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Gegenstand
der Erfindung ist eine Verpackungsmaschine zur kontinuierlichen
Herstellung von Mehrlagenfolienverpackungen unter Verwendung von
mehreren Folienbahnen aufweisend einen langgestreckten Maschinenrahmen
mit zumindest zwei Auflagezonen für die Auflage von Verpackungsgut,
eine Zufuhr für
eine Oberfolie, eine Unterfolie und zumindest eine Zwischenfolie,
jeweils in Form von Folienbahnen.
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Verpackungen
bestehen häufig
aus zwei zusammengeführten
Folien. Derartige Folien werden auf Verpackungsmaschinen in der
Regel in Form von Folienbahnen verarbeitet. Hierzu werden die Folienbahnen
in Fördermitteln
geführt
und von Schneidwerkzeugen in definierte Folienabschnitte unterteilt. Herkömmliche
Verpackungen bestehen oft aus einer in Mulden geformten Unterfolie
und einer darauf gesiegelten Oberfolie.
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Verpackungen
aus einer in Mulden geformten Unterfolie, in die Mulde eingebrachtem
Verpackungsgut und einer auf der Mulde gesiegelten Oberfolie sind
seit langem bekannt. Diese werden auf Tiefziehverpackungsmaschinen
erstellt.
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In
derartigen Verpackungsmaschinen wird die Unterfolie von einer Rolle
abgezogen und taktweise mit einer Folientransportkette, auch als
Kluppenkette oder Klammerkette bezeichnet, transportiert: In der
ggf. vorhandenen Formstation werden aus der flachen Unterfolie Mulden
geformt. In diese Mulden werden Verpackungsprodukte manuell oder
automatisch eingelegt. Nach der Bestückung mit den Verpackungsprodukten
wird die Oberfolie hinzugefügt,
die in einer Siegelstation auf die Unterfolie aufgesiegelt wird,
um so abgeschlossene Behältnisse
zu schaffen. Die Oberfolie zum Verschließen der Packungen wird von
oben her an die Unterfolie herangeführt und liegt nachfolgend parallel
auf der Unterfolie auf, um zum Siegelwerkzeug geführt zu werden.
Das Aufsiegeln erfolgt auf die im Wesentlichen ebenen Ränder, die
die ausgeformten Mulden der Unterfolie umgeben.
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Ebenso
sind Mehrlagenfolienverpackungen bekannt. Von der Firma SAM Kuchler
(Kuchler Electronics GmbH) werden z.B. Aufschnitt- und Verpackungssysteme
hergestellt und vertrieben, welche derartige Mehrlagenfolienverpackungen
herstellen können,
die von der Firma SAM Kuchler mit dem Markennamen SamPaks® beworben
werden. Dies sind mehrlagige Verpackungen für verderbliche Lebensmittel,
wie geschnittene Wurst- und Fleischwaren und Schnittkäse, bestehend
aus einer Unterfolie, einer oder zwei Zwischenfolien und einer Oberfolie. Die
transparenten Folien lassen sich Folie für Folie abziehen, so dass nach
Entfernen der Oberfolie die erste Lage Lebensmittel freigegeben wird,
während die
weiterhin eingeschlossenen Lebensmittel in den noch geschlossenen
Kammern länger
vor Umwelteinflüssen
geschützt
aufbewahrt bleiben.
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Derartige
Verpackungen werden mit entsprechenden Maschinen i.d.R. unmittelbar
in Lebensmittelgeschäften,
z.B. an der Theke hergestellt, wobei die Lebensmittel-Schnittware
von der Aufschneidemaschine auf zuvor erstellte Folieneinzelabschnitte abgelegt
und dann ohne Verwendung von Vakuum oder Inertgasen zumindest teilweise
verschlossen werden. Die Anwendung eines Vakuums oder von Inertgas
ist nicht vorgesehen und auch nicht ohne weiteres möglich. Die
Maschinen umfassen eine Aufschneidemaschine die frische Stangenware,
z.B. Wurst, schneidet, auf einen Folienabschnitt auflegt (eine Lage
z. B. vier versetzte Scheiben), einen Zwischenfolienabschnitt auflegt,
die zweite Verpackungsgutlage versetzt auf die Zwischenfolie abgelegt,
einen weiteren Zwischenfolienabschnitt auflegt und die dritte und
letzte Lage versetzt auf die Zwischenfolie zwei abgelegt. Nun wird
der letzte Folienabschnitt aufgelegt und die geschindelte Einheit
gelangt in die Schweißstation,
um an den Rändern
bis auf die vier Ecken durch die vier Folien hindurch verschweißt zu werden.
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Es
besteht nun Bedarf Mehrlagenfolienverpackungen in höherer Taktfrequenz,
ggf. unter Evakuierung und/oder Begasung, zentral maschinell herzustellen.
Auch ist es interessant wenn die Verpackungsform nicht von der Form
der Folienabschnitte definiert wird, sondern je nach Bedarf verändert werden
kann.
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Die
gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Verpackungsmaschine
gemäß Patentanspruch
1. Bevorzugte Ausführungsformen
sind Gegenstand der Unteransprüche
oder nachfolgend beschrieben.
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Die
für das
erfindungsgemäße Verfahren eingesetzten
Verpackungsmaschinen sind von herkömmlichen Tiefziehverpackungsmaschinen
abgeleitete Maschinen. Sie haben einen langgestreckten Maschinenrahmen,
in oder an dem sich Auflagezonen für die Auflage des vorzugsweise
flachen Verpackungsgutes in oder auf die im Rahmen der Verpackungsmaschine
geführten
Folien befinden.
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Die
Unterfolie wird von einer Rolle abgezogen und beidseits am äußeren Folienrand
der Folienbahn in jeweils einer Folientransportkette gehaltert und
taktweise transportiert.
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In
der Regel wird das Verpackungsgut in der ersten Auflagezone flach
auf die Unterfolie aufgelegt. Schnittware kann beispielsweise in
Form von einer oder mehreren teilweise überlappenden Schindeln, bestehend
z.B. aus 2 bis 10 Scheiben, aufgelegt werden.
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Die
Verpackungsmaschine kann alternativ vor der ersten Auflagezone auch
eine Bearbeitungsstation für
das Formen von Mulden (Formstation oder Tiefziehstation) aufweisen.
Für diesen
Fall wird das Verpackungsgut nicht auf die flache Oberfolie aufgelegt
sondern in die ausgeprägten
Mulde eingelegt.
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Vorzugsweise
wird das Verpackungsgut pro Takt in zwei bzw. drei Spuren auf der
Unterfolie aufgelegt zur Ausbildung von zwei oder drei Mehrlagenverpackungen
pro sich zwischen den Rändern
der Folie ausbildendem Abschnitt der Folienbahn.
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Das
Auflegen des Verpackungsgutes kann manuell oder maschinell mittels
eines Slicers (Scheibenschneider) mit Ablagevorrichtung und/oder
Förderband
direkt auf die Folienbahn erfolgen. Unter der Folie/den Folien befindet
sich vorteilhafterweise im Bereich der Auflagezone(n) eine entsprechend
des Taktes und der Spuren ausgebildete Einlegeschablone.
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Nach
der erste Auflagezone folgt die Zufuhr der ersten Zwischenfolie
von einer Rolle entweder von oben umgelenkt oder von der Seite über ein
Umlenkdreieck herangeführt.
Nach Zufuhr der Zwischenfolie ist diese parallel zur Unterfolie
ausgerichtet.
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Die
Zwischenfolienbahnen sind vorzugsweise schmaler als die in der Folientransportkette
geführte
Unterfolie, insbesondere um mindestens 10 mm, vorzugsweise um mindestens
20 mm, insbesondere um mindestens 30 mm. Insbesondere werden die
Zwischenfolienbahnen jeweils so geführt, dass die Randkanten der
Zwischenfolien um beidseits um mindestens 5, besser um mindestens
15 mm, nach innen versetzt von den beiden Randkanten der Unterfolie
geführt
sind.
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Zur
Ausbildung der zweiten Produktlage wird das Verpackungsgut in der
zweiten Auflagezone flach auf die erste Zwischenfolie aufgelegt.
Schnittware kann beispielsweise in Form von Schindeln bestehend
aus z.B. 2 bis 10 Scheiben aufgelegt werden, vorzugsweise leicht
parallel versetzt zur der/den vorherigen Schindellage(n), um von
oben zumindest teilweise die Sicht auch auf die darunter liegende(n) Lage(n)
zu ermöglichen.
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Danach
erfolgt ggf. die Zuführung
einer weiteren Zwischenfolie von einer Rolle entweder von oben umgelenkt
oder von der Seite über
ein Umlenkdreieck. Nach Zufuhr der weiteren Zwischenfolie ist auch
diese parallel zur Unterfolie ausgerichtet.
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Zur
Ausbildung der dritten Produktlage wird das Verpackungsgut dann
in der dritten (weiteren) Auflagezone flach auf die Zwischenfolie
aufgelegt. Schnittware kann wie oben beschrieben in Schindeln aufgelegt
werden.
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Der
obige Vorgang (weitere Zwischenfolie, weiteren Auflagezone) kann
wiederholt werden um weitere Produktlagen auf Zwischenfolien aufzulegen, so
dass sich z.B. eine Verpackung mit 3, 4, 5 oder sogar 6 Produktlagen
jeweils separiert durch Zwischenfolien ausbildet.
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Abschließend wird
die Oberfolie seitlich oder von oben, bevorzugt von oben, von einer
weiteren Rolle zugeführt,
parallel zur Unterfolie ausgerichtet und weiter in die Siegelstation
geführt.
Die Siegelstation besteht aus einem Oberteil und Unterteil und öffnet und
schließt
sich im Maschinentakt zyklisch. Vorteilhafterweise senkt sich das
Unterteil taktweise bei Zufuhr der Produktlagen in die Siegelstation
und hebt sich dann wieder.
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Die
Zwischenfolie(n) und Oberfolie werden, mittel der Folientransportkette
geführten
Unterfolie, auf der sie festgelegt bzw. aufgesiegelt sind, mit der Unterfolie
zur Siegelstation taktförmig
transportiert. Vor dem Mitführen
der Zwischenfolie(n) oder Oberfolie auf der Unterfolie muss der
jeweilige Anfang der von einer Rolle abgewickelten Folie auf der
jeweils darunter liegenden Folie zum Mitführen festgelegt werden. Dies
geschieht z.B. dadurch, dass der von einer Rolle abgewickelte Folienanfang
mit einem Klebestreifen auf der Unterfolie fixiert wird. Zwischenfolie
und Unterfolie können
hierfür
auch partiell mit einer gesonderten Vorrichtung versiegelt werden.
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Nachdem
das Verpackungsprodukt eingesiegelt wurde, werden die Unterfolie
und die mit dieser versiegelte Zwischen- und Oberfolie durch Schneidwerkzeuge
vereinzelt.
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Die
Siegelstation besteht in der Regel aus einem Siegeloberteil und
einem über
ein Hubsystem beweglichen Siegelunterteil, das sich im Maschinentakt
zyklisch öffnet
und schließt.
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In
der Siegelstation wird eine der Form der Verpackungen entsprechende
Siegelbrille verwendet, die Bestandteil des Siegelunterteils ist
und mit nach oben bzw. unten gefahren wird. Soweit Mulden tiefgezogen
wurden werden diese von den ausgefrästen Taschen der Siegelbrille
umschlossen. Für flach
ausgebildete Unterfolien der Mehrlagenfolienverpackung umschließen die
ausgefrästen
Taschen der Siegelbrille die Produktlagen.
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Die
beheizte Siegelplatte im Siegeloberteil der Siegelstation fährt nach
unten und siegelt die Oberfolie und die Zwischenfolien auf die Unterfolie
im Bereich der die Verpackung vollständig oder teilweise umlaufenden
Siegelnaht.
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Vor
dem Versiegeln können
die Packungen in der Siegelstation evakuiert oder mit Schutzgas
gespült
bzw. evakuiert und zusätzlich
mit Schutzgas, wie Stickstoff/Kohlendioxid, schutzbegast werden.
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Hierzu
wurde die Unterfolie am Maschineneinlauf vor Zuführung der Oberfolie, vorzugsweise aber
auch schon vor Zuführung
der ersten Zwischenfolie, in einer oder vorzugsweise beiden Randzonen der
Unterfolie gelocht. In der Siegelstation sind Vakuum- und Begasungsdüsen, so
angeordnet, dass diese mit den gestanzten bzw. angestanzten Löchern fluchten
und insbesondere in diese eintauchen. Die Zwischenfolie(n) überlappen
die Löcher
der Unterfolie nicht. Die Zwischenfolie(n) weist/weisen daher eine
Breite auf die Maximal dem Abstand der Lochbahnen, bezogen auf den
inneren Rand der Löcher entspricht.
Die Oberfolie überlappt
die Lochbahnen vollständig,
ist stets breiter als die Zwischenfolien und kann die Breite der
Unterfolie bzw. Unterfolienbahn aufweisen.
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Nach
verschließen
der Siegelstation wird durch die Vakuumdüsen die atmosphärische Luft
zwischen den Folien und auch in der Siegelstation zumindest teilweise
abgesogen, z.B. auf einen Druck von unter 10 mbar. Nach Beendigung
des Evakuierens schließen
die Vakuumventile in der Zufuhr zu den Vakuumdüsen. Jetzt öffnet die Schutzgaszufuhr und über die
Begasungsdüsen
wird Schutzgas zwischen Ober- und Unterfolie in den Produktraum
geblasen, z.B. wird der Rückbegasungsdruck
auf Werte von z.B. 500 und 1013 mbar eingestellt. Jetzt werden beheizte
Siegelplatte und Siegelbrille zusammengeführt, um die Mehrlagenfolienverpackung
mittels eines Siegelrandes zu versiegeln.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
kann die Mehrlagenfolienverpackung auch nur mit Schutzgas gespült werden.
Hierzu werden Siegelstation und Vakuum- und Begasungsdüsen in ähnlicher
Weise betrieben nur, dass gleichzeitig die Begasung über die
Begasungsdüsen
und die Evakuierung über
die Vakuumdüsen
erfolgt. Zweckmäßigerweise
wird an einer Folienseite begast und an der anderen Folienseite
leichtes Vakuum angelegt.
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Die
Folien sind vorzugsweise transparent und unabhängig hiervon (nahezu) gasdicht
sowie ggf. mit einem UV-Schutz versehen. Die Folien können z.B.
aus PP oder Polyester gefertigt sein und sind vorzugsweise beschichtet,
damit diese unter Wärmeeinwirkung
versiegeln aber auch von Hand geöffnet
werden, ohne dass die Folien einreißen. Das Öffnen kann Folielage für Folienlage
erfolgen, wobei sich die Folien in den Siegelnähten sauber trennen. Als Öffnungshilfe
können
Peelecken oder unversiegelte Packungszonen außerhalb des Produktbereiches
vorgesehen sein.
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert ohne auf diese beschränkt zu sein.
Es zeigen:
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1 einen
Teil der Verpackungsmaschine in seitlicher Aufsicht auf die Siegelstation,
d.h. in Richtung der Folienlaufbahn,
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2 einen
weiteren Ausschnitt aus der Verpackungsmaschine mit Unterfolien-Zufuhr,
erster Auflagezone und Zufuhr der ersten Zwischenfolie über ein
Umlenkdreieck.
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3 zeigt
die Verpackungsmaschine in seitlicher Ansicht
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4 zeigt
die Verpackungsmaschine von oben.
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Auf
der Verpackungsmaschine (2) werden Verpackungen (17)
hergestellt, die aus zumindest einer Ober- (5) und einer
Unterfolie (6) sowie einer oder mehreren Zwischenfolien
(10) bestehen, die mittels eines Siegelrandes (19)
versiegelt sind.
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Die
Siegelstation (1) weist ein Siegeloberteil (3)
und ein Siegelunterteil (4) auf, die für die Zeit eines Siegelvorganges
zusammengefahren werden. Das Siegeloberteil (3) ist fest
am Maschinenrahmen oder am Befestigungsriegel eines Hubsystems befestigt.
Das Siegelunterteil (4) ist z.B. mittels einer Kniehebeleinrichtung
oder einer pneumatischen Einrichtung in eine abgesenkte Stellung
bzw. in eine geschlossene Stellung (1) bewegbar,
relativ zum Siegeloberteil (3).
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Im
Gehäuse
des Siegeloberteils (3) sind eine oder mehrere Siegelplatten
(8) vorgesehen. Die Siegelplatte (8) ist entsprechend
der Produktverpackung konturiert. Die Siegelplatte (8)
umfasst eine Basisplatte (15), die die elektrischen Heizelemente
(24) aufnimmt, eine Abdeckplatte (25) und eine
Aufsatzsiegelplatte (26), die konturiert ist und die Randstruktur
(19) der Verpackungen (17) wiedergibt, damit ein Siegeln
dort, wo ein Verbinden von Ober- (5), Zwischen- (10)
und Unterfolie (6) erwünscht
ist. erfolgt. Die Aufsatzsiegelplatte (26) kann weiterhin
partiell mit Produktisolier-/kühlplatten
ausgestaltet sein.
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Das
Siegelunterteil (4) weist einen dem Siegeloberteil (3)
zugewandten nach oben im Wesentlichen offenen Innenraum auf. Unter
dem unteren Rand des Siegeloberteils und über dem oberen Rand des Siegelunterteils
ist die Oberfolie (5) geführt. Auf dem oberen Rand des
Siegelunterteils (4) ist eine Dichtung geführt, vorzugsweise
aus Silikon. Das Siegelunterteil (4) weist einen oberen
Rahmen auf, der Siegelbrille (35) genannt wird.
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Das
Siegeloberteil (3) weist dem Siegelunterteil (4)
zugewandt einen glatten Rand auf, während das Siegelunterteil (4)
auf seiner dem Siegeloberteil (3) zugewandten Seite umlaufende
elastische Dichtungsflächen
aufweist. Darüber
hinaus sind auch die Längs- und/oder Querstege,
die als Widerlager für
die Siegelplatten dienen und an denen die Siegelzonen durch Versiegeln
geschaffen werden, mit Dichtungsflächen ausgestattet. Die Dichtungen
bzw. Dichtungsflächen
bestehen vorzugsweise aus Silikongummi.
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Der
Innenraum des Siegeloberteils (3) ist über eine Bohrung mit einer
nicht dargestellten Evakuierzuleitung verbunden. Das Siegelunterteil
(4) wird, nachdem der entsprechende Folienabschnitt in die
Siegelstation (1) eingefahren ist, angehoben und bei Anliegen
eines entsprechenden Druckes so gegen das Siegeloberteil (3)
gedrückt,
dass sich im Inneren eine Siegelkammer ausbildet, die hermetisch nach
außen
abgeschlossen ist und so die Oberfolie (5), die Zwischenfolien
(10) und die Unterfolie (6) im Rahmen zwischen
Siegeloberteil (3) und Siegelunterteil (4) eingeklemmt
ist. Damit sind die Ober- (5), Zwischen- (10)
und Unterfolie (6) plan und faltenfrei ringsherum eingespannt.
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In
dem nächsten
Schritt erfolgt über
die Evakuiereinrichtung, i.d.R. ein Evakuieren der Kammer und der
Packung. Die Unterfolie (6) hat seitliche Verbindungsöffnungen
zum Kammervakuum, um ein Evakuieren der Packungen zu ermöglichen.
Hierzu sind die Längsstege
außerhalb
des Bereichs, wo die Siegelplatte aufsetzt, z.B. im Randbereich
der Verpackungen, mit Vakuumdüsen
(11) versehen. Die Düsen
korrespondieren dann mit den seitlichen Verbindungsöffnungen
der Unterfolie.
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Soweit
es gewünscht
ist, erfolgt durch entsprechendes Umschalten der Evakuier- und Begasungseinrichtung
anschließend
ein Zuführen
eines Schutzgases in den Raum durch die Vakuumdüsen (11), die dann
als Begasungsdüsen
(11) diesen. Es kann auch nur mit Schutzgas gespült werden.
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In 2 ist
gezeigt, dass die Unterfolie (6) von einer Rolle am Maschineneingang
abgespult wird. Die Unterfolie (6) wird an den beiden äußeren Rändern in
die sich öffnenden
Folienklammern eingefädelt,
wobei die Klammer bei Fortbewegung automatisch schließen, so
dass die umlaufende Folientransportkette (36) die Unterfolie
(6) forttransportiert. Die Folientransportkette (36)
wird beidseits im Maschinenrahmen (20) gehaltert.
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Am
Maschineneingang vor der ersten Auflagezone (39) ist weiterhin
eine Lochstation (39) vorgesehen, die in Form eines auf-
und niederfahrbaren Rahmens an jeweils außen gegenüberliegenden Kanten mit Lochmessern
(40) versehen ist. Nach passieren der Lochstation (39)
erreicht die Unterfolie (6) die erste Auflagezone (37)
zum Auflegen von Produkten. Nach erfolgte Produktauflage wird eine
Zwischenfolie (1) seitlich von einer Rolle abgespult und über das
Umlenkdreck (38) der Unterfolie mittig ausgerichtet und
parallel zugeführt.
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Dem
Fachmann ist klar, dass in gleicher Weise mehrere Auflagezonen (37)
in Verbindung mit einer Zwischenfolienzufuhr, geführt über jeweils
ein Umlenkdreieck (38) oder anderweitig von oben anlog der
Oberfolie (5) erfolgen können. Durch die Verwendung
von mehreren Zwischenfolien (10) verlängert sich der Maschinenrahmen
(20) entsprechend.
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3 und 4 zeigen
die Verpackungsmaschine in seitlicher Ansicht und in Draufsicht.
Der in 2 dargstellte Ausschnitt der Maschine ist auch in
den 3 und 4 gezeigt. Zusätzlich sichtbar wird
die zweite Auflagezone (37a) und die von einer oben angebrachten
Folienrolle abgezogene Oberfolie (5), die mittig ausgerichtet
parallel zur Unter- (6) und Zwischenfolie (10)
zugeführt
wird. Unterfolie (6), Zwischenfolie (10) und Oberfolie
(5). Die weiterhin dargstellte Siegelstation (1)
ist bereits ausführlich
im Zusammenhang mit 1 erläutert worden.
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Hinter
der Siegelstation werden die zusammengefügten Folien mit eingeschlossenem
Produkt der Schneidestation zugeführt, wobei zunächst eine Querschneidevorrichtung
(41) die Packungsbahnen quertrennt und nachfolgend die
Längsschneidevorrichtung
(42) die Packungen vereinzelt.