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Vorrichtung zum Tief ziehen von Kunststoffolien
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tiefziehen von Kunststoffolien,
insbesondere zur Herstellung von Verpackungen mit einer Unterfolie und einer Oberfolie,
wobei eine Formkammer zur Ausformung von Vertiefungen in einer bahnförmigen Unterfolie
unter Einwirkung von Wärme und Luftdruck und/oder Vakuum vorgesehen ist, welche
mindestens eine in einem gekühlten Gehäuse angeordnete Heizplatte und je auszuformender
Vertiefung ein Formabteil aufweist.
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Derartige Vorrichtungen gehören zum Stand der Technik und werden
insbesondere bei Vakuumverpackungsmaschinen eingesetzt. Bei der Herstellung von
Vakuumverpackungen wird dabei die bahnförmige Unterfolie aus Eunststoff von einer
Vorratsrolle abgezogen und in einer Formkammer mit aufeinanderfolgenden Querreihen
von nebeneinanderliegenden, topfartigen Vertiefungen versehen. Diese werden dann
mit dem jeweils zu verpackenden Gut gefüllt, worauf die gleichfalls von einer Vorratsrolle
abgezogene, bahnförmige Oberfolie aus Kunststoff aufgelegt wird. Danach erfolgt
eine Evakuierung der Innenräume der gefüllten und abgedeckten, in einer Vakuumkammer
eingeschlossenen
Vertiefungen und eine anschließende Heißversiegelung
von Oberfolie und Unterfolie um diese Vertiefungen herum.
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Schließlich werden die so erzeugten Verpackungen voneinander getrennt.
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Beim Ausformen der Vertiefungen in der bahnförmigen Unterfolie hat
sich gezeigt, daß die ausgeformte Unterfolie an den Ecken dieser Vertiefungen eine
geringere Rest stärke aufweist als in den übrigen Bereichen der Folie. Die Reststärke
der ausgeformten Unterfolie in den Ecken der Vertiefungen bestimmt damit die Ausgangsstärke
der bahnförmigen Unterfolie. Demgemäß ist es wünschenswert, den Unterschied zwischen
der Stärke der Ecken und den übrigen Bereichen der ausgeformten Unterfolie zu verringern,
um Folien mit einer geringeren Ausgangsstärke einsetzen zu können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, durch einfache Maßnahmen eine
Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit welcher der Unterschied
zwischen der Stärke der Ecken und den übrigen Bereichen der aus geformten Unterfolie
verringert ist.
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Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 angegebenen Maßnahmen erreicht.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen
1 bis 5 angegeben.
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Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise
beschrieben. Darin zeigen, jeweils schematisch: Fig. 1 eine Vakuumverpackung in
perspektivischer Ansicht;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Verpackungsmaschine
zur Herstellung von Vakuumverpackungen gemäß Fig. 1; Fig. 3 einen Längsschnitt durch
einen Teil der erfindungs#emäßen Formkammer zur Ausformung der Vertiefung der Unterfolie
in geschlossenem Zustand bei einer Verpackungsmaschine gemäß Fig. 2; und Fig. 4
einen Schnitt entlang der Linie I - I in Fig. 3 in teilweiser Wiedergabe.
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Die Vakuumverpackung gemäß Fig. 1 besteht aus einer Unterfolie 1
mit einer vier Ecken 2 aufweisenden Vertiefung 3 zur Aufnahme von verpacktem Gut
sowie aus einer Oberfolie 4. Unterfolie 1 und Oberfolie 4 sind um die Vertiefung
2 herum miteinander heißversiegelt.
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Zur Herstellung von Vakuumverpackungen gemäß Fig.
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1 dient die Verpackungsmaschine nach Fig. 2. Diese weist einen waagerechten
Tisch 21 und einen seitlichen, senkrechten Schrank 22 auf. Im Tisch 21 sind zwei
seitliche, miteinander fluchtende, sich in Tischlängsrichtung erstreckende, endlose
Ketten 23 mit innenseitigen Greifern zum Transport der bahnförmigen Unterfolie 1
aus Kunststoff vorgesehen, welche von einer Vorratsrolle 25 abgezogen wird. Am Schrank
22 ist eine Vorratsrolle 26 für die ebenfalls bahnförmige Oberfolie 4 aus Kunststoff
angeordnet.
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Quer zur Tischlängsrichtung erstrecken sich eine Formkammer 28 und
eine Vakuumkammer 29 sowie ein Querschlagmesser 30, welche auf dem Tisch 21 festgeklemmt
und in Tischlängsrichtung verstellbar sind. Hinter dem Querschlagmesser
30
sind Längsschneider 31 und ein verstellbares Förderorgan 32 am Tisch 21 angeordnet.
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In Betrieb werden in der Formkammer 28 mit Unterteil 28' und Oberteil
28" aufeinanderfolgende Querreihen nebeneinanderliegende Vertiefungen 3 der Unterfolie
1 ausgebildet, wobei das Unterteil 28' unter Einschluß eines Unterfolienabschnitts
an dem zugehörigen Oberteil 28" anliegt, der Unterfolienabsehnitt mit einer Heizplatte
5 im Oberteil 28" in Berührung kommt und dann mit Vakuum beaufschlagt wird. Danach
wird die Formkammer 28 wieder geöffnet, das heißt das Unterteil 28' vom Oberteil
28" weg in die in Fig. 2 wiedergegebene Stellung bewegt, so daß die gebildete Querreihe
von nebeneinanderliegenden Vertiefungen 3 in Richtung des Pfeiles 34 aus der geöffneten
Formkammer 28 herauslaufen kann, um mit dem jeweils zu verpackenden Gut gefüllt
zu werden.
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Eine Querreihe von gefüllten Vertiefungen 3 nach der anderen wird
mit der Oberfolie 4 abgedeckt und in die jeweils gemäß Fig. 2 geöffnete Vakuumkammer
29 bewegt, deren Gehäuse 29' gegen den zugehörigen Deckel 29" gedrückt wird, worauf
die Innenräume der gefüllten und abgedeckten Vertiefungen 3 ir den Va1 m'Lammer
29 evakuiert und gegebenenfalls begast werden, wonach Oberfolie 4 und Unterfolie
1 um die eingeschlossenen Vertiefungen 3 herum heißversiegelt werden. Danach öffnet
die Vakuumkammer 29, so daß die hermetisch dichten Verpackungen herauslaufen können.
Eine Querreihe nach der anderen wird durch das Schlagmesser 30 abgetrennt, und die
Verpackungen jeder abgetrennten Querreihe werden durch die Längsschneider 31 voneinander
getrennt, um auf dem Förderorgan 32 weitertransportiert zu werden.
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Die Verpackungsmaschine gemäß Fig. 2 bis 4 ist für eine zweireihige
Fertigung eingerichtet. In der Unterfolie 1 werden also nacheinander folgende Querreihen
von jeweils zwei nebeneinander liegenden Vertiefungen 3 ausgebildet. Es können auch
mehr Vertiefungen 3 je Querreihe ausgebildet werden, ebenso wie auch nur eine sich
quer erstreckende Vertiefung 3 der Unterfolie 1 mit Hilfe der Forakammer 28 ausgebildet
werden kann.
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Das kastenförmige, nach oben offene Unterteil 28' der Forskammer
28 ist daher in zwei Formabteile unterteilt, und zwar durch eine mittlere, senkrechte,
sich in Längsrichtung des Tisches 21 erstreckende Trennwand.
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Das Oberteil 28" der Formkammer 28 weist eine Heizplatte 5 auf, die
in einer entsprechenden Aussparung in einem kastenförmigen Gehäuse 6 angeordnet
ist. Im Gehäuse 6 sind Bohrungen 8 vorgesehen, welche der Zu- und Abfuhr von Kühlwasser
für die Gehäusekühlung dienen.
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Die Heizplatte 5 liegt den Formabteilen des Unterteils 28' gegenüber.
Gemäß Fig. 3 und 4 sind in der Heizplatte 5 Heizelemente 9 angeordnet. Zwischen
der Heizplatte 5 und den inneren Seitenwänden des Gehäuses 6 ist ein Zwischenraum
10 vorgesehen, so daß die Heizplatte 5 umfangsseitig durch einen Luftspalt von dem
Gehäuse 6 getrennt ist.
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Die Heizplatte 5 ist mit dem Gehäuse 6 durch senkrechte Metallstäbe
11 verbunden, und zwar sind die Metallstäbe 11 jeweils mit ihrer oberen Stirnfläche
am Gehäuse 6 und mit ihrer unteren Stirnfläche an der Heizplatte 5 befestigt. Das
der Heizplatte 5 zugewandte Ende
jedes Metallstabs 11 ist dabei
in einer zum Metallstab 11 konzentrischen Aussparung 12 angeordnet, so daß um das
untere Ende jedes Metallstabs 11 ein schmaler Ringraum gebildet ist.
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Wie besonders deutlich aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Metallstäbe
11 und die Aussparungen 12 über der bahnförmigen Unterfolie 1, die sich über das
Unterteil 28' der Formkammer 28 erstreckt, derart angeordnet, daß sie den Bereichen
der bahnförmigen Unterfolie 1 benachbart sind, aus denen die Ecken 2 der ausgeformten
Unterfolie 1 gebildet werden.
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Die Metallstäbe 11 bewirken einen Wärmetransport von der Heizplatte
5 zu dem wassergekühlten Gehäuse 6.
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Demnach bildet sich an der jeweiligen Kontaktfläche Zwischen der bahriförmigen
Unterfolie 1 und der Heizplatte 5 eine Temperaturverteilung aus, die unterhalb der
Metallstäbe 11 Minima aufweist, die rasch ansteigen, so daß, abgesehen von den Bereichen
der Kontaktfläche der Heizplatte 5, die den Metallstäben 11 unmittelbar benachbart
sind, eine nahezu gleichmäßige Temperatur an der Kontaktfläche besteht. Die Lokalisierung
der Temperaturminima unterhalb der Metallstäbe 11 an der Kontaktfläche der Heizplatte
5 wird dabei durch die durch die Aussparungen 12 erzeugte Verringerung der Dicke
der Heizplatten 5 an diesen Stellen beträchtlich gefördert, weil durch diese Maßnahme
der Wärmetransport von den übrigen Bereichen der Heizplatte 5 zu den Bereichen,
an denen die Metallstäbe 11 befestigt sind, gedrosselt wird.
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Eine der Kontfitfläche der Heizplatte 5 entsprechende Wärmeverteilung
wird dabei auf die an der Kontaktfläche anliegende linte nlie 1 übertragen. Demgemäß
wird
die Unterfolie 1 in den Bereichen, aus denen die Ecken 2 der Unterfolie 1 gebildet
werden, weniger erwärmt als in den übrigen Bereichen, aus denen die ebenen Flächen
der Unterfolie 1 nach der Ausformung hervorgehen.
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Durch die vorstehend geschilderte Lokalisierung der Temperaturminima
an der Kontaktfläche der Heizplatte 5 wird außerdem erreicht, daß in den Bereichen
der Unterfolie 1, aus denen die besagten ebenen Flächen gebildet werden, eine weitgehend
gleichmäßige Temperatur herrscht, wenn die Unterfolie 1 an der Kontaktfläche der
Heizplatte 5 zur Anlage kommt.
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Die in der Unterfolie 1 erzeugten Temperaturunterschiede haben zur
Folge, daß die gemäß Fig. 3 in Richtung der Pfeile 13 in die Ecken des jeweiligen
Formabteils des Unterteils 28' mittels Druckluft tiefgezogenen Bereiche der Unterfolie
1, aus denen die Ecken 2 (Fig. 1) geformt werden, einen geringeren Plastifizierungsgrad,
also eine geringere Dehnbarkeit, aufweisen als die übrigen Bereiche der auszuformenden
Unterfolie 1.
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Wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, ist die Streckung der Bereiche
der Unterfolie 1 in Richtung der Pfeile 13 jedoch größer als beispielsweise in Richtung
des Pfeils 14, in welche der auszuformende Boden der Unterfolie 1 gezogen wird,
oder gar in Richtung des Pfeils 15, in welche die auszuformenden Seitenwände der
Unterfolie 1 gezogen werden.
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Die geringere Dehnbarkeit der Unterfolie 1 mittels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in den Bereichen, aus denen die Ecken 2 gebildet werden, wird damit
Zwar durch eine größere Dehnung dieser Bereiche beim Ausformen
kompensiert,
durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird aber erreicht, daß die Unterfolie 1
an den Ecken 2 (Fig. 1) eine erheblich höhere Heststärke aufweist als ohne die erfindungsgemäße
Maßnahme.
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Versuche haben gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
beispielsweise bei einer Unterfolie 1 mit einer Ausgangsstärke von 230/u Ecken 2
mit einer Reststärke von 50 bis 70 /U erhalten werden, während mit den bekannten
Vorrichtungen zum Tief ziehen von Kunst stofffolien die Reststärke der Unterfolie
1 an den Ecken lediglich 30 /u beträgt. Demzufolge sind bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gegenüber den herkömmlichen Vorrichtungen Folien mit einer um ca. 50
% geringeren Ausgangsstärke einsetzbar, was eine nicht unbeträchtliche Materialeinsparung
bedeutet.
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Statt der Druckluftbeaufschlagung des jeweiligen Formabteils des
Unterteils 28' der Formkammer 28, um die bahnförmige Unterfolie 1 zur Ausformung
in das jeweilige Formabteil des Unterteils 28' zu pressen, kann auch eine Beaufschlagung
mit Vakuum vorgesehen werden, wodurch die bahnförmige Unterfolie 1 in die entsprechenden
Formabteile des Unterteils 28' der Formkammer 28 gezogen wird.
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Auch ist es möglich, Druckluft und Vakuum gleichzeitig oder nacheinander
auf die bahnförmige Unterfolie 1 einwirken zu lassen, um sie in dem jeweiligen Foimabteil
des Unterteils 28' auszuformen.
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Die Heizplatte 5 besteht vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung
und weist an ihrer Kontaktfläche mit der bahnförmigen Unterfolie 1 einen Überzug
aus Polytetrafluoräthylen auf, um die Adhäsion der bahnförmigen Unterfolie 1 an
der Kontaktfläche möglichst gering zu
halten. Das Gehäuse 6 kann
ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sein. Als Material für die Metallstäbe
11 kommt beispielsweise Aluminium oder Stahl oder ein anderer guter Wärmeleiter,
wie insbesondere Kupfer, in Betracht.