der Plastifizierung die­ nenden Infrarotstrahler eine Blende zur partiellen Be­ strahlungsabdeckung der Packstoffbahn angeordnet ist, was noch näher erläutert wird.

Abgesehen von den genannten Vorteilen ergibt sich beim Ganzen auch noch der Vorteil der Energieeinsparung auf­ grund der zwischenmediumsfreien (ohne beheizbare Vorwärm­ platten) Direktbestrahlung der Packstoffbahn, die zudem trägheitloser als die bisher üblichen Vorwärmplatten ar­ beitet. Die Ausbildung irgendwelcher mit mechanischem Aufwand ge­ taktet zu schließender Bedampfungs- bzw. Sterilisations­ räume hat sich außerdem beim Ganzen als entbehrlich erwie­ sen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung ein­ schließlich der vorteilhaften Weiterbildungen werden nach­ folgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 die Anordnung von Infrarotstrahlern über der Pack­ stoffbahnförderstrecke;

Fig. 2 in Seitenansicht eine sogenannte FFS-Verpackungs­ maschine für eine Sterilbehandlung einer Pack­ stoffbahn;

Fig. 3 in Draufsicht den Sterilraum bzw. Steriltunnel der FFS-Machine gemäß Fig. 2;

Fig. 4A, B Schnitte durch den Steriltunnel längs der Linien I-I und II-II in Fig. 3;

Fig. 5 eine Teildraufsicht auf eine Packstoffbahnblende und

Fig. 6 eine besondere Ausführungsform.

Abgesehen von Fig. 1, die die Anordnung von Infrarotstrah­ lern 3' mit einem Flächenreflektor 4 über der Packstoff­ bahn PB bzw. der Förderstrecke 2 und deren Bestrahlungser­ fassung über die ganze Breite veranschaulicht, wird nach­ folgend auf die Ausführungsform einer steril arbeitenden FFS-Verpackungsmaschine Bezug genommen, wobei das Kürzel FFS für Formen, Füllen, Schließen steht.

Solche Maschinen sind hinlänglich bekannt, wobei die För­ derstrecke 2 als Sterilraum 5 ausgebildet ist, und zwar, wie bspw. dargestellt, in Form eines Steriltunnels 5', der sich, mit einer entsprechenden Sterilluftversorgung 20 versehen, von der Einlauföffnung 6 bis zur Formstation 1 (Tiefziehstation) und hinter dieser, was nicht mehr darge­ stellt ist, bis zur Abdeckstation erstreckt, vor der sich noch die Füllstation befindet. Von unmittelbarem Interesse ist hierbei nur der Bereich der Vorrichtung vor der Formstation 1.

Für diesen Bereich und für eine Sterilbehandlung ist nun wesentlich, daß hinter der Einlauföffnung 6 des Sterilrau­ mes 5 über der Förderstrecke 2 Elemente 7 zur Aufbringung eines Sterilmittelfilmes angeordnet sind und hinter deren Anordnungsbereich in der den Sterilraum 5 nach oben be­ grenzenden Decke 8 des Steriltunnels 5' mindestens ein in­ frarotdurchlässiges Fenster 9, über dem mit Flächenre­ flektoren 4 versehene Infrarotstrahler 3' als Heizeinrich­ tung 3 angeordnet sind.

Bei diesen Elementen 7 zur Aufbringung eines Sterilmittel­ filmes handelt es sich bspw. um eine sich über die ganze Breite der Förderstrecke 2 bzw. der Packstoffbahn PB er­ streckende Düse bzw. um mehrere Einzeldüsen, mit denen ein dünner Wasserfilm aufgesprüht wird, der dann anschließend durch die nachfolgende Infrarotbestrahlung der Strahler 3' unter Keimabtötung erhitzt und verdampft wird. Vorzugsweise wird das aufzubringende Sterilmittel schon mit erhöhter Temperatur aufgebracht, um möglichst kurzen Taktzeiten besser genügen zu können, in denen ja auch die Nachbeheizung durch die Infrarotstrahler 3' erfolgen muß.

Die für die Verformung notwendige Plastifizierung der Packstoffbahn PB erfolgt dann ebenfalls durch nachgeschal­ tete Infrarotstrahler 3', die wie auch die Strahler 3' für die Keimabtötung vorteilhaft außerhalb des bzw. unmittel­ bar über den Fenstern 9 in der Decke 8 des Steriltunnels, der in bekannter Weise unter leichtem Überdruck gehalten wird, um einen etwaigen Keimzutritt von außen zu verhin­ dern, wodurch aber auch gleichzeitig das verdampfte und ggf. keimbelastete Sterilmittel nach außen abströmen kann, was durch eine entsprechende Randgestaltung des Ste­ riltunnels 5' ermöglicht wird, die in der in Fig. 4B darge­ stellten Ausführungsform an sich bekannt ist und insoweit keiner näheren Erläuterung bedarf.

Die kontaktlose aber direkte Wärmeübertragung auf die Packstoffbahn PB läßt eine vorteilhafte Weiterbildung da­ hingehend zu, und zwar egal, ob es sich um eine Vorrich­ tung mit Normalbehandlung (siehe Fig. 1) oder um eine sol­ che unter Sterilbedingungen handelt (Fig. 2), daß zwischen der Förderstrecke 2 und dem der Plastifizierung dienenden Infrarotstrahler 3' eine Blende 10 zur partiellen Bestrah­ lungsabdeckung der Packstoffbahn PB angeordnet ist. Eine solche, mit geeigneten Mitteln temperierbar ausgebildete Blende 10 ist in Draufsicht in Fig. 5 dargestellt, deren Anordnung in geringer Distanz über der Förderstrecke 2 bzw. der durchlaufenden Packstoffbahn PB führt dazu, daß die Infrarotstrahlung nur die Durchbrüche 10' der Blende 10 passieren kann, und dadurch nur die darunter befindli­ chen Bereiche der Packstoffbahn plastifiziert werden, die dann anschließend in der Formstation 1 tatsächlich zu ver­ formen sind.

Nicht besonders dargestellt ist die problemlos mögliche Distanzverstellbarkeit der Reflektoren 4 mit ihren Infra­ rotstrahlern in Bezug auf die Förderstrecke 2, da ohne weiteres vorstellbar.

Bei den Fenstern 9 kann es sich um infrarotdurchlässiges Material handeln, es ist aber, wie in Fig. 6 dargestellt, auch möglich, diese Fenster 9 einfach als Ausschnitte 9' in der Decke 8 des Steriltunnels 5' auszubilden und das Ganze sterildicht mit einem Kasten 11 abzudecken. Ein sol­ cher Kasten 11 für die Abschirmung der Reflektoren und Strahler wird im übrigen zweckmäßig auch für sich allein über der Förderstrecke 2 angeordnet, wenn Packstoffbahnen unter Normalbedingungen zu behandeln sind.

Claims (9)

1. Verfahren zur thermischen Vorbehandlung thermopla­ stisch verformbaren Packstoffbahnmaterials vor seiner Verformung, wofür die längs einer Förderweges geför­ derte Packstoffbahn einer Wärmebeaufschlagung ausge­ setzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung der Packstoffbahn kontaktlos durch längs des Förderweges aufgebrachte, direkt aufge­ strahlte und flächig reflektierte Infrarotbestrahlung bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Packstoffbahn durch einen Sterilraum geför­ dert und in diesem zunächst mit einem Sterilmittel­ film beschichtet, dieser anschließend durch die In­ frarotbestrahlung verdampft und danach eine Plastifi­ zierung ebenfalls durch die Infrarotstrahlung bewirkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Sterilmittelfilm bildende Medium mit ei­ ner im Bereich von dessen Verdampfungstemperatur lie­ genden Temperatur auf die Packstoffbahn aufbegracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotbestrahlung von außerhalb des Steril­ raumes durch eine infrarotdurchlässige Trennwand hin­ durch auf die Packstoffbahn aufgebracht wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, bestehend aus einer zu einer Formstation (1) führenden Förderstrecke (2), längs der vor der Formstation(1) Heizeinrichtungen (3) für die Pack­ stoffbahn (PB) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen (3) als über der Förder­ strecke (2) angeordnete, mit Flächenreflektoren (4) versehene Infrarotstrahler (3') ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Ansuch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenreflektoren (4) mit ihren Infrarot­ strahlern distanzeinstellbar zur Packstoffbahn (PB) bzw. zur Förderstrecke (2) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, wobei die Förderstrecke (2) als Sterilraum (5) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Einlauföffnung (6) des Sterilraumes (5) über der Förderstrecke (2) Elemente (7) zur Auf­ bringung eines Sterilmittelfilmes angeordnet sind und hinter deren Anordnungsbereich in der den Sterilraum (5) nach oben begrenzenden Decke (8) mindestens ein infrarotdurchlässiges Fenster (9), über dem mit Flä­ chenreflektoren (4) versehene Infrarotstrahler (3') als Heizeinrichtung angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenreflektoren (4) mit ihren Infrarot­ strahlern (3') in einem über dem Fenster (9) angeord­ neten Kasten (11) angeordnet sind, der sterildicht auf der Decke (8) aufgesetzt und das Fenster (9) als Deckenausschnitt ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Förderstrecke (2) und dem der Pla­ stifizierung dienenden Infrarotstrahler (3') Blenden (10) zur partiellen Bestrahlungsabdeckung der Pack­ stoffbahn (PB) angeordnet sind.