DE202016007676U1

DE202016007676U1 - Tiefziehverpackungsmaschine

Info

Publication number: DE202016007676U1
Application number: DE202016007676.1U
Authority: DE
Original assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2018-01-23
Anticipated expiration: 2026-12-21

Abstract

Tiefziehverpackungsmaschine (1), umfassend eine Formstation (2) mit einer ersten (13) und einer zweiten Vorheizvorrichtung (14) und einer mehrspurigen und/oder mehrreihigen Tiefziehvorrichtung (15), die eine Stempelvorrichtung (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefziehvorrichtung (15) einen Klemmrahmen (20) und ein Werkzeugunterteil (19) aufweist, wobei eine zweite Öffnung (26) im Werkzeugunterteil (19) für jede zu formende Mulde (16) gegenüber einer ersten Öffnung (21) im Klemmrahmen (20) für jede zu formende Mulde (16) um eine ringsum verlaufende Fläche vergrößert ist, die annähernd einer Siegelfläche (37) eines Siegelwerkzeuges (38) entspricht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tiefziehverpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2012 018 974 A1 ist eine Tiefziehverpackungsmaschine mit einer Stempelverformung bekannt. Vor allem bei steilen Seitenwänden einer tiefzuziehenden Mulde kommt es vor, dass der Boden eine größere Wanddicke als die Seitenwände aufweist. Dies ist darin begründet, dass die auf die Formtemperatur aufgeheizte Folie durch den Kontakt mit dem erwärmten Stempel abgekühlt wird und in Folge ein Fließen der Folie entlang der Stempeloberfläche eingeschränkt wird. Dadurch entsteht eine ungleiche Ausformung der Mulden und vor allem an Ecken und/oder Kanten kann es zu unzureichenden Restfolienstärken kommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optimierte Wanddickenverteilung vor allem bei tiefen Mulden zu erreichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Tiefziehverpackungsmaschine gemäß dem Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Tiefziehverpackungsmaschine umfasst eine Formstation mit einer ersten und einer zweiten Vorheizvorrichtung und einer mehrspurigen und/oder mehrreihigen Tiefziehvorrichtung, die eine Stempelvorrichtung aufweist. Die Tiefziehverpackungsmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Tiefziehvorrichtung einen Klemmrahmen und ein Werkzeugunterteil aufweist, wobei eine zweite Öffnung im Werkzeugunterteil für jede zu formende Mulde gegenüber einer ersten Öffnung im Klemmrahmen für jede zu formende Mulde um eine ringsum verlaufende Fläche vergrößert ist, die annähernd einer Siegelfläche eines Siegelwerkzeugs entspricht. So wird es ermöglicht, dass die Foliendickenverteilung gleichmäßiger ist und eine ungünstige und zu geringe Foliendicke innerhalb der Packung beispielsweise an der Kante vom Schalenrand und den Seitenwänden verhindert wird.
Vorzugsweise ist die erste Vorheizvorrichtung in einer Arbeitsrichtung stromaufwärts der zweiten Vorheizvorrichtung angeordnet, wobei bevorzugt die erste Vorheizvorrichtung als flächige Vorheizung und die zweite Vorheizvorrichtung als gezielte Vorheizung ausgeführt ist, um den Bereich der Folienbahn, der den Seitenwänden und dem Boden der Mulde entspricht, auf eine Temperatur für eine plastische Verformbarkeit aufzuheizen. Dabei bleibt der Bereich der Folienbahn, der dem Schalenrand entspricht kühler und verliert damit weniger an Foliendicke beim Formprozess.
Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Tiefziehverpackungsmaschine,
2 zeigt eine Tiefziehvorrichtung im Schnitt in geöffneter Stellung,
3 zeigt die Tiefziehvorrichtung mit geklemmter Folienbahn,
4 zeigt die Tiefziehvorrichtung mit eingefahrenem Stempel,
5 zeigt die Tiefziehvorrichtung am Ende des Formprozesses,
6 zeigt die Tiefziehvorrichtung wieder in der geöffneten Stellung und
7 zeigt eine Siegelstation im Schnitt.
Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Tiefziehverpackungsmaschine 1. Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 weist eine Formstation 2, eine Siegelstation 3, eine Querschneidestation 4 sowie eine Längsschneidestation 5 auf, die in dieser Reihenfolge in einer Arbeitsrichtung R an einem Maschinenrahmen 6 angeordnet sind. Eingangsseitig befindet sich an dem Maschinenrahmen 6 eine Zuführrolle 7, von der eine Folienbahn 8 abgezogen wird. Im Bereich der Siegelstation 3 ist ein Materialspeicher 9 vorgesehen, von dem eine Deckelfolie 10 abgezogen wird. Ausgangsseitig ist an der Tiefziehverpackungsmaschine 1 eine Abfuhreinrichtung 11 in Form eines Transportbandes vorgesehen, mit der fertige, vereinzelte Verpackungen 12 abtransportiert werden. Ferner weist die Tiefziehverpackungsmaschine 1 eine nicht näher dargestellte Folienvorschubeinrichtung auf, die die Folienbahn 8 ergreift und diese pro Hauptarbeitstakt in der Arbeitsrichtung R weitertransportiert. Die Folienvorschubeinrichtung ist beispielsweise als eine einseitig oder beidseitig an der Folienbahn 8 angeordnete Transportkette ausgeführt.
Die Formstation 2 umfasst eine erste Vorheizvorrichtung 13, eine zweite Vorheizvorrichtung 14 und eine Tiefziehvorrichtung 15, die aufeinanderfolgend in der Arbeitsrichtung R angeordnet sind. Die erste Vorheizvorrichtung 13 ist als flächige Heizung ausgebildet und erwärmt den sich darin befindlichen Teil der Folienbahn 8 gleichmäßig auf eine erste Temperatur T1. Die erste Temperatur T1 kann beispielsweise bei PETG-Folien (PETG = Polyethylenterephthalat mit Glykol) zwischen 60°C und 90°C liegen. Die zweite Vorheizeinrichtung 14 ist als gezielte Heizung ausgebildet, um spezielle Bereiche der bereits erwärmten Folienbahn 8 auf eine zweite Temperatur T2 zu erwärmen. Die speziellen Bereiche der Folienbahn 8 sind diejenigen, die bei der nachfolgend geformten Mulde 16 die Seitenwände und den Boden bilden. Die zweite Temperatur T2 kann beispielsweise bei PETG-Folien zwischen 100°C und 140°C liegen.
Die Tiefziehvorrichtung 15 ist dazu konfiguriert, eine Vielzahl von Mulden 16 sowohl in Arbeitsrichtung R, in sogenannte Spuren, als auch quer zur Arbeitsrichtung R, in sogenannten Reihen, zu formen. Eine solche Gruppe von Mulden 16, die während eines Arbeitstaktes in der Tiefziehvorrichtung 15 geformt werden, wird als Format definiert. In 1 ist lediglich eine Reihe von Mulden 16 bzw. eine Mulde 16 zeichnerisch dargestellt. Die jeweilige Anzahl von Reihen und Spuren ist beliebig und ist vor allem von der Größe der Tiefziehvorrichtung 15 und der Größe der einzelnen Mulden 16 bzw. der Verpackungen 12 abhängig.
Die Tiefziehvorrichtung 15 umfasst einen Stempelvorrichtung 17, die für jeweils eine zu formende Mulde 16 einen in der 2 näher dargestellten Stempel 18 aufweist, um Mulden 16 in die Folienbahn 8 mittels des Prinzips des Positivformens tiefzuziehen. Beim Positivformen bestimmt die Kontur des Stempels 18 die Muldenform. Der Stempel 18 selbst ist vorzugsweise erwärmt, um die Folienbahn 8 beim Tiefziehen entlang der Oberfläche am Stempel 18 dehnbar und entlanggleitend zu halten.
2 zeigt die Tiefziehvorrichtung 15 im Schnitt in geöffneter Stellung. Dabei befindet sich ein Werkzeugunterteil 19 in einer unteren Position und oberhalb der Folienbahn 8 ist eine Klemmrahmen 20 angeordnet, mit jeweils einer ersten Öffnung 21 für jede zu formende Mulde 16. Ebenfalls oberhalb der Folienbahn 8 und innerhalb oder oberhalb der ersten Öffnung 21 ist jeweils ein Stempel 18 angeordnet, der mittels einer Hubvorrichtung 22 nach unten bewegbar ist. Die Hubvorrichtung 22 kann beispielsweise servomotorisch oder pneumatisch als Pneumatikzylinder ausgeführt sein. Die der Tiefziehvorrichtung 15 vorgelagerte zweite Vorheizvorrichtung 14 umfasst Heizelemente 23 und wenigstens einen Temperatursensor 24, die mit der Steuerung 25, wie in 1 gezeigt, verbunden sind. Ein nach unten abgesetzter Bereich B2 erwärmt die Folienbahn 8 auf die Temperatur T2. Dabei entspricht der Bereich B2 annähernd der ersten Öffnung 21 im Klemmrahmen 20, also dem Bereich der Folienbahn 8, der zu einer Mulde 16 tiefgezogen wird.
3 zeigt die Tiefziehvorrichtung 15 mit der zwischen dem Klemmrahmen 20 und dem angehobenen Werkzeugunterteil 19 geklemmten Folienbahn 8, wobei somit eine Kammer 27 gebildet ist. Über eine Leitung 28, die mit einem Vakuumerzeuger 29 in Verbindung steht, wird Unterdruck erzeugt, der zu einer Vordehnung der Folienbahn 8 durch eine zweite Öffnung 26 des Werkzeugunterteils 19 führt. Alternativ oder zusätzlich kann diese Vordehnung auch durch einen oberhalb der Folienbahn 8 erzeugten Überdruck erzeugt werden.
4 zeigt die Tiefziehvorrichtung 15 mit dem in das Werkzeugunterteil 19 eingefahrenen Stempel 18. Dabei wird die Folienbahn 8 gedehnt.
Die endgültige Form der Mulde 16 wird, wie in 5 dargestellt, durch einen Überdruck in der Kammer 27 erzeugt. Hierzu ist die Kammer 27 Ober eine Leitung 30 mit einem Drucklufterzeuger 31 verbunden. 5 zeigt die Tiefziehvorrichtung 15 am Ende des Formprozesses, bei der sich die Folienbahn 8 an den Stempel 18 derart angelegt hat, dass die Seitenwände 32 und der Boden 33 der Kontur des Stempels 18 entsprechen. Ein Teilbereich B3 der Folienbahn 8, der sich frei und ungeklemmt zwischen dem Stempel 18 und dem Werkzeugunterteil 19 befindet, entspricht einem Schalenrand 34 bzw. Siegelrand auf den später in der Siegelstation 3 die Deckelfolie 10 aufgesiegelt wird. Da dieser um jede die Mulde 16 umlaufende Teilbereich B3 nur in der ersten Vorheizvorrichtung 13 erwärmt wurde, ist dieser Teil der Folienbahn 8 weniger gedehnt worden und weist eine höhere Wanddicke D auf als im Bereich der Seitenwand 32. Dies dient der Erhöhung der Steifigkeit der Mulde 16 und auch der Packung 12. Vor allem der Übergang vom Schalenrand 34 zur Seitenwand 32 weist keine ungünstige Wanddicke D auf. Die geringste Wanddicke D tritt, wie in 4 zu erkennen ist, am Übergang vom Boden 33 zur Seitenwand 32 und an einer Kante 35 auf, an der die Folienbahn 8 zwischen Klemmrahmen 10 und Werkzeugunterteil 19 geklemmt ist. Da die Verpackung 12 mittels der Querschneidestation 4 und der Längsschneidestation 5 annähernd an der Außenseite des Schalenrands 34, der einer Klemmkante 36 entspricht, spielt eine zu geringe Wanddicke D an dieser Stelle keine Rolle, da sie sich außerhalb der Siegelnaht befindet.
6 zeigt die Tiefziehvorrichtung 15 in geöffneter Stellung mit abgesenktem Werkzeugunterteil 19 und angehobenem Stempel 18. Die geformte Mulde 16 wird nun mit dem nächsten Folienvorzug in Arbeitsrichtung R aus der Formstation 2 heraustransportiert.
7 zeigt die Siegelstation 3 im Schnitt während des Siegelprozesses. Dabei wird die Deckelfolie 10 mittels eines Siegelwerkzeuges 38 umlaufend auf den Schalenrand 34 zu einer Siegelfläche 37 aufgesiegelt, also auf den Bereich, der nur mit der ersten Vorheizvorrichtung 13 erwärmt wurde und beim Formvorgang zu Beginn erst durch den Stempel 18 teilweise nach unten gedehnt und anschließend zurück nach oben gegen den Klemmrahmen 20 als Schalenrand 34 für die gasdichte Versiegelung mit der Deckelfolie 10 geformt wurde.
Denkbar ist auch eine erste und/oder eine zweite Vorheizvorrichtung, die eine beidseitige Vorheizung aufweisen, die auf beiden Seiten der Folienbahn angeordnet sind, um den Wärmeeintrag in die Folienbahn zu intensivieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012018974 A1 [0002]

Claims

Tiefziehverpackungsmaschine (1), umfassend eine Formstation (2) mit einer ersten (13) und einer zweiten Vorheizvorrichtung (14) und einer mehrspurigen und/oder mehrreihigen Tiefziehvorrichtung (15), die eine Stempelvorrichtung (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefziehvorrichtung (15) einen Klemmrahmen (20) und ein Werkzeugunterteil (19) aufweist, wobei eine zweite Öffnung (26) im Werkzeugunterteil (19) für jede zu formende Mulde (16) gegenüber einer ersten Öffnung (21) im Klemmrahmen (20) für jede zu formende Mulde (16) um eine ringsum verlaufende Fläche vergrößert ist, die annähernd einer Siegelfläche (37) eines Siegelwerkzeuges (38) entspricht.
Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorheizvorrichtung (13) in einer Arbeitsrichtung (R) stromaufwärts der zweiten Vorheizvorrichtung (14) angeordnet ist.
Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorheizvorrichtung (13) eine vollflächige Heizung zum Erwärmen einer Folienbahn (8) ist.
Tiefziehverpackungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorheizvorrichtung (14) eine gezielte Heizung zum Erwärmen der zu verformenden Bereiche, aus denen die Seitenwände (32) und der Boden (33) der Mulde (16) entsteht.